Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin, Samo Jamšek in Vesna Pahor. Peti element PRIROČNIK ZA KEMIJO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE

Transcript

1 Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin, Samo Jamšek in Vesna Pahor Peti element 9 PRIROČNIK ZA KEMIJO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE

2 dr. Iztok Devetak Pedagoška fakulteta Univerza v Ljubljani Samo Jamšek OŠ Bičevje, Ljubljana Tanja Cvirn Pavlin Gimazija Vič, Ljubljana Raziskovanje petega elementa... Namen učbeniškega kompleta Peti element je vedoželjne osnovnošolce popeljati do najglobljih skrivnosti snovi in ter jim prikazati, kako čudovit, zanimiv in nenavaden je svet, v katerem živimo. Kemijske razlage smo umestili v vsakdanji kontekst, s čimer smo se želeli izogniti težavam, ki jih učencem povzročajo abstraktne razlage in pojmi ter jim na ta način omogočiti, da sami spoznajo, kako čaroben in preprost je svet kemije. Učbeniški komplet je v celoti zasnovan v skladu s predlogom prenovljenega učnega načrta in z zadnjimi spoznanji kemijske, didaktične in pedagoške stroke, zato prinaša kar nekaj novosti. V priročniku, ki smo si ga zamislili kot»navodila za uporabo«smo za vas skušali zbrati čim več informacij, napotkov, predlogov in zamisli za lažjo izvedbo pouka, hkrati pa puščamo veliko prostora za vašo ustvarjalnost. Vsaka učna enota je predstavljena na dveh straneh. V uvodu so našteti učni cilji, za njimi so v rubriki od prejšnjič... predstavljene osnovne ideje prejšnje učne enote. Nadalje si rubrike s predlogi za izvedbo posamezne učne enote sledijo takole: uvodna motivacija, obravnava nove snovi, utrjevanje & nadgradnja ter zaključek. Prikazane so tudi ustrezne strani iz učbenika in delovnega zvezka. Vsemu skupaj so dodane še predlogi za kritično mišljenje. Ne manjkajo niti rubrike diferenciacija, medpredmetne povezave ter drugi viri, ki prinašajo dodatne informacije za lažjo izvedbo pouka. Na koncu je v okvirju zapomnili si bomo zapisana vsebina, ki naj bi jo učenec trajno znal in razumel. Zbranih je več informacij in predlogov kot jih je moč uporabiti pri pouku, z namenom, da sami izberete pot, ki vam in vašim učencem najbolj ustreza. Priročnik je namenoma narejen v elektronski obliki, da ga bomo ob uporabi učbeniškega kompleta Peti element sproti dograjevali. Na ta način bi ga radi naredili čim bolj uporabnega, kar pa ne bo mogoče brez vaše pomoči zato vas že zdaj pozivamo, da z nami delite svoje izkušnje. Avtorji Devetak, Cvirn Pavlin in Jamšek Peti element 9 Priročnik za učitelje Jezikovni pregled: še ni opravljen Izvedba projekta: Vasja Kožuh Založba Rokus Klett Stegne 9b, SI-1000 Ljubljana T: 01/ S: Založba Rokus Klett, d. o. o., Ljubljana Vse pravice pridržane. Brez pisnega dovoljenja založnika je prepovedano reproduciranje, distribuiranje, javna priobčitev, predelava ali druga uporaba avtorskega ali njegovih delov v kakršnem koli obsegu ali postopku, kot tudi fotokopiranje, tiskanje ali shranitev v elektronski obliki. Tako ravnanje pomeni, razen v primerih od 46. do 57. člena Zakona o avtorskih in sorodnih pravicah, kršitev avtorske pravice.

3 EKOLOŠKO GRADIVO Učbenik Vsebina učbenika je razdeljena na tri osnovna poglavja, ki so umeščena v kontekst obstoja življenja in hrane, ki je potrebna za življenje. Zanimivi naslovi poglavij spodbujajo učenca k branju in učenju. Odkrivajo učne vsebine o kislinah, bazah in soleh, se urijo v računanju množine snovi in masnega deleža snovi ter se spoznajo z organskimi kisikovimi in dušikovimi spojinami. Vsako poglavje se začne z uvodno sliko in zgodbo, nadaljuje pa z različnim številom podpoglavij (4 7). Konča se s povzetkom in ponovitvijo. Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin, Samo Jamšek in Vesna Pahor Peti element UČBENIK ZA KEMIJO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE 9 Poglavja so razdeljena na podpoglavja, ki so skoraj brez izjeme prikazana na dveh oziroma štirih straneh. Pri tem je vsaka zaključena učna tema prikazana na dveh sosednjih straneh. Učna tema se začne s ključnimi besedami in uvodnikom, nadaljuje pa se z razlago, ki je razdeljena na tri do pet vsebinskih sklopov, ki se vedno začenjajo s podnaslovom v obliki vprašanja in pogosto vsebujejo tudi kakšno vprašanje tipa stoj in premisli. Učno temo sklenejo povzetek in predlogi aktivnosti (ponovi, razmisli...). Učbeniku so dodane tarče - posebne vsebine, predstavljene kot kratki poljudnoznanstveni članki, ki naj bi učence spodbujali k povezovanju in osmišljanju neformalnega znanja, ki ga dobijo (pogosto celo nevede!) na televiziji, v revijah, na svetovnem spletu ipd. Delovni zvezek Delovni zvezek in učbenik sta neločljivo povezana, saj sta nastajala sta kot eno celovito gradivo. Delovni zvezek dopolnjuje učbenik predvsem pri poskusih ter nadgradnji, utrjevanju in preverjanju znanja, kjer so možnosti učbenika že zaradi narave gradiva omejene. Delovni zvezek je zasnovan tako, da učenec ne potrebuje navadnega zvezka z zapiski. Naloge so namreč izbrane tako, da z reševanjem nalog učenec hkrati ustvarja tudi neke vrste zapiske in povzetke. To je še posebej pomembno, saj mora večina učencev ob koncu leta učbenik vrniti. Peti element Iztok Devetak, Tanja Cvirn Pavlin in Samo Jamšek Peti element DELOVNI ZVEZEK ZA KEMIJO V DEVETEM RAZREDU OSNOVNE ŠOLE 9 Da bi bilo reševanje delovnega zvezka kar se da poučno in zabavno, smo pripravili zelo različne naloge, ki zahtevajo različna znanja in veščine ter vključujejo vse taksonomske ravni. Aktivnosti segajo od preprostih zabavnih nalog (zmešnjava črk, poišči vsiljivca ) do resnejših in zahtevnejših (razmisli, utemelji, primerjaj ). Izjemno pomembno vlogo igrajo navodila za izvedbo in opazovanje poskusov več kot 20 jih je! Z njimi učenci samostojno spoznavajo pojave in preverjajo določene zakonitosti ter se učijo metod znanstvenega dela. OPOMBA! Učni komplet (učbenik in delovni zvezek) je zasnovan v skladu s prenovljenim učnim načrtom, še posebej v smislu kompetenc in pričakovanih znanj. Zaporedje obravnave snovi je zaupano učitelju in njegovi oceni usposobljenosti učencev. V učnem kompletu za 8. in 9. razred so vsi vsebinski sklopi, ki jih zahteva nov učni načrt. Vsebine so zasnovane tako, da spodbujajo eksperimentalno raziskovalni pristop k učenju, da učenci razvijajo prostorske predstave in se navajajo na samostojno delo z viri. Nekatere teme, posebej tiste za poglabljanje znanja, ki so označene s črnimi naslovi, lahko učenci spoznavajo tudi preko projektno sodelovalnega dela.

4 PREDLOG LETNE RAZPOREDITVE UR Zapisan je zgolj predlog letne razporeditve učne snovi, ki se ujema z zgradbo učbenika in delovnega zvezka. Predlagamo, da nerazporejenih 20 % ur porabite po svoje (npr. za eksperimentalno ali projektno delo, izbirne vsebine ali dodatno razlago, utrjevanje težjih vsebin...). Zap. št. ure Poglavje Oznaka teme Vsebina ure Strani v priroč. Strani v učben. Strani v DZ 1 UVODNA URA Zakaj je limonada kisla? Kaj se skriva v čokoladi? Kaj je bolj kislo? KAKŠNEGA OKUSA JE Zakaj je salama tako lepo rdeča? Koliko soli pridelajo v solinah? (množina snovi) Koliko soli pridelajo v solinah? (raztopine) Utrjevanje in nadgradnja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja in odprava najpogostejših in najpomembnejših napak Zakaj je pitje alkohola škodljivo? Zakaj je pitje alkohola škodljivo? (lastnosti alkoholov) Kaj tako lepo diši? ZDRAVA RANA Zakaj kopriva opeče? (karboksilne kisline) Zakaj kopriva opeče? (estri) So maščobe koristne ali ne? S čim pomivamo posodo? Imaš rad sladko? Ali solata redi? Utrjevanje in nadgradnja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja in odprava najpogostejših in najpomembnejših napak 4

5 Zap. št. ure Poglavje Oznaka teme Vsebina ure Strani v priroč. Strani v učben. Strani v DZ KI GRADI ŽIVLJENJE? KAJ SO BELJAKOVINE? (amini in aminokisline) KAJ SO BELJAKOVINE? (peptidna vez in beljakovine) ZAKAJ SO BELJAKOVINE POMEMBNE? (naloge in delitev beljakovin) ZAKAJ SO BELJAKOVINE POMEMBNE? (encimi, vitamini, hormoni, delovanje antibiotikov) KAKO ZAVARUJEMO ŽIVLJENJE? Utrjevanje in nadgradnja Preverjanje znanja Ocenjevanje znanja in odprava najpogostejših in najpomembnejših napak

6 6 boš izvedel: 1.1 ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? 1.2 KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? 1.3 KAJ JE BOLJ KISLO? 1.4 ZAKAJ JE SALAMA TAKO LEPO RDEČA? 1.5 KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? Si kdaj razmišljal, kaj je sploh okus, zakaj je limona kisla, grenivka grenka in pomaranča sladka? Zakaj so nam nekateri okusi prijetni, drugi ne? Za zaznavo okusa so najprej zaslužne molekule v hrani in pijači, ki delujejo kot kemijski dražljaji za naše čutnice na jeziku. Okušamo lahko le snovi, ki se raztapljajo v slini. Različne molekule vzburijo različne vrste čutnic na jeziku, a okuse razlikujemo v možganih ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali nekaj najpogostejših kislin iz okolja spoznali primere uporabe kislin in njihovo vlogo v naravi spoznali njihov vpliv na zdravje ljudi (npr. kisline kot dodatki k hrani) in vpliv na okolje (nastanek kislega dežja) znali poimenovati osnovne kisline in zapisati njihove kemijske formule. učbenik str ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? Ključne besede: kisline binarne kisline oksokisline organske kisline Povzetek Kisline so prisotne v našem telesu, vsebujeta jih sadje in zelenjava, uporabljajo se v industriji. Ločimo binarne kisline in kisline z atomi več nekovin. Binarne kisline nastanejo z uvajanjem plinov, npr. Cl(g) in Br(g) v vodo, oksokisline lahko nastanejo z uvajanjem nekovinskih oksidov v vodo. Karboksilne kisline imajo v molekuli značilno skupino atomov, ki jo zapišemo kot -COO (karboksilna skupina). Ponovi Naštej nekaj kislin. Prepiši nekaj formul kislin in jih pomenuj. Poimenuj kislini I(aq) in 3CC2C2C2COO(aq). Če ugrizneš v limono ali popiješ kozarec močno kisle limonade, se boš verjetno spačil in rekel:»kislo!«če po nesreči zaideš v kup kopriv ali stopiš v mravljišče, bodo tvoje besede verjetno:»peče.«kisel okus in pekoč občutek sta posledici lastnosti kislin. Kje vse srečamo kisline? V naravi se pogosto srečamo s kislinami. V našem želodcu pri prebavi hrane sodeluje klorovodikova kislina, v mišicah se tvori mlečna kislina. V kisu je ocetna kislina, v sadju so prisotne citronska, vinska, jabolčna kislina, oksalno kislino poleg nekaterih vrst sadja (npr. grenivka) vsebuje tudi zelenjava (npr. špinača, rabarbara). Mravlje izločajo mravljično kislino, ki je prisotna tudi v koprivah. Ena najpomembnejših industrijskih kislin je žveplova kislina, ki je tudi sestavina kislega dežja. Model molekule vodikovega klorida Cl Model molekule l žveplove kisline 2 SO 4 Kako poimenujemo kisline? Ocetna, vinska, jabolčna, maslena, solitrna in solna kislina so domača imena kislin. V 8. razredu smo izvedeli, da spojine poimenujemo po določenih pravilih, ki jih je postavilo Mednarodno združenje za čisto in uporabno kemijo IUPAC. Vsako skupino kislin poimenujejo na svoj način. Kisline, ki so binarne spojine, sestavljata vodik in še ena nekovina. Binarne kisline navadno poimenujemo tako, da povemo, da gre za vodno raztopino neke snovi, ki je kisla (glej tabelo). formula kisline ime kisline Cl(aq) vodna raztopina vodikovega klorida ali klorovodikova kislina* Br(aq) vodna raztopina vodikovega bromida F(aq) vodna raztopina vodikovega fluorida 2S(aq) vodna raztopina vodikovega sulfida CN(aq) vodna raztopina vodikovega cianida *Zaradi velike komercialne uporabnosti vodne raztopine vodikovega klorida se lahko še vedno uporablja ime klorovodikova kislina. Oksokisline poleg vodika in nekovine vsebujejo še kisik. Te kisline poimenujemo po značilni nekovini ter dodamo končnico ova oziroma jeva. Iz te skupine smo že omenili žveplovo kislino in fosforjevo kislino. formula kisline ime kisline NO3 dušikova kislina 2SO4 žveplova kislina 3PO4 fosforjeva kislina 2CO3 ogljikova kislina Karboksilne kisline oziroma organske kisline prepoznamo po značilni skupini atomov v njihovi molekuli (-COO skupina). Poimenujemo jih glede na število ogljikovih atomov, ki so v molekuli kisline, ter dodamo končnico ojska. Koreni imen izvirajo iz poimenovanja ogljikovodikov. Omenili smo že metanojsko in etanojsko kislino, le da smo uporabili domači imeni mravljična in ocetna kislina. formula kisline COO 3CCOO 3CC2COO 3CC2C2COO ime kisline metanojska kislina etanojska kislina propanojska kislina butanojska kislina? Ponovi imena ogljikovodikov, ki si jih spoznal v 8. razredu. Razmisli Katera kislina bo nastala pri uvajanju fosforjevega oksida (P 4 O 10 ) v vodo? Katero spojino moramo uvajati v vodo, da nastane ogljikova kislina? O katerih kislinah govorimo, če govorimo o solitrni, masleni in solni kislini? S pomočjo drugih virov ugotovi, kje v industriji se uporablja žveplova kislina. Kako nastanejo kisline? Binarne kisline nastanejo z uvajanjem nekaterih plinov v vodo. Če vodikov klorid uvedemo v vodo, se v njej najprej raztopi, nato reagira z molekulami vode in nastanejo ioni (več o tem izveš na naslednji strani). Nastala raztopina je klorovodikova kislina, ki jo lahko zapišemo kar Cl(aq). 2O(l) Cl(g) Cl(aq) Oksokisline nastanejo pri raztapljanju in reakciji nekovinskih oksidov (npr. žveplovega dioksida, dušikovih oksidov, ogljikovega dioksida...) v vodi. Tako npr. pri gorenju fosilnih goriv, ki vsebujejo žveplo, nastaja tudi žveplov dioksid SO2. Ta v ozračju reagira s kisikom in vodo, pri čemer nastane žveplova kislina, ki z dežjem pade na tla. Takemu dežju pravimo kisli dež. 2 SO2(g) + O2(g) + 2 2O(l) 2 2SO4(aq) Model molekule etanojske kisline C 3 COO Model molekule l mlečne kisline C 3 CCOO O Na zgornjih slikah so prikazani modeli molekul nekaterih kislin oziroma snovi, ki z vodo dajejo kisle raztopine. Kmalu boš spoznal, da njihove molekule v vodni raztopini razpadejo na ione. FOSFORJEVA KISLINA Fosforjevo kislino (aditiv z oznako E338) najdemo v številnih gaziranih pijačah. Pijačam daje kiselkast okus. Uporablja se jo namesto citronske kisline, saj je mnogo cenejša. Še do danes pa ni v celoti potrjeno, ali škoduje zdravju, kot je pogosto slišati. Vsekakor pa pitje gaziranih pijač ni pretirano zdravo tudi zaradi drugih sestavin. metanojska a kislina COO Mnoge kisline imajo tudi domača imena, ki so povezana z izvorom kisline. Tako se npr. metanojska kislina imenuje tudi mravljična, ker jo izločajo mravlje. Kako nastanejo karboksilne kisline, pa boš izvedel v drugem poglavju. Kako nastane kisli dež? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. 8 9 Napovednik Dostop do zdrave hrane je v družbi vedno bolj pereče vprašanje na žalost je marsikje po svetu težaven že dostop do hrane. Pri razumevanju pomena (zdrave) prehrane za delovanje človeškega telesa in kaj sploh je zdrava prehrana, si lahko zelo pomagamo z znanjem kemije. V 8. razredu so učenci s pomočjo kemije spoznavali, kako je snov, ki nas obdaja, zgrajena. Z učenci ponovimo nekatere ključne pojme, ki jih bodo potrebovali v 9. razredu pri kemiji. Učence opomnimo, da bomo znanje iz 8. razreda uporabili in nadgradili preko osrednje teme učbenika prehrana. Tema omogoča, da lahko skoraj vsako uro obogatimo učne vsebine z medpredmetnimi povezavami (povezava z biologijo in gospodinjstvom se ponuja že sama po sebi). 1 KAKŠNEGA OKUSA JE... V tem poglavju, ki obravnava KISLINE, BAZE in SOLI kako nastanejo kisline, baze in soli zakaj je neka snov kisla oziroma bazična kako razlikujemo med kislinami, bazami in solmi kaj je p lestvica kako kisline in baze med seboj reagirajo kaj pomeni koncentracija raztopine kako izračunati, koliko soli nastane pri reakciji med kislino in bazo kaj je množina snovi Obravnava nove snovi Kje vse srečamo kisline? Učno uro začnemo z vprašanji, kot so: Zakaj ima oseba na sliki v učbeniku str. 8 nakremžen obraz? Kaj imata skupnega limona in kis? Učencem pojasnimo, da imata limona in kis kisel okus, ker vsebujeta kisline poudarimo, da je kisel okus ena od lastnosti kislin. Na podlagi lastnih izkušenj učenci navedejo tudi druge primere živil, ki imajo kisel okus (sadje, zelenjava, pijače). Učencem predstavimo modele in zapišemo kemijske formule za nekatere kisline. Poudarimo, da so kisline snovi, ki skupaj z vodo tvorijo kisle raztopine. Kot zanimivost lahko navedemo, da nas oči pri rezanju čebule pečejo zaradi žveplove kisline, ki nastane, ko hlapne žveplove spojine iz čebule zaidejo v oko. Omenimo še druge kisline, ki jih najdemo v človeku in živalih (npr. klorovodikova kislina, mravljična kislina, mlečna kislina). Primeri vprašanj za razgovor: Kaj povzroča pekoč občutek pri zgagi? 6 Zakaj nas po intenzivni vadbi bolijo mišice? Kaj povzroča pekoč občutek ob ugrizu mravlje ali dotiku koprive? Kako poimenujemo kisline?... Učencem predstavimo pravila poimenovanja različnih skupin kislin. Pozorni bodimo pri poimenovanju binarnih kislin poimenujemo jih tako, da navedemo, da gre za vodno raztopino binarne spojine (spojine, sestavljene iz vodika in še ene nekovine). Opozorimo še na domača imena nekaterih bolj pogostih kislin, katerih imena so povezana z izvorom kisline. Za lažje razumevanje poimenovanja karboksilnih kislin naj učenci ponovijo imena ogljikovodikov iz 8. razreda. Kako nastanejo kisline?... Obrazložimo simbolni zapis nastanka kislih raztopin ob raztapljanju oz. uvajanju plinov in nekovinskih oksidov v vodo. Opozorimo, da gre v teh primerih za kemijske reakcije med vodo in omenjenimi snovmi.

7 Diferenciacija Nižja raven: Učenci znajo našteti nekatere osnovne kisline in kisline, s katerimi se najpogosteje srečujejo v svojem okolju. Zapisati znajo tudi formule nekaterih osnovnih kislin. Učenci naj sestavijo preglednico, v katero vpišejo živila s kislim okusom in kisline, ki jih ta živila vsebujejo. Višja raven: Učenci se vadijo v zapisovanju kemijskih formul in poimenovanju kislin. S pomočjo virov naredijo seznam kislin (kemijsko in trgovsko ime, kemijska formula, oznaka), ki se uporabljajo kot dodatki k hrani. delovni zvezek str ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? Dejavnost na tej strani je namenjena temu, da bi vedel, kako lahko nastanejo kisline. Kako nastane kisli dež? Kaj se boš naučil? Spoznal boš, da pri gorenju žvepla nastane oksid, katerega vodna raztopina ima kisle lastnosti. To lahko preveriš z indikatorjem. Pribor in kemikalije steklenica s širokim vratom z zamaškom vžigalice in špiritni gorilnik ali 500 ml erlenmajerica z zamaškom destilirana voda lepilni trak in žica žveplo na traku (za žveplanje sodov) S 8 (s) pinceta raztopina indikatorja metiloranž Naloga Izvedi kemijsko reakcijo gorenja žvepla. Nastale okside raztopiš v vodi, ki si ji dodal raztopino indikatorja metiloranža. Potek dela 1. Košček papirnatega traku, na katerem je naneseno žveplo, s pomočjo žice in lepilnega traku namesti na pokrov steklenice. 2. V steklenico nalij vodo, približno 10 cm v višino in ji dodaj nekaj kapljic raztopine metiloranža. 3. Prižgi špiritni gorilnik in nad njim košček traku (primi ga s pinceto) na katerem je naneseno žveplo. Takoj, ko zagori, pokrij steklenico in jo zamaši. Opazuj spremembe. 4. Pline, ki so nastali pri gorenju raztopiš v vodi tako, da premešaš steklenico. Opazuj, kaj se zgodi z barvo raztopine. Indikator je pokazatelj kislosti ali bazičnosti preiskovane snovi. V kislih raztopinah se metiloranž obarva rdeče, v bazičnih pa rumeno. Opažanja Vprašanja 1. Ali žveplo gori? 2. Zapiši urejeno kemijsko enačbo gorenja žvepla. 3. Zapiši urejeno kemijsko enačbo nastanka kislega dežja. 4. Kako bi lahko preizkusil, da je nastala raztopina kisla? 5 Utrjevanje Učenci se urijo v poimenovanju različnih skupin kislin (odgovori na vprašanja Ponovi, Razmisli v učbeniku str. 9 in v delovnem zvezku str. 6 7). Nadgradnja Z uporabo modelov sestavljajo različne spojine in se vadijo v zapisovanju kemijskih formul kislin (iz modela molekule naj zapišejo kemijsko formulo kisline in obratno). Poskusi nastanek kislega dežja raztapljanje nekovinskih oksidov v vodi uvajanje vodikovega klorida v vodo Zaključek Za zaključek učenci izvedejo poskus nastanka kislega dežja. Poskus naj služi kot izhodišče o pomenu kislin v naravi in njihovem vpliv na okolje. Učenci za domačo nalogo raziščejo razloge za nastanek kislega dežja v naravi in posledice za okolje. Drugi viri php/1/output/kisline1/index.html php/1/output/kisline2/index.html php/1/output/kisline_baze/index.html 7-sklop/kisline_in_baze_v_okolju.html Wikipedia Medpredmetno BIO GOS prehranjevanje in prebava (želodčni sok), pomen kislin za žive organizme (mravlje, koprive, gosenice) sestava živil in pijač Kritično mišljenje Učenci naj razmislijo o vlogi kislin kot dodatkov hrani in njihovem vpliv na zdravje ljudi. 7 Zapomnili si bomo Kisline so pomembne v industriji in v naravi. Binarne kisline nastanejo z uvajanjem nekaterih plinov v vodo. Pri uvajanju nekovinskih oksidov pa nastanejo oksokisline. Karboksilne kisline prepoznamo po značilni skupini atomov -COO, ki jo imenujemo karboksilna skupina.

8 1.1 ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? 2/2 1 šolska ura Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: vedeli, da so kisline snovi, ki v vodnih raztopinah oddajajo vodikove ione (protone) molekulam vode vedeli, da dajejo oksonijevi ioni vodnim raztopinam kisle lastnosti razlikovali med močnimi in šibkimi kislinami glede na število oksonijevih ionov v vodnih raztopinah. učbenik str ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? Ključne besede: vodikov ion ali proton oddajanje protonov oksonijev ion kisle lastnosti raztopin močne in šibke kisline Na dolgotrajnih potovanjih preko oceanov je veliko mornarjev podleglo skorbutu bolezni zaradi pomanjkanja vitamina C. Angleški kapitan James Cook je vztrajal, da morajo njegovi mornarji na potovanjih redno piti limonin sok in jesti kislo zelje. Zaradi tega ni niti eden njegov mornar podlegel skorbutu in limone so postale obvezni del jedilnika mornarjev. Kaj daje vodnim raztopinam kisle lastnosti? Zakaj se lastnosti plina vodikovega klorida Cl(g) in klorovodikove kisline Cl(aq) tako razlikujejo? Do odgovora nam pomaga spoznanje, da klorovodikova kislina prevaja električni tok. Iz fizike vemo, da za električni tok potrebujemo gibljive delce z električnim nabojem. Ko uvajamo plin vodikov klorid v vodo, se ta v njej najprej raztopi. Nato molekule vodikovega klorida zelo hitro reagirajo z molekulami vode. Pri tem molekula vodikovega klorida odda vodikov ion oz. proton +, sprejme pa ga molekula vode. Od molekule vodikovega klorida ostane kloridni ion Cl, molekula vode pa se spremeni v oksonijev ion 3O +. Nastali ioni so hidratirani, kar pomeni, da so obdani z molekulami vode (več o tem boš izvedel v srednji šoli). molekula vodikovega klorida + + proton + Cl(aq) + 2O(l) 3O + (aq) + Cl (aq) proton + molekula vode oksonijev ion Pri prvih potovanjih okoli sveta je bil skorbut največja grožnja mornarjem. kloridni ion klorovodikova kislina Cl(aq) Skoraj vse molekule v vodi raztopljenega vodikovega klorida razpadejo na prosto gibljive ione. Zaradi tega je klorovodikova kislina močna kislina. Več o tem kasneje. Še vedno pa ne vemo, kaj daje vodnim raztopinam nekaterih snovi kisle lastnosti. Oglejmo si strukturne formule nekaterih snovi. O O O S C C S O O O etanojska kislina vodikov sulfid žveplova kislina Opazimo, da vse molekule snovi v svoji strukturi vsebujejo s kovalentno vezjo vezan atom vodika. Molekule teh snovi lahko oddajo atom vodika kot vodikov ion ali proton +. Kot že vemo, lahko molekula vode sprejme ta proton in nastane oksonijev ion 3O +. In prav oksonijevi ioni so nosilci kislih lastnosti vodnih raztopin nekaterih snovi. Kislost raztopine je povezana s številom oksonijevih ionov v njej. Večje kot je število oksonijevih ionov v določeni prostornini raztopine, bolj je raztopina kisla. O tem bomo podrobneje govorili v razdelku 1.3. klorovodikova kislina? Poišči kloridne in oksonijeve ione ter molekule vode. Preštej jih. Kaj pa organske kisline? Kot smo pravkar ugotovili, kisline pri reakciji z vodo oddajo vodikove ione. Kaj pa kisline, ki imajo v molekuli vezanih več atomov vodika, na primer karboksilne oziroma organske kisline? Te kisline lahko pri reakciji z vodo oddajo tisti vodikov ion, ki je vezan v -COO skupini. etanojska kislina (ocetna kislina) C 3 COO 2-hidroksipropanojska i k kislina (mlečna kislina) C 3CCOO O etanojska kislina 3CCOO(aq) Le manjši delež molekul ocetne kisline razpade na ione. V nastali vodni raztopini je zato več molekul kot prosto gibljivih ionov. Ocetna kislina je zato šibka kislina. Zaradi tega so vse karboksilne kisline dokaj šibke. Več o tem kasneje. atom vodika, ki ga molekula odda kot vodikov ion ali proton + atom vodika, ki ga molekula odda kot vodikov ion ali proton +? Poišči acetatne in oksonijeve ione ter molekule vode. Preštej jih. Povzetek Vsem molekulam kislin je skupen s kovalentno vezjo vezan atom vodika. Kisline so snovi, ki v vodni raztopini oddajo vodikove ione ali protone + vodi, pri čemer nastanejo oksonijevi ioni. Ti so nosilci kislih lastnosti vodnih raztopin. Kisline, ki so v vodni raztopini večinoma v obliki ionov, so močne kisline. Tiste, ki imajo večinoma molekule in le malo ionov, pa so šibke kisline. Ponovi Pojasni, kaj se zgodi, če plin vodikov klorid uvajamo v vodo. Napiši formuli dušikove in metanojske kisline. Prikaži, katere protone oddata vodi molekuli kisline. Kateri delec nastane, ko molekula vode sprejme proton od molekule kisline? Katere kisline so šibke in katere močne? Razmisli Zapiši enačbo reakcije, če reagira z vodo dušikova kislina. Koliko protonov lahko odda etanojska kislina? Vodikov ion + imenujemo tudi proton. Zakaj? Žveplova kislina je močna kislina. Zakaj? Zakaj je torej limona kisla? Limona in drugi agrumi vsebujejo citronsko kislino. Ta se nahaja tudi v jagodah, ananasu, brusnicah, ribezu in drugem sadju. Lahko jo tudi kupimo v obliki belih kristalov in uporabljamo pri kuhanju. O O O C O C C C C C O O O citronska kislina model molekule in strukturna formula? Koliko vodikovih ionov lahko odda citronska kislina? Agrumi vsebujejo tudi vitamin C, ki se imenuje askorbinska kislina. Vitamin C je zelo pomemben vitamin. Poleg agrumov je veliko vitamina C tudi v kiviju in šipku. Je topen v vodi, pri visoki temperaturi se nekaj vitamina C razgradi. Zato svetujejo, da čaj najprej ohladimo in nato dodamo limonov sok!? Zakaj je vitamin C pomemben za naše telo? 10 molekula vode 2 O oksonijev ion 3 O + molekula ocetne kisline C 3 COO acetatni ion C 3 COO 11 Od prejšnje ure Preverimo domačo nalogo o vzrokih nastanka in vplivu kislega dežja na okolje. Ker kisel dež pogosto povezujemo z onesnaženjem okolja zaradi človeških dejavnosti, opozorimo učence, da raziščejo tudi naravne vzroke nastanka kislega dežja. Ponovimo še nastanek binarnih kislin in oksokislin. Uvodna motivacija Za uvod in povezavo s prejšnjo uro omenimo zgodbo o angleškem kapitanu J. Cooku in njegovi rešitvi težav s skorbutom. Nadaljujemo z vprašanjem, kaj pravzaprav povzroča kislost raztopin. Obravnava nove snovi Kaj daje vodnim raztopinam kisle lastnosti? Z demonstracijskim poskusom prevodnosti klorovodikove kisline prikažemo, da raztopine kislin prevajajo električni tok. Iz električne prevodnosti kislih raztopin ugotovimo, da v njih nastopajo ioni. Ionizacijo vodikovega klorida prikažemo z uporabo modelov ali animacije. Zapišemo kemijsko enačbo raztapljanja vodikovega klorida v vodi (učb. str. 10). Na podlagi primerjave strukturnih formul različnih snovi (učbenik str. 10) in formule vodikovega klorida naj učenci ugotovijo skupne značilnosti. Poudarimo, da omenjene snovi vsebujejo s kovalentno vezjo vezan vodik, ki ga lahko oddajo vodi in tako tvorijo oksonijev ion. To ugotovitev s pomočjo modelov (učbenik str. 11) razširimo še na karboksilne kisline. Kaj pa organske kisline? Pri organskih kislinah poudarimo, da te kisline oddajajo vodikov ion iz karboksilne kisline. Za boljšo predstavo uporabimo modele molekul organskih kislin, kjer učencem pokažemo -COO skupino ter nato zapišemo kemijsko formulo kisline, kjer označimo karboksilno skupino. Zakaj je torej limona kisla? Na podlagi modela in strukturne formule citronske kisline naj učenci razložijo, zakaj so limone kisle. Jakost kislin ponazorimo s slikami ali simulacijo, ki prikazuje delce v raztopini kislin. Poudarimo razliko v številu hidroksidnih ionov v vodnih raztopinah močnih in šibkih kislin (učenci naj to preverijo s štetjem ionov na sliki (simulacija). Bolj podrobno razlago pustimo za čas, ko bomo obravnavali p lestvico. 8

9 Diferenciacija Nižja raven: Učenci naj zapišejo in narišejo model ter kemijsko formulo molekule vode in oksonijevega iona. Zapišejo naj tudi razlike med vodo in oksonijevim ionom. Višja raven: Na podlagi modela in strukturne formule citronske kisline naj učenci ugotovijo, koliko vodikovih ionov lahko odda molekula citronske kisline, in zapišejo urejeno kemijsko enačbo raztapljanja citronske kisline v vodi. Učenci naj zapišejo urejene kemijske enačbe za raztapljanje dušikove, žveplove in fosforjeve kisline v vodi. V čem se raztapljanje omenjenih treh kislin v vodi razlikuje od raztapljanja citronske kisline oz. kakšne so podobnosti? delovni zvezek str ZAKAJ JE LIMONADA KISLA? Naloge na teh dveh straneh so namenjena temu, da bi: spoznal nekaj kislin in poznal oznake za nevarnost teh kemikalij znal napisati formulo kisline na osnovi prikazanega modela znal poimenovati kisline in napisati njihove formule vedel, kateri delci nastanejo pri reakciji kislin z vodo in kateri delci so nosilci kislih lastnosti vodnih raztopin 5. Obkroži tiste atome vodika, ki jih molekule kislin oddajo vodi kot vodikov ion Naštej pet prehranskih izdelkov, ki so kisli. 2. Preveri ali znaš poimenovati kisline in jih zapisati s kemijsko formulo. O 3C C COO OOC C C COO OOC C 2 C C 2 COO O O O COO mlečna kislina vinska kislina citronska kislina Ime kisline žveplova kislina metanojska kislina vodna raztopina vodikovega sulfida Formula kisline NO 3 Cl(aq) C 3 COO 6. Domače ime kisline, predstavljene z modelom, je valerijanska kislina. Nahaja se v rastlini zdravilna špajka ali baldrijan (lat. Valeriana officinalis). Oglej si model molekule valerijanske kisline in dopolni preglednico. Strukturna formula Racionalna formula Ime kisline po IUPAC-u 3. Vodna raztopina vodikovega fluorida F(aq) je zelo strupena in jedka. Ne smemo je hraniti v steklenih posodah, saj razjeda steklo in gumijaste lateks rokavice. Med silicijevim dioksidom, ki je glavna sestavina stekla in vodno raztopino vodikovega fluorida poteče kemijska reakcija, ki jo ponazarja spodnja enačba. Uredi jo. F(aq) + SiO 2 (s) SiF 4 (g) + 2 O(l) Preveri svoje znanje o poznavanju pomena oznak nevarnih lastnosti kemikalij. Z uporabo različnih virov informacij ugotovi, čemu se uporablja zdravilna špajka. Viri informacij: 4. Dopolni enačbe reakcij, ki potekajo v vodnih raztopinah kislin. Br(aq) + 2 O(l) ( ) + ( ) NO 3 (aq) + 2 O(l) ( ) + ( ) 7. Prikazan je model palmitinske kisline. Zapiši molekulsko formule te kisline. V modelu obkroži tisti atom vodika, ki ga molekula kisline odda vodi kot vodikov ion ali proton +. COO(aq) + 2 O(l) ( ) + ( ) Kateri delci so nosilci kislin lastnosti v vodnih raztopinah kislin? Zapiši njihovo ime in formulo. Molekulska formula: 6 7 Utrjevanje V delovnem zvezku naj učenci rešijo naloge na str. 6 in 7, s katerimi se urijo v zapisovanju in poimenovanju najbolj pogostih kislin ter zapisovanju kemijskih enačb reakcij snovi s kislimi lastnostmi in vodo. Kritično mišljenje Učenci naj pojasnijo, zakaj vodikov ion imenujemo tudi proton. Razmislijo in pojasnijo naj tudi razlike v prevodnosti vodnih raztopin šibkih in močnih kislin. Poskusijo naj napovedati, kako je z električno prevodnostjo plina vodikovega klorida, svojo napoved pa naj utemeljijo. Nadgradnja S pomočjo simulacije raztopin močnih in šibkih kislin naj v zvezke narišejo submikroskopski model obeh raztopin ter zapišejo razlike in podobnosti med njima. Zaključek S pomočjo drugih virov naj za domačo nalogo razložijo pomen vitamina C za naše telo. V zvezi z raziskovanjem vitamina C omenimo še kemika L. Paulinga (njegovo delo in življenje lahko zainteresirani učenci predstavijo preko referata). 9 Drugi viri Simulacija vodnih raztopin močnih in šibkih kislin: Medpredmetno ZGO podkrivanje in raziskovanje kontinentov Zapomnili si bomo Snovi, ki v vodni raztopini oddajajo vodikove ione + molekulam vode, imenujemo kisline. Iz protona in molekule vode nastanejo oksonijevi ioni 3O+, ki so nosilci kislih lastnosti. Močne kisline so tiste, katerih večina molekul v vodni raztopini razpade na ione. V vodnih raztopinah šibkih kislin pa le del molekul kislin razpade na ione.

10 1.2 KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali nekaj najpogostejših baz v okolju spoznali primere uporabe baz ter njihovo vlogo v naravi znali poimenovati osnovne baze in zapisati njihove kemijske formule poglabljali svoje znanje varnega ravnanja z jedkimi snovmi pri eksperimentalnem delu. učbenik str KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? Ključne besede: alkaloidi baze kovinski hidroksidi nastanek hidroksidov Zgodba o nastanku čokolade se začne pri kakavovcu. Plodove tega drevesa s praženjem in mletjem pretvorijo v kakavovo maso in nato s stiskanjem v kakavovo maslo. Kakavova masa in maslo se uporabljata pri pripravi čokolade. Ena od skrivnih sestavin čokolade je tudi teobromin, spojina, ki jo uvrščamo med baze. Katere snovi imajo bazične lastnosti? Teobromin, kofein, kokain, nikotin, morfin, kinin, atropin in druge podobne spojine imenujemo alkaloidi. V majhnih odmerkih so pogosto zelo učinkovita zdravila in poživila, v večjih pa nevarni strupi. Od nekaterih lahko postanemo ljudje odvisni. To so spojine rastlinskega izvora, v katerih je dušik vezan v obroč z ogljikovimi atomi. Za te spojine je značilno, da imajo bazične lastnosti. To pomeni, da so v vodnih raztopinah prisotni hidroksidni ioni. Baze so snovi, ki nevtralizirajo kisline. Čeprav so danes največje proizvajalke kakava afriške države, izvira kakavovec iz Srednje in Južne Amerike. Tamkajšnja ljudstva so ga gojila že leta 1500 pred našim štetjem. Bazične lastnosti imajo tudi vodne raztopine kovinskih hidroksidov. To so ionsko zgrajene spojine, ki vsebujejo poleg kovinskega kationa še hidroksidni ion O. Kovinske hidrokside poimenujemo tako, da imenu kovine dodamo končnico -ov ali -ev in dodamo besedo hidroksid. formula hidroksida NaO KO Ca(O)2 Mg(O)2 ime hidroksida natrijev hidroksid kalijev hidroksid kalcijev hidroksid magnezijev hidroksid Kako nastanejo hidroksidi? Če kalcijev karbonat CaCO3, ki je sestavina apnenca, žgemo pri 1100 C, razpade na kalcijev oksid CaO in ogljikov dioksid CO2, kar z enačbo zapišemo kot: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Ko kalcijev oksid (imenujemo ga tudi žgano apno) prelijemo z vodo, poteče reakcija in nastane bazična raztopina kalcijev hidroksid, ki mu pravimo tudi gašeno apno: CaO(s) + 2O(l) Ca(O)2(aq) idroksid bi nastal tudi pri reakciji kakšnega drugega kovinskega oksida z vodo. Vidimo, da hidroksidi nastanejo pri reakciji kovinskih oksidov z vodo. Nastala vodna raztopina ima bazične lastnosti. Ker je kalcijev hidroksid slabo topen v vodi, ga precej ostane v trdnem agregatnem stanju, kar bi lahko v kemijski enačbi natančneje označili kot (aq, s), vendar več o tem v srednji šoli. Kako iz magnezija nastane magnezijev hidroksid? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Povzetek Baze so zelo raznolika skupina spojin. Mednje sodijo alkaloidi, amoniak, amini, kovinski hidroksidi in še nekatere snovi. Njihove vodne raztopine imajo bazične lastnosti. Nastanejo lahko pri reakciji kovinskih oksidov ali kovin I. in II. skupine periodnega sistema (razen berilija Be) z vodo. Spojine, sorodne amoniaku, ki imajo tudi bazične lastnosti, nastanejo predvsem v organizmih. Ponovi Naštej nekaj primerov snovi z bazičnimi lastnostmi. Poimenuj oziroma zapiši formulo: LiO, Ba(O)2, cezijev hidroksid, stroncijev hidroksid. Uredi enačbi nastanka magnezijevega hidroksida: a) iz magnezija: Mg + 2O Mg(O)2 + 2 b) iz magnezijevega oksida: MgO + 2O Mg(O)2 Razmisli Zapiši enačbo nastanka litijevega hidroksida iz ustreznega oksida in vode. Mila so primer snovi z bazičnimi lastnostmi. Kakšna so na otip? Če vržemo košček natrija v čašo z vodo, poteče burna kemijska reakcija, pri kateri nastaneta vodna raztopina natrijevega hidroksida in vodik. 2 Na(s) + 22O(l) 2 NaO(aq) + 2(g) N C O O C C C N C 3 C 3 N C N teobromin model molekule in strukturna formula 3C O N C O C N C 3 kofein model molekule in strukturna formula C C C 3 N C N V industriji sta pomembna predvsem natrijev hidroksid in kalcijev hidroksid. Natrijev hidroksid NaO se uporablja v papirni, tekstilni in prehranski industriji ter pri proizvodnji mil, detergentov in biodizla. Kalcijev hidroksid Ca(O)2 se uporablja v gradbeništvu kot gašeno apno. Raztopine hidroksidov imajo bazične lastnosti, zato so baze. natrijev ion Na + molekula vode 2 O natrijev ion Na +? Poišči natrijeve in hidroksidne ione ter molekule vode. Preštej jih. hidroksidni ion O Nastala vodna raztopina je bazična. idroksidi torej lahko nastanejo tudi pri reakciji kovin I. in II. skupine periodnega sistema z vodo (razen berilija Be).? Na svetovnem spletu poišči video posnetke eksperimentov, ki prikazujejo reakcije elementov 1. skupine periodnega sistema. Pri temperaturi nad 500 C, visokem tlaku in v prisotnosti katalizatorja se spajata vodik in dušik. To reakcijo v industriji izkoriščajo za pridobivanje velikih količin amoniaka N3, ki je nepogrešljiv v proizvodnji umetnih gnojil, razstreliv in plastičnih mas. 3 2(g) + N2(g) 2 N3(g) Če nastali amoniak uvajamo v vodo, se v njej raztopi, nato reagira z molekulami vode in nastane nekaj prosto gibljivih ionov (več o tem na naslednji strani). Nastala vodna raztopina amoniaka ima bazične lastnosti.? Primerjaj obe molekuli in poišči razlike in podobnosti v strukturi med spojinama. Model kristala natrijevega hidroksida. hidroksidni ion O Če v vodo dodamo trdni natrijev hidroksid NaO(s), nastane vodna raztopina natrijevega hidroksida NaO(aq), ki ima bazične lastnosti. Raztopina je močno bazična, ker so v vodni raztopini prisotni le prosto gibljivi natrijevi in hidroksidni ioni. 2O(l) N 3 (g) N 3 (aq) Tudi derivati amoniaka (npr. amini R-N 2, o katerih bomo govorili v 3. poglavju), imajo v vodnih raztopinah bazične lastnosti Od prejšnje ure Ponovimo ključne pojme o kislinah in s pomočjo primerov še poimenovanje različnih kislin. Primeri za poimenovanje naj vključujejo različne vrste kemijskih formul ter modele molekul kislin. Uvodna motivacija Učenci imajo več izkušenj s kislinami (kisel okus) kot z bazami, čeprav jih v gospodinjstvu veliko uporabljamo. Kakšen okus imajo baze, če imajo kisline kisel okus? Na odgovor lahko učence napeljemo tako, da pokušajo temne čokolade z različnimi deleži kakava. Čokolada vsebuje teobromin, ki ga uvrščamo med baze. Obravnava nove snovi Katere snovi imajo bazične lastnosti? Baze so zelo raznolika skupina spojin. V naravi najdemo baze v skupini alkaloidov. Predstavimo nekaj pogostih alkaloidov, njihov pomen za rastline in njihove lastnosti (strupenost, surovine za zdravila, povzročanje odvisnosti). Poleg alkaloidov omenimo še spojine z bazičnimi lastnostmi, ki so jih učenci spoznali že v 8. razredu (kovinskih hidroksidi, amoniak, karbonati). Kako nastanejo hidroksidi Učenci izvedejo poskus v delovnem zvezku na str. 8 (Kako iz magnezija nastane magnezijev hidroksid?). Ponovimo nastanek kovinskih hidroksidov pri reakciji alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin z vodo (lahko prikažemo demonstracijski poskus reakcij I. in II. skupine kovin periodnega sistema z vodo) ter nastanek gašenega apna iz kalcijevega karbonata (poudarimo, da imajo raztopine kovinskih oksidov bazične lastnosti). Ponovimo tudi nastanek amoniaka iz elementov. Opozorimo na razliko med raztapljanjem hidroksidov in raztapljanjem amoniaka v vodi. 10

11 Diferenciacija Nižja raven: Učenci naj izdelajo preglednico najpogostejših kislin in baz ter primerjalno preglednico lastnosti kislin in baz. Višja raven: Učenci naj poiščejo formule najpogostejših alkaloidov in jih primerjajo med seboj (primerjavo zapišejo v zvezek). delovni zvezek str KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, kako nastanejo baze spoznal nekaj snovi, ki imajo bazične lastnosti znal poimenovati baze in napisati njihove formule 1. Naštej nekaj snovi v svojem okolju, ki imajo bazične lastnosti. Kako iz magnezija nastane magnezijev hidroksid? Kaj se boš naučil? Spoznal boš, da pri gorenju magnezija nastane oksid, katerega vodna raztopina ima bazične lastnosti. To lahko preveriš z indikatorjem. Pribor in kemikalije pinceta, škarje destilirana voda urno steklo magnezijev trak Mg(s) vžigalice in špiritni gorilnik raztopina fenolftaleina Naloga Izvedi kemijsko reakcijo gorenja magnezija. Nastali oksid raztopiš v vodi, ki si ji dodal raztopino indikatorja fenolftaleina. Potek dela 1. S škarjami odreži košček magnezijevega traku. 2. Prižgi špiritni gorilnik. S pinceto primi košček magnezija in ga segrej v plamenu gorilnika, dokler se ne vname. Nato odmakni trak, da zgori izven plamena gorilnika. Opozorilo - ne glej direktno v plamen! 3. Nastali produkt daj na urno steklo in primerjaj njegov izgled z izgledom magnezija pred reakcijo. 4. Na urnem steklu prelij nastali produkt z malo destilirane vode in dodaj 5 kapljic indikatorja fenolftaleina. Opazuj spremembo barve in ugotovi bazičnost raztopine. O ugotovitvah se posvetuj z učiteljem oziroma uporabi učbenik (str. 19). Opažanja 2. Nikotin je alkaloid, ki se nahaja v tobaku, pa tudi v paradižniku, papriki, krompirju. Oglej si njegovo strukturno formulo in odgovori na vprašanja. N C C C C C C 2 C N C 3 C 2 C 2 Kateri elementi se nahajajo v nikotinu? Katera vez je značilna za povezovanje atomov v nikotinu? Zakaj uvrščamo nikotin med alkaloide? Nasad krompirja Vprašanja 1. Kakšna je barva plamena pri gorenju magnezija? V literaturi poišči, od kod izvira ime tega alkaloida. 2. Zapiši urejeno kemijsko enačbo gorenja magnezija. V literaturi poišči negativne in pozitivne učinke nikotina na naše telo. Katerih je več? 3. Zapiši urejeno kemijsko enačbo nastanka magnezijevega hidroksida. 4. Ali ima nastala raztopina kisle ali bazične lastnosti? 3. Preveri ali znaš poimenovati baze in jih zapisati s kemijsko formulo. Ime baze Formula baze amoniak litijev hidroksid barijev hidroksid Ca(O) 2 NaO Al(O) Utrjevanje Učenci se urijo v poimenovanju baz in razlikovanju med bazami ter kislinami na podlagi modelov in kemijskih formul (vprašanja v učbeniku str. 13 ter delovni zvezek str. 8 9). Nadgradnja Učenci poiščejo primere uporabe kislin in baz v domačem okolju. Z učenci se pogovorimo o posledicah uživanja drog (kokaina, morfija) na posameznika in družbo? Ali lahko v primeru kofeina govorimo o odvisnosti? Kritično mišljenje Učenci naj s pomočjo drugih virov raziščejo, kakšno vlogo opravljajo alkaloidi v rastlinah. Poskusi Kako iz magnezija nastane magnezijev hidroksid? Reakcije alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin z vodo Zaključek Bazične lastnosti predstavimo v tem trenutku kot nasprotne kislim lastnostim, saj lahko nevtralizirajo kisline. Učence opomnimo, da bazične snovi, kot sta npr. šampon in milo, dajejo spolzek občutek, teobromin v čokoladi ali kinin v toniku pa daje grenak okus. Omenimo, da so baze in kisline jedke ter navedemo pravila varnega dela z jedkimi snovmi. 11 Drugi viri php/1/output/kisline1/index.html php/1/output/kisline2/index.html php/1/output/kisline_baze/index.html 7-sklop/kisline_in_baze_v_okolju.html Wikipedia Medpredmetno BIO vloga baz v naravnem okolju (npr. alkaloidi) GEO kmetijstvo (npr. pomembnejše proizvajalke kave, čaja in kakavovca) GOS priprava hrane, čistila in pralna sredstva ZGO raziskovanje Zemlje in kolonizacija (npr. lažji dostop do kave, kakavovca) Zapomnili si bomo Baze so zelo raznolika skupina spojin: alkaloidi, kovinski hidroksidi, karbonati, amoniak, amini. Nastanejo pri reakciji alkalijskih in zemeljskoalkalijskih elementov z vodo ter pri reakciji kovinskih oksidov z vodo. Baze nastajajo tudi v telesu (amoniak, amini). Baze imajo grenak okus in so jedke.

12 1.2 KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? 2/2 1 šolska ura Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: vedeli, da so baze snovi, ki v vodnih raztopinah sprejemajo vodikove ione (protone) od molekul vode spoznali, da so v vodnih raztopinah hidroksidni ioni nosilci bazičnih lastnosti razlikovali med močnimi in šibkimi bazami glede na vsebnost hidroksidnih ionov v vodnih raztopinah. učbenik str KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? Ključne besede: sprejemanje protonov hidroksidni ion amonijev ion bazične lastnosti vodnih raztopin Povzetek Baze so snovi, ki pri reakciji z vodo sprejmejo proton + od vode. V raztopinah baz so prisotni hidroksidni ioni, ki so nosilci bazičnih lastnosti. Baze, ki so v vodni raztopini večinoma v obliki ionov, so močne baze (npr. natrijev kidroksid, kalijev hidroksid), tiste, ki imajo večinoma molekule, pa so šibke baze (npr. amoniak in amini). Ponovi Pojasni, zakaj ima vodna raztopina amoniaka bazične lastnosti. Kateri delec daje vodnim raztopinam baz značilne lastnosti? Kaj se zgodi, če damo trden natrijev hidroksid v vodo? Zapiši enačbo reakcije med amoniakom in vodo. Razmisli Molekula metilamina 3C-N2 je zgrajena podobno kot molekula amoniaka. Pojasni, kaj se zgodi, če damo metilamin v vodo. Pojasni, kaj se zgodi, če damo barijev hidroksid v vodo. Nekoč so krušno testo vzhajali tako, da so vanj vtepli zrak (mnoga preprosta ljudstva to počnejo še danes). Leta 1790 so odkrili, da kalijev karbonat v lesnem pepelu rahlja in vzhaja testo. Ker je imelo testo zaradi tega nekoliko milnat okus, so ga nadomestili z jedilno sodo (natrijev hidrogenkarbonat), ki ima prav tako bazične lastnosti in jo najdemo tudi v pecilnem prašku. Testo ima tako boljši okus, vseeno pa dovolj vzhaja. Kaj daje vodnim raztopinam bazične lastnosti? Za razliko od kislin je za baze značilno, da z vodo reagirajo tako, da nastane druga vrsta delcev hidroksidni ioni. To lahko ponazorimo na primeru amoniaka: molekula amoniaka proton + N3(aq) + 2O(l) N4 + (aq) + O (aq) proton molekula vode amonijev ion hidroksidni ion Za pripravo kvašenega testa uporabljamo kvas, ki ga sestavljajo glive kvasovke. Encimi kvasovk razgrajujejo ogljikove hidrate, nastaja tudi ogljikov dioksid, ki pri peki testa uide v okolico. V testu pa namesto njega ostanejo luknjice, ki dajejo kruhu mehko luknjičavo sredico. Pri reakciji amoniaka z vodo nastanejo amonijevi ioni N4 + in hidroksidni ioni O. Baze so torej snovi, ki v vodni raztopini sprejemajo vodikove ione oziroma protone +. V vodnih raztopinah jih prejmejo od molekul vode. Molekule vode se pri tem pretvorijo v hidroksidne ione. V vodnih raztopinah baz so vedno prisotni hidroksidni ioni. Pravimo, da so ti ioni nosilci bazičnih lastnosti vodnih raztopin. Bazičnost raztopine je povezana s količino hidroksidnih ionov v njej. Večje kot je število hidroksidnih ionov v določeni prostornini raztopine, bolj je raztopina bazična. O tem bomo podrobneje govorili v razdelku 1.3. Kje se skrivajo hidroksidni ioni? Nastanejo lahko pri reakciji amoniaka in aminov z vodo. Prisotni pa so tudi v kovinskih hidroksidih. Iz formule in slike kristala natrijevega hidroksida (stran 12) lahko vidimo, da je kovinski hidroksid zgrajen iz kovinskih in hidroksidnih ionov. Ker so kovinski hidroksidi ionsko zgrajene spojine, se v vodi bolj ali manj dobro raztapljajo. Tako nastanejo gibljivi hidroksidni ioni in ioni kovin. Poglejmo primer natrijevega hidroksida, ki smo ga že omenjali. 2O(l) NaO(s) NaO(aq) Na + (aq) + O - (aq) Natrijev hidroksid je trdna snov, topna v vodi in ki povsem razpade na ione. Ker so v vodni raztopini natrijevega hidroksida prisotni le prosto gibljivi natrijevi in hidroksidni ioni, je natrijev hidroksid močna baza (glej sliko na str. 13). Raztopina je jedka, zato moramo biti pri delu z njo previdni in se ustrezno zaščititi. Kaj še sodi med baze? Med baze prištevamo poleg alkaloidov in kovinskih hidroksidov, še nekaj različnih skupin spojin. Med njimi so tudi amini, ki v vodnih raztopinah kažejo podobne lastnosti kot amoniak. Tudi doma najdemo nekaj snovi z bazičnimi lastnostmi: nekatera čistilna in pralna sredstva (čistila za pečice in čiščenje odtokov pogosto vsebujejo NaO), pecilni prašek, milo, zobna pasta ipd. Čistila zelo obremenjujejo tudi naše okolje. JEDKE SNOVI Jedke so tiste snovi, ki tkivo poškodujejo. Povzročajo opekline in razjede ali delujejo dražilno na sluznico in kožo. Med jedke snovi sodijo kisline, baze, jedki plini, soli in organske snovi. Pred jedkimi snovmi se moramo zaščititi z gumijastimi rokavicami, zaščitno haljo in očali. Posebej previdni moramo biti pri plinastih snoveh. 14 Amoniak N 3 je sestavina nekaterih čistil za okna. V raztopini so molekule amoniaka N3 in molekule vode 2O ter manjši delež amonijevih N4 + in hidroksidnih ionov O. Zato je raztopina amoniaka šibka baza.? Poišči amonijeve in hidroksidne ione ter molekule vode. Preštej jih. Ob stiku kože z jedko snovjo je treba kožo takoj sprati z večjo količino vode. Ob poškodbi je potrebno takoj sleči z jedko snovjo zamazana ali omočena oblačila. Rokavice je potrebno po uporabi zavreči. Upoštevamo ločeno in varno shranjevanje odpadnih snovi. Amini imajo bazične lastnosti, saj vsebujejo amino skupino -N2, ki ima v vodni raztopini podobne lastnosti kot amoniak. Amini, kot je metilamin 3CN2, imajo neprijeten vonj po pokvarjenih ribah. Amine boš spoznal v tretjem poglavju. 15 Od prejšnje ure Učenci naštejejo, katere snovi uvrščamo med baze in kje jih najdemo v domačem okolju (čistila, detergenti, šamponi, mila, hrana (čokolada), kava, čaj). Ponovimo nastanek baz pri reakciji alkalijskih in zemeljskoalkalijskih elementov z vodo in pri reakciji kovinskih oksidov z vodo. Uvodna motivacija Uro pričnemo z omembo uporabe snovi z bazičnimi lastnostmi pri pripravi vzhajanega testa. Primeri vprašanj: Zakaj dodajamo testu kvas? Katere snovi še uporabljamo za vzhajanje testa? Kako kvas, pecilni prašek in natrijev hidrogenkarbonat povzročijo vzhajanje testa? Kratek oris zgodovine priprave vzhajanega testa lahko učenci preberejo v uvodu v podpoglavje na str. 14 v učbeniku. Obravnava nove snovi Kaj daje vodnim raztopinam bazične lastnosti? S pomočjo demonstracijskega poskusa prevodnosti bazične raztopine prikažemo, da tudi raztopine baz prevajajo električni tok. Podobno kot pri električni prevodnosti kislih raztopin izpeljemo, da tudi v raztopinah baz nastopajo ioni. Nastanek ionov v primeru amoniaka ponazorimo s pomočjo modelov (animacije) in zapišemo kemijsko enačbo (učb. str. 14). Posebej opozorimo na razliko med kislinami in bazami pri prehodu vodikovega iona. Za večjo nazornost primerjamo raztapljanje vodikovega klorida in amoniaka v vodi najprej s pomočjo modelov, nato še s kemijsko enačbo. Kje se skrivajo hidroksidni ioni? Kot naslednji primer nastanka bazičnih raztopin omenimo raztapljanje natrijevega hidroksida. Učenci naj iz primerjave raztapljanja amoniaka in natrijevega hidroksida ugotovijo, kateri ioni so nosilci bazičnih lastnosti. Poudarimo še razliko med amoniakom (kovalentna spojina) in natrijevim hidroksidom (ionska spojina) ter razliko v njunem raztapljanju v vodi. 12 Jakost baz ponazorimo s slikami ali simulacijo, ki prikazuje delce v raztopini kislin. Poudarimo razliko v številu hidroksidnih ionov v vodnih raztopinah močnih in šibkih baz (učenci naj to preverijo s štetjem ionov na sliki (simulacija). Podrobnejša razlaga sledi pri obravnavi p lestvice. Kaj še sodi med baze? Kot primere baz omenimo še amine, ki so sorodni amoniaku in nastajajo tudi v telesu. Učenci jih bodo natančneje spoznali v 3. poglavju. Učence opozorimo, da številna čistila in pralna sredstva vsebujejo baze. Opozorimo učence, da so baze, tako kot kisline, jedke. Podkrepimo s primeri, npr. kakšen je občutek, ko nam šampon za lase uide v oči. Pojasnimo, da je lahko milnat (spolzek) občutek, ki ga dajejo baze, tudi znak razkroja maščob v zunanjih slojih kože. Opozorimo na pravila varnega dela z bazami in na prvo pomoč pri poškodbah z bazami.

13 Diferenciacija Nižja raven: Učenci naj zapišejo in narišejo model in kemijsko formulo molekule vode ter hidroksidnega iona in zapišejo razlike med vodo in hidroksidnim ionom. Podobno naj primerjajo hidroksidni in oksonijev ion. Višja raven: S pomočjo simulacije raztopin močnih in šibkih kislin naj v zvezke narišejo submikroskopski model obeh raztopin in ugotovijo razliko med njima. delovni zvezek str KAJ SE SKRIVA V ČOKOLADI? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, kako varno ravnati s kemikalijami znal prepoznati in razlikovati delce v vodnih raztopinah baz v primerjavi z vodnimi raztopinami kislin vedel, kateri delci so nosilci bazičnih lastnosti vodnih raztopin baz vedel, kako baze reagirajo v vodnih raztopinah 6. Pozorno si oglej spodnjo shemo. Ugotovi, katera snov, ki jo ponazarja model, odda vodikov ion ali proton +. Označi prenos vodikovega iona + od ene snovi k drugi. 4. Na plastenki s trdnim natrijevim hidroksidom je piktogram, ki označuje nevarno lastnost snovi. Kakšno nevarnost predstavlja snov in katero zaščitno opremo moramo uporabiti pri delu s tako kemikalijo? Vrsta nevarnosti: Zaščitna oprema: Natrijev hidroksid NaO(s) Legenda: model atoma ogljika model atoma vodika Zapiši predstavljeno reakcijo še s kemijsko enačbo. model atoma kisika model atoma dušika 5. Na slikah so z modeli delcev prikazane tri različne snovi: voda, vodna raztopina klorovodikove kisline in vodna raztopina kalijevega hidroksida. Pozorno si oglej modele delcev in ugotovi, katere od slik A, B in C predstavljajo navedene snovi. Utemelji svojo ugotovitev. Naredi tudi legendo delcev, tako da prerišeš posamezen delec in napišeš njihove formule ( 3 O +, 2 O, O, K +, Cl ). Legenda: 7. Besedne zapise prevedi v kemijske formule in zapiši urejene enačbe kemijskih reakcij. barijev oksid + voda ogljikov dioksid + voda kalij + voda Razmisli in dopolni spodnji sestavek. Uporabi besede v oklepajih. A B C Snov A je, ker. Pri reakciji kovinskih oksidov z vodo nastanejo (baze, kisline), pri reakciji nekovinskih oksidov z vodo pa nastanejo (baze, kisline). Kalij sodi med (alkalijske, zemeljskoalkalijske) kovine, ki z vodo burno reagirajo. Nastane raztopina, ki ima (kisle, bazične) lastnosti. Snov B je, ker. Snov C je, ker. Kateri delci so nosilci bazičnih lastnosti v vodnih raztopinah baz? Zapiši njihovo ime in formulo. 8. Razmisli in podčrtaj ali trditev drži ali ne drži. Pri reakciji nekovinskih oksidov z vodo nastanejo bazične raztopine. DRŽI NE DRŽI Molekule baz pri reakciji z vodo sprejmejo vodikove ione +. DRŽI NE DRŽI Amoniak sodi med baze. DRŽI NE DRŽI 10 V raztopinah baz so predvsem oksonijevi ioni. DRŽI NE DRŽI Baze uporabljamo tudi v gospodinjstvu. DRŽI NE DRŽI Baze so na otip milnate. DRŽI NE DRŽI 11 Utrjevanje Z uporabo delovnega zvezka (str. 10 in 11) se učenci urijo v prepoznavanju delcev v raztopinah baz v primerjavi z raztopinami kislin ter zapisovanju enačb reakcij med snovmi z bazičnimi lastnostmi in vodo. Če zmanjka časa za reševanje v šoli, naredijo učenci omenjene naloge doma. Nadgradnja Učenci naj s pomočjo drugih virom in simulacije raziščejo, ali lahko v bazičnih raztopinah nastopajo tudi oksonijevi ioni. Kritično mišljenje Učenci naj razmislijo o naslednjem: Zakaj so v čistilih predvsem baze? Ali najdemo v čistilih tudi kisline? V kakšen namen se ta čistila uporabljajo? Na kakšen način čistila obremenjujejo okolje? Poskusi električna prevodnost bazičnih raztopin Zaključek Za domačo nalogo lahko učenci naredijo preglednico čistil, ki vsebujejo baze, in zraven navedejo imena baz, ki jih ta čistila vsebujejo. 13 Drugi viri 7-sklop/index.html Simulacija vodnih raztopin močnih in šibkih baz: Medpredmetno GOS čistila in pralna sredstva Zapomnili si bomo Snovi, ki v vodni raztopini sprejemajo vodikove ione + od molekul vode, imenujemo baze. Vodne raztopine z bazičnimi lastnostmi vsebujejo večinoma hidroksidne ione O, ki so nosilci bazičnih lastnosti. Močne baze so tiste, katerih večina molekul v vodni raztopini razpade na ione. V vodnih raztopinah šibkih baz pa le del molekul baz razpade na ione.

14 1.3 KAJ JE BOLJ KISLO? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: z uporabo indikatorjev razlikovali med kislimi, bazičnimi in nevtralnimi snovmi iz svojega okolja znali na osnovi p lestvice oceniti kislosti in bazičnosti raztopin se seznanili, da lahko nekatera naravna barvila uporabimo kot naravne indikatorje se seznanili s pripravo naravnega indikatorja (npr. iz barvila rdečega zelja) pri eksperimentalnem delu vadili uporabo različnih indikatorjev. učbenik str KAJ JE BOLJ KISLO? Ključne besede: p vrednost p lestvica kislo, bazično p lestvica 0 1 Povzetek S p lestvico lahko razporedimo snovi glede na njihovo kislost oziroma bazičnost od najbolj kislih (p = 0) do najbolj bazičnih (p = 14). Kisle snovi imajo p manjši od 7, bazične snovi večji od 7. Kadar je p neke snovi 7, je ta snov nevtralna. p lestvica ima razpon od 0 do 14. Ponovi Kaj je p? Kaj predstavlja p lestvica? Kakšne p vrednosti imajo kisle, bazične in nevtralne snovi? V kateri del p lestvice bi se uvrstila citronska kislina in v kateri del raztopina amoniaka? Gotovo si na televiziji že zasledil reklamo, kjer te poskušajo prepričati, da moraš uporabljati njihov šampon za lase s p vrednostjo 5,5, ki se ujema s p vrednostjo tvoje kože in je zaradi tega najbolj primeren za tvoje lasišče. Si se kdaj vprašal, kaj je p vrednost, ali je p vrednost kože res 5,5 in ali je sploh pomembno, da ima takšno p vrednost tudi šampon? žveplova kislina v akumulatorju limonin sok Razmisli Kaj se zgodi s p vrednostjo kisline, če ji dodamo bazo? Kaj je p vrednost? p vrednost je številka, ki nam pove, ali je neka snov kisla, nevtralna ali bazična. Kisline imajo kisle lastnosti zaradi prisotnosti oksonijevih ionov 3 O + v njihovih vodnih raztopinah. Večje kot je število oksonijevih ionov (bolj prav bi bilo reči koncentracija), bolj je neka raztopina kisla. Koncentracija raztopine pomeni določeno količino snovi v določeni prostornini raztopine. Le redko govorimo o številu oksonijevih ionov, ampak o p vrednosti raztopine. p vrednost je na poseben način izražena količina oksonijevih ionov v raztopini. V ozadju je matematični izraz, s katerim koncentracijo oksonijevih ionov pretvorimo v p vrednost med 0 in 14. Več o tem v srednji šoli, zaenkrat je dovolj, če veš, da je p vrednost tem manjša, čim večje je število oksonijevih ionov v raztopini. Je raztopina s p vrednostjo 5,5 kisla ali bazična? Na osnovi p vrednosti, ki segajo od 0 do 14, je izdelana p lestvica, v katero lahko uvrstimo snovi glede na njihovo kislost oziroma bazičnost. Za raztopine s p vrednostjo 7 pravimo, da so nevtralne. Kisle raztopine so tiste, ki imajo p vrednost pod 7 čim manjša je ta vrednost, tem bolj so kisle. Nasprotno velja za bazične raztopine. Te imajo p vrednost nad 7 in so tem bolj bazične, čim večja je ta vrednost. Človeška koža, ki ima p vrednost nekje med 4,4 in 5,6, je torej v območju rahlo kislega. kava voda iz pipe mleko Zakaj je p vrednost pomembna? Pogosto zadostuje, da vemo, da je neka snov kisla ali bazična. Včasih pa je pomembno, da poznamo p neke snovi. Medtem ko si lahko z raztopino etanojske (ocetne) kisline okisamo solato, je žveplova kislina iz akumulatorja zelo nevarna. Kisline z nizko vrednostjo p so nevarne, saj so jedke in povzročajo poškodbe kože in sluznice. Kadar delamo z njimi, se moramo ustrezno zaščititi. Za naše življenje je stalna vrednost p krvi zelo pomembna. Normalna p vrednost krvi je 7,4. Če p vrednost krvi pade pod 6,8 ali naraste nad 7,8, to predstavlja resno nevarnost za življenje. Kadar smo razburjeni in hitro dihamo, izdihamo preveč ogljikovega dioksida (glej sliko). Vsi, ki se ukvarjajo z akvaristiko, vedo, da je p vrednost vode zelo pomembna za obnašanje in zdravstveno stanje rib v akvariju. Podobno je ustrezna p vrednost tal zelo pomemben pogoj za uspešno rast rastlin, ki zato lažje vsrkajo rudninske snovi iz prsti. Ob razburjenju in hitrem dihanju izdihamo preveč ogljikovega dioksida. S tem se poruši p vrednost v našem telesu. Lahko si pomagamo z dihanjem v papirnato vrečko. Tako ponovno vdihujemo ogljikov dioksid. 10 morska voda milo belilo vsebuje natrijev hidroksid Od prejšnje ure Pregledamo domačo nalogo in hkrati preverimo razumevanje učencev. Posebej bodimo pozorni, da učenci razlikujejo med oksonijevimi in hidroksidnimi ioni ter med kislinami, ki oddajo protone, in bazami, ki protone sprejemajo. Uvodna motivacija Izpostavimo težavo razlikovanja med kislinami in bazami običajno se kisle in bazične raztopine na videz ne razlikujejo. Kako torej ločiti med njimi? Ravno tako na prvi pogled ne moremo razlikovati med močnimi in šibkimi kislinami oz. bazami. Učence spomnimo, da marsikje v reklamah za kozmetične izdelke zasledimo oznako p. V kakšni zvezi se ta oznaka pojavlja? Obravnava nove snovi Kaj je p vrednost? Vpeljemo p lestvico kot merilo za kislost. Omenimo, da je p vrednost na poseben matematičen način izraženo število oksonijevih ionov v raztopini. Na kratko razložimo pomen oznake p. Je raztopina s p vrednostjo 5,5 kisla ali bazična? Ker same p vrednosti učencem ne povedo veliko, naj učenci v zvezke naredijo številski trak z označenimi p vrednostmi, ki bo predstavljal p lestvico. Na to lestvico naj zapišejo primere snovi (izberemo tiste, ki so učencem bolj poznane) z različnimi p vrednostmi (kisline, baze in nevtralnih snovi) primer take lestvice je v učbeniku na str. 17. Zakaj je p vrednost pomembna? Omenimo nekatere primere, kjer je vrednost p pomembna. Učenci s pomočjo drugih virov poiščejo še svoje primere. Kaj je indikator? Ko uvedemo p lestvico, predstavimo še ugotavljanje p vrednosti raztopin s pomočjo indikatorjev. Katere snovi so naravni indikatorji? Učenci pripravijo naravni indikator iz barvila rdečega zelja (opis eksperimenta v delovnem zvezku str. 12). Namesto pufrov lahko pripravimo zbirko kislin in baz z različnimi p vrednostmi. Če uporabljamo pufre, priporočamo, da zaradi cene pufrov drugi del eksperimenta (izdelava barvne p lestvice) izvede učitelj. Indikator, ki so ga pripravili učenci, nalijemo v modelčke za pripravo ledenih kock in zamrznemo. Tako ga bomo imeli na voljo še za 14 druge poskuse. Namesto ledenih kock pa lahko pripravimo indikatorske papirčke tudi tako, da filtrirni papir namočimo v barvilo rdečega zelja in ga nato posušimo. Pri poskusu na str. 13 v delovnem zvezku (So vodne raztopine nekovinskih oksidov res kisle?) in pri poskusu za ugotavljanje kislosti oz. bazičnosti snovi (delovni zvezek str. 14) lahko namesto univerzalnega indikatorja uporabimo barvilo iz rdečega zelja. P vrednost učenci določijo s primerjavo barve vzorca z barvno p lestvico, ki so jo izdelali pri poskusu na str. 12 v delovnem zvezku (eksperiment Pripravi naravni indikator). Omenimo še primere barve cvetov, ki se v kisli oz. bazični prsti obarvajo drugače (npr. cvetovi hortenzij). Zakaj uporabljamo lakmusov papir? Poleg indikatorjev iz naravnih barvil predstavimo še druge indikatorje, ki se pogosto uporabljajo v laboratorijih (npr. lakmus, fenolftalein, metiloranž). Kako lahko natančno izmerimo p? Pojasnimo učencem, da z indikatorji zgolj ocenimo, ali je snov kisla, bazična ali nevtralna. Za natančno ugotavljanje p vrednosti uporabljamo univerzalne indikatorske papirčke in elektronske p metre.

15 Diferenciacija Nižja raven: Učenci pripravijo preglednico različnih indikatorjev in njihove obarvanosti v kislem, bazičnem in nevtralnem. Za boljšo vizualizacijo, kako je vrednost p raztopine odvisna od koncentracije oksonijevih ionov, naj učenci narišejo diagram v obliki piramide. Vsako p vrednost naj predstavijo s horizontalnim stolpcem ustrezne barve (pomagajo naj si z barvno p lestvico, ki so jo naredili v delovnem zvezku) in ustrezne dolžine. Stolpec za p=0 je najdaljši, stolpec za p=14 pa najkrajši. Višja raven: Učenci naj raziščejo in dodajo na trak v zvezku, ki predstavlja p lestvico (glej primer lestvice v učbeniku na str. 17), še druge snovi, ki jih najdejo v domačem okolju. Raziščejo naj še primere drugih barvil kot možnih indikatorjev. Učenci naj raziščejo (npr. s pomočjo simulacije Kisle in bazične raztopine) povezavo med koncentracijo in jakostjo kisline (baze). 1.3 KAJ JE BOLJ KISLO?Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: znal pripraviti naravni indikator in ga uporabiti pri ugotavljanju kislosti ali bazičnosti raztopin poznal pomen p lestvice spoznal uporabo univerzalnega indikatorja delovni zvezek str Pripravi naravni indikator Kaj se boš naučil? Kako pripraviti naravni indikator in izdelati barvno p lestvico. Pribor in kemikalije 250 ml čaša, merilni valj 13 epruvet, stojalo za epruvete steklena palčka, kapalke alkoholni flomaster nož in deska, električni grelec pufri z različnim p stojalo, kovinski obroč 100 ml destilirane vode lij, filtrirni papir, 100 ml čaša listi rdečega zelja Naloga steklena palčka Pripravi raztopino indikatorja iz rdečega zelja in naredi barvno p lestvico. Potek dela zmes 1. Nareži liste rdečega zelja na drobne kose. Prenesi jih v 250 ml čašo. Prilij 100 ml destilirane vode, da so pokriti in čašo postavi na električni filtrirni papir grelec. trdna snov 2. Ko zmes zavre in se voda vijolično obarva, so se barvila iz rdečega zelja raztopila v vodi. Čašo odstavi z električnega grelca in po 15 minutah zmes prefiltriraj. Nastala raztopina je naravni indikator. Ohlajeno raztopino v nadaljevanju uporabi pri delu. filtrat 3. V vrsto epruvet nalij pufre z različnimi vrednostmi p (pufre pripravi učitelj). Na vsako epruveto napiši vrednost p z alkoholnim flomastrom. 4. V vsako epruveto daj po pet kapljic ekstrakta rdečega zelja. Premešaj in Skica aparature za filtriranje opazuj spremembo barve. Rdeče zelje vsebuje velike količine različnih barvil, ki jih imenujemo antociani, ki so vodotopni. V kislem okolju se obarvajo rdeče. Z zviševanjem p vrednosti se barva spreminja od vijolične, preko modre in zelene do rumene. Izraz antocian je grškega izvora (anthos = cvet, kyanos = moder). Skoval ga je Marquart leta 1835 za poimenovanje modrih barvil v cvetlicah. Opažanja Ugotovitve Zapiši vrednosti p pufrov in pobarvaj epruvete z ustreznimi barvami, ki so nastale pri poskusu. Tako boš izdelal barvno Tako boš p izdelal lestvico barvno indikatorja p lestvico iz zrečenega indikatorja zelja. iz zrečenega zelja. p Utrjevanje p lestvica pufrov z dodanim ekstratom rdečega zelja Učenci naj za domačo nalogo rešijo vprašanja na str. 17 in 19 v učbeniku (Ponovi, Razmisli) ter naloge v delovnem zvezku. Nadgradnja Za nadgradnjo lahko učenci z uporabo simulacije raziščejo, kako lahko s pomočjo p lestvice ugotovimo, ali je raztopina kisla/bazična, močna/ šibka kislina (baza), koncentrirana/razredčena in ali ima lahko šibka kislina (baza) enak p kot močna kislina (baza). Kritično mišljenje Ali je potrebno upoštevati p vrednost prsti pri gojenju rastlin? Kako p vrednost prsti vpliva na rast rastlin? Kakšne so lahko posledice spreminjanja vrednosti p v človeškem telesu? Antociane uvrščamo med antioksidante. Kaj so antioksidanti in kakšen vpliv naj bi imeli na človeško telo? Poskusi Priprava naravnega indikatorja Priprava barvne p lestvice s pomočjo pufrov in barvila iz rdečega zelja Ugotavljanje kislosti oz. bazičnosti snovi z indikatorjem Zaključek Učenci naj se urijo v razvrščanju kislih, bazičnih in nevtralnih snovi s pomočjo p lestvice, v predvidevanju p vrednosti različnih snovi in predvidevanju, kako se bodo v različnih snoveh obarvali različni indikatorji. 15 Vprašanja 1. Z uporabo virov informacij ugotovi pomen pojmov ekstrahirati in pufri. 2. Kako se indikator iz rdečega zelja obarva pri p = 2, p = 7 in p = 11? Drugi viri 3. Katere naravne snovi bi prav tako lahko uporabil kot indikatorje? Simulaciji: p lestvica: ph-scale/ph-scale_sl.jnlp Kisle in bazične raztopine: php/1/output/ph_lestvica/index.html php/1/output/indikatorji1/index.html 13 php/1/output/indikatorji2/index.html 7-sklop/index.html poskusi_sam/rdece_zelje.htm Wikipedia Medpredmetno BIO LVZ TIT vpliv p vrednosti v okolju na organizme (npr. v zemlji na rast rastlin, akvaristika), pomen p ravnovesja v organizmih za njihovo zdravje (npr. p kože, krvi), pomen naravnih barvil uporaba naravnih barvil, izdelava grafik (jedkanje) tehnološki pomen kislin in baz (npr. akumulator alkane baterije, tehnološki procesi, ki vključujejo uporabo kislin in baz) Zapomnili si bomo Indikatorji so snovi, ki se značilno obarvajo v kisli, nevtralni ali bazični raztopini. Kot indikatorji se uporabljajo naravna barvila (antociani, lakmus), fenolftalein, metiloranž S p lestvico razvrščamo snovi glede na njihovo kislost. Lestvica ima razpon od 0 do 14, kisle snovi imajo vrednosti pod 7, bazične snovi pa nad 7. Snovi, ki imajo vrednost 7, so nevtralne snovi. Za določitev p vrednosti uporabljamo univerzalne indikatorske papirčke ali elektronske p metre.

16 1.4 ZAKAJ JE SALAMA TAKO LEPO RDEČA? 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali nekaj najpogostejših soli v okolju (njihovo uporaba in namen) znali poimenovati soli in zapisati kemijske formule preprostejših soli vedeli, da je nevtralizacija kemijska reakcija med kislino in bazo, pri kateri nastaneta sol in voda. učbenik str ZAKAJ JE SALAMA TAKO LEPO RDEČA? Ključne besede: soli nevtralizacija poimenovanje soli Suhomesnatim izdelkom dodajajo nitrite zato, da se ohrani lepa rdeča barva mesa, hkrati pa delujejo tudi protimikrobno. Povzetek Soli so ionsko zgrajene spojine, pogosto topne v vodi. Nastanejo lahko pri reakciji med kislino in bazo, ki se imenuje nevtralizacija. Poleg vode pri nevtralizaciji nastane tudi sol. Ponovi Kaj je nevtralizacija? Kaj so soli in kakšna je njihova zgradba? Katero sol najpogosteje uporabljamo? Poimenuj soli LiBr, MgCl 2, Ca(NO 3 ) 2. Trgovci in proizvajalci nas poskušajo prepričati v nakup s številnimi zvijačami. Pisana in privlačna embalaža, prijetni vonji, lepe barve, še mokra zelenjava in svetleča lupina sadja. Če si ogledamo polico s suhomesnatimi izdelki, so ti večinoma močne rdeče barve. Le od kod so dobili tako barvo? Obdelani so z nitriti, ki so soli ene od dušikovih kislin. Je natrijev klorid edina sol? Kadar se pogovarjamo o preslani hrani, imamo v mislih kuhinjsko sol oziroma natrijev klorid, ki pa še zdaleč ni edina sol. Kljub temu se še za hip pomudimo pri njem in si oglejmo reakcijo nastanka natrijevega klorida. Izvedeli smo že, da so v klorovodikovi kislini kloridni Cl in oksonijevi ioni 3 O +, v vodni raztopini natrijevega hidroksida pa natrijevi Na + in hidroksidni ioni O. Če obe raztopini zmešamo, poteče kemijska reakcija. Pri tem reagirajo hidroksidni O in oksonijevi ioni 3 O + in nastanejo molekule vode 2 O. Natrijevi Na + in kloridni Cl ioni pa ostanejo v raztopini. Če to raztopino segrevamo, voda izhlapi in ostane trdna bela snov, natrijev klorid. Cl(aq) + NaO(aq) NaCl(aq) + 2 O(l) klorovodikova natrijev natrijev voda kislina hidroksid klorid Kako nastane sol? Omenili smo že, da natrijev klorid ni edina sol, saj ima izraz sol v kemiji mnogo širši pomen soli lahko nastanejo pri kemijski reakciji med kislino in bazo. Soli so torej ionske spojine, sestavljene iz kovinskega kationa in nekovinskega aniona. Produkta omenjene reakcije med kislino in bazo, ki jo imenujemo tudi nevtralizacija, sta vedno dva voda in ustrezna sol. V splošnem bi to lahko zapisali takole: kislina + baza sol + voda Pri nevtralizaciji pravzaprav poteče kemijska reakcija med oksonijevimi ioni kislin in hidroksidnimi ioni baz, pri čemer nastane voda. 3 O + (aq) + O (aq) 2 2 O(l) Ker so soli v vodi večinoma topne, nastanejo njihove vodne raztopine. Iz formule kisline in baze v enačbi lahko razberemo, katera sol bo nastala. Poskusimo ugotoviti, katera sol bo nastala pri reakciji med žveplovo kislino in kalcijevim hidroksidom. Kako poimenujemo soli? Nekaj imen soli smo mimogrede že spoznali, a se z njihovom poimenovanjem do sedaj nismo ukvarjali. Prvi del imena soli tvori slovensko ime kovine, ki jo v sol prispeva baza, z dodano končnico ev ali ov. Drugi del imena tvori latinsko ime elementa, ki ga prispeva kislina, s končnico id oziroma at, kadar sol tvori oksokislina. Poglejmo primera: natrij-ev NaCl klor-id Podobno imenujemo druge soli. formula soli KCl Na2S NaNO3 CaCO3 K2SO4 ime soli kalijev klorid natrijev sulfid natrijev nitrat kalcijev karbonat kalijev sulfat kalij-ev KNO3 nitr-at Predpone di-, tri-... izpuščamo, ker gre za edine možne spojine med dvema elementoma (glej učbenik Peti element 8, str. 37). Razmisli Zakaj se uporablja izraz nevtralizacija za reakcijo med kislino in bazo? Iz katere kisline in baze je nastala sol? Videli smo, da lahko iz formule baze in kisline sklepamo, katera sol bo nastala z njuno nevtralizacijo. Ali bi lahko sklepali tudi v obratni smeri in iz formule soli razbrali bazo in kislino, iz katerih je nastala? baza KO K 3 PO 4 kislina 3PO 4 Sedaj, ko poznamo bazo in kislino, lahko zapišemo še enačbo za reakcijo nevtralizacije. Enačbo moramo tudi urediti. 3PO4(aq) + 3 KO(aq) K3PO4(aq) + 3 2O(l) fosforjeva kalijev kalijev voda kislina hidroksid fosfat V raztopini natrijevega klorida so torej natrijevi in kloridni ioni ter molekule vode. Natrijevega klorida za vsakdanjo rabo ne pridobivamo na opisan način, temveč v solinah in rudnikih soli.? Kako že imenujemo postopek, s katerim pridobivamo sol v solinah? 2SO4(aq) + Ca(O)2(aq) CaSO4(aq) + 2 2O(l) žveplova kalcijev kalcijev voda kislina hidroksid sulfat Kot vidimo, nastaneta sol kalcijev sulfat in voda. Kalcijev sulfat v vodi ni prav dobro topen, zato opazimo v čaši nekaj bele trdne snovi, ki nastane po mešanju brezbarvnih raztopin. Razišči in primerjaj lastnosti ionskih in kovalentnih snovi v povezavi z zgradbo teh snovi. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Izvedi reakcijo nevtralizacije. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku Od prejšnje ure V preteklih urah so učenci spoznali snovi s kislimi in bazičnimi snovmi. Na hitro ponovimo osnovne pojme v zvezi s kislinami in bazami. Pri obravnavanju p lestvice smo omenili tudi snovi z nevtralnimi lastnostmi, o katerih bo govora v naslednjih urah. Uvodna motivacija Ko se pogovarjamo o soli, vedno mislimo na kuhinjsko sol. Učencem povemo, da je za kemike sol širši pojem in običajno ne predstavlja le natrijevega klorida. Učencem predstavimo nekatere primere soli, ki jih pogosto srečujemo v okolici (npr. nitrati in nitriti, fosfati, sulfati), in njihovo uporabo. Obravnava nove snovi Je natrijev klorid edina sol? Nastanek soli pojasnimo na primeru nastanka natrijevega klorida iz klorovodikove kisline in natrijevega hidroksida. Za boljšo predstavo poteka reakcije je priporočljivo uporabiti slikovno gradivo, modele ali animacije. Kako nastane sol? Vpeljemo pojem nevtralizacije in nastanka soli. Opozorimo učence, da nevtralizacija ni edini način nastanka soli. Pri poskusu nevtralizacije lahko učenci namesto univerzalnega indikatorja uporabijo kateri koli drug indikator. Lahko uporabijo indikator iz barvila rdečega zelja in si pomagajo z barvno lestvico na str. 12 v delovnem zvezku. Eksperiment nevtralizacije lahko dopolnimo tako, da učenci izmenično ob mešanju dodajajo kislino in bazo ter opazujejo spreminjanje barve raztopine. 16 Kako poimenujemo soli? Poimenovanje binarnih spojin so učenci že spoznali v 8. razredu, zato sedaj le ponovimo na primerih soli. Več pozornosti namenimo poimenovanju soli, ki nastanejo iz žveplove, dušikove, ogljikove in fosforjeve kisline, saj v teh primerih nastopajo v soleh anioni, sestavljeni iz več atomov. Iz katere kisline in baze je nastala sol? Z različnimi barvami označimo simbole ionov v kemijski formuli soli glede na to, ali izhajajo iz kisline ali baze (npr. uporabimo značilno barvo rdečega zelja v kislem oz. bazičnem ion, ki izhaja iz kisline, označimo z rdečo, ion, ki izhaja iz baze, pa z rumeno. Opozorimo učence, da imajo soli ionsko zgradbo. Razlike v lastnostih ionskih in kovalentnih spojin učenci ponovijo s poskusom v delovnem zvezku na str. 18). Učence opozorimo na skupno lastnost kislin, baz in soli t. j. na električno prevodnost njihovih raztopin in talin ter vpeljemo pojem elektroliti.

17 Diferenciacija Nižja raven: Učencem za lažje poimenovanje soli pripravimo preglednico kislih z imeni in formulami kislin, imeni soli, ki iz njih nastanejo, ter imeni in kemijskimi formulami anionov, ki nastanejo pri raztapljanju kislin v vodi (npr. kloridni ion, nitratni ion, sulfatni ion, fosfatni ion, karbonatni ion). Višja raven: Učenci naj raziščejo, kako vplivajo kombinacije kislin in baz različnih koncentracij in prostornine (lahko načrtujejo in izvedejo eksperiment ali uporabijo računalniško simulacijo p lestvica). Učenci naj iz danih parov kislin in baz zapišejo urejeno kemijsko enačbo nevtralizacije. delovni zvezek str ZAKAJ JE SALAMA TAKO LEPO RDEČA? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: spoznal reakcijo nevtralizacije in nastanek soli znal poimenovati soli znal zapisati urejeno kemijsko enačbo reakcije nevtralizacije 1. Sestavi besedo, ki si jo večkrat prebral v tem poglavju. Pri iskanju rešitve uporabi svoje znanje in periodni sistem elementov. Iskane črke so simboli elementov, ki so opisani spodaj. Izvedi reakcijo nevtralizacije. Kaj se boš naučil? Kako poteče reakcija nevtralizacije. Pribor in kemikalije 150 ml čaša raztopina indikatorja merilni valj 0,1 M raztopina klorovodikove kisline Cl(aq) kapalke, steklena palčka 0,1 M raztopina natrijevega hidroksida NaO(aq) barvna lestvica za indikator Naloga Izvedi kemijsko reakcijo nevtralizacije med natrijevim hidroksidom in klorovodikovo kislino. Potek dela 1. Z merilnim valjem odmeri 15 ml 0,1 M raztopine klorovodikove kisline in jo prelij v 150 ml čašo. 2. Dodaj 5 kapljic raztopine indikatorja. Zapiši barvo raztopine in p. 3. S kapalko dodaj tolikokrat po 3 ml 0,1 M raztopine natrijevega hidroksida, dokler ne bo raztopina nevtralna. To pomeni, da pozorno opazuješ spremembo barve raztopine indikatorja. Vsakič premešaj raztopino s stekleno palčko in opazuj barvo raztopine. Opažanja Nekovina, ki kot element predstavlja 78 % zraka. Kovina prehoda z vrstnim številom 23. Radioaktivni element iz II. skupine periodnega sistema. E T Z J A Kovina iz I. skupine periodnega sistema, katere atome imajo 3 protone v jedru. Simbol nekovine iz VII. skupine periodnega sistema, ki sublimira. Element, po katerem je dobila ime skupina aktinoidov. 2. Dopolni in uredi kemijske enačbe napisanih reakcij nevtralizacije. Bodi pozoren na pravilno zapisano formulo soli. Označi tudi agregatno stanje nastalih spojin. Cl(aq) + KO(aq) ( ) + ( ) NaO(aq) + 2 S(aq) ( ) + ( ) 2 SO 4 (aq) + NaO(aq) ( ) + ( ) Br(aq) + Ca(O) 2 (aq) ( ) + ( ) Vprašanja Razmisli ali sta spodnji trditvi pravilni. Pojasni svoji ugotovitvi. 1. Za nevtralizacijo bi potrebovali večjo prostornino baze, če bi v čašo odmerili večjo prostornino kisline. Preveri ali še veš, katere raztopine snovi imajo kisle in katere bazične lastnosti. Z rdečo barvo obkroži kisline, z modro pa baze v zgoraj zapisanih enačbah reakcij. 3. Veš, iz katere kisline in baze so nastale soli? Poglej zgled in dopolni tabelo. Ime soli Formula soli Formula in ime baze Formula in ime kisline kalijev sulfid natrijev nitrat K 2 S KO(aq), vodna raztopina kalijevega hidroksida 2 S(aq), vodna raztopina vodikovega sulfida 2. Če bi 20 ml vzorca kisline v čaši dodali 30 ml destilirane vode, bi za nevtralizacijo porabili enako prostornino baze kot če bi vzorec vseboval le 20 ml kisline. magnezijev karbonat LiBr barijev klorid CaSO 4 K 3 PO Utrjevanje Učenci se urijo v poimenovanju soli, zapisovanju kemijskih formul soli na osnovi danih parov kislin in baz ter na osnovi imena ali formule soli ugotavljajo, iz katere kisline in baze je sol nastala. Nadgradnja Učenci nevtralizacijo običajno razumejo kot reakcijo, pri kateri vedno nastane nevtralna raztopina. Njihovo znanje nadgradimo z vprašanjem, ali pri nevtralizaciji vedno nastane nevtralna raztopina. Poskusi Izvedi reakcijo nevtralizacije. Razišči in primerjaj lastnosti ionskih in kovalentnih snovi v povezavi z zgradbo teh snovi. Kritično mišljenje Primeri vprašanj za razmišljanje: Zakaj se barva indikatorja spreminja, če v raztopino dodajamo kislino oz. bazo? Ali se ob večkratnem izmeničnem dodajanju kisline oz. baze občutljivost indikatorja na spremembo p spremeni? Kakšni so načini spreminjanja p vrednosti prsti, vode? Kje v naravi srečamo primere nevtralizacije? Ali pri nevtralizaciji vedno nastane voda? Kako si lahko olajšamo stanje po piku čebele ali ose? Zakaj zobne paste vsebujejo baze? Zaključek Za domačo nalogo lahko nalogo 5 na str. 17 v učbeniku razširimo tako, da učenci v zvezek zapišejo še kemijske enačbe nevtralizacije, pri kateri nastanejo soli, ki so navedene v preglednici. 17 Drugi viri Simulacija p lestvice: edu/sims/ph-scale/ph-scale_sl.jnlp Medpredmetno BIO GOS vpliv soli na okolje in njihov pomen za organizme sol v prehrani, pomen jodiranja soli Zapomnili si bomo Pri nevtralizaciji reagirata kislina in baza, pri tem pa nastaneta sol in voda. Soli so ionske spojine, ki so pogosto topne v vodi. Soli poimenujemo tako, da najprej navedemo slovensko ime kovine, ki jo v spojino prispeva baza, in dodamo končnico -ev ali -ov. Drugi del imena soli tvorimo iz latinskega imena nekovine, ki ga prispeva kislina, in mu dodamo končnico -id.

18 1.5 KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? 1/2 3 šolske ure Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: znali opredeliti pojem množine snovi in enoto za množino snovi (mol) spoznali število delcev v enem molu snovi znali z uporabo periodnega sistema elementov določiti relativno atomsko maso elementa in izračunati relativno molekulsko maso spojine razumeli povezavo molske mase elementov in spojin z množino snovi spoznali pomen uporabe relativne atomske mase in relativne molekulske mase znali iz množine snovi izračunati maso snovi in obratno. učbenik str KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? Ključne besede: mol množina snovi Avogadrova konstanta relativna atomska masa relativna molekulska masa molska masa Danes je sol cenena, ker je dostopnejša kot nekoč, ko je bila zelo dragocena in redka. Solinarstvo je prinašalo zaslužek in s tem razvoj in napredek. Koliko mol je v 18 gramih vode? Ugotovili smo, da iz enačb kemijskih reakcij lahko razberemo množine snovi, ki nastopajo v reakciji. Kemiki že dolgo časa vedo, da se masa snovi pri kemijskih reakcijah ohranja. Tako se 4 grami vodika spajajo z 32 grami kisika, pri čemer nastane 36 gramov vode. Povzetek Urejena enačba kemijske reakcije podaja razmerja množin snovi v reakciji. Množina snovi povezuje število delcev snovi in maso snovi več kot je delcev, večja je množina snovi in večja je masa te snovi. V enem molu snovi je Avogadrova konstanta delcev. Molska masa nam pove, koliko tehta 1 mol neke snovi. Množino snovi n izračunamo kot razmerje med maso snovi m in molsko maso snovi M. V Sečoveljskih solinah vodijo morsko vodo postopno preko sistema bazenov. V vsakem od njih postaja morska voda zaradi izhlapevanja vse bolj motna, gosta in slana. Na ta način v zadnjem bazenu lažje izločijo sol natrijev klorid iz morske vode. Si lahko sploh predstavljaš, koliko delcev je v kupu soli v solinah? Koliko snovi nastane pri reakciji? Iz enačbe kemijske reakcije lahko sklepamo, kateri produkti nastanejo iz določenih reaktantov. Poleg tega lahko ugotovimo, kolikšna količina produktov nastane iz določene količine reaktantov. Poglejmo si enostavno kemijsko reakcijo nastanka vode iz elementov vodika in kisika. 2 molekuli vodika + 1 molekula kisika O2 2 2O 2 molekuli vode Za nastanek dveh molekul vode sta potrebni dve molekuli vodika in ena molekula kisika. Pri kemijski reakciji v resnici sodeluje veliko večje število molekul. Če želimo povedati, koliko snovi je nastalo pri določeni reakciji, lahko to storimo na dva načina. Lahko povemo, kolikšna je masa snovi m, ali pa kolikšna je množina snovi n, ki sodeluje pri reakciji. V vsakdanjem življenju večkrat govorimo o masi, kemiki pa pogosteje uporabljajo pojem množina snovi. Kaj pomeni en mol? V 1 mol snovi je 6, delcev (glej Peti element 8, str. 13). Temu številu pravimo Avogadrova konstanta in jo označimo z N A, enota je delcev/mol. To pomeni, da je v 1 mol katerekoli snovi 6, delcev. Masa 1 mol različnih snovi pa je različna. N A = 6, delcev/mol Število delcev (atomov, ionov, molekul) v enem molu snovi so znanstveniki določili na osnovi poskusov, s katerimi se je ukvarjal že italijanski fizik Amadeo Avogadro, ( ). Bil je prvi, ki je predpostavil obstoj večjih delcev od atomov in uporabil besedo molekula. Vrnimo se k reakciji nastanka vode. Koeficienti v urejeni enačbi reakcije (v našem primeru 2, 1, 2) predstavljajo množino posameznih snovi, ki sodelujejo pri reakciji. 2 mol molekul vodika O2 2 2O 1 mol molekul kisika 2 mol molekul vode Za nastanek dveh molov vode torej potrebujemo dva mola vodika in en mol kisika. Ker se razmerja ohranjajo, lahko rečemo, da za mol vode potrebujemo mol vodika in pol mola kisika. V primeru, da želimo izračunati, koliko delcev (N) je v 5 mol vodika, to naredimo tako: N( 2 ) = n( 2 ). N A ( 2 ) N( 2 ) = 5 mol. 6, delcev/mol = delcev V 5 mol vodika je torej molekul oziroma molekul.? Koliko molekul je v 1 mol kisika in koliko v 2 mol vode? 4 g vodika O2 2 2O 32 g kisika 36 g vode Pri izvajanju poskusov snovi običajno tehtamo. Pri preračunavanju množine snovi v maso snovi nam je v pomoč relativna atomska masa, ki jo označimo z Ar. Zapisana je nad simbolom elementa v periodnem sistemu. Število nima enote in nam pove, kolikokrat je masa nekega atoma večja od 1/12 mase atoma ogljika (1/12 mase atoma ogljika 12 C je točno 1). Maso 1 mol snovi imenujemo molska masa, ki jo označimo z M. Številčno je enaka Ar le da dodamo enoto g/ mol. Poglejmo primer. 4,0 e 2 A r (e) = 4,0 Pripišemo enot g/mol in dobimo molsko maso. M(e) = 4,0 g/mol Pomen zapisa: 1 mol helija tehta 4 g. Podobno izračunamo molsko maso molekul elementov in spojin. Poglejmo primer. Določimo molsko maso vode 2 O. Najprej poiščemo v periodnem sistemu vse relativne atomske mase elementov, ki so v spojini. 1,0 1 16,0 O 8 Seštejemo relativne atomske mase posameznih elementov in dobimo relativno molekulsko maso M r. Mr( 2 O) = 2 Ar() + Ar(O) = 2 1,0 + 16,0 = 18,0 Pripišemo enoto (g/mol) in dobimo molsko maso. M( 2 O) = 18 g/mol? Na podoben način izračunaj molsko maso ogljikovega dioksida CO 2. Ponovi Izračunaj molsko maso natrijevega klorida NaCl. Izračunaj maso 10 mol NaCl. Koliko molekul je v 12 mol ogljikovega dioksida? Razmisli Koliko mol vode nastane, če zreagira s kisikom 6 mol vodika? Koliko mol kisika se pri tem porabi? Množino, maso in molsko maso snovi povezuje enačba: množina snovi = masa snovi molska masa snovi n = m M Uporabimo enačbo in izračunajmo, kolikšno množino predstavlja 45,0 g vode 2 O. Uporabimo že izračunano molsko maso vode iz prejšnjega zgleda. n ( O) = m ( O) 2 = 45,0 g = 2,5 mol 2 M ( 2 O) 18,0 g/mol? Na podoben način izračunaj množino 100 g natrijevega klorida NaCl. Kako pa bi izračunali, kolikšno maso predstavlja določena množina snovi? Poglejmo primer. Kadar nas zanima, koliko tehta 5 mol metana, izračunamo maso metana tako: iz n(c 4 ) = m(c 4 ) M(C 4 ) sledi Mr(C 4 ) = Ar(C) + 4 Ar() = 12, ,0 = 16,0 M(C 4 ) = 16,0 g/mol m(c 4 ) = n(c 4 ) M(C 4 ) = 5 mol 16,0 g/mol = 90 g Izračunali smo, da 5 mol metana tehta 90 g. m(c 4 ) = n(c 4 ) M(C 4 )? Izračunaj, koliko tehta 2,6 mol dušikovega dioksida Od prejšnje ure Pregledamo domačo nalogo in ponovimo še urejanje kemijskih enačb ter pomen urejene kemijske enačbe. Ker bo v naslednjih urah govora o množini snovi, ki smo jo omenili na kratko na začetku 8. razreda, ponovimo že znana dejstva od lani. Uvodna motivacija Vprašajmo učence, kako lahko ugotovimo, koliko snovi nastane pri reakciji. Poznamo kemijsko reakcijo nastanka natrijevega klorida pri nevtralizaciji. Kako vemo, v kakšnem razmerju moramo zmešati reaktante, da dobimo določeno maso oziroma množino produktov? Obravnava nove snovi Koliko snovi nastane pri reakciji? Z učenci s pomočjo učbenika (str. 22) ponovimo, kar smo omenili o množini snovi in številu delcev v 1 mol snovi na začetku 8. razreda (glej tudi učbenik za 8. razred, str. 13). Koeficiente v kemijski enačbi opredelimo kot število molekul reaktantov oz. produktov. Pri kemijskih reakcijah, ki jih izvajamo v laboratoriju, sodeluje nepredstavljivo število delcev, zato je enostavneje, da namesto števila delcev uporabimo množino snovi. Kaj pomeni en mol? Pri razlagi enote mol lahko omenimo Avogadrovo konstanto. Ker pa Avogadrova konstanta ni zajeta v učnem načrtu za kemijo v OŠ, naj bodo računske naloge, ki jo vsebujejo, namenjene višjemu nivoju. Koliko mol je v 18 gramih vode? Ko kemiki v laboratoriju ali v industriji izvajajo reakcije, je potrebno, da poznajo maso reaktantov. Učence opozorimo, da so znanstveniki zaradi lažjega računanja z masami atomov in spojin vpeljali manjšo»utež«, kot so npr. grami ali miligrami (atomska masna enota oz. 1/12 mase atoma ogljika 12C). Vse mase elementov in spojin so primerjane s to»utežjo«, to razmerje pa imenujemo relativna atomska masa oz. v primeru spojin relativna molekulska masa. Ker gre za razmerje med dejansko maso atoma ali molekule in med atomsko masno enoto, relativna atomska masa in relativna molekulska masa nimata enot. Ko vpeljemo relativne mase, opredelimo še molsko maso. Na preprostih primerih razložimo računanje množine snovi iz dane mase snovi in obratno. 18

19 Diferenciacija Nižja raven: Učenci naj s pomočjo periodnega sistema računajo relativne molekulske mase za preprostejše spojine. Iz mase snovi in molske mase naj izračunajo množino snovi in obratno. Podatke izbiramo tako, da učenci nimajo opravka s težavnimi števili (izbiramo števila, ki se pri računanju izidejo). Višja raven: Učenci naj računajo zahtevnejše primere. S pomočjo množinskega razmerja pri urejeni kemijski enačbi naj izračunajo, koliko reaktantov je potrebnih za nastanek določene mase produktov ali obratno. delovni zvezek str KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? 1. Uporabi podatke na grafu in preveri pravilnost trditev. a. Topnost vseh soli je večja pri višji temperaturi. DRŽI NE DRŽI b. Pri 10 C je v primerjavi z ostalimi najslabše topen natrijev klorid. DRŽI NE DRŽI c. Topnost kalijevega nitrata se s temperaturo najbolj spreminja. DRŽI NE DRŽI d. Pri 80 C lahko v 100 g vode raztopimo 60 g amonijevega klorida. DRŽI NE DRŽI Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: utrdil pojem topnost snovi vedel, da je topnost snovi odvisna od temperature utrdil pojem množine snovi in masnega deleža na primerih enostavnih nalog topnost [g soli na 100g vode] temperatura [ C] KNO₃ N₄Cl KCl NaCl 4. Kolikšen je masni delež posameznih elementov v amonijevem kloridu? Formulo amonijevega klorida poišči v grafu na prejšnji strani. Izračun: Rezultat: 5. Kolikšen je masni delež natrijevega klorida v raztopini, ki jo sestavlja 238,5 g vode in 12,5 g natrijevega klorida? Izračun: 2. Ko dosežemo topnost neke snovi (v g snovi/100g topila), se pri določeni temperaturi ta snov ne raztaplja več. Pravimo, da nastane raztopina. Iz grafa odčitaj topnost kalijevega klorida pri 40 C:. 2.1 Izračunaj masni delež kalijevega klorida v nasičeni raztopini pri 40 C. Izračun: Rezultat: Rezultat: 6. Kolikšna masa kalijevega nitrata KNO 3 je raztopljena v 350 g 10 % vodne raztopine te soli? Kolikšno množino predstavlja izračunana masa KNO 3? Izračun: 3. Koeficienti urejene enačbe povedo tudi razmerje množin snovi, ki nastopajo v reakciji. Uporabimo to vedenje pri nalogi, povezani z nevtralizacijo in nastankom soli. Koliko mol klorovodikove kisline je potrebno, da pri reakciji nevtralizacije te kisline z natrijevim hidroksidom nastane 10 mol natrijevega klorida? Namig za reševanje naloge a. Zapiši urejeno enačbo te reakcije. b. Postavi razmerje množin med iskano in poznano snovjo, kar omogoča urejena enačba. c. Iz enačbe lahko vidiš, koliko mol klorovodikove kisline potrebujemo za določeno množino nastalega natrijevega klorida. Koliko je to? Rezultat: 8. Koliko gramov glukoze potrebujemo, da bi pripravili 400 g 5 % vodne raztopine glukoze C 6 12 O 6? Koliko molekul glukoze predstavlja izračunana masa glukoze? Izračun: d. Vstavi podatek in izračunaj nalogo do konca. Izračun: 20 Rezultat: Rezultat: 21 Utrjevanje Učenci naj odgovorijo na vprašanja v učbeniku na str. 23 (Ponovi, Razmisli). Zaključek Učenci naj za domačo nalogo vadijo računanje relativnih molekulskih mas različnih spojin, računanje množin snovi iz mase snovi in obratno. Medpredmetno MAT ZGO računanje z ulomki, premo in obratno sorazmerje, enačbe (izražanje neznanke iz obrazca) solinarstvo v Sloveniji Kritično mišljenje Zakaj pri kemijskih reakcijah kemiki ne dajejo poljubnih količin reaktantov? Zakaj dajejo v kemijske reakcije točno določene količine reaktantov? Zakaj relativna molekulska masa ni celo število? 19 Zapomnili si bomo Relativna atomska in relativna molekulska masa povesta, kolikokrat je masa atoma oz. molekula večja od 1/12 mase atoma ogljika 12 C. Relativna atomska masa in relativna molekulska masa nimata enot. Množina snovi povezuje število delcev snovi in maso snovi. Več kot je delcev, večja je masa snovi in večja je množina snovi. Enota za množino snovi je mol. V 1 mol katere koli snovi je delcev. Molska masa je masa 1 mol snovi.

20 1.5 KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? 2/2 3 šolske ure Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: znali opredeliti pojme raztopina, topilo, topljenec, topnost, nasičena raztopina in koncentracija znali izračunati masni delež topljenca in ga izraziti v odstotkih vadili uporabo podatkov iz grafičnega prikaza topnosti snovi pri določeni temperaturi znali izračunati masni delež elementov v spojinah in ga izraziti v odstotkih. učbenik str KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? Ključne besede: raztopina topilo topljenec topnost masni delež koncentracija Slanost je za pridobivanje soli zelo pomembna in je merilo za vsebnost raztopljenih soli v morski vodi. Slanost svetovnih morij je precej različna. V Tržaškem zalivu je slanost morja od 3,2 % do 3,8 %. Mrtvo morje pa je kar sedemkrat bolj slano (do 28 %) kot Jadransko morje. Si vedel, da ima morska voda zaradi raztopljenih soli večjo gostoto kot čista voda? Koliko soli lahko raztopimo v 1 kg vode? Pri raztapljanju snovi v drugi tekoči snovi nastanejo raztopine, ki so zmes obeh snovi. Primer raztopine, ki jo pozna vsak, je morska voda. Tekoči snovi pravimo topilo (npr. voda), drugi snovi pa topljenec (npr. sol). V določeni količini vode lahko raztopimo le omejeno količino soli. Največjo količino soli, ki se raztopi v določeni količini topila pri določeni temperaturi, podaja topnost snovi. Tako lahko v 100 g vode (1 deciliter) raztopimo 36 g natrijevega klorida pri 20 C, nato pa se kristali soli ne bi več raztapljali in bi nastala nasičena raztopina. Pri vrednosti 36 g soli v 100 g vode smo dosegli največjo topnost natrijevega klorida pri 20 C. Topnost snovi je torej odvisna od vrste snovi, ki jo raztapljamo, in od V raztopini natrijevega klorida, kjer so med molekulami vode razporejeni natrijevi in kloridni ioni, doma kuhamo hrano. Na obali Mrtvega morja je nasičena raztopina natrijevega klorida, zato se izloča trden natrijev klorid. temperature. Pri večini snovi je topnost v topilu pri višji temperaturi večja. Iz grafa lahko ugotovimo, koliko soli se izloči iz nasičene raztopine, če jo ohladimo, ter koliko se je lahko še raztopi, če jo segrejemo. topnost [g soli na 100g vode] ? Koliko kalijevega nitrata se izloči iz nasičene raztopine pri 40 C, če jo ohladimo na 10 C? Kako podamo sestavo raztopine? Za vsako zmes lahko povemo sestavo, tako da naštejemo vse snovi in njihove deleže. Podobno je z raztopinami. Preprosto povemo, katera snov je topljenec in katera topilo ter koliko je katere. V kemiji pogosto uporabljamo nekoliko drugačne načine izražanja sestave raztopin. Sestavo raztopine lahko izrazimo z masnim deležem topljenca, ki ga označimo s črko w. Izračunamo ga tako, da maso topljenca delimo z maso raztopine (ne topila!). w (topljenca) = temperatura [ C] m (topljenca) m (raztopine) KNO₃ N₄Cl KCl NaCl Vrnimo se k primeru, ko smo v 100 g vode raztopili 36 g natrijevega klorida. V tem primeru je masni delež topljenca (natrijevega klorida): 36 g w(nacl) = = 0, g g topljenec topilo Pripravi raztopino in izmeri njeno gostoto. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Kaj je koncentracija? Če dobljeni masni delež 0,265 pomnožimo s 100, dobimo odstotno sestavo raztopine, ki ji pravimo tudi odstotna koncentracija. odstotna koncentracija = 100 x masa topljenca masa raztopine Ta v našem primeru znaša 26,5 %. Pravimo, da je raztopina 26,5 odstotna. Ker so raztopine tekoče, običajno odmerjamo njihovo prostornino, za topljenec pa lahko nevedemo maso ali množino. Tako masna koncentracija podaja, koliko gramov topljenca je raztopljenih v 1 litru raztopine. Množinska koncentracija pa podaja, koliko mol topljenca je v 1 litru raztopine. Več o tem v srednji šoli.? Kolikšna je odstotna koncentracija 100 g raztopine, v kateri je raztopljenih 5 g natrijevega klorida? Kako podamo sestavo spojine? Pravkar si se naučil izračunati masni delež topljenca v raztopini. Na podoben način izrazimo tudi sestavo spojine, tako da izračunamo masne deleže elementov, ki sestavljajo spojino. Masni delež w elementa v spojini izračunamo tako, da maso elementa v spojini delimo z maso celotne spojine. Povzetek Raztopina nastane z mešanjem topila in topljenca. Topnost soli je največja količina soli, ki jo pri določeni temperaturi raztopimo v 100 g vode. Pri tem nastane nasičena raztopina. Sestavo raztopine podajamo z masnim deležem topljenca v raztopini, govorimo o odstotni koncentraciji raztopine. Podobno tudi sestavo spojine podajamo z masnim deležem posameznih elementov. Masne deleže lahko izrazimo v odstotkih. Ponovi Kaj je raztopina? Kaj je topnost? Kako izračunamo odstotno koncentracijo raztopine? S pomočjo grafa ugotovi, koliko g kalijevega klorida se raztopi v 100 g vode pri 40 C. Kako določimo odstotno sestavo spojine? Razmisli Topnost kalijevega nitrata (KNO 3 ) s temperaturo močno raste. Kaj se zgodi, če nasičeno raztopino, pripravljeno pri 40 C, ohladimo na 20 C? Poglejmo primer. Zanima nas sestava, glede na masni delež, magnezijevega klorida MgCl2. Kadar je podana le formula spojine, izračunamo masni delež magnezija in klora tako, da uporabimo relativno atomsko maso Ar elementa in relativno molekulsko maso Mr spojine. w (Mg) = Ar (Mg) Mr (MgCl 2 ) Mr (MgCl 2 ) = Ar (Mg) + 2 Ar (Cl) = 24, ,5 = 95,3 24,3 w (Mg) = = 0,255 95,3 w (Cl) = 1 w (Mg) = 0,745 Masni delež magnezija v magnezijevem kloridu je 0,255, klora pa 0,745. Rezultat, izražen v odstotkih: v magnezijevem kloridu je 25,5 % magnezija in 74,5 % klora. Vsota masnih deležev elementov v spojini mora biti 1 (oziroma 100, kadar je rezultat izražen v odstotkih). Masni delež nima enote.? Izračunaj odstotno sestavo vode. w (elementa) = m (elementa) m (spojine) 24 molekula vode 2O natrijev ion Na + kloridni ion Cl 25 Od prejšnje ure Ponovimo ključne pojme iz prejšnjih enot (množin snovi, mol, relativna atomska in relativna molekulska masa). Uvodna motivacija Učence z uvodnimi vprašanji, npr.: Kje lažje plavamo, v slani ali v sladki vodi? Zakaj? Ali so morja enako slana? opozorimo na različno koncentracijo soli in lastnosti, ki iz tega izhajajo (gostota raztopine). Kot rdečo nit lahko uporabimo vprašanje, koliko soli lahko raztopimo v določeni prostornini vode. Obravnava nove snovi Koliko soli lahko raztopimo v 1 kg vode? Najprej na enostavnih primerih (npr. slana in osladkana voda) opredelimo pojme topila, topljenca in raztopine. Opozorimo tudi na primere, kjer imata topilo in topljenec različna agregatna stanja. Nato opredelimo topnosti in pojem nasičene raztopine. Različno topnost snovi v istem topilu (enak volumen topila in temperatura) prikažimo z dejanskimi količinami, npr. tako, da pred učenci pripravimo kupčke sladkorja, kuhinjske soli in natrijevega hidrogenkarbonata, ki se raztopijo v 100 g vode. Opozorimo na temperaturno odvisnost topnosti, ki jo prikažemo s pomočjo diagrama na str. 24 v učbeniku. Učenci naj iz diagrama odčitajo topnosti za različne snovi pri različnih temperaturah. Poleg temperature omenimo še vpliv tlaka in vrste topila na topnost topljenca. Za demonstracijo, kako zmanjšanje tlaka raztopljenega plina vpliva na topnost plina, lahko uporabimo plastenko gazirane pijače. Za prikaz vpliva topila na topnost pa npr. kombinacijo olja in vode ter olja in katerega koli organskega topila. Če je to potrebno za boljše razumevanje, ponovimo polarnost in nepolarnost snovi. 20 Kako podamo sestavo raztopine? Učenci naj poskusijo odgovoriti, na kakšen način bi lahko označevali raztopine, ki bi se razlikovale v različni količini raztopljenega topljenca. Sprejmemo vse logične odgovore. Verjetno bo največ odgovorov takih, da na nek način povemo, koliko je raztopljenega topljenca v raztopini. Raztopine z različno vsebnostjo topljenca označimo s pomočjo navajanja masnega deleža topljenca oz. s pomočjo koncentracije. Kaj je koncentracija? Omenimo, da je v navadi, da namesto masnega deleža topljenca navajamo odstotno koncentracijo. Omenimo še druge načine izražanja koncentracije, ki jih bodo podrobneje spoznali v srednji šoli. Kako podamo sestavo spojine? Znanje o računanju masnega deleža razširimo še na računanje masnega deleža elementa v spojini.

21 Diferenciacija Nižja raven: Učenci rešujejo enostavnejše naloge računanja masnega deleža topljenca v raztopini oz. masnega deleža elementa v spojini. S pomočjo simulacije topnosti snovi naj učenci dodajajo različne soli v vodo in opazujejo njihovo topnost ter primerjajo število ionov v raztopini za dobro topne snovi s številom ionov v raztopini za slabo topne soli. S pomočjo iste simulacije lahko prikažemo povezavo med topnostjo in nasičenostjo raztopine. Višja raven: Učenci rešujejo zahtevnejše naloge računanja masnega deleža topljenca v spojini, npr. koliko gramov topljenca potrebujemo za pripravo raztopine z določeno koncentracijo, koliko topila je potrebno doliti, da iz bolj koncentrirane raztopine dobimo manj koncentrirano raztopino (npr. iz 15 % raztopine želimo dobiti 6 %). delovni zvezek str KOLIKO SOLI PRIDELAJO V SOLINA? 1. Uporabi podatke na grafu in preveri pravilnost trditev. a. Topnost vseh soli je večja pri višji temperaturi. DRŽI NE DRŽI b. Pri 10 C je v primerjavi z ostalimi najslabše topen natrijev klorid. DRŽI NE DRŽI c. Topnost kalijevega nitrata se s temperaturo najbolj spreminja. DRŽI NE DRŽI d. Pri 80 C lahko v 100 g vode raztopimo 60 g amonijevega klorida. DRŽI NE DRŽI Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: utrdil pojem topnost snovi vedel, da je topnost snovi odvisna od temperature utrdil pojem množine snovi in masnega deleža na primerih enostavnih nalog topnost [g soli na 100g vode] temperatura [ C] KNO₃ N₄Cl KCl NaCl 4. Kolikšen je masni delež posameznih elementov v amonijevem kloridu? Formulo amonijevega klorida poišči v grafu na prejšnji strani. Izračun: Rezultat: 5. Kolikšen je masni delež natrijevega klorida v raztopini, ki jo sestavlja 238,5 g vode in 12,5 g natrijevega klorida? Izračun: 2. Ko dosežemo topnost neke snovi (v g snovi/100g topila), se pri določeni temperaturi ta snov ne raztaplja več. Pravimo, da nastane raztopina. Iz grafa odčitaj topnost kalijevega klorida pri 40 C:. 2.1 Izračunaj masni delež kalijevega klorida v nasičeni raztopini pri 40 C. Izračun: Rezultat: Rezultat: 6. Kolikšna masa kalijevega nitrata KNO 3 je raztopljena v 350 g 10 % vodne raztopine te soli? Kolikšno množino predstavlja izračunana masa KNO 3? Izračun: 3. Koeficienti urejene enačbe povedo tudi razmerje množin snovi, ki nastopajo v reakciji. Uporabimo to vedenje pri nalogi, povezani z nevtralizacijo in nastankom soli. Koliko mol klorovodikove kisline je potrebno, da pri reakciji nevtralizacije te kisline z natrijevim hidroksidom nastane 10 mol natrijevega klorida? Namig za reševanje naloge a. Zapiši urejeno enačbo te reakcije. b. Postavi razmerje množin med iskano in poznano snovjo, kar omogoča urejena enačba. c. Iz enačbe lahko vidiš, koliko mol klorovodikove kisline potrebujemo za določeno množino nastalega natrijevega klorida. Koliko je to? Rezultat: 8. Koliko gramov glukoze potrebujemo, da bi pripravili 400 g 5 % vodne raztopine glukoze C 6 12 O 6? Koliko molekul glukoze predstavlja izračunana masa glukoze? Izračun: d. Vstavi podatek in izračunaj nalogo do konca. Izračun: 20 Rezultat: Rezultat: 21 Utrjevanje Učenci se urijo v računanju masnega deleža topljenca v raztopini in masnega deleža elementa v spojini (naloge v delovnem zvezku na str. 21). Nadgradnja S pomočjo simulacije topnosti soli naj učenci sestavijo sol pri tem je pomembno, da ugotovijo razmerje med kationi in anioni, da bo nastala sol nevtralna. Kritično mišljenje Zakaj so morja slana? Zakaj se morja (oceani) razlikujejo v slanosti? Ali lahko morja dosežejo slanost 60 %? Ali doma lahko pripravimo 60 % raztopino? Kaj se dogaja s topnostjo, če zmanjšamo količino topila? Kako se spremeni masa raztopljenega topljenca, če zmanjšamo količino topila? Ali se spremeni tudi masni delež topljenca? Zaključek Da preverimo razumevanje, naj učenci odgovorijo na vprašanja na str. 25 v učbeniku. 21 Drugi viri Simulacija topnosti snovi: edu/sims/soluble-salts/soluble-salts_sl.jnlp Medpredmetno MAT GEO računanje z ulomki, premo in obratno sorazmerje, procentni račun, enačbe, grafični prikaz funkcij slanost oceanov, morske in celinske vode Zapomnili si bomo Raztopina je zmes topila in topljenca. Topnost nam pove, koliko topljenca lahko raztopimo v 100 g topila. Pri tem nastane nasičena raztopina. Topnost je odvisna od temperature. Masni delež topljenca v raztopini izračunamo tako, da maso topljenca delimo z maso raztopine. Podobno določimo masni delež elementa v spojini: maso elementa delimo z maso celotne spojine. Masne deleže lahko izrazimo v odstotkih.

22 //////////////////////////// 1 POVZETEK & PONOVITEV 2 šolski uri Te strani v učbeniku in delovnem zvezku so namenjene temu, da bi učenci: pridobili pregled nad vsebino celotnega poglavja ponovili in utrdili ključne pojme, definicije in koncepte poglobili svoje znanje * razvijali veščino definiranja ključnih elementov * razvijali veščino zapisa sinteze neke celote učbenik str tarča... str POVZETEK & PONOVITEV Baze pri reakciji z vodo vodikov ion sprejmejo od vode in pri tem nastanejo iz molekul vode hidroksidni ioni O. Ti so nosilci bazičnih lastnosti. Kislinam in bazam lahko določimo p vrednost s pomočjo koncentracije oksonijevih oziroma hidroksidnih ionov. p lestvica ima razpon od 0 do 14, pri čemer predstavlja p vrednost 7 nevtralne snovi. Snovi s p vrednostjo pod 7 so kisle (bolj kot je snov kisla, manjša je njena p vrednost ). Snovi s p vrednostjo nad 7 so Ključni pojmi bazične (bolj kot je snov bazična, večjo ima p vrednost). kislina snov, ki molekuli vode odda vodikov ion Lepote oziroma proton + Kislinsko-bazni indikatorji so snovi, ki se različno baza snov, ki od molekule vode prejme vodikov ion obarvajo v kislih oziroma bazičnih raztopinah in jih oziroma proton + lahko uporabimo za določanje p vrednosti snovi. sol snov, ki nastane pri reakciji med kislino in bazo; Najbolj pogosto uporabljeni indikatorji so metiloranž, Povprečna rast stalaktitov od desetinke Pri obisku podzemnih jam je pomembno, Apnenec ustvarja tudi druge jamske tvorbe, je ionsko zgrajena fenolftalein in lakmus. milimetra do nekaj milimetrov na leto. da se kapnikov (na sliki stalagmiti) ne kot so npr. ponvice, ki jih lahko občudujemo Pogosto nevtralizacija jih najdemo na razpokah kemijska v reakcija med dotikamo, kislino in saj bazo, lahko maščobe in nečistoče na v Škocjanskih jamah. jamskem pri stropu. kateri nastaneta sol in voda prstih vplivajo na njihovo rast in barvo. Kisline in baze med seboj reagirajo (reakciji pravimo kraškega proton je vodikov ion + nevtralizacija), pri čemer nastaneta voda in ustrezna sol. hidroksidni ion O je nosilec bazičnih lastnosti v Soli, ki so ionsko zgrajene spojine, so v vodi praviloma vodnih raztopinah baz topne. Voda je topilo, soli pa topljenci, pri raztapljanju oksonijev ion 3 O Kraške pojave najdemo na površju ali pod zemljo. Med povzroča nastajajoči ogljikov dioksid. Tudi apnenec v podzemlja + je nosilec kislih lastnosti v vodnih nastane raztopina. Količino soli, ki se bo raztopila v raztopinah kislin V milijonih določeni let nastajajo količini topila na površju pri določeni in pod temperaturi, zemljo značilni kraški topnost. pojavi. Topnost Med najbolj snovi zanimivimi je odvisna od so temperature, stalaktiti in za določa večje površinske pojave sodijo vrtače, uvale, koliševke, naravi p se vrednost raztaplja pod na drug vplivom način šibke izražena kisline. koncentracija V deževnici kraška polja, presihajoča jezera, ponikalnice in požiralniki. Manjši površinski pojavi so kotliči, škraplje in žlebinica pronica raztopine skozi njih. Pri tem nastane šibka ogljikova ca skozi tla, dokler ne doseže stropa podzemne jame. Ko se raztaplja oksonijevih ogljikov ionov, dioksid merilo iz ozračja za kislost in oz. iz tal, bazičnost ko dežev- stalagniti. večino Raztopljeni soli velja, kalcijev da so pri hidrogenkarbonat višji temperaturi bolje proni- topne. S kraškimi pojavi se v Sloveniji srečujemo či. Med podzemne kraške pojave pa prištevamo še kraške jame s kapniki, stebri ter sigami, brezna... indikator pokazatelj reakcija. množin Voda izhlapi, snovi v reakciji. ogljikov Množina dioksid snovi preide povezuje v zrak število in kislina: p lestvica razporeditev p vrednosti med 0 in 14 pride raztopina Urejena enačba v stik z kemijske zrakom, reakcije poteče obratna podaja razmerja kemijska skoraj na vsakem koraku, saj jih najdemo na območju, ki predstavlja približno CO2(aq) kislinsko-bazni + 2O(l) indikator 2CO3(aq) pokazatelj kislosti nalagati delcev se prične snovi kalcijev in maso karbonat: snovi več kot je delcev, večja je polovico njenega ozemlja. Nastanejo Kras sestavljajo dolomitna in apnenčasta tla. Apnenec oziroma bazičnosti neke raztopine množina snovi in večja je masa te snovi. Množino snovi na območju, ki ga označujemo kot kras je sedimentna kamnina, ki je nastala z usedanjem ostankov ogrodij drobnih morskih organizmov, predvsem koge kisline, topilo ki snov, nastanejo ki raztaplja v ozračju, topljenec npr. dušikova kislina mol) katere koli snovi je 6, delcev. To število Poleg topljenec ogljikove snov, kisline jo reagirajo raztopimo z apnencem v topilu tudi dru- Ca(CO3)2(aq) označimo s črko CaCO3(s) n in ima + enoto CO2(g) mol. + V enem 2O(g) molu (1 ali kraški relief. Kras najdemo na vseh kontinentih, razen na Antarktiki. Posebnosti ral in foraminifer, na morsko dno. raztopina NO3 ali žveplova zmes kislina topljenca 2 SOin 4. topila Ko kapljice imenujemo vode z raztopljenim Avogadrova konstanta, kalcijevim ki hidrogenkarbonatom N A kapljajo in ima enoto s stropa, delcev/mol, za seboj N A pustijo = 6,02 apnenec, delcev/mol. ki jo zapišemo kot krasa so bile prvič znanstveno raziskovane topnost največja količina topljenca, ki se raztopi v prav na Krasu, po katerem so takšna Apnenec vsebuje večinoma kalcijev karbonat CaCO 3, ki Rahlo kisla določeni deževnica količini pronica topila pri skozi določeni razpoke temperaturi v apnenčastih nasičena kamninah. raztopina Pri tem raztopina apnenec z reagira največjo z možno rahlo kislo v stalaktit. in molsko Pod stalaktiti maso snovi. na Molska dnu, kamor masa M padajo pove, kaplji- kolikšna se nabira Množino v obliki snovi kolobarja, izračunamo ki se kot počasi razmerje daljša med in debeli maso snovi območja tudi poimenovana. se v apnencu nahaja v obliki mineralov kalcita in aragonita. Vzrok nastanka kraških pojavov je potek reakcije deževnico količino in tako raztopljenega nastane v topljenca vodi topen pri določeni kalcijev hidrogenkarbonat. temperaturi v določeni količini topila ne stalagmit. atomsko Čez oziroma več tisoč relativno ali milijonov molekulsko let maso se stalaktit in dodamo ce, se tudi je masa prične 1 mol nabirati snovi. Izračunamo apnenec, iz jo katerega tako kot relativno nasta- med kalcijevim karbonatom in kislinami. Kot si že spoznal v nižjih razredih, lahko apnenec dokažemo s klorovodikovo kislino. Pri tem nastanejo mehurčki, ki jih CaCO3(s) raztopine, + CO2(aq) masni + delež 2O(l) topljenca Ca(CO3)2(aq) v raztopini, stalagmitov votli, saj voda pronica skoznje. odstotna koncentracija raztopine opis sestave in stalagmit enoto združita g/mol. v steber. Stalaktiti so za razliko od pomnožen s 100 n = m tarča masni delež elementa v spojini označimo ga s črko M tarča w, nima enote, izračunamo tako, da maso elementa delimo z maso spojine oz. uporabimo relativno Sestavo raztopine podaja masni delež w topljenca atomsko maso elementa ter relativno molekulsko v raztopini. Masni delež w izračunamo tako, da maso maso spojine, kadar imamo le formulo spojine. topljenca delimo z maso raztopine. Masa raztopine je vsota mas topljenca in topila. Odstotno koncentracijo raztopine dobimo, če masni delež pomnožimo s 100. Ključne zamisli Podobno izračunamo masni delež elementa v spojini. Kisline pri reakciji z vodo oddajo vodikove ione ali protone + vodi in pri tem iz molekul vode nastanejo masa topljenca oksonijevi ioni 3O +. Ti so nosilci kislih lastnosti. w (topljenca) = masa raztopine 28 masa elementa w (elementa) = masa spojine Ključna vprašanja Kaj so kisline, baze, soli? Kaj so kisline, baze in soli? Kako nastanejo kisline? Kako nastanejo baze? Kaj pomeni, da so kisline oziroma baze močne ali šibke? Kako nastanejo soli? Kaj je nevtralizacija? Kako kislina reagira z vodo? Kako baza reagira z vodo? Kateri delci so nosilci kislih lastnosti? Kateri delci so nosilci bazičnih lastnosti? Kaj je p vrednost? Katere vrednosti obsega p lestvica? Kolikšna je p vrednost kislin? Kolikšna je p vrednost baz? Katera p vrednost pove, da je neka raztopina nevtralna? Kaj so indikatorji? Kaj je naloga kislinsko-baznih indikatorjev? Katere indikatorje poznamo? Kako se spreminjajo barve nekaterih indikatorjev v kislem oziroma bazičnem? Kaj pomeni pojem topnost snovi? Kaj pomeni odstotna koncentracija raztopine? Kaj je množina snovi? Kako iz množine snovi izračunamo število delcev snovi in maso snovi? Poišči ustrezno rešitev! 1. Katera formula predstavlja žveplovo kislino? A 2 S B Na 2 SO 4 C NO 3 Č 2 SO 4 2. Katera snov nastane pri reakciji med kovinskim oksidom in vodo? A kislina B baza C sol Č vodik 3. Kateri delec je nosilec kislih lastnosti v raztopini vodikovega fluorida? A 3O + B O C 2O Č F 4. Kaj je značilno za baze? A Imajo kisle lastnosti. B V vodni raztopini vsebujejo hidroksidne ione. C Nastanejo pri reakciji nekovinskih oksidov z vodo. Č Lakmus se v njih rdeče obarva. 5. Kaj je prikazano na sliki? A voda B raztopina kisline C raztopina baze Č raztopina soli 6. Oglej si spodnjo enačbo reakcije nevtralizacije. 2 Cl(aq) + Ca(O)2(aq) CaCl2(aq) + 2 2O(l) Koliko mol CaCl2 dobimo, če se pri reakciji porabijo 4 mol klorovodikove kisline? A 1 mol B 2 mol C 4 mol Č 5 mol 7. Kaj velja za raztopino, ki ima p vrednost 7? A raztopina je nevtralna B raztopina je bazična C raztopina je kisla Č raztopina ne more imeti p vrednosti 7 8. Kolikšen je masni delež natrijevega klorida v raztopini, če v 100 g vode raztopimo 18 g natrijevega klorida? A 0,15 B 0,18 C 0,31 Č 5,55 9. Izračunaj molsko maso žveplovega dioksida in poišči pravilno rešitev. A 46,1 g/mol B 64,1 g/mol C 32,1 g/mol Č 128 g/mol 10. Kolikšno množino snovi predstavlja 6, molekul dušika? A 3 mol B 2 mol C 1 mol Č 4 mol 11. Kolikšna je masa 2,5 mol molekul vode? A 25,0 g B 7,20 g C 36,0 g Č 45,0 g 12. Koliko mol ogljikovega dioksida predstavlja 5,28 kg tega plina? A 12 mol B 240 mol C 120 mol Č 0,12 mol 13. Izračunaj odstotno sestavo spojine C A w(c) = 0,164 B w(c) = 0,836 w() = 0,836 w() = 0,164 C w(c) = 0,139 Č w(c) = 0,836 w() = 0,861 w() = 0, delovni zvezek str UČIMO SE SKUPAJ! Že znam poznam nekatere kisline, baze in soli v svojem okolju vem, da imajo nekatera sredstva za čiščenje bazične lastnosti Znal bom da so v pralnih sredstvih pogosto fosfati, ki pomenijo nevarnost za okolje bolj kritično razmišljati o posledicah človekovega ravnanja na okolje kako doma zmanjšati porabo pralnih sredstev in tako poskrbeti za bolj zdravo okolje Ali razumem? 1. Zakaj pride do pomanjkanja kisika v počasi tekočih vodah v primeru prevelikega vnosa fosfatov? UVOD Pralna sredstva so del našega vsakdana. Na embalaži pralnega sredstva za oblačila bi našli podatke o sestavi in ugotovili, da vsebuje površinsko aktivne snovi, ki so osnovna sestavina pralnega sredstva. Vsebuje tudi belila, encime, dišave, fosfate in druge snovi. Fosfatov je v pralnih sredstvih tudi do 30 %. Vse te snovi se po uporabi nahajajo v odpadnih vodah. PODATKI IN MODELI Mikroorganizmi v čistilnih napravah razgradijo površinsko aktivne snovi. Pravimo, da so površinsko aktivne snovi biorazgradljive. Večjo težavo povzročajo pomožne snovi v pralnih sredstvih. Mednje sodijo fosfati. Fosfati so soli fosforjeve kisline. Iz imena lahko razberemo, da vsebujejo element fosfor, ki je poleg dušika in kalija zelo pomemben za rast rastlin. Posledica prevelikega vnosa anorganskih hranil v ekosistem (predvsem nitratov in fosfatov), predvsem v počasi tekočih vodah in jezerih, je hitra rast alg. Temu pravimo "cvetenje" voda ali evtrofikacija (iz grške besede gr. eutrophos -»dobro prehranjen«). Ko alge odmirajo, jih Grand Teton nacionalni park, bakterije v vodi razgrajujejo. Pri tem se porablja v vodi raztopljeni kisik, zato v ZDA (Grand Teton, m) jezeru primanjkuje ali celo zmanjka kisika. To povzroči pogin žuželk, rib in drugih vodnih živali. V Sloveniji smo se s tem problemom soočali v Blejskem jezeru. Ključna vprašanja 1. Katere so glavne sestavine pralnih sredstev? 2. Kaj se na koncu zgodi z jezerom (ribnikom, potokom), v katerega pridejo prevelike količine fosfatov in drugih hranil? 3. Zakaj je bila ta težava pri nas prisotna v Blejskem jezeru? KOLIKO RES ZNAM? Si na koncu prvega poglavja, zato ugotovi, koliko res znaš, in razmisli, kako si zadovoljen s svojim znanjem. Z reševanjem spodnjih nalog na hitro preveri poznavanje in razumevanje osnovnih pojmov in konceptov. Uporabi preglednico na sosednji strani in oceni, kaj dobro razumeš in znaš ter česa še ne razumeš in ne znaš najbolje. Kaj lahko storim? 1. V trgovini si oglej embalaže pralnih sredstev, na primer za pranje perila. Zapiši njihovo sestavo. Kolikšen delež pralnih sredstev predstavljajo fosfati? Ali je sestava jasno označena? Poišči ustrezno rešitev in jo utemelji! 1. Kateri delci so nosilci kislih lastnosti v raztopinah 4. Kaj je nevtralizacija? kislin? A Reakcija med nekovinskim oksidom in vodo. A oksonijev ion B Reakcija med kislino in vodo. B kloridni ion C Reakcija med soljo in vodo. C hidroksidni ion Č Reakcija med kislino in bazo. Č molekula vode 2. Doma spremljaj porabo pralnih sredstev, na primer za pranje perila. Koliko pralnega sredstva vaša družina porabi na teden ali na mesec? Sedaj vem katere snovi so kisline.... kakšne so strukturne formule kislin.... kako poimenujemo kisline.... kako nastanejo kisline.... kako kisline reagirajo z vodo.... katere snovi so baze.... kaj so alkaloidi.... kako nastanejo baze.... kako baze poimenujemo.... kako baze reagirajo z vodo.... kako nastanejo soli.... str Katera kislina tvori soli s skupnim imenom fosfati? Zapiši njeno formulo. 3. Kateri elementi so pomembni za rast rastlin, tudi alg? 4. Kaj je evtrofikacija? 5. Enačba predstavlja nevtralizacijo: 2. Kaj predstavlja enačba: 2 Br(aq) + Ca(O) 2 (aq) CaBr 2 (aq) O(l) N 3 (aq) + 2 O(l) N 4+ (aq) + O (aq) Koliko mol kalcijevega hidroksida je potrebno za reakcijo s 4 mol vodne raztopine vodikovega bromida? 3. Razmisli in predlagaj načine za zmanjšanje porabe pralnega sredstva. A Predstavlja reakcijo baze z vodo. B Predstavlja raztapljanje soli v vodi. A 8 mol C Prikaže nastanek oksonijevega iona. B 4 mol Č Je enačba reakcije nevtralizacije. C 2 mol Č 1 mol... kako poimenujemo soli.... kaj je topnost.... kako je topnost odvisna od temperature.... kako podamo sestavo raztopine.... kaj je p lestvica.... kaj so indikatorji.... kakšne so barve indikatorjev v različnih raztopinah. Sedaj znam zapisati enačbe reakcij kislin in baz z vodo Kako se v limonovem soku obarva lakmus A modro B rožnato C rdeče Č vijolično Katera trditev je pravilna? A Topnost je količina topljenca v določeni količini topila. B Topnost vseh snovi s temperaturo pada. C Nasičena raztopina vsebuje 10 g topljenca /100 g topila. Č Topnost podajamo v g snovi /100 g raztopine.... iz formule soli razbrati, iz katere baze in kisline je nastala.... izračunati količine snovi pri kemijski reakciji.... brati graf odvisnosti topnosti od temperature.... pripraviti naravni indikator.... izračunati sestavo raztopine. Zares dobro znam in razumem Ne znam in ne razumem najbolje 24 Razmisli, kaj bi lahko naredil, da bi vse zares dobro znal in razumel. To tudi naredi! 25 22

23 VSEBINSKI CILJI: Učenci vedo preverjanje ocenjevanje 1 precej pod pričakovanji, 2 nekoliko pod pričakovanji, 3 v skladu s pričakovanji, 4 nekoliko nad pričakovanji, 5 precej nad pričakovanji kaj so kisline, baze in soli. kako razlikujemo med kislinami in bazami. kakšna je razlika med močnimi in šibkimi kislinami (bazami). kako poteka nevtralizacija. kaj ugotavljamo s kislinsko-baznimi indikatorji. kakšen je pomen p lestvice. da je raztopina zmes topila in topljenca. od česa je odvisna topnost snovi. kaj je nasičena raztopina. kako izračunamo masni delež elementa v spojini. kako izračunamo koncentracijo raztopine. kaj je množina snovi. kaj pomeni 1 mol snovi. kaj je relativna atomska (molekulska) masa. da je molska masa 1 mol snovi. kako izračunamo relativno molekulsko maso. PROCESNI CILJI: Učenci znajo 1 precej pod pričakovanji, 2 nekoliko pod pričakovanji, 3 v skladu s pričakovanji, 4 nekoliko nad pričakovanji, 5 precej nad pričakovanji z uporabo kislinsko-baznih indikatorjev razlikovati med kislinami, bazami in nevtralnimi snovmi. določiti p vrednost raztopini. varno ravnati z jedkimi snovmi. Opombe 23

24 2.1 ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO? 1/2 Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: poglobili razumevanje škodljivosti pitja alkohola spoznali kako pridobivajo alkoholne pijače spoznali, kaj so alkoholi, kakšna je zgradba njihovih molekul in kako jih poimenujemo. 2 šolski uri 2.1 ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO? Ključne besede: alkoholne pijače etanol alkoholi hidroksilna skupina Prekomerno uživanje alkoholnih pijač je v razvitem svetu velik problem. Alkohol povzroča okvare možganov in jeter, pa tudi drugih organov. Pri prekomernem uživanju alkohola pride do motenj ravnotežja, govora, zmanjšane sposobnosti hitrega reagiranja, slabosti in bruhanja. V primeru, če zaužijemo med 5 in 8 grami etanola na kilogram telesne mase, že lahko nastopi koma ali smrt. Kaj vsebujejo alkoholne pijače? Alkoholne pijače pridobivamo iz različnih rastlin oziroma njihovih plodov z alkoholnim vrenjem (več o tem kasneje). alkoholna pijača rastlina oziroma plod, iz katere pridobivajo pijačo vsebnost etanola vino grozdje % pivo ječmen ali pšenica 4 6 % žganje slive, jabolka, hruške, 15 50% grozdje, krompir, riž... viski ječmen in druge žitarice 40 % rum sladkorni trs 40 % Za vse alkoholne pijače je značilno, da vsebujejo alkohol etanol, nekatere doma narejene pijače pa vsebujejo tudi metanol. 32 učbenik str etanol C 2 5O Etanol se v jetrih razgradi v etanal in etanojsko kislino. Obe spojini boš spoznal kasneje. Zaradi etanala Kaj so alkoholi? imajo tisti, ki popijejo preveč Metanol in etanol nista edina alkohola. Alkoholi sodijo etanola, drugi dan mačka. med spojine, ki poleg ogljika in vodika vsebujejo tudi kisik. Za alkohole je značilna hidroksilna skupina (-O), vezana na ogljikov atom. Vsi alkoholi so strupeni. Model molekule Model molekule Kako iz grozdnega soka nastane vino? etana C 2 6 etanola C 2 5 O Etanol nastane s fermentacijo oziroma alkoholnim alkan alkohol vrenjem, ki ga povzročajo encimi gliv kvasovk, ki se nahajajo na lupinah sadja. Pri tem iz glukoze C612O6 v? Primerjaj modela molekul. Prepoznaš hidroksilno sadju izdelajo etanol C3C2O in ogljikov dioksid CO2. skupino? Slednji izhaja iz mešanice sadja, zato je videti, kot bi zmes vrela (od tod ime alkoholno vrenje). Pri alkoholnem vrenju Splošno formulo preprostih alkoholov (hidroksilna nastane alkoholna pijača, v kateri je lahko največ 15 % skupina je vezana na začetek verige atomov ogljika) etanola. Ta koncentracija etanola ubije glive kvasovke in lahko zapišemo kot etanol ne nastaja več. Alkoholne pijače, proizvedene le s fermentacijo, tako ne morejo vsebovati več kot 15 % hidroksilna R O etanola. Žgane (destilirane) alkoholne pijače, ki vsebujejo skupina večji delež etanola, zato dobimo z destilacijo. R predstavlja poljubno dolgo verigo atomov ogljika in Od grozdnega soka do etanolnega destilata. vodika. Strukturna formula alkoholov se od strukturne Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. formule alkanov loči le po hidroksilni skupini namesto atoma vodika. C C C C O Strukturna formula butan 1 ola Zakaj je vino, pridobljeno iz šmarnice, nevarno? Šmarnica vino, pridobljeno iz grozdja z istim imenom, V molekuli alkohola je hidroksilna skupina lahko vezana ki ga gojijo ponekod na Štajerskem, pogosto vsebuje na različne atome ogljika. V molekuli je lahko tudi več tudi alkohol metanol. Metanol je zelo nevaren če ga hidroksilnih skupin. zaužijemo 5-10 ml, oslepimo, pri 30 ml brez takojšnjega zdravljenja lahko umremo. Pri razgradnji metanola v jetrih nastaneta metanal in metanojska kislina. Obe spojini boš spoznal kasneje. Metanal poškoduje vidni živec, metanojska kislina pa povzroča nevarno znižanje p vrednosti v krvi in tkivih, kar lahko vodi v smrt. Povzetek Alkohol etanol nastaja pri alkoholnem vrenju iz sladkorja glukoze ob prisotnosti gliv kvasovk. Nastaja tudi plin ogljikov dioksid. Žgane alkoholne pijače pripravijo z destilacijo. Med alkoholi je najbolj strupen metanol. Alkoholi imajo na verigo ali obroč ogljikovih atomov vezano hidroksilno (-O) skupino. Alkoholi imajo v imenu končnico -ol. Ponovi Kako nastane etanol v alkoholnih pijačah? Pojasni, zakaj je metanol najbolj strupen alkohol. Kako imenujemo -O skupino v alkoholih? Kako imenujemo alkohole, ki imajo enega, dva, tri, štiri in pet ogljikovih atomov. Napiši tudi njihove strukturne formule. Razmisli Napiši formule in imena alkoholov, ki imajo pet atomov ogljika. Pri tem upoštevaj, da ima prvi -O skupino na prvem, drugi na drugem in tretji na tretjem atomu ogljika. Kako poimenujemo alkohole? Preproste alkohole poimenujemo podobno kot alkane, le da jim dodamo končnico -ol (metanol, etanol, propanol in tako naprej). Oglejmo si poimenovanje na modelih molekul. metanol etanol l propan-1-ol l? Napiši racionalno formulo metanola in etanola. S številko označimo, na katerem atomu ogljika je hidroksilna skupina. Številko z vezajema zapišemo pred končnico -ol. Oglejmo si poimenovanje na modelih molekul. propan-1-ol propan-2-ol? Zakaj se prva spojina propan-1-ol ne imenuje propan-3-ol? 33 Kako iz grozdnega soka nastane vino?... Učencem pojasnimo, kako iz groznega soka, ki vsebuje grozdni sladkor, pri alkoholnem vrenju nastane etanol. Poudarimo, da so pri tem pomembne glive kvasovke, ki se nahajajo na lupinah grozdnih jagod in povzročijo alkoholno vrenje. Pri tem lahko uporabimo slike alkoholnega vrenja, kjer je jasno vidno penjenje sadne kaše. Glede na to, da pri alkoholnem vrenju (ali fermentaciji) nastaja ogljikov dioksid, pri čemer ta izhaja iz sadne kaše, se sadna kaša na površini peni. Ker daje sadna kaša videz, kot da vre, je pojav dobil ime alkoholno vrenje. Poudarimo tudi pomen sveč v vinskih kleteh (CO 2 je težji od zraka, in ko se ga pri tleh nabere preveč, sveče ugasnejo, ljudje pa se morajo umakniti iz neprezračene vinske kleti). Lahko se izvede demonstracijski poskus pridobivanja CO 2 in uvajanja v čašo, kjer gori sveča. Ta ugasne, ko jo CO 2 doseže demonstracija pojava v vinski kleti. Z učenci se pripravi poskus za alkoholno vrenje; navodila so v delovnem zvezku na 28. strani. S pomočjo učitelja učenci rešijo 3. nalogo v delovnem zvezku na 26. strani. Napovednik Učencem napovemo, da bomo do konca osnovnošolske kemije v 9. razredu obdelovali organske snovi. Opozorimo jih in tudi z njimi ponovimo, kaj so organske snovi in da so jih spoznali že kot ogljikovodike v 8. razredu. Skupaj z njimi ponovimo imena ogljikovodikov in poudarimo, da so imena ogljikovodikov osnova za imena ostalih organskih spojin. Če pa so učenci spoznali ogljikovodike v prejšnjem poglavju (zamenjava zaporedja poglavij v 9. razredu ste npr. pričeli z ogljikovodiki, kisline in baze pa ste obdelali na koncu 8. razreda), pa se lažje navežete na osnove organske kemije in skupaj z učenci ponovite to snov. Uvodna motivacija Učence spodbudimo k razmišljanju o alkoholizmu kot velikem problemu v Sloveniji. Lahko jim posredujemo podatke, ki jih dobimo na spletnih straneh Zavoda za varovanje zdravja Republike Slovenije o alkoholizmu v Sloveniji. Na kratko se pogovorimo o težavah, ki nastanejo, če je v družini alkoholik. Pri tem učenci preberejo modri tekst uvoda. Obravnava nove snovi Kaj vsebujejo alkoholne pijače?... Učenci analizirajo tabelo v učbeniku, pri čemer se pogovarjamo o uživanju alkoholnih pijač z vidika vsebnosti alkohola. Poudariti je potrebno, da je v alkoholnih pijačah alkohol etanol, lahko pa vsebujejo tudi metanol, ki je zelo strupen (učenci naj preberejo zanimivost v okvirčku). Povzroča slepoto in smrt, čeprav se ga zaužije v nižjih koncentracijah kot etanol. Poudariti je potrebno tudi, da tudi etanol ni nestrupen ter na katere organske sisteme alkohol najbolj vpliva in kakšne zdravstvene težave lahko pri tem nastanejo. Poseben poudarek damo dejstvu o akutni zastrupitvi z alkoholom, če ga naenkrat preveč zaužijemo, in navedemo, kolikšna je letalna doza etanola za človeka. Učence seznanimo tudi z vrednostjo minimalne koncentracije etanola v krvi, ki že lahko povzroči smrt. Poudarimo, da je pitje alkoholnih pijač pred vožnjo nevarno, in navedemo mejno vrednost etanola v krvi za voznika. Učencem seveda pri tem pojasnimo, da je najpomembneje, da alkohola pred vožnjo sploh ne zaužijemo. Seznanimo jih z dejstvom, da je pijanost voznikov poleg hitrosti glavni vzrok prometnih nesreč z smrtnim izidom v Sloveniji. Kaj so alkoholi?... Učencem pokažemo model etana, ki ga že poznajo. Učenci naj ga poimenujejo in zapišejo njegovo strukturno in racionalno formulo. Nato model spremenimo tako, da dodamo v model še rdečo kroglico in tako nastane model molekule etanola. Opozorimo jih na to, da je poleg ogljika in vodika, ki ga poznajo že iz ogljikovodikov v molekulah alkoholov, prisoten tudi kisik. Učenci zapišejo strukturno in racionalno formulo etanola ter obkrožijo funkcionalno skupino. Kako poimenujemo alkohole?... Pomembno je, da jasno povemo, da imajo alkoholi funkcionalno skupino, ki jo imenujemo hidroksilna skupina, v imenu pa dobijo končnico -ol. Učenci za vajo rešijo 1., 2. in 3. nalogo v delovnem zvezku na 26. strani, kjer vadijo zapise formul in poimenovanje tudi bolj kompleksnih alkoholov. Za domačo nalogo lahko učenci rešijo naloge 5, 6 in 7 v delovnem zvezku na strani 27. Učna tema je zelo povezana z biologijo, kjer spoznajo zgradbo in delovanje človeka. Pri tem mora biti učitelj pripravljen na različna vprašanja, povezana z alkoholizmom, npr: koliko žganja lahko popijemo, preden umremo, kaj bi se zgodilo in ali bi bili pijani, če bi pili druge alkohole, zakaj je metanol strupen, kaj se zgodi z organskimi sistemi pri alkoholiku, kakšna je pot metabolizma etanola v telesu ipd. 24

25 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo poznati alkoholno vrenje in glavne probleme alkoholizma ter zgradbo molekul enostavnih alkoholov in njihova imena. Višja raven: Učenci znajo zapisati formule in poimenovati tudi alkohole z razvejano verigo ter več hidroksilnimi skupinami. Poglobljeno poznajo probleme, ki jih lahko alkohol povzroči posamezniku in družbi. V grobem poznajo poti metabolizma alkoholov v telesu. delovni zvezek str ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO? Naloge na teh dveh straneh so namenjene temu, da boš: prepoznal in vadil različne zapise formul alkoholov znal napisati formule molekul alkoholov na osnovi prikazanih modelov vedel, kaj se dogaja pri alkoholnem vrenju utrdil računanje odstotne sestave spojine 1. Nariši strukturne formule alkoholov in obkroži za alkohole značilno hidroksilno skupino. 4. Pozorno si oglej prikazane modele molekul alkoholov. Napiši njihove strukturne in racionalne formule ter jih poimenuj. metanol Ime alkohola Strukturna formula alkohola Model molekule propan-1-ol Strukturna formula 2-metilpropan-2-ol Racionalna formula 2,3-dimetilbutan-1-ol Ime alkohola 2. Izpolni preglednico. Napiši imena alkoholov ali njihove racionalne formule. Ime alkohola Racionalna formula alkohola etanol C 3 C 2 C 2 C 2 O etan-1,2-diol 5. Pojmom v levem stolpcu pripiši črko, ki označuje ustrezen opis pojma, ki je zapisan v desnem stolpcu. Pojem Opis pojma Ječmen ali pšenica A idroksilna skupina v molekulah alkoholov. Do okoli 15 % B Vsebuje jo sadje in iz nje nastane etanol. -O C Surovina za proizvodnjo piva. Glukoza (C 6 12 O 6 ) Č Vsebnost etanola v žganju. Do okoli 50 % D Vsebnost alkohola v pijači, ki nastane z alkoholnim vrenjem. C 3 C 2 CC 2 C 2 C 3 O 6. Napiši strukturne formule in imena molekul alkoholov z molekulsko formula C 5 12 O. Pri tem upoštevaj različen položaj hidroksilne skupine, vezane na ogljikov atom. 3. Napiši enačbo kemijske reakcije nastanka etanola iz glukoze pri alkoholnem vrenju. 7. Izračunaj masni delež ogljika, vodika in kisika v molekuli etanola Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na straneh 26 in 27. Pri tem je pomembno, da učence opozorimo, naj natančno preberejo povzetek, vaje za ponovitev in razmislek. Nadgradnja Ker je poznavanje imen in zgradbe molekul alkoholov eden najpomembnejših ciljev poglavja, lahko pripravite delovne liste z dodatnimi nalogami poimenovanja in pisanja formul alkoholov. Učenci lahko sami izdelujejo modele alkoholov z delovnega lista, z uporabo modelov ali plastelina. Modele naj gradijo predvsem učenci, pri katerih ugotovite pomanjkljivo razumevanje zgradbe molekul alkoholov. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o nevarnostih zlorabe alkohola. Pogovarjamo se tudi o tem, do kakšnih nevarnosti lahko pride, če alkohol uživajo mladostniki. Zaključek V zaključku učne ure naj si učenci izmenjajo svoje modele in jih ovrednotijo; na koncu skupaj z njimi pregledamo pravilnost sestavljenih modelov in imen ter formul zapisanih alkoholov. 25 Drugi viri en.wikipedia.org/wiki/scanning_tunneling_ microscope nrgljubljana.ijs.si/nano/tech/stm.pdf Medpredmetno LVZ BIO modeliranje molekul alkoholov zgradba in delovanje človeka Zapomnili si bomo Kaj je alkoholno vrenje in kako se pridobivajo žgane pijače. Kakšne so nevarnosti uživanja alkohola za posameznika in družbo. Kakšna je zgradba molekul alkoholov in kako zgradbo prikazujemo z modeli. Alkohole imenujemo tako, da imenu dodamo končnico -ol, funkcionalno skupino alkoholov pa imenujemo hidroksilna skupina O.

26 2.1 ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO? 2/2 Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali lastnosti in uporabo alkoholov NA VIŠJA RAVNI dobili predstavo o tem kaj so etri in kakšne lastnosti imajo. 3 šolske ure učbenik str (višji nivo str. 35) 2.1 ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO? Ključne besede: lastnosti alkoholov alkotest etri etrenje Bioetanol pridobivajo iz poljščin, ki so bogate s sladkorjem (sladkorni trs, sladkorna pesa), ali s škrobom (koruza). Iz njih pridobijo etanol z alkoholnim vrenjem. Povzetek Alkoholi so vnetljivi in dobra topila. Njihova topnost v vodi se zmanjšuje z naraščajočim številom ogljikovih atomov. Uporabljajo se za različne izdelke. Pri reakciji dveh molekul alkohola se odcepi voda, nastanejo etri. Reakcijo imenujemo etrenje. V Stockholmu uporabljajo mestne avtobuse na etanol že več kot 20 let. V začetku so uvedli le nekaj testnih vozil, danes pa vozi po ulicah glavnega mesta Švedske že več kot 400 tovrstnih avtobusov. V zadnjem času se jim je pridružilo še 40 tovornjakov za odvažanje smeti. Kakšne lastnosti imajo alkoholi? Alkoholi so vnetljivi, zato moramo biti pri delu previdni. Predvsem pa jih ne smemo imeti v bližini ognja. Slika prikazuje gorenje etanola, s katerim je prepojen stenj. Pozorno si oglej sheme delcev reaktantov in produktov (A) Slika ne prikazuje pravilnega množinskega razmerja med reaktanti in produkti. Kje srečamo alkohole? Alkohole najdemo v različnih izdelkih, ki jih uporabljamo vsak dan. Da se etanol in tudi metanol nahajata v alkoholnih pijačah, si že spoznal. V čistilu za okna najdemo etanol, ki raztaplja mastne madeže in take, ki se raztapljajo v vodi. Steklena površina ostane čista. Alkoholi so torej dobra topila. V kozmetičnih izdelkih najdemo najpogosteje etanol in propan-2-ol. Sredstvo proti zmrzovanju vode v hladilnem sistemu avtomobila (antifriz) vsebuje etan-1,2-diol ali etilenglikol ali kar glikol. Zmes vode in etan-1,2-diola, v katerem so trije deli vode in dva dela etan-1,2-diola, zmrzne šele pri -25 C. V kaj lahko pretvorimo alkohole? Alkoholi so reaktivne snovi, saj jih lahko pretvorimo v alkene in etre. Oksidirajo se tudi v aldehide, ketone in karboksilne kisline, ki jih boš spoznal v naslednjih poglavjih. Pri povišani temperaturi (140 C) in v prisotnosti katalizatorja (koncentrirana žveplova kislina) poteče reakcija, ki ji pravimo etrenje. alkohol + alkohol + Ponovi Napiši enačbo popolnega gorenja metanola. Pojasni, kako je topnost alkoholov v vodi odvisna od zgradbe njihovih molekul. Kako nastanejo etri? Kaj je značilno za etre? Razmisli Prikaži reakcijsko shemo nastanka metil propil etra. Kako poimenujemo etre? Etre poimenujemo tako, da najprej navedemo oba dela ogljikove verige (po abecednem vrstnem redu) s končnicama il (npr. metil, etil). Ime zaključimo z besedo eter. Oglejmo si primer poimenovanja na modelih molekul (poimenovanje po pravilih IUPAC boš spoznal v srednji šoli). molekule vode 2O(g) molekule etanola 3CC2O(l) Enačba popolnega gorenja etanola: molekule ogljikovega dioksida C02(g) molekule kisika O2(g) 3CC2O(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 2O(g) Metanol, etanol in propanol se mešajo z vodo v vseh razmerjih. Topnost alkoholov v vodi se zmanjšuje z naraščanjem števila atomov ogljika, medtem ko se temperatura vrelišča in gostota alkoholov povečujeta.? Primerjaj lastnosti alkoholov z lastnostmi alkanov, ki si jih spoznal lani.? Kakšno je staro ime za propan-2-ol, ki je pogosto zapisano na kozmetičnih izdelkih? Kako deluje alkotest? Pri alkotestu pride do oksidacije alkohola. Etanol iz izdihanega zraka reagira s kalijevim dikromatom, ki spremeni barvo iz oranžne v zeleno, kar zazna elektronski merilec, in prikaže promile alkohola v izdihanem zraku. Največja dovoljena količina etanola v izdihanem zraku voznikov je v Slovenji 0,5 promila. Ker že manjša količina vpliva na voznikove sposobnosti, je najbolje, da vozniki nimajo v organizmu nič etanola. Izvedi alkotest. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Znak za nevarnost označuje vnetljive snovi. Na embalaži, v kateri je etanol, lahko opazimo ta znak. eter voda? Ali znaš na osnovi sheme delcev reaktantov in produktov prikazati potek reakcije etrenja z reakcijsko shemo? To pomeni, da so reaktanti napisani na levi strani, produkti na desni, na puščico pa zapišemo reakcijske okoliščine, pri katerih je reakcija potekla. Etri so kisikove organske spojine, v katerih sta dve verigi ogljikovih atomov povezani s kisikovim atomom. To je etrska vez ( O ). Splošno formulo etrov lahko zapišemo kot etrska skupina R 1 O R 2 R 1 in R 2 predstavljata poljubno dolgi verigi atomov ogljika in vodika. Primer strukturne formule etra (verigi atomov ogljika in vodika sta lahko različno dolgi): C C C O C C Strukturna formula etil propil etra dimetil eter etil metil eter? Napiši racionalno in strukturno formulo dimetil etra in etil metil etra. Dietileter ima vrelišče pri 34,6 C in je zelo lahko hlapna in vnetljiva tekočina pri sobni temperaturi (25 C). lapi dietiletra, še posebej pa dimetiletra, so v zmesi z zrakom eksplozivni. Eksplozijo sproži že iskra, ki nastane pri prižiganju luči ali hoji z obuvali, ki imajo v podplatu kovinske dele. Je zelo dobro topilo za organske snovi. Nekoč so ga uporabljali za narkozo, vendar so ga zaradi eksplozivnosti in stranskih učinkov na dihala opustili. Kaj je peti element? Nekateri starogrški filozofi so domnevali, da je vsa snov na Zemlji sestavljena iz štirih elementov zemlje, zraka, vode in ognja, nebesna telesa pa iz petega elementa etra. Pri tem niso imeli v mislih kemijske snovi eter (takrat je niso niti še poznali!), temveč neko nematerialno, neskončno, večno snov, po kateri je dobil ime tudi tale učbenik Od prejšnje ure V prejšnjem poglavju so učenci spoznali, kaj so alkoholi, kako nastanejo in kako jih imenujemo. Uvodna motivacija Priporočljivo je, da se ta učna tema izvaja v blok uri. Učencem napovemo, da bo ura kemije eksperimentalno obarvana. Lastnosti alkoholov lahko nazorno prikažemo z različnimi eksperimenti. Poleg tega pa učencem pojasnimo, da se lahko alkoholi nahajajo v različnih snoveh doma, ne le v alkoholih pijačah. Obravnava nove snovi Kakšne lastnosti imajo alkoholi?... S pomočjo originalne steklenice etanola ali etanola, ki ga kupimo v lekarni, učenci analizirajo oznake za nevarne snovi. To povežejo tudi s tekstom v učbeniku na str. 34. Učence vodimo skozi submikro predstavitev gorenja etanola in jih usmerjamo v pravilno napisano enačbo popolnega gorenja etanola. Da učenci vidijo, da etanol res gori, izvedemo poskus Lastnosti alkoholov. Poskus izvedemo demonstracijsko. Poleg tega se z učenci pogovorimo, katere lastnosti snovi običajno še spremljamo (topnost, polarnost, gostota). Učenci v parih izvedejo preostanek poskusov v delovnem zvezku na str. 30, kjer spoznajo topnost alkoholov v vodi in drugih snovi v alkoholih. Po poskusu in razpravi o sklepih poskusa z reševanjem nalog 8, 9 in 10 v delovnem zvezku na straneh 29 in 31 preverimo, ali so učenci razumeli, od česa so odvisne lastnosti alkoholov. Naloge lahko učenci rešijo tudi za domačo nalogo, če zmanjka časa, saj se poskusi izvajajo v parih. Kje srečamo alkohole?... Učenci na začetku učne ure preberejo tekst in se o njem pogovorijo z učiteljem. V parih lahko izvedejo tudi reakcijo alkotesta, navodila zanj pa najdejo v delovnem zvezku na strani 31. Učence opozorimo, da tovrstna reakcija poteka tudi v elektronskem alkotestu, s katerim policija meri promile alkohola v izdihanem zraku voznikov, in v forenzičnih laboratorijih, ko povzročitelju nesreče naredijo analizo krvi. 26 V kaj lahko pretvorimo alkohole?... Učna vsebina je v učbeniku na str. 35 je označena s črnim naslovom, kar pomeni, da je učna vsebina o etrih za učence informativne narave oz. da je vsebina glede na priporočila učnega načrta namenjena za poglabljanje znanja. Vsem učencem le omenimo, da nastanejo iz alkoholov pri reakciji etrenja etri tako, da se dve molekuli alkohola med seboj povežeta s kisikovim mostom, kar je etrska skupina. Omenimo še, da bomo take vrste vez srečali kasneje, ko bomo spoznali ogljikove hidrate. Kako poimenujemo etre?... Učencem na višjem nivoju pojasnimo še poimenovanje etrov, lahko pa napišejo nekaj reakcijskih shem nastanka enostavnih etrov. Učenci na višjem nivoju lahko rešijo tudi nalogo 11 v delovnem zvezku na strani 31. Učenci lahko sestavijo modele molekul enostavnih etrov. Učna tema je zelo povezana s fiziko, kjer spoznajo gostoto snovi. Pri tem morate biti pripravljeni na različna vprašanja, ki jih lahko učenci postavijo v povezavi z alkotestom ali uporabo alkohola kot pogonskega sredstva

27 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo poznati popolno gorenje etanola, zapisati enačbo za gorenje in ta pojav razložiti na ravni delcev. Poznati morajo nekaj snovi od doma, v katerih se nahajajo alkoholi. Vedeti morajo, od česa sta odvisna vrelišče in topnost alkoholov, kaj je alkotest in za kaj se ga uporablja. Višja raven: Na zahtevnejših in novih primerih učenci povežejo zgradbo molekul alkoholov z njihovimi lastnostmi. Vedo, kako nastanejo etri in kakšne lastnosti imajo ter kako jih imenujemo. Učenci lahko sestavljajo modele molekul enostavnih etrov. delovni zvezek str ZAKAJ JE PITJE ALKOOLA ŠKODLJIVO?Naloge na teh dveh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, da struktura molekul vpliva na lastnosti spojin (topnost) znal izvesti alkotest spoznal reakcijo popolnega gorenja alkohola vadil računstvo (masni delež, množina snovi) Lastnosti alkoholov Kaj se boš naučil? Kakšna je topnost alkoholov v vodi in nekaterih snovi v alkoholih. Opazuj reakcijo popolnega gorenja etanola. Pribor in kemikalije 3 epruvete, stojalo za epruvete 2 ml butan-1-ola 3 kapalke, žlička 2 ml etanola 3 zamaški za epruvete 2 ml destilirane vode alkoholni flomaster nekaj kristalčkov joda - I 2 (s) urno steklo, trske Naloga V destilirano vodo dodaj alkohol in nato še jod ter opazuj spremembe. Potek dela 1. S flomastrom označi epruvete. V prvo epruveto odmeri 2 ml butan-1-ola, v drugo epruveto odmeri 2 ml etanola, v tretjo epruveto odmeri 2 ml destilirane vode. 2. V vsako epruveto dodaj majhen kristal joda. Vsako epruveto zamaši z zamaškom in dobro premešaj. 3. Opažanja zapiši v tabelo. 4. V vsako epruveto dodaj po 2 ml destilirane vode. Vsako epruveto zamaši z zamaškom in dobro premešaj. Nariši, kar opaziš pri poskusu. 5. Na urno steklo daj s kapalko 2 ml etanola in ga prižgi z gorečo trsko. Ponovi poskus z alkoholnim destilatom. Odgovori na vprašanja. Izvedi alkotest. Kaj se boš naučil? Kaj dokažemo z alkotestom. Pribor in kemikalije 3 epruvete, stojalo za epruvete 2 ml alkoholnega destilata (poskus»od grozdnega 4 kapalke soka do etanolnega destilata«) 4 zamaški 2 ml destilirane vode alkoholni flomaster kisla raztopina 2 ml etanola kalijevega dikromata, K 2 Cr 2 O 7 (aq) Naloga V alkoholnem destilatu, ki si ga dobil pri poskusu Od grozdnega soka do etanolnega destilata, preveri prisotnost alkohola. Potek dela 1. Z alkoholnim flomastrom označi epruvete. V prvo epruveto odmeri 2 ml alkoholnega destilata, v drugo epruveto odmeri 2 ml etanola, v tretjo epruveto odmeri 2 ml destilirane vode. 2. V vsako epruveto dodaj 3 kapljice kisle raztopine kalijevega dikromata. Epruvete zamaši z zamaškom in premešaj. 3. Zapiši opažanja in odgovori na vprašanja. Opažanja Vprašanja 1. Ali destilat vsebuje alkohol? Kako to dokažeš? Stopnja poskusa 1. epruveta: Opažanja 2. Zakaj smo pri poskusu uporabili epruveto z vodo? Dodatek kristalčka joda v epruvete z različnimi alkoholi. 2. epruveta: 3. epruveta: 10. Kolikšna množina etanola je v 100 g alkoholne pijače, ki vsebuje 3 % etanola. Nariši, kar si opazil po dodatku destilirane vode v epruvete. Označi snovi in pobarvaj vsebino epruvete. 1. epruveta 2. epruveta 3. epruveta Vprašanja 1. V katerem alkoholu je jod dobro topen? Znaš razložiti opažanja? 2. Kateri alkohol je topen v vodi? Razloži opažanja. 11. Za poglobitev znanja poskusi rešiti naslednjo nalogo, kjer boš preveril, ali prepoznaš molekule etrov in njihovo značilno funkcionalno skupino. Pri alkoholih je to hidroksilna skupina. V preglednici so narisani modeli molekul, ti pa napiši strukturne in racionalne formule etrov ter jih poimenuj. Obkroži funkcionalno skupino, ki je značilna za etre. Model molekule Strukturna formula 3. S kakšno barvo plamena gori etanol? Primerjaj svojo ugotovitev z izračunanim masnim deležem ogljika v etanolu pri nalogi Napiši urejeno enačbo reakcije popolnega gorenja etanola. Racionalna formula Ime etra Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 29 in aktivnost na strani 30. Pri tem je pomembno, da učence opozorimo, da natančno preberejo povzetek, vaje za ponovitev in razmislek tudi v učbeniku na strani 35. Nadgradnja Posebna nadgradnja v tem poglavju ni potrebna, učitelj lahko le pripravi dodatne primere alkoholov, s katerimi bodo učenci utrdili razumevanje lastnosti alkoholov v odvisnosti od strukture njihovih molekul. Z učenci pa lahko nadgradite tudi poznavanje etrov. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o vplivu alkohola na varnost v cestnem prometu. Zaključek Učno uro je mogoče zaključiti z reševanjem nalog v delovnem zvezku, če zmanjka časa, naj učenci rešijo naloge doma. Drugi viri en.wikipedia.org/wiki/scanning_tunneling_ microscope nrgljubljana.ijs.si/nano/tech/stm.pdf Medpredmetno FIZ LVZ gostota snovi modeliranje molekul enostavnih etrov 27 Zapomnili si bomo Vrelišča, gostota in topnost alkoholov so odvisni od zgradbe njihovih molekul. Pri popolnem gorenju alkoholov nastanejo ogljikov dioksid in vodni hlapi. Alkohole najdemo v različnih izdelkih, ki jih imamo doma. Alkohole dokazujemo z alkotestom. Etri nastanejo iz alkoholov pri reakciji etrenja.

28 2.2 KAJ TAKO LEPO DIŠI? Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci na VIŠJI RAVNI: spoznali aldehide in ketone, njihove formule in imena dobili predstavo, kje se lahko s ketoni in aldehidi srečajo. 1 šolska ura učbenik str (višji nivo) 2.2 KAJ TAKO LEPO DIŠI? Ključne besede: karbonilna skupina aldehidi ketoni aldehidna skupina ketonska skupina Med peko piškotov se kuhinja napolni z vsemi mogočimi prijetnimi vonjavami. Vonj staljenega masla, vaniljevega sladkorja, mletega cimeta in druge podobne vonjave so povezani s posebnima skupinama kemijskih spojin. Po čem ima vonj staljeno maslo? Ko maslo stalimo, dobi poseben vonj in okus. Ta vonj in okus med drugim daje tudi snov, ki sodi v posebno skupino spojin, ki jim pravimo ketoni. Vanilji in cimetu dajejo vonj snovi, ki so podobne ketonom in jim pravimo aldehidi. Za obe skupini spojin je značilna karbonilna skupina. Za aldehide je značilna karbonilna skupina, ki ji pravimo aldehidna skupina (-CO). Atom ogljika aldehidne skupine je vedno prvi atom v verigi atomov ogljika. Model molekule propanala C 3 C 2 CO aldehid Cimetu in vaniliji dajejo značilni vonj različne snovi, med njimi tudi cimetni aldehid in vanilin. Model molekule propanona C 3 COC 3 keton Pri ketonih pravimo karbonilni skupini tudi ketonska skupina. Atom ogljika te funkcionalne skupine je vedno vezan na dva sosednja atoma ogljika. Kako prepoznamo aldehide? Splošno formulo aldehidov zapišemo kot RCO ali natančneje O aldehidna R C skupina R predstavlja poljubno dolgo verigo ogljikovih in vodikovih atomov. Primer strukturne formule aldehida z imenom butanal: O C C C C Strukturna formula butanala Racionalno formulo butanala zapišemo kot C 3 C 2 C 2 CO. Aldehide poimenujemo podobno kot alkane, le da jim namesto končnice -an dodamo končnico -al. Oglejmo si poimenovanje na modelih molekul. V čem se ketoni razlikujejo od aldehidov? Ketoni imajo tako kot aldehidi karbonilno skupno, ki pa je vezana na dva atoma ogljika. Splošno formulo ketonov lahko zapišemo kot ketonska skupina O R 1 C R 2 Aceton ali propanon je keton, ki ga najdemo tudi doma, saj je v tekočini za odstranjevanje laka za nohte. propanon C3COC3 R1 in R2 predstavljata poljubno dolgi verigi atomov ogljika in vodika. Primer strukturne formule enega od ketonov (verigi atomov ogljika sta lahko različno dolgi): O C C C C C C Strukturna formula heksan-3-ona Tudi ketone poimenujemo podobno kot aldehide, le da namesto končnice -al uporabimo končnico -on. Oglejmo si poimenovanje na modelih molekul. Povzetek Za aldehe in ketone je značilna karbonilna skupina. V aldehidih je aldehidna (-CO), v ketonih pa ketonska (-CO-) skupina. Pri poimenovanju aldehidov uporabljamo končnico -al, ketonov pa končnico -on. Enostavnih aldehidov in ketonov navadno v naravi ni, so pa spojine z aldehidno in ketonsko skupino. Ponovi Katera skupina je značilna za aldehide in katera za ketone? Kakšna je razlika med njima? Kateri je najenostavnejši aldehid? Zakaj se ga uporablja in kakšne so njegove lastnosti? Kateri je najenostavnejši keton? Zakaj se ga uporablja in kakšne so njegove lastnosti? Katere spojine s karbonilno skupino najdeš doma? Razmisli Poišči strukturne ali racionalne formule vanilina in cimetnega aldehida na svetovnem spletu. Kje v naravi najdemo aldehide in ketone? Enostavnih ketonov in aldehidov, ki smo jih pravkar spoznali, v naravi ni. Veliko naravnih spojin pa ima aldehidno in ketonsko skupino. Te spojine imajo značilen vonj, zato jih pogosto uporabljamo kot dodatek hrani. Že omenjeni vonj raztopljenega masla daje butan-2,3-dion. Vanilji daje vonj vanilin, ki je aldehid, tako kot cimetni aldehid. Ali je v vanilji aldehid vanilin? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Veliko spojin, ki sodelujejo v biokemijskih reakcijah v naših celicah, je ketonov in aldehidov. V mrežnici naših oči se nahaja aldehid retinal, ki omogoča zaznavanje svetlobe, ki pade v oko. Spolni hormoni, kot sta npr. testosteron in progesteron, pa vsebujejo ketonsko skupino.? Primerjaj modela molekul. Prepoznaš aldehidno in ketonsko skupino? metanal CO metanal etanal propanal? Napiši strukturne in racionalne formule aldehidov, ki jih prikazujejo modeli. Nariši še model metanala. propanon butan 2 on? Napiši strukturni in racionalni formuli ketonov, ki ju prikazujeta modela. Pri ketonih z več kot tremi atomi ogljika moramo zapisati število atoma ogljika, na katerem je vezan kisikov atom (butan-2-on, pentan-3-on ipd.). Zakaj moramo staro olje za cvrtje zavreči? Pri cvrtju hrane nastaja iz pregretega olja aldehid akrolein, ki lahko povzroča raka. Zato ni priporočljivo, da olje za cvrtje pregrevamo in ga uporabljamo večkrat zapored. Ocvrte hrane tudi iz drugih razlogov ni dobro prepogosto jesti.? Ali obstajata metanon in etanon? Pojasni odgovor. 36 Formalin oziroma formaldehid je vodna raztopina metanala CO. Včasih se je uporabljal za shranjevanje bioloških preparatov. Danes uporabljamo etanol. 37 Napovednik Učence opozorimo, da je poglavje 2.2 Kaj tako lepo diši? glede na predloge učnega načrta namenjeno višjemu nivoju. Učencem povemo, da poleg alkoholov doma uporabljamo tudi druge kisikove organske spojine. Le na kratko si bomo pogledali, katere so to, tisti pa, ki jih bolj poglobljeno zanima, kakšne so njihove lastnosti in za kaj se te spojine uporabljajo, si o tem lahko preberejo v učbeniku na straneh 36 in 37 oz. vprašajo učitelja, če česa ne razumejo. Uvodna motivacija Kot uvodno motivacijo uporabimo gospodinjstvo in uporabo dišav v gospodinjstvu. Pri tem si lahko pomagamo s slikami v učbeniku. Obravnava nove snovi Po čem ima vonj staljeno maslo?... Učence le opozorimo, kakšna je razlika v zgradbi molekule aldehidov in ketonov. Pri tem si pomagamo z modeli enostavnih molekul. Na višji ravni lahko učenci prevedejo modele v strukturne formule, pri tem pa lahko rešijo tudi nalogo v delovnem zvezku na strani 33. Kako prepoznamo aldehide? in V čem se ketoni razlikujejo od aldehidov?... krati z reševanjem naloge v delovnem zvezku na strani 33 lahko učenci pogledajo modele aldehidov in ketonov na straneh 36 in 37 v učbeniku. Učencem ne damo dodatnih primerov spojin, katerih formule, imena ali model naj bi spoznavali. Kje v naravi najdemo aldehide?... Učence le opozorimo, da v naravi ni takih enostavnih ketonov in aldehidov, obstajajo pa bolj zapletene molekule, ki imajo ketonsko ali aldehidno skupino. Pri tem lahko demonstracijsko izvedemo tudi poskus določanja aldehida vanilina v vanilji (delovni zvezek, stran 32), lahko pa poskus pustimo za naravoslovni dan, saj je za izvedbo dokaj enostaven, učenci pa lahko delajo v parih in pri tem urijo tudi spretnosti eksperimentiranja, saj filtracijo že poznajo. Učna tema je povezana z gospodinjstvom, saj obravnava snovi, ki se uporabljajo kot dišave v prehrani, nevarne snovi, ki nastanejo pri cvrtju, ali nevarne snovi, ki jih uporabljamo kot kozmetična sredstva. 28

29 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo ločiti aldehide in ketone od alkoholov in karboksilnih kislin ter estrov. Vedeti morajo, da obstajajo tudi take spojine, ki ne sodijo med kisikove organske spojine, ki jih natančneje poznajo. Ker je celotna vsebina glede na priporočila učnega načrta na višji ravni, je za nižjo raven ta vsebina le informativne narave. Višja raven: Ker je celotna vsebina o aldehidih in ketonih definirana v učnem načrtu kot višja raven, lahko učenci na višji ravni spoznajo te spojine na način, kot je navedeno v učbeniku in delovnem zvezku. Učenci lahko sestavljajo tudi modele teh kisikovih organskih spojin, katerih slike najdejo v učbeniku ali delovnem zvezku, in na osnovi modelov razlikujejo med aldehidi in ketoni. delovni zvezek str KAJ TAKO LEPO DIŠI?Naloge na teh dveh straneh so namenjene temu, da boš: poglobil poznavanje organskih kisikovih spojin in prepoznal aldehide in ketone znal zapisati formule aldehidov in ketonov spoznal dokazno reakcijo za aldehide se uril v laboratorijskem delu 1. Poglobi svoje znanje, tako da si pozorno ogledaš prikazane modele molekul aldehidov in ketonov. Napiši njihove strukturne in racionalne formule ter jih poimenuj. Ali je v vanilji aldehid vanilin? Poglobi svoje znanje. Kaj se boš naučil? Kje se v tvojem domačem okolju nahajajo aldehidi. Pribor in kemikalije škarje, terilnica s pestilom strok vanilje žlička alkoholni flomaster merilni valj 25 ml destilirane vode stojalo, obroč za filtriranje 2 ml etanala 3 epruvete, stojalo za epruvete 1mL Fehlingovega reagenta I 5 kapalk, 150 ml čaša 1 ml Fehlinovega reagenta II termometer, 250 ml čaša kremenčev pesek električni grelec Naloga Dokaži, da je v vanilji aldehid. Potek dela 1. Pripravi ekstrakt vanilje tako, da s škarjami narežeš v terilnico nekaj steklena palčka milimetrov dolge koščke stroka vanilje. 2. V terilnico dodaj pol žličke kremenčevega peska in 20 ml vode ter strok vanilje. To s pestilom stri v gladko kašo. 3. Pripravi aparaturo za filtriranje, kot kaže skica, in kašo filtriraj. 4. V prvo epruveto daj 2 ml vode, v drugo 2 ml etanala in v tretjo 2 ml filtrata vaniljevega stroka. 5. Epruvete označi. V vsako epruveto dodaj 1 ml Fehlingovega reagenta I in 1 ml Fehlingovega reagenta II. 6. Pripravi vodno kopel, tako da daš v 250 ml čašo približno 100 ml vode filtrat in jo segrevaš. 7. Vse epruvete daj v vodno kopel in segrevaj, dokler ne opaziš sprememb. 8. Zapiši opažanja in odgovori na vprašanja. Skica aparature za filtriranje Opažanja zmes filtrirni papir trdna snov Model molekule Strukturna formula Racionalna formula Ime spojine Vrsta organske kisikove spojine Strukturna formula funkcionalne skupine Vprašanja 1. Kaj se je zgodilo v epruveti z etanalom? 2. Kolikšna masa metanala je v 12 mol tega aldehida? Poglobi svoje znanje v računanju. 2. Zakaj smo uporabili epruveto z vodo? 3. Kaj se je zgodilo v epruveti z ekstraktom vanilje? Ali vanilja vsebuje aldehid? 4. Ugotovi, ali bi lahko z isto reakcijo, kot smo dokazali vanilin, v vanilji dokazali tudi metanal? Pojasni odgovor. 5. Na spletu poišči spojino, ki jo vsebuje vanilja in si jo dokazal pri poskusu. Zapiši njeno strukturno formulo in obkroži funkcionalno skupino značilno za aldehide Utrjevanje Za utrjevanje znanja na višji ravni so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 33 in aktivnost na strani 32. Učenci tudi ponovijo znanje v povzetku, ponovitvi in razmisleku v učbeniku na strani 37. Nadgradnja Ker je celotna vsebina nadgradnja poznavanja družine kisikovih organskih spojin, posebni napotki niso potrebni. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o zdravi prehrani. Zaključek Vsebino zaključimo tako, da učence opozorimo, da obstajajo tudi druge kisikove organske spojine, ki jih srečamo v življenju, vendar jih podrobneje ne bomo spoznavali. Z njimi se bodo srečali v srednji šoli. 29 Drugi viri en.wikipedia.org/wiki/scanning_tunneling_ microscope nrgljubljana.ijs.si/nano/tech/stm.pdf Medpredmetno GOS LVZ zdrava prehrana in dišave v prehrani modeliranje molekul enostavnih etrov Zapomnili si bomo Aldehidi in ketoni se razlikujejo od alkoholov po funkcionalni skupini. Najdemo jih tudi doma, saj se uporabljajo kot dišave v prehrani, obenem so to tudi strupene snovi, ki nastanejo pri cvrtju, ali topila za lake. Identifikacija karbonilne funkcionalne skupine v formuli ali modelu kisikove organske spojine.

30 2.3 ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: poglobili razumevanje kislin, ter znanje prenesli na karboksilne kisline natančneje spoznali kaj so karboksilne kisline, kakšna je zgradba njihovih molekul in kako jih poimenujemo spoznali, kako karboksilne kisline nastanejo spoznali, kje se lahko srečajo s karboksilnimi kislinami. učbenik str ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? Ključne besede: karboksilne kisline organske kisline karboksilna skupina Če smo nekoliko pustolovskega duha, se kaj hitro zgodi, da med svojimi raziskovanji narave naletimo na koprive ali mravlje. Ob skelečih ugrizih ali pikih mravelj in pekočih opeklinah kopriv je verjetno zadnja stvar na svetu misel, da je to posledica določenih spojin.? Na hitro ponovi lastnosti kislin ter zgradbo organskih kislin, ki si jih spoznal v prvem poglavju. Kaj peče pri piku ali ugrizu mravelj? Pik ali ugriz mravlje peče, ker mravlja iz zadka v našo kožo izbrizga mravljično kislino. To je organska kislina, za katero je značilna karboksilna skupina ( COO), zato ji pravimo tudi karboksilna kislina. Model molekule etana C 2 6 alkan? Primerjaj zgradbi molekule etana in etanojske kisline. V čem se razlikujeta? Ali na modelu etanojske kisline prepoznaš karboksilno skupino? Splošno formulo karboksilnih kislin zapišemo kot O karboksilna R C skupina O Koprive imajo po površini listov in stebla posebne izrastke, ki jim pravimo žlezni trihomi. V njih se nahaja tudi metanojska kislina. Model molekule etanojske kisline C 3 COO karboksilna kislina R predstavlja poljubno dolgo verigo atomov ogljika in vodika. Primer strukturne formule karboksilne kisline: Kako močne so karboksilne kisline? Vodne raztopine karboksilnih kislin so kisle, ker vsebujejo oksonijeve ione 3 O +. Spomnimo se, da molekula organske kisline odda vodi proton +, ki se odcepi od -COO skupine. Karboksilne kisline so šibkejše kot kisline, ki smo jih spoznali v prvem poglavju (npr. klorovodikova kislina). Vseeno moramo biti pri delu z njimi previdni (še posebej, če so koncentrirane), saj prav tako povzročajo opekline na koži. Med organskimi karboksilnimi kislinami je najmočnejša metanojska (mravljična) kislina, kar pomeni, da najlažje odda proton +. Karboksilne kisline poimenujemo tako, da imenu osnovne verige atomov ogljika (npr. etan) dodamo končnico ojska kislina. Oglejmo si poimenovanje na modelih molekul. metanojska kislina COO etanojska kislina C 3 COO metanojska kislina COO propanojska kislina C 3 C 2 COO? Napiši strukturne formule karboksilnih kislin, ki jih prikazujejo modeli. V vsakem modelu in zapisani formuli obkroži tisti atom vodika, ki ga kislina odda kot proton +. Kako nastanejo karboksilne kisline? Karboksilne kisline nastanejo pri oksidaciji alkoholov, ki imajo na prvem atomu ogljika hidroksilno skupino. Takemu alkoholu pravimo primarni alkohol. Pri oksidaciji nastane najprej aldehid in nato karboksilna kislina. Potek oksidacije etanola prikazuje reakcijska shema: alkohol C C O etanol kisla raztopina (kalijev dikromat) K 2 Cr 2 O 7 O aldehid C C etanal kisla raztopina (kalijev dikromat) K 2 Cr 2 O 7 karboksilna O kislina C C etanojska kislina O Ta reakcija poteka tudi pri alkotestu, kjer oksidacijo etanola v izdihanem zraku povzroči kisla raztopina kalijevega dikromata. Kako reagirajo karboksilne kisline z bazami? Karboksilne kisline reagirajo z bazami, pri tem nastanejo soli, ki si jih spoznal že v prvem poglavju. Če etanojska ali ocetna kislina reagira z natrijevim hidroksidom, nastane voda, v raztopini so še natrijevi in etanoatni (acetatni) ioni. 3CCOO(aq) + NaO(aq) 3CCOO Na + (aq) + 2O(l) Če raztopino segrevamo, voda izpari, ostane pa sol natrijev acetat (domače ime) oziroma natrijev etanoat (ime po IUPAC), ki ima podobno kot natrijev klorid ionsko zgradbo. Ionske spojine smo spoznali v 8. razredu (Peti element 8, stran 36). Povzetek Za organske oziroma karboksilne kisline je značilna karboksilna skupina (-COO). Te kisline lahko vodi oddajo vodikove ione ali protone + iz -COO skupine (karboksilna skupina). Pri poimenovanju karboksilnih kislin uporabljamo končnico -ojska kislina. Karboksilne kisline nastanejo pri oksidaciji alkoholov. V naravi so precej pogoste, najdemo jih v različnih rastlinah in njihovih plodovih, v mlečnih izdelkih ipd. Ponovi Katera skupina je značilna za karboksilne kisline? Zakaj so vodne raztopine karboksilnih kislin kisle? Kako močne so karboksilne kisline v primerjavi z drugimi kislinami? Kako nastane karboksilna kislina? Kje v naravi se nahajajo karboksilne kisline? Razmisli Primerjaj nova spoznanja o karboksilnih kislinah s tistimi v prvem poglavju. Kje vse so karboksilne kisline v naravi? V uvodu smo povedali, da je metanojska ali mravljična kislina v mravljah in koprivah. Etanojska ali ocetna kislina je prisotna v vinskem in jabolčnem kisu. Nastane namreč iz etanola pri ocetnokislinskem vrenju. V maščobah so prisotne višje maščobne kisline (s štirimi ali več atomi ogljika). V naravi prevladujejo višje maščobne kisline s 16 do 18 ogljikovimi atomi. V jogurtu, kislem mleku, kislem zelju ali repi je mlečna kislina. V jabolkih je jabolčna kislina, v vinu je vinska kislina. V prvem poglavju si spoznal, da je v citrusih (pomaranče, limone, mandarine ) citronska kislina. Verjetno si že okušal rabarbaro, njen kisli okus je posledica oksalne kisline. Znoj ima neprijeten vonj, ker na koži nastane maslena ali butanojska kislina. jabolčna kislina? Model jabolčne kisline poišči v literaturi ali na svetovnem spletu. O C C C C O Strukturna formula butanojske kisline mlečna kislina C3CCOO I O V jabolkih je jabolčna kislina, v jogurtu pa mlečna kislina. Model molekule mlečne kisline si že spoznal v prvem poglavju Napovednik Učence spodbudimo, da se spomnijo različnih funkcionalnih skupin kisikovih organskih spojin, ki so jih že spoznali, in jih poimenujejo. Uvodna motivacija Učence vprašamo, kaj se zgodi, če primemo koprivo, če damo preveč kisa na solato, če nas ugrizne mravlja, če pijemo nesladkano limonado ipd. Učenci vedo, da je okus solate in limonade kisel in da peče, če se dotaknemo koprive ali nas ugrizne mravlja. Glede na to se navežemo na pojem kisline in jim pojasnimo, da so te že spoznali v predhodnem poglavju in da obstajajo tudi organske kisline, ki so jih že bežno spoznali v poglavju Kakšnega okusa je, kjer se je obravnavala vsebina o kislinah, bazah in soleh. Obravnava nove snovi Kaj peče pri piku ali ugrizu mravelj? V tem podpoglavju učencem predstavimo razliko med karboksilno kislino in ogljikovodikom. Pomagamo si z gradnjo modelov enostavnih primerov. Pri tem pričnemo z modeli, ki so predstavljeni v učbeniku. Če učenci razumejo zgradbo molekul karboksilnih kislin, lahko preverimo s 1. in 2. nalogo v delovnem zvezku na strani 34. Kako močne so karboksilne kisline? Ponovimo, kaj pomeni moč kislin in kateri delci so nosilci kislih lastnosti raztopin. Natančno pojasnimo, katere vodikove atome oddajo karboksilne kisline kot protone v vodnih raztopinah. Pri tem si pomagamo z modeli molekul vode in karboksilnih kislin. Najbolje, da uporabljamo kalotne modele iz plastelina, ker lahko z njimi prikažemo nastanek oksonijevega iona. Pri tem naj učenci modele narišejo v obliki submikro predstavitev. V nadaljevanju pa učenci sami narišejo submikro predstavitev neke karboksilne kisline, ki jo z učiteljem niso delali. Pozorni moramo biti na to, da ni potrebno risati prevelikega števila C atomov. Omejimo se na največ tri (propanojska kislina). Kako nastanejo karboksilne kisline? Učencem s pomočjo modelov prikažemo postopno oksidacijo alkohola do karboksilne kisline. Pri tem opozorimo na to, kateri pogoji morajo biti zagotovljeni, da reakcija poteče. Pri tem analiziramo 30 tudi reakcijsko shemo v učbeniku na strani 39. Učence spomnimo na alkotest, kjer se ta reakcija zgodi. Kako reagirajo karboksilne kisline? Učence spomnimo na to, s katerimi snovmi reagirajo kisline (z bazami) in kaj pri tem nastane (sol). Pri tem navežemo reakcijo nevtralizacije tudi na karboksilne kisline. S pomočjo enačbe v učbeniku lahko naredimo poskus, pri katerem kisu za solato ali limoninemu soku dodamo natrijev hidroksid. Učenci najprej povohajo kislo snov in nato še produkt. Ugotovitve zapišejo. Pri tem pa opravijo tudi dejavnost v delovnem zvezku na strani 36, kjer še bolj neprijeten vonj butanojske kisline odpravijo z raztopino natrijevega hidroksida. Kje vse so karboksilne kisline v naravi? Učenci sami preberejo sestavek o prisotnosti karboksilnih kislin v naravi in na spletu poiščejo model jabolčne kisline. Za domačo nalogo učenci izračunajo nalogo na strani 34 v delovnem zvezku. Učna tema je povezana z biologijo, saj lahko vsebino navežemo na prilagoditve organizmov in njihovo obrambo.

31 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo vedeti, kakšna je zgradba molekul karboksilnih kislin, kaj je karboksilna funkcionalna skupina, kaj pomeni, da karboksilna kislina deluje v vodni raztopini kot kislina, kako karboksilne kisline nastanejo in kako reagirajo z bazami ter kje v naravi se nahajajo. Višja raven: Učenci poznajo tudi karboksilne kisline z drugimi funkcionalnimi skupinami (npr. mlečna kislina) ter polikarboksilne kisline (citronska kislina). Zapisati znajo reakcijsko shemo postopne oksidacije poljubnega primarnega alkohola do karboksilne kisline. V primeru, da pride do oksidacije sekundarnega alkohola, pa pod ostrimi oksidacijskimi pogoji nastane zmes karboksilnih kislin. 2.3 ZAKAJ KOPRIVA OPEČE?Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: znal na osnovi modelov molekul karboksilnih kislin in estrov zapisati njihove formule vedel, kako nastanejo estri znal načrtovati poskus se uril v računstvu in laboratorijskem delu delovni zvezek str Na sliki sta dva modela karboksilnih kislin. Zapiši njuni strukturni in racionalni formuli ter ju poimenuj. Model molekule Strukturna formula Načrtuj poskus, s katerim bi rad pripravil spojino z vonjem po malinah. Predstavljaj si, da si mladi raziskovalec. Pripraviti želiš spojino, ki bi imela vonj po malinah. Potrebuješ premišljen načrt raziskovalno eksperimentalnega dela. To pomeni, da v virih (lahko uporabiš tudi učbenik) poiščeš informacijo o vrsti spojine, ki ima vonj po malinah. Nato razmisli, katere reagente potrebuješ za izvedbo eksperimenta in kakšne reakcijske okoliščine moraš zagotoviti, da bo kemijska reakcija dejansko potekla. Na koncu zapiši še reakcijsko shemo kemijske reakcije nastanka spojine, ki ima vonj po malinah. Katera spojina je to? Kaj je tvoja naloga? Racionalna formula Ime spojine Katere vire informacij si uporabil? 2. Zapiši strukturno formulo funkcionalne skupine, po kateri prepoznamo spojino kot karboksilno kislino. Katero vrsto organske spojine želiš pripraviti? Maline Katere reagente potrebuješ? Za kakšno vrsto reakcije gre? 3. Kolikšna masa etanojske kisline je v 25 mol te kisline? Katere reakcijske okoliščine moraš zagotoviti za ugoden potek kemijske reakcije? Kateri laboratorijski pribor potrebuješ? 4. V prikazanem modelu in strukturni formuli obkroži funkcionalno skupino, po kateri prepoznamo estre. O C C C O C C Kako bi poskrbel za varno delo pri izvajanju eksperimenta? Napiši reakcijsko shemo reakcije. 5. Napiši strukturni ali racionalni formuli spodaj napisanih estrov. pentil etanoat metil propanoat Spojina z vonjem po malinah ima ime: Njena strukturna ali racionalna formula je: a) V obeh estrih izračunaj masni delež kisika, w(o) Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 34 ter učbeniku na strani 39. Priporočljivo pa je, da učitelj pripravi delovne liste o karboksilnih kislinah, preko katerih bodo učenci poglobili razumevanje modelov, pisanje formul in nomenklaturo enostavnejših kislin. Nadgradnja Učence opozorimo, da so za življenje še posebej pomembne karboksilne kisline z več ogljikovimi atomi. Pravimo jim udi višje karboksilne kisline oz. višje maščobne kisline, ker se nahajajo v maščobah (opozorimo, da jih bodo spoznali nekoliko kasneje). Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o onesnaževanju okolja z industrijo, pri tem je dober primer sicer trenutno nedelujoča tovarna Kemiplas v Dekanih pri Kopru, kjer so velikokrat izpustili v okolje benzen-1,2-dikarboksilno kislino (ftalno kislino). Učenci lahko na spletu poiščejo novice o izpustih in informacije o strupenosti te kisline za ljudi in živali. Zaključek Ura naj se zaključi z napovedjo, da se lahko karboksilne kisline in alkoholi spajajo pod določenimi pogoji (katalizator, segrevanje) in pri tem nastanejo derivati karboksilnih kislin, ki jim pravimo estri. Estri dajejo vonj cvetovom in plodovom. Učencem povemo, da jih bodo spoznali naslednjo uro. 31 Drugi viri en.wikipedia.org/wiki/scanning_tunneling_ microscope nrgljubljana.ijs.si/nano/tech/stm.pdf Medpredmetno LVZ BIO modeliranje molekul karboksilnih kislin obramba organizmov Zapomnili si bomo Karboksilne kisline imajo karboksilno funkcionalno skupino COO. So šibke kisline. V vodnih raztopinah oddajo proton, vezan na karboksilno skupino. Nastanejo pri oksidaciji primarnih alkoholov. Navadno imajo neprijeten vonj, ki se odpravi, če kislini dodamo bazo, saj poteče reakcija nevtralizacije. Sol, ki nastane, je v vodni raztopini brez vonja. Karboksilne kisline so v naravi zelo pogoste.

32 2.3 ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? 2/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali kaj so estri, kako jih poimenujemo in kakšna je zgradba njihovih molekul znali zapisati reakcijsko shemo nastanka poljudnega estra iz reaktantov spoznali, kakšen je pomen estrov v naravi. učbenik str ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? Ključne besede: estri estrska skupina estrenje Povzetek Estri nastanejo pri reakciji estrenja, ki poteče med karboksilno kislino in alkoholom. Ostanka karboksilne kisline in alkohola povezuje estrska vez (-COO-). Estri imajo značilen vonj po sadju. Imenujemo jih tako, da opišemo, iz katere karboksilne kisline in alkohola je ester sestavljen (npr. metil etanoat). Ponovi Kaj so estri? Opiši reakcijo estrenja, če nastane etil etanoat. Kaj pomeni hidroliza estra? Kako poimenujemo estre? Navedi, kje najdemo nekatere estre. Razmisli V aspirinu je zdravilna učinkovina ester. Na spletu poišči, iz katere karboksilne kisline in katerega alkohola nastane ta ester. Napiši reakcijsko shemo estrenja in poimenuj nastali ester. Sadje ima značilen vonj. Lani smo izvedeli, da citrusom daje poseben vonj spojina ogljika in vodika, imenovana limonen. Nekaterim drugim sadežem, kot so ananas, banane, maline, dajejo prijeten vonj spojine, ki poleg ogljika in vodika vsebujejo tudi kisik. Te spojine nastanejo pri reakciji karboksilnih kislin in alkoholov in jih imenujemo estri. Kaj daje vonj ananasu? Za estre je značilna estrska skupina (-COO-), ki ji pravimo tudi estrska vez, saj v estru povezuje ostanka molekule karboksilne kisline in alkohola. Model molekule estra, ki daje vonj ananasu? Dobro si oglej model estra in poskušaj določiti estrsko skupino. Splošno formulo estrov zapišemo kot estrska skupina O R 1 C O R 2 pri čemer R 1 predstavlja ostanek molekule karboksilne kisline, R 2 pa ostanek molekule alkohola. Kako nastanejo estri? Estri nastanejo pri kemijski reakciji, ki jo imenujemo estrenje. Reakcija poteče pri povišani temperaturi in ob prisotnosti katalizatorja (koncentrirana žveplova kislina). O C C O + O C C etanojska kislina etanol O C C O C C + 2 O etil etanoat voda Reakcijska shema prikazuje nastanek estra iz alkohola in karboksilne kisline. Reakcija je obojesmerna, to pomeni, da ester lahko razpade na reaktanta, alkohol in karboksilno kislino. Tej obratni reakciji pravimo hidroliza estra. V zapisu reakcije to označimo z dvosmerno puščico (več o tem v srednji šoli). Kako poimenujemo estre? Estre poimenujemo tako, da imenu preostanka alkohola dodamo končnico il, ostanku karboksilne kisline pa oat. V preglednici je navedenih nekaj primerov poimenovanja estrov. alkohol + karbokslina kislina ester metanol etanojska kislina metil etanoat etanol propanojska kislina etil propanoat propanol butanojska kislina propil butanoat? Tvori kakšno kombinacijo alkohola in karboksilne kisline in poimenuj ester. Zapiši tudi reakcijsko shemo estrenja. ostanek kisline ostanek alkohola Model molekule metil etanoata ostanek kisline ostanek alkohola Model molekule etil propanoata Kje najdemo estre? Estri imajo značilen vonj. Ker so večinoma lahko hlapni in se jih veliko nahaja v sadju, jim običajno pripisujemo vonje sadja. ester pentil etanoat etil butanoat metil propanoat metil butanoat pentil butanoat sadje banana ananas črni ribez jabolka malina Poleg sadja jih najdemo tudi v različnih kozmetičnih izdelkih in aromah za hrano. Etil etanoat se uporablja za izdelavo umetnih vlaken in zdravil ter kot topilo za lake. Uporablja se tudi pri izdelavi brezkofeinske kave za izločanje kofeina iz kavnih zrn. Za živali in človeka so zelo pomembni estri tudi maščobe. Po čem diši v kemijski učilnici? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. O C C C C O C C Strukturna formula etil butanoata etil butanoat C 3 C 2 C 2 COOC 2 C 3 Ananasu daje vonj ester etil butanoat, ki nastane iz alkohola etanola in butanojske kisline Od prejšnje ure Ponovimo, da smo že prejšnjo uro nakazali, katere snovi nastanejo, če reagirata molekuli karboksilne kisline in alkohola. Učence spomnimo na to. Uvodna motivacija Z učenci se pogovarjamo o vonju sadja, pri čemer oni preberejo modri tekst. Obravnava nove snovi Kaj daje vonj ananasu? Učencem na osnovi modela estra, ki je v učbeniku na sliki na strani 40, in fizičnega modela, ki ga učenci sami sestavijo, pojasnimo, da ima ester dva dela. En je ostanek karboksilne kisline, drugi pa ostanek alkohola. Isti model v parih sestavijo tudi učenci in vsi pari morajo jasno pokazati, kje je za estre značilna skupina. Učenci morajo svoje modele prevesti v strukturne formule in v njih označiti estrsko skupino. Kako nastanejo estri? Vsaka skupina naj sestavi tudi model vode. Model estra, ki ga je v prejšnji stopnji vsaka skupina sestavila, naj s pomočjo molekule vode razgradi na dve molekuli. Učenci naj sami ugotovijo, kateri dve spojini iz družine kisikovih organskih spojine nastaneta pri tem. Nato naj poskusijo v obratni smeri z modelom ponovno sestaviti ester. Učence je potrebno opozoriti, da se pri tem odcepi molekula vode. Učenci nato s pomočjo sheme nastanka estra zapišejo reakcijsko shemo nastanka njihovega estra. Kako imenujemo estre? Pojasnimo, kako imenujemo estre. Pri tem poudarimo končnico -il in -oat. Učenci pregledajo primere in rešijo nalogo na strani 41. S pomočjo poljudnih modelov in delovnih listov lahko učenci vadijo imenovanje estrov in pisanje reakcijskih shem estrenja. Kje najdemo estre? Pogovor o pomenu estrov v naravi je bil uvodna motivacija na začetku ure. Za zaključek ure lahko učenci preberejo, kje se nahajajo estri. Učenci rešijo nalogi 4 in 5 iz delovnega zvezka na strani 34 ter načrtujejo poskus sinteze estra na strani 36 za domače delo. Naslednjo uro učenci najprej v parih primerjajo 32 in evalvirajo svoj načrt sinteze estra, ki so ga pripravili doma. Za tem z učiteljem pregledajo in se pogovorijo ter optimizirajo načrt sinteze estra. V parih ali demonstracijsko nato s pomočjo navodil v delovnem zvezku na strani 37 sintetizirajo ester. Učitelj lahko izbere tudi druge karboksilne kisline in alkohole, odvisno od tega, katere ima na razpolago v skladišču kemikalij. Pari učencev lahko tudi sintetizirajo različne estre in si jih izmenjajo ter povohajo. Pri tem je pomembno, da učenci povohajo tudi izhodne reagente (karboksilno kislino in alkohol) in njihov vonj primerjajo z vonjem nastalega estra. Namig: Vsak par učencev lahko svoj sintetiziran ester vlije v 250 ml čašo, v katero ste predhodno nalili okoli 100 ml okoli 10 % raztopine natrijevega hidroksida. Natrijev hidroksid nevtralizira morebitni ostanek karboksilne kisline, ki ima lahko neprijeten vonj in bi motila vonj estra. Učenci si tako izmenjajo le čaše, v katerih je posamezni ester, in v tabelo poleg imena estra zapišejo tudi vonj. Učna tema je povezana z biologijo, kjer učenci spoznavajo pomen plodov za rastline, in z gospodinjstvom, kjer spoznavajo različno sadje, pomembno za našo prehrano.

33 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo vedeti, kaj so estri, kako nastanejo in kje jih najdemo. S pomočjo fizičnih modelov ali narisanih modelov morajo znati sklepati, iz katerega alkohola in katere karboksilne kisline je nastal ester. Višja raven: Učencem omenimo, da je estrenje obojesmerna reakcija in da lahko pride tudi do hidrolize estra. Učenci samostojno, brez pomoči fizičnih modelov, narišejo submikro predstavitev sinteze estra butilmetanoata. delovni zvezek str ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, kako reagirajo karboksilne kisline z bazami vedel, kako odpraviš neprijeten vonj karboksilne kisline znal pripraviti estre se uril v laboratorijskem delu Kako odpravimo neprijeten vonj? Kaj se boš naučil? Kakšne vrste reakcija poteče med karboksilno kislino in bazo. Pribor in kemikalije 2 epruveti, stojalo za epruveto 2 ml etanojske kisline 4 kapalke, 2 zamaška 2 ml butanojske kisline alkoholni flomaster raztopina indikatorja fenolftaleina 10 % raztopina natrijevega hidroksida Naloga Ugotovi razliko v vonju med reaktanti in produkti. Potek dela 1. Označi epruveti. V prvo epruveto daj 2 ml etanojske kisline, v drugo pa 2 ml butanojske kisline. Previdno povohaj obe kislini. 2. V obe epruveti dodaj po 2 do 3 kapljice indikatorja fenolftaleina. Epruveti zamaši z zamaškom in premešaj. 3. V vsako epruveto dodaj vodno raztopino natrijevega hidroksida po kapljicah. Zapiši opažanja v tabelo. 4. Ko pride do spremembe barve indikatorja v vijolično, dodaj še nekaj kapljic vodne raztopine natrijevega hidroksida in previdno povohaj vsebino obeh epruvet. 5. Zapiši opažanja in odgovori na vprašanja. Po čem diši v kemijski učilnici? Kaj se boš naučil? Kaj nastane, če segrevamo alkohol in karboksilno kislino v prisotnosti kisline. Pribor in kemikalije epruveta pentanol C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 O gorilnik 10 % vodna raztopina natrijevega hidroksida NaO(aq) 3 kapalke etanojska kislina C 3 COO leseno držalo za epruvete konc. žveplova kislina 2 SO 4 Opozorilo: Koncentrirana žveplova kislina je močno higroskopna snov in pušča na koži opazne opekline. Naloga Ugotovi, kakšen je vonj produktov, nastalih pri segrevanju karboksilne kisline in alkohola. Potek dela 1. V epruveto daj 2 ml pentanola in 2 ml etanojske kisline. 2. Dodaj 2 do 3 kapljice koncentrirane žveplove kisline. 3. Epruveto previdno segrevaj, da zmes zavre. 4. Počakaj 30 sekund in dodaj 5 ml vodne raztopine natrijevega hidroksida. Vsebino epruvete previdno povohaj. Napiši opažanja. Opažanja Opažanja Vprašanja 1. Kaj se zgodi z vonjem kisline po dodatku baze? Vprašanja 1. Zakaj je potrebno dodati žveplovo kislino v zmes alkohola in karboksilne kisline pred segrevanjem? 2. Napiši enačbo kemijske reakcije, ki poteče v prvi in drugi epruveti. 2. Kaj nastane pri segrevanju alkohola in karboksilne kisline ob prisotnosti žveplove kisline? 3. Napiši reakcijsko shemo nastanka produkta. Pri zapisu uporabi strukturne formule. 3. Kako s skupnim imenom imenujemo snov, ki nastane v obeh epruvetah? Kakšen vonj ima ta snov v vodni raztopini? 4. Zapiši ime produkta. Po čem ima vonj? Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 34 in aktivnosti na straneh 36 in 37, kjer se lahko učenci s pomočjo priprave različnih estrov naučijo osnovne pojme, povezane z estrenjem. Pri tem je pomembno, da opozorimo učence, da natančno preberejo povzetek, vaje za ponovitev in razmislek. Lahko pripravimo delovne liste z dodatnimi nalogami oziroma primeri estrov. Nadgradnja Učenci natančneje spoznajo reakcijo estrenja kot obojesmerno reakcijo in pogoje, pri katerih poteka (kot katalizator uporabljamo koncentrirano žveplovo kislino in segrevanje). Učenci lahko na osnovi znanja o karboksilnih kislinah sklepajo, zakaj je potrebno reakcijski zmesi na koncu estrenja dodati vodno raztopino natrijevega hidroksida. Zaključek Vsebino zaključimo z eksperimentalnim delom sinteze estrov. 33 Medpredmetno LVZ BIO modeliranje molekul estrov plodovi Zapomnili si bomo Estri nastanejo med segrevanjem karboksilnih kislin in alkoholov in ob prisotnosti konc. žveplove kisline. Reakcija estrenja je obojesmerna. Estri tudi hidrolizirajo nazaj na izhodne reaktante. Imenujemo jih tako, da ostanku alkohola damo končnico -il, ostanku kisline pa končnico -oat. Estri dajejo vonj sadju.

34 2.4 SO MAŠČOBE KORISTNE ALI NE? 1/2 Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: poglobili razumevanje, pomena maščob v zdravi prehrani spoznali, kakšna je zgradba molekul maščob in znali zapisati formule enostavnih molekul maščob znali ločiti in opisati razlike med nasičenimi in nenasičenimi maščobnimi kislinami in kakšne lastnosti imajo maščobe 3 šolske ure učbenik str sestavljene iz teh maščobnih kislina. 2.4 SO MAŠČOBE KORISTNE ALI NE? Ključne besede: lipidi maščobe višje maščobne kisline glicerol Pri dietah je treba paziti, da telesu ne bi začelo primanjkovati določenih snovi, tudi maščob. Povzetek Maščobe in številne druge snovi, ki jih najdemo v organizmih, sodijo med lipide. So estri glicerola in višjih maščobnih kislin. Lipidi so nepolarni, zato so v vodi zelo slabo topni. Maščobne kisline so lahko nasičene ali nenasičene. ω-3 maščobne kisline preprečujejo nastanek srčnih bolezni. Reklamni oglasi pogosto spodbujajo ljudi k idealni telesni lepoti. Od tu do izbire diete je le majhen korak. Diet je mnogo vrst, tudi za ljudi z različnimi zdravstvenimi težavami. Pri dietah se ljudje najpogosteje izogibajo uživanju maščob, vendar so tudi te sestavni del uravnoteženega obroka, poleg vitaminov, mineralov, vode, ogljikovih hidratov in beljakovin. Preveč maščob v prehrani pa vodi k prekomerni telesni teži in povzroča številna obolenja. Zakaj so maščobe pomembne za človeka? Rastline skladiščijo hranilne snovi kot škrob, živali pa predvsem kot maščobe. Maščobe so za živali (in človeka) primernejše, saj so nepolarne in se v celicah maščobnega tkiva skladiščijo brez vode. Če bi živali, tako kot rastline, kot glavni vir energije skladiščile ogljikove hidrate, bi bile živali prevelike in se ne bi mogle gibati. Druga odlika maščob je, da je njihova pretvorba v energijo učinkovitejša kot pretvorba ogljikovih hidratov ali beljakovin. Tako se pri pretvorbi 1 g maščobe sprosti približno dvakrat več energije (okoli 36 kj) kot pri pretvorbi enake mase ogljikovih hidratov (le okoli 16 kj). Maščobne celice, kjer telo shranjuje maščobe, se lahko izpraznijo (hujšamo) in ponovno napolnijo z maščobami (se zredimo). Normalno prehranjen človek ima v maščobnem tkivu dovolj zalog, da lahko preživi dva do tri mesece stradanja. Kakšne so lastnosti maščob? Maščobe uvrščamo med snovi, ki jim pravimo lipidi (gr. lipos mast). Mednje sodi še veliko drugih snovi, ki jih najdemo v organizmih. Iz izkušenj vemo, da so olja maščobe v tekočem agregatnem stanju, masti pa so v trdnem agregatnem stanju. Pri kuhanju kostne juhe opazimo okrogle madeže na gladini. Sklepamo, da se maščoba v vodi zelo slabo raztaplja in na njej plava.? Kaj lahko sklepaš o polarnosti maščob in njihovi gostoti glede na vodo? Lastnost lipidov, da so netopni v vodi, je pomembna tudi z biološkega vidika, saj telo potrebuje tako v vodi topne kot tudi v vodi netopne snovi. Lipidi sestavljajo tudi celične membrane, ki ne smejo biti topne v vodi, saj ločujejo celice od okolice, ki je vodno okolje. Ugotovi, v čem so topne maščobe. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. C O C O C O Glicerol je alkohol s tremi hidroksilnimi skupinami, na vsakem ogljikovem atomu po ena. O C C C C O Maščobne kisline, ki jih najdemo v naravi, imajo običajno sodo število ogljikovih atomov. Prikazana je butanojska kislina ali maslena kislina, ki je v maslu. O 2C O C C 2 C 2 C 3 O C O C C 2 C 2 C 3 O 2C O C C 2 C 2 C 3 polarni del nepolarni del Formula molekule triacilglicerola ali maščobe En del molekule maščobe je bolj polaren (pravimo, da ima molekula polarno glavo), drugi pa bolj nepolaren (trije nepolarni repi so verige atomov ogljika in vodika). V molekuli so tri estrske vezi.? V formuli molekule triacilglicerola poišči vse estrske vezi. Ponovi Zakaj živali skladiščijo snovi in s tem energijo v obliki maščob? Katere snovi poleg maščob še sodijo med lipide? Kaj so maščobe kemijsko? Napiši racionalno formulo maščobe, ki se nahaja v maslu. Razmisli Pozorno si oglej zgradbo molekule maščobe in pojasni, zakaj so maščobe nepolarne. Napiši racionalno formulo maščobe, ki je sestavljena iz glicerola in palmitinske kisline. Na spletu poišči, koliko atomov ogljika ima palmitinska kislina. Kje je največ nasičenih maščobnih kislin? Maščobne kisline, ki jih najdemo v naravi, imajo običajno sodo število ogljikovih atomov. Kisline, ki gradijo maščobe, imajo od štiri atome ogljika pa vse do 24 atomov ogljika (le redko več). Maščobne kisline so lahko nasičene ali pa nenasičene. Nasičenost maščobnih kislin lahko preverimo na podoben način kot nasičenost ogljikovodikov z dodajanjem broma. Pri reakciji maščobnih kislin v maslu z bromom v diklorometanu se raztopina broma ne razbarva, pri podobni reakciji v olju pa pride do razbarvanja. Iz tega je mogoče sklepati, da masti, ki so trdne, vsebujejo več nasičenih maščobnih kislin, v oljih pa prevladujejo nenasičene maščobne kisline. Nenasičene maščobne kisline so lahko tudi polinenasičene. 42 Maščobne celice (barvne kroglice) in vezivno tkivo (vlakna), približno 120x povečano in računalniško obarvano. Kakšna je zgradba molekul maščob? Vsakdo je že slišal za maščobe, voske, vitamine, holesterol ipd. Vse te snovi sodijo med lipide, vendar imajo različno zgradbo molekul in tudi različne funkcije v telesu. Maščobe, za katere si verjetno največkrat slišal, sodijo med lipide, ki imajo estrsko strukturo. Razlikujejo se tudi po izvoru (živalske, rastlinske) in glede na agregatno stanje (trdno, tekoče). Maščobe so estri alkohola glicerola (propantriol) in višjih maščobnih kislin. Zakaj Inuiti ne zbolevajo za srčnimi boleznimi? Znanstveniki so ugotovili, da Inuiti pojedo veliko maščob živalskega izvora, ki vsebujejo nasičene maščobne kisline, hkrati pa redko zbolijo za srčnimi boleznimi. Skrivnost je v maščobah rib, ki vsebujejo veliko ω-3 maščobnih kislin. Te kisline lahko do določene mere nadomestijo arahidonsko kislino (ω-6 maščobna kislina), ki ima pomembno vlogo pri sprožitvi srčnega infarkta ali možganske kapi. Prehrana, bogata z ω-3 maščobnimi kislinami, tako zmanjša verjetnost srčne ali možganske kapi. ω-3 maščobne kisline se dobijo tudi v obliki kapsul, ali pa so dodane živilom (mleko, jajca ipd.).? Ugotovi, kaj pomeni oznaka ω-3 v imenu maščobne kisline. Uporabi različne vire informacij.? Ugotovi, kaj pomeni, da je neka maščobna kislina polinenasičena. Tradicionalne navade Inuitov, ki so jih za preživetje na mrzlem severu razvili skozi dolga stoletja, postajajo vse redkejše zaradi podnebnih sprememb, ki so na Grenladiji zelo očitne. Premagovanje razdalj s pasjo vprego, lovljenje tjulnjev in ribarjenje skozi majhno luknjo v ledu se umikajo kmetijstvu, ki postaja glavna dejavnost preživetja, kar je bilo še pred stoletjem nepredstavljivo za ta območja. 43 Napovednik V prejšnjem poglavju so učenci spoznali estre, v tem poglavju pa estre nagradijo z maščobami. Uvodna motivacija Učence opozorimo, da so estre že spoznali prejšnjo uro, spomnimo jih, da dišijo in da so jih sami sintetizirali v razredu. Napovemo, da bomo to uro spoznali malo bolj zapletene estre, vendar so za življenje zelo pomembni. Učenci preberejo motivacijski modri tekst v učbeniku str. 42 in potem se z njimi pogovorimo o problemu debelosti v Sloveniji. Pomagamo si lahko s podatki Zavoda za varovanje zdravja Slovenije. Obravnava nove snovi Zakaj so maščobe za človeka pomembne? Učencem naročimo, da preberejo podpoglavje, nato se z njimi pogovorimo, zakaj so maščobe za organizme pomembne. Zelo jasno poudarimo razliko med lipidi kot širšo skupino biološko pomembnih snovi, netopnih v vodi, ki pa imajo različno zgradbo, ter maščobami kot le eno podskupino lipidov. Jasno je potrebno opozoriti učence, da holesterol NI maščoba. Kakšne so lastnosti maščob? Pomembnost maščob za organizme navežemo na lastnosti maščob, predvsem njihovo topnost, ki je povezana z zgradbo molekul. Preden razložimo zgradbo molekule triacilglicerola, učenci naredijo poskus na strani 39 delovnega zvezka. Z učenci se pogovorimo o ugotovitvah in navežemo ugotovitve na razlago zgradbe molekul maščob oz. na splošno lipidov. 34 Kakšna je zgradba molekul maščob? Učencem povemo, da so maščobe kemijsko estri. Estre že poznajo z njimi še enkrat ponovimo, kakšna je zgradba esterske vezi in kako estri nastanejo. To navežemo na razlago zgradbe molekule triacilglicerola in jasno razložimo, da je alkohol v molekuli maščobe glicerol (1,2,3-propantriol), karboksilna kislina pa mora imeti najmanj 4 ogljikove atome (butanojska kislina). Pomagamo si s fizičnim modelom poljudnega triacilglicerola. Pomembno je, da opozorimo, da so v maščobah vedno karboksilne kisline s sodim številom ogljikovih atomov, ker v celicah nastajajo iz spojine z dvema ogljikovima atomoma (Acetil-CoA). Pri tem uvedemo nov pojem za tovrstne karboksilne kisline, in sicer maščobne kisline. Jasno tudi pokažemo, učenci pa morajo to razumeti, zakaj je en del molekule triacilglicerola polaren in zakaj en nepolaren ter kakšen pomen ima to za organizme. Učenci za vajo rešijo naloge od 1 3 v delovnem zvezku na strani 38. Kje je največ nasičenih maščobnih kislin? Učence opozorimo, da so maščobne kisline lahko nasičene ali nenasičene. Poudarimo pomen nasičenih in nenasičenih maščobnih kislin za zdravje ljudi in navedemo, katere morajo prevladovati v prehrani. Poudarimo tudi, da je vsebnost nasičenih in nenasičenih maščobnih kislin v maščobah navedena na embalaži olj. Učenci rešijo nalogo 4 na strani 41 v delovnem zvezku in dejavnost na isti strani. V teh vajah učenci načrtujejo poskus določanja nasičenosti maščobnih kislin. Poudarimo tudi pomen omega-3 maščobnih kislin. Učna tema je zelo povezana z biologijo, saj učenci spoznajo zgradbo celične membrane in pomen maščob za organizme kot zalogo energijsko bogatih snovi. Vsebina se tudi navezuje na gospodinjstvo, saj je poznavanje pomena maščob in zgradbe njihovih molekul pomembno za zagotavljanje zdrave prehrane. Pri tem morate biti pripravljeni na različna vprašanja, ki jih lahko učenci postavijo v povezavi s pomenom maščob v prehrani.

35 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo poznati osnovni pomen maščob (lipidov) za organizme, kako so maščobe sestavljene, da niso topne v vodi in da so lahko maščobne kisline v maščobah nasičene in nenasičene. Višja raven: Razdelimo lipide na esterske in neesterske. Povemo, da med esterske sodijo maščobe, voski in sestavljeni lipidi (pomembni so fosfolipidi, ki tvorijo celično membrano) ter da med neesterske sodijo tudi steroli (npr. holesterol) in še nekatere spojine. Razložimo, kaj pomeni omega-3 v imenu maščobnih kislin. delovni zvezek str ZAKAJ KOPRIVA OPEČE? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, kako reagirajo karboksilne kisline z bazami vedel, kako odpraviš neprijeten vonj karboksilne kisline znal pripraviti estre se uril v laboratorijskem delu Kako odpravimo neprijeten vonj? Kaj se boš naučil? Kakšne vrste reakcija poteče med karboksilno kislino in bazo. Pribor in kemikalije 2 epruveti, stojalo za epruveto 2 ml etanojske kisline 4 kapalke, 2 zamaška 2 ml butanojske kisline alkoholni flomaster raztopina indikatorja fenolftaleina 10 % raztopina natrijevega hidroksida Naloga Ugotovi razliko v vonju med reaktanti in produkti. Potek dela 1. Označi epruveti. V prvo epruveto daj 2 ml etanojske kisline, v drugo pa 2 ml butanojske kisline. Previdno povohaj obe kislini. 2. V obe epruveti dodaj po 2 do 3 kapljice indikatorja fenolftaleina. Epruveti zamaši z zamaškom in premešaj. 3. V vsako epruveto dodaj vodno raztopino natrijevega hidroksida po kapljicah. Zapiši opažanja v tabelo. 4. Ko pride do spremembe barve indikatorja v vijolično, dodaj še nekaj kapljic vodne raztopine natrijevega hidroksida in previdno povohaj vsebino obeh epruvet. 5. Zapiši opažanja in odgovori na vprašanja. Po čem diši v kemijski učilnici? Kaj se boš naučil? Kaj nastane, če segrevamo alkohol in karboksilno kislino v prisotnosti kisline. Pribor in kemikalije epruveta pentanol C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 O gorilnik 10 % vodna raztopina natrijevega hidroksida NaO(aq) 3 kapalke etanojska kislina C 3 COO leseno držalo za epruvete konc. žveplova kislina 2 SO 4 Opozorilo: Koncentrirana žveplova kislina je močno higroskopna snov in pušča na koži opazne opekline. Naloga Ugotovi, kakšen je vonj produktov, nastalih pri segrevanju karboksilne kisline in alkohola. Potek dela 1. V epruveto daj 2 ml pentanola in 2 ml etanojske kisline. 2. Dodaj 2 do 3 kapljice koncentrirane žveplove kisline. 3. Epruveto previdno segrevaj, da zmes zavre. 4. Počakaj 30 sekund in dodaj 5 ml vodne raztopine natrijevega hidroksida. Vsebino epruvete previdno povohaj. Napiši opažanja. Opažanja Opažanja Vprašanja 1. Kaj se zgodi z vonjem kisline po dodatku baze? Vprašanja 1. Zakaj je potrebno dodati žveplovo kislino v zmes alkohola in karboksilne kisline pred segrevanjem? 2. Napiši enačbo kemijske reakcije, ki poteče v prvi in drugi epruveti. 2. Kaj nastane pri segrevanju alkohola in karboksilne kisline ob prisotnosti žveplove kisline? 3. Napiši reakcijsko shemo nastanka produkta. Pri zapisu uporabi strukturne formule. 3. Kako s skupnim imenom imenujemo snov, ki nastane v obeh epruvetah? Kakšen vonj ima ta snov v vodni raztopini? 4. Zapiši ime produkta. Po čem ima vonj? Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na straneh 38 in 41. Učenci naj tudi natančno preberejo povzetek, vaje za ponovitev in naloge za razmislek. Nadgradnja Razdelimo lipide na esterske in neesterske ter omenimo, kateri sodijo v posamezno skupino. Razložimo, kaj pomeni omega-3 v imenu maščobnih kislin. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o zdravi prehrani in o tem, katere maščobe so primerne za zdravo prehrano. Zaključek Uro zaključimo s ponovitvijo zgradbe in pomena maščob. Drugi viri spletna stran Inštituta za varovanje zdravja Slovenije Medpredmetno BIO GOS zgradba celice ter zgradba in delovanje človeka maščobe v prehrani, zdrava prehrana 35 Zapomnili si bomo Maščobe sodijo med lipide. So netopne v vodi. Kemijsko so estri sestavljeni iz glicerola in višjih maščobnih kislin. Maščobne kisline v maščobah so lahko nasičene ali nenasičene.

36 2.4 SO MAŠČOBE KORISTNE ALI NE? 2/2 Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci na VIŠJI RAVNI: poglobili razumevanje, zgradbe nekaterih lipidov (voski, steroli) spoznali kakšen je njihov pomen za organizme spoznali, kaj je emulzija in kaj margarina učbenik str (višja raven) 2.4 SO MAŠČOBE KORISTNE ALI NE? Ključne besede: voski steroidi emulzija emulgator hidrogeniranje Ateroskleroza je bolezen modernega časa. Pri tej bolezni se maščobe in holesterol nalagajo v steno arterij. Ateroskleroza, ki prizadene srčne arterije, se najpogosteje razvije v angino pektoris (bolečina v prsih) in v končni fazi v srčni infarkt (srčna kap). V tej zadnji fazi zaradi nezadostne preskrbe srčne mišice s kisikom del te odmre, pri čemer sta motena normalno delovanje srca in preskrba tkiv in organov v telesu s kisikom. Človek lahko zaradi infarkta umre. Katere snovi preprečujejo, da bi se ptičje perje zmočilo? Med lipide sodijo tudi voski. Naravni voski (npr. čebelji vosek) so običajno zmesi več kot dvajsetih estrov, ki jih tvorijo alkoholi z eno hidroksilno skupino in maščobna kislina. Pri tem morata imeti molekula alkohola in maščobne kisline vsaka zase najmanj 16 ogljikovih atomov. model miricil palmitata 3 C (C 2 ) 14 COO (C 2 ) 29 C 3 miricil palmitat (sestavina čebeljega voska) Voski težko hidrolizirajo (razpadejo na alkohol in karboksilno kislino), zato so dobra zunanja zaščita organizmov. Ščitijo pred izgubo vode in okužbami z mikroorganizmi in plesnimi (povoščeni listi rastlin) ali omočenjem z vodo (perje ptičev). Je holesterol nevaren ali ne? Za holesterol si gotovo že slišal, saj imajo predvsem odrasli ljudje velikokrat težave s preveliko koncentracijo holesterola v krvi. Že v uvodu si izvedel, da se holesterol nalaga v stene žil, kar je lahko zelo nevarno. krati pa brez njega ne gre, saj omogoča stabilnost celične membrane in s tem pravilno delovanje celic. olesterol je tudi izhodna snov pri nastanku spolnih hormonov, pa tudi vitamina D in še nekaterih snovi v našem telesu. olesterol sodi med steroide in se nahaja le v živalskih in človeških celicah. Rastlinske celice ne vsebujejo holesterola. O 3C C C 3 3C C 2 C 2 C 3 C C 2 C 3 sterolov skelet Formula holesterola Steroidi imajo zapleteno zgradbo s štirimi obroči ogljikovih atomov. Tej strukturi, ki je prikazana na zgornji sliki, rečemo sterolov skelet. Sterolov skelet imajo tudi spolni hormoni (nekaj več o hormonih boš izvedel v zadnjem poglavju).? V kakšni povezavi si že slišal za steroide? Čebele iz voska miricil palmitata gradijo satje. Voski se uporabljajo v kozmetiki, farmaciji, medicini, prehrambeni industriji in tudi v umetnosti. Velikokrat slišimo, da so sveče iz voska, kar pa ni res. Sveče so navadno iz parafina, ki je zmes ogljikovodikov in ga izdelujejo iz nafte (glej Peti element 8, peto poglavje). Nanos lipidov (rumena barva) na notranji steni arterije zoža prehod skozi krvno žilo (lahko ga tudi v celoti zapre) in s tem moti normalni tok krvi. To povzroči nastanek infarkta oziroma propad tkiva, ki ga ta žila oskrbuje s kisikom in hrano. Zakaj je mleko bele barve? Da se voda in maščoba ne mešata, že vemo. Kljub temu pa se ob zadostnem mešanju olje v vodi lahko za nekaj časa porazdeli v obliki drobnih kapljic. Takšno zmes imenujemo emulzija. Emulzija nastane, če vodi, ki je polarna, dodamo maščobo, ki je nepolarna. Emulzija maščobe v vodi nastane tako, da se nepolarni repi maščob obrnejo navznoter, polarne glave pa proti molekulam vode. Voda in olje se počasi ločita. Če bi želeli, da bi bila emulzija stabilna, ji je potrebno dodati emulgator. To je snov, ki poveže polarne in nepolarne snovi v stabilno emulzijo. Emulzije so običajno bele barve. Nekaj emulzij maščobe dobro poznamo to so mleko, maslo, majoneza in različne kozmetične kreme in čistilna mleka. Pripravi orehovo mleko. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Zakaj je strup kobre smrtno nevaren? Strup nekaterih kač, kot je indijska kobra, vsebuje snovi, ki razgradijo lipide, ki tvorijo celične membrane. Celične membrane razpadejo in celice umrejo, s tem pa tudi celoten organizem. Majonezo, ki je npr. stabilna emulzija, pripravijo z dodajanjem jajčnega rumenjaka, ki vsebuje emulgator lecitin. Lecitin je tudi lipid. Povzetek Voski in steroidi so lipidi. Pomemben predstavnik steroidov je holesterol. Voski nastanejo pri estrenju alkohola z dolgo verigo ogljikovih atomov in višjo maščobno kislino. Emulzija nastane pri mešanju dveh snovi, ki se ne raztapljata (voda in maščoba). Stabilna emulzija nastane z dodatkom emulgatorja. Vsak dan uporabljamo številne emulzije. Ponovi Kaj so voski in kakšne lastnosti imajo? Kakšno vlogo imajo steroidi v organizmu? Kako nastane emulzija? Navedi nekaj primerov emulzij. Razmisli Na spletu ali v literaturi poišči vsaj pet različnih voskov, ki jih najdemo v naravi. Napiši enačbo hidrogeniranja rastlinskega olja, ki vsebuje maščobo, sestavljeno iz linolenske kisline (njeno racionalno formulo poišči na spletu). Ali je margarina živalskega izvora? Pri gospodinjstvu si izvedel, da je margarina rastlinskega izvora. Pridobivajo jo namreč iz rastlinskih olj, ki jih spremenijo v trdno mast. Proces pridobivanja trdnih masti iz tekočih olj imenujemo hidrogeniranje. idrogeniranje je adicija vodika na nekatere dvojne vezi v nenasičenih maščobnih kislinah, ki so sestavine olj. Za hidrogeniranje je potreben katalizator. Margarina je tem bolj mehka oziroma mazava, čim več dvojnih vezi ostane med atomi ogljika v molekulah maščobnih kislin. V postopku delnega strjevanja torej na umeten način iz tekočega olja nastanejo trdne masti. Vendar pa so nastale maščobne kisline drugačne oblike kot tiste v naravnih maščobah, zato niso ugodne za naše zdravje. Poleg tega se pri tem postopku uničijo tudi mnoge druge, za zdravje koristne snovi v oljih. Margarino uporabljajo v industriji za izdelavo peciv, paštet, namazov, juh, krem, desertov in vseh gotovih jedi. S procesom strjevanja odstranijo iz maščob veliko snovi, ki bi lahko reagirale s svetlobo, kisikom in toploto. Zato imajo ti izdelki dolge roke obstojnosti Od prejšnje ure Učna vsebina na teh dveh straneh je pomembna za razumevanje narave in za razumevanje vpliva nekaterih lipidov na naše življenje. Ker pa je po priporočilih učnega načrta ta vsebina višja raven oz. jo učenci spoznajo le informativno, je natančno ne obravnavamo, ampak učencem le nakažemo bistvene pojme te teme. Uvodna motivacija Kot uvod lahko učenci preberejo modri tekst, po prebranem pa se z njimi pogovorimo o nastanku žilnih bolezni. Obravnava nove snovi Katere snovi preprečujejo, da bi se ptičje perje zmočilo? Učencem omenimo, kaj so voski, in zgradbo molekul voskov povežemo z zgradbo molekul maščob. Pomembno je le, da učenci vedo, da imajo voski za organizme pomembno vlogo. Je holesterol nevaren ali ne? Učencem pojasnimo, da holesterol ni maščoba in da sodi med lipide. Formule učencem ni potrebno vedeti, zavedati se morajo le, katera hrana vsebuje veliko holesterola, kaj lahko holesterol stori v žilah in da je za življenje zelo pomemben. Pomembno je tudi, da učenci vedo, da se sintetizira v telesu in ga ne dobimo le s hrano. Zakaj je mleko bele barve? Učence seznanimo s pojmom emulzija. Navedemo nekaj emulzij in kako nastanejo. Povemo, da je za stabilnost emulzije potreben emulgator. Aktivnost v delovnem zvezku na strani 40 učenci opravijo le, če ostane čas, oz. na naravoslovnem dnevu. 36 Ali je margarina živalskega izvora? Ne glede na to, da je glede na priporočila učnega načrta hidrogeniranje višja raven in ga le informativno omenimo, je pomembno, da učenci vedo, kako margarina nastane. Razumevanje nastanka margarine je lahko le opisno, same reakcije hidrogeniranja pa ni potrebno vedeti. Pomembno je tudi, kakšne so prednosti in morebitne slabosti uživanja margarine. Učna tema je zelo povezana z biologijo, kjer učenci spoznajo zgradbo in delovanje človeka, ter z gospodinjstvom, kjer spoznavajo sestavo hrane in smernice zdrave prehrane. Pri tem morate biti pripravljeni na različna vprašanja, ki jih lahko učenci postavijo, npr.: kaj je dober in kaj slab holesterol (odg.: holesterol je le en in ni dobrega ali slabega, odvisno je, ali je vezan na beljakovine in tvori delce nizke ali visoke gostote; delci nizke gostote se lažje vežejo na notranjo stran žil in povzročajo njeno zamašitev), ali margarino res pridobivajo iz nafte, kako je sestavljen strup naših strupenih kač ipd.

37 Diferenciacija Nižja raven: Učenci naj vedo, da imajo rastline po listih in ptiči po perju voske, ki jih varujejo, da se ne zmočijo zlahka. Pojasnimo, da holesterol ni maščoba in je za življenje celice zelo pomemben, lahko pa tudi povzroča bolezni, če ga je preveč v krvi. Povemo jim tudi, da je mleko emulzija in da je margarina izdelana iz olj. Višja raven: Glede na priporočila učnega načrta je celotna vsebina, ne glede na biološko pomembnost, klasificirana kot višja raven. Učence le seznanimo s pojmi in poudarimo tiste, s katerimi se bodo v življenju pogosteje srečali. 2.4 SO MAŠČOBE KORISTNE ALI NE?Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: vedel, kaj je emulzija in kako jo pripraviti znal načrtovati poskus se uril v laboratorijskem delu delovni zvezek str Prikazane so racionalne formule maščobnih kislin, ki lahko tvorijo molekule maščob. Odgovori na vprašanja. A dekanojska kislina C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 COO Pripravi orehovo mleko. Poglobi svoje znanje. Kaj se boš naučil? Pripraviti emulzijo maščob iz orehov. Pribor in kemikalije dve suhi 50 ml čaši merilni valj žlička 20 ml 95 % etanola C 2 5 O stojalo, kovinski obroč za filtriranje 10 ml destilirane vode lij, steklena palčka mleti orehi filtrirni papir Naloga Iz orehov izloči maščobe in pripravi emulzijo teh maščob v vodi. Potek dela 1. V 50 ml suho čašo daj žličko mletih orehov. 2. Na orehe nalij 20 ml 95 % etanola. S palčko mešaj zmes 1 minuto. 3. Pripravi aparaturo za filtracijo in zmes filtriraj. 4. V filtrat po kapljicah dodajaj vodo. 5. Zapiši opažanja in ugotovitve. Opažanja B oleinska kislina C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C=CC 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 COO C palmitinska kislina C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 COO D linolenska kislina C 3 C 2 C=CC 2 C=CC 2 C=CC 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 COO a) Katere maščobne kisline so nenasičene? b) V molekulah nenasičenih maščobnih kislin označi dele molekul, ki dajejo molekulam lastnosti nenasičene molekule. Načrtuj, kako bi izvedel poskus, s katerim bi dokazal, da je maščobna kislina nenasičena. Kaj je tvoja naloga? Katere vire informacij si uporabil? Katere reagente potrebuješ? Za kakšno vrsto reakcije gre? Katere reakcijske okoliščine moraš zagotoviti za ugoden potek kemijske reakcije? Vprašanja 1. Ali so maščobe topne v etanolu? Odgovor utemelji. Kateri laboratorijski pribor potrebuješ? 2. Pojasni, zakaj se nastala zmes po dodatku vode obarva belo. Kako bi poskrbel za varno delo pri izvajanju eksperimenta? 3. Kako pravimo zmesi dveh tekočih snovi, ki se med seboj ne mešata? Kako bi na osnovi eksperimenta sklepal, da je maščobna kislina nenasičena? Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v učbeniku na strani 45. Posebnih dodatnih nalog o tej učni temi ni potrebno pripravljati. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o vplivu zdrave prehrane na naše zdravje ter o boleznih, ki jih povzroča prevelika koncentracija holesterola v krvi. Nadgradnja Celotna vsebina je nadgradnja osnovnega znanja o lipidih. Učenci pa lahko, če želijo, slišijo več o tem, kako holesterol povzroči žilne bolezni, pripravijo lahko majonezo (povezava z gospodinjstvom) ter konkretno zapišejo enačbo reakcije hidrogeniranja npr. oljeve kisline. Zaključek Učna ura naj se zaključi s povzetkom na strani 45. Medpredmetno BIO zgradba celice ter zgradba in delovanje človeka GOS maščobe v prehrani, zdrava prehrana 37 Zapomnili si bomo Voski preprečujejo, da bi rastline skozi liste izgubile preveč vode in da bi se ptičje perje prehitro zmočilo. olesterol ni maščoba, je lipid. Pomemben je za pravilno delovanje celic, vendar lahko njegova prevelika koncentracija v krvi povzroča nastanek žilnih bolezni. Mleko, maslo in majoneza so emulzije. Margarino pripravljamo iz olja.

38 2.5 S ČIM POMIVAMO POSODO? 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali kako delujejo pralna sredstva spoznali umiljenje dobili predstavo o zgradbi delca mila, ki ima pralne sposobnosti znali pojasniti kako milo deluje, da opere površino NA VIŠJI RAVNI znali povezati zgradbo delca mila z zgradbo delca detergenta in pojasniti pralne sposobnosti detergenta. učbenik str S ČIM POMIVAMO POSODO? Ključne besede: mila detergenti umiljenje pranje Po dobrem in zdravem obroku ostane za nami gora umazane posode, ki jo je potrebno pomiti. Ne glede na to, ali bomo morali to storiti sami ali bo to namesto nas naredil pomivalni stroj, potrebujemo detergent za pomivanje posode. Ta vsebuje posebne delce, ki imajo podobno zgradbo kot delci mila. S čim se umivamo? Maščobe so netopne v vodi, ker imajo dolge nepolarne verige ogljikovih in vodikovih atomov (nepolarni repi molekule maščobe). Njihova polarna glava ne pride tako močno do izraza, da bi se maščobe raztapljale v vodi. Spoznal si že, da so maščobe topne v nepolarnih topilih, kar izkoriščajo v kemičnih čistilnicah, saj za čiščenje oblek uporabljajo tudi nepolarna topila. Prav zato potrebujemo za pranje in umivanje pomoč takih snovi, ki omogočajo odstranjevanje mastnih madežev z vodo. Te snovi so detergenti in mila. Delci mila, s katerimi se umivamo, imajo posebno zgradbo, ki jim omogoča, da delujejo kot posredniki med molekulami umazanije (pogosto je v vodi netopna) in molekulami vode. Kaj so mila? Mila so natrijeve ali kalijeve soli višjih maščobnih kislin. Pridobivamo jih s hidrolizo maščob ob prisotnosti natrijevega ali kalijevega hidroksida med segrevanjem. Temu procesu pravimo bazična hidroliza oziroma umiljenje maščob. Če poteka umiljenje z natrijevim hidroksidom, nastane bolj trdo natrijevo milo, če pa poteče umiljenje s kalijevim hidroksidom, nastane bolj tekoče kalijevo milo. Stranski produkt umiljenja je glicerol, ki smo ga že spoznali. O 2C O C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 O C O C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 O 2C O C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 Formula molekule maščobe + 2C O C O 2C O Formula glicerola + O 3 C 3 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C Na + nepolarni rep O polarna glava Formula natrijevega mila nepolarni rep 3 NaO polarna glava Shematski prikaz delca mila Iz olja pripravi milo. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Kako deluje milo? Delec mila, npr. natrijevega palmitata C COONa, ima močno polarno glavo, s katero privlači molekule vode. Njegov nepolarni rep, sestavljen iz atomov ogljika in vodika, pa privlači nepolarne delce umazanije, kot so npr. mastni madeži. 3C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C2 C2 2C C O 2 C 2 C 2 C 2 C2 C2 C Na + nepolarni rep O polarna glava Taka zgradba delca mila omogoča, da se delci nepolarne umazanije, delci mila in molekule vode vežejo v nekakšne skupke. Milo torej deluje kot emulgator, kar pomeni, da poveže polarno vodo in nepolarno umazanijo, tako da postane umazanija topna v vodi. To povzroči, da lahko z umazane površine odplavimo umazanijo z vodo.? Pojasni ime mila natrijev palmitat. Uporabi različne vire informacij. Povzetek Detergenti in mila so pralna sredstva. Detergente izdelujejo iz nafte, mila pa z umiljenjem maščob, in sicer običajno z natrijevim ali kalijevim hidroksidom. Detergenti in mila delujejo kot posredniki med nepolarno umazanijo in polarno vodo. To pomeni, da se nepolarna umazanija lahko spere s polarno vodo. Ponovi Kaj so detergenti? Kaj so mila? Kaj predstavlja polarno glavo in kaj polarne repe v delcu mila? Kdaj nastane kalijevo in kdaj natrijevo milo? Opiši delovanje mil in detergentov pri pranju. Razmisli Napiši reakcijsko shemo umiljenja poljubne maščobe, tako da nastane kalijevo milo. S čim pomivamo posodo? Posodo pomivamo z detergenti (latinsko pomeni detergere odstraniti), ki jih pridobivamo iz nafte. Delec detergentov ima podobno kot molekula maščobe ali delec mila dva dela. Pravimo, da ima polarno glavo in nepolarni rep. Polarna glava je običajno ostanek molekule sulfonske kisline, nepolarni rep pa dolga veriga atomov ogljika in vodika. C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 3C nepolarni rep O S O Na + O polarna glava nepolarni rep polarna glava milo voda maščoba tkanina Delci mila»napadejo«mastne madeže, proti katerim se orientirajo z nepolarnimi repi jih razbijejo v manjše madeže in obdajo z vseh strani, da jih voda lahko odplakne, saj se proti vodi orientirajo delci mila s polarnimi glavami. Voda tvori kapljice in slabo omoči površino snovi, ker ima veliko površinsko napetost. Milo ima lastnost, da zmanjša površinsko napetost vode, kar pomeni manjše kapljice vode in boljše omočenje. Pri pranju umazane posode ali perila delujejo delci detergenta podobno kot delci mila. Poleg delcev detergenta pa so v pralnih praških in sredstvih za pomivanje posode tudi mehčalci vode, barvila, dišave, encimi za razgradnjo beljakovin in belilna sredstva Od prejšnje ure V prejšnjem poglavju so učenci spoznali maščobe, v tem poglavju pa bodo spoznali, kaj lahko z maščobami naredimo, da dobimo sredstvo za umivanje in pranje. Uvodna motivacija Kot uvodno motivacijo lahko učencem predstavimo način kuhanja mila, ki so ga še pred 100 leti uporabljali v Sloveniji. Goveji loj so kuhali s pepelom bukovih drv (pepelika), ki vsebuje kalijev hidrogenkarbonat. Ta je deloval bazično in iz maščobe v loju je nastalo milo. Danes mila ne kuhamo mila več na ta način, ampak ga kupimo v trgovini. Lahko pa ga skuhamo doma iz olja (kokosovo, olivno, palmovo olje) in natrijevega ali kalijevega hidroksida. Obravnava nove snovi S čim se umivamo? Ponovimo polarnost in nepolarnost snovi, povezano z njihovo topnostjo v vodi. Iz tega izpeljemo, kakšne lastnosti ima voda in kakšne umazanija. Če je umazanija netopna v vodi, je ne moremo sprati le z vodo, ampak potrebujemo nekaj, kar omogoči, da umazanija v vodi postane topna. To so mila in detergenti. Kaj so mila? Učencem pojasnimo, kako nastane milo. Uporabimo model molekule maščobe, s katerim prikažemo cepitev vezi pri hidrolizi. Jasno povemo, da pri tem nastane delec mila, ki ima ionsko zgradbo, in da to ni molekula. Ob modelu in sliki v učbeniku na strani 46 pojasnimo, kateri del delca mila je polaren in kateri nepolaren in kakšno funkcijo imata oba dela delca. Te ugotovitve navežemo na naslednje podpoglavje. Učenci rešijo 1., 2. in 3. nalogo v delovnem zvezku na straneh 42 in 43. Učenci izvedejo tudi sintezo mila na strani 42 v delovnem zvezku. 38 Kako deluje milo? Zgradbo delca mila navežemo na pralne sposobnosti mila. Pri tem pojasnimo, kako se oblikujejo skupki mila in umazanije, ki jih odplavimo z vodo. Učenci ponovijo proces pranja in ga natančno opišejo v nalogi 4 v delovnem zvezku na strani 43. S čim pomivamo posodo? Glede na priporočila učnega načrta je vsebina o detergentih višja raven in jo vsi učenci spoznajo le informativno. Učna tema je zelo povezana z gospodinjstvom, kjer se učenci učijo o tekstilu in pranju ter skrbi za osebno higieno.

39 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo vedeti, kako deluje milo in kako je delec mila zgrajen ter kakšna je povezava med njegovo pralno sposobnostjo in zgradbo. Višja raven: Učenci spoznajo zgradbo in pridobivanje detergentov. delovni zvezek str S ČIM POMIVAMO POSODO? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: spoznal, kako pripravimo milo znal pojasniti pralne sposobnosti mila 1. Obkroži tisti del formule delca mila, ki se med pranjem tkanine, ki je umazana z oljem, orientira proti vodi in s kvadratom označi tistega, ki se orientira k madežu. Utemelji svoj izbor. 7. Opažanja in ugotovitve zapiši v tabelo. Opažanja Ugotovitve C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C2 C2 3C C O 2 C 2 C 2 C 2 C2 C2 C Na + O Utemeljitev: Vprašanja a) Kako imenujemo kemijsko reakcijo, ki je potekla med segrevanjem zmesi maščobe in raztopine baze v etanolu? Iz olja pripravi milo. Kaj se boš naučil? Kako sintetizirati milo. Pribor in kemikalije 2 čaši 100 ml, merilni valj tehtnica steklena palčka 5 g jedilnega olja ali kokosova mast kapalka 5 ml etanola C 2 5 O električni grelec 20 ml nasičene raztopine natrijevega klorida NaCl(aq) lij, filtrirni papir 5 ml 20 % raztopine natrijevega hidroksida NaO(aq) stojalo, kovinski obroč Naloga Iz maščobe in baze pripravi milo. Potek dela 1. V 100 ml čašo natehtaj 5,0 g olja. 2. Dodaj 5 ml etanola ter 5 ml 20 % raztopine natrijevega hidroksida. 3. Čašo segrevaj in reakcijsko zmes mešaj s palčko. Pazi, da zmes ne vre preveč intenzivno! 4. Po približno 20 minutah zmesi dodaj 20 ml nasičene raztopine natrijevega klorida in med mešanjem zmes ohladi. 5. Produkt prefiltriraj in ga na filtrirnem papirju previdno stiskaj s palčko, da iz njega iztisneš čim več vode. 6. Premisli, kako bi preveril ali je nastali produkt res milo. Izvedi poskus. b) Kako si preveril, da je nastali produkt res milo? 2. Napiši reakcijsko shemo nastanka mila, če bi uporabil maščobo, ki je sestavljena iz glicerola in oleinske kisline, ki ima 18 ogljikovih atomov in na devetem ogljikovem atomu dvojno vez. 3 NaO(aq), Δ 3. Maščoba v maslu vsebuje tudi zaestreno kapronsko kislino. a) Na svetovnem spletu poišči za kapronsko kislino ime po IUPAC-u. Zapiši njeno strukturno formulo. b) Napiši reakcijsko shemo nastanka mila iz maščobe, v kateri je zaestrena kapronska kislina. 4. Opiši, zakaj ima milo pralne sposobnosti Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na straneh 42 in 43 ter aktivnost na strani 42. Pri tem je pomembno, da učence opozorimo, naj natančno preberejo povzetek, rešijo naloge v Ponovi in Razmisli v učbeniku. Zaključek Učna vsebina se lahko zaključi z reševanjem nalog v delovnem zvezku in učbeniku ter s ponovitvijo glavnih pojmov. Nadgradnja Nadgradnjo učne vsebine o pralnih sredstvih predstavlja poznavanje detergentov, njihovega pridobivanja, zgradbe delcev in pralnih sposobnosti. Medpredmetno GOS pranje tkanin in osebna higiena 39 Zapomnili si bomo Delci mila omogočajo pranje madežev, ki so v vodi netopni. Delci mila imajo polarni in nepolarni del. Milo nastane z umiljenjem (bazično hidrolizo s segrevanjem) maščob z natrijevim ali kalijevim hidroksidom. Detergenti imajo podobne lastnosti kot mila, navadno jih pridobivamo iz nafte.

40 2.6 IMAŠ RAD SLADKO? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: poglobili razumevanje nastanka sladkorjev v rastlinah pri fotosintezi spoznali enostavne ogljikove hidrate in kje se nahajajo v naravi znali ločiti med monosaharidi na osnovni zgradbe njihove molekule spoznali, zakaj so monosaharidi pomembni za organizme razlikovali med mono-, oligo- in polisaharidi spoznali disaharide, njihovo zgradbo molekul in poimenovanje NA VIŠJI RAVNI znali razložiti zakaj je mleko sladko in kaj je laktozna intoleranca učbenik str IMAŠ RAD SLADKO? Ključne besede: ogljikovi hidrati monosaharidi glukoza fruktoza Ogljikovi hidrati so za življenje zelo pomembne spojine. Predvidevamo, da je več kot polovica vseh atomov ogljika na Zemlji vezanih v molekulah ogljikovih hidratov. Predvsem enostavni ogljikovi hidrati imajo sladek okus, zato jim pravimo tudi sladkorji ali saharidi (gr. sakharon sladko). V sadju in zelenjavi je veliko ogljikovih hidratov, ki naj bi predstavljali približno 65 % vse prehrane. Kakšna je formula monosaharidov? Glukoza in fruktoza imata enako molekulsko formulo C612O6. Ker imata šest ogljikovih atomov, obe uvrščamo med heksoze. V naravi so pomembne tudi pentoze, kot sta recimo riboza in deoksiriboza, ki gradita nukleinske kisline, kot sta DNA in RNA. Zgradbi molekul glukoze in fruktoze ter razliko med njima si lažje predstavljamo s strukturnima formulama. Povzetek Avtotrofni organizmi izdelujejo ogljikove hidrate v procesu fotosinteze. Najpomembnejša monosaharida sta glukoza in fruktoza. Oba monosaharida sta heksozi z molekulsko formulo C612O6. Glukoza je polihidroksialdoza, fruktoza pa polihidroksiketoza. Kristale monosaharidov gradijo polarne molekule, zato so dobro topni v vodi. Ponovi Opiši proces, ki poteka v avtotrofnih organizmih, pri katerem nastanejo enostavni ogljikovi hidrati. Kaj se v rastlinah lahko zgodi z glukozo? Kako delimo ogljikove hidrate? Pojasni imeni polihidroksialdoza in polihidroksiketoza. Navedi po enega predstavnika obeh skupin sladkorjev. Kakšne so lastnosti monosaharidov? Razmisli Na spletu poišči monosaharid, ki je sestavni del DNA. Napiši njegovo racionalno formulo v ciklični obliki in njegovo molekulsko formulo. Kaj je največja kemijska tovarna na Zemlji? Enostavni ogljikovi hidrati z molekulsko formulo C 6 12 O 6, nastanejo v procesu fotosinteze v rastlinah, ki vsebujejo fotosintetska barvila (npr. klorofil). Pri tem se porabljata ogljikov dioksid in voda. Potrebna je tudi sončna svetloba. Rastline so zaradi tega brez pretiravanja največja kemijska tovarna na Zemlji, ki sebe in druge organizme zalagajo s hrano. Takim organizmom pravimo avtotrofni organizmi. molekule kisika O2(g) molekule ogljikovega dioksida CO2(g) molekule vode 2O(l) fotosinteza sončna svetloba molekule glukoze C612O6(aq) sončna svetloba 6 CO 2(g) + 6 2O(l) C 6 12O 6(aq) + 6 O 2(g) Prvi ogljikov hidrat, ki nastane pri fotosintezi, je fruktoza, iz katere nato nastane glukoza. Glukoza se pretvori v procesu celičnega dihanja (veliko zapletenih kemijskih reakcij, ki potekajo v mitohondrijih celic; glej učbenik za biologijo za 9. razred) v energijsko bogato snov, s pomočjo katere celice delujejo. Pretvori se tudi v škrob, ki je zaloga hrane v gomoljih, korenikah ali semenih. Iz glukoze pa nastane tudi celuloza, ki v celičnih stenah rastlin služi kot opora (les je iz celuloze). Ogljikovi hidrati se lahko spremenijo tudi v druge biomakromolekule, kot so beljakovine, lipidi in nukleinske kisline. 48 Katera sta najenostavnejša med ogljikovimi hidrati? Eden enostavnejših ogljikovih hidratov je glukoza. Glukozo najdemo v krvi, zato se imenuje tudi krvni sladkor. Iz prebavil se prenaša v vse celice telesa. Porablja se tudi ob celičnem dihanju pri pridobivanju energijsko bogate snovi, ki omogoča delovanje celic. Precej glukoze je tudi v grozdju, zato ji pravijo tudi grozdni sladkor. Glukoza je gradbeni element drugih ogljikovih hidratov, ni pa tako sladkega okusa kot kuhinjski sladkor. Drug enostavni ogljikov hidrat je fruktoza ali sadni sladkor. Že ime pove, da se nahaja v sadju, precej ga najdemo tudi v medu. Glukoza in fruktoza sta predstavnika enostavnih ogljikovih hidratov, ki jih imenujemo monosaharidi. Ti so sestavljeni le iz ene molekule enostavnega sladkorja. Poznamo tudi oligosaharide in polisaharide ogljikovi hidrati, sestavljeni iz več molekul enostavnih sladkorjev, med seboj povezanih s posebno kemijsko vezjo (več o njih kasneje). fruktoza C612O6 Med vsebuje okoli 76 % enostavnih sladkorjev (fruktoza, glukoza) in okoli 18 % vode. Ostalo so vitamini, mineralne snovi, aminokisline, hormoni, encimi, kisline in protibakterijske snovi. Ker je fruktoza precej slajša od glukoze in kuhinjskega sladkorja, ima med zelo sladek okus. Če hrano sladkamo z medom, lahko v telo vnašamo manj sladkorja (pri istem učinku sladkosti) in s tem tudi manj kalorij. O aldehidna C skupina C 2O C O ketonska C O skupina O C O C C O C O C O C O C 2O C 2O Strukturna formula glukoze Strukturna formula fruktoze Vidimo, da molekuli vsebujeta dve različni funkcionalni skupini. V glukozi je pet hidroksilnih skupin (-O) in aldehidna skupina (-CO), zato je glukoza polihidroskialdoza. Tudi v molekuli fruktoze je pet hidroksilnih skupin, poleg njih pa še ketonska skupina (-CO-), zato je fruktoza polihidroksiketoza. V naravi najdemo vodne raztopine glukoze in fruktoze (npr. v krvi, v celicah rastlin in živali), kjer so molekule predvsem v ciklični obliki. To pomeni, da so atomi ogljika preko atoma kisika povezani v obroč. Manj pa je takih molekul, kjer so atomi v obliki verige, kot kažeta strukturni formuli zgoraj.? Kako imenujemo spojine, ki imajo enako molekulsko formulo in različno strukturno formulo? Iz katerih elementov so sestavljeni ogljikovi hidrati? Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Ali so ogljikovi hidrati prisotni v našem telesu? Živalska telesa (tudi človeško) v primerjavi z rastlinskim vsebujejo zelo malo ogljikovih hidratov, le okoli 1 % mase telesa. Največ ogljikovih hidratov je skladiščenih v jetrih in mišicah človeka, kot glikogen (več o njem v nadaljevanju). Človeško telo torej uporablja ogljikove hidrate večinoma kot vir energije. Katera lastnost monosaharidov omogoča življenje? Monosaharidi so trdne snovi, ki se nahajajo v obliki kristalov. So dobro topni v vodi, ker so njihove molekule polarne zaradi velikega števila hidroksilnih skupin. Glukoza je v vodi topna, zato lahko pride s krvjo do celice. ormon insulin, ki ga izdeluje trebušna slinavka, pa omogoča prehajanje glukoze v celice. Če v celicah ni glukoze, v procesu celičnega dihanja ne more nastajati energijsko bogata snov, ki omogoča nemoteno delovanje celice, in celica lahko propade. Dokaži monosaharide. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Zvišana raven glukoze v krvi je posledica pomanjkanja hormona inzulina ali povečane odpornosti celic na njegovo prisotnost. Posledica tega je motnja v presnovi ogljikovih hidratov, beljakovin in maščob. 49 Napovednik Učencem povemo, da smo končali z eno skupino kisikovih organskih spojin, ki so sestavina prehrane, in da začenjamo z novo vsebino o kisikovih organskih spojinah, ki je prav tako pomembna v prehrani to so sladkorji. Uvodna motivacija Z učenci se pogovorimo, ali imajo radi sladko hrano, kaj to pomeni za njihovo zdravje (debelost, karies) in ali iz predmeta gospodinjstvo že poznajo, kaj vse sodi med ogljikove hidrate. Obravnava nove snovi vemo, da s pomočjo kemijske reakcije pridobivamo hrano na zemlji ter da to kemijsko reakcijo s pomočjo sonca vršijo rastline. Preberejo tudi test na strani 48. Katera sta najenostavnejša ogljikova hidrata? Učencem pojasnimo, katera ogljikova hidrata nastaneta pri fotosintezi, da sta dokaj enostavno zgrajena in da sicer obstajajo tudi taki, ki imajo še enostavnejše molekule, vendar pa so za prehrano ljudi, živali in človeka ogljikovi hidrati monosaharidi najpomembnejši. Nakažemo še, da se monosaharidi povezujejo med seboj z etrsko vezjo (spomnimo jih na etre) in da jih bodo natančneje spoznali kasneje. Kakšna je formula monosaharidov? Demonstracijsko izvedemo tudi aktivnost v delovnem zvezku na strani 44 in učence povprašamo, kateri atomi elementov bi lahko sestavljali molekule sladkorjev. Učencem s pomočjo fizičnih modelov pokažemo razliko v zgradbi ketoz in aldoz. To naredimo na ravni verigi, s pomočjo modela pa pojasnimo, da molekule vsebujejo tudi hidroksilne 40 Kaj je največja kemijska tovarna na Zemlji? Učence spodbudimo, da razmišljajo o tem, kako na Zemlji nastaja hrana. Spomnimo jih, da so proces fotosinteze spoznali že pri biologiji, pa v nižjih razredih osnovne šole ter v 8. razredu pri kemiji, ko so spoznavali kemijsko reakcijo. Naposkupine. Učenci modele prevedejo v strukturne formule in jih v parih primerjajo s sliko strukturne formule v učbeniku na strani 49. Morebitne napake analizirajo in zapis v učbeniku primerjajo z modelom ter popravijo zapisano strukturno formulo. Katere lastnosti monosaharidov omogočajo življenje? Z učenci izvedemo demonstracijski poskus dokaza monosaharidov po navodilih v delovnem zvezku na strani 46. Učence v razgovoru vodimo, da najdejo monosaharide v rastlinah in različni hrani. Za konec učenci preberejo test v učbeniku na strani 49, po prebranem pa se z njimi pogovorimo predvsem o sladkorni bolezni. Učna tema je zelo povezana z biologijo, kjer učenci spoznajo proces fotosinteze in pomen sladkorjev za življenje, in z gospodinjstvom, kjer učenci spoznajo sestavo hrane. Pri tem morate biti pripravljeni na različna vprašanja, ki jih lahko učenci postavijo, npr.: kaj je sladkorna bolezen, kako se zdravi, kaj je inzulin, koliko ogljikovih hidratov nastane na Zemlji vsak dan ipd.

41 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo ločiti med aldozami in ketozami, vedeti morajo, da pri fotosintezi nastanejo monosaharidi in kakšen je pomen monosaharidov za življenje. Višja raven: Učencem natančneje razložimo fotosintezo s kemijskega vidika in predstavimo ciklične molekule monosaharidov, ki se v naravi navadno nahajajo in jih bodo učenci kot disaharide srečali v naslednjem poglavju. delovni zvezek str IMAŠ RAD SLADKO? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: spoznal, kateri elementi sestavljajo ogljikove hidrate znal določiti, katere spojine sodijo med monosaharide vedel, kaj so disaharidi se uril v laboratorijskem delu 1. V tabeli so narisane strukturne formule monosaharidov. Preveri, ali poznaš razlike v zgradbi teh molekul. Dopolni tabelo. Iz katerih elementov so sestavljeni ogljikovi hidrati? Kaj se boš naučil? Kaj nastane pri razgradnji sladkorja. Pribor in kemikalije 250 ml visoka čaša sladkor v prahu urno steklo voda koncentrirana žveplova kislina 2 SO 4 Naloga Ugotovi, kaj nastane pri reakciji sladkorja s koncentrirano žveplovo kislino. Potek dela POSKUS IZVAJAMO V DIGESTORIJU! 1. V čašo daj 20 g sladkorja v prahu in dolij toliko vode, da bo sladkor vlažen. 2. Na navlažen sladkor v prahu prilij toliko koncentrirane žveplove kisline, da je sladkor prekrit. 3. Ko prične reakcija potekati, čašo za nekaj časa pokrij z urnim steklom, nato jo odkrij. 4. Zapiši opažanja in ugotovitve. Strukturna formula monosaharida. Obkroži značilno funkcionalno skupino. Ime funkcionalne skupine Vrsta monosaharida (heksoza, pentoza) Ime monosaharida O C C O O C C O C O C 2O O C 2O C C O C O C O C 2O C O O C C O C O C 2O Opažanja Ugotovitve 2. Katere formule predstavljajo monosaharide? a) C 6 12 O 6 b) C 5 10 O 5 c) C O 11 č) (C 6 10 O 5 ) 1000 Napiši pravilne odgovore: Vprašanja 1. Katera dva produkta kemijske reakcije kažeta na to, kateri elementi sestavljajo sladkor? Odgovor utemelji. Odgovor utemelji. 2. Ali se pri reakciji toplota sprošča v okolico (eksotermna reakcija) ali se toplota veže iz okolice (endotermna reakcija)? Odgovor utemelji. 3. Zakaj smo pri poskusu uporabili koncentrirano žveplovo kislino oziroma katero njeno lastnost smo izrabili? Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 45 in to, da učenci natančno preberejo povzetek, vaje za ponovitev, obenem pa razmislijo o problemu, ki je na strani 49 v učbeniku. Za domačo nalogo lahko učenci izpolnijo tabelo v delovnem zvezku na strani 45. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o zdravi prehrani, in sicer kar zadeva ogljikove hidrate in bolezni, ki so neposredno povezane z ogljikovimi hidrati (debelost, karies, sladkorna bolezen ipd.). Nadgradnja Učenci spoznajo tudi primera ciklične molekule monosaharidov glukoze in fruktoze, ki se navadno nahajajo v naravi in jih bodo učenci kot disaharide srečali v naslednjem poglavju. Zaključek Vsebino zaključimo z razgovorom o pomenu monosaharidov za življenje. Medpredmetno BIO fotosinteza, pomen sladkorjev za življenje GOS sestava hrane 41 Zapomnili si bomo Ogljikovi hidrati monosaharidi nastanejo pri procesu fotosinteze. Enostavna in pomembna za življenje sta glukoza in fruktoza. Fruktoza je polihidroksiketoza, glukoza pa polihidroksialdoza. Monosaharidi so dobro topni v vodi in pomembni za življenje organizmov.

42 2.6 IMAŠ RAD SLADKO? 2/2 Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: razlikovali med mono-, oligo- in polisaharidi spoznali disaharide, njihovo zgradbo molekul in poimenovanje NA VIŠJI RAVNI znali razložiti zakaj je mleko sladko in kaj je laktozna intoleranca. 1 šolska ura učbenik str IMAŠ RAD SLADKO? saharoza Ključne besede: disaharidi oligosaharidi saharoza laktoza glikozidna vez Sladkor po vsej verjetnosti izvira iz Indije, kar potrjuje tudi izvor imena sladkorja. Zahodni svet je spoznal sladkor v Antiki, a so ga sprva uporabljali predvsem v zdravilstvu. Saharozo ali kuhinjski sladkor najdemo skoraj v vsem sadju, učinkovito pa se jo lahko pridobiva samo iz sladkornega trsa in pese. Ali je kuhinjski sladkor monosaharid? Kuhinjski sladkor sodi med sestavljene ogljikove hidrate. Sestavljenim ogljikovim hidratom z manjšim številom monosaharidnih enot pravimo oligosaharidi (gr. oligo malo), z večjim številom pa polisaharidi (gr. poli mnogo). molekula monosaharida molekula oligosaharida (2 10 monosaharidnih enot) molekula polisaharida (več kot 10 monosaharidnih enot) Preko etrske vezi (-O-) se lahko med seboj poveže tudi nekaj tisoč monosaharidnih enot. Etrsko vez v ogljikovih hidratih imenujemo glikozidna vez. Kateri oligosaharidi so v naravi najpogostejši? Oligosaharide, ki so sestavljeni iz več kot dveh monosaharidnih enot, redko najdemo v naravi. V naravi sta najpogostejša saharoza in laktoza. Ta dva oligosaharida sta sestavljena iz dveh monosaharidnih enot. Takim oligosaharidom pravimo disaharidi. Model molekule saharoze? Na osnovi zgornjih modelov molekul laktoze in saharoze zapiši njuni molekulski formuli. Ali lahko na osnovi molekulskih formul sklepaš, za katero snov gre? Sladkorno peso ali sladkorni trs zmeljejo in iztisnejo sok, ki vsebuje med 10 % in 20 % saharoze. Z izparevanjem vode nastanejo kristali saharoze. Model molekule laktoze Zakaj nekateri ne smejo piti mleka? Kar 70 % odraslih in nekateri otroci v prebavilih nimajo encima laktaze (ali pa ga imajo premalo), ki razgrajuje laktozo. Laktoza se zato v ozkem črevesu ne razgradi na monosaharide in pride v široko črevo, kjer povzroči napihnjenost trebuha, drisko in krče. Predelano mleko v mlečnih izdelkih ne vsebuje toliko laktoze, ker se je delno razgradila, tako da jih lahko uživajo tudi ljudje z blažjimi oblikami preobčutljivosti na laktozo. C1222O11 Surov rjavi sladkor vsebuje približno 95 % saharoze, ostalo so različni minerali, vitamini in druge snovi. S čim navadno sladkamo hrano? Kuhinjski ali namizni sladkor, s katerim najpogosteje sladkamo hrano in pijačo, je saharoza. Je najbolj prodajana čista organska snov na Zemlji. Saharozo imenujemo tudi trsni ali pesni sladkor, saj ga pridobivajo iz sladkorne pese ali stebel sladkornega trsa. Saharoza je dobro topna v vodi. Molekula saharoze je sestavljena iz dveh molekul monosaharida, glukoze in fruktoze, ki ju povezuje glikozidna vez. C 2O O O O O monosaharid glukoza + C 2O O 2O C 2O C 2O O O O O disaharid saharoza O monosaharid fruktoza O C 2O O C 2O Povzetek Monosaharidne enote se med seboj z glikozidnimi vezmi povezujejo v oligosaharide in polisaharide. Najpomembnejši oligosaharidi so disaharidi. Disaharida sta saharoza ali namizni sladkor in laktoza ali mlečni sladkor. Saharoza je sestavljena iz glukoze in fruktoze, laktoza pa iz glukoze in galaktoze. Ponovi Kaj je glikozidna vez in kako nastane? Kaj so oligosaharidi? Kaj so disaharidi? Iz katerih monosaharidnih enot sta sestavljeni saharoza in laktoza? Pojasni, zakaj je mleko sladko. Pojasni vzrok za preobčutljivost na laktozo. Razmisli Primerjaj število atomov posameznih elementov v molekuli saharoze in v obeh monosaharidih, iz katerih je sestavljena molekula saharoze. Iz tega sklepaj, kateri stranski produkt je nastal pri reakciji nastanka saharoze. Zakaj je mleko nekoliko sladko? Za razliko od drugih ogljikovih hidratov, ki nastajajo predvsem v rastlinah, laktozo, ki daje mleku sladkast okus, proizvajajo le živali (tudi človek), natančneje sesalci. Človeško mleko vsebuje od 5 do 8 % laktoze, kravje pa nekoliko manj. Laktoza je za okoli 15 % manj sladka kot saharoza. Laktozo sestavljata glukoza in galaktoza, povezani z glikozidno vezjo. C C 2O 2O O O O O O + O O O monosaharid monosaharid galaktoza glukoza 2O C 2O C 2O O O O O O O disaharid laktoza Od prejšnje ure V prejšnjem poglavju so učenci spoznali, kaj so monosaharidi, v pričujočem poglavju pa na kratko spoznajo disaharide. Uvodna motivacija Učence vprašamo, katera je z vidika trgovine prodaje in nakupa najbolj razširjena čista snov na Zemlji? Ker verjetno ne bodo odgovorili na vprašanje, jim nakažemo, da jo vsak dan uporabljajo, da je ogljikov hidrat ipd. Nedvomno bo kdo izmed učencev ugotovi, da gre za navadni (namizni, kuhinjski) sladkor. Učencem povemo, da bomo podrobneje spoznali, kaj je sladkor, s katerim običajno sladkamo hrano. Obravnava nove snovi Ali je kuhinjski sladkor monosaharid? S pomočjo slike ali fizičnega modela, ki ga pripravimo, pojasnimo, kaj so oligosaharidi. Povemo, da obstajajo tudi polisaharidi, ki jih boste spoznali naslednjič. Kot fizični model lahko iz papirja pripravite različno dolge (do 10 monosaharidnih enot dolge) verige šestkotnikov, ki so med seboj povezani. Vsak šestkotnik ponazarja eno monosaharidno enoto. Jasno navedemo, da v molekuli oligosaharida nimamo več pravih molekul glukoze, temveč so to ostanki molekul glukoze, ki jim pravimo monosaharidne enote. Ponovno omenimo, da monosaharidne enote povezujejo kisikovi mostovi ali etrske vezi, saj imajo monosaharidi hidroksilne funkcionalne skupine kot alkoholi, ki tvorijo tudi etre. Kateri oligosaharidi so v naravi najpogostejši? Učencem pojasnimo, katere disaharide poznamo in kaj pomeni pojem disaharidi. Učenci rešijo nalogo v učbeniku in v delovnem zvezku nalogo 2 na strani S čim navadno sladkamo hrano? Učencem s pomočjo fizičnih modelov in slike v učbeniku na strani 51 prikažemo, kako nastane molekula saharoze in kako lahko razpade. To povežemo s prebavo ogljikovih hidratov. Učenci rešijo nalogo 3 v delovnem zvezku na strani 47. Zakaj je mleko nekoliko sladko? Učna vsebina o laktozi je glede na priporočila učnega načrta višja raven. To pomeni, da le informativno pojasnimo, da je laktoza drugače sestavljena kot saharoza, in razložimo, kaj je laktozna intoleranca. Pri tem učenci preberejo tekst v okvirčku o laktozi intoleranci, česar ne smemo mešati z alergijo na mleko, ki se navadno kaže v hujših bolezenskih znakih. Učna tema je zelo povezana z biologijo, kjer učenci spoznavajo prebavo ogljikovih hidratov, in z gospodinjstvom, kjer spoznavajo sestavo hrane in zdravo prehrano.

43 Diferenciacija Nižja raven: Učenci morajo vedeti, kaj so oligosaharidi in kaj je disaharid saharoza ter kaj se zgodi, če saharoza hidrolizira. Višja raven: Učencem pojasnimo tudi, da obstaja še disaharid maltoza, zakaj se sladkost različnih vrst mleka razlikuje, kako pridobivajo saharozo in kakšna je razlika med rafiniranim belim sladkorjem in nerafiniranim rjavim sladkorjem. Pojasnimo, da je svetlo rjavi sladkor, ki ima lepe pravilne kristale, v bistvu beli sladkor, le da je navadno obarvan s karamelo in ne vsebuje več toliko mineralov kot beli sladkor. delovni zvezek str Na sliki sta model in formula saharoze, ki jo navadno uporabljamo za sladkanje hrane. C 2O C C 2O C C C O O C C C O O C O C 2O C a) V modelu in formuli obkroži hidroksilne skupine ter glikozidno vez. b) V katerih spojinah najdemo podobno vez in kako jo lahko še imenujemo? 3. Dopolni reakcijsko shemo hidrolize saharoze in poimenuj nastala produkta. C 2O C C 2O C C C O O C C C O O C O C 2O encimi + C 47 Utrjevanje Za utrjevanje znanja so primerne naloge v delovnem zvezku na strani 47, učenci pa naj tudi natančno preberejo povzetek in rešijo vaje za ponovitev ter razmislek. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o zdravi prehrani, kar zadeva ogljikove hidrate, in o boleznih, ki so neposredno povezane z ogljikovimi hidrati (debelost, karies, sladkorna bolezen ipd.). Nadgradnja Posebna nadgradnja vsebine ni potrebna, saj učni načrt ne predvideva poglobljenega znanja disaharidov. Zaključek Učna ura o disaharidih se lahko zaključi z diskusijo o pomenu ogljikovih hidratov za življenje in gospodarstvo. Medpredmetno BIO prebava ogljikovih hidratov GOS sestava zdrave hrane 43 Zapomnili si bomo Disaharidi sodijo med oligosaharide, ki jih sestavlja do deset monosaharidnih enot. Najpogostejša disaharida sta saharoza in laktoza. Molekulo saharoze sestavljata molekula glukoze in fruktoze. Mleko vsebuje laktozo.

44 2.7 ALI SOLATA REDI? Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: spoznali kaj je celuloza, kakšna je njena funkcija v rastlinah, kako nastane in zakaj se uporablja. dobili predstavo, zakaj celuloza za veliko organizmov ni vir glukoze spoznali, po čem se razlikujeta celuloza in škrob spoznali, kako je zgrajen škrob znali pojasniti kaj je hidroliza škroba in zakaj je za organizme 3 šolske ure pomembna. učbenik str ALI SOLATA REDI? Ključne besede: polisaharidi škrob celuloza hidroliza polisaharidov Celuloza je najbolj razširjena organska snov na Zemlji. Je bistvena sestavina celične stene rastlinskih celic in jim daje oporo. Rastline jo izdelujejo iz glukoze, ki nastane pri fotosintezi, kar okoli 10 milijard ton na dan. Vlakna semen bombaževca, iz katerih izdelujejo vato in filtrirni papir, so skoraj čista celuloza. Okoli polovica mase lesa je celuloza, drugo polovico sestavljajo druge snovi. Kaj je celuloza? Celuloza je polisaharid. To pomeni, da je molekula celuloze sestavljena iz velikega števila monosaharidnih enot. Pri fotosintezi nastale molekule glukoze se med seboj povežejo v dolge verige, pri čemer se odcepijo molekule vode. Poteka kondenzacijska polimerizacija (glej učbenik za 8. razred). Med seboj so glukozne enote povezane z glikozidnimi vezmi. Zato so molekule celuloze ravne in nerazvejene. V eni molekuli celuloze je lahko povezanih tudi več kot 1500 enot glukoze. Celulozo in druge polisaharide lahko zapišemo z molekulsko formulo (C610O5) n, kjer n pomeni število glukoznih enot. Celuloza je naravni polimer. Ali lahko prebavimo celulozo? Ljudje nimamo encimov, da bi cepili vez med glukoznimi enotami v molekulah celuloze, zato je ne moremo prebaviti. Tako se iz celuloze ne more sprostiti glukoza, ki bi bila hrana celicam. rana, ki je bogata s celulozo, torej ne redi, razen če v znatni meri vsebuje še druge snovi (npr. maščobe, sladkorje). Zakaj potem sploh jemo hrano, ki vsebuje celulozo? Celuloznim vlaknom v prehrani sicer pravimo balastne snovi ali dietne vlaknine, ki so v sadju, zelenjavi, žitih, stročnicah in različnih semenih. So zelo koristne, saj omogočajo boljšo prebavo. Vlakna celuloze omogočajo vezavo vode in s tem mehčajo prebavljeno hrano in olajšajo razgradnjo drugih sestavin hrane. krati preprečujejo nastanek nekaterih bolezni, kot sta sladkorna bolezen, rak na črevesju Razišči svoje prehranjevalne navade. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Bombažna vlakna pridobivamo iz bombaževca. Ali tudi riž vsebuje celulozo? Škrob služi rastlinam kot zaloga hrane (glukoze) v korenikah, semenih, gomoljih, plodovih in je eno glavnih hranil za živali in ljudi. Riž vsebuje 75 % škroba, koruza 65 %, pšenica 55 % in krompir 15 %. Škrob se nahaja v škrobnih zrnih. Škrob sestavljajo makromolekule v vodi topne amiloze in netopnega amilopektina. Amiloze je v škrobu približno četrtina, amilopektina pa tri četrtine. Ena molekula amiloze ali amilopektina lahko vsebuje od 100 do 6000 glukoznih enot. V amilozi se verige glukoznih enot zvijajo v spiralo, v amilopektinu pa so verige razvejene. Shematski prikaz molekule amiloze Obarvana škrobna zrna pod mikroskopom. Shematski prikaz molekule amilopektina Povzetek Celuloza, škrob in glikogen so polisaharidi. Glukozne enote so v celulozi povezane v nerazvejene verige in tvorijo vlakna. V škrobu so molekule amiloze ravne in zvite v spiralo ter molekule amilopektina, ki so razvejene. Molekule polisaharidov hidrolizirajo na molekule glukoze. Ponovi Naštej najpomembnejše polisaharide. Kateri monosaharid jih gradi? Opiši razliko med škrobom in celulozo. Zakaj človek ne more izkoristiti glukoze v celulozi? Kje se prične hidroliza škrobnih živil pri človeku? Kaj je hidroliza škroba? Razmisli Zakaj pravimo, da se s solato ne moremo zrediti? Kako se razgradi škrob? Škrob se v prebavilih razgradi s pomočjo encimov. Razgradnja se prične že v ustih z encimi v slini. Glukoza, ki je celice ne porabijo, se skladišči v rastlinah kot škrob, pri ljudeh in živalih pa kot polisaharid glikogen v mišicah in jetrih. V glikogenu so molekule razvejene, podobno kot pri amilopektinu v škrobu. Encimsko razgradnjo polisaharidov imenujemo tudi hidroliza, saj se pri razgradnji veže voda. Pri popolni hidrolizi polisaharida nastanejo monosaharidi. Nasprotni reakciji pravimo kondenzacija, ko iz velikega števila molekul monosaharidov nastane velika molekula polisaharida. V prebavilih živali in ljudi poteka hidroliza s pomočjo encimov, v laboratoriju pa jo lahko izvedeš s segrevanjem ob prisotnosti kislin oz. baz. Shematski prikaz molekule celuloze Trdnost celuloznih vlaken je posledica povezovanja molekul celuloze s posebnimi vezmi. Te vezi, ki jim pravimo molekulske sile, boš spoznal v srednji šoli. Tako se v niti ali vlakna (mikrofibrile) poveže od 1200 do 1400 molekul celuloze. Kateri organizmi lahko razgradijo celulozo? Tako kot človek tudi drugi sesalci ne morejo razgraditi celuloze z lastnimi encimi. Nekateri rastlinojedci (npr. krave, ovce) zato potrebujejo praživali in bakterije. Te živijo v njihovih prebavilih in imajo encime, da razgrajujejo celulozo na glukozo, ki jo živali lahko nadalje uporabijo. Zgradba molekule celuloze in amiloze oz. amilopektina v škrobu je različna, ker se glukozne enote povezujejo na različne načine (več o tem v srednji šoli). Škrob je tako kot celuloza naravni polimer, ki nastane s kondenzacijsko polimerizacijo. Primerjaj lastnosti škroba in celuloze. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Zasleduj hidrolizo škroba. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku Napovednik Poglavje o zdravi prehrani se zaključi z zadnjo skupino sestavljenih ogljikovih hidratov, s polisaharidi. Uvodna motivacija Učenci preberejo modri test v učbeniku na strani 51 in z učiteljem diskutirajo o organskih snoveh in sestavi lesa. Učence spomnimo, kako nastaja les, saj so tvorbo lesa spoznali pri biologiji. Učence opozorimo, da rastline poleg celuloze, ki se nahaja v celičnih stenah rastlin, tvorijo kot založno snov škrob. Obravnava nove snovi Kaj je celuloza? Ko učenci ugotovijo, da je celuloza sestavina lesa, da je polisaharid (navežemo na papirnate modele prejšnje ure, lahko jih ponovno pokažemo in z njimi tvorimo celulozo, za tvorbo daljših verig lahko uporabimo tudi magnete in verige tvorimo na tabli itd.). Učencem jasno ponazorimo, iz česa je sestavljena celuloza in zakaj ima les takšne lastnosti, kot jih ima (togost, trdnost, netopnost v vodi itd.). Ali celulozo lahko prebavimo? Z učenci diskutiramo, ali lahko pridobivamo hranilno snov (glukozo) iz rastlinske hrane, zakaj solata ne redi in zakaj lahko rastlinojede živali živijo le od rastlinske hrane. Pri tem je pomembno, da učence opozorimo na nevarnosti vegetarijanstva oz. različic vegetarijanstva, zlasti kar zadeva razvijajoče se otroke. Ali tudi riž vsebuje celulozo? Glede na to, da je riževo zrno seme rastline, verjetno vsebuje celulozo. Pri tem lahko učencem pokažemo neoluščen riž, ki ga prerežemo, in oluščen riž. Po- 44 govorimo se o razlikah med enim in drugim rižem ter ugotovimo, da bela sredica riževega zrna ni celuloza. Kot primerjavo, da celuloza in škrob nista ista snov, učenci v parih izvedejo poskus primerjave lastnosti teh dveh snovi, delovni zvezek, stran 48. Namesto škroba v prahu lahko uporabimo moko, raztopino nastrganega in v vodi namočenega krompirja, skuhan riž, namočen kruh ipd. Nastanek celuloze in škroba povežemo z polimerizacijo in učence opozorimo, da so polisaharidi kondenzacijski polimeri. Kako se razgradi škrob? Demonstracijsko izvajamo poskus kislinske hidrolize škroba (delovni zvezek, str. 49). Medtem ko poskus poteka in v časovnih intervalih odvzemamo vzorce hidroliziranega škroba, se z učenci pogovarjamo o tem, zakaj je pomembna hidroliza škroba in kje poteka (prebavila). Učna tema je zelo povezana z biologijo, kjer učenci spoznajo zgradbo stebel rastlin in pomen plodov ter založnega tkiva za kaljenje semen.

45 Diferenciacija Nižja raven: Učenci v grobem ločijo celulozo in škrob po zgradbi njunih molekul, poznajo nastanek obeh polisaharidov in njihovo hidrolizo. Poznajo tudi pomen polisaharidov za življenje. Višja raven: Učencem razložimo, da sta polisaharida tudi glikogen, ki je založna snov živali, in hitin, ki je sestavina zunanjega skeleta členonožcev. delovni zvezek str ALI SOLATA REDI? Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: poznal lastnosti polisaharidov se uril v laboratorijskem delu Primerjaj lastnosti škroba in celuloze. Kaj se boš naučil? Kakšne lastnosti imata škrob in celuloza. Pribor in kemikalije dve epruveti, stojalo za epruvete škrob spatula, kapalka celuloza (lahko uporabiš filtrirni papir) 250 ml čaša, termometer jodovica (vodna raztopina joda in kalijevega jodida) merilni valj, alkoholni flomaster destilirana voda električni grelec, ura (lahko štoparica) Naloga Razišči lastnosti škroba in celuloze. Potek dela 1. Pripravi vročo vodno kopel. V 250 ml čašo nalij približno 150 ml vode in jo segrevaj do 85 C. 2. Označi epruveti. V eno epruveto daj spatulo celuloze in v drugo spatulo škroba. 3. V vsako epruveto dodaj po 10 ml destilirane vode in močno pretresi. Epruveti pusti v stojalu vsaj 10 min. 4. Zapiši opažanja in ugotovitve. 5. V vsako epruveto dodaj po 10 kapljic jodovice in pretresi. 6. Zapiši opažanja in ugotovitve. 7. Epruveti postavi v vročo vodno kopel in segrevaj vsaj 15 minut. 8. Zapiši opažanja in ugotovitve. Opažanja Ugotovitve Zasleduj hidrolizo škroba. Kaj se boš naučil? Kaj nastane pri razgradnji škroba. Pribor in kemikalije 6 epruvet, stojalo za epruvete ura (lahko tudi štoparica) kapalke, 50 ml merilni valj stojalo za epruvete, alkoholni flomaster 100 ml erlenmajerica 50 ml raztopine škroba 250 ml čaša 10 ml 10 % klorovodikove kisline Cl(aq) termometer, električni grelec jodovica (vodna raztopina joda in kalijevega jodida) Naloga Spremljaj, kako poteka razpad škroba. Potek dela 1. Pripravi vodno kopel, tako da daš v 250 ml čašo približno 100 ml vode in jo segreješ do 60 C. Temperaturo meri s termometrom. Temperaturo vodne kopeli vzdržuj na 60 C. 2. V 100 ml erlenmajerico z merilnim valjem odmeri 50 ml raztopine škroba. 3. Dodaj 5 ml jodovice in premešaj. Odvzemi 3 ml raztopine in jo daj v prvo epruveto. Zapiši opažanja. 4. V erlenmajerico dodaj 10 ml klorovodikove kisline. 5. Erlenmajerico z raztopino škroba, dodano jodovico in klorovodikovo kislino postavi v vodno kopel. 6. Vsakih 5 minut s kapalko iz erlenmajerice odvzemi po 3 ml raztopine in jo daj v označeno epruveto. To ponovi petkrat. Epruvete postavi v stojalo za epruvete. 7. Pozorno opazuj spremembe in zapiši opažanja. Opažanja Vprašanja 1. Primerjaj topnost celuloze in škroba v hladni in vroči vodi. Vprašanja 1. Kaj se dogaja med hidrolizo škroba z razredčeno raztopino klorovodikove kisline? 2. Ali lahko dokazujemo celulozo z jodovico? Pojasni odgovor. 2. Kaj se dogaja z barvo raztopine v 25 minutah, ko je potekal poskus? 3. Ali imata škrob in celuloza enako molekulsko formulo? Zapiši jo. 3. Po kolikšnem času v raztopini ni več škroba? Na osnovi česa tako sklepaš? 4. Škrob in celuloza sta polisaharida. Kateri monosaharid je osnovni gradnik teh dveh polisaharidov? Utrjevanje Za utrjevanje znanja učenci natančno preberejo povzetek, naredijo vaje za ponovitev in razmislijo. Kritično mišljenje Učence spodbudimo h kritičnemu mišljenju predvsem z razgovorom o vegetarijanstvu kot načinu prehranjevanja ljudi in o prednostih in slabostih tovrstne prehrane. Nadgradnja Učencem predstavimo glikogen kot živalski škrob in pomen tega polisaharida za ljudi in živali. Učencem lahko informativno predstavimo tudi druge polisaharide, ki jih srečamo v naravi (npr. hitin). Zaključek Učencem lahko za zaključek predlagamo, da doma naredijo tak poskus, da dlje časa žvečijo košček papirnatega robčka ali papirnate brisače in kruha. Ker salivarna amilaza razgradi škrob na amilozo, celuloze pa ne, amiloza pa ima sladkoben okus, ugotovimo, da škrob lahko prebavimo, celuloze pa ne. Medpredmetno BIO prebava ogljikovih hidratov, pomen celuloze in škroba za rastline in živali GOS sestava zdrave hrane 45 Zapomnili si bomo Celuloza in škrob sta polisaharida. Nastaneta s kondenzacijsko polimerizacijo. Celuloze ne moremo prebaviti, ker nimamo encima za to. Škrob je sestavljen iz amiloze in amilopektina. Lahko ga prebavimo. Pri tem poteka hidroliza škroba, sprostijo pa se molekule glukoze.

46 //////////////////////////// ///////////////////////////////////////////////////// 2 POVZETEK & PONOVITEV 2 šolski uri Te strani v učbeniku in delovnem zvezku so namenjene temu, da bi učenci: pridobili pregled nad vsebino celotnega poglavja ponovili in utrdili ključne pojme, definicije in koncepte poglobili svoje znanje * razvijali veščino definiranja ključnih elementov * razvijali veščino zapisa sinteze neke celote učbenik str tarča "Pametne" spojine V kemijskih laboratorijih vsak dan nastajajo številne nove snovi. A še preden snovi dejansko sintetizirajo v laboratoriju, jih»ustvarijo«z zmogljivimi računalniki. Takšni kemiji pravimo kombinatorna kemija, kjer s kombinacijo različnih postopkov z uporabo računalnika pripravijo nove spojine. Primer spojin, ki jih znanstveniki razvijajo in proučujejo njihove lastnosti, so tekoči kristali in tako imenovani pametni polimeri. Oboji imajo veliko uporabno vrednost. 5 4 tarča- 02 Tekoči kristali Tekoče kristale poznamo že več kot sto let, vendar je trajalo še več kot 50 let, preden so iz njih izdelali prvi zaslon. Danes nas tekoči kristali spremljajo na vsakem koraku iz njih so narejeni računalniški in televizijski zasloni, zasloni mobilnih telefonov in digitalnihi ur in še bi lahko naštevali. A kaj so v resnici tekoči kristali? Kot pove že samo ime, so to snovi z lastnostmi tekočin in kristalov. Tekoče kristale navadno gradijo večje organske molekule, kot jih spoznavaš v tem učbeniku, ki imajo podolgovato zgradbo. Tako kot druge snovi pri določenih temperaturah tekoči kristali prehajajo med različnimi agregatnimi stanji, ki se med seboj razlikujejo tudi po urejenosti molekul. Z urejenostjo molekul oziroma agregatnimi stanji je povezana prepustnost sve- tlobe tekočih kristalov, kar omogoča izdelavo zaslonov na tekoče kristale (LCD zaslonov). Glavna odlika tekočih kristalov je tekočekristalno agregatno stanje, v katerem je snov v tekočem agregatnem stanju, molekule pa so sorazmerno pravilno urejene, kar ne velja za večino drugih snovi. POVZETEK & PONOVITEV Tekoče kristale navadno gradijo večje molekule, ki imajo podolgovato zgradbo in so v različnih agregatnih trdno tekočekristalno tekoče umiljenje proces pridobivanja mil z bazično hidrolizo stanjih različno urejeno razporejene. agregatno stanje agregatno maščob stanje agregatno stanje ogljikovi hidrati spojine, ki vsebujejo atome kisika, vodika in ogljika monosaharidi spojine, sestavljene iz ene molekule enostavnega sladkorja glukoza enostavni monosaharid (C 6 12O 6), tudi krvni Pametni Ključni polimeri pojmi sladkor uporabljali kot majhne kapsule, v lahko z njim spreminjamo svet in Pametni alkoholne polimeri pijače imenujemo so pijače, polimere, hidroksilna ki se jim skupina zaradi fizikalnih funkcionalna ali skupina ki vsebujejo katere določen bi dali delež fruktoza enostavni monosaharid (C 6 12O 6), tudi sadni zdravila, te kapsule izboljšamo svoje življenje in življenja drugih sestavljena ljudi. iz dveh monosaharidnih alkohola etanola sladkor pa bi zdravilo -O prinesle do točno disaharidi določene skupino celice, kjer bi zdravilo delo- enot spojina, kemijskih alkoholi vplivov spojine, spremenijo ki vsebujejo določene etri lastnosti. spojine, v Takim katerih polimerom atom kisika povezuje valo. Obstajajo dve verigi tudi polimeri, hidroksilno oligosaharidi ki se spojina, sestavljena iz več monosaharidnih enot (2 do 10) lahko rečemo atomov ogljika tudi bioplastika, in vodika saj ob poškodbi sami popravijo, kot se delujejo, etrenje kot bi kemijska bili živi. reakcija, Če jih pri npr. kateri iz nam alkoholov zaceli nastanejo etri polisaharidi spojina, sestavljena iz več kot deset monosaharidnih enot rana, če se poškodujemo. Taki polimeri lahko sestavljajo osvetlimo, se začnejo premikati, karbonilna skupina funkcionalna skupina -CO (aldehidna elektriko skupina ali pa v aldehidih) zgolj spre- oziroma pnevmatike. -CO- (ketonska Če se predre, se tudi med trsni ali pesni sladkor saharoza disaharid, sestavljen iz glukoze in fruktoze, prevajati menijo barvo. skupina v ketonih) vožnjo kar sama popravi in lahko laktoza vo-zimo pri čemer naprej. je disaharid, sestavljen iz glukoze in galaktoze, aldehidi spojine z aldehidno skupino, tudi mlečni sladkor Tudi avtomobili bi bili Pametni atom polimeri ogljika imajo te skupine zaradi vedno omenjenih prvi atom lahko v zgrajeni verigi glikozidna vez etrska vez med monosaharidoma iz takih polimerov. Če ketoni lastnosti spojine, veliko v katerih uporabno je ketonska skupina bi avto v vezana prometni na škrob naravni polimer, polisaharid, sestavljen iz amiloze in amilopektina, monomerna enota je molekula nesreči poškodovali, bi dva sosednja atoma ogljika vrednost. karboksilna Lahko skupina jih npr. uporabljamo kot karboksilne ovoje za kisline preprečevanje tudi organske po- kisline; razvija to so polimere, spojine, ki bi nemudoma celuloza naravni polimer, polisaharid, sestavljen iz funkcionalna skupina -COO se sam popravil. NASA glukoze tako škodb sklepov ki vsebujejo pri karboksilno športnikih. skupino Na popravili preluknjano ohišje letala glukoznih enot, posamezne molekule se povezujejo ovoj estrska pri napačnem skupina gibu funkcionalna delujejo povečane estri sile, spojine, zaradi ki katerih vsebujejo estrsko spre- skupino ohišje oziroma vesoljskega es- plovila, če bi se skupina med -COO- vojno operacijo ali preluknjano v vlakna meni električna trsko vez prevodnost polimera, ki povzroči karboksilnih rahlo kislin tresenje nastanejo ovoja. estri vanj zaletel del kamnine v vesolju. estrenje kemijska reakcija, pri kateri iz alkoholov in Ključne zamisli Inteligentni polimeri bi lahko sestavljali netopne umetne in mišice, ki bi se Alkoholi krčile so vnetljivi in strupeni. Metanol, etanol in pro- S tem lipidi dobi športnik vrsta organskih opozorilo, spojin, da ki je so v vodi naredil napačen gradijo različne gib, ki strukture bi lahko v povzročil maščobe poškodbo. estrski lipidi, estri glicerola in npr. višjih poškodovano maščob- organizmih ob električnem vzdraženju. panol Našo se mešajo z vodo v vseh razmerjih. Alkohole najdemo v alkoholnih pijačah, pa tudi v kozmetičnih izdelkih, mišico bi lahko nih kislin čistilih in razkužilih. Alkohole poimenujemo s končnico tako kirurško nadomestili z mišico višje maščobne kisline karboksilne kisline s štirimi ali ol. Dve molekuli alkohola pri etrenju tvorita etre. Pametne polimere lahko vtkemo v iz polimera. več atomi ogljika blago glicerol obleka alkohol iz takšnega s tremi blaga ogljikovimi se atomi in tremi hidroksilnimi odzivati skupinami zunanje (propantriol) po- hidroksilna je zmožna goje voski (npr. običajno temperatura, zmesi estrov, vlažnost) ki jih tvorijo Kaj alkoholi prinaša z eno prihodnost? O C C C C O skupina s spreminjanjem hidroksilno toplotne skupino in izolativnosti in dolgo verigo Kot atomov vidiš, ogljika poskuša kemija najti rešitve za številne probleme v našem ter prehodnosti višja maščobna za vlago. kislina Vgrajevali emulzija zmes dveh tekočin, ki se med seboj ne mešata emulgator bi se lahko snov, tudi ki poveže v rjuhe, polarne te in življenju. nepolarne Prav tekočine v spremljale stabilno emulzijo srčni utrip da se zavedamo pomena kemijske- Najmočnejša je metanojska kislina. Te kisline lahko vodi zato je pomembno, Organske oziroma karboksilne kisline so šibke kisline. pa bi stalno DODATNE INFORMACIJE: človeka, hidrogeniranje ki spi na njih. proces Lahko pridobivanja se ga trdnih znanja, masti ki iz ga lahko pridobimo, oddajo saj vodikove ione ali protone +, ki so v karboksilni tekočih olj skupini -COO. Pri poimenovanju karboksilnih kislin mila natrijeve ali kalijeve soli višjih maščobnih kislin uporabljamo končnico -ojska kislina. V naravi so precej detergenti čistila, delce običajno sestavljata ostanek pogoste, najdemo jih v različnih rastlinah in -tarča njihovih plodovih, v mlečnih izdelkih sulfonske kisline in ostanek ogljikovodika ipd. O karboksilna C C C C skupina O Estri nastanejo pri reakciji estrenja, ki poteče med karboksilno kislino in alkoholom. Ostanka karboksilne kisline in alkohola povezuje estrska vez ali skupina. Imenujemo jih tako, da opišemo, iz katere karboksilne kisline (dodamo končnico oat) in katerega alkohola (dodamo končnico il) je ester sestavljen (npr. metil etanoat). estrska skupina O C C C C O C C ostanek kisline ostanek alkohola Maščobe in številne druge snovi, ki jih najdemo v organizmih, sodijo med lipide. Maščobe so estri glicerola in višjih maščobnih kislin. Lipidi so nepolarni in v vodi netopni. Maščobne kisline so lahko nasičene (le enojne vezi med ogljikovimi atomi) ali nenasičene (ena ali več dvojnih vezi med ogljikovimi atomi). Umiljenje maščob (bazična hidroliza) daje kalijeva ali natrijeva mila, ki so soli višjih maščobnih kislin. Ogljikovi hidrati so osnovna hrana, ki jo izdelajo avtotrofni organizmi (rastline in nekatere bakterije). Najpomembnejša monosaharida sta glukoza in fruktoza. C 2O O C 2O O O O C O 2O O O glukoza fruktoza... str Monosaharidne enote (ostanki glukoznih molekul) se povezujejo z glikozidnimi vezmi v oligosaharide in polisaharide. Najpomembnejši oligosaharidi so disaharidi, med temi pa saharoza (sestavljena iz glukoze in fruktoze) in laktoza (sestavljena iz glukoze in galaktoze). C 2O C 2O O O O C 2O O O saharoza C 2O C 2O O O O O O O laktoza Celuloza, škrob in glikogen so polisaharidi. Glukozne enote so v celulozi povezane v ravne verige, več verig pa v vlakna. V škrobu sta amiloza (molekule tvorijo vijačnico) in amilopektin (razvejane verige). Amiloza je v vodi topna, amilopektin pa ne. Celuloza prav tako ni topna v vodi. Molekule polisaharidov, ki so naravni polimeri, hidrolizirajo na molekule glukoze delovni zvezek str UČIMO SE SKUPAJ! Že znam Znal bom prepoznavati organske kisikove spojine da imajo nekatere spojine terapevtske lastnosti, zato jih imena in formule funkcionalnih skupin organskih kisikovih spojin uporabljamo kot zdravila kako nekatera zdravila delujejo UVOD Zdravila so snovi, ki vplivajo na različne kemijske reakcije v organizmu, tako da odpravijo ali omilijo bolezenske znake. Medicinska kemija raziskuje snovi, ki imajo terapevtske lastnosti, to pomeni, da zdravijo bolezni. Sodobna farmakologija, ki se ukvarja s preučevanjem bioloških učinkov zdravil, izhaja iz ljudske uporabe zdravilnih mineralov, rastlin in živali. PODATKI IN MODELI Najstarejši znani dokazi uporabe zdravilnih zelišč izhajajo iz Kitajske pred okoli 5000 let p.n.št. in Indije pred okoli 4500 do 1600 let p.n.št. Okoli štiri stoletja pred našim štetjem je najbolj znani zdravnik v Stari Grčiji ippocrates (vsi mladi zdravniki po končani fakulteti zaprisežejo s ipokratovo zaprisego, da bodo pri svojem delu delali le v korist bolniku) opisal čaj, pripravljen iz lubja vrbe, ki naj bi zniževal vročino. Čez stoletja je prav to zelišče, ki so ga različne kulture uporabljale, vodilo v pripravo pravega čudežnega zdravila, ki je omililo težave milijonom ljudi in je še vedno v uporabi. Prvi, ki je sistematično raziskoval vplive snovi iz lubja vrb, je bil angleški duhovnik Edmund Stone, ki je Angleškemu kraljevemu društvu leta 1763 poročal o svojih ugotovitvah. Njegove raziskave so spodbudile nadaljnje kemijske in medicinske raziskave. Kemikom je končno uspelo Acetilsalicilna kislina je glavna zdravilna izolirati bele kristale iz zmletega lubja vrbe, ki so jo poimenovali salicin. Ugotovili so, da učinkovina Aspirina. lahko salicin razkrojijo na dve snovi in da ima le kislina zdravilne lastnosti (zniževanje telesne temperature, zmanjševanje bolečin in vnetja). Vendar pa je pri nekaterih povzročala tudi stranske učinke, kot je vnetje želodčne sluznice. Tako so kemiki kislino nevtralizirali z bazo, ki je povzročala manj neželenih učinkov, še vedno pa je imela zdravilne učinke. V nadaljevanju so kemiki še vedno iskali rešitve, da bi zmanjšali neželene učinke, in tako je Felix offmann, zaposlen v nemški kemijski tovarni, 10. avgusta 1897 sintetiziral spojino acetilsalicilno kislino, ki se spremeni v učinkovino (salicilno kislino) šele v krvnem obtoku. V naslednjih letih je Bayer zaščitil to učinkovino kot Aspirin, pričele pa so se tudi klinične raziskave, ki pa niso bile zelo sistematične. Pomembno je tudi dejstvo, da takrat, ko je aspirin prišel na trg, za to ni bila potrebna registracija in verjetno lahko prav zato aspirin še danes v lekarni kupimo brez recepta. offmann je spremenil molekulo salicilne kisline (glej model 1) tako, da je izvedel reakcijo, pri kateri je hidroksilna skupina v molekuli salicilne kisline reagirala z molekulo etanojske kisline. Nastala je molekula, ki ji lahko rečemo tudi acetilsalicilna kislina in je sestavina današnjega aspirina. Aspirin deluje v našem telesu tako, da prepreči delovanje določenega encima (spoznal jih boš v naslednjem poglavju), in na ta način ne nastanejo snovi, ki jim pravimo prostaglandini. Prostaglandini sodijo med Model molekule salicilne kisline lipide in imajo več funkcij v našem telesu, med drugim tudi povišajo telesno temperaturo, povečajo oteklino in bolečino ipd. S tem, ko aspirin prepreči nastanek prostaglandinov, se zniža telesna temperatura in zmanjša bolečina. Pravimo, da aspirin deluje proti povišani telesni temperaturi (antipiretik) in proti bolečinam (analgetik). Ključna vprašanja 1. Kaj je opisal že ippocrates v Stari Grčiji? KOLIKO RES ZNAM? 2. Kdo je prvi sistematično raziskoval snovi v lubju vrb? Si na koncu drugega poglavja, zato ugotovi, koliko res znaš, in razmisli, kako si zadovoljen s svojim znanjem. Z reševanjem spodnjih nalog na hitro preveri poznavanje in razumevanje osnovnih pojmov in konceptov. Uporabi preglednico na sosednji strani in oceni, kaj dobro razumeš in znaš ter česa še ne razumeš in ne znaš najbolje. Poišči ustrezno rešitev in jo utemelji! 3. Kako so kemiki poimenovali bele kristale, ki so jih izolirali iz lubja vrb že v 19. stol.? 1. Katera končnica je značilna za imena alkoholov? 4. Katera enačba reakcije prikazuje estrenje? A -an A 2 3 CC 2 O + 7 O 2 4 CO O B -ol B 3 CC 2 O + 3 CCOO 3 CC 2 OOCC O C -ojska C 3 CC 2 O 3 CCOO Č -oat Č 3 CCOO + NaO 3 CCOONa + 2 O 4. Kaj so ugotovili kemiki v 19. stol., ko so preučevali bele kristale, ki so jih pridobili iz lubja vrb? 2. Kaj nastane pri popolnem gorenju alkoholov? 5. Kaj predstavlja formula na sliki? O A Ogljikov dioksid in vodni hlapi. 5. Zakaj so bili beli kristali, ki so jih izolirali iz lubja vrb, kljub pozitivnim učinkom dokaj neuporabni v medicini? B Ogljikov oksid in žveplov dioksid. 2C O C C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 C Vodni hlapi. O Č Ogljikov dioksid. C O C C 2 C 2 C 3 O 2C O C C 2 C 2 C 2 C 2 C 3 A Formulo molekule maščobne kisline. B Formulo molekule maščobe. C Formulo molekule mila. Č Formulo molekule alkohola. 8. Iz katerih monosaharidov je sestavljena saharoza? A Dveh molekul glukoze. B Dveh molekul fruktoze. 7. Kateri ogljikov hidrat je monosaharid? C Dveh molekul laktoze. Č Ene molekule fruktoze in ene molekule glukoze. A Saharoza B Glukoza C Laktoza Č Škrob 9. Kaj velja za snovi škrob in celulozo? A Obe snovi sta topni v vodi. B Obe snovi nastaneta le v živalskih celicah. C Obe snovi sta polisaharida. Č Obe snovi sta sestavljeni iz molekul fruktoze. Sedaj vem kaj so alkoholi, kako nastanejo in kako jih poimenujemo.... str Kateri model predstavlja molekulo propanojske kisline? kakšne lastnosti imajo alkoholi.... kje srečamo alkohole.... kaj so karboksilne kisline, kako nastanejo in kako jih poimenujemo.... kakšne lastnosti imajo karboksilne kisline. A B C 6. Kaj so mila?... kaj so estri, kako nastanejo in kako jih poimenujemo. Č A Estri glicerola in maščobnih kislin. B Estri alkohola in karboksilne kisline z vsaj osmimi ogljikovimi atomi. C Natrijeve ali kalijeve soli višjih maščobnih kislin. Č Alkoholi z dolgo verigo ogljikovih atomov.... kaj so lipidi in kaj maščobe.... kako so sestavljene maščobe in kakšne lastnosti imajo.... kaj so nasičene in kaj nenasičene maščobne kisline.... kaj so mila, kako nastanejo in kako delujejo med pranjem.... kaj so ogljikovi hidrati

47 VSEBINSKI CILJI: Učenci vedo preverjanje ocenjevanje 1 precej pod pričakovanji, 2 nekoliko pod pričakovanji, 3 v skladu s pričakovanji, 4 nekoliko nad pričakovanji, 5 precej nad pričakovanji kaj so alkoholi. kaj se dogaja pri alkoholnem vrenju. kako struktura molekul vpliva na lastnosti spojin (vrelišče, topnost). kaj se dogaja pri reakcijo gorenja alkoholov. kaj so karboksilne kisline in estri. kako reagirajo karboksilne kisline z bazami. kaj so maščobe, kakšne lastnosti imajo ter zakaj so pomembni za organizme. kaj je milo in kako pojasniti pralne sposobnosti mila. kaj so monosaharidi in kakšne lastnosti imajo ter zakaj so pomembni za organizme. kaj so disaharidi in kakšne lastnosti imajo ter zakaj so pomembni za organizme. kaj so polisaharidi in kakšne lastnosti imajo ter zakaj so pomembni za organizme. PROCESNI CILJI: Učenci znajo 1 precej pod pričakovanji, 2 nekoliko pod pričakovanji, 3 v skladu s pričakovanji, 4 nekoliko nad pričakovanji, 5 precej nad pričakovanji izvesti alkoholno vrenje in destilacijo alkohola ter alkotest in dokazati nekatere lastnosti alkoholov (topnost). izvesti nevtralizacijo karboksilnih kislin. sintetizirati ester. ugotoviti topnost maščob. sintetizirati milo. ugotoviti iz katerih elementov so sestavljeni ogljikovi hidrati. dokazati monosaharide. primerjati lastnosti škroba in celuloze na osnovi izvedenih poskusov. izvesti hidrolizo škroba. osnovne računske operacije (masni delež, odstotna sestava spojin, množina snovi). Opombe načrtovati poskus, ne da bi ga izvedli. 47

48 3.1 KAJ SO BELJAKOVINE? 1/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: prepoznali amino skupino v zgradbi spojine ter amine kot dušikove spojine spoznali aminokisline kot osnovne gradnike beljakovin vedeli, da so aminokisline spojine z dvema funkcionalnima skupinama prepoznali aminokisline na osnovi modelov in kemijskih formul vadili osnovne laboratorijske veščine vadili zapisovanje racionalnih in strukturnih formul. učbenik str KAJ SO BELJAKOVINE? Ključne besede: amini amino skupina aminokislina trimetilamin (C 3 ) 3 N ( 3 ) 3? S pomočjo modela zapiši strukturno formulo alanina. Model prikazuje spojino, v kateri sta karboksilna in amino skupina. To je aminokislina alanin. Povzetek Amini so spojine, podobne amoniaku. Namesto atomov vodika (enega, dveh ali vseh treh) so vezane različno dolge verige atomov ogljika in vodika. Pomembni so za izdelavo številnih snovi, npr. zdravil, gnojil, barvil, umetnih sladil ipd. Aminokisline vsebujejo amino ter karboksilno skupino v molekuli. Aminokisline so gradniki beljakovin. Ponovi Zapiši splošno formulo aminov in aminokislin. Katere funkcionalne skupine so prisotne v aminokislinah? Kaj imajo skupnega amini in aminokisline? Vir beljakovin v naši prehrani so tudi ribe. Te pričnejo smrdeti, če jih nekaj dni pustimo na toplem. Naši možgani so se med evolucijskim razvojem razvili tako, da povezujejo vonj pokvarjenega mesa z zastrupitvijo, zato se nam zdi neprijeten. A zakaj pokvarjene ribe precej bolj smrdijo kot drugo pokvarjeno meso? Zakaj ribe smrdijo? Meso rib vsebuje snov trimetilamin oksid, ki sicer nima vonja. Ker je ta snov še posebej pogosta v ribah, ki živijo v hladnih vodah, znanstveniki domnevajo, da je neke vrste sredstvo proti zmrzovanju tekočin v telesu. Ribam pa omogoča tudi plovnost ter uravnavanje izločanja vode iz telesa in v telo. Ko bakterije v poginjenih ribah pričnejo razkrajati trimetilamin oksid, nastane trimetilamin (glej sosednjo stran), ki daje pokvarjenim ribam značilen vonj. Kot pove že ime, sodi metilamin med snovi, ki jih imenujemo amini. Model molekule metana C 4 alkan Model molekule metilamina C 3N 2 amin? Primerjaj modela molekul. Prepoznaš amino skupino? Kaj so amini? Amini so spojine, ki poleg ogljika in vodika vsebujejo še dušik. Za amine je značilna amino skupina ( N2), ki zamenjuje vodikov atom v alkanu. Splošno formulo aminov lahko zapišemo kot amino R N 2 skupina Pri tem R predstavlja poljubno dolgo verigo ogljikovih in vodikovih atomov. Strukturna formula aminov se od strukturne formule alkanov loči le po amino skupni. C C C C N Amine poimenujemo podobno kot alkane. Glede na število ogljikovih atomov v molekuli jim damo predpono metil-, etil-, propil- in tako naprej, čemur sledi končnica -amin. Oglejmo si nekaj primerov poimenovanja z uporabo modelov molekul. metilamin etilamin propilamin Dokaži dušik in bazičnost amino skupin. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Za kaj so pomembni amini? Amini imajo podobne lastnosti kot amoniak (N3), saj imajo podobno zgradbo. Tudi vonj preprostejših aminov spominja na vonj amoniaka. Podobno kot amoniak imajo tudi amini bazične lastnosti (glej prvo poglavje). Te so posledica amino skupine. Amini so pomembni za izdelavo barvil, zdravil, gnojil, umetnih sladil, topil ipd. Opravljajo tudi pomembne naloge v telesu (npr. amina sta hormona dopamin in adrenalin). metilamin dimetilamin trimetilamin C 3 N 3C C 3 N 3C C 3 N C 3 Kaj je v resnici ecstasy? Takoimenovana plesna droga ecstasy sodi med amine (uradno ime je 3,4-metilendioksimetamfetamin). Snov je znana že skoraj sto let, vendar se je uveljavila šele konec 90-tih let prejšnjega stoletja kot nepogrešljiv del zabav s techno glasbo. Ecstasy deluje poživljajoče na možgane in srce (občutek navala energije in evforije), hkrati pa poruši mehanizem za uravnavanje telesne temperature (ta lahko naraste preko 41 C). Zaradi pregrevanja se uživalec izdatno poti, kar lahko privede do dehidracije in v skrajnem primeru do smrti. Razmisli Napiši formule aminokislin, cistein, glicin in fenilalanin. Pomagaj si z literaturo in svetovnim spletom. Kaj so osnovni gradniki beljakovin? Amino skupino imajo tudi aminokisline, ki gradijo molekule beljakovin (proteinov). Aminokisline imajo na isti ogljikov atom, poleg amino skupine (-N2), vezano še karboksilno skupino (-COO). Model molekule alanina (Ala) Model molekule levcina (Leu) Splošno formulo aminokislin lahko zapišemo kot amino skupina N O karboksilna R C C skupina O pri čemer R predstavlja stransko skupino ogljikovih in vodikovih atomov, lahko tudi atomov kakšnih drugih elementov, kot so žveplo, dušik in kisik. Za poimenovanje aminokislin navadno uporabljamo domača imena (najdeš jih na svetovnem spletu). Imena pogosto okrajšamo s tremi črkami, ki izhajajo iz angleškega imena aminokisline, npr. levcin Leu ali alanin Ala.? Sestavi ali poišči modela Ala in Leu in napiši njuni strukturni ali racionalni formuli Uvodna motivacija Danes se največkrat zanašamo na rok trajnosti živil, ki je označen na embalaži, in tako vemo, da so živila še primerna za prehrano. Pred obdobjem označevanja trajnosti živil so ljudje sklepali, ali je živilo še primerno za prehrano ali ne, le na podlagi videza in vonja živila. Pokvarjeno meso ima značilen neprijeten vonj. Še posebej ribe. Čeprav je vonj neprijeten, je za nas koristen, saj nas opozarja na morebitno zastrupitev, če bi uživali tako meso. Katere snovi nastajajo pri razkrajanju rib in nas tako opozarjajo na možno zastrupitev? Obravnava nove snovi Zakaj ribe smrdijo? Amine predstavimo preko metilamina, ki povzroča značilen vonj pokvarjenih rib. S pomočjo modelov in strukturnih formul predstavimo razlike med metanom in metilaminom. V tem poglavju se učenci srečajo z spojinami, ki jih uvrščamo v dušikove organske spojine. Učenci s poskusom (delovni zvezek, stran 62) dokažejo prisotnost dušika v beljakovinah in bazičnost amino skupine. V 8. razredu so učenci spoznali eksperimente, s katerimi dokažemo prisotnost elementov vodika, kisika in ogljika. Na osnovi svojega predhodnega znanja v dvojicah ali skupinah načrtujejo poskuse, s katerimi lahko dokažejo prisotnost vodika, kisika in ogljika v organskih snoveh. Kaj so amini? Na modelu in strukturnih formulah pokažemo na amino skupino. Učenci lahko sami na primeru različnih enostavnih aminov sklepajo na pravila poimenovanja aminov. Amini so v naravi pogosti, pogosto pa jih uporabljamo tudi v farmaciji, živilski tehnologiji, kmetijstvu itd. Kaj so osnovni gradniki beljakovin? Poleg aminov imajo amino skupino tudi aminokisline, ki jih predstavimo kot osnovne gradnike beljakovin. Učenci naj poskusijo na osnovi modelov in strukturnih formul aminokislin ugotoviti, katera funkcionalna skupina se pri aminokislinah še pojavlja. Učenci naj razložijo tudi izvor imena aminokislina. Amino in karboksilno kislino označimo na modelih in strukturnih formulah aminokislin z različnimi barvami. Zgolj informativno omenimo nekaj imen aminokislin in njihovih okrajšav. 48

49 Diferenciacija Nižja raven: Učenci sestavljajo modele poljubnih primerov aminov in aminokislin ter nato poskušajo zapisati njihove strukturne formule (pomembno je, da modeli vsebujejo ustrezne funkcionalne skupine). Nato iz prikazanih modelov in kemijskih formul poskušajo prepoznati amine oz. aminokisline. Višja raven: Učenci naredijo preglednico imen, okrajšav in strukturnih formul za 20 aminokislin, ki jih najdemo v človeškem telesu. Če primerjajo kemijske formule aminokislin med seboj, kakšne podobnosti oz. razlike opazijo? Učenci s pomočjo drugih virov raziščejo zelo redko bolezen trimetilaminurija, pri kateri imajo ljudje telesni vonj, ki spominja na razpadajoče ribe. delovni zvezek str KAJ SO BELJAKOVINE?Naloge na teh straneh so namenjene temu, da boš: spoznal zgradbo aminov in aminokislin vedel, katere funkcionalne skupine nastopajo v molekulah aminov in aminokislin vedel, kateri elementi so najpogostejši v beljakovinah in kako jih lahko dokažemo 1. Dopamin je snov, ki se kot živčni prenašalec nahaja v nevronih, zlasti v srednjih možganih. Poživljajoče vpliva na srce, krvni obtok in presnovo, zato smo dejavni, živahni in dobre volje. Dopamin tudi spodbuja mišljenje. Če ga je veliko, povzroča bujno domišljijo, ki se kaže v večkratnem kratkotrajnem dnevnem sanjarjenju. Preveliko pomanjkanje lahko povzroča nemotiviranost, brezvoljnost, tudi čustveno praznino. Levcin je esencialna aminokislina, kar pomeni, da je človeško telo samo ne more proizvesti, zato jo mora prejemati s hrano. a) Oglej si modela molekul in zapiši njuni strukturni, racionalni in molekulski formuli. 4. Amini tvorijo s kislinami soli. Zapiši urejeno kemijsko enačbo reakcije med metilaminom C 3 N 2 in klorovodikovo kislino Cl. Načrtuj poskuse, s katerimi bi dokazal elemente ogljik, vodik in dušik v beljakovinah. Kaj je tvoja naloga? Model molekule Katere vire informacij si uporabil? Dopamin Levcin Strukturna formula Racionalna formula Opiši izvedbo poskusa za dokaz ogljika v beljakovinah. Molekulska formula b) V katero skupino dušikovih organskih spojin spada dopamin? Odgovor utemelji. c) Sestavi kroglični model molekule levcina. Zakaj je levcin aminokislina, dopamin pa ne? Opiši izvedbo poskusa za dokaz vodika v beljakovinah. 2. Zapiši strukturne formule vseh aminov, ki imajo molekulsko formulo C 3 9 N. Opiši izvedbo poskusa za dokaz dušika v beljakovinah. 3. V tretjem poglavju učbenika si spoznal negativne posledice uživanja plesne droge ecstasy. V drugih virih poišči strukturno formulo te droge in jo zapiši. Odgovori na vprašanja. Ecstasy uvrščamo med (napiši vrsto organske spojine), ker vsebuje funkcionalno skupino. 60 Določi molekulsko formulo ecstasyja. 61 Utrjevanje V delovnem zvezku na strani 61 učenci zapišejo načrt izvedbe poskusov, s katerimi biv beljakovinah dokazali prisotnost elementov ogljik, vodik in kisik. Na osnovi modelov in strukturnih formul naj se učenci urijo v prepoznavanju aminov in aminokislin. Nadgradnja Podpoglavje Zakaj so pomembni amini? Presega učne cilje, zajete v učnem načrtu, zato ga izkoristimo za nadgradnjo ali ga namenimo učno bolj sposobnim učencem oz. tistim učencem, ki so zainteresirani. Na kratko predstavimo nekatere primere uporabe aminov (ali njihove zlorabe, npr. ecstasy) ter nalog, ki jih opravljajo v telesu. Lastnosti aminov so podobne lastnostim amoniaka to lahko pojasnimo s primerjavo zgradbe amoniaka in aminov. Učenci lahko to učno vsebino predelajo tudi preko seminarskih nalog. Kritično mišljenje Vprašanja za razmislek učencem: V aminokislinah se nahajata bazična amino skupina in kisla karboksilna skupina. Kakšne lastnosti ima potem aminokislina: kisle ali bazične? Kako pojasniti, zakaj nam pokvarjena živila smrdijo? Kako pojasniti primere, da npr. določena hrana, ki jo uživajo v Aziji, ljudem iz zahodne civilizacije močno smrdi? Kakšne so posledice uživanja droge ecstasy? Poskusi Dokaz dušika in bazičnosti aminokislin Zaključek Učenci ponovijo svoje znanje s pomočjo vprašanj na strani 63 (Ponovi, Razmisli). Za domačo nalogo učenci rešijo nalogo v delovnem zvezku na strani Drugi viri arc99/5_15_99/bob2.htm Trimetilaminurija story?id= &page=1 (opis življenjske zgodbe osebe s trimetilaminurijo Medpredmetno BIO GOS zgradba in delovanje telesa, presnova zdrava prehrana Zapomnili si bomo Amini so organske snovi, ki vsebujejo elemente ogljik, vodik in dušik. Molekule aminov vsebujejo amino skupino. Po svoji zgradbi in lastnostih so podobne amoniaku. Aminokisline vsebujejo bazično amino skupino in kislo karboksilno skupino. Beljakovine so zgrajene iz aminokislin.

50 3.1 KAJ SO BELJAKOVINE? 2/2 2 šolski uri Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: vedeli, da se aminokisline povezujejo med seboj s peptidno vezjo v peptide in polipeptide vedeli, da so beljakovine naravni polimeri, ki nastanejo iz aminokislin spoznali, kako nastanejo beljakovine v naravi in v človeškem telesu. učbenik str KAJ SO BELJAKOVINE? Ključne besede: peptid peptidna vez beljakovine V beljakovinah živih organizmov najdemo 20 različnih aminokislin. Polovica aminokislin lahko nastane v človeškem telesu, ostalih deset pa moramo dobiti s prehrano. Te aminokisline pogosto označujemo kot esencialne, saj so nujne za življenje. Nekatere med njimi najdemo le v določenih živilih... Kako nastane beljakovina? Aminokisline se med seboj povezujejo v peptid (stranski produkt reakcije je voda). Pri tem se lahko vsaka aminokislina veže s katero koli drugo aminokislino. Vez med posameznimi aminokislinskimi enotami imenujemo peptidna ali amidna vez. Pri tej reakciji polimerizacije se odcepi molekula vode. Reakcija je podobna tisti, pri kateri nastane iz molekul glukoze molekula celuloze ali amiloze oz. amilopektina v škrobu. R 1 O R2 O 2N C C + N C C O O aminokislina 1 aminokislina 2 R 1 O R2 O 2N C C N C C + 2O O peptidna vez dipeptid voda Peptid lahko pri hidrolizi razpade na aminokisline. Spoznal si že hidrolizo maščob, oligosaharidov in polisaharidov. Dokaži peptidno vez. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. 64 Kvinojo uvrščamo med žita. Je odličen vir beljakovin in rudnin. Po vsebnosti beljakovin je namreč enakovredna mesu, hkrati pa vsebuje vse esencialne aminokisline. Poznali so jo že Inki. V primeru, da se s peptidno vezjo veže veliko aminokislin, nastane polipeptid. Primer polipeptidov so beljakovine molekule beljakovin so v poprečju sestavljene iz okoli 500 aminokislinskih enot (najdaljšo molekulo beljakovine sestavlja kar aminokislinskih enot). Beljakovine so torej naravni polimeri, aminokisline pa monomeri. Molekule beljakovine se med seboj ločijo po dolžini in zaporedju aminokislin. Zaporedje aminokislin v molekuli beljakovin določa DNA, ki se nahaja v jedru celic. Pri zapisu zgradbe polipeptidov zaradi preglednosti uporabljamo okrajšave imen aminokislin.? Na sliki pokaži monomer in polimer. Iz česa so umetna sladila? Aspartam je eno najbolj razširjenih umetnih sladil (dodajajo ga približno 6000 živilom). Ne sodi med ogljikove hidrate. Je ester dipeptida aminokislin fenilalanina in asparaginske kisline. Je neprimeren za kuhanje in peko, ker ima beljakovinske lastnosti (pri visokih temperaturah hidrolizira). Je kar 200-krat slajši od sladkorja. Lahko povzroča težave pri ljudeh, ki ne morejo presnavljati fenilalanina (na embalaži izdelka je opozorilo glede prisotnosti fenilalanina).? Z uporabo svetovnega spleta poišči formulo aspartama. V kateri hrani je največ beljakovin? Za tvorbo beljakovin je pomemben element dušik. Dušika N 2 je v zraku sicer v izobilju (78,08 %), vendar potrebujejo rastline za tvorbo rastlinskih beljakovin take snovi, ki so v vodi topne (za rast potrebujejo tudi vodo, ogljikov dioksid, sončno svetlobo in toploto). Le nekatere bakterije, ki živijo na koreninah v simbiozi z določenimi rastlinami (grah, fižol, soja, leča, detelja ipd.), so sposobne vezave dušika iz zraka. Predelajo ga v amoniak in nitrate, ki jih rastline lahko uporabijo. Druge rastline tvorijo beljakovine iz dušika, ki ga dobijo iz tal kot amonijeve + N 4 in nitratne ione NO 3. Zato uporabljamo gnojila, ki vsebujejo snovi, bogate z dušikom. Za razliko od bakterij in rastlin pa živali in ljudje tvorimo lastne beljakovine iz beljakovin, ki jih dobimo s hrano. Veliko beljakovin je v hrani živalskega izvora. Vegetarijanci, ki ne jedo mesa in mesnih izdelkov (nekateri med njimi tudi ne mleka, mlečnih izdelkov in jajc), morajo nekatere za telo pomembne aminokisline dobiti z zelo pestro rastlinsko hrano. Dober»aminokislinski«nadomestek hrani živalskega izvora so različni oreščki, stročnice, soja in kvinoja, vendar je v teh živilih manj beljakovin z esencialnimi aminokislinami. esencialna aminokislina fenilalanin valin treonin triptofan izolevcin metionin levcin lizin histidin* arginin* živilo, v katerem jo najdemo mlečni izdelki, mandlji, avokado, arašidi meso, mlečni izdelki, žitarice, gobe, soja meso, jajca, stročnice, oreščki, semenke meso, čokolada, oves, banane, mleko jajca, ribe, leča, soja, pšenica ribe, polnozrnate žitarice, mlečni izdelki, amarant piščančje meso, skuta, sezam, arašidi, leča, ribe grah, leča, soja, špinača, amarant meso, mlečni izdelki, žitarice meso, čokolada, kokos, mlečni izdelki * Za otroke esencialna, za odrasle pa delno esencialna aminokislina (odrasli ga sicer proizvajajo, vendar pogosto ne v zadostnih količinah). Povzetek Aminokisline se med seboj povezujejo s peptidno vezjo v molekule beljakovin. Beljakovine so zgrajene iz 20 različnih aminokislin, od tega jih moramo deset dobiti s prehrano. Beljakovine, ki jih dobimo s hrano, se pri prebavi razgradijo v aminokisline. Te potujejo po krvi do celic, kjer se po vzorcu, zapisanem v DNA, ponovno sestavijo v beljakovine, ki jih telo potrebuje. Ponovi Pojasni, kako se dve aminokislini povežeta v dipeptid. Kaj so beljakovine? Kaj pomeni, da so nekatere aminokisline esencialne? Razmisli Koliko različnih tetrapeptidov lahko nastane iz alanina (Ala), glicina (Gly), levcina (Lev) in metionina (Met). Pri zapisih si pomagaj z okrajšavami imen posameznih aminokislin. Kako v telesu nastanejo beljakovine? Kot smo ravnokar izvedeli, tvori človeško telo beljakovine, ki jih potrebuje za normalno delovanje, iz aminokislin, ki jih dobi z beljakovinsko hrano. A pot do nastanka telesu lastnih beljakovin velja za enega največjih "izumov" evolucije. Približno tako gre. Prebavni sistem beljakovine v hrani najprej razgradi na aminokisline, da se lahko vsrkajo v kri. Te po krvi potujejo do celic, kjer se znova sestavijo v beljakovine, ki so potrebne našemu telesu. Postopek nastanka beljakovin v celici je zelo zapleten, saj pri njem nastopajo molekule DNA in RNA ter številni encimi. Zadostuje, da vemo, da je v celičnem jedru vzorec (DNA), kjer je za posamezno beljakovino zapisano zaporedje aminokislin. Ta vzorec se prepiše v RNA, ki sodeluje pri povezovanju posameznih aminokislin v pravem zaporedju, kar vodi do nastanka določene beljakovine. Nekatere rastline (npr. detelja, graf in fižol) lahko s pomočjo posebnih bakterij v vozličkih na svojih koreninah vežejo zračni dušik neposredno v dušikove spojine. 65 Od prejšnje ure Preverimo domačo nalogo. V preteklih urah so učenci spoznali amine in aminokisline kot predstavnike dušikovih organskih spojin. Ponovimo zgradbo amino in aminokislin ter posebej preverimo, ali učenci razlikujejo med amini ter aminokislinami. Uvodna motivacija Esencialne beljakovine moramo dobiti s prehrano. Nekatere so le v nekaterih živilih. Vprašamo učence, zakaj so esencialne beljakovine nujne za življenje učenci se bodo verjetno spomnili na prejšnjo uro, ko smo omenili, da so beljakovine zgrajene iz aminokislin. V naslednjih urah bomo natančneje spoznali, kako aminokisline gradijo beljakovine. Obravnava nove snovi Kako nastane peptidna vez? Nastanek peptidne vezi prikažemo z animacijo, slikovnim gradivom ali modeli. Poudarimo, da pri nastanku peptidne vezi nastaneta peptid in voda. Zapišemo kemijsko enačbo nastanka poljubnega dipeptida, kjer označimo peptidno vez. Učenci nato zapišejo kemijsko enačbo nastanka tripeptida iz dipeptida in aminokisline. V kateri hrani je največ beljakovin? Ljudje dobimo potrebne beljakovine s hrano. S poskusom dokaza peptidne vezi učenci preverijo, katera živila vsebujejo beljakovine (delovni zvezek, str. 63). Omenimo še kroženje dušika v okolju. Učenci lahko s pomočjo drugih virov sami sestavijo plakate, na katerih shematsko prikažejo kroženje dušika v okolju in ga primerjajo s kroženjem ogljika in vode. 50 Kako v telesu nastanejo beljakovine? Ker govorimo, da ljudje dobimo potrebne beljakovine s hrano, lahko učenci dobijo napačno predstavo, da se beljakovine iz hrane neposredno vgradijo v naše telo. Zato poudarimo, da pride v telesu pri presnovi do hidrolize oz. razgradnje beljakovin na aminokisline, ki se v celici ponovno sestavijo v beljakovine, ki jih telo potrebuje. Na kratko še orišemo potek nastanka beljakovin v celici in vlogo DNA in RNA.

51 Diferenciacija Nižja raven: Nastanek peptidov učenci ponazorijo v parih (skupinah) s karticami, na katerih je na eni strani strukturna formula aminokisline, na drugi pa sta njeno ime in kratica. Vsak učenec zloži kartice v poljubnem zaporedju, nato si oba zapišeta zaporedje aminokislin. Potem je na vrsti drugi učenec, ki sestavi svoje peptid. V čem se peptida ujemata ali razlikujeta? Kaj je v primeru peptidov monomer in kaj polimer? Reakcijo nastanka dipeptida iz aminokislin učenci najprej ponazorijo s pomočjo sestavljanja modelov in nato še z zapisom kemijske enačbe. Višja raven: Koliko različnih tripeptidov lahko sestavimo iz treh različnih aminokislin? Raziščejo, katere aminokisline moramo nujno dobiti s prehrano in v katerih živilih se te aminokisline nahajajo. delovni zvezek str. 63 Dokaži peptidno vez Kaj se boš naučil? Kako z dokazom peptidne vezi prepoznamo beljakovine. Pribor in kemikalije 4 epruvete, stojalo za epruvete vzorci živil (meso, kuhinjski sladkor, alkoholni flomaster krušne drobtine, jajčni beljak, moka) lesena prijemalka za epruveto 20 ml 1 M raztopine kapalke, alkoholni flomaster natrijevega hidroksida NaO(aq) 1 M raztopina bakrovega sulfata CuSO 4 (aq) Naloga Ugotovi, kateri vzorci živil so sestavljeni iz beljakovin. Potek dela 1. Označi epruvete. 2. V prvo epruveto daj nekaj mililitrov jajčnega beljaka in 4 ml 1 M raztopine natrijevega hidroksida ter nekaj kapljic 1 M raztopine bakrovega sulfata. Epruveto pretresi. 3. V drugih epruvetah ponovi poskus s koščkom mesa, s krušnimi drobtinami ter z moko. 4. Rezultate poskusa primerjaj s prvo epruveto in jih vpiši v tabelo. Opažanja Vzorec Košček mesa Krušne drobtine Jajčni beljak Kuhinjski sladkor Moka Obarvanje Vprašanja 1. Katera živila, ki si jih uporabil pri poskusu, vsebujejo beljakovine? 2. Na osnovi česa si sklepal, da so v vzorcih živil prisotne beljakovine? 63 Utrjevanje Učenci rešijo za domačo nalogo vprašanja na str. 65 v učbeniku (Ponovi, Razmisli). Nadgradnja V javnosti trenutno poteka razprava o primernosti vegetarijanske in veganske prehrane. Med učenci lahko spodbudimo argumentirano razpravo na to temo. Učenci se predhodno pripravijo na razpravo s pomočjo različnih virov. Namen razprave ni dokazati primernost ali neprimernost različnih načinov prehranjevanja, ampak opozoriti na razlike in na vse tisto, na kar moramo biti še posebno pozorni pri tovrstni prehrani (npr. zadosten vnos vitaminov, esencialnih beljakovin itd.). Kritično mišljenje Vprašanja za razmislek učencem: Razmisli o razlogih, zakaj moramo ljudje dobiti beljakovine s hrano. Na kaj je potrebno biti pozoren pri vegetarijanski prehrani? Kje tiči vzrok, da ima aspartam sladek okus, čeprav ni ogljikov hidrat? Ali uporaba aspartama škoduje zdravju? Kako in kje v človeškem telesu poteka razgradnja beljakovin na aminokisline? Poskusi Dokaz peptidne vezi Zaključek Učenci se urijo v prepoznavanju peptidne vezi, zapisovanju strukturne (racionalne) formule dipeptida ali tripeptida iz aminokislin. Iz molekule dipeptida sklepajo na zgradbo aminokislin, ki gradijo omenjeni dipeptid. 51 Drugi viri animacija nastanka proteinov in tkiv TeachingTools/owProteinsAreMade.html chapter1.html Medpredmetno BIO ŠVZ GOS zgradba in delovanje telesa, presnova prehrana pri športu zdrava prehrana Zapomnili si bomo Aminokisline se med seboj povezujejo s peptidno (amidno) vezjo. Pri tem nastanejo peptidi in voda. V beljakovinah živih bitij nastopa 20 različnih aminokislin. Polovico teh aminokislin moramo nujno dobiti s hrano (esencialne aminokisline). Beljakovine, ki jih dobimo s hrano, se med presnovo najprej razgradijo v aminokisline, ki potujejo po krvi do celic, v katerih se sestavijo nazaj v beljakovine, ki jih celica potrebuje. Nastanek beljakovin poteka pod vplivom encimov ter molekul DNA in RNA. Rastline in bakterije tvorijo lastne beljakovine.

52 3.2 ZAKAJ SO BELJAKOVINE POMEMBNE? 1/2 3 šolske ure Ta učna enota je namenjena temu, da bi učenci: znali našteti nekatere naloge, ki jih v telesu opravljajo beljakovine spoznali, kako delimo beljakovine glede na obliko njihovih molekul razlikovali med enostavnimi in sestavljenimi beljakovinami spoznali koagulacijo beljakovin spoznali nekatere glavne predstavnike beljakovin v telesu raziskovali izbrane lastnosti beljakovin učbenik str ZAKAJ SO BELJAKOVINE POMEMBNE? Ključne besede: delitev beljakovin naloge beljakovin enostavne in sestavljene beljakovine nitaste in kroglaste beljakovine Zaradi hitrega širjenja virusa gripe 1N1 je bila v letu 2009 razglašena pandemija nove gripe. Povzetek Beljakovine delimo glede na obliko na nitaste in kroglaste, glede na zgradbo pa na enostavne in sestavljene beljakovine. V živih organizmih opravljajo beljakovine številne naloge: gradijo celice in tkiva, nadzirajo delovanje telesa, so vir hrane in energije ter dajejo telesu oporo in zaščito. Naloge, ki jih beljakovine opravljajo, določajo število in zaporedje aminokislin ter prostorska oblika molekule beljakovin. Na primeru virusov se lahko zavemo ključnega pomena beljakovin za življenje. Virusi so tako majhni, da so bakterije v primerjavi z njimi prave velikanke. Na račun velikosti so se odpovedali skoraj vsem znakom življenja, razen razmnoževanja. Tako je v njih prostora le za nujno potrebne snovi. Sestavljeni so lahko le iz nekaterih vrst beljakovin in DNA ali RNA. Beljakovine so velika in raznolika skupina spojin, ki v živih organizmih opravljajo različne naloge. Razlikujejo se po obliki in po sestavi. Na podlagi tega pa so določene tudi naloge, ki jih beljakovine opravljajo v organizmu. Katere naloge opravljajo beljakovine? Po nalogah, ki jih beljakovine opravljajo v telesu, jih lahko razdelimo na: strukturne beljakovine, ki dajejo celicam in tkivom mehansko oporo in zaščito (npr. keratin v nohtih); pri rastlinah ima podobno vlogo ogljikov hidrat celuloza beljakovine, ki nadzirajo delovanje telesa: encimi (npr. pepsin, ki je prebavni encim razgradi beljakovine) in nekateri hormoni (npr. insulin, ki regulira koncentracijo glukoze v krvi) transportne beljakovine, ki po telesu prenašajo snovi (npr. hemoglobin, ki po telesu prenaša kisik) obrambne beljakovine, ki omogočajo strjevanje krvi (npr. fibrinogen), in protitelesa, ki so del imunskega sistema beljakovine, ki so vir hrane in energije (npr. kazein v mleku, ki služi kot zaloga beljakovin razvijajočemu se mladiču sesalca) beljakovine, ki so strupi kač, žuželk in mikroorganizmov (npr. strupi bakterij, ki povzročajo tetanus in butulizem) Kakšno obliko imajo beljakovine? Glede na obliko delimo beljakovine na nitaste in kroglaste. Iz nitastih beljakovin so zgrajeni lasje, dlake, nohti, koža, kite, kosti. Najdemo jih tudi v volni, perju, svili in pajkovi mreži. Med kroglaste beljakovine spadajo različni hormoni in encimi, npr. insulin in pepsin, ter beljakovine v jajčnem beljaku. Molekule nitastih beljakovin so med seboj povezane s številnimi vezmi, zato so v primerjavi s kroglastimi beljakovinami manj topne v vodi in bolj odporne na toploto, kisline ali baze ter ione nekaterih kovin. kolagen je nitasta beljakovina hemoglobin je kroglasta beljakovina Razišči lastnosti beljakovin. Podrobnejša navodila so v delovnem zvezku. Beljakovine trajno spremenijo strukturo pri višjih temperaturah (50 C ali več), v prisotnosti kislin, baz in soli težkih kovin. Pravimo, da zakrknejo ali koagulirajo. Koagulacijo beljakovin lahko povzročijo tudi druge beljakovine (npr. v kačjem strupu, sirilo) ali druge vrste organskih spojin (alkoholi, alkaloidi). Spremembo lastnosti beljakovin pri koagulaciji imenujemo denaturiranje beljakovin. Denaturacijo lahko dosežemo tudi s stepanjem jajčnih beljakov. Kako so zgrajene beljakovine? Glede na zgradbo delimo beljakovine na enostavne in sestavljene. Enostavne beljakovine so sestavljene le iz aminokislinskih enot (beljakovinski del). Sestavljene beljakovine ali proteidi pa imajo poleg beljakovinskega dela tudi nebeljakovinski del. Pri nukleoproteidih (beljakovine, ki se nahajajo v jedru celic) je nebeljakovinski del nukleinska kislina, pri fosfoproteidih (npr. kazein v mleku) pa je to fosforjeva kislina. Glikoproteidi, ki sestavljajo vezivna in oporna tkiva (npr. hrustanec) ter različne izločke (npr. slino, sluz), vsebujejo ogljikove hidrate. Nebeljakovinski del v kromoproteidih predstavljajo barvila (npr. beljakovina kloroplastin vsebuje barvilo klorofil). Ponovi Kako delimo beljakovine glede na obliko? Kakšna je razlika med enostavnimi in sestavljenimi beljakovinami? Kaj vse lahko sestavlja beljakovine? Katere naloge opravljajo beljakovine v organizmih? Razmisli Zakaj med strukturnimi beljakovinami ni globularnih (kroglastih) beljakovin? Katere beljakovine so v našem telesu? Kolagen je najbolj pogosta beljakovina v telesu (koža ga vsebuje 80 %). Sestavljen je iz treh polipeptidnih verig aminokislinskih enot, vsaka je sestavljena iz približno 1500 aminokislin. Poleg kože sestavlja še kite, kosti in krvne žile. Vlakna kolagena, ki pritrjujejo mišice na kosti, lahko prenesejo velike sile. emoglobin je beljakovina, ki se nahaja v rdečih krvničkah. Rdeče barvilo hem se veže na beljakovino globin in skupaj tvorita hemoglobin. Molekula hemoglobina vsebuje tudi atom železa, ki omogoča prenos kisika od pljuč do ostalih tkiv. Keratin je beljakovina, ki sestavlja nohte, kremplje, perje, kopita, parklje ipd. Je ena najtrših organskih snovi. Keratin vsebuje veliko vezanih atomov žvepla in je odporen na delovanje tistih encimov, ki razgrajujejo (hidrolizirajo) večino beljakovin s tem, da cepijo peptidne vezi. Pajčevina je izjemno trpežna in raztegljiva beljakovina, ki jo ljudje že dolgo zaman Med fosfoproteide (beljakovine, ki vsebujejo fosforjevo kislino) sodita tudi vitelin, ki tvori membrano jajčnega rumenjaka, in kazein v mleku. poskušamo umetno izdelati Od prejšnje ure Preverimo razumevanje učencev o nastanku peptidne vezi in peptidov iz aminokislin. Opozorimo, da se aminokisline povezujejo med seboj v različnem zaporedju, kar omogoča veliko različnih beljakovin. Uvodna motivacija Uvod pričnemo z vprašanji. Katere snovi bi potrebovali, če bi želeli zgraditi«organizem? Učenci bodo verjetno kot glavni gradbeni material«omenili tudi beljakovine. Kje v telesu najdemo beljakovine? Obravnava nove snovi Katere naloge opravljajo beljakovine? Beljakovine najdemo v vseh živih bitjih: od najpreprostejših do najbolj zapletenih. Ker v organizmih opravljajo zelo različne naloge, se tudi beljakovine med seboj zelo razlikujejo. Zaradi njihove raznolikosti jih lahko razvrščamo v skupine na različne načine: po nalogah, ki jih opravljajo v telesu, po obliki molekul beljakovin in po njihovi zgradbi. Najprej predstavimo naloge, ki jih beljakovine opravljajo v telesu. Učence opozorimo na primere beljakovin v naravi, ki ne gradijo nujno telesa organizmov, npr. pajkova mreža, svila ipd. Kakšno obliko imajo beljakovine? Ker ima prostorska oblika molekule beljakovine pomembno biološko vlogo, opozorimo tudi na obliko molekul beljakovin. Na primerjavi modelov molekul kolagena in hemoglobina predstavimo razlike v zgradbi in posledično različne naloge, ki jih ti dve beljakovini opravljata. Kako so zgrajene beljakovine? Omenimo še delitev beljakovin glede na sestavo. Za boljše razumevanje učencev lahko naredimo preglednico, katere snovi predstavljajo nebeljakovinski del. Učenci s pomočjo poskusa raziščejo lastnosti beljakovin (vpliv temperature, kislin in baz ter kovin na beljakovine). Katere beljakovine so v našem telesu? Na kratko so v učbeniku predstavljene tri beljakovine. Predstavitev lahko razširimo s poljubnim številom primerov beljakovin. Lahko izberemo tiste, ki se nam zdijo še posebej zanimive ali pomembne. Učenci lahko po skupinah s pomočjo različnih virov raziščejo in predstavijo različne beljakovine (v obliki plakatov, računalniških predstavitev itd.). 52