Problematizarea Utilizata In Invatarea Conceptelor de Acizi Si Baze In Scoala Generala

Cuprins

Introducere…………………………………………………………………………………………………………….4

I. Fundamentarea științifică a temei……………………………………………………………………………7

1.1. Noțiuni generale despre acizi și baze…………………………………………………………………7

1.2. Teoria disocierii electrolitice…………………………………………………………………………….8

1.3. Teoria protolitică………………………………………………………………………..8

1.4. Teoria electronică………………………………………………………………………10

1.5. Disocierea apei. Scara de pH…………………………………………………………..12

1.5.1. Proprietățile și structura apei……………………………………………………12

1.5.2. Produsul ionic al apei……………………………………………………………12

1.5.3. Concentrația ionilor hidroniu și a ionilor hidroxil în soluțiile apoase.

Scara de pH………………………………………………………………………………………….14

1.5.4. Indicatori de pH……………………………………………………………………………………15

1.6. Echilibre acido-bazice. Tăria acizilor și bazelor………………………………………………….17

1.7. Acizii ………………………………………………………………………………………………………….20

1.7.1. Clasificarea acizilor anorganici. Factorii care influențează tăria ……………..20

1.7.2. Acidul clorhidric…………………………………………………………………………………23

1.7.3. Acidul sulfuric……………………………………………………………………………………25

1.7.4. Acidul azotic………………………………………………………………………………………28

1.8. Bazele …………………………………………………………………………………………………………32

1.81. Factorii care influențează tăria……………………………………………………………….32

1.8.2. Hidroxidul de sodiu……………………………………………………………………………34

1.8.3. Hidroxidul de amoniu………………………………………………………………………..35

INTRODUCERE

„Întreaga artă a instruirii constă în capacitatea de a trezi curiozitatea naturală a minților tinere cu scopul de a-și satisfice această curiozitate ulterior”

ANATOLE FRANCE

Preocupări de chimie cu caracter teoretic și mai ales practic au existat încă din antichitate.

Numele chimiei provine de la Chemi, numele grecesc al vechiului Egipt, unde se localizează proveniența acestui gen de îndeletniciri. Chimia este o știință a naturii alături de fizică și biologie. Primele transformări observate au fost cele fizice, ca urmare a fenomenelor cu care omul venea în contact.

Fenomenele chimice percepute inițial, la apariția omului, nu au constituit obiect de studiu decât pe treptele superioare ale organizării sociale.

Activitățile de căutare, cercetare care constituiau preocupări de chimie au fost timp de secole exercitate nesistematic, în direcții care serveau alte scopuri, cum ar fi magia sau alchimia.

Chimia apare ca stiință de sine stătătoare abia în secolul al XVIII-lea, dezvoltând conștiința vocației sale reale ”de a analiza proprietățile diverselor substanțe și transformările lor reciproce”.

În epoca contemporană, ritmul dezvoltării științei și tehnicii a condus la nivele de cunoaștere nebănuite. Înțelegerea și transferul acestor nivele cognitive presupun capacitate care poate contribui la corelarea conceptelor, la conectarea și integrarea unor domenii ale științei astfel încât să poată conduce la valori concrete în activitatea umană.

În școala tradițională informația reprezintă centrul instruirii și se consideră, în mod eronat, că acumulând informații, acestea vor asigura automat și capacitatea de a opera cu ele. În prezent școala activă și eficientă are la bază anumite obiective: a face, a ști ceea ce faci, ”cea mai valoroasă lecție pe care am învățat-o de la cei care studiază procesele cognitive este aceea că memorizarea automată nu asigură înțelegerea materialului” (Stigging). Altfel spus, în școala eficientă este importantă formarea unor persoane care să gândească matur, care să poată asimila cunoștințe și să aplice cunoștințele acumulate, ceea ce înseamnă educarea capacității de întelegere și nu pe aceea de memorare.

Știința chimiei este reprezentată de grupul de informații care descriu structura și compoziția materialelor din univers, modificările care pot apărea în structura și compoziția acestor materiale și relațiile energetice implicate în aceste modificări.

Primele noțiuni de chimie se introduc în cadrul obiectului ”Stiințe” în clasele a III-a și a IV-a care integrează elemente de biologie, chimie și fizică. Ca obiect distinct chimia apare, în planul cadru cu două ore pe săptămână, în clasele a VII-a și a VIII-a, apoi în ciclurile de aprofundare și specializare, când numărul de ore diferă în funcție de profil și specializare.

Studiul chimiei vizează dobândirea și reținerea unui ansamblu de noțiuni general valabile în domeniu, exprimarea lor clară și concisă, folosirea acestora în contexte noi și mai ales aplicarea lor în practică.

Acizii și bazele reprezintă două clase de compuși cu importanță deosebită în procesele industriale cât și în procesele biologice.

Acizii și bazele sunt implicate în multe reacții chimice. De exemplu, echilibrul acido-bazic în plante reprezintă un factor esențial pentru sănătatea și existența acestora. Unele plante pot crește în soluri alcaline în timp ce altele necesită soluri acide.

Gustul acru pe care îl simțim în sucurile de lamâie, portocale, în oțet sau în alte fructe se datorează unor acizi. Pe lângă faptul că alimentele conțin acizi și baze, însuși corpul omenesc le produce. Digestia hranei începe în stomac într-un mediu slab acid și este continuată în duoden într-un mediu slab bazic. Aciditatea sau bazicitatea sângelui în corpul omenesc trebuie menținute la o valoare constantă pentru ca enzimele ce catalizeză reacțiile biochimice din organism să funcționeze normal.

În industria chimică acizii și bazele sunt substanțe foarte importante; anual se consumă mari cantități de acid sulfuric, acid clorhidric, sodă caustică etc., într-o mare varietate de sinteze chimice.

Lucrarea de față își propune să prezinte rezultatele experimentului didactic privind învățarea conceptelor de acid și bază precum și utilizarea acestor concepte în rezolvarea unor situații problemă, utilizând ca metodă de predare- învățare predominantă problematizarea.

Partea I, partea științifică, prezintă aspecte teoretice referitoare la conceptele de acizi și baze; echilibre protolitice, structura și reactivitatea acizilor respectiv bazelor, aplicații ale acizilor și bazelor.

Partea a II-a, partea metodică, prezintă aspecte teoretice referitoare la procesul de predare-învățare-evaluare, metoda problematizării folosită în predarea chimiei, proiecte didactice în care se folosește cu precădere problematizarea, probe de evaluare aplicate în cadrul experimentului didactic.

Mulțumesc coordonatorului științific conf. univ. dr. Mirela Călinescu pentru sfaturile acordate și îndrumare în realizarea acestei lucrări.

CAPITOLUL I.

FUNDAMENTAREA ȘTIINȚIFICĂ A TEMEI

Noțiuni generale despre acizi și baze

Compușii cunoscuți de noi sub denumirea de acizi și baze au fost utilizați încă din antichitate și mai târziu obținuți și caracterizați în perioada alchimiei. Astfel, oțetul (acetum în limba latină) era obținut prin oțetirea vinului. Arabii au obținut acidul sulfuric în jurul anului 800, în timp ce acidul clorhidric este amintit pentru prima dată de Basilius Valentinus pe la mijlocul secolului XV. În perioada 1500-1800 alchimiștii au descoperit și alți acizi: acidul sulfuros, acidul azotic, acidul fosforic, acidul carbonic. S-a constatat că aceste substanțe prezintă unele proprietăți caracteristice, ușor observabile. Astfel, R. Boyle semnala în 1663 că oțetul, spirtul de sare (acidul clorhidric) și zemurile unor fructe au gust acru. Subsțanțele care prezintă astfel de proprietăți au fost denumite acizi, această denumire provenind din limba latină, unde acidus = acru.

Substanțele cu acțiune opusă acizilor au fost numite “alcalii”, cuvânt care provine din limba arabă , ”al kalium “, ce semnifică cenușa din plante. Prin tratarea acizilor cu cenușa din plante aceștia își pierd gustul acru și proprietatea de a colora turnesolul în roșu. Alcaliile sunt substanțe cu gust leșiatic, dau senzație grasă la pipăit și albăstresc turnesolul.

Reacția acizilor cu alcaliile conduce la săruri. Deoarece mai târziu s-a constatat că multe substanțe care în reacția cu acizii generează săruri nu prezintă toate proprietățile caracteristice alcaliilor, s-a introdus pentru acești compuși termenul mai general de baze.

Înțelegerea naturii acizilor și bazelor a fost făcută pentru prima oară de Lavoisier (1778). Pornind de la observația că unele elemente cum ar fi : carbonul, azotul, fosforul și sulful dau în reacția cu oxigenul compuși care neutralizează bazele, Lavoisier ajunge la concluzia că prezența oxigenului determină proprietățile acide ale substanțelor. Din acest motiv elementul respectiv a fost denumit oxigen, de la termenii grecești ozus = acru și gennao = a genera.

S-a constatat, odată cu descoperirea acidului clorhidric, a acidului cianhidric și a acidului sulfhidric, că nu toți acizii conțin oxigen și s-a ajuns astfel la concluzia că nu oxigenul determină proprietățile acide ale substanțelor.

Elementul prezent în toți acizii este hidrogenul, acest lucru fiind pus în evidență de Davy în 1814. Liebig (1833) definește acizii ca substanțe în care un atom de hidrogen poate fi înlocuit cu metal, rezultând astfel o sare. Liebig a precizat că numai hidrogenul care poate fi înlocuit cu metale determină proprietățile acide ale unei substanțe.

Potrivit acestei concepții, oxizii nemetalelor ca CO2, SO3, N2O5 și P2O5 sunt numiți anhidride ale acizilor, substanțe care se transformă în acizi prin reacția cu apa.

Încercările de a explica proprietățile chimice și fizice au dus la elaborarea mai multor teorii, fiecare dintre acestea având un caracter mai mult sau mai puțin limitat.

Teoria disocierii electrolitice

Acestă teorie, concepută de Arrhenius (1884-1887), consideră că acizii sunt substanțe care, în soluție apoasă, eliberează hidrogen, H+ ; bazele, în soluție apoasă, eliberează ioni hidroxil, HO−.

Teoria definește și procesul de neutralizare ca fiind reacția de combinare a ionilor H+ ai unui acid cu ionii HO− ai unei baze, cu formarea unei molecule nedisociate de H2O, în soluție existând ionii unei sări.

Caracterul acido-bazic în medii neapoase și caracterul acido-bazic al substanțelor în stare nedisociată, caracterul acido-bazic al substanțelor care nu conțin ioni H+ și ioni HO− nu pot fi explicate prin această teorie.

Teoria protolitică

În mod independent Brӧnsted și Lowry (1923) au elaborat această teorie, cunoscută și sub numele de teoria transferului de protoni. Conform acestei teorii, un acid este o substanță care are capacitatea de a ceda protoni și baza este substanța care are capacitatea de a accepta sau a lega protoni. Pierzând un proton, un acid HA se transformă în baza conjugată A− :

HA ⇄ A− + H+

Fiecărui acid îi corespunde deci o bază conjugată și fiecărei baze îi corespunde un acid conjugat.

Conform acestei definiții acizii și bazele sunt de trei feluri:

I. Acizi neutri : HCl, H2SO4, HNO3, cărora le corespund bazele conjugate (baze anionice) Cl− , HSO4− și NO3−.

Acizi cationici : H3O+, NH4+ cărora le corespund bazele conjugate (baze neutre) H2O, NH3.

Acizi anionici : HSO4−, H2PO4−, HPO42− având ca baze conjugate (baze di- sau polianionice ) SO42− ; HPO42− și PO43−.

Echilibrul de mai sus nu poate avea loc în realitate pentru că ionul de hidrogen H+ nu poate exista liber într-o soluție sau în stare solidă.

Procesul global este:

Acid 1 ⇄ bază 1 + H+

Bază 2 + H+ ⇄ acid 2

Acid 1 + Bază 2 ⇄ Bază 1 + Acid 2

În asemenea reacții are loc un transfer al unui proton de la acidul 1 la baza 2. Un acid poate ceda protonul numai unei baze, care prin acceptarea acestuia se transformă în acid. Această reacție de transfer de protoni se numește reacție protolitică sau echilibru protolitic cu participarea a două perechi de acizi și baze conjugate ce formează un sistem acido-bazic dublu.

Constanta de protoliză este constanta de echilibru a acestui sistem:

Kp = =

Dizolvantul este una din cele două perechi de acid-bază conjugate, respectiv acidul său conjugat (în mediu apos H2O și H3O+).

Exemple de reacții protolitice:

CH3COOH + H2O ⇄ CH3COO− + H+

a1 b2 b1 a2

NH3 + H2O ⇄ NH4+ + HO−

b1 a2 a1 b2

Se observă că apa se comportă față de acizi ca o bază și față de baze ca un acid, apa este numită un dizolvant amfoter sau amfiprotic. Caracterul dublu de acid și bază poate fi pus în evidență și prin reacția :

H2O + H2O ⇄ H3O+ + HO−

Procesul invers al reacției de mai sus este neutralizarea acizilor tari și a bazelor tari în teoria protolitică.

NH3 + NH3 ⇄ NH4+ + NH2−

HNO3 + HNO3 ⇄ H2NO3+ + NO3−

CH3COOH + CH3COOH ⇄ CH3COOH2+ + CH3COO−

Procesele acestea care au loc între molecule identice se numesc autoprotolitice.

Teoria transferului de protoni limitează denumirea de acid la cedare de protoni. Se cunosc substanțe cu caracter acid sau bazic care nu cedează, respectiv nu acceptă protoni. De exemplu, conductibilitatea anhidridei acetice și a dioxidului de sulf lichid se explică prin caracterul lor amfoter:

(CH3CO)2O ⇄ CH3CO+ + CH3COO−

SO2 + SO2 ⇄ SO2+ + SO32−

Soluțiile de dizolvanți aprotici nu pot fi nici acide nici bazice, ceea ce reprezintă o limitare a teoriei protolitice.

1.4. Teoria electronică

G.N. Lewis își formulează teoria electronică a acizilor și bazelor după patru criterii fenomenologice. Acestea sunt: acizii și bazele să poată da reacții de neutralizare, să poată fi titrați sau titrate în prezența indicatorilor, să poată deplasa acidul tare sau baza tare un acid slab sau o bază slabă și să acționeze în general, drept catalizatori. Astfel, Lewis consideră că acidul este o moleculă acceptoare de perechi de electroni, iar baza este o moleculă donoare de perechi de electroni. Se formează astfel o legătură covalentă coordinativă între acid și bază:

A + ׃ B → A׃B

Între A și B reacția chimică are loc pe baza afinității reciproce față de electoni, formându-se configurația electronică cea mai stabilă. Un acid sau o bază Lewis va fi cu atât mai tare cu cât legătura care se stabilește între ei va avea un pronunțat caracter covalent.

Procesul de neutralizare are loc cu formarea legaturii covalente, care în prezența unui solvent poate fi urmat de ionizare sau disociere.

acid Lewis bază Lewis

B2H6 + 2NR3 ⇄ 2 H3B –NR3

H+ + ׃NH3 ⇄ NH4+

H+ + HO− ⇄ H׃O׃H

Cu2+ + 4NH3 ⇄ [Cu(NH3)4]2+

AlCl3 + HCl ⇄ AlCl4− + H+

Acizii sunt substanțe care posedă orbitali liberi și pot accepta o pereche de electroni neparticipanți cu care pot forma legături :

– BF3, AlCl3, SO3, CH3+ și derivații săi;

– specii cationice care funcționează ca generatori de complecși;

– molecule cu legătură dublă polarizată în care atomul pozitivat poate funcționa ca acid.

Bazele Lewis sunt substanțe care posedă o pereche de electroni neparticipanți :

– molecule : NH3, PH3, amine, alcooli, eteri;

– anioni care funcționează ca generatori de complecși;

– molecule cu electroni delocalizați : olefine, hidrocarburi aromatice.

Teoria Lewis explică fenomenele acido-bazice ca : neutralizarea, reacțiile de hidroliză și solvoliză, disocierea solventului și caracterul amfoter. Teoria electronică nu cuprinde toate substanțele și de aceea Bjerrum consideră acizii substanțe capabile să cedeze protoni, bazele substanțe care acceptă protoni și posedă electroni liberi și antibaze substanțe care acceptă perechi de electroni.

1.5. Disocierea apei. Scara pH

1.5.1. Proprietățile și structura apei

În antichitate apa era considerată ca fiind un element. Henry Cavendish, în 1781, a arătat că apa se formează prin arderea hidrogenului în aer, iar Lavoisier a constatat că apa este un compus format din două elemente – hidrogen și oxigen.

Apa este cel mai răspândit și cel mai utilizat solvent în chimie. Proprietățile fizice ale apei se datoresc asociației moleculelor prin legături de hidrogen.

Molecula de apă are o structură angulară, distanța O-H egală de 0,96Å și unghiul de valență de 104,5o.

În apă atomul de oxigen posedă o hibridizare sp3 și formează două legături simple cu atomii de hidrogen. Perechile de electroni nu sunt repartizate uniform în moleculă, oxigenul atrăgător de electroni are o polaritate negativă, iar hidrogenul o polaritate pozitivă, aceste molecule comportându-se ca dipoli electrici. Momentul dipolar permanent al apei este = 1,83 unități Debey. Solubilitatea eletroliților în apă este determinată de caracterul polar al apei. Moleculele polare formează asociații moleculare realizate între protonii unei molecule de apă și un atom puternic electronegativ. Această structură poate fi reprezentată și prin formula (H2O)n.

1.5.2. Produsul ionic al apei

Apa pură prezintă conductivitate electrică destul de mică, datorită prezenței ionilor. Acești ioni se formează prin disocierea apei:

2H2O ⇄ H3O+ + HO−

unde H3O+ reprezintă protonul hidratat.

Constanta de echilibru va fi:

Echilibrul este mult deplasat spre stânga, concentrația apei rămâne practic constantă și ecuația de mai sus devine:

Kw aH+ · aHO−

În apă produsul activităților ionilor de hidroniu și al ionilor hidroxil este constant. Kw se numește produsul ionic al apei sau constanta de autoprotoliză a apei. La temperatură obișnuită valoarea acestei constante este:

Kw = 55,5 1,8 10−16 = 10−14 (mol/L)2

Produsul ionic al apei variază cu temperatura, așa cum se poate observa din datele cuprinse în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Produsul ionic al apei la diferite temperaturi

Concentrația ionilor de hidrogen este egală cu concentrația ionilor hidroxil:

cH+ = cHO− =

Deoarece produsul ionic al apei la temperatură obișnuită este aproximativ 110−14 mol2/L2, concentrația ionilor de hidrogen este 10−7 mol/L.

Produsul ionic al apei nu este o constantă de aciditate. Constanta de aciditate, K, a apei va fi:

K = Kw /55,5 = 1,810−16 (la 25 oC)

1.5.3. Concentrația ionilor hidroniu și a ionilor hidroxil în soluțiile apoase. Scara de pH

Apa pură nu constă deci numai din molecule de apă, ci conține și ioni hidroniu în concentrație de aproximativ 110−7 mol/L și ioni de hidroxil în aceeași concentație.

[H3O+] = [HO−] = = 10−7 mol/L

Soluțiile acide vor conține întotdeauna și ioni hidroxil, iar soluțiile bazice vor conține întotdeauna și ioni hidroniu, deoarece produsul concentrațiilor celor doi ioni este constant. Astfel:

[H3O+] = ; [HO−] =

În funcție de concentrația ionilor hidroniu , soluțiile pot fi:

1. acide [H3O+] > [HO−] ; [H3O+] > 10− 7 mol/L ; [ HO−] < 10−7 mol/L;

2. bazice [ H3O+] < [ HO−] ; [ H3O+] < 10−7 mol/L ; [ HO−] > 10−7 mol/L;

3. neutre [H3O+] = [ HO−] = 10−7 mol/L.

În 1909 Sӧrensen definește noțiunea de pH ca fiind logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentrației ionilor de hidrogen. Deci:

pH – lg [H3O+] = lg

Un acid tare cu [H3O+] = 1, are pH = 0, în timp ce soluția unei baze tari, cu [H3O+] = 10−14, are pH = 14.

În mod analog se definește exponentul ionilor de hidroxil:

pOH = – lg [HO-] = lg

Pentru apa pură avem [H3O+] = [HO−]

pH = −lg 10−7 = 7 ; pOH = −10−7 = 7

În funcție de concentrația ionilor hidroniu, soluțiile pot fi:

Soluții neutre : pH = pOH = 7

Soluții acide : pH < pOH < 7

Soluții bazice : pH > pOH > 7

Dacă se aplică logaritmii expresiei produsului ionic al apei se obține:

−lg [H3O+] − lg [HO−] = −lg PH2O

sau pH + pOH = 14

pH = 14 – pOH

pOH = 14 – pH

Cu această relație se exprimă aciditatea și bazicitatea în aceeași scară.

1.5.4. Indicatori de pH

Indicatorii se folosesc, în general, pentru a vedea dacă o soluție este acidă, bazică sau neutră. Schimbarea culorii indicatorului se datorează existenței unui echilibru chimic între două forme diferit colorate ale indicatorului, iar dependența culorii de concentrația ionilor de hidrogen se datorează participării ionilor de hidrogen la echilibru. Forma roșie a turnesolului poate fi reprezentată prin formula HIn, iar forma albastră prin In−, ce rezultă din reacția de disociere:

HIn ⇄ H+ + In−

forma acidă rosie forma bazică albastră

În soluțiile bazice unde [H3O+] este foarte mică, echilibrul este deplasat spre dreapta, iar indicatorul trece în formă bazică. În soluțiile acide unde [H3O+] este mare, echilibrul este deplasat spre stânga, iar indicatorul trece în formă acidă.

Constanta de echilibru a reacției de disociere a indicatorului este :

KIn =

unde KIn este constanta de echilibru a indicatorului.

Constanta indicatorului KIn reprezintă valoarea concentrației ionilor de hidrogen la care schimbarea de culoare a indicatorului este pe jumătate completă. Valoarea corespunzătoare de pH este pK–ul indicatorului:

pKIn = − lg KIn

În soluțiile apoase de acizi sau baze indicatorii se adaugă în cantități foarte mici. Indicatorul își modifică culoarea în mediul bazic sau acid, spunem că virează. Schimbarea culorii indicatorului nu are loc brusc, ci într-un interval de pH, numit domeniu sau interval de viraj (Tabelul 1.2). În acest interval de pH există în soluție, în anumite concentrații, ambele forme ale indicatorului, iar ochiul percepe culoarea rezultată prin combinarea culorilor celor două forme. Pentru a sesiza cât mai exact punctul de echivalență, indicatorul trebuie să-și schimbe culoarea cât mai brusc, într-un interval de pH cât mai îngust.

Tabelul 1.2. Caracteristicile unor indicatori

Într-o reacție de neutralizare, momentul în care toată cantitatea de acid sau bază a fost neutralizată se numește punct de viraj sau punct de echivalență.

Într-o titrare acido-bazică este importantă alegerea indicatorului al cărui interval de viraj să permită reperarea cât mai bine a punctului de echivalență.

Dacă se neutralizează un acid tare cu o bază tare, pH –ul variază brusc între 4 și 10 unități de pH.

Dacă se neutralizeză o bază tare cu un acid slab, pH-ul variază brusc între 7 și 10 unități.

La neutralizarea unei baze slabe cu un acid tare, pH-ul variază brusc între 4 și 7 unități de pH, iar la neutralizarea unui acid slab cu o bază slabă pH-ul nu variază brusc.

1.6. Echilibre acido-bazice. Tăria acizilor și bazelor

Tăria acizilor, respectiv a bazelor, se exprimă cantitativ prin constantele de aciditate (Ka) și de bazicitate (Kb).

Reacția de disociere a unui acid HA în soluție apoasă se poate scrie sub forma:

HA + H2O ⇄ H3O+ + A−

Aplicând legea acțiunii maselor se poate calcula constanta de echilibru cu ajutorul ecuației:

K =

În cazul soluțiilor diluate, concentrația apei poate fi considerată constantă și inclusă în constanta de echilibru. Rezultă:

Ka =

unde Ka este constanta de aciditate sau de disociere a acidului.

HA se comportă, în echilibrul inițial, ca un acid, deoarece cedează un proton bazei care este H2O, iar A− este baza conjugată a acidului HA. În soluție apoasă, o bază acceptă protoni, rezultând echilibrul:

A− + H2O ⇄ HA + HO−

Considerând că soluția este foarte diluată și considerând concentrația apei practic constantă, obținem:

Kb =

unde Kb este constanta de bazicitate sau de disociere a bazei conjugate acidului HA.

Din relațiile de mai sus rezultă :

Ka Kb = Kw

În practică se obișnuiește să se utilizeze exponentul de aciditate, pKa și exponentul de bazicitate, pKb, care se definesc prin relațiile:

pKa = – lgKa

pKb = – lgKb

În mod similar, pKw = – lgKw și logaritmând relația Ka Kb = Kw obținem:

pKw = pKa + pKb sau pKa + pKb = 14

Acizii poliprotici posedă în molecula lor mai mult de un proton ionizabil în soluție apoasă. Disocierea acizilor poliprotici se realizează în trepte. Dacă se notează HnA un acid poliprotic, echilibrele de ionizare pentru fiecare treaptă și constantele de aciditate corespunzătoare sunt:

HnA + H2O ⇄ H3O+ + Hn−1A−

Hn−1A− + H2O ⇄ H3O+ + Hn−2A2−

. .

. .

. .

HAn−1 + H2O ⇄ H3O+ + An−

Reacția globală de disociere: HnA + n H2O ⇄ n H3O+ + An−

Constanta globală de disociere este:

De exemplu, pentru H3PO4 avem următoarele echilibre:

H3PO4 + H2O ⇄ H2PO4− + H3O+ Ka1 = 6,910-3 pKa1 = 2,16

H2PO4− + H2O ⇄ HPO42- + H3O+ Ka2 = 6,210-8 pKa2 = 7,21

HPO42− + H2O ⇄ PO43− + H3O+ Ka3 = 4,810-13 pKa3 = 12,32

Tăria celor trei acizi: H3PO4, H2PO4−, HPO42− scade în ordinea aceasta, deoarece pKa1 < pKa2 < pKa3. Această regulă se observă la toți acizii poliprotici.

Se observă că H2PO4− și HPO42− au rol atât de bază cât și de acid. Astfel de substanțe se numesc amfoliți.

La dizolvarea unei baze în apă are loc echilibrul:

B + H2O ⇄ BH+ + HO−

Din expresia corespunzătoare a legii maselor aplicată echilibrului de mai sus se obține constanta de bazicitate:

Kb = unde Kb este constanta de disociere sau de bazicitate.

Echilibru pentru acidul conjugat este:

BH+ + H2O ⇄ B + H3O+ unde Ka =

Rezultă: Ka Kb = Kw

Există și baze care pot accepta mai mult de un proton prin procese succesive.

B + H2O ⇄ HB+ + HO− Kb1 =

HB+ + H2O ⇄ H2B+2 + HO− Kb2 =

. .

. .

Hn−1Bn−1 + H2O ⇄ HnBn+ + HO− Kbn =

B + nH2O ⇄ HnBn+ + n HO− Kb1Kb2 ….Kbn =

Din relațiile pe care le-am dedus putem concluziona următoarele:

Constanta de aciditate, respectiv cea de bazicitate, exprimă cantitativ tăria acidului, respectiv a bazei. Un acid este cu atât mai tare cu cât constanta de aciditate Ka este mai mare și va fi cu atât mai slab cu cât constanta de aciditate este mai mică. Similar, o bază este cu atât mai tare cu cât are constanta de bazicitate Kb mai mare și este cu atât mai slabă cu cât Kb este mai mică.

Se poate exprima tăria unui acid și a bazei lui conjugate prin același exponent de aciditate, pKa.

Într-un cuplu acid-bază conjugată, cu cât acidul este mai tare, cu atât baza lui conjugată este mai slabă și invers, cu cât acidul unui cuplu este mai slab cu atât baza lui conjugată este mai tare.

dacă acidul este mai tare, atunci echilibrul este deplasat spre cedarea protonului, iar dacă baza este mai tare, echilibrul este deplasat în sensul acceptării protonului.

1.7. Acizii

1.7.1. Clasificarea acizilor anorganici. Factorii care influențează tăria

După compoziție acizii anorganici pot fi clasificați în două mari clase : hidracizii și oxiacizii.

Hidracizii sunt acizi binari în care hidrogenul protonic este legat direct de un atom central, X-H. Numărul hidracizilor este relativ mic.

Tabelul 1.3. Hidracizii

Denumirea hidracizilor se face utilizând sufixul hidric adăugat la numele elementului.

Oxiacizii sunt acizi poliatomici ce conțin hidrogenul protonic legat de oxigen, care la rândul lui este legat de atomul central.

Tabelul 1.4 Formulele și denumirile oxiacizilor de bază

Pentru fiecare acid, a fost scrisă, după formula uzuală și o a doua, care indică modul în care sunt legați atomii de oxigen și hidrogen de nemetalul central.

Denumirea oxiacizilor se face utilizând numele elementului central căruia i s-a adaugat sufixul ic. De exemplu, H2CO3, acid carbonic ; H2SO4, acid sulfuric. La acizii oxigenați al căror nume este format în acest mod, gradul de oxidare al atomului central are valoare maximă. Excepție fac acizii elementelor clor, brom, iod, la care numele format după regula generală îl au acizii derivați de la elementul cu grad de oxidare cinci ; HClO3, acid cloric, HBrO3 acid bromic, HIO3 acid iodic. Acidul derivat de la clor cu grad de oxidare șapte , HClO4, se numește acid percloric, iar acidul derivat de la iod cu grad de oxidare sapte, H5IO6 se numește acid periodic.

Prin pierdere de apă, unii acizi pot trece în alți acizi fără ca numărul de oxidare al atomului central să se schimbe. Numele acestor acizi menține sufixul ic, diferențierea de acidul inițial fiind indicată de prefixele orto sau meta.

H4SiO4 acid ortosilicic (H2SiO3)n acizi metasilicici

Acizii la care atomul central are numărul de oxidare valoare mică au numele format prin adăugarea sufixului os la numele elementului. De exemplu, HNO2 acid azotos, H3PO3 acid fosforos. La un număr și mai mic al atomului central numele acidului se formrază cu ajutorul prefixului hipo,menținându-se sufixul os, de exemplu, HClO acid hipocloros, H3PO2 acid hipofosforos.

Tăria unui oxiacid este cu atât mai mare cu cât legatura O-H este mai polară. Factorii care influențează polaritatea legăturii sunt electronegativitatea și starea de oxidare a atomului central.

Tăria unui oxiacid crește cu creșterea electronegativității atomului central; aceasta conduce la creșterea gradului de covalență a legăturii element-oxigen, ceea ce are ca efect slăbirea legăturii O-H. Tăria oxiacizilor elementelor din perioada a treia crește de la acidul ortosilicic la acidul percloric.

Creșterea stării de oxidare determină scăderea razei și deci creșterea electronegativității atomului central. Prin urmare, pentru același element, tăria oxiacidului crește cu creșterea stării de oxidare. Astfel, acidul azotic este mai tare decât acidul azotos, acidul sulfuric este mai tare decât acidul sulfuros; în seria oxiacizilor clorului tăria crește regulat de la acidul hipocloros la acidul percloric.

1.7.2. Acidul clorhidric

Răspândire în natură. Acidul clorhidric este foarte puțin răspândit în natură. Se găsește doar în cantități minime în gazele emanate de vulcani sau dizolvat în apa râurilor care vin din regiunile vulcanice.

În sucul gastric al animalelor și al oamenilor se găsesc cantități mici de acid clorhidric (0,30%), care ajută începerea procesului de digestie și apără organismul de unele infecții provocate de bacterii introduse odată cu alimentele.

Medode de obținere. a) În laborator acidul clorhidric se obține din clorură de sodiu și acid sulfuric.

NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl

NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + HCl

Dacă temparatura depășește 500oC reacția este totală. Se recomandă clorura de sodiu topită și acid sulfuric concentrat.

b) Prepararea acidului clorhidric prin sinteză:

H2 + Cl2 = 2 HCl

Această reacție are loc violent, fiind inițiată de acțiunea luminii. Amestecurile de gaze prezintă pericol de explozie. Reacția este fotochimică și se desfășoară după un mecanism în lanț.

Reactorul pentru sinteza acidului clorhidric este format dintr-un tub de cuarț sau de oțel în care intră două tuburi conventrice ce formează arzătorul. Prin unul din tuburi se introduce clorul și prin celălalt se introduce hidrogenul, ambele gaze fiind sub presiune. Hidrogenul arde în clor cu o flacără foarte caldă (aprox. 2400oC); acidul clorhidric trece în coloane de absorbție. Prin acest procedeu se obține un acid clorhidric foarte pur.

Proprietăți fizice. Acidul clorhidric este un gaz incolor, cu miros înțepător. Gazul fumegă la aer formând picături hidratate de acid clorhidric. Răcit la 10oC și sub presiune de 40 atm se condensează sub forma unui lichid incolor. Se lichefiază la – 84,9oC și se solidifică la -114,8oC. El este de 1,3 mai greu decât aerul, motiv pentru care poate fi cules în vase ținute cu gura în sus. În stare solidă, acidul clorhidric se prezintă ca o masă albă cristalină, cristalizând într-o rețea cubică moleculară. În stare lichidă nu conduce curentul electric.

Acidul clorhidric este solubil în apă cu dezvoltare de căldură, formând cu apa amestecuri azeotropice.

Proprietăți chimice. Acidul clorhidric gazos reacționează cu oxigenul astfel:

4HCl + O2 = Cl2 + 2H2O ∆H = -27,63 Kcal

Acestă reacție are loc în prezență de catalizatori de Al2O3, Cr2O3 și la 250oC.

Metalele sunt transformate de acidul clorhidric gazos în cloruri cu degajare de hidrogen la diferite temperaturi. Potasiu se aprinde spontan la temperatură obișnuită. Acidul clorhidric gazos atacă cuprul, argintul și bismutul, care nu sunt atacate de soluțiile sale apoase decât în aer și în prezența oxidanților.

Fierul, nichelul și aluminiul sunt atacate la 300oC, iar mercurul la 550oC:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Metalele mai puțin electropozitive decât hidrogenul sunt atacate numai în prezența oxigenului, aurul și platina nu sunt atacate nici la temperatură înaltă.

Acidul clorhidric gazos reacționeză cu hipocloriți și clorații cu degajare de clor și cu azotații, perclorații și cu sulfații cu formare de cloruri.

Acidul clorhidric în soluție apoasă atacă energic, la rece, metalele care sunt mai electropozitive decît hidrogenul (alcaline, alcalino-pământoase, aluminiu, zinc, fier ).

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

Acidul clorhidric reacționează cu oxizii metalici și cu bazele, formând o clorură și apă, de asemenea reacționează și cu diferite săruri, formând cloruri. Cu azotatul de argint se obține clorura de argint, un precipitat alb cu aspect brânzos, reacție folosită pentru identificarea ionului clorură.

AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3

Cu carbonații dă efervescență:

2HCl + CaCO3 = CaCl2 + CO2↑ + H2O

Acidul clorhidric are și proprietăți reducătoare. Dioxizii de plumb și mangan, permanganatul de potasiu, dicromatul de potasiu oxidează acidul clorhidric la clor :

MnO2 + 4HCl = MnCl2 + 2H2O + Cl2

16HCl + 2KMnO4 → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

Întrebuințări. Acidul clorhidric este unul dintre acizii cei mai folosiți atât în industrie cât și în laborator. Este întrebuințat la fabricarea unor cloruri anorganice și a unor produse organice ca: anilina, diferiți coloranți, clorura de vinil, clorura de etil, la tăbăcirea și vopsirea pieilor, la colorarea textilelor etc.

1.7.3. Acidul sulfuric

Stare naturală. Acidul sulfuric a fost recunoscut în apele unor regiuni vulcanice din America de Sud. Unele moluște secretă acid sulfuric liber. Glandele lor salivare conțin circa 2,5% acid sulfuric. Sulful se oxidează lent în prezența aerului umed formând acid sulfuric. În unele izvoare calde din regiunile vulcanice se formează prin acțiunea vaporilor de apă supraîncălziți asupra sulfatului de fier sau de cupru.

Metode de obținere. Fabricarea acidului sulfuric constă în trei etape:

obținerea dioxidului de sulf ;

oxidarea dioxidului de sulf la trioxid de sulf ;

combinarea trioxidului de sulf cu apa.

Dioxidul de sulf se obține prin prăjirea oxidantă a sulfurilor metalice, mai ales a piritelor. Prin prăjirea sulfurilor metalice rezultă așa-numitele gaze sulfuroase, un amestec de 7-10% SO2 circa 10% O2 iar restul N2, gazele fiind purificate de impuritățile care le conțin.

Oxidarea SO2 la SO3 se face în instalații moderne prin procedeul prin contact.

Procedeul prin contact. Gazele sulfuroase, după ce în prealabil au fost desprăfuite, sunt purificate și uscate. În modul acesta se îndepărtează praful de cenușă de pirită antrenat din cuptor, ca și impuritățile provenite din materia primă (compușii de arsen) care ar putea otrăvi catalizatorul. După purificare gazele sunt trecute printr-un schimbător de căldură și apoi peste catalizator unde are loc oxidarea dioxidului de sulf la trioxidul de sulf de către oxigenul din aer.

Drept catalizator se folosește pentaoxidul de divanadiu, V2O5.

Reacția de oxidare a dioxidului de sulf:

SO2 + ½ O2 ⇄ SO3 ∆H = -96,14 KJ·mol-1

este exotermă și se produce cu micșorare de volum, deci trebuie evitate temperaturile prea mari, care ar deplasa echilibrul spre stânga.

După oxidare, gazele sunt răcite într-un schimbător de căldură, după care pătrund în turnurile de absorbție a SO3 în acid sulfuric concentrat. În modul acesta se obține un acid sulfuric foarte concentrat.

Structură. Molecula acidului sulfuric are o geometrie tetraedrică, rezultat al hibridizării sp3 a orbitalilor de valență ai atomului de sulf. Lungimea legăturilor covalente simple O – H este de 0,97 Å, cea a legăturilor covalente S – O (cu oxigenul grupărilor OH) este 1,57 Å, iar a legăturilor S – O (cu oxigenul grupărilor oxo) este de 1,42 Å. Aceste date sunt în acord cu caracterul de dublă legătură al legăturilor S – O (oxigenul grupărilor oxo), datorat interacției p-d (Figura 1.1).

Figura 1.1. Structura moleculei de acid sulfuric

Proprietăți fizice. Acidul sulfuric este un lichid incolor, fără miros și vâscos, când este concentrat.

Acidul sulfuric se dizolvă în apă în orice proporție și cu degajare mare de căldură. Dacă se introduce brusc apă în acid sulfuric concentrat, acesta fiind mai greu decât apa rămâne la fundul vasului și amestecarea se produce mai lent. Căldura degajată prin dizolvarea acidului în apă se acumulează într-un volum mic de soluție, încălzind apa din stratul superior. Temperatura apei astfel încălzită poate atinge chiar 100oC, iar vaporii de apă pot răbufni în afară vasului. Din acest motiv, la diluarea acidului sulfuric concentrat se toarnă întotdeauna acidul în apă. În acest fel, degajarea de căldură se produce în toată masa de lichid, evitându-se supraîncălzirea la suprafață. Marea sa afinitate pentru apă îl face un excelent deshidratant, în special pentru gaze. Datorită aviditații pentru apă, în contact cu substanțele organice, hârtie, celuloză, etc. le distruge, carbonizându-le.

Împreună cu apa formează un amestec azeotrop cu 98,3% H2SO4, care fierbe la 338oC.

Proprietăți chimice. În soluție apoasă acidul sulfuric se comportă ca un acid puternic, total disociat :

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4−

HSO4− + H2O ⇄ H3O+ + SO42−

Acidul sulfuric diluat reacționează numai cu metalele situate în seria tensiunilor electrochimice la stânga hidrogenului formându-se sulfatul metalului respectiv și se degajă hidrogen. De exemplu:

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2

Oxizii, bazele și sărurile reacționează cu acidul sulfuric formând sulfați:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl

Reacția acidului sulfuric cu clorura de bariu duce la formarea unui precipitat alb de sulfat de bariu, reacție folosită pentru identificarea ionilor sulfați.

Acidul sulfuric concentrat are acțiune oxidantă față de metalele cu potențiale de oxidare negative, cum sunt Cu, Ag, Hg.

Cu + H2SO4 = CuO + SO2 + H2O

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Sulful, carbonul și fosforul reduc acidul sulfuric concentrat :

S + 2H2SO4= 3SO2 + 2H2O

C + 2H2SO4 = CO2 +2SO2 + 2H2O

P4 + 10H2SO4 = 4H3PO4 + 10SO2 + 4H2O

Cu compușii organici aromatici, acidul sulfuric formează acizi sulfonici.

R-H + H2SO4 = R-SO3H + H2O

Întrebuințari. Acidul sulfuric este întrebuințat în industria anorganică, la fabricarea multor acizi ca: acidul clorhidric, acidul azotic, acidul fosforic, în industria organică la fabricarea unor explozivi, a celuloidului și a unor coloranți, la fabricarea unor insecticide, în industria petrochimică etc.

1.7.4. Acidul azotic

Metode de obținere. În laborator acidul azotic se prepară de obicei din NaNO3 și H2SO4 la temperatură de 100 – 1500C.

NaNO3 + H2SO4 = HNO3 + NaHSO4

NaNO3 + NaHSO4 = HNO3 + Na2SO4

Industrial acidul azotic se obține prin oxidarea catalitică a amoniacului, proces ce decurge în două etape:

oxidarea amoniacului în prezență de catalizatori, la oxizi de azot;

absorbția gazelor nitroase și transformarea lor în acid azotic.

a)Oxidarea amoniacului în prezență de catalizator. Acest procedeu constă în trecerea unui amestec de amoniac și aer, în anumite proporții, încălzit în prealabil, peste o sită fină de sârmă de platină sau platină-rodiu, la temperatură înaltă.

Pe catalizator, amoniacul se oxidează la oxid de azot :

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O ∆H = −908 KJ·mol−1

Pot avea loc următoarele reacții, în mică masură:

4NH3 + 4O2 = 2N2O +6H2O ∆H = −1105 KJ·mol−1

4NH3 + 3O2 = 3N2 + 6H2O ∆H = −1270 KJ·mol−1

Reacția fiind exotermă, temperatura se menține la 800oC.

După oxidarea amoniacului cu aer se obține un amestec gazos de aer cu circa 10% oxid de azot (și alti axizi de azot). Oxidul de azot obținut este oxidat mai departe la dioxid de azot:

2NO + O2 ⇄ 2NO2 ∆H = −57 KJ·mol−1

concomitent pot avea loc și reacțiile :

NO + NO2 ⇄ N2O3 ∆H = −40,2 KJ·mol−1

2NO2 ⇄ N2O4 ∆H = −61,5 KJ·mol−1

Condițiile optime de lucru sunt : temperatura 20- 35oC, presiunea 3-9 atm și concentrație mare de reactanți.

b) Absorbția gazelor nitroase. Oxizii de azot obținuți sunt transformați în acid azotic prin absorbție repetată în apă sau soluție apoasă de acid azotic:

2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 ∆H = −116 KJ·mol−1

N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 ∆H = −59 KJ·mol−1

N2O3 + H2O = 2HNO2 ∆H = −55,7 KJ·mol−1

Acidul azotos rezultat la absorbția oxizilor de azot se descompune după reacția :

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O ∆H = +75,8 KJ·mol−1

Acidul azotic obținut in turnurile de absorbție are concentrația 60%. Pentru realizarea unei concentrații mai mari, acidul azotic se distilă în vid sau în prezență de substanțe deshidratante.

Structură. În stare gazoasă, molecula de acid azotic are o structură plană, rezultată din hibridizarea sp2 a orbitalilor atomului de azot. Difracția de electroni arată că legăturile N-O sunt egale între ele și egale cu 1,24 Å, dar mai scurte decât legătura N-OH, de 1,45 Å. Această structură poate fi reprezentată ca rezultat al rezonanței între două structuri limită (Figura 1.2):

Figura 1.2. Structura acidului azotic

Ionul azotat are o structură plan-triunghiulară simetrică, cu toate unghiurile egale cu 120o și toate legăturile egale și legătură (pp) delocalizată pe patru centre (Figura 1.3):

Figura 1.3. Structura ionului azotat

Proprietăți fizice. În stare pură acidul azotic este un lichid incolor, cu densitatea 1,52g·cm−3. El fierbe la 84oC și se solidifică la −41,65oC. În apă se dizolvă în orice proporție.

Proprietăți chimice. Acidul azotic este un acid tare, dar instabil. La aer și în prezența luminii se descompune chiar la temperatură obișnuită:

4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2

Deoarece dioxidul de azot ramâne dizolvat în acid azotic, acesta este colorat în galben-roșiatic. Pentru a nu se descompune, acidul azotic se păstrează în sticle de culoare închisă și la întuneric.

Acidul azotic este un agent oxidant foarte puternic. El oxidează unele nemetale până la starea de oxidare cea mai înaltă, de exemplu, sulful la acid sulfuric, fosforul la acid fosforic și carbonul la dioxid de carbon și apă. Oxidează diferite substanțe organice, unele cu mare degajare de căldură.

3C + 4HNO3 = 4NO + 3CO2 + 2H2O

S + 2HNO3 = 2NO + H2SO4

3P + 5HNO3 = 5NO + 3H3PO4

Reacțiile acidului azotic cu metalele decurg diferit față de cazul celorlalți acizi, din cauza acțiunii oxidante a acestuia. Astfel, în reacția acidului azotic, chiar diluat, cu metalele situate înaintea hidrogenului în seria tensiunilor electrochimice nu se degajă niciodată hidrogen.

Acidul azotic concentrat atacă majoritatea metalelor (metalele active care nu se pasivează, metalele mai puțin active: Cu, Ag, Hg, Pd), reacția având loc cu formare de dioxid de azot, azotat metalic și apă:

Mg + 4HNO3 conc = Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Cu + 4HNO3conc = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Aurul, platina, zirconiul, hafniul, niobiul, tantalul, rodiul, iridiul, ruteniul și osmiul nu sunt atacate de acidul azotic. Rh, Ir, Pt și Au sunt atacate numai de apa regală:

Au + 3HCl + HNO3 = AuCl3 + NO + 2H2O; AuCl3 + HCl = H[AuCl4]

Analog se formează H2[PtCl6], H3[MCl6], M = Rh, Ir.

Cromul, aluminiul, fierul, cobaltul și nichelul sunt pasive la acțiunea acidului azotic concentrat. Aluminiul este pasiv și în acid azotic diluat. Datorită acestui fapt, acidul azotic este transportat în cisterne de aluminiu. Pasivarea se explică prin formarea la suprafața metalului a unui strat fin de oxizi, strat care nu este atacat de acidul azotic, fiind protejat astfel metalul de atacul ulterior al acidului.

Acidul azotic de concentrație medie (~30%) reacționează cu metalele mai puțin active și cu metalele cu activitate reducătoare medie (Co, Fe, Ni) cu degajare de monoxid de azot. Cu metalele puternic reducătoare (Zn, Mg) se formează oxid de diazot:

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4Zn + 2HNO3 = 4ZnO + N2O + H2O

Acidul azotic foarte diluat reacționează numai cu metalele puternic reducătoare cu formare de amoniac, respectiv azotat de amoniu:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Întrebuințări. Acidul azotic este întrebuințat în industria explozivă, în industria textilă, la fabricarea acidului picric precum și la obținerea nitroderivaților folosiți la fabricarea unor coloranți și medicamente. Azotații au o importanță deosebită fiind folosiți la obținerea îngrășămintelor chimice.

1.8. Bazele

1.8.1. Factorii care influențează tăria.

Proprietățile caracteristice ale bazelor în soluție sunt datorate prezenței ionilor OH−. O bază este cu atât mai tare cu cât concentrația ionilor OH− în soluție, la o diluție dată, este mai mare, adică cu cât baza este mai puternic disociată.

Bazele tari, cum sunt hidroxizii de sodiu și potasiu, sunt aproape echivalente între ele, întrucât toate sunt aproape complet disociate. Bazele slabe se clasifică după valoarea constantei de bazicitate:

Kb =

care este o măsură a tăriei bazelor.

Valorile constantelor de bazicitate se determină experimantal prin măsurarera pH-ului soluțiilor bazelor.

Există mulți hidroxizi care se pot comporta atât ca acizi cât și ca baze. Asemenea hidroxizi se numesc amfoteri.

Comportarea hidroxizilor în soluție ca acid sau ca bază depinde de modul în care are loc disocierea lor:

dacă hidroxidul poate ceda protoni moleculelor de apă, el este un acid:

X- O – H + H2O ⇄ H3O+ + XO−

dacă hidroxidul poate pune în libertate ioni de hidroxil, el este o bază:

X-O-H + H2O ⇄ OH− + X+

dacă același hidroxid poate atât ceda protoni moleculelor de apă, cât și pune în libertate ioni hidroxil, el este amfoter :

X+ + OH− + H2O ⇄ XO− + H3O+

Aplicând legea acțiunii maselor:

și ținând cont că : [H3O+][OH−] = const, rezultă că, în ambele cazuri, echilibrul este dependent de concentrația ionilor H3O+, respectiv a ionilor OH−.

Prin urmare, hidroxizii amfoteri se comportă față de acizii tari ca baze, iar față de baze ca acizi.

Modul diferit de disociație a hidroxizilor depinde de legăturile care există între elementul central, oxigen și hidrogen. Forța acestor legături depinde de electronegativitatea elementului central.

Cu cât elementul central este mai electronegativ, cu atât poate atrage mai puternic, prin intermediul oxigenului, electronul atomului de hidrogen din grupa hidroxil și hidrogenul trece în stare de ion H+, deci ionizarea hidroxidului se face după tipul acid (XO−, H3O+).

Un hidroxid este un acid cu atât mai tare cu cât electronegativitatea elementului său central este mai mare.

Când electronegativitatea elementului central scade sub o anumită valoare, atunci hidrogenul, prin intermediul oxigenului, manifestă o atracție pentru electronul cu care atomul elementului central X participă la legătura X-O și ionizarea hidroxidului se face după tipul bazic (OH−, X+).

Un hidroxid este o bază cu atât mai tare, cu cât electronegativitatea elementului central este mai mică.

1.8.2. Hidroxidul de sodiu

Hidroxidul de sodiu se obține industrial prin electroliza clorurii de sodiu în soluție apoasă. În soluția de clorură de sodiu, ionii care se găsesc sunt Na+, Cl-, H3O+ și HO-, iar procesele care au loc la electrozi sunt următoarele:

(-) H3O+ + 1e- → H + H2O; 2H → H2

(+) Cl- – 1e- → Cl; 2Cl → Cl2

Ionii Na+ și HO-, care nu se descarcă la electrozi, rămân în soluție; produșii electrolizei sunt deci hidrogenul, clorul și hidroxidul de sodiu.

Hidroxidul de sodiu este o masă cristalină, albă, opacă și foarte higroscopică. Se topește la 328oC, este foarte solubil în apă, solubilitatea crește cu temperatura. Dizolvarea în apă este însoțită de dezvoltare de căldură din cauza hidratării ionilor de sodiu. Hidroxidul de sodiu este solubil și în alcool metilic sau alcool etilic.

Hidroxidul de sodiu reacționează cu acizii sau anhidride acide, formând săruri. Ținut la aer hidroxidul de sodiu formează cu dioxidul de carbon din aer carbonatul de sodiu:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Fiind o bază tare, poate dezlocui baze mai slabe din sărurile lor:

NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O

Unele metale, ca de exemplu zincul sau aluminiul reacționează cu soluții apoase sau topituri de hidroxid de sodiu formând hidroxocombinații:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

Monoxidul de carbon reacționează cu hidroxidul de sodiu formând formiat de sodiu:

CO + NaOH = H-COONa

Hidroxidul de sodiu atacă puternic pielea și carnea, de unde numele de sodă caustică. În stare topită atacă sticla, platina este atacată de hidroxidul de sodiu în prezență de oxigen.

Hidroxidul de sodiu se întrebuințează la saponificarea grăsimilor, la rafinarea produselor petroliere, la fabricarea unor fibre sintetice, alizarinei, a indigoului etc.

1.8.3. Hidroxidul de amoniu

Dispunând de o pereche de electroni neparticipanți, molecula de amoniac este nesaturată și poate adiționa ionul de hidrogen al apei formând ionul de amoniu:

NH3 + H2O ⇄ NH4+ + HO−

Dizolvarea amoniacului în apă este însoțită de dagajare de căldură, iar soluția obținută are caracter bazic, conduce curentul electric și precipită, ca hidroxizi, ionii metalelor grele. Aceste comportări s-ar datora formării NH4OH și disocierii lui în ioni:

NH3 + H2O ⇄ NH4OH ⇄ NH4+ + HO−

Deoarece ionul de amoniu se aseamănă cu ionii metalelor alcaline, ar însemna ca NH4OH să fie o bază tare ca și hidroxizii metalelor alcaline. Deoarece soluțiile apoase de amoniac au caracter slab bazic față de caracterul puternic bazic al hidroxizilor alcalini, se admite că la dilzolvarea amoniacului în apă nu se formează NH4OH, ci un hidrat de amoniac, care a fost separat din soluții la temperaturi joase:

NH3 + H2O ⇄ NH3·H2O ⇄ [NH4]+ + HO−

Disocierea hidratului de amoniac conform acestei reacții este mică și se comportă ca o bază slabă, deoarece numărul de ioni de NH4+ și HO− este mic, datorită deplasării echilibrului reacției spre stânga.

CAPITOLUL II

ASPECTE TEORETICE PRIVIND

PROIECTAREA ACTIVITĂȚII DIDACTICII

2.1.Preadarea-învățarea-evaluarea, activități fundamentale ale procesului de învățământ

Structura de acțiune a procesului de învățământ vizează activitatea de instruire proiectată de profesor și cea de învățare, realizată de elev, ca efect direct și indirect al instruirii.

Relația complexă existentă între profesor și elev, realizabilă pe diferite planuri la nivelul procesului de învățământ, implică prezența următoarelor acțiuni principale: predarea, învățarea, evaluarea.

Predarea este o componentă a instruirii care constă în dirijarea învățării elevului în vederea realizării anumitor obiective educative.

În didactica tradițională predarea a fost concepută ca activitate de comunicare, de transmitere a informațiilor, de prezentare a materiei de învățat de către profesor. În școala modernă predarea semnifică acea interacțiune organizată și reglată, astfel încât să fie realizate funcțiile de transmitere a cunoștințelor, de coordonare, facilitare și control a efortului depus de elevi.

Predarea mai poate fi definită ca un act de comunicare eficientă, activitate de organizare a situatiilor de invățare. Astfel spus, predarea prevește în mod special acțiunea de comunicare pedagogică a mesajului pedagogic, care trebuie receptat de elev în vederea stimulării activității de învățare (inițial ca învățare dirijată, ulterior ca autoînvățare sau ca învățare autodirijată).

Învățarea este:

un proces de achiziție grație căruia anumite activități /conduite se formează ori se modifică sub influența condițiilor variabile ale mediului;

un proces evolutiv ce constă în dobândirea experienței de viață;

un proces al dobândirii experienței individuale de comportare;

Învățarea scolară este o activitate sistematică, organizată, desfășurată într-un cadru organizat (instituții specializate de instruire și educație) având un caracter informativ-formativ-educativ. Învățarea scolară presupune dobândirea unor cunoștințe, deprinderi și strategii confor obiectivelor incluse în cadrul programelor școlare, adaptate de profesor la nivelul fiecarei activități de învățare (lecție, activitate de laborator etc.).

Procesul de predare-învățare îmbină un act de comunicare, de transmisiune socială cu un efort de însușire, de apropiere din partea elevului. Profesorul este cel care inițiază dialogul, selectează și structurează materialul, propune și organizează activitatea elevului cu acest material, inclusiv fixarea lui în memorie. Implicându-se activ, elevul iși formează noi mecanisme de achiziții, adică noțiuni, operații, structuri cognitive în măsură să-i înlesnească pe un plan mereu nou preluarea informației relevante din datele concrete și verbale ce i se oferă progresiv.

Evaluarea este acțiunea inițiată de profesor pentru verificarea gradului de îndeplinire a sarcinilor de predare-învățare proiectate și realizate conform obiectivelor și programelor școlare întocmite de profesor la nivelul fiecărei activități didactice. Evaluarea se realizează sub diferite forme, la diferite intervale de timp, prin tehnici specifice ce vizează reglarea-autoreglarea permanentă a activităților didactice.

Predarea-învățarea-evaluarea sunt cele trei activități fundamentale care se desfășoară în mod unitar în cadrul procesului de învățământ, devenit eficient numai în măsura în care cele trei activități fundamentale de natură instructiv-educativă ale sale formează o unitate.

În practică, de multe ori, cele trei activități fundamentale ale procesului de învățământ sunt considerate ca activități independente, care se produc succesiv în timp, apartinând profesorului (predarea) sau elevului (învățarea). Este absolut necesar ca unele elemente ale învățării să apară încă de la începutul predării, elevii să fie solicitați să colaboreze cu profesorul la elaborarea unor structuri cognitive, la analiza unor fenomene, la efectuarea unor experiențe etc. Fiecare pas de predare-învățare trebuie să se soldeze cu un plus de cunoaștere, care trebuie constatat și evaluat.

Pentru ca activitatea didactică să-și îndeplinească obiectivele, trebuie acordată o grijă deosibită conceperii secventelor de instruire, urmărind corelarea firească a elementelor de predare cu cele de învățare, încheiate cu evaluarea.

Învățarea școlară are caracter formativ, ea necesită anumite tehnici pentru achiziționarea, prelucrarea și utilizarea informației prin efort propriu. Profesorul este cel care are rolul de a-i învăța pe elevi cum să învețe în mod eficient și productiv.

Pentru a întelege caracterul unitar al procesului de învățământ și interdependența celor trei activități fundamentale (predare-învățarea-evaluarea) se va prezenta ”Aria spațiului de instruire ”. conform acestei teorii procesul de predare învățare se desfășoară în limitele unui spațiu complex, în cadrul căruia intervin o serie de componente sau variabile.

Programul de instruire stabilește strategia didactică. Componentele care formaeză spațiul de instruire pot fi prezentate ca în figura de mai jos:

Fig.1.4

În afară de factorii principali: profeesorul și elevul, mai trebuie ținut seama:

de ceea ce declanșează și menține învățarea- materia de studiat

de ceea ce dă sens învățământului- obiectivele urmărite

de posibilitățile metodelor și mijloacelor de utilizat

de influențele posibile ce intervindin mediul înconjurător, ocoi-culturale

de modul în care se va organiza programul instruirii.

Profesorul este cel care trebuie să coreleze, să gasească combinația optimă, dintre toate componentele implicate în procesul de învățământ, lui îi revine sarcina descoperirii dependențelor dintre aceste componente.

2.2. Metode de învățământ folosite în predarea-învățarea chimiei

Termenul metodă derivă etimologic din două cuvinte grecești (adaos- ”cale”,metha- ”spre”, ”către”) și are înțeles de drum ”către”, cale ”spre”. În didactica metoda se referă la calea care este urmată, drumul ce duce la atingerea obiectivelor.

Metoda de învățământ reprezintă calea sau modalitatea de lucru:

aleasă de cadrul didactic și pusă în aplicare în lecțiile sau activități extrașcolare cu

ajutorul elevilor și în beneficiul acestora;

care se aplică sub forma unor variante și/sau procedee selecționate combinate și

utilizate în funcție de nivelul și trebuințele sau interesele elevilor, în vederea, asimilării temeinice a cunoștințelor, a trăirii valorilor, a simulării spiritului creativ; utilizarea metodelor nu vizeză numai asimilare de cunoștințe;

care-i permite profesorului să se manifeste ca purtător component al conținuturilor

învățământului și ca organizator al proceselor de predare-învățare.

Metoda are caracter polifuncțional, în sensul că poate participa simultan sau succesiv la realizarea mai multor obiective instructiv-educative. Alegerea profesorului pentru o anumită metodă de învățământ constitue o decizie de mare complexitate.

Opțiunea unei metode se face ținând cont de finalitățile educației, de conținutul procesului instructiv, de particularitățile de vârstă și cele individuale ale elvilor, de psihologia grupurilor școlare, de natura mijloacelor de învățământ, de experiența și competența didactică a profesorului.

Metodele dețin mai multe funcții specifice:

funcția cognitivă. Pentru elev, metoda constitue o cale de acces spre cunoașterea

adevărurilor și a procedurilor de acțiune, spre însușirea stiinței și a tehnici, a culturii și a comportamentelor umane; metoda devine pentru elev un mod de a afla, de a cerceta, de a descoperi;

funcție formativ-educativă. Metoda de predare nu este numai calea de transmitere a unor

cunoștințe, ci și un proces educativ, de formare a unor deprinderi intelectuale și structuri cognitive, a unor noi atitudini, sentimente, capacități, comportamente;

funcția instrumentală. Metoda servește drept tehnică de execuție mijlocind atingerea

obiectivelor instructiv-educative;

funcția normativă. Metoda arată cum trebuie să se procedeze, cum să se predea și cum să

se învețe astfel încât să se obține cele mai bune rezultate.

2.3. Clasificarea metodelor de învățământ

O primă clasificare are în vedere un criteriu istoric, de raportare a metodelor la cerințele de ieri și de astăzi ale învățământului, departajându-le în doua grupe:

metode vechi, denumite și tradiționale sau clasice;

metode noi sau moderne, expresie a celor mai recente inovații pedagogice, centrate pe elev, pe activitatea și dezvoltarea personalității acestuia.

Robert Lafon (1963) subdivide metodele vechi în:

metode așa zice didacticiste – verbale, centrate pe memoria reproductivă și lipsite de

interes pentru elev;

metode atractive – bazate de obicei pe utilizarea jocului, fără să țină seama de efortul

necesar învățării;

metode așa zice intuitive – fundamentate pe observarea lucrurilor și fenomenelor concrete

sau a substituentelor acestora;

metode așa zise tradiționale bazate pe experiența anterioară a copilului și procedeele

didactice mai sus-amintite .

Metodele moderne sunt grupate în:

metode libertine, anarhiste inspirate din ideile lui J.J Rousseau, L. Tolstoi soldate cu eșec

și sortite abandonării;

metede active inspirate din sisteme pedagogice care sau bazat pe progresele cunoașterii

copilului.

În funcție de gradul de generalitate, de extensia sferei de aplicabilitate, metodele pot fi :

metode generale de învățământ cum sunt: expunerea, prelegerea, cursul magistral,

conversația, lucrările practice etc. valabile în predarea celor mai multe discipline;

metode particulare sau specifice aplicabile pe anumite trepte ale instrucției și educației

cum sunt exercițiul moral sau exemplu, în cazul educației morale.

După criteriul organizării individuale/sociale a muncii distingem :

metode de activitate individuală bazate pe mecanismele activității mintale individuale, clasificate și ele în :

libere;

sub direcția profesorului;

programate;

metode de activitate în doi:

profesor –elev;

elev – elev;

metode de activitate în echipă care se pot referi la :

grupuri efectuând aceeași activitate;

grupuri efectuând sarcini sau munci diferite.

metode de activitate cu grupul/clasa de elevi:

Metodă de muncă frontală profesor – clasă;

Metodă de dialog profeso – clasă;

Metodă de muncă colectivă;

metode de activitate în grupuri mari de tipul:

Conferințe, videoconferințe, vizionare de film etc. ;

Dezbateri în grupuri mari, în masă.

O altă clasificare care adoptă drept criteriu modul efectiv în care elevii sunt puși în contact direct sau indiract cu realitate, de unde diferențierea metodelor în :

metodă directă

metodă indirectă

După modul de influențare directă sau indirectă, explicită/implicită specific institutiilor școlare sau organizațiilor non – școlare, inclusiv familia și mas-media mai nou se face distincție între metodele formale și metodele informale ale instruirii și educației.

După funcția fundamentală pe care diverse metode o îndeplinesc în cadrul procesului de învățământ, metodele se împart în două mari categorii:

metode de predare și învățare propriu-zise,ordonate și acestea, după obiectivul preincipal de realizat în :

metode de transimitere și asimilare a cunoștințelor;

metode de formare a priceperilor și deprinderilor;

metode de fixare a cunoștințelor, priceperilor și deprinderilor;

metode de aplicare a cunoștințelor;

metode de verificare.

metode de evaluare a rezultatelor învățării și a proceselor care le explică.

Un alt criteriu de clasificare este suportul purtător de informație sau mijlocul prin intermediul căruia elevii intră în posesia cunoștințelor se disting:

metode bazate pe cuvântul rostit și scris, adică metode verbale și livrești subîmpărțite și ele în expozitive și demonstrative;

metode bazate pe observarea directă a obiectelor și fenomenelor realității, denumite în

alți termeni metode obiective sau intuitive, ori demonstrative;

metode bazate pe acțiune ceea ce vizează, în mod expres, experimentele sau lucrările

practice de laborator, de teren, de atelier, activități cu caracter productiv etc.

Un alt criteriu de clasificare a metodelor este după tipurile de relații profesor-elevi. În acest sens M. Debesse vorbește despre :

metode autoritare, directive;

metode liberale,permisive.

O încercare de grupare a metodelor după predominanța sau exclusivitatea activității profesorului sau a elevului în:

metode active;

metode pasive.

După modul de determinarea caracterului activității mintale solicitate de învățare (Landa, 1977) sau a gradului de dirijare a invățării se disting :

metode algoritmicecaracterizate prin determinarea sau direcționarea univocă a acțiunilor

de învățare;

metode nealgoritmice cele care nu au proprietatea determinării și condiționării univoce a

acțiunilor subiectului.

În funcție de caracterul și gradul de învățare, metodele pot fi împărțite în :

metode semialgoritmice;

metode euristice. Această metodă îndeamnă la căutări independente, la investigații

personale, lăsând libertate subiectului să aleagă el însuși operațiile necesare găsirii soluțiilor la problemele de rezolvat.

Metode se pot clasifica și în funcție de operațiile logice dominante:

metode de analiz;

metode globale și parțiale;

metode empirice (inductive);

metode teoretice (deductive);

metode deextrapolare și interpolare;

metode generice;

metode analogice.

Dacă se va lua drept criteriu de bază al construcției sistemului de metode – principalul izvor al învățării se disting patru mari categorii de metode :

Metode de comunicare și dobândire a valorilor socioculturale;

Metode de explorare sistematică a realității obiective;

Metode fundamentate pe acțiune (practică);

Metode de raționalizare a conținuturilor și operațiilor de predare/învățare.

Metode de comunicare și dobândire a valorilor socioculturale se pot diviza mai departe

în :

Metode de comunicare orală la rândul lor subdivizate în:

Metode expozitive din care fac parte : narațiunea, descrierea, explicația, demonstrația

teoretică, prelegerea școlară, prelegerea universitară, conferința, etc. ;

Metode interactive(interogative, conversative, dialogate) de diverse tipuri: conversația

euristică, discuțiile sau dezbaterile, seminarul, discuția în masă, colocviu, metoda mozaicului, dezbaterea pe baza jocului de asociație de cunoștințe ș.a. ;

Metode de instruire prin problematizare (învățarea prin rezolvarea de situații-problemă)

Metode de comunicare scrisă: instruirea prin lectură sau învățarea după textul tipărit

( munca cu manualul), analiza de text, informarea și documentarea etc. ;

Metode comunicare oral – vizuale (bazate pe limbajul audovizual, adică al asocierii

imaginii, sunetului și cuvântului) : instruirea prin filme , instruirea prin televiziune, instruirea prin tehnici video etc.

Metode de comunicare interioară (bazată pe limbajul intern) : reflecția personală și

experimentul mintal.

Metode de explorare organizată a realității – metode obiective, intuitive care se pot

împărți în două subgrupe principale, după caracterul acțiunii exploratorii, și anume :

Metode de explorare directă a realității (bazate pe contactul nemijlocit cu lumea

obiectelor și fenomenelor naturii și ale vieții sociale) : observarea sistematică independentă, experimentul sau observarea în condiții de experimentare, cercetarea documentelor și relicvelor istorice, studiul de caz, efectuarea studii comparative etc. ;

Metode de explorare indirectă a realității (bazate pe explorarea substitutelor obiectelor

și fenomenelor reale) care pot fi:

Metode demonstrative, centrate îndeosi pe utilizarea diferitelor tipuri de imagini statice și dinamice;

Metode de modelare.

Metode bazate pe acțiune (metode practice). Aceste metode servesc la însușirea de noi

cunoștințe, priceperi și deprinderi, în sență ele urmăresc operaționalizarea sau instrumentalizarae noțiunilor, aplicarea lor la realitatea practică, acestea se pot clasifica în:

Metode de acțiune efectivă, reală sau autentică, din această categorie fac parte lucrări

de atelier, lucrări practice de laborator, studiu de caz, activități creative;

Metode de acțiune stimulată sau fictivă sunt: jocurile didactice, jocurile de rol sau

de simulare, învățarea dramatizată, învățarea pe simulatoare.

Metode de raționalizare a conținuturilor și operațiilor de predare/învățare, centrate pe

performanță , pe eficiență maximă cum sunt :

Metodele algortmice, instruirea programată, instruirea bazată pe calculator, învățarea electronică.

Cel mai adesea, metodele nu se aplică izolat. Ele apar și se concretizează în variante metodologice compozite, prin difuziunea permanentă a unor trasături și prin articularea a două sau mai multe metode.

2.4.Descrierea principalelor metode de învățământ

2.4.1.Expunerea constă în prezentarea de către profesor a unor cunoștințe noi. Într-un timp relativ scurt, o expunere permite transmiterea unei mari cantități de informație. Un singur profesor poate să instruiască o mare colectivitate de elevi sau studenți.

Expunerea poate avea mai multe forme:

explicația este o cale ușoară rapidă și eficientă de dezvăluire, pe baza unei argumentații

deductive, a unor date noi. În acest sens se enunță mai întâi, un concept, o definiție, o regulă sau se prezintă un fenomen, o situație nouă și după aceea analizează diferite exemple, prezentând cauzele, interpretările sau aplicațiile posibile.

b) demostrația teoretică sau logică este o expunere formată din enunțuri, prin intermediu

cărora profesorul prezintă noțiunile, principiile, faptele fundamentale și generalizări cu ajutorul unor definiții, a unor prorpoziții urmate de demonstrație, de confirmare a celor afirmate. Este folosită în scopul dezvoltării gândirii logice, formale și a capacității elevilor de a face raționamente stricte și când timpul de instruire este foarte limitat.

prelegerea este utilizată în învățământul secundar dar cel mai adesea în cel universitar.

Are caracterul unei înlănțuiri logice de raționamente prin intermediul căruia se comunică un material informațonal nou sau puțin cunoscut care face obiectul unei teme din programă.

În funcție de anumite criterii, prelegerea poate fi realizată sub diferite forme:

– prelegerea magistrală folosește comunicarea orală îmbinată cu scrisul pe tablă;

– prelegerea dialog îmbină comunicarea orală cu conversația didactică de tip euristic;

– prelegerea cu ilustrații și aplicații îmbină mesajele orale și intuitive cu mesajele aplicative (experiențe de laborator, sinteze de substanțe).

2.4.2.Conversația este o metodă larg folosită în școală, pentru că ea poate fi aplicată în toate etapele procesului de învățământ. Este metoda care transmite cunoștințele prin intermwdiul dialogului didactic desfășurat între profesor și elev.

Forma cea mai obișnuită o constitue conversația euristică, prezentă la toaate la toate tipurile de lecții și care are drept scop familiarizarea elevilor cu natura activității pe care urmează să o desfășoare. La lecția de comunicare, prin conversația introductivă se realizează legătura dintre lecția respectivă și lecțiile anteriaore, urmărind să se reamintească acele noțiuni pe care se vor sprijini predarea noilor conținuturi.

Transmiterea noilor cunoștințe pe baza conversației se poate face atunci când conținutul lecției cuprinde multe elemente pe care elevii le cunosc din lecții anterioare sau noțiuni dobândite la alte obiecte.

Conversația este folosită ca metodă de bază și pentru fixare; prin anumite întrebări puse elevilor, profesorul scoate concluziile lecției predate, fixând noțiunile mai importante.

Conversația este folosită ca procedeu curent la verificarea orală, pentru a constata nivelul de cunoștințe al elevilor.

Conversația cunoaște mai multe forme și anume:

conversația euristică constă în aceea că, folosindu-se de o succesiune de întrebări, puse cu

măestrie și în alternanță cu răspunsurile primite de la elevi, profesorul îi îndeamnă pe aceștia să efectueze investigații în sfera informațiilor existente deja în mintea lor, să facă asemenea asociații, încât să ajungă la descoperirea unor noi adevăruri.

conversația catehetică se folosește atunci când profesorul vrea să constate care sunt

noțiunile asimilate de elevi, pe baza cărora se pot transmite noile cunoștințe. Întrbările se adresează memoriei, judecății și raționamentului.

Conversația poate fi:

individuală (între profesor și un singur elev);

frontală (când întrebarea se adresează întregii clase, iar răspunsurile le dau

diferiți elevi).

Eficacitatea metodei conversației necesită conceperea și respectarea unor condiții lae întrebărilor și răspunsurilor. Dintre condițiile întrebărilor menționăm :

– să fie clară și precisă ,formulată simplu sugestiv;

– să se refere la materia predată sau inclusă în bibliografie;

– să stimuleze gîndirea și creativitatea elvilor, folosindu-se în acest, în acest sens, întrebări care încep astfel : de ce ?, din ce cauză?, în ce caz ?;

– să fie formulate în enunțuri variate, pentru a verifica gradul de întelegere, flexibilitatea memoriei și a gândirii;

– gradul de dificultate al întrebărilor să fie relativ asemănător pentru toți elevii; în timpul activității didactice se pot pune întrebări și în funcție de posibilitățile intelectuale ele fiecărui elev;

– să adreseze întrebări convergente, care conduc la comparații sau explicații;

– să utilizeze întrebări divergente, care pretind o diversitate cât mai mare de soluții pentru o problemă;

– să se practice întrebări-problemă, care solicită rezolvarea individuală a unei situații problemă.

Profesorii trebuie să aibă în vedere faptul că răspunsul este o creație a întrebării. În acest sens răspunsul trebuie să îndeplinească o serie de condiții:

– clariatea;

– complectarea lor cu aplicații, pentru a se evidenția nivelu și calitatea cunoștintelor însuțite ;

– neintervenția profesorului în timpul formulării răspunsului de către elev, pentru a nu-l inhiba;

– aprecierea obiectivă a răspunsurilor elevilor.

2.4.3.Demonstrația înseamnă a prezenta elevilor obiectele și fenomenele reale sau substitutele acestora, în scopul ușurării efortului de explorare a realității, al asigurării unui suport perceptiv suficient de sugestiv pentru a face accesibilă predarea și învățarea unor cunoștințe, al confirmării consistenței unor adevăruri ori al facilitării execuției corecte a unor acțiuni și al formării deprinderilor sau comportamentelor corespunzătoare.

Demonstrația poate fi considerată metodă de bază , deoarece asigură predarea intuitivă a chimiei. Metoda demonstrației constă în prezentarea, descrierea și explicarea unui material intuitiv și demonstrativ, sau efectuarea unor experiențe în fața elevilor.

În cadrul lecțiilor de chimie, demonstrația se realizează prin intermediul unor mijloace didactice naturale și de substituție, ca și prin activități experimentale, care determină formele ei.

În funcție de materialul intuitiv avut la dispoziție, se pot defini mai multe tipuri de demonstrație:

Demonstrarea proprietăților substanțelor în condiții naturale – aceaastă metodă

determină la elevi formarea unor reprezentări cu un conținut concret, clar și exact. Diferitele substanțe chimece se pot prezenta elevilor fie sub forma materialului de distribuit, fie a unor colecții materiale. Colecții de materiale se folosesc în cazul unor monstre, de exemplu, minereuri de fier, produse obținute prin prelucrarea țițeiului etc.

Demonstrarea proprietăților substanțelor se face orientând observațiile elevilor prin îndrumări și întrebări adecvate, astefel ca ei să priceapă trăsăturile caracteristice, esențiale și să nu urmărească aspecte secundare, neînsemnate.

Demonstrarea cu ajutorul metodelor și materialelor grafice

În cazul când nu se poate face demonstrarea în condiții naturale, intuirea poate fi

realizată prin folosirea de material didactic, care reprezintă realitatea în mod schematic. Acest material poate fi spațial (tridimensional), sub formă de modele, machete, sub formă de tabele, schițe, diagrame.

Materialele grafice cele mai importante sunt planșele, care reprezintă schița diferitelor aparate, și se folosesc pentru a putea descrie mai bine construcția aparatului respectiv.

Demonstrarea prin folosirea tablei

În predarea chimiei, desenul folosit în scop didactic este un material auxiliar prețios, care însoțește expunerea verbală, ușurând întelegerea și asimilarea cunoștintelor.

Desenul utilizat rațional, ajută profesorul în predare, dacă se respectă următoarele cerințe metodice:

– desenul se execută simplu, pentru a putea fi reprodus de elevi în caiete;

– se execută treptat, pe măsură ce se dau explicațiile;

– se execută cu mâna liberă, realizându-se astfel economie de timp;

– desenele devin mijloc de demonstrație intuitivă numai după ce au fost executate pe tablă.

Specificul obiectului impune, alături de desen, folosirea tablei și pentru scrierea formulelor și reacțiilor chimice. Prin folosirea tablei, elviivor fi obișnuiți, de la început, să scrie corect formulele și reacțiile chimice abordate în timpul predării.

Pentru folosirea rațională a tablei este bine ca la pregătirea lecției să se întocmească și un plan al tablei în care să se asigure sistematizarea materialului predat.

Demonstrarea cu ajutorul mijloacelor tehnice moderne

Prezentarea materialului intuitiv cu ajutorul aparatelor de proiecție moderne (retroproiectoare și filme) ușurează selectivitatea perceptivă.

Utilizarea filmelor didactice prezintă o serie de avatanje :

-permit reproducerea unor fenomene îndepărtate în timp și spațiu și redă aspecte în forma lor dinamică, în mișcare;

– ajută la concretizarea și aprofundarea cunoștințelor, fiind un mijloc de perfecționare și modernizare a procesului instructic-educativ;

– filmul stimulează gândirea elevilor și le dezvoltă capacitatea de a generaliza pe marginea fenomenelor prezentate secvențial.

În alegerea filmului didactic trebuie să se țină seama de câteva cerințe:

– să fie axat pe temele din programa școlară;

– să fie interesant, stimulând curiozitatea și gândirea independentă a elevilor;

– să nu fie încărcat cu prea multe amănunte tehnice.

Proiectarea filmelor poate fi făcută in cadrul lecțiilor astfel:

– înaite de expunere, pentru a stimula curiozitatea elevilor față de cele ce vor fi expuse;

– în timpul expunerii, pentru a ușura întelegerea fenomenului studiat;

– după expunere, pentru fixarea celor predate.

e) Demonstrarea cu ajutorul ”experienței de laborator”

La lecțiile de chimie, experiența demonstrativă joacă un rol hotărâtor, celelalte metode sunt doar complectări, când demonstrația experimentală nu este posibilă.

În orice experiență demostrativă se pot deosebi trei faze:

– cunoașterea aparaturii (descrierea părților componente și explicația destinației lor);

– demonstrarea experienței;

– stabilirea concluziilor ce rezultă din experiență.

Metodia prezentării experiențelor de chimie poate fi diferită, în funcție de scopul experienței preconizate, dar ea va pune întotdeauna accent pe legătura inseparabilă dintre experiență și teorie. Pot fi mai multe cazuri:

– Exeperiența se face pentru descoperirea unui anumit fenomen chimic sau stabilirea unor legi;

– Experiența mai poate fi executată de către profesor, fără să indice scopul, pregătind terenul pentru tragerea concluziilor;

– Sunt cazuri când profesorul, executând o experiență, fără să o descrie sau să vorbească despre rezultatele ei, îi pune pe elevi în situația de a observa și a concluziona singuri.

Pentru pregătirea experiențelor demonstrative este bine ca profesorul să întocmească separat fișe, cuprinzând toate indicațiile necesare pentru lucru, referitoare la o anumită temă. Fișele cuprind.

– materialele necesare (aparatură și substanță);

– schița instalațiilor folosite;

– modul de efectuare a fiecărei experiențe în parte.

Această metodă de demostrație implică formarea capacităților și deprinderilor de activitate independentă și creativă.

2.4.4.Modelarea reprezintă metoda prin care, prin intermediul unor copii materiale, denumite modele, este capabilă să reproducăcaracteristici esențiale ale obiectelor, sistemelor obiectuale și fenomenelor originale sau să ofere informații despre ele.

Modelul are la bază analogia dintre model și sistemul modelat. Prin caracteristicile lor, atunci când reproduc caracteristici esențiale, modelele sunt apte să ofere informații valoroase, să ajute la cunoașterea unor fenomene și la rezolvarea unor probleme teoretice și practice.

Caracteristicile principale ale modelelor ca mijloc de cunoaștere a realității pot fi rezumate astfel:

Modelul este o simplificare a originalului. El desprinde numai un aspect al originalului, ]n vederea studiului, nereproduc\nd originalul<

Modelul este o reprezentare lărgită a originalului, în sensul că nu reprezintă numai o analogie a proprietăților acestuia, ci sugerează și proprietăți necunoscute ale originalului;

Modelul conține un element ipotetic, având toate trăsăturile generate de ipoteza științifică;

Modelul conține un element de imaginație științifică, fiind un produs al activității de sinteză;

Tipurile de modele pot fi nominalizate astfel:

Modele obiectuale (materiale sau fizice) ele pot fi relativ similare cu cele originale;

Modele iconice (figurative) ;

Modele ideale (abstracte sau logico-matematice).

În predarea chimieie se folosește, mai frecvent, modelarea similară și modelarea prin analogie.

Modelarea similară,se realizează prin intermediul modelelor materiale care reproduc sistemul original – forma exterioară și structura internă a acestuia pentru a-l face accesibil studiului. Din categoria acestor modele fac parte:

– modele de tip sfere-bețișoare;

– modele de schelet tip Dreiding;

– modele de tip calotă etc.

Modele prin analogie se bazează pe asemănarea dintre model și original, care nu este o asemănare perfectă, ci din punct de vedere esențial. Modelarea prin analogie se realizează prin modele ideale sau teoretice, caracterizate prin absența formei de concretizare fizică. Modelele ideale sunt modele formate din simboluri și semne intuitive, de aceea se mai numesc și modele simbolice.

Din categoria modelelor ideale fac parte:

Modele grafice;

Modelele matematice;

Modele logice.

Chimia folosește ca modele teoretice, ideale, modele simbolice : simbolurile chimice ale elementelor, liniuțe ce indică legături simple, duble, triple; punctele care desemnează electronii; formule moleculare și de structură etc.

Modelarea se deosebște de alte metode prin faptul că, în cazul ei, concluziile nu se limitează la modelul folosit, ele trebuind să realizeze saltul de la modelul propus la original.

Modelarea poate fi folosită atât ca metodă de predare – învățare, cât și ca metodă de investigare științifică, dacă se respectă urmaătoarele cerințe:

– asigurarea demonstrației intuitive, în cazul utilizării metodelor materiale și iconice;

– analiza caracteristicilor esențiale ale modelului;

– considerarea modelului ca un sisitem inchis și a originalului ca un sistem deschis;

– modelul trebuie să fie adecvat temei abordate și să reproducă caracteristici esențiale ale originalului;

– modelele iconice și ideale trebuie folosite în combinație cu demonstrarea modelelor obiectuale.

2.4.5.Algortmizarea este aceea metodă de învățământ cu ajutorul căreia achiziționarea noilor cunoștințe se realizează prin parcurgerea succesivă a unor etape la capătul cărora se obține rezultatul dorit, soluția unei probleme.

Algoritmii reprezintă o suită de reguli (operații) efectuate într-o ordine aproximativ constantă, și prin utilizarea cărora se ajunge la rezolvarea unor serii întregi de probleme de acelaș tip.

Elaborarea unui algoritm operațional, utilizând în învățare, cuprinde următoarele etape:

Analiza procesului (fenomenului sau problemei) de învățat;

Descompunerea lui în operații;

Stabilirea unei succesiuni optime a acestor operații;

Verifecarea, pe cale experimentală sau mintală, a concordanței dintre gradul de dificultate al operațiilor și nivelul de pregătire al elevilor;

Definirea listei de operații și a etapelor de realizare;

Aplicarea algoritmului astfel stabilit la rezolvarea unui anumit tip de problemă;

Corectarea algoritmului după aplicări repetate.

Algoritmii presupun îndeplinirea a două condiții : forma sau succesiunea aproximativ fixă a operațiilor și prestabilirea acestora de către profesor.

În cazul algortmizării, elevul își însușește,așadar, cunoștințele prin simpla parcurgere a deja unei căi deja stabilite sau cunoscute anterior.

În funcție de momentul în care intervin în cadrul lecției, distingem mai multe tipuri de algoritmi :

Algoritm de percepere, întelegere, generalizare și sistematizare a cunoștințelor, cum sunt : raționamentele, formulele, conceptele etc. ;

Algoritmi de recunoaștere, așa cum sunt regulile de stabilire a unui anumit tip de probleme;

Algoritmi de rezolvare, așa cum sunt reguli de rezolvare a unui anumit tip de probleme;

Algoritmi optimali, contribuie la alegerea soluției celei mai bune de rezolvat dintr-o succesiune de variante posibile;

Algoritmi de repetare, care se bazează pe anumite reguli de transformare a acțiunilor în reflexe, deprinderi intelectuale, morale, etc.;

Algoritmi de creație, folosiți în învățare, cercetare, bazați pe gândire productivă de tip divergent;

Algoritmi de programare și dialogare cu calculatorul, care folosesc diverse limbaje de programare, coduri de dialogare.

Dintre avantajele acestei metodei algoritmizării în învățământ manționăm:

– eviatrea căutărilor inutile și erorilor;

– realizarea unei importante economii de timp;

– mărirea sguranței în rezolvarea unor probleme;

– esnțializarea și structurarea conținutului instruirii;

– formarea unor deperinderi trainice;

2.4.6.Experimentul de laborator este metoda euristică de organizare și realizare a activităților practice pentru deducerea informațiilor teoretice, concretizare, verificare, aprofundare și consolidarea cunoștințelor și deprinderilor psho-motorii în perspectiva pregătirii elevilor pentru integrarea socio-profesională.

În timp ce vechiul învățământ a subapreciat multă vreme valoarea practicii experimentale, școala modernă face din lucrările experimentale desfășurate în laborator, o metodă specifică de studiere a a științei și de educație în spiritul științei. Se consideră că experimentarea și observarea nemijlocită a realității constitue cei doi stâlpi de susținere ai unei metodologii active în predarea fizicii, chimiei, biologiei, tehnologiei și a altor științe, deziderat exprimat încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea de adepții ”școlii active”.

Combinând experiența cu acțiunea, metodele experimentale accentuează caracterul aplicativ al predării, favorizează realizarea unei strânse legături a teoriei cu practica, contribuie la aprecierea învățământului științelor naturii de problemele tehnico-științifice, deoarece, participând la experiențe și experimente, la rezolvarea unor probleme științifico-tehnice, elevii au posibilitatea să cunoască producția modernă, metodele tehnologice și aparatura ei în mod nemijlocit.

A experimenta înseamnă a-i pune pe elevi în situația de a concepe și a practica ei înșiș un anumit gen de operații, cu scopul de a observa, a studia, a dovedi, a verifica, a măsura rezultatele. E o provocare intenționată a unui fenomen în condiții determinate, în scopul observării comportamentului, al cercetării raporturilor de cauzalitate, al descoperirii legităților care-l guvernează, al verificării unor ipoteze.

Experimentele de laborator sunt folosite în predarea chimiei, atât cu scopul fixării și consolidării cunoștințele predate, cât și pentru formarea anumitor priceperi și deprinderi.

Experimentele de laborator vor fi folosite și în procesul dobândirii de noi cunoștințe; în acest caz expunerea profesorului este însoțită de experiențe executate de de către elevi.

Experimentele de laborator au un caracter obligatoriu și sunt prevăzute în programa analitică; ele constitue o parte organică a procesului de învățământ pentru realizarea sarcinilor instructiv-educative în predarea chimiei.

Organizarea și desfășurarea lucrărilor de laborator poate fi făcută: frontal și pe grupe de teme.

La lucrările de laborator frontal, elevii execută simultan aceeași lucrare în front unic, sub îndrumarea profesorului.

Lucrările frontale pot fi executate individual sau pe grupe de 2-3 elevi. Este bine ca numărul de elevi în grupă să nu fie mai mare, pentru ai putea planifica în vederea efectuării la un moment dat a unei anumite experiențe.

Tipul de lucrări frontale este folosit în gimnaziu, fiind necesar ca elevii să dobândească anumite deprinderi practice de bază.

Lucrările frontale permit îndrumarea și supravegherea muncii elevilor, deoarece desfășurându-se simultan, profesorul poate pune întrebări și poate conduce observațiile elevilor.

Lucrările de laborator efectuate pe grupe de teme, în care elevii execută lucrări prin rotații, se desfășoară pe baza instrucțiunilor scrise, dar dau elevilor o mai mare libertate de exprimare intelectuală. Acest tip de lucrări se poate organiza, însă, numai când elevii au dobândit deprinderi practice de bază pentru a lucra în laborator.

Clasificarea experimentelor de laborator este stric legată de varietatea de sarcini și poate face după mai multe criterii:

Criteriul locului în ierarhia învățării:

După acest criteriu experimentele de laborator pot fi:

Reproductive (demonstrația se produce după un program dinainte stabilit, indicându-se și ceea ce trebuie să se observe și la ce concluzie trebuie să se ajungă);

Productiv-creative și de cercetare (au loc în contex problematizat în care se afirmă capacități operaționale la nivel superior).

Criteriul participativ al elevilor:

Experimentele de laborator, după acest criteriu, pot fi:

Experimentul demonstrativ efectuat de profesor sau de o grupă de elevi;

Experimentul frontal realizat de toți elevii, în același timp individual sau pe grupe.

Criteriul capacității umane

Aceasta include noțiunea de capacitate experimentală, adică metoda experimentului

științific în cunoașterea realității. În funcție de sfera acestor capacități experimentele pot fi:

Experimente pentru formarea deprinderii motorii;

Experimente pentru formarea deprinderii intelectuale.

Criteriul locului în lecția de chimie

După locul pe care il ocupă în lecția de chimie, experimentele de laborator se pot clasifica în :

Experimentul pentru stimularea interesului față de noile informații (se efectuează în

momentul de introducere în lecție)

Experimente pentru învățarea noilor informații, aprofundarea sau extinderea lor;

Experimente pentru fixarea cunoștințelor (se introduc pe parcursul lecției în

momentele de feedback sau în lecțiile de recapitulare;

Experimente pentru evaluare (se pot utiliza la începutul învățării, pe parcursul ei sau

la sfârșitul procesului de învățare).

2.4.7.Metoda rezolvării exercițiilor și problemelor această metodă constă în efectuarea repetată, sistematică a unor operații și activități fie pentru formarea și dezvoltarea unor priceperi și deprinderi, fie pentru consolidarea lor. Învățarea deprinderilor motorii (manuale) ca și a celor mintale nu se face prin comunicare verbală; la formarea lor nu se poate ajunge nici printr-un enunț verbal, nici printr-o simplă trecere în revistă (Gagné, 1977). Ca să tdeprindă o acșiune, elevul trebuie să încerce, să facă, să refacă, să repete până când intră în posesia modelului acțiunii respective. Numai prin practică repetată se învață cel mai bine o deprindere (R.M. Gagné).

Exercițiul nu are întotdeauna un caracter de reproducere poate avea și un caracter productiv, generator de noi forme de acțiune, atunci când apare ca exersare a unor acțiuni care nu au fost niciodată în mod direct învățate.

Exercițiul este o metodă care presupune rezolvarea de situații-problemă, ceea ce necesită identificarea problemei, căutarea informațiilor disponibile, conceperea unor ipoteze de acțiune, experimentarea și validarea acestora.

Ca metodă fundamentală în activitatea didactică, funcția exercițiului nu se reduce numai la formarea deprinderilor, a unor moduri de acțiune bine elaborate și consolidate, ci implicit contribuie și la realizarea altor sarcini, cum ar fi :

– adâncirea întelegerii noțiunilor, regurilor, pricpiilor și teoriilor învățate;

– consolidarea cunoștințelor și deprinderilor însuțite;

– dezvoltarea operațiilor mintale și constituirea lor în structuri operaționale;

– sporirea capacității operatorii a cunoștințelor, priceperilor și deprinderiloroferind posibilități noi de transfer, productiv și eficient al acestora;

– prevenirea uitării și evitarea tendințelor de interferență (apariție a confuziilor);

– dezvoltarea unor capacități și aptitudini intelectuale și fizice, a unor calități morale și trăsături de voință și de caracter, în cursul proceselor de învățare;

– învingerea rezistenței opuse de deprinderi și obișnuințe incorecte, dăunătoare, ineficiente, constituite deja într-o practică anterioară, și elaborarea altor noi, în raport cu complexitatea noilor sarcini de învățare.

Varietatea și diversitatea exercițiilor care se utilizează în procesul de învățământ au făcut o posibilă clasificare a lor:

După funcțiile pe care le îndeplinesc:

– introductivă, de observare, de operaționalizare, de consolidare, de dezvoltare, de evaluare etc.;

b) După gradul de independență a elevilor:

– dirijate, libere;

c) După sarcina didactică:

– dificile, ușoare.

Desfășurarea unui exercițiu cuprinde următoarele etape:

– Profesorul le comunică elevilor scopul exercițiului și importanța acestuiaîn consolidarea exercițiului sau în formarea (dezvoltarea) unor deprinderi (capacități, atitudini).

– Li se explică, apoi, în ce constă exercițiul, explicațiile fiind însoțite de demonstrații.

– Elevii efectuează ei însuși exercițiul, fiind corectați, pe parcurs, de profesor.

– În final, se realizează evaluarea corectitudinii efectuării exercițiului și a formării (consolidării, dezvoltării) unei priceperi (deprinderi, abilități etc.)

Pentru reușita lor, la selecționarea și efectuarea exercițiilor trebuie să se țină seama de câteva cerințe psihopedagogice:

– să servească scopul urmărit;

– să fie adaptate la specificul vârstei cărora să le capteze atenția și interesul;

– să se respecte regula de la usor la greu, de la simplu la complex;

– să fie realizate corespunzător pe tot parcursul învățării;

– verificarea imediată, controlul și autocontrolul conștient constitue o condiție importantă în reglarea și autoreglarea acțiunii și obținera de performanțe superioare etc.

Principalele tipuri de probleme care se folosesc în predarea-învățarea chimiei sunt:

Probleme întrebări;

Probleme de calcul;

Probleme practice.

2.4.8.Instruirea programată este metodă de tip algoritm, insruirea programată constitue un ansamblu de principii și mijloace pedagocice promavate de dezvoltarea ciberneticii, a logicii matematicii, a mijloacelor tehnice moderne.

La baza instruirii programelor stă programul care cuprinde ansamblu cuantelor de informații, fixare, consolidare, alcătuind un capitol, o temă, o lecție.

Principiile care stau la baza instruirii programate sunt:

a) principiul pașilor mici: materia se descompune în unități mici pentru a fece posibilă

oferirea unui număr cât mai mare de îtăriri sub forma confirmării răspunsului corect;

b) principiul participării active: elevul trebuie să lucreze fiecare unitate de informație;

pentru acesta este pus de fiecare dată în fața unui exercițiu;

c) principiul reușitei: informațiile și sarcina de lucru trebuie elaborate și gradate încât să asigure reușita și să evite eșecul;

d) principiul verificării imediate: după fiecare operație elevul trebuie să cunoască rezultatul;

e) progresul gradat: dificultățile sunt redate într-o succesiune care să-i permită elevului să meargă de la simplu la complex, de la ușor la dificil;

f) ritmul individual: elevul să lucreze în ritmul său, fără limitări în ceea ce privește timpul.

În practica școlară se folosesc două tipuri:

Programare liniară cu răspuns construit, elaborat de Skinner;

Programarea ramificată cu răspuns la alegere, elaborată de Crowder.

Caracteristicile instruirii programate pot fi:

– sporește ritmul învățării și reduce timpul de studiu;

– asigură unitate între funcțiile de comunicare, stocare și control;

– îmbină studiul prin intermediul manualului cu lectura altor materiale bibliografice și cu experimentul;

– asigură o receptare activă a cunoștințelor, în fucție de ritmul propriu de lucru al elevilor;

– la elevi se dezvoltă capacitatea de autocontrol și de conducere a propriei activități intelectuale;

Sistemul educațional bazat pe învățământul asistat de calculator realizează trecerea de la învățarea indusă sau receptată, la învățarea interactivă, bazată pe dialogul inteligent cu calculatorul, care poate amplifica capacitatea de prelucrare și asimilare a informațiilor, poate spori performanțele intelectuale ale elvilor.

Aplicarea informaticii în învățământ urmărește alcătuirea unor programe care să creeeze elevilor o mai mare inițiativă și libertate de acțiune.

Învățământul programat dezvoltă randamentul școlar și contribuie la modernizarea și perfecționarea tehnologiilor digitale.

2.4.9.Descoperirea (învățarea euristică) este o metodă de explorare indirectă utilizată frecvent în lecțiile de chimie. Prin intermediul acestei metode elevii, îndrumați de profesor, descoperă (pe baza cunoștințelor anterioare și a experienței personale) cunoștințe noi.

Metoda descoperirii asigură dezvoltarea capacităților intelectuale și profesionale, îndeosebi gindirea creatoare, accentuând caracterul activ-participativ și formativ-aplicativ al procesului de învățământ.

Descoperirea trebuie dirijată corespunzător unui program care se prezintă sub forma unei succesiuni de pași, fiecare unitate de instruire (pas) este alcătuită din patru etape:

– informația;

– formularea sarcinii de activitate independentă (întrebare, problemă, experiență de laborator, exercitiu etc);

– construirea răspunsului;

– verificarea răspunsului.

Învățarea prin descoperire se poate realiza sub următoarele forme:

În functie de gradul de implicare al elevilor în învățare:

Redescoperirea dirijată și independentă este o activitate de explorare – investigația

prin care se recrează ceea ce a descoperit și omologat cunoașterea umană în domeniul respectiv de specialitate.

Învățarea prin descoperire poate fi: dirijată și creativă.

Prin descoperirea dirijată, elevul îmbină efortul personal cu îndrumarea de specialitate a profesorului, recrearea realizându-se numai pe baza efortului individual ale celui care învață.

Descoperirea creativă este o învățare invetivă, în cadrul căreia elevul aduc ceva nou sub raportul teoretic sau aplicativ într-un domeniu de specialitate. Astfel, profesorul se transformă într-un îndrumător al elevului în procesul instruirii.

În funcție de demersul logico-euristic al actului de descoperire:

Descoperirea inductivă folosește raționamente inductive, care acționează de la

concret la abstract, de la particular la general, de la inferior la superior, folosind diferite operații logice. Este o explorare mintală sau experimentală bazată pe observații, determinări, care duc la generalizări științifice: concepte, idei, definiții etc.

Descoperirea deductivă folosește raționamente deductive, care acționează de la

general la particular , de la abstract generalizat la concret logic. Descoperirea deductivă este o exploare mintală bazată pe strategie algoritmică, generalizări, adevărurile descoperite fiind rezultatul raționamentelor deductive, care trebuie verificate și experimental.

Descoperirea analogică folosește raționamentul deductiv de asemănare și transfer

de informație.

Descoperirea transductivă are la bază raționamentul ipotetico-deductiv, stimulat

de imaginație și gândire, care ușurează emiterea de ipoteze, inovații, idei; aceste idei și soluții noi trbuie supuse unor verificări experimentale.

În funcție de contribuția informativă adusă în descoperire:

Descoperirea prin documentare informativă și practică este o descoperire de

reconstituire a adevărurilor științific-aplicative, de dobândire prin efort personal, sau prin îmbinarea efortului propriu cu sprijinul profesorului, a cunoștințelor teoretice și practice necesare dezvoltării personalității și pregătirii profesionale.

Descoperirea experimentală este specifică investigației prin experimentul de

Laborator, atât pentru descoperirea unor adevăruri noi, cât și pentru verificarea adevărurilor obținute pe alte căi de învățare prin descoperire.

Descoperirea se aplică în strânsă legătură cu problematizarea. Dacă în cazul problematizării accentul se pune pe declanșarea și crearea unor situații de învățare și cunoaștere, în cazul descoperii accentul cade pe căutarea și găsirea soluțiiei.

Problematizarea și descoperirea constitue două metode ale aceluiaș demers euristic, ceea ce urmează a fi descoperit presupune că, în prealabil, să fi fost provocat, iar orice situație- problemă ce apare urmeză să se încheie cu descoperirea soluției.

2.5.Problematizarea

Rezultatele pozitive obținute în cadrul studiilor și cercetărilor experimentale întreprinse, precum și cele înregistrate în practica școlii, informează că instruirea problematizată este una din cele mai active și valoroase metode ale didacticii moderne.

Problematizarea, după unii autori, este un sistem sau o îmbinare de metode și procedee, iar după alții, un principiu, o nouă orientare în practica școlii, ce constă în crearea de situații-problemă care urmează a fi soluționate prin gândire, prin cercetare, și descoperirea unor noi adevăruri.

Problematizarea este o metodă cu caracter activ-participativ, formativ și euristic, capabilă să determine activitatea independentă, să antreneze și să dezvolte capacitățile intelectuale – imaginația și gândirea logică, de investigație și explorare , productive și creative, prin formularea de ipoteze, variate soluții de rezolvare. Ea contribuie la transformarae elevului în subiect al educației, în participant la dobândirea noilor cunoștințe, creând posibilitatea de a mobiliza resursele personalității și de a aduce satisfacții pe toate planurile ei: cognitiv, afectiv, estetic și acțional.

Problematizarea este modalitatea dea crea în mintea elevului o stare conflictuală pozitivă, determinată de necesitatea cunoașterii unui fenomen, substanță, proces, sau a rezolvării unei probleme pe cale logico-matematică sau experimentală.

Metoda constă în crearea unor astfel de contradiții , de situații problemă, pe care elevii să le sesizeze și la care să caute un răspuns, o soluție.

După opinia lui T.V. Kudreavțev, sunt mai multe tipuri de situații-problemă. Acestea se crează aatunci când:

Elevul sesizează un dezacord între vechile cunoștințe ale elevului și cerințele impuse de rezolvarea unei probleme;

elevul este pus să aleagă, dintr-un lanț sau sistem de cunoștințe, numai pe acelea care îi vor fi necesare în realizarea problemei, complectând datele care lipsesc;

elevul este pus în fața unei contradicții între modul de rezolvare a problemei posibil din punct de vedere teoretic și imposibilitatea de aplicare în practică;

elevul este solicitat să vadă dinamica mișcării în statistica unei scheme;

i se cere elevului să folosescă cunoștințele învățate anterior, în condiții noi.

Pentru soluționarea acestor situații problemă, Thornidike sugerează următoarele cinci faze:

definirea problemei și a obiectelor necesare în direcția unei eventuale soluții;

gruparea și selecționarea informației. În această fază se caută informația relevantă pentru soluționarea problemei;

elaborarea informației prin reflectare, avându-se în vedere o soluție. Elevii raționează asupra tuturor informațiilor disponibile prin modalități diferite ( intuiție, deducție, analogie etc,);

elaborarea soluției, facând apel la idei și sfârșind cu adoptarea unei decizii. Se reține o idee considerată ca fiind cea mai potrivită sau cea mai puțin nepotrivită;

punerea în aplicație a soluției găsite și reflectarea asupra rezultatelor.

Problematizare favorizează aspectul formativ al învățământului, prin participarea efectivă și susținută a elevului și prin dezvoltarea intereselor de cunoaștere, sporește trăinicia și aplicabilitatea informației elevului în practică. Această metodă poate fi folosită atât în predare-învățarea noțiunilor noi, cât și în realizarea și interpretarea argumentelor didactice, în fixarea, controlul și aprecierea gradului de cunoștințe de către elevi. Aplicarea problematizării nu este posibilă în orice împrejurări.

Condiții de aplicare a problematizării:

existența unui fond aperceptiv suficient al elevului (M.Drăguleț);

dozarea dificultăților într-o anumită gradație; alegerea celui mai potrivit moment de plasare a problemei în lecție (M.Ionescu, 1979);

existența unui interes real pentru rezolvarea problemei (W.Okon, 1978);

un efectiv nu prea mare în fiecare clasă de elevi (Ibid);

eviatarea supraîncărcării programelor școlare (M.Drăguleț).

Avantajele folosirii problematizării sunt:

sprijină formarea capacităților cognitive specifice activității de rezolvare de probleme și anume: capacitatea de a sesiza prezența unei probleme într-un material dat, capacitatea de a recunoaște elemente cognitive noi în soluția la care s-a ajuns și capacitatea de a recunoaște posibilitatea aplicării în practică a soluțieie propuse;

asigură pe toată durata activității didactice motivația intrinsecă a învățării, situând elevii în interiorul unei situații-problemă care le polarizează interesele;

problematizarea se poate aplica atât la începutul activității didactice, ca punct de plecare pentru stimularea interesului elevilor, precum și la finalul activității didactice ca un instrument de fixare, consolidare și evaluare a cunoștințelor;

problematizarea crează cadrului didactic certitudinea că această metodă promovează o învățare activă și dezvoltă o gândire flexibilă, divergentă, euristică și creatoare;

sprijină procesul de evaluare astfel încât prin rezolvarea situațiilor problemă elevii demonstrează că au atins performanțele descrise în obiectivele operaționale.

Există și câteva limite în aplicarea problematizării:

activitățile didactice bazate pe problematizare presupun activitatea independentă a elevilor și necesită un volum mare de timp. Un timp de lucru prea mare poate determina o oarecare scădere a motvației și a curiozității elevilor;

solicită din partea profesorului o activitate de restructurare, sistematizare logică a conținutului științific și o prelucrare metodică a acestuia în vederea conceperii problemelor și coordonării procesului de rezolvare a acestora;

participarea intensă a elevilor la activitățile didactice poate duce la apariția oboselii care ar putea genera inactivitate și dezinteres (A.Naumescu, 2009).

Literatura de specialitate evidențiază trei momente succesive pe care le include aplicarea acestei metode:

Momentul pregătitor sau declanșator. Constă în crearea situației-problemă și în

funcție de cum este creată și rezolvată această situație-problemă sunt evidențiate patru variante:

Profesorul creează o situație problemă și tot el sugerează soluția prin explicațiile sale. Acest gen de problematizare este folosit în cadrul prelegerilor monologate, în scopul menținerii interesului și atenției concentrate pe tot parcursul expunerii;

Profesorul creează situații problemă, apoi îi solicită și antrenează pe elevi să o rezolve, ajutându-i prin întrebări, precizări și informații suplimentare pe parcursul procesului, când se află în situații de blocaj;

Profesorul crează situații-problemă, iar elevii se străduiesc să o rezolve independent, fără ajutorul lui;

La solicitarea profesorului, pe baza unor informații sau sugestii oferite de el, elevii creează situații-problemă și tot ei o rezolvă independent, profesorul supraveghind desfășurarea procesului.

Asemenea situații constitue genul de problematizare divergentă, solicitând exclusiv strategii euristice și creative de rezolvare, și implicit gândire divergentă.

Un moment tensional. Se caracterizează prin stare de tensiune, generată de contradicția

dintre ceea ce se dă spre rezolvare și cunoștințele de care dispun elevii în acest gen.

Intensitatea tensiunii depinde și de gradul de complexitate a situației-problematice create. Astfel, pentru determinarea și menținerea unui nivel optim de stimulare și angajare a subiectului învățării trebuiesă avem în vedere că atunci:

când gradul de angajare a subiectului se află sub acest nivel, se impune creșterea stimulării prin intensificarea problematizării (prezentarea unor situații-problemă mai complexe, mai deificile), pentru a evita plictiseala, dezinteresul și neatenția, superficialitatea abordării situației create;

când gradul stimulării depășește acest nivel (problemele au un grad foarte înalt de dificultate), întărirea subiectului se poate realiza prin descreșterea stimulării. În caz contrar, apar efecte negative: renunțarea la indeplinirea sarcinilor, neîncrederea în forțele proprii etc.

Momentul rezolutiv care echivalează cu descoperirea soluției și confirmarea de către profesor.

Aplicarea problematizării impune profesorului următoarele cerințe:

– situațiile-problemă să fie astfel concepute încât să determine și să mențină un nivel funcțional optim al proceselor și funcțiilor intelectuale solicitate;

– folosirea progresivă a tipurilor de problematizare în ordinea: întrebări-problemă, probleme și situații-problemă;

– analiza profundă a materialului destinat predării;

– prelucrarea din punct de vedere metodic al materialului ;

– formularea de situații-problemă, clare, accesibile, legate de structura logică a materialuilui de studiu;

– îndrumarea adecvată a activităților elevilor în rezolvarea problemelor, pregătirea condițiilor necesare obținerii răspunsurilor corecte, astfel încât să determine la aceștia reușita, succesul.

Din punct de vedere organizatoric, utilizarea problematizării presupune stabilirea structurii activității didactice în care elevii vor avea sarcina să rezolve diferite tipuri de situații-probelemă. Ca orientare generală, se poate considera că o structură didactică, în care sunt integrate sarcini de învățare problematizate, presupune următoarele relații:

reactualizarea acelor cunoștințe care sugera elevilor direcții de rezolvarea a problemelor;

activitate comună, profesor-elev, pentru analiza datelor problemei și pentru formularea unor soluții ipotetice;

verificarea independentă, de către elevi, a soluțiilor ipotetice;

analiza frontală a soluțiilor propuse;

concluzii, întăriri, corelații între datele obținute cu ansamblul cunoștintelor cuprinse în tema studiată.

Problematizarea nu poate fi aplicată ca o metodă unică. În procesul de învățare, ea este folosită în permanență în combinație cu alte metode didactice (algoritmizarea, experimentul de laborator, modelarea, exerciții și probleme etc.).

Problematizarea interfereaz cu descoperirea, ambele metode fiind integrate în aceeași activitate euristică, constituind laturi inseparabile ale sale, deoarece ”ceea ce urmează a fi descoperit presupune că, în prealabil, să fi fost provocat iar orice situație-problemă ce apare urmează să se încheie cu descoperirea soluțiilor”. Gagné susține că ” prin definiție rezolvarea de probleme implică o descoperire”.

Problematizarea poate fi considerată și ca o variantă a conversției euristice. Se propun elevilor probleme de gândire, pe care ei le pot rezolva pe baza cunoștințelor însușite anterior.

În concluzie, problematizarea asigură o învățare activă, creatoare, stimulează la elevi independența în gândire și în acțiune, îi determină să rezolve probleme, să elaboreze soluții ipotetice, să desprindă concluzii, asigurând astfel însușirea temeinică a cunoștinșelor și a unor procedee de muncă intelectuală, un ritm și un randament sporit în învățare.

Schema problematizării

Fig. 1.5 schema etapelor parcurse de profesor și elev într-o secvență de instruire prin problematizare (M.Ionescu, Didactica Modernă, 1995)

2.5.1.Tipuri de Problematizare

1. Situații-problemă teoretică

practică

2.Întrebări problemă

3. Exerciții problematizate

4. Fișe de lucru problematizate fișă de instruire

fișă de dezvoltare

fișă de exerciții

fișă de complectarea cunoștințelor

fișă de instruire diferențiată

2.5.1.1.Situații problemă

Este tipul de problematizare care produce o stare conflictuală puternică și complexă , incluzând un sistem de probleme teoretice sau practice ce se cer rezolvate.

Situația-problemă apare ca o sarcină de lucru complexă, pe care aprofundând-o, elevii capată noi deprinderi și cunoștințe.în cursul procesului de rezolvare, se creează diferite stări de tensiune interioară, curiozitate, mobilizare intelectuală pentru găsirea unor ipoteze sau soluții de rezolvare care conduc la o importantă modalitate de învățare, cea prin descoperire.

O situație-problemă desemnează o situație contradictorie, conflictuală, ce rezultă din trăirea simultană a două realități: experiența anterioară (cognitiv-emoțională) și elementul de noutate și de surpriză, necunoscutul cu care se confruntă subiectul (Cocoș, 2002).

O situație-problemă desemnează o situație contradictorie, conflictuală, ce rezultă din trăirea simultană a două realități (de ordin cognitiv și motivațional) incomparabile între ele, pe de o parte experiența trecută, iar pe de altă parte, elementul de noutate și de surpriză, necunoscutul cu care este confruntat subiectul, ceea ce deschide calea spre căutare și descoperire, spre intuirea unor noi soluții. ( I.Cerghit)

O întrebare devine problemă atunci când generează o stare de curiozitate, de nedumerire, de uimire sau de incertitudine, de neliniște în fața unui obstacol ce trebuie învins, a unor dficultăți teoretice sau practice de depășit, de rezolvat, în fața noutății, a necunoscutului.

Ținind cont de modul în care este creată și rezolvată această situație-problemă se disting trei variante:

– profesorul creează în mod intenționat o situație-problemă, sugerând soluția prin explicațiile sale;

– profesorul creează situația-problemă, elevii rezolvă în mod independent;

– pe baza unor date sau sugestii, elevii creează situații-problemă și tot ei o rezolvă, profesorul supraveghind desfășurarea procesului rezolutiv.

Wincenty Okon consideră că rezolvarea unor situații-probleme teoretice și practice se realizează în cadru a două etape:

– în prima elevii formulează ipoteza și descoperă modalități de rezolvare a problemei;

– în cea de a doua etapă verifică ipoteza sau modalitățile de rezolvare a problemelor.

Okon distinge: probleme cu soluționări convergente (au o singură soluție) care sunt legate de depășirea unor dificultăți teoretice și duc la descoperiri, și probleme cu soluționări divergente (au un nr mare de soluții) care se referă la dificultăți practice și duc la formularea unor soluții.

Situațiile-problemă pot lua naștere dacă:

– apare un dezacord între vechile cunoștințe ale elevului și cerințele impuse de rezolvarea unei probleme;

– elevul trebuie să aleagă dintr-un lanț sau sistem de cunoștințe doar pe acele care îi vor fi necesare în realizarea problemei;

– elevul este pus în fașa unei contradicții între modul de rezolvare a problemei posibil din punct de vedere teoretic, și imposibilitatea de aplicare în practică;

– elevul este solicitat să ”vadă” dinamica mișcării în statistica unei scheme;

– i se cere elevului să aplice cunoștințe învățate anterior, în condiții noi.

Pentru soluționarea acestor situații-problemă, se sugerează respectarea următoarelor etape:

Formularea problemei, confruntarea cu problema;

Studiera aprofundată întelegerea problemei

restructurarea datelor sale;

Căutarea soluțiilor posibile la problema propusă analiza condițiilor sarcinii

selectarea și actualizarea unor

achiziții

verificarea ipotezelor emise

Descoperirea unor adevăruri, corelații, reguli;

Obținerea rezultatului final;

Validarea soluțiiei (Ionescu, 2003).

În predare-învățare se pot folosi diverse situații-problemă, în funcție de obiectivele stabilite, de conținut, de specificul temei alese pentru studiu și de capacitățile intelectuale ale elevilor.

Exemple de situații-problemă pot fi următoarele :

– Amoniacul și metanul sunt două substanțe ce conțin în compoziție atomi de hidrogen. Sunt aceste substanțe acizi? Argumntați răspunsul.

– Cum se poate deosebi un obiect din marmură veritabilă cu o imitație?

Situații-problemă practică

Prezentarea situațiilor problemă prin strategii exeprimentale îi determină pe elevi să formuleze independent ipoteze, care apoi să le verifice atât experimental cât și teoretic, asigurându-i totodată o mare independență de acțiune.

Exemplu:

În cadrul acestei lucrări se va realiza identificarea unor acizi urmând să se realizeze verificarea corectitudinii identificării prin intermediul unor reacții chimice caracterisrice acizilor respectivi.

Identificarea unor soluții de acizi

Pe masa de laborator se vor găsi un număr de sticluțe de reactivi noate cu A, B, C, D, E și F. În acestea se găsesc soluții de: acid clorhidric, acid sulfuric, acid azotic, apă distilată, hidroxid de natriu și clorură de sodiu.

Mod de lucru: toate determinările se realizează în eprubete în care se introduc 1-2 ml soluție necunoscută peste care se toarnă conform tabelului de mai câteva picături cu ajutorul pipetei de reactivi. Se urmărește dacă are loc sau nu o reacție chimică. Determinările se realizeză în ordine și se notează imediat observațiile, pentru a nu încurca eprubetele, trăgând astfel concluzii eronate.

Tabelul 1.3

În urma observațiilor din tabelul de mai sus complectați fișa de observații:

Prin tratarea soluțiilor A→F cu turnesolul, se constată:

Substanțele din sticluțele………….dau colorație roșie deci sunt…….

Substanțele din sticluțele……….dau o colorație albastră deci sunt…..

Substanțele din sticluțele………nu dau recție de culoare deci sunt……

Concluzia I: În sticluța…….se găsește NaOH-sol.

În sticluțele………se vor găsi acizi.

Prin tratarea soluțiilor cu fenolftaleină se constată că:

Substanța din sticluța…….dă colorația roșie deci este……..

Celelalte soluții nu dau reacție de culoare, deci……….

Concluzia aII-a: În sticluța……… se găsește………

Prin tratarea soluției cu azotat de argint, în cazul sticluțelor………….se obțne………de culoare…………., celelalte soluții nereacționând cu azotatul de argint.

Concluzi a-III-a: rezultă că: Sticluța …………..conține soluția de……………

Sticluța …………..conține soluția de ……………

Prin tratarea soluției cu clorura de bariu se constată că soluția din sticluța….conduce la………de culoare…….., celelalte soluții nereactionând cu clorura de bariu.

Concluzia a-IV-a: conținutul sticluțelor este:

A………………….. D…………………..

B…………………… E……………………

F…………………. F…………………..

2.5.1.2. Întrebări problemă

Produce o stare conflictuală intelectuală restrânsă ca dificultate sau complexitate, deoarece abordează de regulă o singură chestiune. Astfel de întrbări problemă se folosesc la verificări curente, examene orale, seminari etc.

Întrebările problemă nu urmăresc răspunsuri predestinate sau răspunsuri ce presupune simple expuneri ale faptelor ci trebuie să trezească interesul intelectual, dorința de a găsi soluția.

Astfel, răspunsul obținut prin descifrarea situației conflictuale determinate de întrebarea problemă constitue o condiție de trecere a elevilor la o nouă etapă de informare în domeniul chimiei.

Întrebările problemă se diferențiază de întrebările euristice obișnuite, clasice folosite la lecții prin aceea că determină o situație de conflict informațional, solicitându-l să facă conexiuni în care să țină seama de mai multe condiții, de mai mulți factori, fortându-l pe elev să efectueze selecții, ierarhizări, prelucrări a datelor însușite până atunci pentru a le transforma în cunoștințe noi.

Majoritatea pedagogilor consideră că elevii trebuie să răspundă singuri la întrebări problemă folosind mijloace intuiteve, mijloace de informare și ajutați de profesor dacă este cazul.

Rolul întrebărilor problemă este cononsiderat de unii pedagogi, de a stârni curiozitatea elevului pentru ceea ce va fi anunțat de profesor.

Urmând indicațiile date de Rousseau, alți pedagogi consideră că la întrebările problemă, profesorul nu trebuie să intervină și nici să îl ajute pe elev în aflarea răspunsului. După Rousseau, indicarea imediată a răspunsurilor la intrebările problemă, elevul se obișnuește să nu mai gândească. El recomandă ca în cazul în care elevul ajunge la un răspuns greșit, profesorul să nu îndrepte greșeala, ci într-o împrejurare favorabilă il va face să-și dea seama de greșeală și-i va arăta mijloacele spre a se corecta.

Întrebările problemă se pot aplica în cadrul lucrărilor de laborator, teme pentru acasă, în cadrul expunerii profesorului etc.

În procesul de învățare se întâlnesc două feluri de întrebări:

Întrebări reproductibile care au rolul de reproduce cunoștințele deja însușite, în scopul precizării și consolidării.

Care este formula generală a acizilor?

Care sunt utilizările hidroxidului de natriu?

Întrebări problemă care determină elevul să folosescă, în fomularea răspunsului, cunoștințe însușite anterior.

Exemple:

Precizează ordinea descrescătoare a tăriei următorilor acizi: H2SO4, H3PO4, H2CO3, HNO3, HCl, HClO4.

Se dau următoarele substanțe: Na, H2O, NaCl, Ca, CuSO4, NaOH, FeCl3, CaO, Na2O. Folosind aceste substanțe, scrie ecuațiile reacțiilor chimice în urma cărora se obțin baze.

Întrebările problemă dezvăluie dificultatea unei situații și indică direcția gândirii elevului, astfel, elevul întrebuințând procedeele logice ale gândirii să gasească răspunsul implicat în aceste date, dar care nu se găsește explicit formulat în problemă.

2.5.1.3.Exerciții problematizate

Este un tip de problematizare care are rolul de a provoca o stare conflictuală puternică și complexă și are anumite dificultăți de rezolvare, incluzând anumite elemente cunoscute și anumite elemente necunoscute care care se cer rezolvate.

Cerințele metodice ale problematizării (Bocoș M., Ciomoș F., Didactica chimiei 2002):

Asigurarea verdicității, credibilității și efecacității problemelor;

Înglobarea firească a problemelor în activitatea didactică prin raportarea ei la obiectivele de referință, la cele fundamentale și cele operaționale;

Utilizarea treptată a problemelor (creșterea gradată a gradului de complexitate);

Valorificarea funcției catalitice a problemelor (încurajarea elevilor să-și pună întrebări);

Conceperea problemelor în funcție de particularitățile intelectuale ale elevilor;

Recurgerea la o varietate de tipuri de probleme, îmbinarea celor teoretice cu cele practice;

Asigurarea accesibilității problemelor și formularea lor clară și concisă.

Exercițiile problematizate utilizate în predarea-învățarea chimiei urmăresc să preîntâmpine transformarea operațiilor în stereotipii rigide ale gândirii. În formularea exercițiului este important asigurarea asociativității; se poate ajunge la acelaș rezultat sau soluție pe căi diferite.

Exemple:

Se tratează 250g carbonat de calciu ce conține 20% impurități (insolubile în acizi), cu o soluție de HCl 36,5%. Ce masă de soluție de HCl este necesară?

Se consideră sechema de mai jos. Să se scrie ecuațiile reacțiilor chimice și să se indice importanța practică a acestora:

Na Na2O FeCl2

+H2O +……………..

NaOH Fe(OH)2

+ indicatori +CO2 +H2SO4

……….. ……….. ……….. …………….

Se dă sechema:

Zn + HCl → a + b↑

CuO + H2SO4 → d + H2O

NaOH + HCl → e + H2O

CuCO3 + HCl → f + g↑ + H2O

BaCl2 + H2SO4 → h↓ + i

AgNO3 + HCl → j↓ + m

Se cere:

Să se identifice substanțele corespunzătoare literelor și să se scrie ecuațiile reacțiilor chimice;

Să se precizeze proprietatea chimică în fiecare caz și importanța practică a ultimelor două reacții;

Să se calculeze câți moli și câte grame de substanța a sau obținut, știind că a reacționat 200g soluție de HCl de concentrație 36,5%.

2.5.1.4.Fișe de lucru problematizate

Rezolvarea exercițiilor problematizate se poate realiza și cu ajutorul fișelor de lucru integrate în diverse momente ale lecției.

După scopul propus, fișele de lucru problematizate pot fi de mai multe feluri:

– Fișe de instruire urmăresc stimularea interesului elevevilor, progresul contribuției individualeîn dobândirea cunoștințelor noi. Conținutul fișelor de instruire poate fi parcurse și învățate sub îndrumarea profesorului, prin imbinarea unor momente de activitate individuală cu activitatea în colectiv, asigurându-se corectitudinea rezultatelor prin folosire tablei, a retropreoiectorului etc.

Exemple:

Fișă de instruire. Acizi

1.Definiție: Acizii sunt substanțe compuse ce conțin în moleculă unul sau mai mulți atomi de hidrogen și un radical acid ( atom sau grup de atomi care intră în compoziția moleculelor acizilor și care în reacții rămâne neschimbat).

Formula generală a acizilor este………………

2.Denumire: termenul acid urmat de numele nemetalului la care se adaugă sufixul:

a) hidric pentru hidracizi;

HCl – acid clorhdric ; HBr – acid bromhidric.

b) oxiacizilor – os pentru nemetalul cu valență inferioară

– ic pentru nemetalul cu valență superioară

H2SO3 – acid sulfuros; H2SO4 acid sulfuric

c) în cazul în care nemetalul se găsește în mai multe stări de valență denumirea se face astfel:

HClO HClO2 HClO3 HClO4

acid hipocloros acid cloros acid cloric acid percloric

d) Denumiți următorii acizi:

1) HNO3 2) H2S

……………………. ……………………

3) HBrO3 4) H3PO3

…………………… ….………………

e) Denumiți următorii acizi:

1) acid iodhidric 2) acid sulfuric

……………….. …………………

3) acid fosforic 4) acid periodic

………………… …………………

3.Clasificare:

a) După compoziție hidracizi nu conțin oxigen în moleculă

Oxiacizi conțin oxigen în moleculă

b) după numărul atomilor de hidrogen din moleculă care pot fi cedați:

Acizi monobazici (monoprotici) – pot ceda un singur ion de hidrogen;

Acizi dibazic (diprotic) – pot ceda doi ioni de hydrogen;

Acizi tribazici (triprotici) – pot ceda trei ioni de hidrogen.

c) Selectați de la punctual 2.d) și 2.e):

– un hidracid și un oxiacid: ………………… ………………..

– un acid monoprotic și un acid triprotic: …………… …………………

d) Scrieți formula unui acid:

– hidracid: …………….

– acid dibazic(diprotic): …………….

– oxiacid: ……………..

– Fișe de dezvoltare sunt consacrate elevilor cu aptitudini specialeși cu interes pentru chimie. Conținutul acestora depășește programa clasei respective având atribuția de a menține interesul elevilor pentru chimie și de a-i face să progreseze.

Exemplu:

Fișă de dezvoltare. Acizi

1) 80g de soluție de acid azotic, de concentrație 63%, reacționează cu hidroxidul de cupru (II), formând o soluție de zotat de cupru. Se cere:

a) masa de hidroxid de cupru (II) care intră în reacție;

b) masa suluției finale;

c) concentrația soluției finale.

2) Se dă schema :

a + H2SO4 → c + d↑

d + e → f

f + g → Cl2 + h + i

Se știe că substanța a este un metal divalent, cu electroni de valență pe stratul M, substanța f se folosește ca decapant în industrie, substanța g se folosește tot în industrie, la fabricarea explozibililor și a chibriturilor, iar substanța e este un halogen. Substanța a se se tratează cu 400g soluție H2SO4, de c = 49%. Se cere:

a) să se identifice substanțele chimice notate cu litere și să se scrie ecuațiile reacțiilor chimice;

b) scrieți tipul de legătură chimică la compușii d, f, h, i și explicați;

c) să se calculeze numărul de moli de substanță d;

d) ce concentrație procentuală are soluția obținută prin dizolvarea substanței f în 1314g apă.

3) Acizii oxigenați ai clorului au următoarea compoziție proncentuală în Cl, O și H:

a) 67,62% Cl; 38,18% O;1,90% H;

b) 51,82% Cl; 46,72% O; 1,46% H;

c) 42,01% Cl; 56,81% O; 1,18% H

d) 35,32% Cl; 63,7%O; 0,995%H.

Aflați formulele moleculare și denumirea acizilor respectivi.

4) 20g de amestec de Cu-Zn cu 3% impurități insolubile, se introduce în 122,5 g soluție de H2SO4, de concentrație 80%, degajându-se 0,2 moli de H2. Se cere:

a) compoziția procentuală a amestecului Cu-Zn;

b) raportul molar dintre cupru și zinc, în amestec inițial;

c) număr total de moli de gaz care se degajă în urma reacțiilor;

d) concentrația procentuală a acidului sulfuric în soluția finală.

5) Un element care are Z= 12 și are A = dublu lui Z, reacționează cu o soluție de acid sulfuric ce are concentrația de 24,5% și degajă 4,48 litri de hydrogen. Să se afle:

a) elemental cu Z =12 și scrieți reacția chimică;

b) masa soluției de acid sulfuric folosită;

c) masa soluțieie finală și concentrația ei.

– Fișă de exerciții pot avea rol de fixare, verificare cunoștințelor, dezvoltarea deprinderilor de muncă intelectuală. Fișele de exerciții includ părți ale materiei din programa școlară, abordate sub aspect teoretic sau practic în forme accesibile elevilor. Ele pot fi folosite în etape diferite ale lecțiilor sau ca temă pentru acasă.

Exemplu:

Fișă de exerciții: Acizii

I. Alege răspunsul/răspunsurile corect/corecte:

1. Se numește vitriol:

a) acidul clorhidric; b) acidul sulfuric; c) acidul sulfhidric.

2) Sunt hidracizi :

a) acidul azotic; b) acidul clorhidric; c) acidul sulfhidric; d) acidul carbonic.

3) Reprezintă radicali acizi:

a) SO4 b) NO c) CO3 d) Cl

4) Se obțin acizi din reacțiile:

a) H2 + N2→ b) CO2 + H2O→ c) H2 + Cl2→ d) CaO + H2O →

II. Complectează spațiile libere:

1) Soluțiile acizilor ……………. soluțiile de turnesol și de metiloranj;

2) Dizolvarea acizilor în apă are loc cu …………… de căldură, deci este un fenomen………….

3) Soluțiile apoase ale acizilor…………….. curentul electric.

III. 1) Scrie formulele acizilor care au denumirile:

a) acid azotic; b) acid fosforic; c) acid iodhidric d) acid sulfuros.

2) Denumește acizii care au formulele:

a) HClO b) HBr c) H2SO4 d) H2CO3

3) Corectează greșelile din scrierea formulelor unor acizi

a) HCl2 b) H4PO3 c) H4S d) H2NO3

IV. Asociază reactanților din coloana A produși de reacție din coloana B

A B

V.1) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice din schema de mai jos, denumiți substanțelor notate cu litere: + Mg d + H2

S + O2 → a + O2 b + H2O c + KOH e + H2O

+ BaCl2 f↓ + g

+ CaO h + H2O

2) Enumeră trei urilizări ale acidului sulfuric.

3) Calculează masa de SO2 care conține aceeași cantitate de sulf ca 6 moli de acid sulfuric.

VI.Reacționează 200g soluție de acid azotic de concentrație 63%cu cupru de puritate 80%. Se cere:

a) Scrie ecuația reacției chimice;

b) Calculează masa de cupru de puritate 80%;

c) determină volumul de gaz, dacă la temperatura 00C și presiunea 1 atm, 1mol de gaz ocupă un volum de 22,4l.

– Fișă de complectare urmărește combaterea rămânerii în urmă la învățătură a unor elevi. Fișele de complectare conțin materia care, constitue baza pentru întelegerea capitolelor ce urmează a fi predate, trebuie să intre în mod obligatoriu în baza de cunoștințe a fiecărui elev.

Exemplu:

Fișă de complectare: Acizii

1) Se dau substanțele: CaO; CO2; Cu; NaCl; SO2; SO3; P2O5; CuO. Se cere:

a) care dintre substanțele indicate reacționează cu apa pentru a forma acizi;

b) să se scrie ecuațiile reacțiilor chimice și să se precizeze tipul lor;

c) să se denumească acizii obținuți.

2) Citește cu atenție afirmațiile de mai jos. În cazul în care aprciezi că afirmația este adevărată, încercuești litera A. Dacă apreciezi că afirmația nu este adevărată, încercuește litera F. Dacă afirmația este falsă, înlocuește unele cerințe din enunț cu altele care fac afirmația adevărată.

a) Acizii anorganici sunt substanțe răspândite în natură. A / F

b) Acidul clorhidric intră în compoziția sucului gastric. A / F

c) Acizii dibazici au în molecula lor două grupe –OH. A / F

d) Acidul clorhidric reacționează cu sulfatul de sodiu, eliberând acidul sulfuric. A / F

3) Clasificați următorii acizi după criteriile învățate:

HCl ……………………………………………………………………

HNO2 ………………………………………………………………..

HBr…………………………………………………………………….

H3PO4………………………………………………………………….

H2CO3…………………………………………

HClO3…………………………………………

H3PO3………………………………………….

H2S……………………………………………

4) Ce cantitate de soluții 80% și 10% de H2SO4 trebuie amestecate pentru a obține 700g soluție de concentrație 20%.

5) Se dau elementele: X (Z=1) și Y ( Z=17). Prin reacția directă dintre X și Y se obține compusul XY. Se cere:

a) reprezintă electronic formarea compusului XY, precizând și tipul de legătură ce se realizează între atomi;

b) indică alte metode de obținere pentru compusul XY;

c) propune și rezolvă o problemă în care compusul XY este utilizat pentru obținerea elementului X, respectiv Y.

– Fișe de lucru diferențiate utilizarea acestor fișe impune cunoașterea particularităților psihologice, individuale și de vârstă ale elevilor și posibilitatea organizării clasei, în vederea aplicării lucrului diferențiat.

Fișele de lucru diferențiat sunt grupate pe trei nivele:

– nivelul A, inferior, sunt destinate elevilor cu capacități reduse de învățare, cu ritm lent de lucru și cu un bagaj de cunoștinșe redus.

– nivelul B, se adresează elevilor care pot face față, în condiții bune, programei școlare.

– nivelul C, cuprinde sarcini de lucru pentru elevii capabili de performanțe superioare.

Exemple :

Fișe de lucru diferențiate Acizii

Nivel A

1) Complectați spațiile libere din următoarele afirmații:

Acizii sunt substanțe ……………………….alcătuite din atomi de hidrogen și grupări ce se numesc………………………. Numărul atomilor de hidrogen este egal numeric cu…………………….. Formula generală a acizilor este…………………….

2) Dați trei exemple de hidracizi.

3) Se dau coloanele A, B și C. Lângă fiecare formulă de acid din coloana B atașați litera corespunzătoare denumirii acidului din coloana A și cifra corespunzătoare clasificării acestuia din coloana C.

A B C

a) acid sulfhidric H2CO3 1) hidracid

b) acid azotic HCl 2) Oxiacid

c) acid carbonic H3PO4 3) acid monobazic

d) acid fosforos HNO3 4) acid dibazic

e) acid clorhidric H3PO3 5)acid tribazic

f) acid fosforic H2S

4) Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice:

a) Na + HCl →

b) Mg +HCl →

c) CuO + HCl →

d) NaOH + HCl →

e) AgNO3 + HCl →

f) Na2CO3 + HCl →

5) Calculați masele molare pentru: H2SO4; H3PO4; HCl.

6) Se tratează 200g CaCO3 cu o soluție de HCl de concentrație 36,5%. Calculați masa soluției de HCl.

Nivel B

1) Se dau următoarele substanțe: HCl, NaOH, CaCO3, H2CO3, H2O, HClO, CO2, H3PO4, Ba(OH)2, SO2, HNO3, H2S, NaCl, HNO2. Alegeți din șirul de substanțe acizii și denumiții.

2) Dați câte două exemple de hidracizi, oxiacizi, acizi monobazici (monoprotici) și acizi tribazici (triprotici).

3) Complectați spațiile libere din stânga numărului de ordine cu litera care indică corespondența dintre reactanți și produși de reacție. stabiliți coeficienți acolo unde este cazul.

Reactanți Produși de reacție

………1) AgNO3 + HCl a) BaSO4 + HCl

………2) NaOH + HNO3 b) MgSO4 + CO2 + H2O

………3) K + HCl c) AgCl + HNO3

……..4) MgCO3 + H2SO4 d) KCl + H2

……..5) BaCl2 + H2SO4 e) NaNO3 + H2O

4) Se dă schema:

+ M H2↑

H2SO4 +MO MSO4 + H2O

+ M(OH)2 H2O

+ MA2 HA

Particularizați schema pentru M = Zn.

5) Scrieți 5 ecuații ale reacțiilor chimice ale acidului clorhidric.

6) Știind că sucul gastric conține HCl în concentrație de 0,1%, calculează cât suc gastric se neutralizează cu o tabletă care conține o,25g Mg(OH)2.

Nivelul A

1) Complectați următorul tabel:

2) Dați 5 exemple de acizi cunoscuți, fiecare aparținând însă unei alte clase de acizi. Scrieți formula, denumirea și clasa căreia aparțin.

3) Obțineți acidul clorhidric și acidul sulfuric prin două metode.

4) Desenați o schemă din care să reiasă proprietățile chimice ale acidului sulfuric. Scrieți ecuațiile chimice corespunzătoare.

5) În trei sticluțe neetichetate se găsesc soluții incolore. Cunoscând că ele conțin soluții de NaOH, HCl, H2SO4, folosindu-vă de cunoștințele voastre, determinați în ce sticluță se găsește soluție de acid sulfuric.

6) Pentru determinarea concentrației unei soluții de acid sulfuric, se tratează 10g din această soluție de clorură de bariu, c= 10%. După filtrare și uscare, precipitatul obținut cântărește 2,33g. Se cere:

a) concentrația soluției de acid sulfuric;

b) masa soluției de clorură de bariu;

c) concentrația procentuală a soluției, după filtrarea precipitatului.

Capitolul III

EXPERIMENTUL PEDAGOGIC PRIVIND ÎNVĂȚAREA

CONCEPTELOR DE ACID ȘI BAZE ÎN ȘCOALA GIMNAZIALĂ

UTILIZÂND CA METODĂ PRINCIPALĂ PROBLEMATIZAREA

Chimia se înscrie printre disciplinele fundamentale care, alături de celelate obiecte de învățământ, aduce o contribuție însemnată în pregătirea elevilor. Prin predarea chimiei se urmărește dezvoltarea unei gândiri științifice, stimularea curiozității, spiritul de observație, motivația învățării. Studiul chimiei trebuie să se întemeieze pe conceptele de structură, sistem, reacție etc. pe care să le trateze în gimnaziu și să le dezvolte în liceu, astfel încât prin caracterul lor operațional să-l poată inția pe elev în logica științei chimiei și aplicarea ei practică.

Chimia, ca obiect de studiu, se studiază începând cu clasa a VII a. Primele noțiuni despre acizi și baze sunt introduse în acest an odată cu scrierea formulelor chimice, familiarizându-se cu acizii și baze uzuali HCl, HNO3, H2SO4 respectiv NaOH, Ca(OH)2, KOH, Cu(OH)2.

Acizii și bazele sunt două clase de substanțe care sunt studiate în clasa a VIII a ca și unități de învățare distincte iar prin activități practice și teoretice problematizate sunt evidențiate principale proprietăți fizice și chimice ale acestora.

Caracterul acid sau bazic este explicat, în clasa a IX a, prin prisma teoriei protolitice Brönsted-Lowry și a teorie lui Arrhenius realizându-se trecerea de la etapa operațiilor concrete la etapa operațiilor formale.

Echilibrele acido-bazice se studiază în clasa a XII a concretizându-se aprofundarea etapei formale.

Tema aceasta prezintă elevilor o varietate largă de lucrări experimentale, ceeace dezvoltă la elevi formarea unor capacități intelectuale, deprinderi practice, dezvoltarea curiozității științifice .

Variantele de scenarii didactice din capitolul 3.1 și probele de evaluare din capitolul 3.2 pe care le voi prezenta în continuare, constitue câteva sugestii în legătură cu posibilitățile de predare-învățare-evaluare a conceptelor de acid și baze la clasa a VIII a.

3.1. Scenarii didactice

Proiect didactic nr. 1

CLASA: a VIII-a

OBIECTUL: CHIMIE

TITLUL LECȚIEI: BAZE

TIPUL LECȚIEI: Comunicare de noi cunoștințe, folosind programul AEL.

ELEMENTE DE CONȚINUT:

Definerea bazelor

Definirea si denumirea bazelor

Proprietăți fizice ale bazelor. Solubilitatea.

Proprietăți fizice ale bazelor. Higroscopicitatea, starea de agregare.

Conductibilitatea electrica a solutiilor de baze.

Competente specifice :

METODE DIDACTICE UTILIZATE: descoperirea dirijată, observația independentă, modelarea, algoritmizarea, explicația, exercițiul, conversația, problematizarea .

MIJLOACE DE ÎNVĂȚĂMÂNT:

– computerele conectate la Programul AEL; Fise de lucru; tabla.

DESFĂȘURAREA LECȚIEI

Moment organizatoric: verificarea prezenței și a repartizării elevilor la calculatoare.

Enunțarea obiectivelor:

La sfârșitul acestei ore va trebui să cunoașteți proprietățile fizice si denumirea bazelor și să aplicați noțiunile dobândite pentru rezolvarea unor situații problemă.

Parcurgerea secvențelor AEL:

Profesorul prezintă împreună cu elevii formula generala si definitia bazelor după care se trece la parcurgerea secvențelor AEL.

TEST

1. Completați :

3p

2. Care dintre următoarele perechi de reactanți pot fi folosiți pentru a obține substanța denumită popular „var stins”.

Ca + O2

CaCO3 + HCl

CaO + H2O

Na2O + H2O 2p

3. Se numește soda caustică

KOH

Ca(OH)2

NaOH

Fe(OH)3

2p

Toate bazele sunt solubile în apa deoarece sunt lunecoase la pipăit.

Răspundeți cu:

Ambele afirmații sunt adevărate .

Prima afirmație este adevărată și a doua falsă.

C.Prima afirmație este falsă și a doua adevărată

D. Ambele afirmații sunt false.

Soluțiile Testului

c:

c;

d;

Proiect didactic nr. 2

CLASA: a VIII-a A

OBIECTUL: CHIMIE

TITLUL LECȚIEI: Proprietăti chimice ale acizilor

TIPUL LECȚIEI: consolidare prin exerciții problematizate și experiment integrat

Competențe specifice

1.2. Deducerea unor utilizări ale substanțelor chimice pe baza proprietăților fizico-chimice.

2.1. Analizarea, interpretarea observațiilor/ datelor obținute prin activitatea de investigare.

2.5. Formularea de concluzii și de generalizări pentru punerea în evidență a proprietăților fizice și chimice ale substanțelor compuse.

3.3. Aplicarea regulilor/ legilor în scopul rezolvării de probleme.

Obiective operationale:

La sfarsitul lectiei, elevii trebuie sa fie capabili :

O1 – să definească acizii, să clasifice acizii dupa mai multe criterii, să scrie diferite formule de acizi

O2 – să indice dependența dintre compoziția acizilor, proprietățile fizice si proprietățile chimice ale acestora

O3 – să efectueze unele experimente pentru verificarea practică a unor proprietăți chimice ale acizilor

O4 – să precizeze substanțele anorganice cu care pot reacționa atât hidracizii, cât și oxiacizii

O5 – să înregistreze observațiile referitoare la proprietățile chimice ale acizilor într-un tabel și să stabilească concluziile

O6 – să modeleze, prin intermediul ecuațiilor chimice, principalele proprietăți chimice ale acizilor

O7 – sa rezolve exerciții și probleme bazate pe ecuatiile unor reacții chimice referitoare la proprietățile acizilor

Metode si procedee folosite : rezolvarea de probleme, conversația euristică, exercițiul, modelarea, problematizarea, algoritmizarea, descoperirea dirijată, experimentul de laborator.

Mijloace de invatamint: manual, tablă, cretă, sistem periodic, fișe de lucru, fișe de aplicații, ustensile de laborator (sticluțe cu reactivi, eprubete, stative pentru eprubete), substanțe chimice (acid clorhidric, acid sulfuric, fenolftaleina, azotat de argint, clorură de bariu).

Scenariul didactic

1 .Moment organizatoric

– verificarea prezentei

– stabilirea echipelor de lucru

– distribuirea materialelor necesare la mese

– crearea unei atmosfere propice de lucru

2.Enunțarea obiectivelor la nivelul elevilor

La sfârșitul lecției, elevii trebuie:

– să reactualizeze noțiunile învătate despre acizi: formula acizilor, radicalul acid, clasificarea și denumirea

– să rezolve exerciții și probleme ce implică cunoașterea proprietăților chimice ale acizilor

– să recunoască pe cale experimentala acidul clorhidric si acidul sulfuric folosind reactivi specifici

– să deosebeasca proprietatile comune acidului clorhidric si acidului sulfuric, de cele specifice fiecarei categorii

3.Reactualizarea cunostințelor însușite anterior

Se rezolvă, la tablă, următoarele exerciții din fișa de lucru:

FIȘA DE LUCRU

I. Completați spațiile libere din textul de mai jos:

„Acizii sunt substanțe ……………, cu molecula formată din unul sau mai mulți atomi de …………… si un ………………… Atomii de hidrogen pot fi înlocuiți cu atomi de metal formând ……………. Atomul sau grupul de atomi care intră in compoziția acizilor și care în reacțiile chimice ramâne neschimbat se numeste …………………”

II. Completați căsuțele libere din tabelul de mai jos: 

III. Se dă schema

Zn + HCl = a + b ↑

CuO + H2SO4 = d + H2O

Na OH + HCl = e + H2O

CuCO3 + HCl = f + g↑ + i

BaCl2 + H2SO4 = h↓ +i

Ag NO3 + HCl = j↓ + m

Să se identifice substanțele corespunzătoare literelor și să se scrie ecuațiile reacțiilor chimice.

4. Dirijarea învățării

Se propun elevilor o serie de activități experimentale frontale descrise în fișa de

lucru de mai jos și anume identificarea practică a soluțiilor de acid clorhidric și acid sulfuric, folosind cunoștințele studiate.

Se poartă un dialog cu elevii la tema propusă, apoi se trece la activiatea practică, comunicând elevilor că trebuie să observe cu atenție fenomenele care au loc, să stabilească concluziile și să completeze spațiile și rubricile libere din fișă.

Prin metoda conversației se reamintesc cunostințele teoretice care stau la baza lucrărilor ce se vor efectua, pe măsura ce ele se desfăsoară, pentru a realiza legatura dintre teorie și practică și pentru a îndruma activitatea elevilor.

Profesorul aminteste elevilor câteva reguli de protecție a muncii în laborator și îi atenționează să folosească cu grijă substanțele chimice și ustensilele de laborator.

Se va urmari modul în care elevii efectuează activitățile experimentale.

După expirarea timpului un reprezentant al echipei prezintă în fața clasei cum a efectuat sarcina și scrie ecuația reacției chimice pe tablă.

Fișă de aplicații

1. Aveți pe mese trei sticluțe cu reactivi neetichetate 1 , 2 si 3.

Aveți la mese fenolftaleina,soluție de turnesol, soluție de BaCl2 si soluție de AgNO3.

5. Obținerea performanței. Asigurarea feedback-ului

Elevii trebuie să rezolve următorul exercițiu din fișa de lucru:

Fișă de lucru

Pe baza experimentelor efectuate, plasați observațiile experimentale selectând termenii scriși mai jos si asezați-i în casetele libere.

colorație rosie colorație roșu carmin H2SO4

X precipitat alb gelatinos

colorație albastră precipitat negru HCl

precipitat alb lăptos precipitat alb brînzos

6. Asigurarea transferului și întărirea retenției

Se atinge prin rezolvarea ultimelor exerciții din fișa de lucru:

Fișă de lucru

Completați spațiile libere și alegeți răspunsul corect la întrebările de mai jos;

1.prin tratarea soluțiilor 1-3 cu turnesol se observă că

a) substanțele din flacoanele 1-3 dau colorație ……………….având caracter …………

b) substanța din flaconul 2 dă o colorație……….

2.prin tratarea soluțiilor 1-3 cu fenolftaleina , se observă:

a) în substanțele 1-3 care sunt …………… fenolftaleina este…………………….

b) în substanța 2 fenolftaleina devine roșu- …………………

3. dacă în compoziția substanței din flaconul 3 intră H si elementul Z=17 acidul se numește :

a) bromhidric b) azotic c) clorhidric

4.denumirea uzuală a acidului din flaconul 1 este :

a) spirt alb b) piatra iadului c) vitriolul

iar denumirea sa chimică este:

a) acid sulfuros b) acid sulfuric c) acid clorhidric

5.soluțiile de acid colorează soluția de turnesol în :

a) albastru b) roșu

6.soluțiile de acizi

a) modifică b) nu modifică culoarea fenolftaleinei.

7.acidul clorhidric se identifică prin reactia cu

a) BaCl2 b) NaOH c) AgNO3

8. acidul sulfuric se identifică prin reactia cu:

a) BaCl2 b) NaOH c) AgNO3

7. Evaluarea activității: 3 minute

Sunt apreciați elevii care au participat activ la desfășurarea lecției și sunt notați o parte

dintre aceștia.

8. Sarcini de lucru: 2 minute

Se cere elevilor, să se documenteze (surse: enciclopedii, reviste, internet etc.) și să

întocmească un scurt eseu despre –Acizii- Prieteni sau Dușmani?

Proiect didactic nr.3

CLASA: a VIII-a A

OBIECTUL: CHIMIE

TITLUL LECȚIEI: Proprietăti chimice ale acizilor

TIPUL LECȚIEI: recapitulare și sistematizare a cunoștințelor

Competențe generale

1. Investigarea comportării unor substanțe sau sisteme chimice;

2. să indice dependența dintre compoziția acizilor, proprietățile fizice si proprietățile chimice ale acestora;

3. să precizeze substanțele anorganice cu care pot reacționa atât hidracizii, cât și oxiacizii;

4. să modeleze, prin intermediul ecuațiilor chimice, principalele proprietăți chimice ale acizilor;

5. să indice dependența dintre compoziția acizilor, proprietățile fizice si proprietățile chimice ale acestora;

6. sa rezolve exerciții și probleme bazate pe ecuatiile unor reacții chimice referitoare la proprietățile acizilor.

Competențe specifice

1.2. Deducerea unor utilizări ale substanțelor chimice pe baza proprietăților fizico-chimice.

2.1. Analizarea, interpretarea observațiilor/ datelor obținute prin activitatea de investigare.

2.5. Formularea de concluzii și de generalizări pentru punerea în evidență a proprietăților fizice și chimice ale substanțelor compuse.

3.3. Aplicarea regulilor/ legilor în scopul rezolvării de probleme.

Metode și procedee folosite: conversația, algoritmizarea, problematizarea, ciorchinele, demonstrația.

Mijloace de învățământ: tablă, manual, cretă, sistem periodic, culegere de problem, fișe de lucru.

Scenariu didactic

1.Moment organizatoric

– verificarea prezenței elevilor la ora de curs;

– verificarea materialului didactic necesar desfășurării lecției;

– asigurarea condițiilor optime a desfășurării lecției.

2.Anunțarea temei:

Profesorul comunică elevilor că vor sistematiza noțiunile învățate despre acizi cu ajutorul unor metode moderne de lucru: copacul ideilor și metoda cubului.

După recapitularea noțiunilor teoretice, elevii vor rezolva câteva exerciții, pe care le găsesc în partea a doua a fișei de lucru primate.

3.Organizarea activității de învățare

Profesorul împarte fișele de lucru, explicând elevilor în ce constă activitaea lor.

Elevii primesc fișa de lucru pe care le studiază și încep să le resolve cerințele din schema copacul ideilor (anexa 1).

După terminarea complectării fișei, profesorul solicită câte un elev să prezinte și apoi să complecteze copacul ideilor afișat la tablă.

Profesorul privește cu atenție prezentările elevilor și face complectările sau corecturile de rigoare acolo unde este cazul. Face aprecieri cu privire la modul de lucru și de prezentare a elevilor.

Profesorul le propune elevilor pentru următoarele 10 min, să lucreze împreună aplicând metoda cubului. Profesorul împarte elevii pe grupe în număr de șase. Explică elevilor în ce constă activitatea lor: fiecare grupă va lua cubul și îl va rostogoli; cerința care se va afla pe fața cubului o va rezolva împreună cu colegii din grupă. Rezolvările vor fi prezentate de unul dintre colegii ales ca lider.

Pe fiecare din cele șase fețe ale cubului, elevii vor trebui să noteze, pentru acidul stabilit, următoarele:

Profesorul evaluează activitatea elevilor, anunțând greșerile făcute, respectiv solicitând elevi la tablă pentru corectarea greșelilor. Este numită echipa câștigătoare, echipa care a terminat sarcina de lucru în timpul cel mai scurt și are cele mai puține greșeli sau ” 0 greșeli”.

Pentru echipa câștigătoare se acordă, drept recompensă, o diplomă.

4. Asigurarea retenței și a transferului:

În continuare, profesorul prezintă elevilor partea a doua a fișa de lucru care cuprinde: trei exerciții, o problemă și un rebus.

Elevii citesc fișa de lucru și încep să rezolve cerințele și se autoevaluează conform baremului indicat.

Fișă de exerciții și probleme

1. Se dau următorii acizi: HCl și HNO3. Calculați compoziția procentuală. 2p

2. Acizii sunt:

a) substanțe simple;

b) substanțe compuse formate din unul sau mai mulți atomi de H și un radical acid;

c) substanțe compuse formate din unul sau mai mulți atomi de H. 1p

3. Acidul azotic este un:

a) oxiacid monoprotic; b) hidracid diprotic; c) oxiacid triprotic. 1p

4. În 800g soluție de acid sulfuric 98% se adaugă 128g de cupru. După reacție se adaugă 900g de apă. Se cere:

a) cantitatea de gaz ce se degajă;

b) concentrația și masa soluției finale

Se dau ACu= 64 g/mol; AH=1 g/mol; AS=32 g/mol; AO=16 g/nol; Vm=22,4l 3p

5. Complectați rebusul ținând cont de definițiile cerute:

1. denumirea acizilor ce nu conțin oxigen;

2. denumirea acizilor ce conțin oxigen;

3. denumirea popularăpentru un acid folosit la acumulatoarele de plumb;

4. denumirea reacției dintre un acid și o bază;

5.denumirea populară a unui acid bun de băut.

1♦

2♦

3♦

4♦

5♦

5.Evaluarea activității

Sunt apreciați elevii care au participat activ la lecție și sunt notați o parte dintre acești elevi.

Anexa nr. 1

Sarcini de lucru

fiecare elev complectează fișa de lucru;

se finalizează copacul la tablă.

PROIECT DIDACTIC Nr. 3

CLASA: a VIII-a

OBIECTUL: CHIMIE

TITLUL LECȚIEI: Proprietăți chimice ale acizilor

TIPUL LECȚIEI: : Lecție mixtă de predare – învătare cu experiment integrat

Competențe specifice:

1.2. Deducerea unor utilizări ale substanțelor chimice pe baza proprietăților fizico-chimice.

2.1. Analizarea, interpretarea observațiilor/ datelor obținute prin activitatea de investigare.

2.5. Formularea de concluzii și de generalizări pentru punerea în evidență a proprietăților fizice și chimice ale substanțelor compuse.

3.3. Aplicarea regulilor/ legilor în scopul rezolvării de probleme.

Competențe generale

La sfarsitul lectiei, elevii trebuie sa fie capabili :

C1 – să defineasca acizii, sa clasifice acizii dupa mai multe criterii, sa scrie diferite formule de acizi

C2 – să indice dependența dintre compoziția acizilor, proprietățile fizice si proprietățile chimice ale acestora

C3 – să efectueze unele experimente pentru verificarea practică a unor proprietăți chimice ale acizilor

C4 – să precizeze substanțele anorganice cu care pot reacționa atât hidracizii, cât si oxiacizii

C5 – să inregistreze observațiile referitoare la proprietățile chimice ale acizilor într-un tabel si să stabileasca concluziile

C6 – să modeleze, prin intermediul ecuațiilor chimice, principalele proprietăți chimice ale acizilor

C7 – să reprezinte proprietățile chimice ale acizilor într-o schema unitara, centralizatoare, funcționala

Metode și procedee folosite

– învatarea prin descoperire dirijată, experimentul de laborator, conversația euristică, explicația, demonstrația, algoritmizarea, problematizarea, ciorchinele, modelarea, observația.

Mijloace de învățământ:

– fișa de lucru, sistem periodic, substanțe și ustensile de laborator (HCl, H2SO4, turnesol, fenolftaleină, magneziu, oxid de Cu, oxid de cupru, hidroxid de sodiu, carbonat de sodiu, azotat de argint, clorură de bariu, eprubete, stativ pentru eprubete).

Desfășurarea lecției

1. Moment organizatoric:

– notarea absențelor și organizarea activității

– repartizarea elevilor la mesele de lucru prin împărțirea lor în grupe de câte 4 elevi;

– verificarea materialelor existente la mesele de lucru;

– recomandări pentru a nu atinge materialele până în momentul experimentării;

-instruirea elevilor cu privire la tehnica de lucru și la respectarea normelor de tehnica și securitatea muncii;

-desemnarea unui reprezentant din fiecare grupă, care să anunțe fenomenele observate.

2. Reactualizarea cunostintelor insusite anterior

Prin metoda conversatiei se reamintesc cunostintele teoretice de baza ce urmeaza sa fie utilizate în efectuarea lucrărilor, altele urmând a fi reamintite pe masură ce experimentele se efectueaza, pentru a realiza legatura dintre teorie si practică și pentru a îndruma activitatea elevilor:

Fisa de lucru

Se dau următoarele formule chimice :

H2S , H2SO3 , K2SO3 , HOH , HClO , KClO , HBr , KBr , HNO3 , NH3

Și se cere:

subliniați cu o linie hidracizii, iar cu două linii oxiacizii;

precizați denumirea acizilor.

II. Clasificați următorii acizi după criteriile învățate:

H2CO3…………………………… HCl…………………….

………………….. ……………………..

…………………. ……………………..

3. Enuntarea obiectivelor la nivelul elevilor

La sfarsitul lectiei, elevii trebuie:

să defineasca acizii, să clasifice acizii dupa mai multe criterii, să scrie diferite formule de acizi

să efectueze unele experimente pentru verificarea practică a unor proprietăți chimice ale acizilor

să enumere principalele proprietăți chimice ale acizilor și să le coreleze cu compoziția acestora

să modeleze grafic ecuațiile reactiilor chimice la care participă acizii și să rezolve calcule chimice pe baza acestora

să formuleze concluzii privind posibilitățile de reacție ale acizilor cu alte substanțe

4.Anunțarea temei: scrierea titlului pe tablă

Proprietăți chimice ale acizilor

5.Desfășurarea lucrărilor

Se poartă un dialog cu elevii la tema propusă, apoi se trece la activitatea practică, comunicând elevilor că trebuie să efectueze experiențele în ordinea înscrisă pe fișa ce o vor primi; să observe cu atenție fenomenele care au loc; să stabilească concluziile și să completeze spațiile și rubricile libere din fișă.

Prin metoda conversației se reamintesc cunoștințele teoretice care stau la baza lucrărilor ce se vor efectua, pe măsură ce ele se desfășoară, pentru a realiza legătura dintre teorie și practică și pentru a îndruma activitatea elevilor.

Efectuarea experiențelor se va face pe grupe de elevi, iar completarea fișelor se va face individual. Ecuațiile chimice vor fi scrise și pe tablă.

Sunt urmărite modul de lucru și corectarea greșelilor.

Activitatea experimentală 1 – Acțiunea acizilor asupra indicatorilor

Observații experimentale: Eprubeta în care s-a adaugat metiloranj a căpătat culoarea roșie, iar cea cu fenolftaleina a rămas incoloră.

Concluzii-generalizări: Acizii înrosesc soluția de metilorange și lasă fenolftaleina incoloră..

Activitatea experimentală 2 – Reacția acizilor cu metalele mai reactive ca hidrogenul

Observații experimentale: Gazul produs se aprinde si are loc o pocnitura.

Ecuația reacției chimice: Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

Concluzii-generalizări: Acizii reacționeaza cu metalele mai reactive ca hidrogenul rezultand săruri și hidrogen.

Activitatea experimentală 3 – Reacția acizilor cu oxizii metalelor

Observații experimentale: Se formeaza o solutie de culoare verde.

Ecuatia reacției chimice: CuO+2HCl=CuCl2+H2O

Concluzii-generalizări: Acizii reacționeaza cu oxizii metalelor rezultând săruri și apa.

Activitatea experimentală 4 – Reacția acizilor cu bazele

Observații experimentale: Dupa ce s-a adaugat acid sulfuric soluția se decoloreaza.

Ecuatia reacției chimice: 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

Concluzii-generalizări: Acizii reacționeaza cu bazele formând săruri și apa (reacție de neutralizare).

Activitatea experimentala 5 – Reacția acizilor cu sărurile

Observații experimentale:

a) Se formează un precipitat alb-branzos.

b) Se formează un precipitat alb-laptos.

Ecuatiile reactiilor chimice:

a) HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3

b) H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl

Concluzii-generalizări: Acizii tari reacționeaza cu sărurile acizilor mai slabi formând alte săruri și alți acizi.

FIȘĂ DE ACTIVITATE EXPERIMENTALĂ

Proprietatile chimice ale acizilor

6. Intarirea retentiei și asigurarea transferului

Se realizeaza prin completarea ciorchinelui prezentat în fișa de lucru, care se distribuie elevi

FIȘĂ DE LUCRU

Completați spațiile libere din schema urmatoare:

7. Obținerea performanței. Asigurarea feedback-ului

Elevii trebuie să rezolve următorul exercițiu din fișa de lucru:

Acizi – proprietati chimice

Test grila de autoevaluare cu un singur raspuns corect

1. actiunea solutiilor acizilor asupra indicatorilor: 1p

a) inrosesc metiloranj si albastresc fenolftaleina

b) albastresc metiloranj si inrosesc fenolftaleina

c) inrosesc metiloranj si nu coloreaza fenolftaleina

2. acizii reactioneaza cu oxizii bazici, rezultand: 1p

a) sare si hidrogen

b) sare si apa

c) sare si o baza

3. in reactia de neutralizare a unui mol de acid sulfuric: 1p

a) se consuma 2 moli de hidroxid de sodiu

b) se consuma 3 moli de hidroxid de sodiu

c) se consuma un mol de hidroxid de sodiu

4. acizii reactioneaza cu carbonatii cu efervescenta deoarece se degaja: 1p

a) CO2; b) H2; c)SO2

5. H2SO4 se mai numeste: 1p

a) Spirt de sare; b) Vitriol; c)tipirig

6. HCl este un: 1p

a) oxiacid; b) acid dibasic; c) hidracid

7. volumul de H2 care se degaja in urma reactiei Mg cu 400g sol.de HCl de c=36,5% este de: 1p

a)22,4 l; b)44,8 l; c) 4,48 l

Se acorda 3 puncte din oficiu