1. Titullapa

D. Samete

Materiāls izstrādāts
ESF Darbības programmas 2007. - 2013.gadam „Cilvēkresursi un nodarbinātība”
prioritātes 1.2. „Izglītība un prasmes”
pasākuma 1.2.1.„Profesionālās izglītības un vispārējo prasmju attīstība”
aktivitātes 1.2.1.2. „Vispārējo zināšanu un prasmju uzlabošana”
apakšaktivitātes 1.2.1.1.2. „Profesionālajā izglītībā iesaistīto pedagogu
kompetences paaugstināšana”
Latvijas Universitātes realizētā projekta
„Profesionālajā izglītībā iesaistīto vispārizglītojošo mācību priekšmetu pedagogu
kompetences paaugstināšana”
(Vienošanās Nr.2009/0274/1DP/1.2.1.1.2/09/IPIA/VIAA/003,
LU reģistrācijas Nr.ESS2009/88) īstenošanai.

Rīga, 2011.

2. Ievads

Oksidēšanās - reducēšanās procesi

Oksidēšanās – reducēšanās ir procesi, kas dabā notiek mums visapkārt. Elpošana, degšana, pūšana, trūdēšana, korozija – tie ir procesi, ar kuriem cilvēki saskaras ikdienā. Starp reakcijām, kas notiek dabā un sadzīvē, lielu daļu sastāda tieši oksidēšanās – reducēšanās reakcijas, piemēram, kurināmā degšana, barības vielu oksidēšanās, audu elpošana, fotosintēze, rūsēšana. Svarīgi, lai apgūstot šo tematu, audzēkņi justu saikni ar dzīvi, izprastu apkārt notiekošos procesus.

Sasniedzamais rezultāts

• Ar molekulārajiem un elektronu bilances vienādojumiem attēlo un izskaidro oksidēšanās–reducēšanās procesus, kuri norisinās starp metāliem un nemetāliem.
• Lieto jēdzienus – oksidēšanas pakāpe, oksidētājs, reducētājs, oksidēšanās, reducēšanās –, raksturojot oksidēšanās – reducēšanās procesus.
• Izskaidro oksidēšanās – reducēšanās procesu norisi šķīdumos, sastāda elektronu bilances vienādojumus un izvieto koeficientus dotajās oksidēšanās – reducēšanās reakciju shēmās.
  
• Izprot dažādu reducētāju izmantošanu metālu iegūšanā un ar ķīmisko reakciju vienādojumiem apraksta metālu reducēšanu no to savienojumiem.
  
• Izprot nemetālu oksidējošās – reducējošās īpašības savienošanas reakcijās un apraksta tās ar molekulārajiem un elektronu bilances vienādojumiem.

Metodiskas norādes skolotājam

Ikdienišķu, pazīstamu lietu, vielu izmantošana demonstrējumos un laboratorijas darbos ļaus audzēknim labāk izprast notiekošā būtību, viņš varēs saskatīt ķīmijas saikni ar dzīvi, varēs aptvert ķīmijas zināšanu nozīmi. Ieteicams mācību vielas izpratni panākt ar tādu eksperimentu palīdzību, ar kuriem audzēkņiem būs saskare savā profesijā (piem., automehāniķiem – metālu korozija, naftas produkti; viesnīcu servisa darbiniekiem – tīrīšanas līdzekļi; frizieriem – balinātāji un citi matu veidošanas līdzekļi) vai katra cilvēka ikdienas dzīvē sastopamām vielām (piem., pārtikas produkti, sadzīves ķīmija, kosmētika).

Mācību procesā tiks attīstītas pētnieciskās darbības prasmes: hipotēzes formulēšana; darba gaitas plānošana, izvēloties atbilstošas, drošas un videi nekaitīgas darba metodes; demonstrējuma novērošana; eksperimenta veikšana; laboratorijas piederumu un vielu lietošana, ievērojot drošas darba metodes; iegūto skaitlisko datu pārveidošana (tabulas, grafiki, diagrammas); rezultātu novērtēšana un salīdzināšana; iegūto datu ticamības un precizitātes novērtēšana; iegūto datu izskaidrošana, secinājumu precīza formulēšana atbilstoši uzdevumam/pētāmajai problēmai, hipotēzei un iegūtajiem rezultātiem; eksperimenta trūkumu novērtēšana un uzlabojumu ierosināšana; rakstiska vai mutiska iepazīstināšana ar rezultātiem; ķīmijas terminu, jēdzienu, nomenklatūras lietošana.

Uzsākot tematu, būtu nepieciešams aktivizēt audzēkņu iepriekšējās zināšanas par oksidēšanās - reducēšanās procesiem dabā un sadzīvē.

Tā kā profesionāli tehniskajās skolās ķīmijas mācību satura apguvei ir ļoti ierobežots stundu skaits un katras specialitātes apgūstamajā programmā tas ir dažāds, svarīgi ir dot audzēkņiem vispārīgu priekšstatu par oksidēšanās – reducēšanās reakcijām. Vidusskolas kursā oksidēšanās – reducēšanās reakcijas tiek aplūkotas, mācoties dažādus tematus (http://www.dzm.lv/kim/kim_prog_proj.pdf), un skolas, kurās stundu skaits tuvojas vidusskolas stundu skaitam, var izmantot DZM projektā izstrādāto vidusskolas programmu un atbalsta materiālus, kuros ir atrodams plašs teorētisko materiālu klāsts, kā arī izdales materiāli audzēkņiem un uzdevumu piemēri, kurus pedagogs var izmantot pēc saviem ieskatiem, atbilstoši stundu skaitam programmā un audzēkņu sagatavotības līmenim (Atbalsta materiāli ķīmijā, Atbalsta materiāli dabaszinībās), kā arī papildināt vai aizvietot tos ar šajā projektā izstrādātajiem materiāliem (skat.2.nod. Ieteicamā demonstrējumu izmantošanas secība). Plašu teorētisko materiālu un uzdevumu klāstu var atrast dažādu autoru piedāvātajās ķīmijas mācību grāmatās un uzdevumu krājumos vidusskolai.

Profesionāli tehniskajās skolās, kurās ir programmas ar nelielu ķīmijas stundu skaitu, oksidēšanās-reducēšanās procesus ieteicams aplūkot atsevišķā tematā, iekļaujot tajā arī pamatskolā apgūtās mācību vielas (par degšanas procesiem) nostiprināšanu. Svarīgi, lai audzēkņi gūtu vispārīgu priekšstatu ne tik daudz par vielu īpašībām, kuras piedalās apkārt notiekošajos procesos, bet tieši par procesa būtību un saistītu šīs zināšanas ar apgūstamo profesiju.

Ņemot vērā profesionāli tehnisko skolu ierobežoto materiāli tehnisko bāzi, šī temata izpratnei tiek piedāvāti skolotāja demonstrējumi, kurus viegli var pārveidot par skolēnu pāru vai grupu darbiem, ja ir materiālās iespējas un laiks.

Audzēkņiem veicamajos patstāvīgajos darbos, vēlams, lai situāciju apraksti būtu daudzveidīgi (atbilstoši apgūstamajai profesijai) un saistīti ar dzīvi. Skolotājs var pats sagatavot tādu situāciju aprakstus vai izmantot vidusskolas atbalsta materiālā (UP, K_11_KD_05_1v, K_11_ND_05_2v u.c.) dotos. Situāciju analīzi var organizēt grupās, piedāvājot katrai grupai noteiktu situāciju aprakstus.

Piedāvātajā mācību materiālā iekļauta datorprezentācija "Oksidēšanās - reducēšanās procesi", kas dod audzēkņiem vispārīgu priekšstatu par procesiem un oksidēšanās – reducēšanās reakcijām, demonstrējumi, kas dod iespēju nostiprināt pamatskolā apgūto mācību vielu par degšanu un izprast oksidēšanās-reducēšanās procesu būtību, darba lapas audzēkņiem un patstāvīga pētnieciskā darba piemērs (DL Lēnās oksidēšanās apstākļi), kas audzēkņiem ļaus attīstīt un nostiprināt pētnieciskās prasmes, plānot pētījumu un izdarīt secinājumus. Ja skolā nav iespējas rādīt demonstrējumu, tiek piedāvāts foto un video materiāls, kas audzēkņiem veidos labāku izpratni par notiekošajiem procesiem.

Lai paaugstinātu profesionāli tehnisko skolu audzēkņu motivāciju apgūt ķīmiju, lielākais akcents šajā materiālā tiek likts uz demonstrējumiem ar metodiskajiem norādījumiem skolotājam un darba lapām audzēkņiem. Tā kā stundas parasti tiek sakārtotas pāros, demonstrējumi var būt laika ziņā apjomīgāki – paliek laiks teorijai un uzdevumu risināšanai. Daži demonstrējumi veicami ievērojot īpašu piesardzību. Ja klasē nav no drošības viedokļa piemēroti apstākļi demonstrējuma veikšanai (Vara oksīda reducēšana ar magniju, Degoša magnija dzēšana ar ūdeni, Parafīna aizdegšanās), ieteicams rādīt foto vai video materiālu, kas atrodami pie katra konkrētā eksperimenta apraksta.

Demonstrējumi nosacīti dalās 5 grupās:

1. Skābekļa iegūšana

2. Degšanas izraisīšanas, pārtraukšanas nosacījumi, ugunsdrošība Degoša magnija dzēšana ar ūdeni
Degoša spirta dzēšana
Sveču degšana dažāda lieluma traukos
Ūdens uzkarsēšana papīra glāzē
Uguns dzēšana ar ūdeni

Demonstrējumu mērķis – nostiprināt pamatskolā iegūtās zināšanas par degšanas nosacījumiem(degšanas trīsstūri) un drošiem dzēšanas paņēmieniem.

3. Dažādu vielu degšana, degšanas apstākļi
Parafīna aizdegšanās
Metālu reakcija ar gaisa skābekli
Kokogles sadegšana skābeklī

Demonstrējumu mērķis – parādīt, ka ikdienā degt (reaģēt ar skābekli) var dažādas vielas, nozīmīgi ir apstākļi. Pierādās skābekļa kā oksidētāja nozīme.

4. Degšanas produkti
Sveces degšanas produkti

Šajā demonstrējumā veidosies audzēkņu izpratne par to, ka reakcijās rodas produkti, kurus var pierādīt ar specifiskām reakcijām (pamatskolas kursa atkārtojums).

5. Vielu oksidēšanās-reducēšanās
Vara oksīda reducēšana ar magniju
Sudraba nitrāta reducēšana ar varu

Demonstrējumu mērķis – veidot izpratni par oksidēšanās-reducēšanās procesu ar citiem oksidētājiem un elektrolītu šķīdumos.

Šajā mācību materiālā nav iekļauti demonstrējumi ar citiem nemetāliem (sērs, hlors) kā oksidētājiem, jo šiem demonstrējumiem nepieciešams velkmes skapis, kas lielākajā daļā profesionāli tehnisko skolu nav pieejams. Ja skolotājs uzskata, ka šādi demonstrējumi ir nepieciešami, DZM projekta izstrādātajos materiālos ir lieliski apraksti un video materiāli.

Profesionāli tehnisko skolu specifika (prakses, apmaiņas programmas u.c.) pieļauj lielu laika intervālu starp mācību stundām. Tā kā vērtējumi audzēkņiem tomēr ir nepieciešami, ieteicams šajā laikā uzdot audzēkņiem patstāvīgi izstrādājamus pētnieciskos darbus vai argumentētās esejas par dažādiem aktuāliem tematiem.

Izmantotā literatūra:
Rossow M., Flint A. Chemie fürs Leben am Beispiel von Kerzen, Oxi-Reinigern und Campinggas. http://www.chemie1.uni-rostock.de/didaktik/pdf/Kerzen,%20Oxi-Reiniger%20und%20Campinggas.pdf.

3. Ieteicamā demonstrējumu izmantošanas secība

Demonstrējumu ieteicamā secība pamatskolā apgūtā nostiprināšanai un temata „Oksidēšanās-reducēšanās procesi” apguvei programmām ar nelielu stundu skaitu ķīmijā.

Papildmateriāli vai materiāli ar ko aizvietot dažus vidusskolas atbalsta materiālus programmām ar lielāku ķīmijas stundu skaitu(100 un vairāk)

4. Skābekļa iegūšana

Demonstrējums

Skābekļa iegūšana no sausa oksidējošā tīrīšanas līdzekļa

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Zinās, kā iegūst skābekli, ievērojot drošas darba metodes, un izpratīs, ka skābekli var iegūt no dažādām skābekli saturošām vielām.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Mēģene (18x180 mm), mēģeņu turētājs, koka skaliņš, sijāts oksidējošais tīrīšanas līdzeklis (piem., veļas pulveris, kas satur skābekli), spirta lampiņa.

Darba gaita

1. Mēģenē ieber aptuveni 1 cm slāni sijātu oksidējošo tīrītāju.

2. Mēģeni karsē spirta lampiņas liesmā, tās galā turot kvēlojošu skaliņu.

3. Nopūt skaliņu un atkārto eksperimentu vairākas reizes palielinot un samazinot karsēšanas intensitāti.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kā pierāda skābekli?

· Kāpēc aizdegās kvēlojošais skaliņš?

· Kas notika, kad vielu karsēja straujāk? Kāpēc?

· Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Šis eksperiments noder kā apliecinājums tam, ka ķīmiskās reakcijas notiek ne tikai laboratorijā un skābekli var iegūt no jebkuras to saturošas vielas.

· Karsēšanas stiprums ietekmē gan gāzes veidošanās ātrumu, gan arī tās sastāvu. Jo straujāk karsē, jo straujāk izdalās gāze, taču lielāks ir arī oglekļa dioksīda saturs gāzu maisījumā. Ja izmanto sijāto tīrīšanas līdzekli, arī strauji karsējot, gāzu maisījumā tomēr ir vairāk nekā 90% skābekļa.

· Tā ir iespējams noskaidrot, vai degšanas reakcijas tīrā skābeklī norisinās citādi/straujāk nekā gaisā(gaisā kvēlojošs skaliņš skābeklī aizdegas).

5. Degšanas nosacījumi

Demonstrējums

Sveču degšana dažāda lieluma traukos

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs, ka degšanas reakcijās svarīga nozīme ir skābeklim.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

2 dažāda lieluma vārglāzes (piemēram, 250 ml un 600 ml), 2 sveces.

Darba gaita

Abas sveces aizdedzina un uz tām uzliek vārglāzes.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kas ir degšana?

· Kāpēc svece mazajā vārglāzē nodzisa ātrāk?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Šis eksperiments noder kā piemērs degšanas nosacījumu (degšanas trīsstūris) atkārtošanai.

· Ja gaisa skābekļa saturs vārglāzē kļūst mazāks (to patērē svece degšanas procesā) par noteiktu robežvērtību, sveces liesma nodziest.

· Pirms eksperimenta atkārtošanas vārglāzes ir jāizvēdina.

· No profesionālā viedokļa nebūtu pareizi teikt, ka sveces nodzišanas brīdī vārglāzē ir iztērēts viss skābeklis. Tā saturs samazinās tikai no 20% līdz 16%! Tas ir iemesls, kāpēc šādā veidā ar Millera kupolu nav iespējams noteikt skābekļa saturu gaisā. Kaut arī it kā iegūst pareizu rezultātu – skābekļa saturs gaisā tiek uzrādīts aptuveni 20%, tas skaidrojams vairāk ar termiskiem un šķīšanas efektiem nekā ar patieso skābekļa patēriņu. Šim eksperimentam derīgas ir jebkuras saimniecības preču veikalā nopērkamās sveces.

Ūdens uzkarsēšana papīra glāzē

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Nostiprinās zināšanas par vielu aizdegšanās nosacījumiem, veidos prasmes reģistrēt novērojumus.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Svece, papīra tūta(A4, 80g/m²), ūdens, termometrs(līdz 100 °C), hronometrs, laboratorijas statīvs.

Darba gaita

1. Saloka kvadrātveida lapu, kā parādīts pielikumā.

2. Līdz trešdaļai piepilda tūtu ar ūdeni un ievieto termometru.

3. Papīra “glāzi” tur virs degošas sveces.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kāpēc papīrs neaizdegās sveces liesmā?

· Kā šo eksperimentā novēroto īpašību varētu izmantot praktiskajā dzīvē?

Metodiskas piezīmes skolotājam

• Eksperiments parāda, ka vielas degšanai nepieciešami visi trīs degšanas trīsstūra nosacījumi(viela, temperatūra, skābeklis).
• Papīru dzesē ūdens, un tāpēc tas nesasniedz aizdegšanās temperatūru (degšanas trīsstūra atkārtojums).
• Termometru ieteicams iestiprināt statīvā stacionāri.
• Kā alternatīvu locītajai papīra tūtai var izmantot Muffin papīra cepšanas formas.
• Pievērst audzēkņu uzmanību tam, ka ūdens papīra traukā uzsilst, bet papīrs nedeg.

• Papīra tūtas locīšanu skat. D Ūdens uzkarsēšana papīra glāzē.

6. Dažādu vielu degšana ikdienā

DL Parafīna aizdegšanās
PP Parafīna aizdegšanās
DL Dažādu metālu reakcija ar gaisa skābekli
PP Dažādu metālu reakcija ar gaisa skābekli

Demonstrējums

Parafīna aizdegšanās

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Demonstrējumā saskatīs reakcijas norises apstākļu ietekmi uz ķīmisko reakciju ātrumu, pilnveidos pētnieciskās darbības prasmes.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Statīvs, porcelāna bļodiņa vai tīģelis, skārda vāciņš dzēšanai, spirta lampiņa, koka skaliņš, parafīns.

Darba gaita

1. Porcelāna bļodiņā vai tīģelī ieliek nedaudz parafīna.

2. Mēģina to aizdedzināt ar degošu koka skaliņu.

3. Spirta lampiņas liesmā karsē bļodiņu vai tīģeli ar parafīnu.

4. Kad parafīns izkusis, mēģina to aizdedzināt ar degošu koka skaliņu.

5. Mēģinājumu atkārto, kad parafīns karsēts apmēram 2 minūtes un sāk iztvaikot.

6. Liesmu dzēš ar skārda vāciņu.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

- Kāpēc parafīns neaizdegās pirmajā un otrajā mēģinājumā?

· Kas aizdegās trešajā mēģinājumā?

· Kādi apstākļi bija nozīmīgi, lai izraisītos vielas degšana?

· Kādi drošības noteikumi bija jāievēro veicot šo eksperimentu?

· Kādā situācijā mēs dzīvē varam saskarties ar šādu aizdegšanos?

· Kā Tu rīkosies situācijā, ja būs notikusi šāda aizdegšanās?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Pievērst audzēkņu uzmanību tam, ka vispirms parafīns kūst, tātad notiek fizikāla pārvērtība (sasniedzot kušanas t°), maina agregātstāvokli.

· Kad parafīns izkusis, tas sāk iztvaikot (sasniedzot viršanas t°), maina agregātstāvokli.

· Cietā un šķidrā agregātstāvoklī parafīns nedeg. Parafīnu var aizdedzināt tikai tad, ja tas iztvaiko. Parafīna tvaiki deg.

· Lai audzēkņiem būtu uzskatamāk, ka deg tvaiki, aizdedzinot parafīnu, koka skaliņu vēlams nelikt pie pašas bļodiņas.

· Parafīnu var iegādāties aptiekā, vislabāk deg medicīniskā parafīna tvaiki.

Demonstrējums

Dažādu metālu reakcija ar gaisa skābekli

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs, ka dažādu metālu ķīmiskās reakcijas ātrums ar skābekli atkarīgs no metālu vietas aktivitātes rindā un to sasmalcinātības pakāpes.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Ugunsdrošs paliktnis, tīģeļknaibles, sālstrauciņš, dzelzs nagla, dzelzs pulveris, vara skārds, zīmuļu asināmais, spirta lampiņa, smiltis.

Darba gaita

1. Citu pēc cita spirta lampiņas liesmā tīģeļknaiblēs tur vara skārdu, dzelzs naglu un magnija zīmuļu asinātāju.

2. Pēc ķīmiskās reakcijas sākšanās metālu izņem no degļa liesmas un tur virs ugunsdroša paliktņa.

3. Dzelzs pulveri kaisa no sālstrauciņa spirta lampiņas, kas novietota uz ugunsdrošā paliktņa, liesmā.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kas notika ar katru metālu liesmā? Kāpēc?

· Kāpēc pirmajā eksperimentā dzelzs nagla nedega, bet dzelzs pulveris deg dzirksteļodams?

· Kādas pazīmes liecina par to, ka notiek ķīmiska reakcija?

· Kas radās metāla degšanas rezultātā?

· Kādi drošības noteikumi jāievēro veicot šādu eksperimentu?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Šajā eksperimentā audzēkņi redz, ka dažādi metāli ar gaisa skābekli reaģē atšķirīgi. Asinātājs no magnija sakausējuma deg, rodas balts pulveris un izdalās liels daudzums siltuma, novēro spožu liesmu. Dzels nagla kvēlo, nedaudz izmainās tās virsma. Vara skārds kvēlo, tā sarkano krāsu nomaina melna.

· Eksperiments noder arī kā piemērs ķīmiskās reakcijas paātrināšanas(vielas sasmalcināšana, enerģijas pievadīšana) nosacījumu atkārtošanai.

· Izpratnes nostiprināšanai var minēt piemēru, kurā salīdzina degšanas spēju smalkām koka skaidām, ko izmanto kamīna iekuram, un resnām koka šķilām.

· Ja nepieciešams, var pievērst audzēkņu uzmanību arī dažādajam izdalītās enerģijas daudzumam katrā reakcijā.

· Sadegot magnijam, nedrīkst skatīties uz liesmu.

· Dzelzs pulveris reaģē strauji, tas sadeg līdzīgi kā brīnumsvecīte vai svētku salūts, radot dzirksteļošanu.

· Jāsagatavo smiltis varbūtējai dzēšanai.

· Zīmuļu asinātājam jābūt no magnija sakausējuma (firma KUM, iegādājams Jāņa Rozes grāmatnīcās).

· Ja nav pieejams vara skārds, var izmantot vara stieplītes no elektromotoru spolēm.

· Dzelzs naglas iegādājamas jebkurā celtniecības preču veikalā.

· Dzelzs pulvera vietā var izmantot saimniecības preču veikalā nopērkamo alumīnija pulveri.

Demonstrējums

Kokogles sadegšana skābeklī

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Vērojot demonstrējumu, secinās par reakcijas norises apstākļu ietekmi uz ķīmisko reakciju ātrumu un izpratīs pilnīgas sadegšanas nosacījumus.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Mēģene (18x180 mm), mēģeņu turētājs vai laboratorijas statīvs, kokogle (kniepadatas galviņas lieluma gabaliņš), sijāts oksidējošais tīrīšanas līdzeklis, stikla vate, spirta lampiņa.

Darba gaita

1. Mēģenē iepilda 2 cm slānī sijātu oksidējošo tīrīšanas līdzekli.

2. 6 cm virs tā uz nesablīvētas stikla vates kušķīša piciņas novieto kokogli kniepadatas galviņas lielumā un mēģeni statīvā vai mēģeņu turētājā nostiprina slīpi.

3. Vispirms ar spirta lampiņas liesmā uzkarsē kokogli līdz sarkankvēlei, tad karsē tīrīšanas līdzekli.

(Attēlu skat. D Kokogles sadegšana skābeklī)

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kāpēc kokogle sāka kvēlot un degt, kad sāka sildīt tīrīšanas līdzekli?

· Kāpēc aizdegās kvēlojošais skaliņš?

· Kas notika, kad vielu karsēja straujāk? Kāpēc?

· Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Šis eksperiments noder kā apliecinājums tam, ka degšana skābeklī notiek daudz straujāk nekā gaisā.

· Karsējot kokogli, skābekļa saturs mēģenē nav pietiekošs pilnīgai ogles sadegšanai. Ogle tikai kvēlo. Ja pār kvēlojošo ogli plūst skābeklis, kas izdalās no oksidējošā tīrīšanas līdzekļa, tā sadeg ar spožu liesmu, gandrīz bez atlikuma, izdalot daudz siltuma.

· Eksperimentos vēlams izmantot tikai izsijātus oksidējošos tīrītājus, piem., traipu tīrītāju „Vanish stain” vai veļas pulveri „Ariel complete 7”, kas nopērkami jebkurā saimniecības preču veikalā vai lielveikalā.

· Kokogle ir nopērkama jebkurā lielveikalā (ogles, kas domātas grilam).

7. Dzēšana

DL Droša degtspējīgu vielu dzēšana

PP Magnija "dzēšana" ar ūdeni

Demonstrējums

Uguns dzēšana ar ūdeni

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs, ka degošas vielas dzēšanas paņēmiens jāizvēlas ņemot vērā vielas īpašības un degšanas apstākļus.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Ugunsizturīgs lēzens trauks, strūklene, papīrs, koks.

Darba gaita

1. Ugunsizturīgā traukā iekur mazu „ugunskuru”.
2. Kad skaidri redzama liesma, ugunij no strūklenes uzsmidzina ūdeni un to nodzēš, no trauka neizspiežot visu skābekli.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

• Kāpēc uguns apdzisa, kaut arī gaiss spēja piekļūt degošajai vietai?
• Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

• Eksperiments parāda, ka degošu vielu var nodzēst samazinot temperatūru (degšanas trīsstūra atkārtojums).
• Ūdenim ir liela īpatnējā siltumietilpība. Pavisam nedaudz auksta ūdens īsā laikā spēj atdzesēt degošo vietu zem degošās vielas aizdegšanās temperatūras.
• Ieteicams pārrunāt drošības noteikumus.

Demonstrējums

Degoša spirta dzēšana

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs, ka degošas vielas dzēšanas paņēmiens jāizvēlas ņemot vērā vielas īpašības un degšanas apstākļus.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Porcelāna bļodiņa, piemērots metāla vāciņš, ugunsdrošs paliktnis, tīģeļknaibles, spirts.

Darba gaita

1. Porcelāna bļodiņā, kas novietota uz ugunsdroša paliktņa, ielej 5 ml spirta.
2. Spirtu aizdedzina.
3. Porcelāna bļodiņai uzliek piemērotu vāciņu un gaida 5 sekundes.
4. Vāciņu noņem ar tīģeļknaiblēm.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

• Kāpēc degošais spirts nodzisa?
• Kāpēc degošo spirtu nedrīkstēja dzēst ar ūdeni?
• Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

• Eksperiments parāda, ka degošu vielu var nodzēst, pārtraucot skābekļa padevi (degšanas trīsstūra atkārtojums).
• Degošu šķidrumu var nodzēst, uzklājot tam ugunsdrošu materiālu.
• Iespējams demonstrēt arī citus paņēmienus, kā novērst skābekļa piekļuvi degošai vielai. Kas jādara, ja deg cilvēka apģērbs? Kādas ir iespējas apsegt iztecējušu degošu šķidrumu?
• Ja nepieciešams, var pārrunāt degošas vielas dzēšanas paņēmiena atkarību no vielas blīvuma.
• Ieteicams pārrunāt drošības noteikumus.
• Spirta vietā var izmantot saimniecības preču veikalā iegādājamu degšķidrumu.

Demonstrējums

Degoša magnija „dzēšana” ar ūdeni

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs, ka ne visas degošas vielas var nodzēst ar ūdeni.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Ugunsdrošs paliktnis, trijkājis vai statīvs ar keramisku sietu, ūdens smidzinātājs (no logu vai vannas tīrīšanas līdzekļa), magnija zīmuļu asinātājs vai magnija skaidiņas, spirta lampiņa.

Darba gaita

1. Uz ugunsdroša paliktņa novieto trijkāji vai statīvu ar keramisku sietu un uz tā – magnija zīmuļu asinātāju vai magnija skaidiņas.
2. Asinātāju vai magnija skaidiņas karsē spirta lampiņas liesmā, līdz tas sāk degt ar spožu liesmu.
3. Liesmu mēģina nodzēst, no aptuveni 30 cm attāluma ar smidzinātāju uzsmidzinot liesmai sīkus ūdens pilieniņus.
4. Pēc 10-15 s degošā metāla apsmidzināšanu ar ūdeni var atkārtot.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

• Kāpēc degošais magnijs nenodzisa?
• Kāpēc degošo magniju nedrīkstēja dzēst ar ūdeni?
• Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

• Ūdens nav izmantojams degošu metālu dzēšanai.
• Nekādā gadījumā nedzēst ar laboratorijas strūkleni!!! Tas var būt bīstami!
• Eksperiments noder, lai rosinātu audzēkņu interesi un parāda, ka ne vienmēr degošu vielu var nodzēst ar ūdeni.
• Pēc degošā magnija apsmidzināšanas ar ūdeni, tas sāk degt vēl straujāk, ar smailu liesmu. Audzēkņi novērojumu rezultātā izsaka domu, ka notiekošais varētu liecināt par degošas gāzes rašanos.
• Pēc 5 s atjaunojas iepriekšējais liesmas izskats. Liesmu ar ūdeni apsmidzinot atkārtoti, atkal novēro smailas liesmas rašanos.
• Karsējot magniju, tas vispirms mēģenē reaģē ar gaisa skābekli. Ūdens tvaikiem nonākot saskarē ar degošu metālu, norisinās reakcija un veidojas magnija oksīds un ūdeņradis, kas aizdegas.
• Audzēkņi var uzrakstīt reakcijas vienādojumu „magnijs + ūdens → magnija oksīds + ūdeņradis
• Ieteicams pārrunāt drošības noteikumus.
• No magnija gatavotu zīmuļu asināmo (firma KUM), var iegādāties Jāņa Rozes grāmatnīcās, magnija skaidiņas veikalos nav nopērkamas.

8. Degšanas produkti

DL Sveces degšanas galaproduktu pierādīšana

PP Sveces degšanas galaproduktu pierādīšana

Demonstrējums

Sveces degšanas galaproduktu – CO₂ un H₂O pierādīšana

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Izpratīs vielu masas nezūdamību un secinās, ka ķīmiskajā reakcijā rodas jauni produkti, kurus var pierādīt ar specifiskām reakcijām.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Svece, metāla karotīte vai koka klucītis, 2 vārglāzes, stikla plāksne, kaļķūdens.

Darba gaita

1. Vārglāzē ielej aptuveni 1 cm slānī kaļķūdeni.

2. Ievieto sveci, kas nostiprināta metāla karotītē vai uz maza koka klucīša.

3. Vārglāzi pārklāj ar stikla plāksni, lai svece turpinātu degt.

4. Pēc aptuveni 1 minūtes sveci izņem, vārglāzi pilnībā noslēdz ar plāksni un tās saturu saskalina.

5. Uz degošas sveces patur otrādi apgrieztu aukstu vārglāzi.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

· Kāda pārvērtība(fizikāla vai ķīmiska) notiek ar sveci?

· Kādas pazīmes liecina par to, ka notiek ķīmiska reakcija?

· Kāpēc bija nepieciešams vārglāzi pārklāt ar stikla plāksni?

· Kāpēc kaļķūdens kļuva duļķains?

· Kāda produkta rašanos novēroji otrajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

· Sveces degšana noder kā piemērs ķīmisko reakciju pazīmju atkārtošanai un padziļināšanai.

· Reaģējošās vielas izlietojas un pārvēršas par jaunām vielām – reakcijas produktiem ar citām īpašībām.

· Pēc reakcijas uzsākšanas, sveci aizdedzinot (īsas enerģijas pievadīšanas), tās gaitā visu laiku tiek izdalīts siltums un enerģija (enerģijas pārvēršanās).

· Atgādina audzēkņiem, ka dažas vielas var pierādīt ar specifiskām reakcijām(šajā gadījumā – kaļķūdens CO₂ klātbūtnē saduļķojas).

· Kaļķūdenim (Ca(OH)₂) jābūt svaigi pagatavotam.

· Vārglāzei ūdens pierādīšanai jābūt aukstai(pirms eksperimenta to var paturēt aukstā ūdenī un tad noslaucīt sausu), lai uz vārglāzes sienām novērotu svīdumu un ūdens uz tās sieniņām neizžūtu, kamēr skolēni to vēl nav pamanījuši

· Svecei sadegot, veidojas oglekļa dioksīds un ūdens. Pats par sevi saprotams, ka svece nav vienkārši ogleklis. Bet tās sastāvā jābūt vismaz vienam savienojumam, kas satur oglekli.

Šim eksperimentam der jebkura saimniecības veikalā nopērkama svece.

9. Metālu reducēšana

PP Reducēšanas process

DL Metālu reducēšana

PP Vara oksīda reducēšana ar magniju

DL Oksidēšanās reducēšanās procesi elektrolītu šķīdumos

Demonstrējums

Vara oksīda reducēšana ar magniju

Audzēknim sasniedzamais rezultāts

Veikto novērojumu rezultātā secinās, ka metālus iegūst oksidēšanās-reducēšanās reakciju rezultātā, aprakstīs šīs reakcijas ar molekulārajiem un elektronu vienādojumiem.  

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Metāla vai porcelāna tīģelis ar vāciņu, svari, trijkājis ar keramikas trijstūri, vara(II) oksīds stieples formā, magnija skaidiņas(svaigas) , spirta lampiņa.

Darba gaita

1.      Nosver 1,5 g magnija un 4 g vara oksīda un vispirms magniju, pēc tam vara oksīdu ievieto tīģelī. Neveikt samaisīšanu!

2.      Tīģeli noslēdz ar vāciņu, novieto uz trijkāja keramikas trijstūra un spēcīgi karsē spirta lampiņas liesmā.

3.      Pēc reakcijas sākšanās karsēšanu pārtrauc.

4. Kad tīģelis ir atdzisis(!), noņem vāciņu un aplūko reakcijas produktus.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

·         Apraksti izejvielu(magnija un vara oksīda) fizikālās īpašības!

·         Kāpēc tīģelis sāk kvēlot jau aptuveni pēc 2 minūtēm un klab vāciņš?

·         Kāpēc tīģelis kvēlo vēl pēc karsēšanas pārtraukšanas?

·         Kas ir vielas, kas atrodas tīģelī pēc karsēšanas? Pēc kādām pazīmēm tās atpazini?

·         No kurām vielām un kādos procesos tās radās?

·         Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

·         Nelietot pulverveida magniju un pulverveida vara oksīdu! Iespējama eksplozija!!!

·         Šis eksperiments noder izpratnes nostiprināšanai par oksidēšanās - reducēšanās reakcijām.

·         Ieteicams atkārtot jēdzienus oksidēšanās, reducēšanās, oksidētājs, reducētājs.

·         Magnijs oksidējas, rodas magnija oksīds, vara oksīds reducējas, no tā rodas varš. Iespējams uzrakstīt šādu shēmu.

reducēšana

magnijs  +  vara oksīds   →   magnija oksīds  +  varš

oksidēšana

• Reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos. Šajā reakcijā veidojas tik daudz siltuma, ka tīģelis reakcijas laikā kvēlo gaiši sarkanā krāsā, radies varš sakūst kopā tīģeļa dibenā. Siltuma pietiek, lai pārsniegtu vara kušanas temperatūru un tas sakustu kopā. Reakcija ir ļoti eksotermiska.

• Redoksreakcija ir reakcija, kurā vienlaicīgi notiek divas reakcijas - oksidēšana un reducēšana, nosaukumu atvasinot no atsevišķām reakcijas daļām – reducēšanas un oksidēšanas reakcijas.

• Vara stiepli var atrast dažādos elektroierīču spoļu tinumos, magnija skaidiņas iegādājamas ķīmijas mācību preču veikalos.

Veikto novērojumu rezultātā secina par oksidēšanās reducēšanās procesu norisi elektrolītu šķīdumā.

Nepieciešamās vielas, iekārtas un piederumi

Mēģene, mēģeņu turētājs vai laboratorijas statīvs, 1sant. vai 2sant. monēta, 5% sudraba nitrāta šķīdums.

Darba gaita

1.      Mēģenē vertikāli ievieto 1sant. vai 2sant. monētu, iestiprina to mēģeņu turētājā vai statīvā.

2.      Mēģenē ielej 5% AgNO₃ šķīdumu tā, lai tas nosegtu monētu.

3. Aplūko reakcijas produktus.

Jautājumi audzēkņu izpratnes pārbaudei

·         Apraksti izejvielu(vara sakausējuma un sudraba nitrāta) fizikālās īpašības!

·         Kas ir vielas, kas ir mēģenē pēc ķīmiskās reakcijas? Pēc kādām pazīmēm tās atpazini?

·         No kurām vielām un kādos procesos tās radās?

·         Kur sadzīvē un rūpniecībā varētu izmantot šo reakciju?

·         Kādi drošības noteikumi jāievēro šajā eksperimentā?

Metodiskas piezīmes skolotājam

·        Šis eksperiments noder izpratnes veidošanai par oksidēšanās - reducēšanās reakcijām elektrolītu šķīdumos.

·        Atgādināt audzēkņiem, ka 1sant. un 2sant. monētas satur ķīmisko elementu varu(1, 2 sant. materiāls – kaparota dzelzs, 5 sant. materiāls – vara, niķeļa un cinka sakausējums). Eksperimentā var izmantot arī no padomju laika saglabājušās 1 un 2 kapeiku monētas).

·         Monētu ieteicams novietot vertikāli, lai labāk būtu redzama sudraba izgulsnēšanās.

·         Ieteicams atkārtot jēdzienus oksidēšanās, reducēšanās, oksidētājs, reducētājs.

·        Varš oksidējas, rodas vara nitrāts(zils krāsojums), sudraba nitrāts reducējas, no tā rodas tīrs sudrabs, kas nogulsnējas uz monētas. Iespējams uzrakstīt šādu shēmu.

reducēšana

varš  +  sudraba nitrāts   →   vara nitrāts  +  sudrabs

oksidēšana

• Informācija - sudraba(I) nitrāts AgNO₃, ko sauc arī par elles akmeni, veido bezkrāsainus caurspīdīgus kristālus, kas labi šķīst ūdenī. To lieto foto materiālu ražošanā, spoguļu izgatavošanā, galvanotehnikā un medicīnā.

10. Pētnieciskais darbs. Lēnās oksidēšanās apstākļi

DL Lēnās oksidēšanās apstākļi

LĒNĀS OKSIDĒŠANĀS APSTĀKĻI

Patstāvīgs pētniecisks darbs

Darba izpildes laiks 3-4 nedēļas

Mērķis

Veidot izpratni par apstākļiem, kas ietekmē oksidēšanās procesus dabā – temperatūru, gaisa mitrumu, skābekļa piekļuvi.

Sasniedzamais rezultāts

• Izvirza pētāmo problēmu un formulē hipotēzi par oksidēšanās procesu veicinošiem apstākļiem.
• Plāno darba gaitu eksperimenta veikšanai.
• Veic un pieraksta novērojumus, analizē rezultātus, izdara secinājumus.
• Iepazīstina ar sava eksperimenta rezultātiem citus audzēkņus.

Šis darbs tiek piedāvāts kā patstāvīgi mājās veicams pētnieciskais darbs. Situācijas aprakstā piedāvāti vairāki materiāli, kurus izvēlas vai nu paši audzēkņi vai skolotājs, atbilstoši audzēkņiem apgūstamajai profesijai. Audzēkņi izvēlas paraugu (piem., divu dažādu ražotāju pienu vai sudraba un niķeļa izstrādājumu, vai veikalā pirktu un dārzā audzētu ābolu, vai dzelzs nagla un tērauda skrūve), novieto šos paraugus attiecīgos apstākļos un veic novērojumus, reģistrējot laiku, kad parādās pirmās oksidēšanās pazīmes. Audzēkņus nepieciešams brīdināt, ka ar dažām sadzīves lietām reakcija sāksies ātri (jau pēc dažām stundām), bet citām var būt jāgaida vairākas nedēļas.

Darbu iespējams vienkāršot, izvēloties tikai vienu paraugu.

Pētāmās problēmas piemērs

Kādi apstākļi ietekmē lēnās oksidēšanās norisi?

Darba uzdevuma piemērs

• Izvēlies divu dažādu ražotāju (pārtikas produktiem) vai materiālu (metāliem, augiem, augļiem) paraugus un veic novērojumus par lēnās oksidēšanās pazīmju parādīšanās laiku (stundās), turot šos paraugus dažādos apstākļos.

• Reģistrē datus.

• Izvērtē rezultātus un izdari secinājumus.

Hipotēzes piemērs

Ja metāls atradīsies vēsā un mitrā vietā, korozija būs novērojama ātrāk nekā tad, ja tas atradīsies siltā un sausā vietā.

Darba gaita

Atkarībā no audzēkņu pētnieciskā darba prasmēm, darba gaitu audzēkņi var plānot patstāvīgi vai kopā ar skolotāju. Ja plāno kopā, skolotājs paskaidro, ka darba gaita ir jāplāno pa soļiem – ko darīt vispirms, ko pēc tam. Darba gaitas soļi ir jānumurē, formulējumam jābūt skaidram un saprotamam, lai strādājot pēc apraksta, būtu skaidrs, kas jādara. Jābūt norādītam, ko dara, kādu trauku vai piederumu lieto, kādos apstākļos noris eksperiments.

Skolotājs pārbauda uzrakstīto darba gaitu, aicinot dažus audzēkņus to nolasīt. Kopīgi veic korekcijas un vienojas par veiksmīgāko variantu.

Darba gaitas piemērs

1. Izvēlos 6 dārzā plūktus, 6 veikalā pirktus Polijā ražotus ābolus.

2. Pa vienam ābolam no katra veida novietoju 1. ledusskapī; 2. vēsā pieliekamajā; 3. uz palodzes saulē; 4. vannas istabā uz radiatora; 5. istabā uz galda; 6. istabā uz galda, katru iesaiņotu polietilēna maisiņā.

Datu reģistrēšana

Datu reģistrēšanu audzēkņi veic patstāvīgi, aizpildot piedāvāto vai pašu veidotu tabulu.

Rezultātu izvērtēšana, secinājumi

Rezultātu izvērtēšanu un secināšanu audzēkņi veic patstāvīgi, atbildot uz jautājumiem.

Prezentācija

Rezultātus audzēkņi prezentē visiem kursabiedriem pēc shēmas, par kuru vienojas pirms pētnieciskā darba sākšanas.

11. Prezentācija. Oksidēšanās- reducēšanās procesi