Experiências de vídeo em química. Organização de um experimento químico em química orgânica em uma classe especializada
TEMA DE TRABALHO
Organização de um experimento químico em química orgânica na classe especializada.
Trabalho de qualificação final
Introdução
Capítulo I. O conceito de perfil de educação e lugar sujeito"Química" nele
1 O conceito de educação de perfil
2 Estudando química no nível do perfil
Capítulo II. Organização de um experimento químico escolar em química orgânica
1 Experiência química escolar: tipos, requisitos, técnica
2 Suplemento à experiência química escolar em química orgânica
Conclusão
Lista bibliográfica
Introdução
NO escola moderna nesta fase, está sendo implementado o conceito de educação de perfil. A química ao nível do perfil é estudada nas aulas de perfis químico-biológicos, químico-matemáticos e físico-químicos. Pelo fato de a química ser uma ciência experimental, esperava-se que os programas dedicassem mais tempo ao trabalho prático e laboratorial, o experimento de demonstração se tornasse mais intenso e variado. No entanto, nos programas de aulas especializadas, os alunos recebem apenas 5 horas de trabalho prático, e a prática mostra que os professores estão cada vez mais substituindo um experimento de demonstração “ao vivo” por uma demonstração em vídeo. Com base nesse problema, formulamos o tema do nosso trabalho: "Organização de um experimento químico em química orgânica em uma turma especializada".
O objeto de nosso trabalho é o processo de ensino de química em uma escola especializada.
O assunto é a organização de um experimento químico em química orgânica em uma escola especializada.
Objetivo: desenvolver e testar uma adição ao experimento químico da escola em química orgânica. 1. Explorar o conceito de educação de perfil. Analisar um programa exemplar de educação geral completa ( nível do perfil) em química para a organização de um experimento químico em química orgânica. Estudar os requisitos para um experimento de química escolar. Desenvolva um complemento para o experimento químico da escola em química orgânica. Testar um experimento químico e fazer recomendações para seu uso na escola. No decorrer do trabalho foram utilizados os seguintes métodos: análise teórica da literatura sobre o problema e tema da pesquisa; montar um experimento químico. O significado prático do estudo é determinado pelo fato de que as recomendações sobre o uso do experimento químico apresentadas no trabalho podem ser utilizadas por professores, líderes de círculos de química, alunos durante práticas. Capítulo 1. O conceito de ensino especializado e o lugar da disciplina "Química" nele. § 1.1 O conceito de educação de perfil escola de experiência de perfil de química orgânica Treinamento de perfil. Os objetivos da educação de perfil. De acordo com o Decreto do Governo da Federação Russa de 29 de dezembro de 2001 No. 1756-r sobre a aprovação do Conceito de Modernização educação russa para o período até 2010 no nível superior da escola de ensino geral, é fornecida educação especializada, a tarefa é criar sistemas de formação especializada (educação profissional) nas séries superiores de uma escola de ensino geral, com foco na individualização da educação e na socialização dos alunos, inclusive levando em consideração as reais necessidades do mercado de trabalho<…>desenvolvimento de um sistema flexível de perfis e cooperação da escola sénior com instituições de ensino primário, secundário e superior Educação vocacional.
Em primeiro lugar, é necessário distinguir entre os conceitos de "educação de perfil" e "escola de perfil". A educação de perfil é um meio de diferenciação e individualização da educação, que permite, devido às mudanças na estrutura, conteúdo e organização do processo educativo, levar em conta mais plenamente os interesses, inclinações e habilidades dos alunos, criar condições para ensinar alunos do ensino médio de acordo com seus interesses e intenções profissionais em relação à formação continuada. O perfil escolar é uma forma institucional de concretização desse objetivo. Esta é a principal forma, no entanto, em alguns casos, outras formas de organização de treinamento especializado podem se tornar promissoras, incluindo aquelas que conduzem a implementação de padrões e programas educacionais relevantes além dos muros de um público separado instituição educacional. A formação do perfil visa a implementação de um processo educativo orientado para o aluno. Ao mesmo tempo, ampliam-se significativamente as possibilidades de construção de uma trajetória educacional individualizada pelo aluno. A transição para o ensino especializado tem os seguintes objetivos principais: − proporcionar um estudo aprofundado de disciplinas individuais do programa de educação geral completa; − criar condições para uma diferenciação significativa dos conteúdos de ensino dos alunos do ensino secundário com oportunidades amplas e flexíveis para a construção de programas educativos individuais por parte dos alunos; − contribuir para o estabelecimento da igualdade de acesso a uma educação plena diferentes categorias alunos de acordo com suas habilidades, inclinações e necessidades individuais; − ampliar as oportunidades de socialização dos alunos, garantir a continuidade entre o ensino geral e profissional, preparar de forma mais eficaz os graduados para o desenvolvimento de programas de educação profissional superior. Pedido público para o perfil da escola. A ideia principal por detrás da renovação do nível superior do ensino geral é que a educação aqui se torne mais individualizada, funcional e eficiente. A prática de longo prazo mostrou de forma convincente que, pelo menos a partir do final da adolescência, a partir de cerca de 15 anos, devem ser criadas condições no sistema educacional para que os alunos percebam seus interesses, habilidades e planos de vida posteriores (após a escola). Pesquisas sociológicas comprovam que a maioria dos alunos do ensino médio (mais de 70%) prefere "conhecer o básico das principais disciplinas e estudar a fundo apenas aquelas que são escolhidas para se especializar nelas". Em outras palavras, o perfil do ensino médio corresponde à estrutura das atitudes educacionais e de vida da maioria dos alunos do ensino médio. Ao mesmo tempo, a posição tradicional de “conhecer o mais profunda e plenamente possível todas as matérias cursadas na escola (química, física, literatura, história etc.)” é sustentada por cerca de um quarto dos alunos do ensino médio. Aos 15-16 anos, a maioria dos alunos desenvolve uma orientação para a esfera da futura atividade profissional. Assim, de acordo com pesquisas sociológicas realizadas em 2002 pelo Centro de Pesquisa Sociológica do Ministério da Educação da Rússia, a autodeterminação profissional de quem pretende continuar seus estudos em escola profissional ou escola técnica (faculdade) inicia-se já no 8º ano e atinge seu ápice no 9º ano, e a autodeterminação profissional de quem pretende continuar seus estudos estudos em uma universidade se desenvolve principalmente no 9º ano . Ao mesmo tempo, cerca de 70-75% dos alunos no final do 9º ano já decidiram pela escolha de uma possível área de atividade profissional. Atualmente, uma forte opinião se formou no ensino superior sobre a necessidade de treinamento especializado adicional para os alunos do ensino médio passarem nos exames de admissão e no ensino superior nas universidades. A tradicional formação não central de alunos do ensino médio em instituições de ensino geral levou a uma ruptura na continuidade entre a escola e a universidade, deu origem a vários departamentos preparatórios de universidades, tutorias, cursos pagos, etc. A maioria dos alunos do ensino médio acredita que a educação geral atual não oferece oportunidades para um estudo bem-sucedido em uma universidade e para a construção de carreira profissional. Nesse sentido, menos de 12% dos alunos do último ano pesquisados consideram aceitável o nível atual e a natureza do ensino médio completo (dados do Centro de Estudos de Opinião Pública de Toda a Rússia). Experiência estrangeira de educação especializada. As reformas educacionais estão ocorrendo agora na maioria dos países desenvolvidos do mundo. Em que lugar especial tratam do problema da diferenciação do perfil da educação. Na maioria dos países europeus (França, Holanda, Escócia, Inglaterra, Suécia, Finlândia, Noruega, Dinamarca, etc.), todos os alunos até o 6º ano de estudo na escola básica recebem formalmente a mesma formação. Até o 7º ano de estudo, o aluno deve decidir sobre a escolha de seu caminho adicional. A cada aluno são oferecidas duas opções de educação continuada na escola principal: acadêmico que abre caminho para o ensino superior e profissional , em que estudam de acordo com um currículo simplificado, contendo principalmente disciplinas aplicadas e de perfil. Ao mesmo tempo, muitos cientistas-professores de países europeus consideram inadequado o perfil precoce (na escola básica). Nos EUA, a educação de perfil existe nos últimos dois ou três anos de escolaridade. Os alunos podem escolher entre três opções de perfil: acadêmico, geral e vocacional, que oferece formação pré-profissional. A variabilidade dos serviços educacionais neles é realizada ampliando o leque de diversos cursos de treinamento opcionalmente. Ao mesmo tempo, em primeiro lugar, os pedidos e desejos dos pais que planejam um perfil para seus filhos são levados em consideração. Uma análise da experiência estrangeira permite destacar as seguintes características comuns da organização da educação no nível superior do ensino geral para todos os países estudados: A educação geral de nível superior em todos os países desenvolvidos é especializada. Como regra, o treinamento de perfil abrange três, menos frequentemente dois anos recentes aprendendo na escola. A proporção de alunos que continuam seus estudos em uma escola especializada está aumentando constantemente em todos os países e atualmente é de pelo menos 70%. O número de áreas de diferenciação que podem ser consideradas análogas de perfis é pequeno. Por exemplo, dois em países de língua inglesa (acadêmicos e não acadêmicos), três na França (ciência, filologia, socioeconomia) e três na Alemanha ( linguagem-literatura-arte , Ciências sociais, matemática - ciências exatas - tecnologia ).
A organização da formação de perfil difere na forma como o currículo individual do aluno é formado: desde uma lista bastante rígida de cursos de formação obrigatórios (França, Alemanha) até a possibilidade de um conjunto de muitos cursos oferecidos para todo o período de estudo (Inglaterra, Escócia, EUA, etc.). Como regra, os alunos devem escolher pelo menos 15 e não mais de 25 cursos de estudo, com duração de até um semestre. Os análogos de tais cursos na Rússia podem ser considerados módulos de treinamento, a partir dos quais é possível construir muitos cursos independentes. O número de disciplinas obrigatórias (cursos) no nível superior é muito menor do que no nível básico. Entre eles estão as ciências naturais obrigatórias, línguas estrangeiras, matemática, literatura nativa, cultura física. Via de regra, a escola especializada sênior se destaca como um tipo independente de instituição educacional: um liceu na França, um ginásio na Alemanha, superior escola nos EUA. Diplomas (certificados) de graduação de um sênior (escola especializada) geralmente dão o direito de inscrição direta em instituições de ensino superior, com algumas exceções, por exemplo, na França, a admissão em universidades médicas e militares é baseada em exames de admissão. Ao longo do período pós-guerra, o número de perfis e cursos de formação ao nível superior da escola no estrangeiro foi diminuindo constantemente, ao mesmo tempo que crescia o número de disciplinas e cursos obrigatórios. Ao mesmo tempo, a influência e a crescente responsabilidade do governo central na organização e nos resultados da educação tornaram-se cada vez mais pronunciadas. Isso se reflete em todas as etapas dos exames, no desenvolvimento de padrões educacionais nacionais, na diminuição da variedade de livros didáticos etc. Experiência doméstica de educação de perfil. A escola russa acumulou uma experiência considerável no ensino diferenciado dos alunos. A primeira tentativa de diferenciar o ensino na escola data de 1864. O decreto correspondente previa a organização de ginásios de sete anos de dois tipos: clássico (o objetivo é a preparação para a universidade) e real (o objetivo é a preparação para atividades práticas e para admissão em instituições de ensino especializado). A ideia de educação de perfil recebeu um novo impulso no processo de preparação em 1915-16 da reforma educacional, realizada sob a liderança do Ministro da Educação P. N. Ignatiev. De acordo com a estrutura proposta, as séries 4-7 do ginásio foram divididas em três ramos: novo humanitário, humanitário-clássico, real. Em 1918, realizou-se o primeiro Congresso de Trabalhadores da Educação de Toda a Rússia, e foram elaborados os Regulamentos da Escola Única do Trabalho, prevendo a caracterização do conteúdo da educação no nível superior da escola. Nas séries superiores do ensino médio, três áreas foram distinguidas: humanitária, matemática natural e técnica. Em 1934, o Comitê Central do Partido Comunista de Toda a União dos Bolcheviques e o Conselho dos Comissários do Povo da URSS adotam uma resolução Sobre a estrutura das escolas primárias e secundárias na URSS proporcionando um currículo unificado e currículos unificados. No entanto, a introdução de uma única escola em toda a URSS ao longo do tempo evidenciou um problema sério: a falta de continuidade entre uma única escola secundária e instituições de ensino superior altamente especializadas, o que obrigou cientistas e professores a voltarem-se para o problema da diferenciação de perfis em os níveis superiores de ensino. A Academia de Ciências Pedagógicas em 1957 iniciou um experimento no qual deveria diferenciar em três direções: física e matemática e técnica; biológica e agronômica; socioeconômico e humanitário. Para melhorar ainda mais o trabalho da escola de ensino médio geral em 1966, foram introduzidas duas formas de diferenciação do conteúdo da educação de acordo com os interesses dos alunos: atividades extracurriculares nas séries 8-10 e escolas (classes) com aprofundamento estudo de assuntos que, em constante desenvolvimento, foram preservados até os dias atuais. No final dos anos 80 - início dos anos 90, novos tipos de instituições de ensino geral (liceus, ginásios) surgiram no país, focados na formação aprofundada de alunos em suas áreas educacionais escolhidas para fins de educação superior em uma universidade. Além disso, por muitos anos, escolas especializadas (até certo ponto, especializadas) em arte, esportes, música e outras escolas existiram e se desenvolveram com sucesso. Este processo foi facilitado pela Lei da Federação Russa de 1992 Sobre educação , que consolidou a variabilidade e diversidade de tipos e tipos de instituições de ensino e programas educacionais. Assim, a direção do desenvolvimento da educação especializada na escola russa corresponde basicamente às tendências globais no desenvolvimento da educação. Ao mesmo tempo, a rede de instituições de ensino geral com aprofundamento das disciplinas (ginásios, liceus, etc.) ainda não está suficientemente desenvolvida. Para a maioria dos alunos, eles são inacessíveis. Isso leva a fenômenos negativos como tutoria em massa, cursos preparatórios pagos em universidades e assim por diante. A caracterização do ensino médio deve contribuir positivamente para a resolução de tais problemas. Possíveis direções de perfilagem e estruturas de perfis. Obviamente, qualquer forma de perfil de aprendizagem tende a reduzir o componente invariante. Ao contrário dos modelos usuais de escolas com estudo aprofundado de disciplinas individuais, quando uma ou duas disciplinas são estudadas de acordo com programas de aprofundamento, e as demais no nível básico, a implementação da educação de perfil só é possível se o material didático do as disciplinas não essenciais estudadas para completar o ensino básico geral é relativamente reduzida. O modelo de instituição de ensino geral com ensino especializado de nível superior prevê a possibilidade de várias combinações de disciplinas, o que proporcionará um sistema flexível de ensino especializado. Este sistema deve incluir os seguintes tipos de disciplinas: educação geral básica, especializada e eletiva. As disciplinas básicas do ensino geral são obrigatórias para todos os alunos em todos os perfis de estudo. O seguinte conjunto de disciplinas obrigatórias do ensino geral é oferecido: matemática, história, línguas russas e estrangeiras, educação física, bem como cursos integrados em ciências sociais (para natural-matemático, tecnológico e outros perfis possíveis), ciências naturais (para humanitário, socioeconômicos e outros perfis possíveis). Perfil de disciplinas de ensino geral - disciplinas de nível superior que determinam a direção de cada perfil específico de ensino. Por exemplo, física, química, biologia são assuntos centrais no perfil das ciências naturais; literatura, russo e línguas estrangeiras - no perfil de humanidades; história, direito, economia, etc. - no perfil socioeconômico, etc. As disciplinas de perfil são obrigatórias para os alunos que escolhem este perfil de estudo. A obtenção pelos graduados do nível de requisitos do padrão educacional estadual no ensino geral básico e nas disciplinas especializadas é determinada pelos resultados do exame estadual unificado. Disciplinas Eletivas - disciplinas obrigatórias de escolha do aluno, que fazem parte do perfil de estudo do nível superior da escola. As disciplinas eletivas são implementadas por meio do componente escolar do currículo e desempenham duas funções. Alguns deles podem "apoiar" o estudo dos principais assuntos de perfil no nível definido pelo padrão de perfil. Por exemplo, o curso eletivo "Estatística Matemática" apoia o estudo do assunto central da economia. Outras disciplinas eletivas servem para a especialização intraperfil da educação e para a construção de trajetórias educacionais individuais. Por exemplo, os cursos "Negócios da Informação", "Fundamentos da Gestão", etc. no perfil social e humanitário; cursos "Tecnologias Químicas", "Ecologia", etc. no perfil das ciências naturais. O número de disciplinas eletivas oferecidas como parte do perfil deve ser superior ao número de disciplinas que o aluno deve cursar. Não há exame estadual unificado para disciplinas eletivas. Ao mesmo tempo, a proporção aproximada dos volumes de educação geral básica, disciplinas de educação geral especializada e disciplinas eletivas é determinada pela proporção de 50:30:20. O sistema proposto não limita a instituição de ensino em organizar um ou outro perfil de ensino (ou vários perfis ao mesmo tempo), mas o aluno em escolher diferentes conjuntos de ensino básico geral, disciplinas especializadas e disciplinas eletivas, que juntos comporão sua trajetória educacional individual. Em muitos casos, isso exigirá a implementação de formas não tradicionais de educação, a criação de novos modelos de educação geral. No Anexo, como exemplo de implementação de um dos modelos de educação de perfil, são oferecidas opções de currículos para quatro perfis possíveis: natural-matemático, socioeconômico, humanitário, tecnológico. Deve-se notar que tal construção do processo educacional é possível, quando combinações de educação geral e disciplinas de perfil darão o máximo várias formas profiling: para uma instituição de ensino geral, para aulas individuais, para grupos de alunos. Possíveis formas de organização da formação especializada. O conceito proposto de educação de perfil advém da variedade de formas de sua implementação. Essa organização de instituições de ensino de vários níveis é possível, na qual não apenas o conteúdo do perfil escolhido é realizado, mas também a oportunidade de os alunos aprenderem conteúdos interessantes e importantes para cada um deles de outras disciplinas especializadas. Essa possibilidade pode ser realizada por meio de várias formas organização do processo educacional ( cursos a distância, eletivas, estudos externos), e através da cooperação (associação de recursos educacionais) de várias instituições de ensino (instituições de ensino geral, instituições de ensino profissional adicional, primário e secundário, etc.). Isso permitirá que um estudante do ensino médio de uma instituição de ensino geral, se necessário, utilize os serviços educacionais de outras instituições de ensino geral, primário e secundário profissional, o que garante a mais completa realização dos interesses e necessidades educacionais dos alunos. Assim, existem várias opções (modelos) para a organização do ensino especializado. ) Modelo de perfil intraescolar Uma instituição de ensino geral pode ser de perfil único (realizar apenas um perfil selecionado) e multiperfil (organizar vários perfis de treinamento). Uma instituição de ensino geral pode não estar geralmente focada em perfis específicos, mas devido a um aumento significativo no número de disciplinas eletivas, proporcionar aos alunos (inclusive na forma de diversos grupos educacionais interclasses) a plena implementação de seus programas educacionais de perfil individual, incluindo certos cursos especializados e eletivos. ) Modelo de organização em rede Nesse modelo, a formação do perfil dos alunos de uma determinada escola é realizada por meio da atração proposital e organizada de recursos educacionais de outras instituições de ensino. Pode ser construído em duas versões principais. A primeira opção está associada à unificação de várias instituições de ensino em torno da instituição de ensino mais forte, com potencial material e humano suficiente, que funciona como um “centro de recursos”. Neste caso, cada instituição de ensino geral deste grupo oferece o ensino integral das disciplinas da educação geral básica e aquela parte da educação de perfil (disciplinas básicas e disciplinas eletivas) que é capaz de implementar dentro de suas possibilidades. O restante do treinamento de perfil é assumido pelo "centro de recursos". A segunda opção baseia-se na cooperação de uma instituição de ensino geral com instituições de ensino profissional complementar, superior, secundário e primário e na captação de recursos educativos complementares. Neste caso, os estudantes têm o direito de optar por receber formação especializada não só no local onde estudam, mas também em estruturas educativas que cooperam com uma instituição de ensino geral (cursos à distância, escolas por correspondência, instituições de ensino profissional, etc.). A abordagem proposta não exclui a possibilidade de existência e desenvolvimento de escolas universais (não essenciais) e classes que não sejam voltadas para a educação especializada e várias instituições especializadas de educação geral (coreográfica, música, arte, escolas de esportes, internatos em grandes universidades, etc.). A decisão de organizar a formação especializada numa determinada instituição de ensino é tomada pelo seu fundador sob proposta da administração da instituição de ensino e dos seus órgãos públicos autónomos. A relação do ensino especializado com os padrões do ensino geral e o exame estadual unificado. É importante vincular a educação de perfil no nível sênior com a orientação geral para a introdução do padrão estadual para a educação geral. Se a modernização da educação prevê a introdução da instituição de um exame estadual unificado, se estamos falando da formação de um sistema nacional de monitoramento da qualidade da educação, então, obviamente, a objetividade e viabilidade de tal sistema só podem ser assegurada pela introdução de normas educativas adequadas não só para o ensino básico geral, mas também para as disciplinas especializadas do ensino geral. Nesse sentido, o perfil da educação em ensino médio deve ser diretamente correlacionado com o exame estadual unificado introduzido. §1.2 Estudar química no nível do perfil Ao nível do perfil, a química é estudada 3 horas por semana de acordo com o padrão e o programa aproximado. Programa exemplar em química orgânica ao nível do perfil. O estudo da química no nível de perfil do ensino geral secundário (completo) visa atingir os seguintes objetivos: · dominar o sistema de conhecimento sobre leis fundamentais, teorias, fatos da química necessários para a compreensão do quadro científico do mundo; · domínio de competências: caracterizar substâncias, materiais e reações químicas; realizar experimentos de laboratório; realizar cálculos usando fórmulas e equações químicas; buscar informações químicas e avaliar sua confiabilidade; navegar e tomar decisões em situações problemáticas; · desenvolvimento de interesses cognitivos, intelectuais e criatividade no processo de estudo da ciência química e sua contribuição para progresso técnico civilizações; formas complexas e contraditórias de desenvolver ideias, teorias e conceitos da química moderna; · fomentar a convicção de que a química é uma ferramenta poderosa para influenciar o meio ambiente e um senso de responsabilidade na aplicação dos conhecimentos e habilidades adquiridos; · aplicação dos conhecimentos e habilidades adquiridos para: trabalho seguro com substâncias no laboratório, em casa e no trabalho; soluções tarefas práticas dentro Vida cotidiana; prevenção de fenômenos nocivos à saúde humana e meio Ambiente; contenção trabalho de pesquisa; escolha consciente de uma profissão relacionada à química. Conteúdo mínimo obrigatório dos programas educacionais básicos Extrato dos principais programas obrigatórios Tópico Experiência de demonstraçãoExperiências de laboratórioTrabalho práticoAlcanosDeterminação da composição elementar do metano (propano, butano) por produtos de combustão. A proporção de hidrocarbonetos saturados para soluções de ácidos, álcalis, permanganato de potássio - Modelagem de moléculas de hidrocarbonetos. -AlkenesMostrar amostras de produtos feitos de polietileno e polipropileno-Produção de etileno e experimentos com ele.Alkadienos-Relação de borracha e borracha para solventes orgânicos. -Alcinos--Cicloalcanos---Hidrocarbonetos aromáticosBenzeno como solvente, combustão de benzeno. A proporção de benzeno para água de bromo e solução de permanganato de potássio. Nitração de benzeno. Oxidação do tolueno. --AlcoholsLiberação quantitativa de hidrogênio de álcool etílico Interação de álcool etílico com brometo de hidrogênio. Dissolução de glicerina em água, sua higroscopicidade. Interação de glicerol com hidróxido de cobre(II). Oxidação de álcool em aldeído. - Fenóis Deslocamento de fenol de fenolato de sódio com ácido carbônico - Aldeídos e cetonas - Interação de aldeído com ácido fucsina sulfúrico. Oxidação de aldeído fórmico (ou acético) com óxido de prata e hidróxido de cobre (II). A solubilidade da acetona em água, acetona como solvente, a proporção de acetona para agentes oxidantes. -Ácidos carboxílicos A proporção de ácido oleico para água de bromo e solução de permanganato de potássio. Interação dos ácidos esteárico e oleico com álcalis. - Obtenção de ácido acético do sal, experimentos com ele. Éteres complexos. Gorduras Hidrólise do sabão A proporção de gorduras para água e solventes orgânicos. Prova do caráter insaturado das gorduras. Saponificação de gorduras. Comparação das propriedades de sabão e detergentes sintéticos. hidrólise de gorduras. Síntese de matéria orgânica (éster) Monossacarídeos Hidrólise de sacarose. cobre (II). Interação da sacarose com hidróxidos metálicos. -Polissacarídeos Hidrólise da celulose Ação da amilase salivar no amido. Interação do amido com iodo, hidrólise do amido. Interação de solução de glicose com hidróxido - Hidrólise de carboidratos. Aminas Experiências com metilamina (ou outra amina volátil): combustão, propriedades alcalinas da solução, formação de sais. Interação da anilina com ácido clorídrico e água de bromo. Tingimento de tecidos com corante anilina. --Aminoácidos Prova da presença de grupos funcionais em soluções de aminoácidos. -Proteínas---Ácidos nucleicos---Todas as classes de substânciasResolução de problemas experimentais para o reconhecimento de substâncias orgânicas. Resolução de problemas experimentais para a produção e reconhecimento de substâncias orgânicas. Reconhecimento de substâncias orgânicas por reações características. Estabelecer a pertença de uma substância a uma determinada classe. Estabelecimento experimental de ligações genéticas entre substâncias de diferentes classes. Plásticos e fibras Amostras de plásticos, borrachas sintéticas e fibras sintéticas. Testes de plásticos, borrachas sintéticas e fibras sintéticas para condutividade elétrica. Comparação de propriedades de polímeros termoplásticos e termofixos. Conhecimento de amostras de fibras naturais e artificiais. Pesquisa de propriedades polímeros termoplásticos(polietileno, poliestireno, etc.): termoplasticidade, inflamabilidade, atitude em relação a soluções de ácidos, álcalis, agentes oxidantes. Detecção de cloro em policloreto de vinila. A proporção de fibras sintéticas para soluções de ácidos e álcalis. Obtenção de fios de resina de nylon ou resina lavsan Reconhecimento de plásticos e fibras químicas, estudo de suas propriedades. VitaminasAmostras de vitaminas. -Introdução a amostras de vitaminas. Enzimas- Ação da amilase salivar sobre o amido. --Hormônios---DrogasAmostras de drogas. - Familiarização com amostras de medicamentos. Conclusão: algumas das demonstrações não são brilhantes, visuais, algumas são difíceis de implementar. A maioria exige reagentes que a escola não tem ou tem poucos. Portanto, há a necessidade de complementar o experimento químico escolar para fortalecer a orientação prática, clareza e facilidade de implementação. Capítulo 2. Organização de um experimento químico escolar em química orgânica §2.1 Experiência química escolar: tipos, requisitos, técnica Métodos de experimento químico no ensino médio. Tipos de experimento químico Um experimento químico é essencial no estudo da química. É feita uma distinção entre uma experiência de demonstração educacional, realizada principalmente por um professor em uma mesa de demonstração, e uma experiência de aluno - trabalho prático, experimentos de laboratório e tarefas experimentais que os alunos realizam em seus locais de trabalho. Um experimento mental é um tipo de experimento. Um experimento de demonstração é realizado principalmente ao apresentar novos materiais para criar ideias concretas sobre substâncias, fenômenos e processos químicos em crianças em idade escolar e, em seguida, formar conceitos químicos. Ele permite um curto período de tempo para tornar claras importantes conclusões ou generalizações do campo da química, para ensinar como realizar experimentos de laboratório e técnicas e operações individuais. A atenção dos alunos é direcionada para a implementação do experimento e o estudo de seus resultados. Não observarão passivamente a condução dos experimentos e perceberão o material apresentado se o professor, demonstrando a experiência, a acompanhar com explicações. Assim, ele foca a atenção na experiência, acostuma-se a observar o fenômeno em todos os seus detalhes. Nesse caso, todas as técnicas e ações do professor são percebidas não como manipulações mágicas, mas como uma necessidade, sem a qual é quase impossível concluir o experimento. Em experimentos de demonstração, em comparação com observações de laboratório de fenômenos são mais organizados. Mas as demonstrações não desenvolvem as habilidades e habilidades experimentais necessárias, portanto, devem ser complementadas por experimentos de laboratório, trabalho prático e tarefas experimentais. Um experimento de demonstração é realizado nos seguintes casos: - é impossível colocar à disposição dos alunos a quantidade necessária de equipamentos; - a experiência é difícil, não pode ser realizada pelos próprios alunos; - os alunos não possuem o equipamento necessário para realizar esta experiência; - experimentos com pequena quantidade de substâncias ou em pequena escala não dão o resultado desejado; − as experiências são perigosas (trabalho com metais alcalinos, uso de corrente elétrica de alta tensão, etc.); - é necessário aumentar o ritmo de trabalho na aula. Naturalmente, cada experiência de demonstração tem suas próprias características, dependendo da natureza do fenômeno que está sendo estudado e da tarefa educativa específica. Ao mesmo tempo, o experimento de demonstração química deve atender aos seguintes requisitos: - ser visual (tudo o que for feito na mesa de demonstração deve ser claramente visível para todos os alunos); - ser simples na técnica e de fácil compreensão; - passe com sucesso, sem interrupções; - ser previamente preparado pelo professor para que as crianças possam perceber facilmente o seu conteúdo; − esteja seguro. A eficácia pedagógica de um experimento de demonstração, sua influência no conhecimento e habilidades e habilidades experimentais dependem da técnica do experimento. Este é entendido como um conjunto de instrumentos e dispositivos especialmente criados e utilizados em um experimento de demonstração. O professor deve estudar os equipamentos da sala de aula como um todo e cada dispositivo separadamente, elaborar a técnica de demonstração. Este último é um conjunto de técnicas de manuseio de instrumentos e aparelhos no processo de preparação e realização de demonstrações, que garantem seu sucesso e expressividade. Técnica de demonstração - um conjunto de técnicas que garantem a eficácia da demonstração, sua melhor percepção. A metodologia e a técnica de demonstração estão intimamente relacionadas e podem ser chamadas de tecnologia de um experimento de demonstração. Ao realizar experimentos de demonstração, é muito importante verificar cada experimento em termos de técnica, qualidade dos reagentes, boa visibilidade por parte dos alunos dos instrumentos e dos fenômenos que ocorrem neles e garantias de segurança. Às vezes é aconselhável colocar dois dispositivos em uma mesa de demonstração: um está montado e pronto para a ação, o outro é desmontado para melhor explicar o dispositivo do dispositivo, por exemplo, um aparelho Kipp, uma geladeira, etc. Deve-se sempre lembrar que qualquer experimento que falhe durante a demonstração mina a autoridade do professor. Os experimentos de laboratório são um tipo de trabalho independente que envolve a realização de experimentos químicos em qualquer etapa da aula para uma assimilação mais produtiva do material e obtenção de conhecimentos específicos, conscientes e sólidos. Além disso, durante os experimentos de laboratório, as habilidades e habilidades experimentais são aprimoradas, uma vez que os alunos trabalham principalmente de forma independente. A realização de experimentos não ocupa toda a lição, mas apenas parte dela. Os experimentos de laboratório são realizados com mais frequência para se familiarizar com as propriedades físicas e químicas das substâncias, bem como para especificar conceitos ou disposições teóricas, menos frequentemente para obter novos conhecimentos. Estes últimos contêm sempre uma tarefa cognitiva específica que os alunos devem resolver experimentalmente. Isso introduz um elemento de pesquisa que ativa a atividade mental das crianças em idade escolar. A preparação de experimentos de laboratório deve ser realizada com mais cuidado do que os de demonstração. Isso se deve ao fato de que qualquer negligência e omissão pode levar a uma violação da disciplina de toda a classe. Devemos nos esforçar para trabalho de laboratório realizado por cada aluno individualmente. Em casos extremos, um conjunto de equipamentos não pode ser permitido para mais de dois. Isso contribui para uma melhor organização e atividade das crianças, bem como para o alcance do objetivo do trabalho laboratorial. Após a conclusão dos experimentos, eles devem ser analisados e um breve registro do trabalho realizado deve ser feito. O trabalho prático é um tipo de trabalho independente quando os alunos realizam experimentos químicos em uma determinada aula depois de estudar um tópico ou seção de um curso de química. Ajuda a consolidar os conhecimentos adquiridos e a desenvolver a capacidade de aplicação desses conhecimentos, bem como a formação e aperfeiçoamento de competências e capacidades experimentais. O trabalho prático requer mais independência dos alunos do que os experimentos de laboratório. Isso se deve ao fato de que os caras são convidados a se familiarizar com o conteúdo do trabalho e a ordem de sua implementação em casa, repita material teórico diretamente relacionado ao trabalho. O aluno realiza o trabalho prático de forma independente, o que ajuda a aumentar a disciplina, a compostura e a responsabilidade. E só em alguns casos, com falta de equipamento, pode ser permitido trabalhar em grupos de duas pessoas, mas de preferência não mais. O papel do professor no trabalho prático é monitorar a correta execução dos experimentos e regras de segurança, manter a ordem na área de trabalho, fornecer assistência diferenciada individualmente. Durante o trabalho prático, os alunos anotam os resultados dos experimentos e, no final da aula, tiram as conclusões e generalizações apropriadas. características características experimento de demonstração em química orgânica são os seguintes: A experiência no ensino de química orgânica é, em grande parte, um meio de "questionar a natureza", ou seja, um meio de estudo experimental das questões em estudo, e não apenas uma ilustração de informações sobre substâncias relatadas pelo professor. Isso é determinado tanto pelas características do próprio assunto quanto pelo fato de a química orgânica já ser estudada com base na formação química significativa dos alunos. Os experimentos de demonstração mais significativos na maioria dos casos acabam sendo mais longos do que os experimentos em química inorgânica. Às vezes eles levam quase lição inteira, e em alguns casos não se enquadram na estrutura de uma aula de 45 minutos. Experimentos de demonstração em vários casos são menos visuais e expressivos do que no curso da química inorgânica, pois há poucas mudanças externas nos processos observados e as substâncias resultantes geralmente não apresentam diferenças acentuadas nas propriedades dos materiais de partida. Em experimentos de química orgânica grande importância têm condições de reação: mesmo uma pequena mudança nessas condições pode levar a uma mudança na direção da reação e à produção de substâncias completamente diferentes. Ao montar experimentos em química orgânica, há um perigo significativo de compreensão insuficiente por parte dos alunos. Isso se deve ao fato de que os experimentos ocorrem com frequência. muito tempo, e às vezes várias demonstrações são encenadas em paralelo, o que obriga os alunos a distribuir sua atenção simultaneamente para vários objetos. Além disso, o caminho do fenômeno à essência é muitas vezes mais difícil aqui do que no estudo da química inorgânica. Devido ao fato de que um número significativo de processos químicos importantes não pode ser demonstrado em condições escolares, é inevitável que os alunos se familiarizem com uma série de fatos sem demonstrar experimentos, de acordo com a história do professor, de acordo com diagramas, desenhos, etc. Consideremos nesta seqüência quais conclusões metodológicas se seguem disso. Um experimento em química orgânica fornece material muito grato para o desenvolvimento mental dos alunos e o desenvolvimento de habilidades criativas para resolver os problemas apresentados. Se quisermos usar essas oportunidades, os experimentos demonstrados não podem ser reduzidos a uma ilustração visual das palavras do professor. Tal ensino dificilmente é capaz de despertar o pensamento independente dos alunos. O experimento é especialmente valioso como meio de estudo da natureza e, por ser fonte de conhecimento, desenvolve a observação dos alunos e estimula sua atividade mental, além de fazer com que comparem e analisem fatos, criem hipóteses e encontrem maneiras de testá-las , ser capaz de chegar às conclusões e generalizações corretas. Deste ponto de vista, são de grande importância experimentos que demonstrem a conexão genética entre classes de substâncias orgânicas; experimentos que testam suposições sobre as propriedades de substâncias e métodos para sua preparação com base na teoria da estrutura; experimentos que levam a uma conclusão sobre uma estrutura particular de uma molécula de uma substância. Para que os experimentos de demonstração dêem resultados adequados, é necessário esforçar-se para cumprir as seguintes condições: a) expor claramente o problema que requer uma solução experimental e desenvolver com os alunos a ideia principal do experimento; o objetivo e a ideia do experimento, os alunos devem aprender antes do experimento e ser guiados por eles durante o experimento; b) os alunos devem estar preparados para o experimento, ou seja, deve ter o estoque necessário de conhecimento e idéias para observação correta e discussão mais aprofundada da experiência; c) os alunos devem conhecer a finalidade das partes individuais do dispositivo, as propriedades das substâncias utilizadas, o que observar durante o experimento, por quais sinais se pode julgar o processo e o aparecimento de novas substâncias; d) uma cadeia de raciocínio deve ser corretamente construída sobre o material da experiência, e os alunos devem chegar às conclusões necessárias com base em experimentos próprios sob a orientação de um professor. É especialmente importante garantir a participação consciente e ativa dos alunos na condução da experiência e na discussão dos seus resultados. Isso pode ser alcançado por um sistema de perguntas que o professor coloca em conexão com o experimento, por exemplo: “O que queremos aprender com a ajuda deste experimento?”, “Que substâncias devemos tomar para o experimento?”, “Por que usamos esta ou aquela parte no dispositivo?”, “O que você observou neste experimento? Como, com base nessa experiência, pode-se tirar uma ou outra conclusão?”, “É possível tirar e tal conclusão?" etc. Tal técnica de um experimento químico ensina os alunos a observar corretamente, cultiva a atenção constante, o rigor do julgamento, contribui para a firme consolidação de idéias corretas e desenvolve o interesse pelo assunto. Experimentos em química orgânica requerem grande cuidado metódico em vista de sua extensão no tempo. Dos experimentos recomendados pelo programa e livros didáticos, mais de 60% são de “longo prazo”, exigindo de 10 minutos a 1 hora e, em alguns casos, mais. Entre tais experimentos estão os seguintes: destilação fracionada de óleo, produção de bromobenzeno, fermentação de glicose, produção de bromoetano, nitração de fibra, síntese de nitrobenzeno e anilina, produção de acetaldeído a partir de acetileno, polimerização de metacrilato de metila ou outro monômero, experimentos quantitativos em conexão com a prova de fórmulas estruturais, etc. Alguns professores tentam evitar experimentos demorados, temendo atrasar o ritmo do curso, enquanto outros cometem imprecisões metodológicas significativas na realização de tais experimentos, enquanto outros, ao contrário, valorizam muito esses experimentos, que são característicos da química orgânica, e não não se desviem do experimento que começaram. Ao mesmo tempo, a aula se arrasta tediosamente em antecipação ao resultado do experimento, ou seja, há um desperdício de tempo e o valor pedagógico da lição novamente acaba sendo baixo. Como construir uma lição usando um longo experimento? Sempre que possível, deve-se esforçar principalmente para reduzir o tempo de condução do experimento. Isso pode ser alcançado de várias maneiras. Às vezes você pode se limitar a obter uma pequena quantidade de uma substância, suficiente apenas para seu reconhecimento, ou não extrair o produto em forma pura se puder ser identificado com convicção como resultado da reação. Pode ser recomendado pré-aquecer a mistura de reação ou reduzir razoavelmente a quantidade de materiais de partida. Os métodos a seguir também proporcionam uma redução significativa no tempo. Tendo colocado este ou aquele experimento, você não pode esperar que ele termine nesta lição, mas, tendo observado o início da reação, mostre os produtos acabados para apresentar as substâncias obtidas no experimento iniciado na próxima lição, ou , tendo iniciado o experimento na lição, use a mesma experiência preparada com antecedência, onde a reação já passou em grande parte, e aqui na lição para colocar a extração das substâncias resultantes. Tal organização de experimentos não significará um desvio da visualização para o dogmatismo, pois as principais etapas do processo são preservadas aqui e encontram a explicação necessária. Os alunos veem a lentidão do processo e com total confiança se relacionam com a demonstração da etapa final da experiência. Os experimentos são realizados com cuidado especial, que não pode ser encurtado no tempo pelos métodos indicados acima. Aqui está uma das opções possíveis para o desenho metodológico de tais experimentos. A aula discute a estrutura do álcool etílico. Os alunos são questionados: "Qual reação pode confirmar a presença de um grupo hidroxila em uma molécula de álcool?" Ao conduzir perguntas sobre quais substâncias contendo hidroxila foram estudadas em química inorgânica e com quais substâncias reagiram, o professor convida os alunos a sugerirem uma reação com ácido clorídrico ou bromídrico. No caso da presença de um grupo hidroxila, pode-se esperar a formação de água e cloreto de etila (brometo) conhecido pelos alunos. As substâncias iniciais são nomeadas, a estrutura do dispositivo é explicada e a experiência correspondente é colocada. Uma equação de reação hipotética é elaborada. Durante o experimento, a pergunta é colocada: "Que outras reações podem o álcool da estrutura que estabelecemos?" Os alunos lembram-se de ter recebido etileno. A professora pergunta como esse experimento foi montado na classe e sugere a compilação de uma equação para a reação. Em seguida, o professor pede para resumir as propriedades químicas do álcool. O aluno convocado indica a reação do álcool com o sódio, a reação para obtenção do etileno, dá as equações correspondentes, escreve a equação da reação com o brometo de hidrogênio e nomeia o produto resultante. Nesse momento, o professor chama a atenção da turma para a experiência. Uma quantidade significativa de brometo de etila já se acumulou no receptor. A professora separa-o da água (sem enxaguar) e carrega-o pela turma. Ao mesmo tempo ele pergunta: "Qual é o nome dessa substância e como ela é obtida?" Nesses casos, os alunos devem conhecer muito bem o objetivo do experimento, as substâncias iniciais, a direção do experimento, para que, ao retornarem a ele após alguma distração, não precisem lembrar com tensão quais substâncias estão reagindo de forma determinado caso e o que esperar. A experiência deve estar tão firmemente estabelecida na consciência que os alunos possam consultá-la a qualquer momento, porém, prestando sua atenção principal ao assunto que está sendo discutido em aula. Devidamente montados, longos experimentos incutem nos alunos a capacidade de manter vários objetos em seu campo de visão ao mesmo tempo, o que é sem dúvida importante na educação e na vida. Em uma instituição de ensino superior, já nas primeiras aulas, é necessária a capacidade de distribuir a atenção entre ouvir uma aula e gravá-la, entre dominar o conteúdo de uma aula, gravá-la e observar os experimentos demonstrados. Muitos experimentos em química orgânica perdem significativamente devido à baixa visibilidade dos processos e substâncias obtidas. De fato, ao reservar o benzeno, os alunos à distância não veem a manifestação da reação nem o bromobenzeno resultante; durante a hidrólise de sacarose, amido, celulose, nem reação nem novas substâncias são visíveis (cuja presença só pode ser determinada indiretamente mais tarde); ao receber o éter de uma mistura incolor de substâncias, o mesmo líquido incolor é destilado; ao demonstrar a preparação de ésteres na mistura reagente, não há alterações visíveis para os alunos, etc. Se tais experimentos não forem configurados corretamente, os alunos podem não apenas não conseguir formar as ideias necessárias, mas também ideias falsas podem se formar facilmente. Portanto, ao observar a separação de líquidos, um deles pode ser tingido para que a linha divisória seja claramente indicada. Da mesma forma, é possível colorir a água ao coletar gases acima da água e em experimentos envolvendo mudanças nos volumes de gases. Colorir líquidos é aceitável, no entanto, apenas se o professor garantir que os alunos compreendam claramente a artificialidade dessa técnica. Ao destilar líquidos, a queda de gotas no receptor pode ser mais visível por meio de uma luz de fundo, uma tela branca ou preta, etc.; deve-se enfatizar nitidamente por quais propriedades as substâncias iniciais e resultantes externamente semelhantes diferem e demonstrar imediatamente essa diferença. Onde o curso da reação pode ser avaliado pela formação de subprodutos, estes devem ser claramente visíveis para os alunos (absorção de brometo de hidrogênio por uma solução alcalina de fenolftaleína na preparação de bromobenzeno, etc.). Deve-se notar especialmente que para reações em química orgânica, as condições sob as quais elas ocorrem são de importância decisiva. Na química inorgânica, essas condições desempenham um papel menor, uma vez que muitos processos já ocorrem em condições comuns e ocorrem quase sem ambiguidade. A observação de reações químicas sem uma compreensão clara das condições de sua ocorrência afeta negativamente a qualidade e a força do conhecimento. Quando as condições da reação não são suficientemente esclarecidas, os alunos podem ter a ideia errada de que a direção das reações não é determinada por nada, é completamente arbitrária e não obedece a nenhuma lei. Assim, por exemplo, logo após conhecer a produção de eteno a partir do álcool, os alunos se deparam com a produção de éter etílico a partir da mesma mistura de substâncias (álcool e ácido sulfúrico concentrado). É completamente incompreensível para eles por que o éter é obtido aqui, e não o etileno. Para explicar isso, e assim evitar a desconfiança da ciência, temos que voltar ao experimento com o etileno e agora dar as condições para sua preparação. Se essas condições fossem enfatizadas em tempo hábil, seria possível comparar com elas as condições de formação do éter e, nessa comparação, o conhecimento estaria mais firmemente consolidado. Portanto, ao demonstrar experimentos, deve-se atentar para as condições para o curso da reação e então exigir que essas condições sejam indicadas nos experimentos dos alunos. Essa abordagem organiza a observação dos alunos no processo de experimentação, dá a direção certa ao estudo do material do livro e ajuda a consolidar ideias específicas sobre fenômenos na memória. Isso ajuda, além de verificar a qualidade de assimilação do material pelos alunos. Constante enfatizando as condições do experimento, mostrando em alguns exemplos os resultados negativos do não cumprimento das condições do experimento, reconhecendo a resposta como inferior quando a equação da reação é dada sem descrever o fenômeno em si - todas essas técnicas auxiliam no estudo correto de Química. Mesmo na realização de exercícios e resolução de problemas, sempre que possível e apropriado, deve-se indicar as condições em que ocorre o processo correspondente. A teoria moderna da estrutura dos compostos orgânicos torna possível revelar a essência dos fenômenos químicos mais profundamente do que no estudo da química inorgânica. A partir da observação dos fenômenos, o aluno deve passar para a ideia da ordem de conexão dos átomos em uma molécula, seu arranjo no espaço, a influência mútua de átomos ou grupos de átomos nas propriedades de uma substância como um todo e o rearranjo desses átomos durante uma reação. Se o experimento for usado incorretamente, pode acontecer que, apesar da observância aparentemente completa do princípio da visibilidade, o material educacional seja apresentado em grande parte dogmaticamente, divorciado do experimento, e o conhecimento dos alunos possa se tornar formal. Tal situação pode existir, por exemplo, naqueles casos em que o professor se esforça para iniciar o estudo de cada substância sempre estritamente de acordo com um determinado esquema. O tema "Etileno" está sendo estudado. O professor pretende descrever as propriedades físicas do etileno, para então mostrar suas reações. Logo no início, ele diz aos alunos: "Para poder observar o etileno e conhecer suas reações, vamos buscá-lo no laboratório". Está sendo feito um experimento para obter etileno a partir de álcool etílico com a ajuda de ácido sulfúrico. Parece que neste caso era necessário explicar a estrutura do dispositivo, indicar quais substâncias foram tomadas para a reação e assim por diante. Mas de acordo com o plano do professor, a produção de etileno deve ser estudada depois de estudar as propriedades, e ele não se desvia desse plano aqui. Os alunos esperam pacientemente enquanto a mistura aquece. O que deve acontecer no experimento, o que seguir, o que observar - os alunos não sabem. Somente depois que o gás começou a se acumular no tubo de ensaio acima da água, o professor informa aos alunos o que é o etileno em termos de propriedades físicas. Assim, parte do tempo era perdido sem uso - os alunos olhavam para um aparelho incompreensível e não viam nada em essência. Com esse plano de estudo, é claro, seria mais conveniente preparar o etileno antecipadamente em cilindros para começar imediatamente a demonstrá-lo na aula. Ao estudar química orgânica, não há a possibilidade nem a necessidade de demonstrar todos os fenômenos discutidos na lição. Esta afirmação já foi fundamentada acima. Aqui é importante considerar como abordar a seleção de experimentos obrigatórios para demonstração e como determinar quais experimentos os alunos podem formar uma ideia a partir de diagramas, desenhos, histórias de professores etc. Em primeiro lugar, deve-se considerar que os alunos, é claro, devem observar na natureza todas as substâncias indicadas no programa, suas reações químicas mais importantes. Neste caso, não há necessidade de reproduzir reações repetidamente estudadas. Ao familiarizar os alunos com a reação do espelho de prata em um representante de aldeídos, você pode usar ainda mais essa reação para reconhecimento prático de substâncias (por exemplo, para determinar o grupo aldeído na glicose), e depois disso não há necessidade de demonstrar isso reação sempre que surge na lição. Em cada novo caso, a menção disso evoca uma imagem bastante vívida do fenômeno nos alunos. Tendo demonstrado a explosão de metano e etileno com oxigênio, não há necessidade particular de demonstrar a explosão de acetileno. Bastará referir-se a experimentos anteriores, ao mesmo tempo em que indica que a explosão do acetileno ocorre com força ainda maior. Da mesma forma, tendo mostrado a oxidação do álcool etílico e metílico, não é necessário oxidar outros álcoois para criar o conceito desejado nos alunos. Se as reações do ácido acético forem mostradas, é possível não repetir todas as reações ao estudar outros ácidos, etc. No entanto, nos casos em que a substância é objeto direto de estudo (butano e isobutano foram considerados para fins do conceito de isomerismo), não se pode limitar a referir-se às suas propriedades físicas sem introduzir a própria substância. Por exemplo, é impossível não mostrar o benzeno alegando que os alunos imaginam um líquido incolor que congela a + 5°C, ferve facilmente, etc. Para formar um conceito suficientemente completo de benzeno, deve-se também familiarizar-se com seu cheiro, consistência, sua relação com outras substâncias, etc. Seria absurdo não mostrar aos alunos a reação do espelho de prata alegando que eles têm uma ideia sobre o espelho em geral. É impossível, por exemplo, não mostrar a produção e coleta de metano ou etileno sobre a água, alegando que anteriormente os alunos observaram a produção de oxigênio, coletaram óxidos de nitrogênio, etc. O objeto de estudo aqui não é a coleta de gás, mas o método de obtenção de uma substância, suas propriedades, deste ponto de vista, a experiência correspondente é demonstrada. Em alguns casos, é necessário limitar descrição verbal experiência sem demonstrá-la, embora os alunos ainda não tenham a base necessária para uma representação correta do processo. Isso pode ser necessário nos casos em que o novo fenômeno em estudo não pode ser reproduzido na escola (por exemplo, quando o processo requer a aplicação de alta pressão, ou quando a mudança de condições para fins de ensino escolar distorce a imagem do processo de produção que está sendo realizado). estudado). Do que foi dito, segue-se que a metodologia para demonstrar experimentos requer uma reflexão cuidadosa para cada lição. Qualquer experiência deve ser tão tecida no esboço da estrutura lógica da lição que cada aluno possa entender completamente o significado e entender o significado da experiência. Nesse caso, todas as possibilidades do experimento serão utilizadas em maior medida para estabelecer um estudo correto de substâncias, fenômenos, teorias e leis de uma determinada ciência. Em conclusão, deve-se lembrar aqui mais uma vez que, uma vez que os fundamentos de um experimento de demonstração em química orgânica são comuns com o experimento de química inorgânica e mesmo com o experimento de outras ciências afins, os requisitos gerais que se aplicam a qualquer experimento educacional aplicar a ele. Vamos indicar na forma de uma enumeração pelo menos alguns desses requisitos. O experimento deve ser "à prova de falhas", ou seja, ser obtido com certeza e ao mesmo tempo dar o resultado esperado, e não inesperado. Para isso, cada experiência é verificada antes da aula com os reagentes que serão usados na aula. A confiabilidade dos reagentes é muitas vezes mais importante aqui do que na química inorgânica. O experimento deve ser expressivo, representando vividamente o que eles querem obter dele. Para isso, o experimento deve ser montado em uma escala adequada, sem sobrecarregar o aparato com detalhes desnecessários e sem efeitos colaterais que distraiam a atenção dos alunos: o experimento deve ser, como se costuma dizer, "nu". É claro que essa isenção de detalhes desnecessários deve ser apropriada. Se for necessário, por exemplo, mostrar uma chama quase incolor de metano, é impossível não passar o gás por pelo menos uma lavagem com álcali antes de acendê-lo no tubo de saída. O experimento deve ser seguro quando montado na sala de aula. Na presença de um ou outro perigo (síntese de acetileno, produção de nitrocelulose), deve ser realizado apenas por um professor e com as devidas precauções. §2.2 Adição ao experimento químico da escola em química orgânica Experiência química sobre o tema "álcoois poli-hídricos" em aulas especializadas O tema "Álcoois poli-hídricos" é um dos temas-chave do curso escolar de química orgânica. O estudo deste tópico permite ao professor realizar com sucesso uma formação avançada e familiarizar os alunos com substâncias orgânicas tão importantes como as gorduras (ésteres), hidratos de carbono. Além disso, este tópico permite consolidar e aprofundar o conhecimento dos alunos sobre os álcoois como grande grupo compostos orgânicos contendo hidroxila de grande importância tanto na natureza quanto na vida humana. É claro que o papel decisivo na implementação dessas tarefas didáticas no estudo desse tópico pertence ao experimento químico. Oferecemos nossa experiência na realização de aulas laboratoriais sobre o tema "álcoois poliatômicos" em aulas com aprofundamento de química. Experiência 1. Reação qualitativa a álcoois polihídricos. Para o experimento, é usado glicerol, do qual 5-6 gotas são adicionadas com uma pipeta a um tubo de ensaio com hidróxido de cobre (II) recém-precipitado. Quando a mistura resultante é agitada, observa-se a dissolução do precipitado azul de Cu (OH) 2e a formação de uma solução azul brilhante de glicerato de cobre(II). Deve-se notar que o experimento sempre vai bem apenas sob uma condição: o ambiente deve ser alcalino. E isso significa que ao receber um precipitado de hidróxido de cobre (II), a 2-3 gotas de uma solução a 5% de sulfato de cobre (sulfato de cobre pentahidratado), é necessário adicionar um excesso de álcali (1-2 ml de um solução a 10% de soda cáustica ou potassa cáustica) . Se, no entanto, o experimento falhar, é necessário adicionar uma solução alcalina ao tubo de ensaio com a mistura de reação e então certamente haverá um resultado positivo. Experiência 2. Prova de que os álcoois polihídricos são carboidratos. Os carboidratos são substâncias naturais heterofuncionais (contêm vários grupos funcionais na molécula), cuja estrutura é bastante difícil para as crianças em idade escolar entenderem. Portanto, os alunos devem ser preparados gradativamente para o estudo dessa classe de compostos, introduzidos gradativamente às características de sua estrutura. Ao estudar o tópico “álcoois polihídricos”, eles aprendem que os carboidratos contêm dois ou mais grupos hidroxila em sua composição e, posteriormente, ao estudar o tópico “Aldeídos e cetonas”, aprendem que as moléculas de carboidratos também possuem grupos funcionais carbonila. Então, gradualmente, os alunos adquirem conhecimento sobre essas substâncias bastante complexas. Além disso, esse conhecimento é suportado por um experimento químico. Tal método de aprendizado avançado baseado na integração intradisciplina, como mostra a experiência de ensino de química na escola, contribui para uma compreensão mais profunda dos fundamentos de tópicos complexos específicos e da química orgânica em geral. Eles pegam dois tubos de ensaio, colocam vários cristais de açúcar em um deles e um pouco de mel no outro. O conteúdo dos tubos de ensaio é dissolvido em 3-5 ml de água e as soluções resultantes são adicionadas a hidróxido de cobre (II) recém-precipitado. Em ambos os casos, o precipitado azul de Cu(OH)2 dissolve-se e formam-se complexos de Cu2+ e hidratos de carbono, que têm uma cor azul brilhante. As fórmulas dos carboidratos usados no experimento são dadas de forma abreviada. Açúcar - C12H22O11 ou C12H20O9 (OH) 2. O mel é uma mistura complexa de substâncias naturais, cujos principais componentes são dois carboidratos isoméricos - glicose e frutose, sua fórmula é C6H12O6 ou C6H10O4 (OH) 2. Abaixo está a equação da reação (de forma simplificada) usando o exemplo da interação de glicose ou frutose com hidróxido de cobre (II). Experiência 3. Prova de que os álcoois polihídricos são componentes estruturais das gorduras. O professor informa aos alunos que as gorduras são substâncias naturais amplamente distribuídas nos organismos vivos e que desempenham importantes funções biológicas. As moléculas de gordura contêm resíduos de álcoois polihídricos (junto com resíduos de ácidos carboxílicos, que os alunos conheceram no estudo de álcoois monohídricos), em particular, resíduos de glicerol. Isso é comprovado pelo experimento a seguir. Pedaços finamente picados de gordura (banha) são colocados em um frasco, 20-25 ml de água e 5-6 gotas de ácido sulfúrico concentrado são adicionadas (em vez desses reagentes, você pode tomar uma solução de ácido sulfúrico a 2%). A mistura é fervida durante 2-3 minutos, a solução é filtrada, o filtrado é tratado com solução de hidróxido de sódio a 2% até ficar neutro com tornassol. A solução resultante é então adicionada a Cu(OH)2 recentemente precipitado. Neste caso, observa-se uma cor azul brilhante de glicerato de cobre (II). O mesmo experimento é mais conveniente para realizar de outra maneira, a saber. Pedaços de gordura finamente picados (banha) são colocados em um frasco, adicione 20-25 ml de uma solução aquosa a 10% de álcali (hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio). A mistura é fervida durante 2-3 minutos, a solução é filtrada e uma solução a 5% de sulfato de cobre é adicionada gota a gota ao filtrado. O precipitado inicialmente formado de hidróxido de cobre (II) dissolve-se sob agitação e forma-se uma solução azul brilhante de glicerato de cobre. Propõe-se uma explicação dos resultados do experimento: quando a gordura é aquecida com água na presença de um ácido ou álcali, ocorre sua hidrólise, sendo um dos produtos o álcool tri-hídrico glicerol, que é detectado por uma reação qualitativa com hidróxido de cobre (II). A equação da reação é dada no experimento 1. Experiência 4. Detecção qualitativa de álcoois polihídricos em cremes e pomadas. Como você sabe, muitos cremes e pomadas contêm álcoois poli-hídricos como emolientes. Na maioria das vezes, glicerina ou propilenoglicol é usado para esses fins. Esses polióis são facilmente detectados por uma reação qualitativa a álcoois polihídricos. Uma pequena quantidade de creme de bebê é colocada em água destilada (você pode usar torneira comum ou água de nascente), bem misturado à temperatura ambiente por 2-3 minutos, a solução é drenada e um álcool polihídrico é detectado nela usando uma reação qualitativa. Ao usar qualquer outro creme cosmético uma emulsão aquosa estável é obtida cor branca. Em seguida, um volume igual de uma solução alcalina a 10% (soda cáustica ou potassa cáustica) é adicionado a esta emulsão, os flocos brancos precipitados são filtrados e o filtrado é adicionado ao Cu(OH)2 recém-precipitado. A dissolução do precipitado é observada e uma cor azul brilhante aparece. Essa experiência pode ser significativamente simplificada e reduzida no tempo. Para isso, o creme é colocado em uma solução alcalina a 10%, os flocos precipitados são filtrados e uma solução de sulfato de cobre a 5% é adicionada gota a gota ao filtrado contendo álcool polihídrico. O precipitado inicialmente formado de hidróxido de cobre (II) dissolve-se sob agitação e forma-se uma solução azul brilhante de glicerato de cobre (ver experiência 1). Experiência 5. Detecção de álcoois polihídricos em pastilhas elásticas. O sabor doce das gomas de mascar deve-se à presença de álcoois polihídricos, como o xilitol. Sua fórmula é C5H12O5, ou CH2OH(CHOH)3CH2OH. Um pedaço de goma de mascar finamente moído é colocado em água e agitado por 2-3 minutos. à temperatura ambiente. Em seguida, a água com xilitol dissolvido nela é vertida em um tubo de ensaio com hidróxido de cobre (II) e uma reação qualitativa positiva aos álcoois poli-hídricos é observada. Experiência 6. Interação do manitol com hidróxido de cobre (II) recém-precipitado. Alguns fármacos (piridoxina, ácido ascórbico, manitol e outros) são álcoois polihídricos por sua natureza química e contêm dois ou mais grupos hidroxila em suas moléculas. Portanto, é muito apropriado usar essas substâncias em uma aula prática de química para provar que pertencem aos álcoois polihídricos. Então manitol (ou simplesmente manitol) é um álcool seis-hídrico, cuja fórmula é C6H14O6, ou CH2OH (CHOH) 4CH2OH. É usado como um diurético eficaz. Vendido em farmácias na forma de uma solução a 15% de 200, 400, 500 ml. Estabilidade em prateleira (mais de dois anos). Uma solução de manitol com um volume de 2-3 ml é vertida em um precipitado azul de hidróxido de cobre (II) recém-preparado, o precipitado se dissolve para formar uma solução azul brilhante. A equação de reação é semelhante à equação de reação para a interação do xilitol com Сu(OH)2. O experimento químico descrito sobre o tema "álcoois polihídricos" baseia-se no uso de substâncias amplamente difundidas na natureza e utilizadas pelo homem em atividade econômica e vida cotidiana. Essa abordagem permite conectar estreitamente o processo de ensino de química com o conhecimento da realidade circundante e aumentar o interesse dos alunos por esse tema. Experiência química sobre o tema "Ácidos carboxílicos". O conceito de ensino especializado exige o reforço da orientação experimental do ensino das disciplinas do ciclo natural, incluindo a química nas aulas do perfil correspondente. E aqui, mais do que nunca, é importante a conexão entre o processo de ensino de química na escola e a realidade que nos cerca. Os alunos devem não apenas obter um conhecimento profundo da estrutura e propriedades dos produtos químicos, mas também ter certas ideias sobre seu papel na natureza e na vida humana e desenvolver habilidades reais no manuseio de produtos químicos. E aqui o professor tem uma ampla oportunidade de usar substâncias muito acessíveis de fontes naturais e conhecidas do dia a dia para a realização de um experimento químico. Tal abordagem de realização de aulas práticas e laboratoriais não só não enfraquecerá o interesse dos alunos pela disciplina em estudo, mas, ao contrário, o fortalecerá. A esse respeito, deve-se notar as descobertas metodológicas bem-sucedidas na realização de um experimento químico escolar em química orgânica, proposto por Khramov V.A. com co-autores (ver Química na Escola, 2005-06). No entanto, eles estão longe do currículo escolar e, muito provavelmente, podem ser recomendados para a realização de disciplinas eletivas em química ou para o trabalho de uma sociedade científica de estudantes (SSE) em química. Em conexão com o exposto, ofereço minha própria experiência na condução de um experimento químico em química orgânica no exemplo de estudar o tópico "ácidos carboxílicos" em aulas com estudo aprofundado de química. Dissociação de ácidos carboxílicos. Para fazer isso, use uma solução de ácido acético, preparada por diluição de 10 vezes de 70% de vinagre de mesa. Pegue três tubos de ensaio com uma solução de ácido acético. Um tornassol universal é mergulhado em um deles, uma solução de laranja de metila é adicionada ao outro e um extrato aquoso de viburno é adicionado ao terceiro (ele atua como um indicador natural, e os alunos tiram essa conclusão com base nos resultados dos testes). Em todos os casos, as soluções de ácido acético adquirem uma cor vermelha, o que indica uma reação ácida do meio: Os alunos tiram uma conclusão sobre a semelhança dos ácidos carboxílicos com os ácidos inorgânicos, comparam a velocidade de reação (em termos da intensidade de evolução do hidrogênio) do zinco e do alumínio com uma solução de ácido acético, relacionando isso com a atividade dos metais. Interação de ácidos carboxílicos com óxidos metálicos. Demonstrar a reação de uma solução de ácido acético com óxido de cobre (II), que pode ser preparada calcinando o fio de cobre na chama de um bico de gás ou de uma lâmpada convencional. Óxido de cobre preto (II) reage com ácido acético quando aquecido para formar uma solução de acetato de cobre cor azul:
A interação de ácidos carboxílicos com bases. Um pouco de ferrugem é adicionada à solução de ácido acético (pode ser preparada com antecedência colocando um pequeno prego de ferro em um pano úmido ou em um copo comum de água). A ferrugem, como você sabe, é uma camada de óxidos de ferro parcialmente hidratados, também inclui hidróxido de ferro (III). Com aquecimento moderado, reage com o ácido acético para formar uma solução de acetato de ferro vermelho-alaranjado, que então, quando fervido por 3-5 minutos, devido à hidrólise, se transforma em acetato de ferro básico, que precipita na forma de flocos marrom-avermelhados : A interação de ácidos carboxílicos com sais. Você pode usar cinzas de plantas (contém, entre outras coisas, carbonato de potássio), bicarbonato de sódio (bicarbonato de sódio), giz escolar ou pedaços de calcário ou mármore (carbonato de cálcio). Em todos os casos, o ácido acético deslocará o ácido carbônico de seus sais. O gás liberado pode ser identificado como dióxido de carbono, por exemplo: A natureza insaturada de alguns ácidos. Ácidos insaturados podem ser preparados a partir de óleo vegetal comum. Para fazer isso, deve ser fervido por 2-3 minutos. com uma solução aquosa de soda (carbonato de sódio) ou potássio (carbonato de potássio, de cinzas vegetais). Se a solução ficar colorida, pode ser descolorida com carvão ativado (o carvão também pode ser preparado com antecedência com os caras ou usado droga de farmácia) e depois filtre. A solução preparada de ácido insaturado (oleico) é colocada em dois tubos de ensaio, algumas gotas de iodo (solução alcoólica farmacêutica) são adicionadas a um e uma solução diluída de permanganato de potássio (permanganato farmacêutico de potássio) é adicionada ao outro. Em ambos os casos, ocorrerá descoloração das soluções reagentes. Além disso, um precipitado marrom de dióxido de manganês aparecerá no segundo tubo de ensaio: Propriedades especiais do ácido fórmico. Uma solução aquosa de ácido fórmico e um extrato aquoso de secreções de formigas são usados. Ambas as soluções são divididas ao meio. Uma solução de amônia de óxido de prata é adicionada a uma parte dessas soluções, aquecida e um precipitado preto de prata metálica é observado (um espelho de prata pode se formar). A outra parte dessas soluções, adiciona-se permanganato de potássio levemente rosa: observa-se descoloração e formação de um precipitado marrom de dióxido de manganês: Detecção de ácidos orgânicos em objetos naturais. Como se sabe, os ácidos orgânicos estão amplamente distribuídos na natureza, principalmente nos organismos vivos, onde desempenham uma série de funções importantes. funções biológicas. Basicamente, os ácidos naturais são produtos do metabolismo dos carboidratos. Estes são, em primeiro lugar, hidroxiácidos, oxoácidos. Muitos ácidos são produtos residuais de microrganismos. Portanto, será interessante e informativo para os alunos detectar ácidos em objetos naturais usando técnicas analíticas simples. Para fazer isso, basta ter indicadores (eles são indicados no primeiro experimento), que mudam de cor em um ambiente ácido. Limões, maçãs, repolho, outros vegetais e frutas podem ser recomendados como objetos naturais; vários produtos lácteos (leite, kefir, leite fermentado cozido, iogurte, etc.). Além disso, de acordo com a intensidade da cor dos indicadores, é possível comparar as quantidades de ácidos em alimentos frescos e enlatados, por exemplo, em frescos e chucrute, em maçãs frescas e assadas e assim por diante. Um trabalho habilmente organizado nesse sentido também permitirá realizar um bom trabalho científico alunos do NOU. Claro, longe de todas as possibilidades de trabalho experimental sobre este tema são descritas aqui. É importante que o experimento proposto mais uma vez convença os alunos da necessidade de estudar substâncias específicas que existem ao nosso redor. Tal experimento ajudará o professor a conectar o processo de aprendizagem com o conhecimento da natureza ao nosso redor, para mostrar o significado prático da química como ciência na vida humana. Além disso, isso permitirá que os alunos entrem em contato com os produtos químicos, com suas propriedades específicas, e entendam que a química está longe de conhecer as fórmulas das substâncias e a capacidade de escrever equações para determinadas reações, mas, antes de tudo, o conhecimento das propriedades das substâncias e a capacidade de usá-las para necessidades práticas. Experiência química sobre o tema "Ésteres e Gorduras" em aulas especializadas. Extração de gorduras e óleos. Pegue 2-3 gramas de sementes de girassol, linho, abóbora finamente esmagadas em um almofariz, marque-as em um frasco, adicione 25-30 ml de éter dietílico e feche o frasco com uma rolha de cortiça. Agite o frasco de vez em quando por uma hora. A solução de óleo resultante em éter é filtrada. O restante das sementes para o frasco é lavado duas vezes com pequenas porções de éter, que também é filtrado e adicionado à solução principal. O éter é destilado da solução em banho-maria e uma pequena quantidade de óleo é observada em cada um dos tubos de ensaio. A partir dessa experiência, podem ser organizados trabalhos de pesquisa, por exemplo, “ Análise comparativa teor de óleo em várias oleaginosas". Conclusão Decorre do exposto que a realização de um experimento químico em química orgânica na escola é de grande importância para a formação do conhecimento sólido dos alunos sobre as substâncias e suas propriedades. O experimento também permite que os alunos se familiarizem com os utensílios e eletrodomésticos mais simples, as regras para trabalhar em uma sala de química e desenvolvam suas habilidades práticas e habilidades para realizar experimentos simples em química. A química é uma ciência experimental. Portanto, o ensino dessa disciplina na escola é impossível sem o uso de um experimento químico. A realização de um experimento químico nas aulas de química também está prevista no padrão do ensino médio geral. Experimentos de demonstração, experimentos de laboratório, exercícios práticos - essas são formas comuns de trabalho experimental no estudo de química na escola. É claro que o problema de introduzir um experimento químico em um curso de química da escola deve mudar e melhorar constantemente. O próprio experimento químico também muda. Em que Atenção especial deve ser dada ao uso de substâncias a que os alunos estão expostos constantemente, todos os dias. Esta é a única maneira de aumentar o interesse dos alunos pela química. Neste trabalho de qualificação final, propusemos uma das opções para aprimorar o experimento químico escolar sobre o tema "substâncias orgânicas contendo oxigênio". No decurso do WRC, foi estudado o conceito de educação de perfil. A essência desse conceito é que os alunos interessados no assunto recebam um conhecimento mais aprofundado dessa disciplina. Um programa exemplar de formação geral completa (nível de perfil) em química foi analisado para organizar um experimento químico em química orgânica. Comparado ao nível básico, o nível de perfil implica um estudo mais aprofundado da química na escola. Os requisitos para um experimento químico escolar foram estudados. Adições ao experimento químico da escola em química orgânica foram desenvolvidas. Um experimento químico foi testado e recomendações foram feitas para seu uso na escola. Lista bibliográfica 1. Aleksinsky V.N. 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Experimentos de laboratório, ao contrário do trabalho prático, introduzem um pequeno número de fatos. Além disso, não captam totalmente a atenção dos alunos, pois oficinas, pois após um curto período de trabalho independente (experiência), os alunos devem estar prontos para aceitar novamente a explicação do professor.
Experimentos de laboratório acompanham a apresentação de material didático pelo professor e, como demonstrações, criam representações visuais das propriedades de substâncias e processos químicos nos alunos, ensinando-os a generalizar os fenômenos observados. Mas, ao contrário dos experimentos de demonstração, eles também desenvolvem habilidades e habilidades experimentais. No entanto, nem todos os experimentos podem ser realizados em laboratório (por exemplo, a síntese de amônia, etc.). E nem todo experimento de laboratório é mais eficaz do que um de demonstração - muitos experimentos de laboratório exigem mais tempo e a duração depende diretamente da qualidade das habilidades e habilidades experimentais formadas. A tarefa dos experimentos de laboratório é apresentar aos alunos o fenômeno particular (substância) que está sendo estudado o mais rápido possível. A técnica utilizada neste caso é reduzida à realização de 2-3 operações pelos alunos, o que naturalmente limita as possibilidades de formação de habilidades e habilidades práticas.
Métodos de experimento químico no ensino médio.
Tipos de experimento químico
Um experimento químico é essencial no estudo da química. É feita uma distinção entre uma experiência de demonstração educacional, realizada principalmente por um professor em uma mesa de demonstração, e uma experiência de aluno - trabalho prático, experimentos de laboratório e tarefas experimentais que os alunos realizam em seus locais de trabalho. Um experimento mental é um tipo de experimento.
Um experimento de demonstração é realizado principalmente ao apresentar novos materiais para criar ideias concretas sobre substâncias, fenômenos e processos químicos em crianças em idade escolar e, em seguida, formar conceitos químicos. Ele permite um curto período de tempo para tornar claras importantes conclusões ou generalizações do campo da química, para ensinar como realizar experimentos de laboratório e técnicas e operações individuais. A atenção dos alunos é direcionada para a implementação do experimento e o estudo de seus resultados. Não observarão passivamente a condução dos experimentos e perceberão o material apresentado se o professor, demonstrando a experiência, a acompanhar com explicações. Assim, ele foca a atenção na experiência, acostuma-se a observar o fenômeno em todos os seus detalhes. Nesse caso, todas as técnicas e ações do professor são percebidas não como manipulações mágicas, mas como uma necessidade, sem a qual é quase impossível concluir o experimento. Em experimentos de demonstração, em comparação com observações de laboratório de fenômenos são mais organizados. Mas as demonstrações não desenvolvem as habilidades e habilidades experimentais necessárias, portanto, devem ser complementadas por experimentos de laboratório, trabalho prático e tarefas experimentais.
Um experimento de demonstração é realizado nos seguintes casos:
É impossível colocar à disposição dos alunos a quantidade necessária de equipamentos;
A experiência é complexa, não pode ser realizada pelos próprios escolares;
Os alunos não possuem o equipamento necessário para realizar este experimento;
Experimentos com pequena quantidade de substâncias ou em pequena escala não dão o resultado desejado;
As experiências são perigosas (trabalho com metais alcalinos, uso de corrente elétrica de alta tensão, etc.);
É necessário aumentar o ritmo de trabalho em sala de aula.
Naturalmente, cada experiência de demonstração tem suas próprias características, dependendo da natureza do fenômeno que está sendo estudado e da tarefa educativa específica. Ao mesmo tempo, o experimento de demonstração química deve atender aos seguintes requisitos:
Seja visual (tudo o que for feito na mesa de demonstração deve ser claramente visível para todos os alunos);
Ser simples na técnica e fácil de entender;
Passe com sucesso, sem interrupções;
Ser previamente preparado pelo professor para que as crianças possam perceber facilmente o seu conteúdo;
Esteja a salvo.
A eficácia pedagógica de um experimento de demonstração, sua influência no conhecimento e habilidades e habilidades experimentais dependem da técnica do experimento. Este é entendido como um conjunto de instrumentos e dispositivos especialmente criados e utilizados em um experimento de demonstração. O professor deve estudar os equipamentos da sala de aula como um todo e cada dispositivo separadamente, elaborar a técnica de demonstração. Este último é um conjunto de técnicas de manuseio de instrumentos e aparelhos no processo de preparação e realização de demonstrações, que garantem seu sucesso e expressividade. Técnica de demonstração - um conjunto de técnicas que garantem a eficácia da demonstração, sua melhor percepção. A metodologia e a técnica de demonstração estão intimamente relacionadas e podem ser chamadas de tecnologia de um experimento de demonstração.
Ao realizar experimentos de demonstração, é muito importante verificar cada experimento em termos de técnica, qualidade dos reagentes, boa visibilidade por parte dos alunos dos instrumentos e dos fenômenos que ocorrem neles e garantias de segurança. Às vezes é aconselhável colocar dois dispositivos em uma mesa de demonstração: um está montado e pronto para a ação, o outro é desmontado para melhor explicar o dispositivo do dispositivo, por exemplo, um aparelho Kipp, uma geladeira, etc.
Deve-se sempre lembrar que qualquer experimento que falhe durante a demonstração mina a autoridade do professor.
Os experimentos de laboratório são um tipo de trabalho independente que envolve a realização de experimentos químicos em qualquer etapa da aula para uma assimilação mais produtiva do material e obtenção de conhecimentos específicos, conscientes e sólidos. Além disso, durante os experimentos de laboratório, as habilidades e habilidades experimentais são aprimoradas, uma vez que os alunos trabalham principalmente de forma independente. A realização de experimentos não ocupa toda a lição, mas apenas parte dela.
Os experimentos de laboratório são realizados com mais frequência para se familiarizar com as propriedades físicas e químicas das substâncias, bem como para especificar conceitos ou disposições teóricas, menos frequentemente para obter novos conhecimentos. Estes últimos contêm sempre uma tarefa cognitiva específica que os alunos devem resolver experimentalmente. Isso introduz um elemento de pesquisa que ativa a atividade mental das crianças em idade escolar.Experiências de laboratório, em contraste com o trabalho prático, introduzem um pequeno número de fatos. Além disso, não captam totalmente a atenção dos alunos, como os exercícios práticos, pois após um curto período de trabalho independente (experiência), os alunos devem estar prontos para aceitar novamente a explicação do professor.
Experimentos de laboratório acompanham a apresentação de material didático pelo professor e, como demonstrações, criam representações visuais das propriedades de substâncias e processos químicos nos alunos, ensinando-os a generalizar os fenômenos observados. Mas, ao contrário dos experimentos de demonstração, eles também desenvolvem habilidades e habilidades experimentais. No entanto, nem todos os experimentos podem ser realizados em laboratório (por exemplo, a síntese de amônia, etc.). E nem todo experimento de laboratório é mais eficaz do que um de demonstração - muitos experimentos de laboratório exigem mais tempo e a duração depende diretamente da qualidade das habilidades e habilidades experimentais formadas. A tarefa dos experimentos de laboratório é apresentar aos alunos o fenômeno particular (substância) que está sendo estudado o mais rápido possível. A técnica utilizada neste caso é reduzida à realização de 2-3 operações pelos alunos, o que naturalmente limita as possibilidades de formação de habilidades e habilidades práticas.
A preparação de experimentos de laboratório deve ser realizada com mais cuidado do que os de demonstração. Isso se deve ao fato de que qualquer negligência e omissão pode levar a uma violação da disciplina de toda a classe.
É necessário esforçar-se para que o trabalho laboratorial seja realizado por cada aluno individualmente. Em casos extremos, um conjunto de equipamentos não pode ser permitido para mais de dois. Isso contribui para uma melhor organização e atividade das crianças, bem como para o alcance do objetivo do trabalho laboratorial.
Após a conclusão dos experimentos, eles devem ser analisados e um breve registro do trabalho realizado deve ser feito.
O trabalho prático é um tipo de trabalho independente quando os alunos realizam experimentos químicos em uma determinada aula depois de estudar um tópico ou seção de um curso de química. Ajuda a consolidar os conhecimentos adquiridos e a desenvolver a capacidade de aplicação desses conhecimentos, bem como a formação e aperfeiçoamento de competências e capacidades experimentais.
O trabalho prático requer mais independência dos alunos do que os experimentos de laboratório. Isso se deve ao fato de que as crianças são convidadas a conhecer o conteúdo do trabalho e a ordem de sua execução em casa, para repetir o material teórico que está diretamente relacionado ao trabalho. O aluno realiza o trabalho prático de forma independente, o que ajuda a aumentar a disciplina, a compostura e a responsabilidade. E só em alguns casos, com falta de equipamento, pode ser permitido trabalhar em grupos de duas pessoas, mas de preferência não mais.
O papel do professor no trabalho prático é monitorar a correta execução dos experimentos e regras de segurança, manter a ordem na área de trabalho, fornecer assistência diferenciada individualmente.
Durante o trabalho prático, os alunos anotam os resultados dos experimentos e, no final da aula, tiram as conclusões e generalizações apropriadas.
Metodologia para um experimento de demonstração em química orgânica [Tsvetkov L.A., 2000]
As características de um experimento de demonstração em química orgânica são as seguintes:
A experiência no ensino de química orgânica é, em grande parte, um meio de "questionar a natureza", ou seja, um meio de estudo experimental das questões em estudo, e não apenas uma ilustração de informações sobre substâncias relatadas pelo professor. Isso é determinado tanto pelas características do próprio assunto quanto pelo fato de a química orgânica já ser estudada com base na formação química significativa dos alunos.
Os experimentos de demonstração mais significativos na maioria dos casos acabam sendo mais longos do que os experimentos em química inorgânica. Às vezes, eles levam quase uma aula inteira e, em alguns casos, não se encaixam na estrutura de uma aula de 45 minutos.
Experimentos de demonstração em vários casos são menos visuais e expressivos do que no curso da química inorgânica, pois há poucas mudanças externas nos processos observados e as substâncias resultantes geralmente não apresentam diferenças acentuadas nas propriedades dos materiais de partida.
Em experimentos de química orgânica, as condições de reação são de grande importância: mesmo uma pequena mudança nessas condições pode levar a uma mudança na direção da reação e à produção de substâncias completamente diferentes.
Ao montar experimentos em química orgânica, há um perigo significativo de compreensão insuficiente por parte dos alunos. Isso se explica pelo fato de que os experimentos muitas vezes levam muito tempo e, às vezes, várias demonstrações são encenadas em paralelo, o que obriga os alunos a distribuir sua atenção simultaneamente para vários objetos. Além disso, o caminho do fenômeno à essência é muitas vezes mais difícil aqui do que no estudo da química inorgânica.
Devido ao fato de que um número significativo de processos químicos importantes não pode ser demonstrado em condições escolares, é inevitável que os alunos se familiarizem com uma série de fatos sem demonstrar experimentos, de acordo com a história do professor, de acordo com diagramas, desenhos, etc.
Consideremos nesta seqüência quais conclusões metodológicas se seguem disso.
1. A experiência de química orgânica fornece um material muito agradecido para o desenvolvimento mental dos alunos e a educação de habilidades criativas para resolver os problemas apresentados. Se quisermos usar essas oportunidades, os experimentos demonstrados não podem ser reduzidos a uma ilustração visual das palavras do professor. Tal ensino dificilmente é capaz de despertar o pensamento independente dos alunos. O experimento é especialmente valioso como meio de estudo da natureza e, por ser fonte de conhecimento, desenvolve a observação dos alunos e estimula sua atividade mental, além de fazer com que comparem e analisem fatos, criem hipóteses e encontrem maneiras de testá-las , ser capaz de chegar às conclusões e generalizações corretas. Deste ponto de vista, são de grande importância experimentos que demonstrem a conexão genética entre classes de substâncias orgânicas; experimentos que testam suposições sobre as propriedades de substâncias e métodos para sua preparação com base na teoria da estrutura; experimentos que levam a uma conclusão sobre uma estrutura particular de uma molécula de uma substância.
Para que os experimentos de demonstração dêem resultados adequados, é necessário esforçar-se para cumprir as seguintes condições: a) expor claramente o problema que requer uma solução experimental e desenvolver com os alunos a ideia principal do experimento; o objetivo e a ideia do experimento, os alunos devem aprender antes do experimento e ser guiados por eles durante o experimento; b) os alunos devem estar preparados para o experimento, ou seja, deve ter o estoque necessário de conhecimento e idéias para observação correta e discussão mais aprofundada da experiência; c) os alunos devem conhecer a finalidade das partes individuais do dispositivo, as propriedades das substâncias utilizadas, o que observar durante o experimento, por quais sinais se pode julgar o processo e o aparecimento de novas substâncias; d) uma cadeia de raciocínio deve ser corretamente construída sobre o material da experiência, e os alunos devem chegar às conclusões necessárias com base em experimentos próprios sob a orientação de um professor.
É especialmente importante garantir a participação consciente e ativa dos alunos na condução da experiência e na discussão dos seus resultados. Isso pode ser alcançado por um sistema de perguntas que o professor coloca em conexão com o experimento, por exemplo: “O que queremos aprender com a ajuda deste experimento?”, “Que substâncias devemos tomar para o experimento?”, “Por que usamos esta ou aquela parte no dispositivo?”, “O que você observou neste experimento? Como, com base nessa experiência, pode-se tirar uma ou outra conclusão?”, “É possível tirar e tal conclusão?" etc. Tal técnica de um experimento químico ensina os alunos a observar corretamente, cultiva a atenção constante, o rigor do julgamento, contribui para a firme consolidação de idéias corretas e desenvolve o interesse pelo assunto.
2. As experiências em química orgânica requerem um grande cuidado metódico devido à sua longa duração. Dos experimentos recomendados pelo programa e livros didáticos, mais de 60% são de “longo prazo”, exigindo de 10 minutos a 1 hora e, em alguns casos, mais. Entre tais experimentos estão os seguintes: destilação fracionada de óleo, produção de bromobenzeno, fermentação de glicose, produção de bromoetano, nitração de fibra, síntese de nitrobenzeno e anilina, produção de acetaldeído a partir de acetileno, polimerização de metacrilato de metila ou outro monômero, experimentos quantitativos em conexão com a prova de fórmulas estruturais, etc.
Alguns professores tentam evitar experimentos demorados, temendo atrasar o ritmo do curso, enquanto outros cometem imprecisões metodológicas significativas na realização de tais experimentos, enquanto outros, ao contrário, valorizam muito esses experimentos, que são característicos da química orgânica, e não não se desviem do experimento que começaram. Ao mesmo tempo, a aula se arrasta tediosamente em antecipação ao resultado do experimento, ou seja, há um desperdício de tempo e o valor pedagógico da lição novamente acaba sendo baixo.
Como construir uma lição usando um longo experimento? Sempre que possível, deve-se esforçar principalmente para reduzir o tempo de condução do experimento. Isso pode ser alcançado de várias maneiras. Às vezes é possível nos limitarmos a obter uma pequena quantidade de uma substância, suficiente apenas para seu reconhecimento, ou não extrair o produto em sua forma pura, se puder ser identificado com convicção como resultado da reação. Pode ser recomendado pré-aquecer a mistura de reação ou reduzir razoavelmente a quantidade de materiais de partida.
Os métodos a seguir também proporcionam uma redução significativa no tempo. Tendo colocado este ou aquele experimento, você não pode esperar que ele termine nesta lição, mas, tendo observado o início da reação, mostre os produtos acabados para apresentar as substâncias obtidas no experimento iniciado na próxima lição, ou , tendo iniciado o experimento na lição, use a mesma experiência preparada com antecedência, onde a reação já passou em grande parte, e aqui na lição para colocar a extração das substâncias resultantes. Tal organização de experimentos não significará um desvio da visualização para o dogmatismo, pois as principais etapas do processo são preservadas aqui e encontram a explicação necessária. Os alunos veem a lentidão do processo e com total confiança se relacionam com a demonstração da etapa final da experiência. Os experimentos são realizados com cuidado especial, que não pode ser encurtado no tempo pelos métodos indicados acima. Aqui está uma das opções possíveis para o desenho metodológico de tais experimentos. A aula discute a estrutura do álcool etílico. Os alunos são questionados: "Qual reação pode confirmar a presença de um grupo hidroxila em uma molécula de álcool?" Ao conduzir perguntas sobre quais substâncias contendo hidroxila foram estudadas em química inorgânica e com quais substâncias reagiram, o professor convida os alunos a sugerirem uma reação com ácido clorídrico ou bromídrico. No caso da presença de um grupo hidroxila, pode-se esperar a formação de água e cloreto de etila (brometo) conhecido pelos alunos. As substâncias iniciais são nomeadas, a estrutura do dispositivo é explicada e a experiência correspondente é colocada. Uma equação de reação hipotética é elaborada.
Durante o experimento, a pergunta é colocada: "Que outras reações podem o álcool da estrutura que estabelecemos?" Os alunos lembram-se de ter recebido etileno. A professora pergunta como esse experimento foi montado na classe e sugere a compilação de uma equação para a reação. Em seguida, o professor pede para resumir as propriedades químicas do álcool. O aluno convocado indica a reação do álcool com o sódio, a reação para obtenção do etileno, dá as equações correspondentes, escreve a equação da reação com o brometo de hidrogênio e nomeia o produto resultante. Nesse momento, o professor chama a atenção da turma para a experiência. Uma quantidade significativa de brometo de etila já se acumulou no receptor. A professora separa-o da água (sem enxaguar) e carrega-o pela turma. Ao mesmo tempo ele pergunta: "Qual é o nome dessa substância e como ela é obtida?" Nesses casos, os alunos devem conhecer muito bem o objetivo do experimento, as substâncias iniciais, a direção do experimento, para que, ao retornarem a ele após alguma distração, não precisem lembrar com tensão quais substâncias estão reagindo de forma determinado caso e o que esperar. A experiência deve estar tão firmemente estabelecida na consciência que os alunos possam consultá-la a qualquer momento, porém, prestando sua atenção principal ao assunto que está sendo discutido em aula.
Devidamente montados, longos experimentos incutem nos alunos a capacidade de manter vários objetos em seu campo de visão ao mesmo tempo, o que é sem dúvida importante na educação e na vida. Em uma instituição de ensino superior, já nas primeiras aulas, é necessária a capacidade de distribuir a atenção entre ouvir uma aula e gravá-la, entre dominar o conteúdo de uma aula, gravá-la e observar os experimentos demonstrados.
3. Muitos experimentos em química orgânica perdem significativamente devido à baixa visibilidade dos processos e substâncias obtidas. De fato, ao reservar o benzeno, os alunos à distância não veem a manifestação da reação nem o bromobenzeno resultante; durante a hidrólise de sacarose, amido, celulose, nem reação nem novas substâncias são visíveis (cuja presença só pode ser determinada indiretamente mais tarde); ao receber o éter de uma mistura incolor de substâncias, o mesmo líquido incolor é destilado; ao demonstrar a preparação de ésteres na mistura reagente, não há alterações visíveis para os alunos, etc. Se tais experimentos não forem configurados corretamente, os alunos podem não apenas não conseguir formar as ideias necessárias, mas também ideias falsas podem se formar facilmente. Portanto, ao observar a separação de líquidos, um deles pode ser tingido para que a linha divisória seja claramente indicada. Da mesma forma, é possível colorir a água ao coletar gases acima da água e em experimentos envolvendo mudanças nos volumes de gases. Colorir líquidos é aceitável, no entanto, apenas se o professor garantir que os alunos compreendam claramente a artificialidade dessa técnica. Ao destilar líquidos, a queda de gotas no receptor pode ser mais visível por meio de uma luz de fundo, uma tela branca ou preta, etc.; deve-se enfatizar nitidamente por quais propriedades as substâncias iniciais e resultantes externamente semelhantes diferem e demonstrar imediatamente essa diferença. Onde o curso da reação pode ser avaliado pela formação de subprodutos, estes devem ser claramente visíveis para os alunos (absorção de brometo de hidrogênio por uma solução alcalina de fenolftaleína na preparação de bromobenzeno, etc.).
4. Deve-se notar especialmente que para reações em química orgânica, as condições sob as quais elas ocorrem são de importância decisiva. Na química inorgânica, essas condições desempenham um papel menor, uma vez que muitos processos já ocorrem em condições comuns e ocorrem quase sem ambiguidade. A observação de reações químicas sem uma compreensão clara das condições de sua ocorrência afeta negativamente a qualidade e a força do conhecimento. Quando as condições da reação não são suficientemente esclarecidas, os alunos podem ter a ideia errada de que a direção das reações não é determinada por nada, é completamente arbitrária e não obedece a nenhuma lei. Assim, por exemplo, logo após conhecer a produção de eteno a partir do álcool, os alunos se deparam com a produção de éter etílico a partir da mesma mistura de substâncias (álcool e ácido sulfúrico concentrado). É completamente incompreensível para eles por que o éter é obtido aqui, e não o etileno. Para explicar isso, e assim evitar a desconfiança da ciência, temos que voltar ao experimento com o etileno e agora dar as condições para sua preparação. Se essas condições fossem enfatizadas em tempo hábil, seria possível comparar com elas as condições de formação do éter e, nessa comparação, o conhecimento estaria mais firmemente consolidado. Portanto, ao demonstrar experimentos, deve-se atentar para as condições para o curso da reação e então exigir que essas condições sejam indicadas nos experimentos dos alunos. Essa abordagem organiza a observação dos alunos no processo de experimentação, dá a direção certa ao estudo do material do livro e ajuda a consolidar ideias específicas sobre fenômenos na memória. Isso ajuda, além de verificar a qualidade de assimilação do material pelos alunos. Constante enfatizando as condições do experimento, mostrando em alguns exemplos os resultados negativos do não cumprimento das condições do experimento, reconhecendo a resposta como inferior quando a equação da reação é dada sem descrever o fenômeno em si - todas essas técnicas auxiliam no estudo correto de Química. Mesmo na realização de exercícios e resolução de problemas, sempre que possível e apropriado, deve-se indicar as condições em que ocorre o processo correspondente.
5. A teoria moderna da estrutura dos compostos orgânicos permite revelar a essência dos fenômenos químicos mais profundamente do que no estudo da química inorgânica. A partir da observação dos fenômenos, o aluno deve passar para a ideia da ordem de conexão dos átomos em uma molécula, seu arranjo no espaço, a influência mútua de átomos ou grupos de átomos nas propriedades de uma substância como um todo e o rearranjo desses átomos durante uma reação. Se o experimento for usado incorretamente, pode acontecer que, apesar da observância aparentemente completa do princípio da visibilidade, o material educacional seja apresentado em grande parte dogmaticamente, divorciado do experimento, e o conhecimento dos alunos possa se tornar formal. Tal situação pode existir, por exemplo, naqueles casos em que o professor se esforça para iniciar o estudo de cada substância sempre estritamente de acordo com um determinado esquema.
O tema "Etileno" está sendo estudado. O professor pretende descrever as propriedades físicas do etileno, para então mostrar suas reações. Logo no início, ele diz aos alunos: "Para poder observar o etileno e conhecer suas reações, vamos buscá-lo no laboratório". Está sendo feito um experimento para obter etileno a partir de álcool etílico com a ajuda de ácido sulfúrico. Parece que neste caso era necessário explicar a estrutura do dispositivo, indicar quais substâncias foram tomadas para a reação e assim por diante. Mas de acordo com o plano do professor, a produção de etileno deve ser estudada depois de estudar as propriedades, e ele não se desvia desse plano aqui. Os alunos esperam pacientemente enquanto a mistura aquece. O que deve acontecer no experimento, o que seguir, o que observar - os alunos não sabem. Somente depois que o gás começou a se acumular no tubo de ensaio acima da água, o professor informa aos alunos o que é o etileno em termos de propriedades físicas. Assim, parte do tempo era perdido sem uso - os alunos olhavam para um aparelho incompreensível e não viam nada em essência. Com esse plano de estudo, é claro, seria mais conveniente preparar o etileno antecipadamente em cilindros para começar imediatamente a demonstrá-lo na aula.
6. Ao estudar química orgânica, não há a possibilidade nem a necessidade de demonstrar todos os fenômenos discutidos na lição. Esta afirmação já foi fundamentada acima. Aqui é importante considerar como abordar a seleção de experimentos obrigatórios para demonstração e como determinar quais experimentos os alunos podem formar uma ideia a partir de diagramas, desenhos, histórias de professores etc.
Em primeiro lugar, deve-se considerar que os alunos, é claro, devem observar na natureza todas as substâncias indicadas no programa, suas reações químicas mais importantes. Neste caso, não há necessidade de reproduzir reações repetidamente estudadas. Ao familiarizar os alunos com a reação do espelho de prata em um representante de aldeídos, você pode usar ainda mais essa reação para reconhecimento prático de substâncias (por exemplo, para determinar o grupo aldeído na glicose), e depois disso não há necessidade de demonstrar isso reação sempre que surge na lição.
Em cada novo caso, a menção disso evoca uma imagem bastante vívida do fenômeno nos alunos. Tendo demonstrado a explosão de metano e etileno com oxigênio, não há necessidade particular de demonstrar a explosão de acetileno.
Bastará referir-se a experimentos anteriores, ao mesmo tempo em que indica que a explosão do acetileno ocorre com força ainda maior. Da mesma forma, tendo mostrado a oxidação do álcool etílico e metílico, não é necessário oxidar outros álcoois para criar o conceito desejado nos alunos. Se as reações do ácido acético forem mostradas, é possível não repetir todas as reações ao estudar outros ácidos, etc.
No entanto, nos casos em que a substância é objeto direto de estudo (butano e isobutano foram considerados para fins do conceito de isomerismo), não se pode limitar a referir-se às suas propriedades físicas sem introduzir a própria substância. Por exemplo, é impossível não mostrar o benzeno alegando que os alunos imaginam um líquido incolor que congela a + 5°C, ferve facilmente, etc. Para formar um conceito suficientemente completo de benzeno, deve-se também familiarizar-se com seu cheiro, consistência, sua relação com outras substâncias, etc. Seria absurdo não mostrar aos alunos a reação do espelho de prata alegando que eles têm uma ideia sobre o espelho em geral. É impossível, por exemplo, não mostrar a produção e coleta de metano ou etileno sobre a água, alegando que anteriormente os alunos observaram a produção de oxigênio, coletaram óxidos de nitrogênio, etc. O objeto de estudo aqui não é a coleta de gás, mas o método de obtenção de uma substância, suas propriedades, deste ponto de vista, a experiência correspondente é demonstrada.
Em alguns casos, é preciso limitar-se a uma descrição verbal da experiência sem demonstrá-la, embora os alunos ainda não tenham a base necessária para uma representação correta do processo. Isso pode ser necessário nos casos em que o novo fenômeno em estudo não pode ser reproduzido na escola (por exemplo, quando o processo requer a aplicação de alta pressão, ou quando a mudança de condições para fins de ensino escolar distorce a imagem do processo de produção que está sendo realizado). estudado).
Do que foi dito, segue-se que a metodologia para demonstrar experimentos requer uma reflexão cuidadosa para cada lição. Qualquer experiência deve ser tão tecida no esboço da estrutura lógica da lição que cada aluno possa entender completamente o significado e entender o significado da experiência. Nesse caso, todas as possibilidades do experimento serão utilizadas em maior medida para estabelecer um estudo correto de substâncias, fenômenos, teorias e leis de uma determinada ciência.
Em conclusão, deve-se lembrar aqui mais uma vez que, uma vez que os fundamentos de um experimento de demonstração em química orgânica são comuns com o experimento de química inorgânica e mesmo com o experimento de outras ciências afins, os requisitos gerais que se aplicam a qualquer experimento educacional aplicar a ele. Vamos indicar na forma de uma enumeração pelo menos alguns desses requisitos.
O experimento deve ser "à prova de falhas", ou seja, ser obtido com certeza e ao mesmo tempo dar o resultado esperado, e não inesperado. Para isso, cada experiência é verificada antes da aula com os reagentes que serão usados na aula. A confiabilidade dos reagentes é muitas vezes mais importante aqui do que na química inorgânica. O experimento deve ser expressivo, representando vividamente o que eles querem obter dele. Para isso, o experimento deve ser montado em uma escala adequada, sem sobrecarregar o aparato com detalhes desnecessários e sem efeitos colaterais que distraiam a atenção dos alunos: o experimento deve ser, como se costuma dizer, "nu". É claro que essa isenção de detalhes desnecessários deve ser apropriada. Se for necessário, por exemplo, mostrar uma chama quase incolor de metano, é impossível não passar o gás por pelo menos uma lavagem com álcali antes de acendê-lo no tubo de saída. O experimento deve ser seguro quando montado na sala de aula. Na presença de um ou outro perigo (síntese de acetileno, produção de nitrocelulose), deve ser realizado apenas por um professor e com as devidas precauções.
Nome: Experiência em química orgânica no ensino médio. 2000.
O manual centra-se na metodologia experimental utilizada no estudo da química orgânica na escola. Ele fornece recomendações para experimentos de demonstração e de laboratório, bem como dicas úteis para a criação de trabalhos práticos.
O manual destina-se a professores de escolas de ensino geral e de classes especializadas, liceus, ginásios e outros instituições educacionais. Também pode ser recomendado a estudantes de universidades pedagógicas de perfil biológico e químico.
Há vários manuais valiosos sobre questões de experimentos no ensino de química inorgânica na escola. Entre eles, destaca-se o notável trabalho do falecido Vadim Nikandrovich Verkhovsky "Técnica e Métodos de um Experimento Químico na Escola". Um manual especial sobre questões experimentais em química orgânica, projetado para currículo escolar, está ausente.
Como resultado, os professores no processo de ensino de química orgânica são muitas vezes forçados a se limitar a experimentos químicos descritos no apêndice de um livro didático estável. Mas os experimentos no livro didático são projetados para serem realizados pelos alunos em sala de aula e, portanto, não podem fornecer totalmente um experimento de demonstração, e ainda mais. atividades extracurriculares em química.
Também é significativo que as técnicas e métodos de experimento em química orgânica em alguns casos se tornem mais complexos do que em química inorgânica. Isso se deve a certas características dos experimentos com substâncias orgânicas, por exemplo: o gasto de tempo muitas vezes significativo para a implementação de reações, a expressividade externa nem sempre suficiente dos processos etc.
CONTENTE:
PARTE I
QUESTÕES GERAIS DO MÉTODO DE EXPERIÊNCIA ESCOLAR EM QUÍMICA ORGÂNICA
Valor educativo do curso escolar de química orgânica (6). Experiência científica e educacional em química orgânica (8). Tarefas e conteúdo da experiência no ensino de química orgânica (11). Variedades de experimento educacional (14). Metodologia para uma experiência de demonstração em química orgânica (17).
PARTE II
TÉCNICA E METODOLOGIA DE EXPERIMENTOS ESCOLARES EM QUÍMICA ORGÂNICA
Capítulo I. Hidrocarbonetos saturados
Metano (26). Obtenção de metano em laboratório (27). O metano é mais leve que o ar (29). Combustão de metano (29). Determinação da composição qualitativa do metano (30). Explosão de uma mistura de metano e oxigênio (31). Substituição de hidrogênio em metano por cloro (32). Outras formas de produzir metano (33). Experiências com gás natural (35).
Homólogos de metano. Experiências com propano (36). Prova da composição qualitativa dos hidrocarbonetos superiores (38).
Derivados de halogênio de hidrocarbonetos saturados. Interação de derivados de halogênio com nitrato de prata (38). Deslocamento um do outro por halogênios de compostos (39). Decomposição térmica do iodofórmio (39). Descoberta de halogênios em substâncias orgânicas (39).
Capítulo II. Hidrocarbonetos insaturados
Etileno (40). Combustão de etileno (41). Explosão de uma mistura de etileno e oxigênio (41). Reação de etileno com bromo (42). Oxidação de etileno com solução de permanganato (45). Reação de etileno com cloro (reação de adição) (45). Combustão de etileno em cloro (46). Obtenção de etileno a partir de álcool etílico na presença de ácido sulfúrico (46). Preparação de etileno a partir de dibromoetano (49). Experiências com polietileno (49). Experiências com outros hidrocarbonetos contendo uma ligação dupla (50).
Acetileno (50). Obtenção de acetileno (51). Dissolução de acetileno em água (52). Dissolução de acetileno em acetona (52). Acetileno ardente (52). Explosão de acetileno com oxigênio (52). Reação do acetileno com solução de bromo e permanganato de potássio (53). Combustão de acetileno em cloro (53). Experiências com PVC (54).
Borracha (54). A proporção de borracha e borracha para solventes (55). Interação de borracha com bromo (55). Decomposição da borracha por aquecimento (55). Experiências com cola de borracha (56). Descoberta de enxofre em borracha vulcanizada (56). Extração de borracha da seiva leitosa das plantas (56).
Capítulo III. Hidrocarbonetos aromáticos
Benzeno (57). Solubilidade do benzeno (57). Benzeno como solvente (57). Ponto de congelamento do benzeno (58). Combustão de benzeno (58). A proporção de benzeno para água de bromo e solução de permanganato de potássio (58). Bromação de benzeno (59). Nitração de benzeno (61). Adição de cloro ao benzeno (62). Preparação de benzeno a partir de ácido benzóico e seus sais (63).
Homólogos de benzeno. Oxidação de tolueno (64). Halogenação de tolueno (64). Mobilidade de átomos de halogênio no núcleo de benzeno e na cadeia lateral (65). Síntese de homólogos de benzeno (66).
Naftaleno. Sublimação de naftaleno (67).
estireno. Propriedades insaturadas do estireno (67). Obtenção de estireno a partir de poliestireno (68). Experiências com poliestireno (68). Polimerização de estireno (69).
CAPÍTULO IV. Óleo
Gravidade específica e solubilidade do óleo (69). Volatilidade comparativa dos produtos petrolíferos (69). Gasolina e querosene como solventes (70). Combustão de hidrocarbonetos superiores (70). Explosão de vapores de gasolina com ar (70). A proporção de hidrocarbonetos de petróleo para reagentes químicos (71). Destilação fracionada de óleo (71). Purificação de gasolina e querosene (73).
Capítulo V e Álcoois. Fenol. Éteres
Etanol (álcool etílico) (74). Gravidade específica do álcool e mudança de volume quando misturado com água (74). Detecção de água em álcool (74). Detecção de álcoois superiores (óleo fúsel) em álcool (74). Concentração de solução alcoólica (75). Preparação de álcool absoluto (75). Álcool solvente (76). Álcool ardente (76). Detecção de álcool em vinho ou cerveja (76). Interação do álcool com sódio (77). Desidratação do etanol (77). Interação de álcool com brometo de hidrogênio (79). Preparação de iodoetano (79). Reação qualitativa ao álcool (81). Preparação de álcool etílico a partir de bromoetano (82). Preparação de álcool etílico por fermentação de açúcar (82). Obtenção de etanol a partir de etileno na presença de ácido sulfúrico (83).
metanol. Interação de metanol com cloreto de hidrogênio (85). Obtenção de metanol por destilação a seco de madeira (86). Comparação das propriedades de álcoois monohídricos (88).
Glicerol. Solubilidade do glicerol em água (88). Abaixando o ponto de congelamento de soluções aquosas de glicerol (89). Higroscopicidade do glicerol (89). Queima de glicerina (89). Reação de glicerol com sódio (89). Reação com hidróxido de cobre (90).
Fenol. Solubilidade do fenol em água e álcalis (90). O fenol é um ácido fraco (91). Reação de fenol com água de bromo (91). Reação qualitativa do fenol (92). Efeito desinfetante do fenol (92). Nitração de fenol (92). Preparação de fenol a partir de ácido salicílico (92).
Éteres. Baixo ponto de ebulição do éter (93). Resfriamento por evaporação de éter (93). Os vapores de éter são mais pesados que o ar (94). Solubilidade mútua de éter e água (94). Éter como solvente (95). Preparação de éter a partir de álcool (95). Teste de pureza de éter (96). Comparação das propriedades de éter dietílico e butanol (97).
Capítulo VI. Aldeídos e cetonas
Formaldeído (Metanal). O cheiro de formaldeído (98). Inflamabilidade do formaldeído (98). Obtenção de formaldeído (98). Interação de formaldeído com óxido de prata (99). Oxidação de formaldeído com hidróxido de cobre (II) (101). Efeito desinfetante do formaldeído (102). Polimerização e despolimerização de aldeído (102). Interação de formaldeído com amônia (102). Obtenção de resinas de fenol-formaldeído (103).
Aldeído acético (etanol). Preparação de acetaldeído por oxidação de etanol (105). Preparação de acetaldeído por hidratação de acetileno (106).
aldeído benzóico. O cheiro de benzaldeído e oxidação pelo oxigênio atmosférico (108). Reação do espelho de prata (108).
Acetona (dimetilprolanona). Queima de acetona (109). Solubilidade da acetona em água (109). Acetona como solvente para resinas e plásticos (109). Relação com solução de amônia de óxido de prata (109). Oxidação da acetona (109). Preparação de bromoacetona (110). Obtenção de acetona (III).
Capítulo VII. ácidos carboxílicos
Ácido acético. Cristalização de ácido acético (112). Ácido acético ardente (113). A proporção de ácido acético para agentes oxidantes (113). Ação de ácido acético em indicadores (113). Interação de ácido com metils (113). Interação com bases (113). Interação com sais (114). O ácido acético é um ácido fraco (114). Noções básicas de ácido acético (115). Produção quantitativa de metano e * sais de ácido acético (115). Produção de ácido por oxidação de etanol (116). Preparação de ácido acético a partir de seus sais (118). Obtenção de ácido dos produtos da destilação seca da madeira (118). Obtenção de anidrido acético (118). Obtenção de cloreto de acetilo (119). Exame de uma amostra de ácido acético (120).
Ácido fórmico. Decomposição do ácido fórmico em monóxido de carbono (II) e água (121). Oxidação do ácido fórmico (122). Obtenção de ácido fórmico (122). Interação de formato de sódio com cal sodada (124).
Ácido esteárico. Propriedades do ácido esteárico (124). O ácido esteárico é um ácido fraco (125). Obtenção de sabão (estearato de sódio) de estearina (125). Preparação de ácido esteárico a partir de sabão (125). Ação detergente do sabão (126). Ação da água dura no sabão (126).
Ácidos insaturados. Preparação de ácido metacrílico (127). Propriedades do ácido metacrílico (128). Insaturação do ácido oleico (128).
Ácido oxálico. Preparação de ácido oxálico a partir de ácido fórmico (129). Decomposição do ácido oxálico quando aquecido com ácido sulfúrico (129). Oxidação do ácido oxálico (130). Formação de ácidos e sais médios de ácido oxálico (131).
Ácido benzóico. Solubilidade do ácido benzóico em água (131). Solubilidade do ácido benzóico em álcalis (132). Sublimação de ácido benzóico (132). Preparação de ácido benzóico por oxidação de benzaldeído (132). Preparação de benzeno a partir de ácido benzóico (132).
Ácidos láctico e salicílico. Propriedades do ácido lático (133). Experiências com ácido salicílico (133).
Capítulo VIII. Éteres complexos. Gorduras
Ésteres (134). Síntese de éster etílico de ácido acético (acetato de etilo) (135). Obtenção de éster etílico de ácido benzóico (benzoato de etila) (137). Síntese de aspirina (137). Hidrólise de ésteres (138). Hidrólise da aspirina (139). Preparação de éster metílico de ácido metacrílico (metacrilato de metila) a partir de vidro orgânico (140). Preparação de metacrilato de polimetilo (141). Experiências com metacrilato de gyulimetil (141).
Gorduras. Solubilidade das gorduras (141). Extração de gorduras e óleos (142). Fusão e solidificação de gorduras (143). A reação de gorduras insaturadas (óleos) (144). Determinação do grau de insaturação das gorduras (144). Determinação do teor de ácido em gorduras (145). Saponificação de gorduras (145).
Capítulo IX. Carboidratos
Glicose. Propriedades físicas da glicose (147). A reação de grupos álcool de glicose (148). Reação do grupo aldeído (149). Detecção de glicose em frutas e bagas (150). Fermentação da glicose (150).
Sacarose. Mudança no açúcar quando aquecido (150). Carbonização de açúcar com ácido sulfúrico concentrado (151). Detecção de grupos hidroxila em açúcar (151). A proporção de sacarose para uma solução de óxido de prata e hidróxido de cobre (II) (152). Hidrólise de sacarose (152). Obtenção de açúcar de beterraba (153).
Amido. Preparação da pasta de amido (1,55). Reação de amido com iodo (155). Exame de vários alimentos para a presença de amido (156). Hidrólise de amido (156). Obtenção de melaço e glicose do amido (158). Obtenção de amido de batatas (159).
Fibra (celulose). Hidrólise da celulose a glicose (160), Nitração da celulose e experimentos com nitrocelulose (162).
Capítulo X. Aminas. Corantes
aminas gordurosas. Preparação de aminas de salmoura de arenque (164). Obtenção de metilamina a partir de sal cloridrato e experimentos com ele (165).
Anilina (166). A proporção de anilina para indicadores (167). Interação de anilina com ácidos (167). Interação de anilina com água de bromo (168). Oxidação de anilina (168). Obtenção de anilina (169).
Corantes (171). Síntese de dimetilaminoazobenzeno (171). Síntese de heliantina (metillaranja) (173).
Capítulo XI. Amidas ácidas
Ureia. Hidrólise da ureia (175). Interação da uréia com ácido nítrico (175). Interação da uréia com ácido oxálico (176). Formação de biureto (176).
Kapron. Reconhecimento de polímeros. Experimentos com capron (177). Reconhecimento de plásticos (177).
Esquilos. Descoberta em proteínas de nitrogênio (178). Descoberta em proteínas de enxofre (179). Desnaturação de proteínas no aquecimento (179). Desnaturação de proteínas sob a ação de várias substâncias (179). Reações de cor de proteínas (180). Reação de xantoproteína (180). Reação do biureto (181). Combustão como forma de reconhecer materiais proteicos (181).
O centro educacional "Paramita" apresenta uma grande coleção de materiais em vídeo sobre química. Junto com a retenção oficinas de laboratório no Centro, os alunos recebem programas de química (vídeo), experimentos interessantes - para a possibilidade de auto estudo e melhor memorização do material temático. A ideia de criar um programa tão interativo foi implementada em 2010 pelos professores do nosso centro.
Para facilitar a pesquisa no site, os experimentos e programas químicos são divididos em três seções: química Geral”, “Química Inorgânica” e “Química Orgânica”. Cada seção contém todo o material de vídeo que é usado no curso de estudo do curso de química.
Um vídeo interessante sobre química para alunos do 9º ano é apresentado por experimentos no curso de química inorgânica. O site coletou . São videoaulas divertidas de química - uma demonstração das reações químicas das principais classes de compostos inorgânicos: bases, ácidos, óxidos e sais. Por exemplo, uma experiência de vídeo com cromo, que é uma coleção de reações de cores, é bastante popular.
As experiências são classificadas na ordem em que são consideradas currículo em química. Experimentos em vídeo em química de grau 9 incluem reações químicas características de elementos, segundo as quais as subseções de experimentos no site são nomeadas: Hidrogênio, Halogênios, Oxigênio, Enxofre, Nitrogênio, Fósforo, Carbono, Silício, Metais alcalinos e alcalino-terrosos, Alumínio , Ferro, Cobre, Prata, Cromo e Manganês.
Experiências de vídeo em química. apresentado pelo material no curso de química orgânica. De acordo com cada classe de compostos orgânicos, as seções estão organizadas em ordem: Alcanos, Alcenos, Alcinos, Hidrocarbonetos aromáticos, Alcoóis, Fenóis, Aldeídos e cetonas, Aminas, Aminoácidos e Proteínas, Ácidos graxos, Carboidratos e Polímeros.
Na verdade, os vídeos de demonstração do site são um vídeo-tutor de química para um candidato - lições e experiências para auto estudo em um curso de química. Este curso é estudado nas séries 8-11 das escolas secundárias. Vídeo aulas de química para o Exame Estadual Unificado é uma seção do site do Centro Paramita dedicada a demonstrar experimentos que são realizados para familiarizar os alunos com as leis gerais e propriedades das substâncias (inorgânicas e orgânicas). Experimentos em vídeo em química também introduzem os princípios básicos e sinais de reações químicas, o que é necessário não apenas no processo de preparação bem-sucedida para o Exame Estadual Unificado / GIA e Olimpíadas, mas na formação de uma base científica e prática para uma compreensão profunda de Química.
Características do experimento em química orgânica.
Ao ensinar química orgânica, o professor tem amplas oportunidades para resolver problemas educacionais individuais e desenvolver e educar os alunos de forma mais eficaz. A experiência educacional, como na química inorgânica, no ensino da química orgânica visa contribuir para a solução dos principais problemas educacionais.
A consideração de fenômenos com substâncias no estudo da química orgânica ajuda os alunos a entender melhor os processos que ocorrem na flora e fauna circundantes, a aprender a essência e os padrões de vida. Uma característica da química orgânica é a dependência das propriedades químicas das substâncias na estrutura interna das moléculas, e não apenas na composição qualitativa e quantitativa.
A realização pelos alunos de experimentos em química orgânica, muitas vezes mais complexos do que experimentos com substâncias inorgânicas, contribui para o desenvolvimento da capacidade de aplicação de conhecimentos na prática e habilidades no manuseio de substâncias e equipamentos de laboratório, o que também é importante na orientação profissional dos alunos .
Um experimento em química orgânica contribui para o desenvolvimento da atenção, precisão, observação, perseverança na superação de dificuldades e uma série de outras qualidades nos alunos.
Um estudo puramente descritivo de química orgânica, quando os alunos são obrigados apenas a listar informações sobre substâncias individuais e escrever equações para reações químicas, parece-lhes ser um amontoado de um número infinito de fatos aleatórios. As fórmulas estruturais, introduzidas dogmaticamente, tornam-se para os alunos apenas esquemas que devem ser memorizados e ser capazes de desenhar.
Em geral, se a técnica de um experimento escolar educacional no estudo da química orgânica se torna um pouco mais complicada do que no estudo da química inorgânica, a metodologia para seu uso no processo educacional não difere significativamente. Em nenhum caso um experimento químico em química orgânica deve ser excluído do processo educacional.
No início do estudo da química orgânica, é útil provar experimentalmente que os elementos hidrogênio e carbono estão presentes na composição das substâncias orgânicas.
Descoberta de carbono e hidrogênio na matéria orgânica. Bata um pedaço de parafina do tamanho de uma ervilha em um almofariz com um volume igual de pó de óxido de cobre. Para o experimento, o pó de óxido finamente disperso obtido recentemente, obtido por calcinação de malaquita, é o mais adequado.
Coloque a mistura em um tubo de ensaio, despeje um pouco mais de pó de CuO por cima e fixe o tubo de ensaio quase na horizontal em um suporte, inclinando-o levemente em direção ao orifício, na borda do qual coloque uma pitada de sulfato de cobre anidro. Feche o tubo de ensaio com uma rolha com um tubo de saída de gás, cuja extremidade é abaixada em um copo de água de cal
Imagem 1. Descoberta de hidrogênio e carbono em compostos orgânicos
- CuO com analito
- Anidro CuSO4
- Um copo de água de cal.
Aquecer a mistura em um tubo de ensaio e observar a formação de gotículas de líquido nas paredes do tubo de ensaio, alteração da cor do sulfato de cobre, evolução do gás e turvação da água de cal. Explique esses fenômenos, escreva as equações de reação correspondentes, tire conclusões.
Para formar conceitos sobre as propriedades dos hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos, é conveniente e metodicamente correto usar uma abordagem unificada em sua explicação. Simultaneamente à obtenção da substância estudada, são demonstradas suas propriedades físicas, relação com agentes oxidantes (solução aquosa de KMnO 4), interação com halogênios em soluções aquosas, teste de explosão e reação de combustão. Para maior segurança, espirais de cobre são inseridas nos tubos de saída de gás. Separadamente, um experimento é montado para estudar as propriedades especiais das substâncias estudadas.
O professor prepara com antecedência um suprimento de pratos e reagentes para a aula. Devido ao fato de metano, etileno e acetileno serem substâncias gasosas, e os experimentos com eles são realizados no momento do recebimento, não há tempo para discutir cada propriedade após sua demonstração. Portanto, é necessário preparar os alunos para a percepção de todos os experimentos, realizar rapidamente esses experimentos e, em seguida, anotar as observações correspondentes, equações de reação e conclusões. É aconselhável realizar esse treinamento para os alunos desenhando primeiro uma tabela no quadro de acordo com o nome da substância que está sendo estudada nesta lição.
Obtenção e propriedades do metano. Em um almofariz, misturar uma mistura de acetato de sódio anidro e cal sodada na proporção de 1:3 em volume. Em vez de cal sodada, uma mistura de volumes iguais de acetato de sódio anidro, hidróxido de sódio e carbonato de cálcio (giz) misturados em uma argamassa pode ser tomada com o mesmo sucesso. Encha um grande tubo de ensaio seco 1/4 cheio com a mistura resultante. Feche o tubo de ensaio com uma rolha com um tubo de saída de gás com extremidade desenhada, no qual coloque uma espiral de cobre e fixe-a na perna do tripé, com uma ligeira inclinação em direção à rolha
Figura 2. Usina de metano.
Imediatamente antes de obter o metano, prepare 4 copos com um volume de 50 ml. Despeje neles, respectivamente, 30 ml de água pura, uma solução diluída de permanganato de potássio (rosa claro), água iodada (amarelo palha) e 10 ml de uma solução espumante (sabão, xampu, solução de sabão em pó) para um teste de explosão.
Para obter metano, aqueça todo o tubo de ensaio uniformemente e, em seguida, aqueça fortemente aquela parte dele, onde está localizada a parte principal da mistura. Primeiro, o ar será deslocado do tubo de ensaio, então o metano começará a ser liberado:
CH 3 COONa + NaOH CH 4 + Na 2 CO 3.
Propriedades físicas do metano. Passe o metano através de um tubo de saída de gás através de água limpa. Bolhas de um gás incolor, metano, são observadas. Normalmente, o metano é coletado pelo método de deslocamento da água, o que leva os alunos a supor que esse gás é insolúvel em água. O professor confirma esta conclusão. Prove que o metano é mais leve que o ar de forma mais rápida e clara, enchendo com este gás um frasco equilibrado em uma balança de cabeça para baixo, como mostra a figura.
Figura 3 Prova da leveza relativa do metano.
A proporção de metano para uma solução aquosa de permanganato de potássio e água iodada. Insira o tubo de saída de gás em um copo com uma solução de permanganato de potássio e passe o metano por alguns segundos. Em seguida, faça o mesmo procedimento com água iodada. Observação. Devido ao fato de que hidrocarbonetos insaturados podem estar entre os subprodutos da reação de produção de metano, esses experimentos não devem ser realizados por muito tempo. As soluções não mudam de cor, o que indica que o metano à temperatura ambiente não interage com uma solução aquosa de permanganato de potássio e água iodada.
Teste explosivo (verificando a pureza do metano). Mergulhe o tubo de ventilação na solução de espuma para que o gás que escapa forme espuma. Quando o vidro estiver cheio de espuma, remova o tubo de ventilação e traga uma lasca em chamas para a espuma. A ignição e a combustão rápida do metano são observadas. Se o flash for acompanhado por um som agudo, o metano liberado do dispositivo contém impurezas do oxigênio atmosférico. Neste caso, é perigoso inflamar o gás no tubo de saída de gás. Portanto, o teste de pureza deve ser repetido após um tempo novamente. Apenas metano puro (assim como hidrogênio), sem mistura de ar, pode ser inflamado durante o experimento.
Combustão do metano no ar. Acenda o metano na extremidade do tubo de saída de gás, ele acenderá com uma chama azulada não luminosa:
CH 4 + 2O 2 -> CO 2 + 2H 2 O.
Se você colocar uma xícara de porcelana em uma chama de metano, uma mancha de fuligem preta não se formará nela. A cor da chama fica laranja devido à presença de íons sódio no vidro do qual o tubo é feito.
Combustão de metano em cloro. Obtenha cloro em um recipiente alto e transparente com antecedência. Feche a abertura do vaso com um cotonete umedecido com solução de tiossulfato de sódio. Para demonstrar a interação do metano com o cloro, substitua o tubo de ventilação reto por um tubo de extremidade curva, acenda o gás e injete no recipiente de cloro conforme mostrado na Figura 4.
Figura 4 Combustão de metano em cloro.
Todo o experimento, com preparação adequada, leva cerca de 5 minutos. Depois disso, os resultados do experimento são discutidos, a tabela é preenchida e as conclusões são tiradas sobre a correspondência entre as propriedades do metano e a estrutura de sua molécula.
Propriedades dos homólogos do metano. Despeje 3 ml de água em um tubo de ensaio, adicione 1 ml de hexano (você pode tomar outro hidrocarboneto saturado ou uma mistura deles). Observe as propriedades físicas da substância, sua insolubilidade em água e sua densidade relativa em comparação com a da água.
Adicione algumas gotas de solução de permanganato de potássio à mistura e certifique-se de que não haja interação. Adicione um pouco de hexano à água iodada (3 ml) e agite o tubo, observe a ausência de interação entre o hidrocarboneto e o halogênio. No entanto, devido à melhor solubilidade do iodo em hexano, o halogênio é extraído para a camada de hidrocarboneto.
Para demonstrar a inflamabilidade do hexano, despeje algumas gotas dele em um copo de porcelana e incendeie-o com uma longa lasca acesa. Discuta os resultados do experimento, escreva as equações de reação correspondentes e tire conclusões sobre as propriedades dos homólogos do metano devido à estrutura das moléculas.
Preparação e propriedades do etileno. Despeje 2 a 3 ml de álcool etílico a 96% em um tubo de ensaio e adicione lentamente 6 a 9 ml de ácido sulfúrico concentrado. Mexa com cuidado. Adicione uma pitada de sulfato de cálcio seco ou sulfato de bário no mesmo local para evitar solavancos ao ferver. A mistura de etileno pode ser preparada com antecedência e armazenada por um longo tempo. Feche o tubo de ensaio com uma rolha com um tubo de saída de gás.
Figura 5 planta de etileno.
Antes de obter etileno, prepare soluções reagentes em quatro béqueres conforme recomendado acima para demonstrar as propriedades do metano.
Aqueça suavemente todo o tubo de ensaio primeiro e, em seguida, aqueça a parte onde o limite superior do líquido está localizado. A temperatura deve estar acima de 140°C.
Propriedades físicas do etileno. Usando um tubo de ventilação, passe o etileno pela água limpa, abaixando o tubo até o fundo do béquer. Bolhas de um gás incolor, etileno, são observadas. O etileno é coletado pelo método de deslocamento de água, o que leva os alunos a supor que esse gás é insolúvel em água. O professor confirma esta conclusão.
A proporção de etileno para uma solução aquosa de permanganato de potássio e água iodada. Abaixe o tubo de saída de gás até o fundo de um copo com uma solução rosa claro de permanganato de potássio. O gás liberado passa pela solução de permanganato de potássio e gradualmente a descolora:
3H 2 C \u003d CH 2 + 2KMnO 4 + 4H 2 O -> 2KOH + 2MnO 2 + 3CH 2 (OH) -CH 2 (OH).
Da mesma forma, passe o etileno resultante através de uma solução amarelo-palha de água iodada. A solução torna-se incolor:
H 2 C \u003d CH 2 + I 2 -> C 2 H 4 I 2.
Teste de explosão (verificação de pureza do etileno). A demonstração desta experiência é realizada como descrito acima para o metano.
Combustão de etileno em ar e cloro. Para esses experimentos, leve a chama de uma lasca em chamas até a extremidade do tubo de gás. O etileno inflama e queima com uma chama luminosa. Quando uma xícara de porcelana é introduzida na chama, forma-se uma mancha preta de fuligem, cuja aparência pode ser explicada pelo alto teor (%) de carbono na molécula de etileno e sua oxidação incompleta:
H 2 C \u003d CH 2 + O 2 -> CO 2; COM; H2O
Quando um tubo curvo com etileno em chamas é introduzido em um cilindro com cloro (ver experimentos com metano), ele continua queimando com a liberação de ainda mais fuligem:
C 2 H 4 + Cl 2 \u003d 2C + 4HCl
Todo o experimento leva apenas alguns minutos. Depois disso, os resultados do experimento são discutidos, a tabela é preenchida e são tiradas conclusões sobre a correspondência entre as propriedades do etileno e a estrutura de sua molécula (em comparação com a estrutura e as propriedades do metano).
Preparação e propriedades do acetileno. Para obter acetileno, coloque 8-10 pedaços de carboneto de cálcio do tamanho de uma ervilha no frasco do dispositivo. Conecte uma mangueira flexível ao tubo, na extremidade do qual deve haver um tubo de vidro com uma extremidade estirada e uma espiral de cobre dentro, como na Figura 6. Despeje alguns mililitros de uma solução diluída de ácido sulfúrico (1:20) de um funil de separação (a reação prossegue com mais calma):
Figura 6 Instalação para receber acetileno.
CaC 2 + 2H 2 O -> C 2 H 2 + Ca (OH) 2.
Antes de obter o acetileno, prepare 4 béqueres com volume de 50 ml com soluções para experimentos com metano e etileno.
Propriedades físicas do acetileno. Usando um tubo de saída de gás, passe o gás liberado pela água, abaixando a extremidade do tubo até um copo. Bolhas de um gás incolor, acetileno, são observadas. O acetileno é coletado pelo método de deslocamento da água, o que dá aos alunos motivos para supor que esse gás é insolúvel ou pouco solúvel em água. O professor confirma esta conclusão.
Observação. O acetileno é ligeiramente solúvel em água. Para confirmar este fato, você pode adicionar 1-2 gotas de água iodada a um copo de água através do qual o acetileno foi passado, que fica descolorido.
A proporção de acetileno para uma solução aquosa de permanganato de potássio e água iodada. Passe o gás liberado sucessivamente por uma solução diluída de permanganato de potássio (rosa) e depois por uma solução amarela clara de iodo:
HCCH + 4O -> COOH-COOH (ácido oxálico);
HCCH + 2I 2 -> C 2 H 2 I 4 (tetraiodoetano).
Observa-se a descoloração das soluções. Observação. As reações são relativamente mais lentas do que no caso do etileno, então as soluções das substâncias para o experimento devem ser muito diluídas, com uma cor quase imperceptível.
Teste explosivo (verificando a pureza do acetileno). A demonstração desta experiência é realizada como descrito acima para o metano. Há ignição e combustão rápida do acetileno com liberação de fuligem.
Queima de acetileno no ar. Quando os experimentos estiverem concluídos e o acetileno for liberado do dispositivo sem mistura de ar, leve a chama de uma lasca em chamas até a extremidade do tubo de saída de gás. Acetileno acende e queima com uma chama brilhante e esfumaçada.
Reação do acetileno com o cloro. Em um recipiente alto pré-preenchido com cloro (veja experimentos com metano), adicione uma colher para queimar substâncias com um pedaço de carboneto de cálcio umedecido com uma solução diluída de ácido sulfúrico ( com cuidado!). O acetileno liberado queima em uma atmosfera de cloro e queima com a liberação de uma grande quantidade de fuligem:
C2H2 + Cl2 -> 2C + 2HCl.
Todo o experimento leva alguns minutos. Depois disso, os resultados do experimento são discutidos, a tabela é preenchida e são tiradas conclusões sobre a correspondência entre as propriedades do etileno e a estrutura de sua molécula (em comparação com a estrutura e as propriedades do metano e do etileno).
Investigação das propriedades do benzeno. Ao contrário dos representantes de hidrocarbonetos discutidos acima, o benzeno é um líquido e não requer experimentos para obtê-lo na lição. Portanto, é possível estudar consistentemente suas propriedades, após cada experimento, realizar uma discussão e, em seguida, escrever a equação da reação.
Propriedades físicas do benzeno. Adicione 1–2 ml de benzeno a um tubo de ensaio com 3–4 ml de água e misture os líquidos. Os líquidos não se misturam, portanto o benzeno não se dissolve na água. A camada de benzeno é coletada acima da superfície da água (o limite de fase é visível), portanto a densidade do benzeno é menor que a unidade (0,874 a 20 o C). Mergulhe o mesmo tubo em um copo com uma mistura de resfriamento (por exemplo, uma mistura de nitrato de potássio ou uréia com gelo derretido ou neve). Após algum tempo (2–3 minutos), retire o tubo de ensaio. O benzeno solidificou, mas a água permaneceu líquida. Portanto, a temperatura de solidificação do benzeno é superior a 0 o C (+5,4 o C). Em seguida, aqueça o mesmo tubo (não fortemente) na chama de um queimador. A camada superior (benzeno) começará a ferver, mas a camada inferior (água) não. Portanto, o ponto de ebulição do benzeno é inferior a 100 o C (80,4 o C).
A proporção de benzeno para uma solução de permanganato de potássio e água iodada(ou prova de que o benzeno não reage à insaturação). Despeje 1-2 ml de benzeno em um tubo de ensaio e, em seguida, um pouco de solução de permanganato de potássio (rosa claro). Agite a mistura. Não ocorre descoloração (mesmo quando aquecido). Faça o mesmo experimento com água iodada. A descoloração também não ocorre, mas observa-se um fenômeno de extração (o iodo passa para a camada superior do benzil e a mancha).
Queima de benzeno no ar. Mergulhe uma vareta de vidro na garrafa de benzeno, retire-a e adicione uma gota de benzeno à chama. O benzeno inflama e queima com uma chama altamente fuliginosa. O aparecimento de fuligem é explicado da mesma forma que no experimento com acetileno.
Nitração de benzeno. Despeje 1 ml de benzeno em um tubo de ensaio e adicione um volume igual da mistura de nitração (uma mistura de ácidos sulfúrico e nítrico concentrado em uma proporção de volume de 2:1). Aqueça a mistura até ferver e depois esfrie despejando-a em um copo (30–50 ml). Na mistura resultante, é fácil detectar o nitrobenzeno pelo cheiro de amêndoas amargas:
C 6 H 6 + HONO 2 -> C 6 H 5 NO 2 + H 2 O.
Oxidação de homólogos de benzeno. Despeje 2-3 ml de uma solução diluída de permanganato de potássio em um tubo de ensaio, acidifique-o com 2-3 gotas de ácido sulfúrico diluído, adicione cerca de 1 ml de tolueno à mistura e agite bem. Aquecer a mistura e observar a descoloração da solução devido à oxidação do tolueno a ácido benzóico: C 6 H 5 CH 3 + 3O -> C 6 H 5 COOH + H 2 O.
Realize a reação de oxidação do xileno da mesma forma; neste caso, forma-se ácido ftálico dibásico C 6 H 4 (COOH) 2.
Observação. Ao estudar cada representante subsequente de hidrocarbonetos, são discutidas as semelhanças e diferenças com substâncias previamente estudadas. A conclusão é feita sobre a dependência das propriedades na estrutura das substâncias. Implementando, assim, uma abordagem unificada ao estudo das propriedades dos hidrocarbonetos, o professor consegue uma compreensão mais clara das características dos alunos. grupos diferentes hidrocarbonetos e, como resultado - uma fixação mais forte do material na memória dos alunos.
Um experimento adicional para realizar em sala de aula do círculo de química, durante as disciplinas eletivas
Determinação de halogênios pelo teste de Beilstein. Acenda o fio de cobre na chama do queimador até que a cor da chama pare. Com a ponta do fio (possivelmente quente), toque no analito (clorofórmio, bromobenzeno, ácido cloroacético, iodofórmio, policloreto de vinila, etc.) e leve-o a uma chama incolor (você pode acender um pouco de etanol em uma xícara de porcelana). Se o analito contiver cloro ou bromo, a chama se transformará em uma bela cor verde esmeralda, se iodo - a chama se tornará verde. O método foi proposto em 1872 por F. Beilstein (1838-1906).
Composição do gás natural ou liquefeito . Coloque no fogão a gás panela grande com água fria (3–5 l) e acenda o gás. Depois de um tempo, você verá que gotículas de líquido apareceram na superfície externa fria da panela. Isso é água. De onde ela veio? Obviamente, quando o gás queima, o óxido de hidrogênio é liberado. Assim, um dos componentes do gás natural é o hidrogênio.
Limpar jarra de vidroágua de cal, despeje o excesso para que grandes gotas de solução permaneçam nas paredes do recipiente. Segure a jarra sobre a chama de um queimador de gás ( cuidado com a queimadura!), e você verá que as gotas de água de cal ficaram turvas. Isso indica a presença de dióxido de carbono. Assim, o segundo componente do gás é o carbono.
Além disso, os compostos que formam o gás natural contêm pequenas quantidades de nitrogênio, oxigênio e enxofre.
A ligação química entre hidrogênio e enxofre é mais forte do que entre hidrogênio e carbono.Coloque em um recipiente um pequeno pedaço de parafina do tamanho de um grão de trigo e a mesma quantidade de enxofre. Aqueça a mistura. Ao mesmo tempo, o sulfeto de hidrogênio é liberado ( cheire com cuidado!) e carbono livre.
Propriedades da gasolina.a) Adicione uma gota de tintura de iodo e igual volume de gasolina a um tubo de ensaio com 2 ml de água. Agite bem a mistura. Após a estratificação do líquido, duas opções são possíveis. A primeira é que a cor desapareceu, portanto, a amostra é uma gasolina craqueada e contém hidrocarbonetos insaturados em sua composição. O segundo - o iodo foi extraído na camada superior de gasolina. Isso significa que você tem gasolina de corrida direta (não contém compostos insaturados). Além disso, você viu que o iodo é mais solúvel na gasolina do que na água.
b) Bata algumas sementes de girassol ou um pedaço de noz com 2-3 ml de gasolina. Escorra o líquido claro e coloque uma gota em papel filtro. Depois que a gasolina evapora, uma mancha gordurosa permanece no papel. Com a ajuda da gasolina nas usinas de extração de óleo, o óleo é extraído (extraído) das oleaginosas. A gasolina limpa as roupas de manchas de graxa. Despeje algumas gotas de gasolina no fundo de uma lata de metal seca e limpa e ateie fogo com uma longa lasca. (O recipiente com gasolina deve estar em um suporte incombustível.) A gasolina é muito inflamável e queima rapidamente sem fuligem.
Sublimação de naftaleno. No fundo de uma garrafa de vidro com boca larga (de ketchup) ou outro recipiente semelhante, coloque naftaleno. Em seguida, mergulhe um galho seco e ramificado na garrafa. Feche o gargalo do recipiente com um pedaço de algodão. Agora coloque a garrafa em um banho de areia fria e comece a aquecer (experimente em uma capela). Quando aquecido (50 ° C), o naftaleno sublima e condensa em paredes frias e um galho em forma de escamas brilhantes (quando a sublimação começa, pare de aquecer). Observe que a sublimação pode ser usada para purificar a substância. Faça uma suposição sobre o tipo de rede cristalina do naftaleno.
Determinação de relações quantitativas em reações de combustão de hidrocarbonetos gasosos em oxigênio. Coletar em eudiômetro<рисунок 7>oxigênio e um dos hidrocarbonetos gasosos em várias proporções de volume.
Figura 7 Eudiômetro.
Acenda a mistura, após estabelecer a temperatura inicial, anote o volume de gás acima do líquido no eudiômetro e tire as devidas conclusões de acordo com a lei das relações volumétricas de Gay-Lussac.
Perguntas e tarefas para consolidar, esclarecer e sistematizar o tema
Quaisquer experiências nas aulas de química devem ser discutidas do ponto de vista das disposições teóricas, do ponto de vista do uso das propriedades consideradas das substâncias na prática; Oferecemos várias opções de discussão.
- Descubra se existem fontes naturais de hidrocarbonetos em sua área. Qual é o seu papel atual e as perspectivas de uso na economia regional?
- Descubra quanto gás natural ou liquefeito sua família consome por ano. Calcule a quantidade de oxigênio necessária para queimar essa quantidade de gás e a quantidade de dióxido de carbono liberado. Discuta os resultados. Quanto calor é gerado neste caso?
- Se sua casa usa outras fontes de energia, como eletricidade, faça uma suposição sobre qual fonte é mais barata e mais limpa.
- No transporte rodoviário, a mistura de propano-butano comprimida em cilindros é amplamente utilizada como combustível para motores. Por que o gás natural ou metano mais barato e acessível não é usado para esses fins?
- Estudando as propriedades físicas dos hidrocarbonetos saturados mais simples, você estava convencido de que eles não têm cheiro. Por que o gás doméstico (natural ou engarrafado) tem cheiro?
- Com o aumento do número de átomos de carbono nas moléculas de hidrocarbonetos, o número de seus isômeros aumenta. Por exemplo, para o decano C10H22, o número de isómeros possíveis é 75; para compostos mais complexos, esse número chega a centenas e milhares. Você acha que é possível obter todos esses isômeros na prática?
- Considere cuidadosamente um isqueiro comum. Entenda o significado de cada detalhe. Preste atenção ao princípio de seu funcionamento, a estrutura da chama, a possibilidade de sua regulação. Escreva um tratado sobre o isqueiro. Além de descrever a aparência, indique a composição e as propriedades do combustível e as substâncias de que são feitas as peças, bem como os processos físicos e químicos que ocorrem ao usar um aço moderno.
P.S. Uma descrição de outras experiências de aprendizagem pode ser encontrada em: Strempler G.I. MÉTODOS DE EXPERIÊNCIA QUÍMICA EDUCACIONAL NA ESCOLA Manual educativo e metodológico para alunos de especialidades químicas. 2008 284 pág. Publicado no site da Faculdade de Química da Universidade Estadual de Saratov: http://www.sgu.ru/faculties/chemical/uch/ped/default.php.
