ALKOTÓIPozitív töltésű protonok és semleges töltésű neutronok. A proton tömege 1, 67. 10-24 gramm (atomtömeg egységben kb. 1) A neutron tömege közel azonos a protonéval: 1, 675. 10-24 gramm Az elektron tömege a protonéhoz képest elhanyagolható (1/1836). JELLEMZŐI Rendszám: a protonok száma (Z) Meghatározza, milyen kémiai elem atomjáról van szó. Tömegszám (A): a protonok száma (Z) + a neutronok (N) száma IZOTÓPok: azonos rendszámú, eltérő neutronszámú atomok IZOTONok: azonos neutronszámú atomok IZOBÁRok: azonos tömegszám (eltérő proton és neutronszám) AZ ATOMMAGOK BOMLÁSA Az atommag bomlásakor a benne levő protonok száma változik: az atom kémiai minősége változik (elem-átalakítás) Esetek: elektronsugárzás (β) (n -> p, a rendszám eggyel nő) pozitronsugárzás (β+) (n -> p, a rendszám eggyel csökken) α-sugárzás: He atommag kibocsátása (a rendszám 2-vel, a tömegszám 4-gyel csökken) Az α- és β - sugárzást rendszerint γ-sugárzás is kíséri. A bomlás során nagyon nagy energia szabadul fel. AZ ATOMMAGOK STABILITÁSA a természetben előforduló atomok atommagjai általában sokkal stabilisabbak, mint az elektronhéjaik, közönséges kémiai reakciók energetikai viszonyai alatt az atommagok átalakulása nem következik be.
A bemutatás módja szerinti csoportosítás 3. A didaktikai cél és az információ jellege szerinti csoportosítás 3. Hétköznapi anyagokkal és eszközökkel elvégezhető kísérletek 3. Hétköznapi jelenségek kémiai modellezése 3. Otthon elvégezhető kísérletek 4. Gyorstesztek a kémiaoktatásban 4. A gyorstesztek iskolai alkalmazása 4. A gyorstesztek típusai, előnyök, hátrányok 4. Iskolai vízvizsgálatok és élelmiszervizsgálatok gyorstesztekkel 5. Összegzés Irodalom 1. Bevezetés A kémiaórákon alkalmazott egyik legfontosabb módszer: a szemléltetés. A szemléltetés (bemutatás, kísérlet, illusztráció stb. ) olyan oktatási módszer, amelynek során a tanulmányozandó tárgyak, jelenségek, folyamatok észlelése, megfigyelése, elemzése történik. 99 A nagy pedagógiai gondolkodók közül COMENIUS, PESTALOZZI és DIESTERWEG munkáiban kapott kitüntetett szerepet a szemléltetés. A 17. századtól Comenius munkássága nyomán Európa-szerte kezdett elterjedni az empíria, a tapasztalat, a szemléltetés fontosságának hangsúlyozása mind a szakirodalomban, mind az iskolai gyakorlatban.
Az eloszlás térbeli alakja és az atom energiája függ az atom kvantumállapotától. A hidrogénatom kvantumállapotait 4 egész szám jellemzi, ezeket kvantumszámnak nevezzük. Főkvantumszám (jele: n) értéke természetes szám: 1, 2, 3,..., növekvő n-nel növekszik az állapot energiája (mint a Bohr-modellben), és az elektron tartózkodási valószínűségi maximuma az atommagtól egyre távolabb van; a maximumok száma n Mellékkvantumszám(jele: l) értéke a 0 l (n-1) tartományban bármely egész szám. A megfelelő elektronállapotok sorra: s, p, d, f, (g, h,... ). Mágneses kvantumszám(jele: m) értéke -l m + l tartományban bármely egész szám. 2l+1értéke lehet. Spinkvantumszám(jele ms) két értéke lehetséges: -1/2, +1/2, az elektronspinjének térbeli beállását elektron spinje egy olyan tulajdonság, amely-nek makroszkopikus megfelelője nincsen: az elektron úgy viselkedik, mintha apró mágnes volna ("saját" mágneses momentuma van). A hidrogénatom állapotait az (n, l, m) számsorral jellemezzük. A HIDROGÉNATOM KVANTUMMECHANIKAI LEÍRÁSAa kvantumszámok lehetséges kombinációiA HIDROGÉNATOM "ELEKTRONPÁLYÁI" A kvantumállapotoknak megfelelő tartózkodási valószínűségi eloszlásokat pályák-nak nevezzük, de nem szabad elfelejteni, hogy diffúz térbeli eloszlásokról van szó.
Az információ jellege szerint a kísérletek lehetnek kvalitatív (minőségi) vagy kvantitatív (mennyiségi) jellegűek. Minőségi vagy kvalitatív kísérlet a demonstrációs és tanulói kísérletek nagy része. Ezek során olyan jelenséget mutatunk be, amelyek lényege vizuálisan megfigyelhető. A mennyiségi vagy kvantitatív kísérletek segítségével egy adott változás mennyiségi viszonyairól kapunk információt. Ezek általában mérések. A mérőkísérletek nagy többsége időigényes, ezért alkalmazásukra inkább csak emelt szintű, illetve fakultatív oktatás keretében, esetleg szakkörön vagy az otthoni vizsgálódások során kerülhet sor. Sok esetben megoldást jelenthetnek a gyorstesztekkel végzett mérések, amelyek alkalmazásáról e fejezet 4. pontjában írunk részletesen. Hétköznapi anyagokkal és eszközökkel elvégezhető kísérletek 125 A hétköznapi háztartásban, illetve közvetlen környezetünkben található anyagokkal elvégezhető kísérletek a mai vegyszer- és eszközszegény időkben (amikor a szertárfenntartást még különböző, nem teljesen átgondolt jogszabályok is nehezítik, lásd fentebb) nemcsak otthoni, hanem iskolai demonstrációs célokra is kiválóak.
Ezért a CGPM 1971-ben független alapmennyiségként elfogadta az anyagmennyiséget és egyben mértékegységeként a mólt. 161 VI. A KÉMIAI SZÁMÍTÁSOK TANÍTÁSA Az anyagmennyiség független alapmennyiség, amely a részecskék és az átalakulások diszkontinuus voltát és megszámlálhatóságát fejezi ki, jele: n. Adott anyag anyagmennyisége arányos az elemi egységeinek számával. Az anyagmennyiség mértékegysége a mól, ennek jele: mol. A mól annak a rendszernek az anyagmennyisége, amely annyi elemi egységet tartalmaz, mint ahány atom van 0, 012 kilogramm 12 C-ben. Az elemi egység fajtáját mindig meg kell adni; ez atom, molekula, ion, elektron, más részecske vagy ilyen részecskék meghatározott csoportja lehet. Néhány példa az anyagmennyiség megadására: 1 mól Hg 2 Cl 2 tömege 472, 08 gramm 2 1 mól Hg 2 tömege 401, 18 gramm, töltése 192, 97 kilocoulomb 1 mól e - tömege 548, 60 mikrogramm, töltése -96, 49 kilocoulomb és 6, 02 10 23 darab elektront tartalmaz 1 mól gázelegy, amely x(n 2) = 0, 7809; x(o 2) = 0, 2095; x(ar) = 0, 0093 és x(co 2) = 0, 0003 móltörtű komponenseket tartalmaz, tömege 28, 964 gramm 54 g butadiénben 2 mol C=C kötés és 1 mol C C kötés van.
A gáz sűrűsége a molekulák tömegétől függ. Egy másik tanuló szerint ez az indoklás nem helyes, hiszen, ha a H 2 F 2, illetve H 3 F 3 molekuláknak nem csak a tömege nagyobb, mint a HF molekuláké, hanem azzal arányos a térfogata is. Vagyis a tömeg és a térfogat hányadosa, a gáz sűrűsége nem változik. Kinek az indoklása hibás? Mi benne a hiba? - Egy gépkocsi-tulajdonos a tél beállta előtt fagyálló hűtőfolyadékkal szerette volna feltölteni a kocsiját. Beszerezte a hozzá való etilén-glikolt (HO CH 2 CH 2 OH) és desztillált vizet. A használati utasítás elolvasása után azonban úgy döntött, hogy a több az jobb, ezért a 30% etilén-glikol és 70% víz helyett, 70% etilén-glikolt és 30% vizet tartalmazó hűtőfolyadékot öntött a gépkocsi hűtőjébe. Ettől kezdve legnagyobb meglepetésére a gépkocsi motorja állandóan túlmelegedett. Mi okozhatta a problémát? - Miért nem szórják bele? A permetezőszerként is használt rézgálicoldatot gyakran úgy készítik, hogy egy hordó vízben feloldanak adott mennyiségű rézgálicot (CuSO 4 5 H 2 O).
Amíg egy matematikai egyenlet megoldásánál általában egyértelmű, hogy miből mi következik, mi lehet a következő lépés, addig a kémiai ismeretekben több logikus lehetőség is adódhat attól függően, hogy hova akarunk eljutni (lásd alább a 6. példát, ahol a kártyákból sokféle jó gondolattérkép állítható össze). Az előzetes tudás összegyűjtéséhez és a tanulók tudásszerkezetének feltárásához, fejlesztéséhez jól használható módszerek a magyarul ötletelésnek vagy ötletrohamnak is nevezett brainstorming, a csoportosítás és rendszerezés, valamint gondolattérkép, illetve fogalomtérkép alkotása. 43 A gondolattérkép kialakításakor egy kulcsszó, egy kifejezés, illetve egy központi fogalom köré csoportosíthatók, szervezhetők az ötletelés során ahhoz asszociált szavak, kifejezések, ötletek, feladattípusok stb., grafikus formában föltüntetve. A fogalomtérkép annyiban különbözik a gondolattérképtől, hogy több fontos foglom is szerepelhet rajta olyan hálózatba szervezve, amely az egyes fogalmak közötti kapcsolatokat is feltünteti (részletesebben lásd II.
Különös gondot kell fordítani a tipikus hibákra, a megoldás során felbukkanó tévképzetekre. A tanulók előzetes megoldási stratégiáinak feltárása és értékelése után beszéljük meg ezeket a tanulókkal (az osztállyal) is. Mutassunk rá, hogy a jó megoldási stratégiák hogyan használhatók egyszerű kémiai feladatok esetén. (Különösen fontos ez akkor, ha a feltárást nem kémiai feladatokkal végeztük. ) Térjünk ki a hibás megoldási stratégiák és a felbukkant tévképzetek elemzésére is. (A hibás megoldási stratégiák és a tévképzetek feldolgozásának hatékony módszere lehet a kooperatív tanulás, ha a csoportmunkát lezáró frontális órarészletben gondoskodunk az összes tévképzet korrekciójáról. ) A helyes tanulói stratégiák adaptivitásának bemutatása után a feladatok megfelelő variálásával érhetjük el, hogy a tanulókban kialakuljon egy új, a sajátjuknál nagyobb hatékonyságú megoldási módszer iránti igény. Ha lehet, az új megoldási módszerre próbáljuk rávezetni a tanulókat, amennyiben ez nem sikerül, csak akkor ismertessük mi.