حل وحدة التفاعلات الكيميائية كيمياء حادي عشر عام فصل ثاني
الفكرة العامة
التغيرات الفيزيائية والكيميائية لتقديم الفكرة العامة لهذا الفصل ناقش الطلبة حول حرق الخشب على أن تشتمل الأمثلة على حريق في غابة أو موقد يحرق فيه الخشب. واطلب اليهم أن يميزوا بين التغيرات الفيزيائية والكيميائية. التغير الفيزيائي لا يؤثر في التركيب الكيميائي للمادة، أما التغير الكيميائي فيغير هذا التركيب. واطلب إليهم أيضا أن يعددوا التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث للخشب. إذ قد تشتمل التغيرات الفيزيائية على تقطيع جذع الشجرة إلى قطع صغيرة، على حين قد تشتمل التغيرات الكيميائية على عملية البناء الضوئي للنبات.
واسأل الطلبة ما إذا كان حرق أية مادة يؤدي إلى تغير کیمیائي، واطلب إليهم إعطاء أمثلة على ذلك. نعم، الورق، الفحم، الخشب، والبترول. واسألهم عن نوع التغير الذي يحدث عند حرق الخشب، وأن يعللوا استجاباتهم. حدث تغیر کیمیائي لأن الخشب تحول إلى رماد.
الربط بالمعرفة السابقة
اطلب إلى الطلبة مراجعة المفاهيم الآتية قبل دراسة هذا الفصل من مثل، كتابة صيغ المركبات الأيونية، والمركبات الجزيئية.
استعمال الصورة
حرق المواد اطلب إلى الطلبة أن يتوقعوا ماذا سيحدث للأشجار إذا شب حريق في الغابة. سيحترق الخشب ويحدث له تغیر کیمیائي، أي أن الخشب سيتحول إلى فحم ورماد. واطلب إليهم أيضا أن يعددوا التغيرات الفيزيائية والكيميائية التي تحدث خلال حريق الغابة وبعده، وكيف تؤثر هذه التغيرات في البيئة والمخلوقات الحية في الغابة . ستتنوع الإجابات، ولكنها قد تشتمل على تدمير مصادر الغذاء للحيوانات، وتدمير مساكنها التي تحميها من تغيرات الطقس والحيوانات المفترسة، وتلويث المياه .
نشاط استهلالي
الهدف يصنف الطلبة التغيرات إلى فيزيائية أو كيميائية، ويحددون أدلة على حدوث التغير الكيميائي.
احتياطات السلامة اطلب إلى الطلبة الإطلاع على نماذج السلامة قبل بدء العمل، وراجع معهم مخاطر استعمال الأمونيا.
تحذير، أبخرة الأمونيا مهيجة للعينين والجهاز التنفسي مائل. لذا، غط طاولة المختبر بقماش لامتصاص أي سائل قد ينسكب من التفاعل.
التخلص من النفايات يمكن سكب محتويات أنبوب الاختبار في المغسلة.
استراتيجيات التدريس
• تأكد من أن القرص الفوار يحتوي على كربونات أو بيكربونات وحمض ضعيف كحمض الستريك
النتائج المتوقعة
يذوب حمض الستريك الموجود في القرص الفوار في الماء، محولا لون الكاشف من الأزرق إلى الأحمر. ويتفاعل الحمض مع بيكربونات الصوديوم، منتجا غاز ثاني أكسيد الكربون. وعندما يتصاعد الغاز يصبح المحلول منظما، وتقل حموضته، ويتحول اللون الأحمر بسرعة إلى البرتقالي، ثم إلى الأصفر، وأخيرا إلى الأخضر، وتنتج محتويات أنبوب الاختبار رغوة فتفيض، وتنخفض درجة حرارة المحلول درجتين 2°c تقريبا.
1. التركيز
ابدأ بعرض الفكرة الرئيسة على الطلبة.
الفكرة الرئيسة
الميزان دع الطلبة يفكروا في عملية قياس كتلة عدد من قطع النقد المعدنية المتشابهة باستعمال الميزان على افتراض أن قطع النقد جميعها متساوية في كتلها. فماذا سيحدث للكتلة إذا وضع على الميزان في البداية عشر قطع نقدية، ثم أبعد خمسا منها، ستنقص الكتلة إلى النصف. اطلب إلى الطلبة مقارنة هذه النتيجة بكميات المواد المتفاعلة والناتجة من التفاعل الكيميائي. كلما زادت المواد المتفاعلة زادت النواتج ، وكلما قلت هذه المواد قلت النواتج .
2. التدريس
تطوير المفهوم
كميات المواد المتفاعلة اطلب إلى الطلبة أن يكتبوا معادلة الفظية لتحضير كعكة من المواد الأولية، وهي عملية تحتاج إلى طاقة. ستتنوع إجابات الطلبة، ولكنها قد تشتمل على: طاقة + ملح + سكر + صودا الخبز + بيض + ماء + زبدة + طحين + كعكة. مؤكدا على دقة كميات المواد المتفاعلة والناتجة من التفاعل الكيميائي (أو المعادلة الكيميائية). فمثلا، 2 . 5kg ملح ، وskg سكر، 41 من الماء، و 4 درازن بيض، وهكذا لن تنتج على الأغلب كعكة سليمة
الخلفية النظرية للمحتوى
الربط بواقع الحياة
نتجت كارثة الضباب الدخاني في لندن عام 1952م، والتي أدت إلى موت عدد كبير من الأشخاص، عما يعرف بالانقلاب الحراري، وهي حالة جوية تنتج عندما يحتجز فيها هواء بارد ساکن قريبا من سطح الأرض. فقد احتوى الضباب في ديسمبر عام 1952م على كميات غير عادية من السناج، والقطران، وثاني أكسيد الكبريت الناتجة من حرق الفحم الحجري في البيوت والمصانع. وارتفع معدل الوفيات الناجم عن الالتهاب الرئوي، والتهاب الشعب الهوائية، والسل، وفشل القلب، بشكل مفاجئ، وقد صرح أحد الأطباء البريطانيون في مقابلة مع هيئة الإذاعة البريطانية بأن الشئ المثير للاهتمام هو أن أحدا لم يدرك في ذلك الوقت أن عدد الوفيات كان يزداد إلى أن بدأت الأزهار تنفد من محلات بيع الأزهار، والتوابيت تنفد من محلات دفن الموتی.
استعمال المصطلحات العلمية
مقياس النانو اطلب إلى الطلبة البحث في معنی نانو. والتي قيمتها حوالي 10 و مصطلح "تقنية النانو" وبعض تطبيقاتها المستقبلية المحتملة. علم الغرويات، ومعالجات البيانات المصغرة، والأنظمة الإلكترونية والميكانيكية المصغرة.
مختبر حل المشكلات
الهدف يربط الطلبة بين خواص الفلزات ونشاطها الكيميائي
المهارات العملية تعرف السبب والنتيجة، تطبيق المفاهيم، التصنيف، التوقع.
استراتيجيات التدريس . اسأل الطلبة عما يجب معرفته من الخواص لتحديد نشاط الفلزات النسبي، الكهروسالبية، حالات التأكسد، نصف قطر الذرة، طاقة التأين، شحنة النواة الفاعلة، والخواص الدورية للعناصر. . اطلب إليهم البحث في كل من الخواص المذكورة، وكيف تساعدكل خاصية على توقع نشاط العنصر موضوع الدرس، تميل العناصر ذات طاقة التأين المنخفضة، ونصف القطر الكبير للتفاعل بصورة أسهل. كما يجب إعطاء بعض الاهتمام لاستقرار المدارات حول النواة.
التفكير الناقد
1. يجب أن تبيين رسوم الطلبة البيانات بنفس دقة البيانات الموجودة في الجدول.
2. يزداد نصف القطر عند ازدياد العدد الذري، وتقل طاقة التأين، والكهروسالبية كذلك.
3. ترتبط هذه الخواص بانخفاض النشاط كلما اتجهنا في المجموعة من الأعلى إلى الأسفل.
4. يقع عنصر الأستاتين (At) في المجموعة 17، وله خواص عناصر المجموعة نفسها (الهالوجينات). وسيكون الأستاتين على أساس هذا التوقع، في نهاية المجموعة حسب اتجاه الجدول الدوري.
التقويم
المعرفة ينبغي على الطلبة أن يكتبوا ملخصا عما عرفوه من خلال مختبر حل المشكلات، ويشرحوا كيف استعانوا باستنتاجاتهم على وضع عناصر أخرى في أماكنها الصحيحة في سلسلة النشاط.
التوسع
سلسلة نشاط الفلزات وضح للطلبة أن نشاط الفلزات في السلسلة يمكن وصفه بتفصيل أكبر مما هو في الشكل 3. 13. فالفلزات الواقعة بين الماغنيسيوم والحديد تتفاعل مع بخار الماء لا مع الماء البارد، والفلزات الواقعة بين النيكل والرصاص لا تتفاعل مع الماء أو البخار، كما أن جميع الفلزات فوق الفضة تتفاعل مع الأكسجين مكونة أكاسيد، على حين أن الفضة والبلاتين والذهب تكون أكاسيد فقط بشكل غير مباشر. تطبيق الكيمياء الحلي (المجوهرات) اسأل الطلبة هل سبق أن أصيبوا بحساسية من الحلي المعدنية؟ مع الأخذ بعين الاعتبار موقع النيكل والذهب والفضة والبلاتين في سلسلة النشاط . واسألهم أيضا أي هذه الفلزات أكثر نشاطا وأيها أقل؟ الأكثر نشاطا: النيكل، والأقل نشاطا: الذهب، ثم اسألهم أي هذه الفلزات أكثر احتمالا في تسبب الحساسية عند استعمالها في الحلي، النيكل، وأي أنواع الحلي الفلزية يعد أفضل اختيار الشخص لديه حساسية من الحلي؟ الذهب، البلاتين، أو الفضة.
المفاهيم عبر الواقع الإلكترونية شكل تفاعلي : يمكن للطلبة أن يتفاعلوا مع الرسوم المتحركة على الموقع
دفتر الكيمياء
الكيمياء العالمية ازداد الطلب في بدايات القرن العشرين على أسمدة النيتروجين أكثر من العرض. وكان أكبر مصدر للمواد الكيميائية المطلوبة لإنتاج السماد هو كمية زرق الطيور الهائلة المتراكمة على نحو طبيعي في تشيلي، والتي كانت تستهلك بسرعة، ولكن عملية هابر - بوش لصنع الأمونيا التي طورت في ألمانيا في فترة الحرب العالمية الأولى، حررت الزراعة العالمية من الاعتماد على السماد المنتج في تشيلي. لذا اطلب إلى الطلبة أن يقارنوا بين اعتماد العالم على أسمدة تشيلي في مطلع القرن العشرين و اعتماده على البترول من مصادر قليلة هذه الأيام، وكيف يؤثر الاعتماد على هذا المصدر في العلاقات العالمية ؟ وهل يؤدي الاعتماد على المصدر إلى الحث على الاكتشاف العلمي ستتنوع الإجابات، ولكن يجب أن يدرك الطلبة أن التطبيقات العملية للكيمياء يمكن أن يكون لها آثار بعيدة المدى