Utilizarea Experimentului de Laborator In Studiul Chimiei la Liceul cu Profil Tehnologic

LUCRARE GRAD I

UTILIZAREA EXPERIMENTULUI DE LABORATOR IN STUDIUL CHIMIEI LA LICEU PROFILUL TEHNOLOGIC

CUPRINS

Cap.1. Noțiuni de cinetică chimică

Concepte, definiții și generalități privind cinetica

1.2. Factorii care influnțează viteza de reacție

1.3. Clasificarea reacțiilor chimice

1.4 Teoria ciocnirilor moleculare

Cap.2. Considerații metodice privind perfecționarea lecției de chimie prin metoda experimentului de laborator

2.1. Definiții, concepte și noțiuni generale privind metodele de învățământ

2.2. Funcțiile și clasificarea metodelor de învățământ

2.3. Metode didactice utilizate în lecțiile de chimie: experimentul de laborator

2.3.1. Rolul experimentului de laborator

2.3.2 Criterii de clasificare a experimentului de laborator

Cap.3. Modalități concrete de aplicare a metodei experimentului de laborator în studiul cineticii chimice, acizilor, bazelor și soluțiilor

3.1. Considerații privind organizarea și desfășurarea experimentului de laborator

3.2. Conținutul și metodologia desfășurării lecțiilor de chimie

3.3. Proiecte didactice

3.4. Teste de evaluare și verificare

3.5. Analiza rezultatelor

Concluzii

Bibliografie

Anexe

Introducere

Perioada actuală se caracterizează printr-o evoluție a progresului tehnico-științific, care în mod direct influențează dezvoltarea metodologiei didactice prin apariția tehnologiilor sofisticate, prin ritmul în creștere al acumulării cunoștințelor, diversificarea modalităților de comunicare, schimbarea naturii raporturilor între membrii societății, necesitatea dezvoltării unor persoane capabile să intervină în variate situații.

În acest context este necesar ca metodologia instruirii să poarte un caracter motivațional intrinsec, pentru a putea corespunde exigențelor contemporane ale procesului educațional. Motivației ca reper temeinic al activităților de învățare, îi revine un rol important în dobândirea cunoștințelor, în dezvoltarea preocupărilor și sporirea atenției individului. Idealul procesului de instruire este formarea unei personalități multilateral dezvoltate astfel că trezirea interesului elevului pentru instruire este un proces care implică în activitatea profesorului utilizarea diferitor forme de organizare a lecției. Consider că de asemenea este necesară o bună echilibrare a etapelor lecției pentru a obține potențialul corespunzător temelor, a modulelor manualului, a disciplinei în întregime și a aspectelor utile pentru viitorul elevului pentru a-i forma acea personalitate capabilă să aplice creativ cunoștințele în practică, să elaboreze în baza informațiilor și modelelor disponibile materiale noi, superioare celor anterior cunoscute, aplicând tehnologii avansate cu consum minim de energie și randament înalt al produselor finale. Toate aceste aspecte prezentate anterior reprezintă calea educației în stil inovativ. Acest tip de educație poate oferi societății personalități cu calități deosebite, cu puncte de vedere individuale, capabile să identifice diverse soluții originale, să jongleze cu datele, să lărgească orizonturile analizei unei probleme și să o trateze în diverse contexte.

Societatea românească contemporană, tinde spre noi realizări și valorificări. Aceste tendințe ale societății atribuie educației o structură nouă a cerințelor social-umane conform și cu cerințele Uniunii Europene. În contextul dezvoltării europene, școlii îi revine rolul de formare a personalității umane capabile să se integreze plenar în societatea modernă, să reacționeze adecvat la schimbările ce se produc permanent în diverse domenii de activitate, administrative, sociale, politice și economice. Aspectele acestea presupune eficientizarea învățământului și transformarea acestuia într-un beneficiar/agent activ al progresului, care trebuie să pregătească omul corespunzător exigențelor viitoarei societăți, optând astfel tot mai insistent în favoarea determinării științifice a informației necesare pentru realizarea obiectivelor educaționale și tratarea acesteia după criterii și metode moderne sau care să evidențieze superspecializarea, transdisciplinaritatea, dezvoltarea de aptitudini și competențe variate.[ ]

Lucrarea de față pune accentul pe lucrările experimentale specifice activității didactice care constau în observarea, verificarea și/sau măsurarea unor mărimi caracteristice unor fenomene provocate sau nu și dirijate într-o măsură mai mare sau mai mică. Lucrările experimentale sunt specifice disciplinei Chimie pentru care reprezintă o metodă de învățare și au un pronunțat caracter activ-participativ stârnind, în primul rând, curiozitatea elevilor în timpul desfășurării experimentului de către profesor, apoi implicarea, prin propriile lor acțiuni, la realizarea acestuia.

Experimentul este definit de către psihologi „ca un procedeu de cercetare în știință, care constă în provocarea intenționată a unor fenomene în condițiile cele mai propice pentru studierea lor și a legilor care le guvernează; observație provocată; experiență.”[]

Înca de la sfârsitul secolului al XIX-lea experții în teoriile învățării considerau experimentul și observarea nemijlocită a realității ca fiind baza învățării Științelor Naturale. Conceput în corelație cu principiile didacticii moderne, experimentul de laborator urmează treptele ierarhice ale învățării, conducând elevul de la observarea unor fenomene fizice sau chimice pe baza demonstrației la observarea fenomenelor prin activitatea proprie (faza formării operațiilor concrete), apoi la verificarea și aplicarea în practică a acestora (faza operațiilor formale) când se cristalizează structura formala a intelectului și în continuare, la interpretarea fenomenelor observate care corespunde fazei celei mai înalte dintre treptele ierarhice ale dezvoltării (faza operațiilor sintetice).

Experimentul este definit ca: “o observație provocată, o acțiune de căutare, de încercare, de găsire de dovezi, de legități, este o provocare intenționată, în condiții determinate (instalații, dispozitive, materiale corespunzătoare, variație și modificare a parametrilor etc.), a unui fenomen, în scopul observării comportamentului lui, al încercării raporturilor de cauzalitate, al descoperirii esenței acestuia (adică a legităților care-l guvernează), al verificării unor ipoteze “.[]

Totodata el considera experimentul ca o metodă activă care “are mai multă forță de convingere decât orice altă metodă și, deci, posibilități sporite de înrîurire asupra formării concepției științifice despre natură la elevi”.[]

Experimentul are o deosebită valoare formativă, deoarece elevilor li se dezvoltă spiritul de observare, investigare, capacitatea de a înțelege esența obiectelor și fenomenelor. De asemenea se dezvoltă capacitatea de prelucrare și de interpretare a datelor experimentale și se stimulează interesul față de cunoaștere etc. În acest context profesorul este dirijorul acțiunilor executate de către elevi, în scopul asigurării unui suport concret-senzorial, facilităndu-se cunoașterea unor aspecte ale realității. Elevii sunt astfel puși în fața realității, să studieze pe viu, să fie în contact direct cu realitatea sau cu substitutele acesteia – sunt determinați în acest mod să învețe prin descoperire.

“Învățarea prin descoperire este metoda didactică în care cadrul didactic concepe și organizează activitatea astfel încât să faciliteze elevului descoperirea prin efort propriu a cunoștințelor, explicațiilor, prin parcurgerea identică sau diferită a drumului descoperirii inițiale a adevarului.”[]

Cele mai noi cercetări efectuate de specialiști au evidențiat preferința majorității profesorilor de a folosi experimentele frontale sau demonstrative, spre deosebire de elevi, care își doresc experimente individuale sau organizate pe grupe.[] Astfel că noile orientări actuale din literatura de specialitate, solicită utilizarea majoritară a experimentelor individuale deoarece: “elevul se dezvoltă prin exercițiile pe care le face, și nu prin acelea care se fac în fața lui.”[]

Această situație nu reprezintă o problemă actuală ci una veche de mii de ani, de pe vremea lui Confucius, iar noua viziune asupra învățării, learning by doing, scoate în evidență aceste aspecte mutând accentul de la”predarea materiei” spre învățare spre individualizarea învățării.[]Astazi, învățarea disciplinei chimie readuce pe primul plan experimentul de cercetare si descoperire care se mai numeste si investigatie stiintifica și care a căpătat o importanță deosebită. La lecțiile de chimie, un loc central îl ocupă metodele bazate pe acțiunea practică cum sunt metodele de acțiune reală, reprezentate de exercițiu, lucrări practice, proiectul, lucrări de laborator etc. cât și metodele de explorare a realității direct și indirect.

Metodele de explorare directă sunt observația și experimentul iar cele de explorare indirectă sunt demonstrarea, modelarea și algoritmizarea. Esența învățării prin experiment o constituie provocarea fenomenelor, urmărirea efectelor.

Lucrarea de față este structurată în 3 capitole ce evidențiază în cadrul lor atât noțiunile teoretice de chimie cât și cercetarea științifică privind metoda experimentului de laborator în cadrul orelor de chimie, aplicate la nivelul claselor de liceu, profil tehnologic.

În cadrul capitolului 1 “Noțiuni de cinetică chimică “ au fost prezentate aspectele teoretice privind cinetica chimică insistând asupra conceptelor, teoriilor referitoare la cinetică, rol, importanța cineticii chimice, clasificări și alte aspecte importante privind cinetica chimică.

Cel de al doilea capitol “Considerații metodice privind perfecționarea lecției de chimie prin metoda experimentului de laborator” cuprinde noțiuni despre metodică, tipuri de metode didactice cu referiri la aplicațiile lor de chimie, teste de evaluare (formativ și sumativ), contribuțiile originale privind aplicarea programului de învățământ (experimente efectuate, teste inițiale pentru verificarea cunoștințelor generale de chimie ale elevilor, fișe de activitate independentă, teste finale de evaluare).

În cadrul ultimului capitol al lucrarii s-au efectuat cercetările științifice aferente aplicării metodei experimentului de laborator în cadrul orelor de chimie la nivel de gimnaziu și liceal, diversitatea experimentelor efectuate, fișele de lucru aplicate și rezultatele obținute la testele de evaluare, efectuând analizele specifice de interpretare a rezultatelor scontate și obținute.

Lucrarea se încheie cu o serie de concluzii și recomandări specifice aplicării metodei experimentului de laborator în cadrul orelor de chimie.

Capitolul 1

Noțiuni de cinetică chimică

1.1. Concepte, definiții și generalități privind cinetica

Termodinamica chimică studiază variația energiei sistemelor chimice în cursul transformărilor lor. Pe baza rezultatelor obținute termodinamica prevede sensul în care se transformă spontan un sistem care ajunge la starea finală de echilibru pornind de la starea lui inițială.Termodinamica nu oferă indicații privind timpul necesar atingerii echilibrului, sau despre viteza de reacție și nici nu informează privitor la natura transformărilor suferite de molecule. În schimb termodinamica, atunci când este cazul, ne permite să prevedem că nu va avea loc spontan o reacție “termodinamic imposibilă”.[]

Cinetica chimică se ocupă cu măsurarea vitezelor de reacție a căror cunoașterea, în anumite condiții date, este indispensabilă pentru descrierea acelor reacții chimice produse. Cinetica chimică are ca scop:

a) stabilirea vitezei de transformare și efectul condițiilor de reacție asupra acestei viteze,

b) stabilirea caracteristicilor cinetice ca: ecuația de reacție, ordinul de reacție, constanta de viteză, timp de înjumătățire, energia de activare, efectul unor catalizatori, mecanismul de reacție.

c) stabilirea ecuațiilor de calcul a reactoarelor chimice.

Inerția chimică este un fenomen de o importanță practică incalculabilă[]deoarece se știe că numeroase substanțe de mare importanță practică se găsesc la 25◦C și 1atm, într-o stare de nestabilitate termodinamică. În contact cu oxigenul din aer o serie de substanțe, precum combustibilii, alimentele și numeroase alte substanțe organice, pot fi conservate numai datorită inerției moleculelor lor, pentru aceste sisteme starea de echilibru fiind CO2 +H2O. Se consideră că dacă echilibrele chimice s-ar stabili repede, viața pe planetă ar fi imposibilă.[] Pe de alta parte, acele reacții care au loc cu viteze foarte mari, sunt instantanee iar viteza lor este determinată practic numai de viteza cu care reactanții difuzează spre a veni în contact, apoi reacționează imediat.[] Printre aceste reacții rapide se numără reacțiile dintre ioni, reacțiile dintre acizi și bazele obișnuite și unele reacții între molecule având loc la temperaturi ridicate. Viteza acestor reacții decurgând măsurabil, cu viteză mică, ele sunt de obicei reacții în care se desfac sau se formează covalențe. Inerția covalențelor care unesc atomii în molecule este de fapt o inerție a chimică a moleculelor. De exemplu o anumită legatură covalentă, cum este cea C-C sau C-H sau N-H etc. se poate desface cu viteze mult diferite, variind cu natura celorlalți atomi din natură, astfel că inerția chimică a legăturilor covalente depinde de structura moleculelor în care se află aceste legături.[] Se constată existența unei corelații între structura moleculelor și vitezele cu care acestea reacționează în anumite condiții date.

Studiul vitezelor de reacție a arătat că multe reacții chimice nu sunt decât imperfect reprezentate prin ecuațiile chimice obișnuite ele exprimând doar raportul stoechiometric între starea inițială și cea finală a moleculelor care reacționează. Cele mai multe reacții chimice sunt însă procese complicate decurgând uneori în mai multe stadii sau etape consecutive, așa numite reacții elementare.[] Despre aceste reacții elementare aflăm informații prin studiul vitezelor de reacție dar și prin alte metode de investigație constatând de asemeni că în multe reacții apar intermediarii. Aceștia sunt niște specii chimice nestabile, cu viață foarte scurtă dar luând parte efectiv la mersul reacției. În multe cazuri, natura acestor intermediari nestabili proprietățile lor și reacțiile lor au putut fi exact determinate și măsurate. Cunostințele despre toate etapele intermediare pe care le parcurge un sistem într-o transformare chimică constituie ceea ce se numește mecanismul de reacție.[]

Etapele reacțiilor elementare prin care se desfășoară o reacție sunt determinate prin studiul vitezei de reacție. Ecuația stoechiometrică, cea scrisă în mod obișnuit, nu reprezintă mecanismul reacției chimice. Prin mecanism de reacție se înțelege o succesiune de etape în care se rup și se formează legături chimice cu formarea unor intermediari sau a unor produși finali de reacție. Există două mari tipuri de mecanisme și anume mecanisme radicalice și mecanisme ionice.

Reacțiile chimice se clasifică în[]:

reacții rapide, de exemplu: descompunerea trinitrotoluenului (dinamita), reacțiile de neutralizare (reacții între acizi și baze), reacții de precipitare în soluții apoase (reacții cu formare de substanțe insolubile în apă);

reacții lente, de exemplu: fermentația alcoolică (obținerea alcoolului din glucoză), fermentația acetică (oțețirea vinului).

Acestea fiind spuse, la nivel general, despre viteze de reacție și reacții chimice considerăm că cinetica chimică studiază viteza și mecanismul reacțiilor chimice.[]

Viteza de reacție este definită drept variația cantității de substanță în unitatea de timp, raportată la volumul sistemului. Dacă volumul este constant, cantitatea de substanță (număr de moli) raportată la volum fiind concentrația molară (ci), viteza de reacție în raport cu substanța i se poate scrie[]:

(1.1)

Pentru o reacție dată, viteza de reacție astfel definită va fi diferită pentru fiecare substanță participantă la reacție. Semnul se ia „+” pentru produșii de reacție, pentru care:

(1.2)

și negativ pentru reactanți . Dacă concentrațiile sunt exprimate în mol/l iar unitatea de timp este exprimată în secunde (s), respectiv în oră (h), rezultă că unitatea de măsură a vitezei de reacție este mol/l·s, respectiv mol/l·h.[]

1.2 Factorii care influnțează viteza de reacție

Viteza de reacție este influențată de numeroși factori precum: concentrațiile substanțelor, temperatura, presiunea, solventul, prezența unor substanțe cu acțiune catalitică, inhibitoare etc.

Influența concentrației asupra vitezei de reacție este scoasă în evidență prin Legea vitezei pentru o reacție chimică.

Pentru o reacție de forma:

aA + bB + … → Produși (1.3)

de obicei legea vitezei este de forma:

r = k.cAnA.cBnB (1.4)

Constanta de viteză k depinde de toți ceilalți factori care influențează viteza de reacție (de exemplu temperatura, catalizatorii, etc) dar ea este independentă de concentrații, nu depinde de timp în cazul reacțiilor simple.[] Puterile la care apar concentrațiile în legea vitezei, ni, se numesc ordine de reacție parțiale, în raport cu substanțele respective.

Ordinul de reacție global n, este suma acestora confom formulei:

n = nA + nB + ….. (1.5)

Ordinele de reacție precizate nu sunt în general identice cu coeficienții stoechiometrici din ecuația reacției, ele fiind mărimi care se stabilesc experimental, putând fi numere întregi, dar și fracționare, pozitive, dar și negative. Excepția este asigurată de reacțiile elementare iar în cadrul reacțiilor simple, doar concentrațiile reactanților sunt cuprinse în legea vitezei.

Pentru reacțiile de ordin subunitar există un moment când reacția este completă spre deosebire de reacții cu n ≥1 pentru care nu există un timp finit de încheiere a lor. Reacție completă însemnând că unul din reactanți (sau toți) se consumă în întregime iar pe măsură ce concentrațiile reactanților se micșorează, scade și viteza de reacție, astfel că ar trebui un timp infinit pentru ca reacția să se sfârșească.[] Pentru caracterizarea duratei reacțiilor se utilizează timpul de înjumătățire t1/2 ce este definit ca timpul în care concentrația unui reactant se reduce la jumătate. Când reactanții nu sunt în raport stoechiometric, acest timp se referă la reactantul aflat în deficit, care s-ar consuma primul, reactantul limitativ.

Astfel o reacție simplă de ordinul 1 este o reacție de forma: A → Produși

(1.6)

Prin integrare se găsește variația concentrației reactantului în timp:

, x = cA = (1 −e-kt) (1.7)

unde cA0 este concentrația reactantului A în momentul inițial. Concentrația transformată x crește în timp după ecuația (1.7). Timpul de înjumătățire se obține din ecuația (1.7) punând x = cA0/2:

(1.8)

c (mol/l)

0.5 t (s)

Fig. 1.1: Variația concentrației reactantului într-o reacție de ordin 1

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Pentru reacțiile de ordinul 2, relațiile analoge sunt:

c (mol/l)

0.8

n = 2 k = 1.25 0.4 0.5

Fig. 1.2: Variația concentrației reactantului într-o reacție de ordin 2

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Reacțiile simple de tipul celor discutate mai sus sunt destul de rare în practică deoarece reacțiile complexe sunt cele de obicei întâlnite. Ele sunt constituite din mai multe reacții simple, care se desfășoară în paralel, succesiv, în sensuri opuse, etc.[] Ecuațiile lor cinetice sunt adesea foarte complicate. În cazul unor reacții succesive, t (s) produșii unei etape devin reactanți în etapa următoare, aspect ce poate fi argumentat exemplificând cazul a două reacții succesive de ordinul 1 în cadrul figurii 1.3:

(1.10)

Concentrația reactantului inițial A scade exponențial în timp ca și într-o reacție simplă de ordinul 1,în timp ce substanța intermediară B își va mări concentrația în perioada inițială a reacției, pentru ca apoi să se consume.

Fig. 1.3: Cinetica reacțiilor consecutive (Roșu: variația concentrației reactantului A; albastru concentrația produsului inetrmediar B; verde concentrația prosului C)

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

În fig. 1.3 curba prezentată reprezintă variația concentrației acestei substanțe care în timp va prezenta un maxim. În sfârșit, concentrația produsului final C va prezenta o creștere mai continuă, dar mai lentă la început, până la formarea unei cantități apreciabile de B, curba respectivă prezentând un punct de inflexiune.

Ecuațiile care dau concentrațiile acestor substanțe în timp sunt:

Poziția și înălțimea maximului pentru B depinde de raportul celor două constante de viteză, k1 și k2 iar în cazul în care prima reacție este mai rapidă și a doua este mai lentă, adică k1>> k2, se va obține o concentrație relativ ridicată de B, iar viteza globală de obținere a produsului final C va fi determinată de viteza reacției a 2-a, a reacției lente. Intermediarul B nu se poate acumula în cantități apreciabile dacă avem situația k2>> k1, viteza de reacție globală fiind determinată de viteza primei reacții.[]

Reacțiile gemene (paralele) sunt acele reacții care pornind de la aceeași reactanți conduc la produși diferiți (fig. 1.4). În cazul în care cele două reacții sunt de ordinul 1, se poate scrie:

Viteza totală de reacție se obține prin însumare:

Pentru k1 >> k2, v = k1·cA.

Fig.1.4. Cinetica reacțiilor paralele

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Reacțiile concurente (competitive) sunt de tipul:

Viteza globală este:

Reacțiile paralele sunt de fapt reacțiile gemene și reacțiile concurente.

Multe dintre reacțiile chimice au loc după un mecanism mai complicat decât indică ecuația stoechiometrică[] astfel că trecerea de la reactanți la produși se produce printr-un șir de trepte sau stadii, fiecare stadiu constituind un proces chimic simplu, care la scară moleculară se desfășoară conform ecuației stoechiometrice. O astfel de treaptă se numește reacție elementară sau proces elementar.[] Numărul de particule (molecule, atomi sau ioni) care participă la procesul elementar se numește molecularitatea reacției (notată cu m) și este egal cu suma coeficienților stoechiometrici ai reactanților din reacția elementară.

1.3. Clasificarea reacțiilor chimice

După molecularitate reacțiile pot fi:

– Monomoleculare:

A→ Produși, de exemplu, C2H6 (g) = C2H4 (g) + H2 (g)

– Bimoleculare:

A + B Produși, de exemplu, H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g)

2A→ Produși, de exemplu, 2HCl (g) = H2 (g) + Cl2 (g)

– Trimoleculare: 2A + B→ Produși, de exemplu, 2NO (g) + Cl2 (g) = 2NOCl (g)

Reacțiile mono și bimoleculare sunt cele mai frecvent întâlnite în practică.

Observațiile ce se pot face în privința acestui aspect sunt:

a) Ordinul de reacție nu are nimic în comun cu molecularitatea reacției.

b) Noțiunea de ordin de reacție are o semnificație pur empirică, în timp ce molecularitatea are sens fizic bine definit.

c) Molecularitatea reacției este independentă de condițiile de lucru, rămânând neschimbată pentru o reacție dată.

d) Ordinul de reacție se poate modifica prin alegerea convenabilă a concentrației reactanților sau prin modificarea presiunii totale (la reacțiile în fază gazoasă) și se determină numai experimental.

Reacțiile catalitice sunt procese chimice care se desfășoară sub influența unui catalizator, adică a unor substanțe care prezente în cantități mici în mediul de reacție determină mărirea vitezei de reacție prin micșorarea energiei de activare. Catalizatorul nu se consumă în cursul reacției.

Reacțiile catalitice se clasifică astfel:

reacții catalitice omogene ce apar atunci când catalizatorul se dizolvă în mediul de reacție,

reacții catalitice heterogene,

reacții enzimatice unde enzimele sunt catalizatorii, care deși nu se consumă, se pot dezactiva sau pot fi otrăviți cum este exemplul sulfului din petrol care otrăvește catalizatorii folosiți în reformarea catalitică.

În concluzie cinetica chimică reprezintă acea parte din chimie care studiază vitezele cu care se produc reacțiile chimice, precum și factorii care influențează viteza reacțiilor chimice.

Pentru o reacție chimică de forma Reactanți Produși, notând cu CR concentrația molară (mol/l a reactanților și cu CP concentrația molară (mol/l a produșilor de reacție, expresia de calcul pentru viteza medie de reacție se determină astfel:

R(reactant) P(produs de reactie)

inițial: t1 cR1 cP1

final: t2 cR2 cP2

cR1> cR2 cP1< cP2 unde:

cR1=concentrația molară a reactantului la momentul t1

cR2= concentrația molară a reactantului la momentul t2

cP1= concentrația molară a reactantului la momentul t1

cP1= concentrația molară a reactantului la momentul t1.

, (1.20) deci:

, cR1> cR2 => R < 0 (1.21)

și viteza medie de reacție în funcție de concentrația reactanților va avea următoarea expresie: R (1.22)

, (1.23)

deci:

, cP1< cP2 => < 0 și . (1.24)

Se poate exemplifica reacția de descompunere a dioxidului de diazot[]care are formula 2NO2 = 2NO + O2.

Această reacție are loc la temperaturi de cca. 360°C și presupune ca într-un balon de sticlă să se măsoare concentrațiile dioxidului de diazot (NO2), ale monoxidului de monoazot (NO) și ale oxigenului (O2) la anumite intervale de timp.[] Rezultatele experimentale sunt prezentate în tabelul 1.1.

Tabelul.1.1.Rezultatele experimentului

sursa:prelucrare proprie din informațiile precizate în Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Analizând tabelul de mai sus și graficul următor, se observă că: în cazul reactanților concentrația scade în timp pe când concentrația produșilor de reacție crește în timp.

Fig 1.5. Graficul reacției de descompunere a dioxidului de diazot

sursa: Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Astfel, viteza medie de reacție în cazul descompunerii dioxidului de diazot, se poate scrie: (1.25)

Se poate calcula, de exemplu, viteza medie a procesului, dupa 50 s, utilizand datele din tabel:

, (1.26)

deci (1.27)

Observație: viteza de reacție se exprimă în mol/l• s = mol•l -1•s-1.

Determinarea la un moment dat a valorii vitezei de reacție se poate face și pe baza graficului (viteza instantanee), prin trasarea unei tangente la curbă în _rdinal_ _rdinal_ve.

Deoarece valorile vitezei scad în timp și pentru că vitezele pot fi diferite pentru reactanți și produșii de reactie (în funcție de coeficienții de reacție), trebuie luată în calcul specificitatea fiecărei reacții atunci când se urmărește descrierea vitezei unei reacții chimice.[]

Pentru o reacție de forma: aA + bB = cC + dD se verifică valorile matematice:

sau (1.28)

unde sunt vitezele medii ale componentilor, iar a, b, c, d sunt coeficienții stoechiometrici.

Tabelul 1.2. Legi de viteză

*Se cunosc de asemenea și reacții de ordinul III, precum și fracționar sau negativ.

Sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

1.4 Teoria ciocnirilor moleculare

Caracteristicile moleculelor utilizate în teoriile vitezei de reacție precum diametrul, structura, energia etc., pot permite prevederea vitezei de reacție și variația ei cu temperatura. În prezent nu existǎ o teorie completǎ, dar se pot distinge dintre ele douǎ teorii:

Teoria ciocnirilor eficace (teoria activǎrii prin ciocnire);

Teoria stǎrii de tranziție (teoria complexului activat, sau teoria vitezei absolute de reacție Eyring).

Teoria ciocnirilor eficace

Această teorie prevede că doar dacă moleculele se află în contact, dacă se ciocnesc ele vor reacționa. Moleculele sunt situate unele față de altele la o anumită distanță și vor interacționa ciocnindu-se, intrând în contact pe o anumită durată determinând ruperi de legături și creearea altora noi.

În conformitate cu teoria cinetică a gazelor, frecvența ciocnirilor între moleculele A și B este dată de ecuația:

,

unde:

este numărul de molecule din unitatea de volum;

– este diametrul mediu molecular;

– masele moleculare;

T – temperatura absolută.

Doar ciocnirile eficace conduc la reacția chimică care apare numai atunci când suma energiilor moleculelor pe linia centrelor este mai mare sau cel puțin egală, decât o valoare critică, numită energie de activare. În concluzie iar numărul de ciocniri eficace este dat de ecuația:

.

În vederea realizării reacției chimice este necesar să se stabilească anumite direcții de apropiere a celor două molecule, astfel că viteza de reacție va depinde și de un factor steric, notat cu P. Rezultă expresia vitezei de reacție:

sau

,

unde:

.

În cazul reacției de disociere a acidului iodhidric la presiunea de 1 atm a fost verificată relativ satisfăcător această teorie a ciocnirilor eficace. La 556 K calculul constantei de vitezǎ conduce la valoarea , comparativ cu valoarea experimentalǎ de . Totuși, multe dintre datele experimentale nu corepund acestei teorii.

Concluzie:

Nu toate ciocnirile sunt eficace și de aceea produșii de reacție se formează doar dacă particulele de reactant se ciocneasc și sunt îndeplinite anumite condiții.

Este necesar să fie îndeplinite douǎ condiții pentru a se forma produși de reacție:

1. Condiția geometricǎ : particulele de reactant trebuie sǎ aibă o anumitǎ orientare unele fațǎ de celelalte.

2. Condiția energeticǎ: energia particulelor care se ciocnesc trebuie sǎ depășească o anumitǎ valoare, numitǎ energie de activare.

Teoria stǎrii de tranziție

Teoria stǎrii de tranziție sau teoria complexului activat sau a vitezei absolute de reacție (Eyring) se bazează pe mecanica statistică și cuantică. Teoria permite calculul constantei de viteză din date de structură și din date termodinamice.

Pentru reacția bimolecularǎ: A + BC = AB + C, în care sunt implicați trei atomi se observǎ cǎ la începutul reacției, distanța dintre atomii BC este micǎ (corespunzǎtoare legǎturii chimice dintre acești atomi), iar distanța dintre atomii AB este mare (corespunzǎtoare distanței dintre molecula A și BC). În final distanța este micǎ în combinația chimicǎ formatǎ, iar distanța este mare. Aceastǎ transformare chimicǎ se poate reprezenta într-o diagramǎ tridimensionalǎ în care abcsisa este , ordonata este , iar pe axa a treia a unui sistem de axe rectangulare, se ia energia potențialǎ. În locul reprezentǎrii tridimensionale se utilizeazǎ diagrame plane în care punctele de energie potențialǎ egalǎ sunt unite între ele prin curbe numite curbe izopotențiale.

Fig. 1.6. Ilustrarea graficǎ a transformǎrii chimice A + BC = AB + C.

Sursa: Vasile Dumitrescu, Chimie fizică, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2013, p. 198.

Transformarea chimicǎ se reprezintǎ printr-o traiectorie (fig.1.6) numită drum de reacție sau coordonatǎ de reacție. Aceasta trece prin minimele curbelor cu aceeași energie potențialǎ (curbe izopotențiale), din cauza tendinței sistemului de reacție de a se deplasa de-a lungul cǎii de energie minimǎ. Aceeași transformare chimicǎ se poate reprezenta în diagrama energie potențialǎ Ep – coordonatǎ de reacție (fig. 1.7). De remarcat este faptul cǎ în locul energiei potențiale în ordonata se poate folosi orice altǎ energie: energia internǎ U, entalpia H, energia liberǎ F sau entalpia liberǎ G. Inițial sunt reactanții A și BC. Când se produce reacția, A și BC se pun în contact, se distorsionează și încep sǎ schimbe sau sǎ îndepărteze atomi. Energia potențialǎ crește până la un maxim prin care trece transformarea chimică (numitǎ energie de activare a reacției directe) dar și reacția inversă cǎreia îi va corespunde energia de activare a reacției opuse. Configurația formatǎ din cei trei atomi reprezintǎ complexul activat (fig. 1.7) și corespunde unei regiuni limitate din jurul maximului curbei.

Fig. 1.7. Variația entalpiei de activare cu coordonata de reacție:

a) reacție endotermǎ, b) reacție exotermǎ. – entalpia de activare a reacției directe, entalpia de activare a reacției opuse, – entalpia de reacție. Valorile se mǎsoarǎ de la nivelul stǎrii fundamentale de vibrație.

Sursa: Vasile Dumitrescu, Chimie fizică, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2013, p. 198.

Ulterior energia potențialǎ înregistrează o scădere pe măsură ce atomii se rearanjează și astfel ajunge la valoarea caracteristicǎ produșilor. Starea de tranziție reprezintă configurația de atomi corespunzǎtoare maximului energiei potențiale. Ordinul de mărime estimat pentru timpul de existențǎ al stării de tranziție este același cu perioada de vibrație a legăturilor care se rup și se formează.

Ansamblul de atomi situat în zona din jurul maximului energiei potențiale se numește complex activat.

Reacția prezentatǎ se poate formula ca o succesiune de reacții cu trecerea prin complexul activat, cu un echilibru atins rapid între reactanți și complexul activat urmat de o etapǎ lentǎ (determinantǎ a vitezei de reacție) de descompunere a complexului activat în produșii de reacție:

Pentru echilibrul chimic se poate scrie expresia constantei de echilibru:

.

Viteza de reacție este:

.

unde s-a notat .

Conform mecanicii statistice și mecanicii cuantice, (ecuația Eyring), unde este constanta lui Boltzman, iar este constanta lui Planck. Fiind o moleculǎ, complexul activat respectǎ legile termodinamicii și constanta de echilibru de formare a complexului activat se poate scrie cu relația termodinamicǎ cunoscutǎ , unde este variația de entalpie liberǎ standard de activare a reacției se obține:

.

Prin intermediul relației termodinamice:

unde este variația de entropie standard de activare a reacției, iar este variația de entalpie standard de activare a reacței.

Dacǎ se comparǎ relația finalǎ a constantei de vitezǎ cu ecuația Arrhenius se observǎ cǎ entropia de activare este corelabilǎ cu factorul preexponențial, iar entalpia de activare cu energia de activare a reacției chimice. Variația de entropie standard are valori de 0…+ 5 cal/molK pentru reacții monomoleculare, -5…-10 cal/molK pentru reacții bimoleculare și -10…-25 cal/molK pentru reacții trimoleculare. Valorile negative corespund restricțiilor geometrice ale reacției și indicǎ o structurǎ mai ordonatǎ a produșilor de reacție. În cazul reacțiilor Diels Alder variația de entropie standard ajunge la valoarea de -40 cal/molK. Este evident cǎ valorile negative ale acestei mǎrimi determinǎ și o scǎdere a factorului preexponențial și a constantei de vitezǎ de reacție. Ecuația Eyring permite calculul constantei de vitezǎ pentru reacțiile de ordinul doi în funcție de parametrii moleculari pentru reactanți și pentru complexul activat.

Mecanismul stǎrii de tranziție necesitǎ cea mai micǎ energie de activare, starea de tranziție fiind un model fizic care, în principiu, nu se poate evidenția experimental. Complexul activat are o duratǎ de existentǎ foarte micǎ și adesea se formează pentru câteva picosecunde.

În ultimii ani, dezvoltarea laserilor cu impulsuri de câteva femtosecunde (1fs=10-15s) și aplicarea lor în chimie în forma femtochimiei, au făcut posibile observații asupra speciilor cu viațǎ scurtǎ, care în multe privințe se aseamănă cu un complex activat. Într-un experiment reprezentativ se folosește un puls de femtosecunde pentru a excita o moleculǎ până la o stare disociativă și apoi un al doilea puls de ordinul femtosecundelor este aplicat la o serie de intervale de timp după pulsul disociativ. Frecvența celui de al doilea puls este stabilitǎ astfel ca sǎ se absoarbă unul din produșii de fragmentare liberǎ; absorbția sa este o măsurǎ a cantității de produs de disociere.

Similar, spectroscopia de femtosecunde a fost recent folositǎ pentru examinarea complexului activat implicat în reacții dimoleculare. S-a lucrat cu un fascicul molecular pentru a produce o moleculă van der Waals, în care cele douǎ specii sunt legate slab prin forțe intermoleculare.

Pentru reacția de forma A + BC = AB + C care se desfǎșoarǎ în prezența unui catalizator configurația corespunzǎtoare formǎrii complexului activat este:

.

Variația entalpiei de reacție este ilustratǎ comparativ pentru aceeași reacție ce se desfǎșoarǎ catalitic și în lipsa de catalizatorului în fig.1.8., remarcându-se astfel creșterea constantei de vitezǎ de reacție deoarece în prezența catalizatorului scade entalpia de activare a reacției. În același timp formarea complexului activat pentru reacția care decurge catalitic implicǎ mai multe restricții geometrice ceea ce face ca variația de entropie standard sǎ fie negativǎ determinând un efect de compensare a creșterii constantei de vitezǎ datorat de scǎderea entalpiei de activare.

Fig. 1.8. Variația entalpiei de activare cu coordonata de reacție pentru o reacție în prezența și în lipsǎ de catalizator.

Sursa: Vasile Dumitrescu, Chimie fizică, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2013, p. 2004

Totuși, creșterea constantei de vitezǎ determinatǎ de scǎderea entalpiei de activare este mult mai importantǎ decât efectul de scǎdere a constantei de vitezǎ cauzatǎ de scǎderea entropiei de activare a reacției. În concluzie, prezența catalizatorului determinǎ creșterea constantei de vitezǎ și implicit creșterea vitezei de reacție.

În tabelul 1.3 sunt prezentate comparativ valorile energiei de activare pentru douǎ reacții care se desfǎșoarǎ fǎrǎ și în prezența catalizatorului. Se remarcǎ scǎderi ale energiei de activare în prezența catalizatorului de peste 50 %.

Tabelul 1.3. Valorile energiei de activare în lipsa și în prezența catalizatorului

Sursa: Vasile Dumitrescu, Chimie fizică, Editura Universității Petrol-Gaze din Ploiești, 2013, p. 2004

O reacție chimică presupune, în mod general, ruperea unor legături între particulele reactanților (proces endoterm) și formarea de noi legaturi, în produșii de reacție (proces exoterm). Conform teoriei cinetico-moleculare, particulele constituente ale materiei sunt într-o continuă mișcare, având energii diferite astfel că redistribuirea legaturilor chimice are loc în urma ciocnirii dintre particulele reactante.Însă cum nu toate ciocnirile dintre particulele reactante sunt eficace, nu vor conduce toate la produșii finali de reacție. Particulele care se ciocnesc trebuie să aibe deasemenea o orientare favorabilă formării produșilor de reacție, deci favorabilă redistribuirii legăturilor chimice.

Fig. 1.9:Ciocniri între molecule

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

unde a – ciocniri neeficace; b – ciocniri eficace; c – structura moleculei obținute.

Dacă energia particulelor care se ciocnesc depășesc o anumită valoare a energiei – numită energie de activare, Ea – reacția se produce, iar particulele care satisfac această condiție sunt activate. În urma ciocnirilor acestor particule activate de reactant, se formează o asociație temporară bogata în energie, denumită complex activat.

Fig. 1.10:Formarea complexului activat a – reacția chimică nu are loc; b – reacția a avut loc.

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Particulele care se ciocnesc prezintă o anumită energie cinetică. Prin ciocnire, o parte din energia cinetică se transforma în energie potențială a complexului activat iar energia minimă a particulelor, care este necesară formării complexului activat, se numește energie de activare. În cazul în care moleculele se ciocnesc au o energie scazută, legăturile existente nu se pot scinda, după ciocnire astfel că particulele se vor separa fără o modificare a structurii acestora deoarece reacția chimică nu a avut loc. Însă atunci când particulele au o energie suficient de mare, astfel încât să producă ruperea legăturilor existente și formarea altora noi, au loc reacții chimice.

O reacție va fi de forma: A2 + B2 = 2AB astfel că în momentul ciocnirii particulelor de tip A2 cu cele de tip B2, acestea pot avea o orientare nefavorabilă formării complexului activat sau o orientare nefavorabilă.[]Dacă este satisfacută această condiție de orientare, reacția va avea loc doar în cazul în care moleculele au o energie suficient de mare pentru a forma un complex activat, cu o energie potențială mai mare decât a reactanților și a produșilor.

Fig.1.11: Exemplu de mod de a forma un complex activat

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Conform teoriei complexului activat, pentru ca o reacție să aibe loc, particulele reactante trebuie să se ciocnească, dar nu toate ciocnirile sunt eficace, ci doar acelea care satisfac condiția geometrică (de orientare) și energetică.

Fig. 1.12: Exemplu de modelare a reacției chimice

sursa: Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Cazul reacției de sinteză a acidului iodhidric, HI este un exemplu de reacție în care în urma ciocnirii bimoleculare, adică a două molecule, cu orientare favorabilă, se va forma un complex

activat cu o energie suficient de mare pentru a se produce o redistribuire a legăturilor, conducând la formarea de noi legături H – I.

+ → → +

H2

I2

complex

activat 2HI

Fig. 1.13: Exemplu de modelare a reacției chimice: H2 +I2 =2HI

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Pentru cazul general: Reactanți Produși, în cazul tuturor reacțiilor – exoterme sau endoterme – complexul activat este starea cu energia cea mai mare, atât față de reactanți, cât și față de produșii de reacție.[]

Fig. 1.8: Variația energiei potențiale în reacțiile chimice:

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

a – H = EP – ER (reacție exotermă)

b – H = EP –Ea (reacție endotermă)

Energia de activare a reacției este egală cu difereanța dintre energia complexului activat (E*) și energia reactanților (ER): Ea = E* – ER. Conform diagramei energetice, entalpia de reacție, ∆H, este independentă de viteza de reacție și de energia de activare. Variația de entalpie depinde numai de energia reactanților (energia stării inițiale) și energia produșilor de reacție (energia stării finale): ∆H = EP – ER. []

Fig. 1.14:Diagrama energetică a unei reacții chimice

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Teoria ciocnirilor precizează că reacția se produce atunci când între particule au loc ciocniri eficiente. Dacă avem un număr mai mare de particule reactante în unitatea de volum atunci acestea vor determina un număr mai mare de ciocniri în unitatea de timp astfel că mărirea concentrației reactanților va determina creșterea vitezei de reacție.

Viteza reacțiilor chimice se modifică, în general, în mod considerabil sub influența temperaturii, astfel că cea mai mare parte a reacțiilor chimice au loc cu viteze mai mari la creșterea temperaturii iar efectul temperaturii asupra unor procese chimice se poate observa de exemplu și în viața de zi cu zi dacă ne gândim la arderea lemnului care se produce cu viteze considerabile, la temperaturi ridicate.[]

Conform teoriei cinetico-moleculare, creșterea temperaturii determină creșterea vitezei particulelor, deci crește energia lor cinetica, numarul ciocnirilor în unitatea de timp crescând. Svante Arrhenius în cadrul studiilor efectuate de el a aratat că, pentru cele mai multe reacții chimice, viteza de reacție crește cu temperatura.

Fig.1.15.Dependența vitezei de reacție, de temperatură

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Ecuația lui Arrhenius este de tip exponențial și prezintă dependența vitezei de reacție, de temperatură:

k= A e-Ea/RT (1.29)

unde: A – este factorul preexponențial sau înca factor de frecvență

Ea – energia de activare

R – constanta generală gazelor (R = 8,314 J/mol∙K sau R = 0,082 L∙atm/mol∙K)

T – temperatura exprimată în K

Fig.1.16. Diferența între energia de activare și variația energiei libere de reacție

sursa: http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

A și Ea(energia de activare Gibbs) se mai numesc și parametrii Arrhenius. Ea reprezintă energia minimă pe care trebuie să o aibă reactanții pentru a forma produșii de reacție conform cu figura prezentată anterior .

Utilizând ecuația lui Arrhenius, se poate evalua energia de activare Ea și relația devine:

și se reprezintă grafic dependența lnk (pe ordonata) funcție de 1/T (abscisa) așa cum se prezintă în Figura 1.17. Se obține o dreaptă din a cărei pantă (tgα = -Ea/R) se poate calcula energia de activare, R fiind cunoscută.[]

Fig.1.17. Determinarea prin metoda grafică a energiei de activare

sursa:http://vl.academicdirect.ro/molecular_dynamics/reaction_kinetics/plot.php

Energia de activare se poate determina și prin calcul (utilizând relația 3):

Efectuând diferența dintre relațiile (1.32) și (1.33) și utilizând proprietățile logaritmilor, se obține:

respectiv

(1.35)

Din relația (1.35) se determină formula matematică pentru calcularea energiei de activare, Ea

(1.36)

Vitezele reacțiilor chimice sunt foarte sensibile la variațiile de temperatură astfel acestea, cu puține excepții, ajung să crească repede când temperatura crește. Majoritatea reacțiilor ajung să își dubleze sau chiar tripleze viteza la fiecare ridicare a temperaturi cu 10 0C în jurul temperaturii ordinare.[]

Viteza unor reacții este mărită și de substanțele numite catalizatori astfel peste 90% din procesele chimice industriale au loc în prezența catalizatorilor. Chimistul suedez J.J. Berzelius (1836) a fost introdus termenul de cataliză, de acest fenomen ocupându-se îndeaproape.

Catalizatorii se adaugă în procesele chimice, în cantități mici având rolul de a mări viteza de reacție fără a se consuma pe parcursul acesteia deoarece la finalul procesului continuă să se gasescă în cantitate nemodificată. Catalizatorii se întâlnesc frecvent într-o mare varietate de reacții începând cu procesele chimice industriale, reacții chimice din atmosferă și din apa oceanelor și continuând cu procesele biochimice din organismul uman și din toate organismele vii care majoritatea sunt catalizate de enzime.

Reacțiile chimice[]pot avea loc în:

  cataliză omogenă – adică reactanții și catalizatorul sunt într-o singură fază, de regulă lichid-lichid sau gaz-gaz,

  cataliză eterogenă – adică reactanții și catalizatorii se găsesc în faze diferite, de obicei catalizatorul solid și reactanții lichizi sau gazoși, un rol important în astfel de reacții, îl prezintă suportul de catalizator, care îmbunătățește rezistența mecanică a catalizatorului.

Unele substanțe, adăugate procesului chimic au proprietatea de a mări/micșora activitatea catalizatorilor, respectiv viteza de reacție distingându-se următoarele situații:

promotorii: ce sunt substanțe care măresc considerabil activitatea catalizatorilor (în lipsa catalizatorilor, promotorii nu măresc viteza de reacție);

otrăvurile: care sunt substanțe cu capacitatea de a reduce sau de a anula activitatea catalizatorilor;

inhibitorii: fiind substanțe care micșorează viteza de reacție, actionând asupra reactanților și nu asupra catalizatorilor. Un exemplu de acest timp de reacție este sesizată în înnegrirea legumelor și fructelor cauzate de reacții de oxidare în aer, dar acidul ascorbic (vitamina C) acționand ca inhibitor împiedică reacția de oxidare.

O caracteristică importantă a catalizatorilor este selectivitatea manifestată prin faptul că au capacitatea de a favoriza numai o anumită reacție, din mai multe posibile cum este exemplul etanolului (alcoolul etilic) care poate forma compuși diferiți, în funcție de catalizatorul utilizat:

Enzimele reprezintă acei biocatalizatori în cadrul proceselor biochimice din organismele vii având rol determinant în metabolism și contribuind în mod esențial la reglarea acestuia. Enzimele au o mare specificitate, într-ucât o enzimă catalizează o singură reacție fapt pentru care enzimele care confera specificitate reacțiilor pe care le catalizează sunt proteinele, ele actionând independent (enzime proteice) sau împreuna cu coenzime (neproteice).[]

Multe enzime au fost denumite prin adaugarea sufixului aza/aze la numele substratului sau la numele procesului pe care il catalizează cum ar fi oxireductaze, hidrolaze, liaze, izomeraze.

Procesele chimice catalizate de enzime sunt de 108 pana la 1020 ori mai rapide decât cele necatalizate. Deci în toate organismele vii, mii de reacții chimice se desfășoară foarte rapid în condițiile de presiune și temperatura ale acestuia prin intermediul enzimelor care au fost denumite inițial fermenți sau diastaze, și care sunt proteine specializate să catalizeze reacțiile metabolice.[]

Substanțele transformate în aceste reacții se caracterizează printr-o tendință limitată de reacție "in vitro" în aceleași condiții cu cele din organism[] cum este exemplul oxidării glucozei în celule care se realizează rapid, deoarece glucoza este un compus ce înmagazinează o mare cantitate de energie prezentând un anumit potențial termodinamic.Cu toate acestea în laborator, în aceleași condiții ca cele din organism, aceasta este stabilă în prezența oxigenului.

Astfel de procese, favorabile termodinamic, pot decurge cu viteze crescute datorită acțiunii catalitice a enzimelor.

Enzimele pot fi definite biocatalizatori care prezintă o serie de trăsături caracteristice cum ar fi:

faptul că au o putere catalitică enormă accelerând viteza reacțiilor cu până la 1016 față de viteza reacției necatalizate, deăpășind puterea oricărui catalizator folosit în sinteza organică deoarece ele au o imensă putere catalitica în soluții diluate, în condiții moderate de pH și temperatură.

Puterea catalitică poate fi definită ca raportul între viteza reacției catalizate și viteza reacției necatalizate enzimatic.[]

așa cum spuneam anterior, enzimele nu se consuma și nu se transformă în cadrul reacțiilor catalizate.

au o mare specificitate,fiecare enzima fiind foarte selectiva atât în ceea ce privește substanța pe care o transformă (substrat) cât și din punctul de vedere al reacției catalizate.

E (enzima)

Transformarea S P (produși) se desfășoara fără reacții secundare, astfel că rezultă numai compușii doriți ceea ce le evidențiază diferit față de catalizatorii din chimia organică, unde reacțiile desfășurate în absența enzimelor au randamente mai scăzute și sunt însoțite de reacții secundare.[]

Enzimele accelerează viteza reacției biochimice prin scăderea energiei de activare a moleculelor de substrat pe care le transformă.

Enzimele au capacitate de reglare, reglarea producând-use în moduri diferite ce variază de la controlul cantității de enzimă sintetizate de celulă până la modularea activității sale prin interacțiuni reversibile cu activatori și inhibitori metabolici. Activitatea variată a enzimelor poate fi pusă pe seama capacității de adaptare structurală și funcțională a proteinelor, ele contribuind astfel la coordonarea și reglarea proceselor metabolice.

acțiunea enzimelor ce se găsesc în celule se face în cantitate foarte mică dar cu efect semnificativ.

cataliza reacțiile se efectuează de enzime în condițiile organismului, la temperatură de aproximativ 37oC, în condiții în general neutre și la presiune atmosferică.

Studiile asupra structurii și a proprietăților cinetice ale enzimelor ne determină să concluzionăm că enzimele au situsuri de legare bine definite pentru substratele lor astfel că în decursul reacțiilor enzimatice se formează intermediari covalenți. Interacțiunile ce apar la nivel enzimă-substrat implică grupări bazice, acide, sau nucleofile iar enzimele au structuri flexibile iar situsul activ este modificat ca urmare a interacțiunilor cu substratul [] în acest fel substratul nu este captat de un situs catalitic rigid.

Catena laterală a aminoacizilor din situsul catalitic se “mulează” în așa fel încât să-i permită o interacțiune eficientă cu substratul, care în unele situații(glicozidazele) își modifică ușor conformația după intrarea în situsul catalitic. Schimbarea situsul catalitic are loc până în când substratul este complet legat, situație în care se atinge forma finală și încarcările necesare catalizei.[] Cataliza are o serie de concepte care se bazează pe teoria stării de tranziție (principiile și aplicațiile sale).[]Teoria stării de tranziție este una dintre teoriile care descriu cinetica chimică, ea fiind utilizată pentru stabilirea unor corelații între structură și reactivitate. Starea de tranziție este caracterizată printr-un maxim în diagrama de reacție, iar în cadrul acestei stări se formează legături chimice noi concomitent cu ruperea altor legături chimice spre deosebire de cazul intermediarilor de reacție unde legaturile chimice sunt pe deplin formate și energiile acestora sunt mult mai mici comparativ cu energia corespunzătoare stărilor de tranziție.[]

Fig. 1.18.Teoria stării de tranziție

sursa en.wikipedia.org/wiki/Transition_state_theory

În cadrul diagramei de reacție se urmărește dependența energiei speciilor în decursul reacției catalizate. Analiza cea mai simplistă a ratei de descompunere a unei specii este aceea care consideră în echilibru termodinamic starea de tranziție și starea fundamentală.[] Echilibrul este realizat în așa fel încât calculul concentrație se poate face între starea de tranziție și starea fundamentală, considerate diferențe de energie. Când reacțiile sunt unimoleculare concentrația speciei depind de diferența de energie, ΔG‡, dintre cele două stări adică a speciei în starea de tranziție, și cea în stare fundamentală, [X]:

(1.37)

Starea de tranziție se descompune la aceeași frecvență cu frecvența de vibrație, Δ, la care legatura se desface. Din egalarea energiei corespunzatoare unui oscilator cu aceea calculată din teoria cuantică (E = hv = kT, unde k-constanta lui Boltzmann, h-constanta lui Planck) se obține frecvența stării de tranziție.[]

Rata de descompunere a speciei X se poate determina cu ajutorul formulei:

(1.38)

Specia X are în momentul descompunerii constanta vitezei de reacție de ordinul I de forma:

(1.39)

Constanta vitezei de reacție poate fi scrisă și în funcție de componentele entalpică și entropică ale energiei de activare sun forma:

(1.40)

Majoritatea reacțiilor chimice necesită mai multe etape, astfel că la o reacție care are două etape, A→ I → P , avem de-a face cu două stări de tranziție și doua bariere de activare. În cadrul acestor etape I este intermediarul reacției iar între vitezele de reacție relativă a celor două etape și profilul diagramei la starea de tranziție se stabilește o strânsă legatură.[] Daca energia de activare a etapei întâi > energia de activare a etapei a doua, atunci înseamnă că prima etapa este mai lentă decat cealaltă, iar dacă energia de activare a etapei întâi < energia de activare a etapei a doua atunci înseamnă că a aceasta din urmă este mai lentă. Etapa cu energia stării de tranziție cea mai ridicată, din cadrul unei reacții chimice care implică mai multe etape, induce o atenuare a vitezei reacției globale. Din această cauză ea poartă numele de etapă determinantă de viteză.[]

Fig.1.19. Graficul reacției necatalizată și a reacției catalizată

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Catalizatorii reduc (Ea) deoarece ei acționează astfel încât micșorează energia liberă a stării de tranzitie comparativ cu reacția necatalizată. Eficiența catalizatorului este indicată prin intermediul diferenței stabilite între valorile pentru reacțiile catalizate (Ea) și necatalizate (Ea’) iar e ΔΔG‡/RT reprezintă raportul dintre viteza reacției catalizate și viteza reacției necatalizate indicând creșterea constantei vitezei de reacție.[]Chiar dacă o enzimă nu alterează energia liberă de reacție, este permisă atingerea rapidă a echilibrului chimic deoarece este micșorată valoarea comparativ cu situația în care reacția este necatalizată. În cadrul echilibrului chimic vitezele reacției directe și inverse sunt egale. Reacția va decurge spontan atunci când < 0 (Ea< 0), iar când > 0 (Ea > 0) are loc reacția inversă conform graficului reprezentat în figura 1.20.

reacția directă este favorizată reacția inversă este favorizată

Fig.1.20. Graficul reacției exoterme și reacției endoterme

sursa:Manualul de Chimie, cls.a XII-a ,autori Luminița Vlădescu , Maria Nistor, Editura Art Grup Editorial, București,2008

Eficiența enzimelor în cadrul unui act catalitic se înțelege prin explicarea vitezelor mici a reacțiilor necatalizate în soluție cum ar fi enzimele care catalizează scindarea esterilor de exemplu chimotripsina sau lizozima.[]

Când analizăm o reacție necatalizată atacul apei la ester conduce la o stare de tranziție caracterizată printr-o sarcina pozitivă localizată pe atomul de oxigen din molecula de apa și una negativă pe oxigenul carbonilic.[] Dacă analizăm hidroliza unui acetal se observă că starea de tranziție este caracterizată prin prezența unei sarcini pozitive pe atomul de carbon și a unui ion alcoxid.

Fig.1.21.Reacția necatalizată a apei la ester

sursa: C. D. Nenițescu, Chimie generală, Editura Didactică și Pedagogică București, 1979,p.557

Este necesar o stabilizare a sarcinilor pozitive și negative formate deoarece în ambele reacții starea de tranziție este nefavorabilă iar stabilizare efectuată va implica scăderea energiei stării de tranziție.[]

Fig.1.22.Hidroliza unui acetat

sursa: C. D. Nenițescu, Chimie generală, Editura Didactică și Pedagogică București, 1979,p.559

Stabilizarea sarcinii pozitive, din starea de tranziție a reacției esterului cu apa, se realizează prin transferul unui proton (de la apa) la o bază în timpul reacției acest tip de cataliză fiind una bazică(vezi figura 1.23).[]

Fig.1.23.Cataliza bazică

sursa: C. D. Nenițescu, Chimie generală, Editura Didactică și Pedagogică București, 1979,p.562

Cataliza acidă (vezi figura 1.24) apare atunci când stabilizăm sarcina negativă apărută pe ionul alcoxi în situația hidrolizei acetalului, stabilizarea ei realizându-se prin transferul protonului de la un acid sau poate fi stabilizată și de ionii metalici (Zn2+, Mg2+), acest fenomen fiind numit cataliză electrofilă.[]

Fig.1.24.Cataliza acidă

sursa: C. D. Nenițescu, Chimie generală, Editura Didactică și Pedagogică București, 1979,p.566

Doar un ion carboxilat poate stabiliza sarcina pozitivă a carbocationului. Funcționarea reacțiilor amintite funcționează prin stabilizarea stării de tranziție fără a modifica mecanismul de reacție dar se întâlnesc și situații în care catalizatorii recurg la alte modalități de reacție.

În cazul transferului grupelor acil sau a reacțiilor hidrolitice se întâlnește cataliza nucleofilă cum este cazul reacției de hidroliză a anhidridei acetice care este mai rapidă în prezența piridinei deoarece se formează rapid ionul de acetilpiridiniu care este un intermediar reactiv.

Cataliza nucleofilă este considerată ca fiind un exemplu de cataliză covalentă deoarece substratul este modificat “temporar” prin formarea unei legături covalente cu catalizatorul, situație ce determină un intermediar reactiv. Același principiu, al modificării covalente, poate fi întâlnit în multe catalize electrofile cum ar fi în reacția piridoxal fosfatului unde se formează o baza Schiff, iar în cel al tiamin pirofosfatului stabilizarea electronilor se face prin delocalizare.[]

Așa cum s-a prezentat anterior există două tipuri de viteze de reacție de ordin 1 și de ordin 2 astfel în reacțiile catalizate în soluție constantele vitezelor de reacție sunt de ordinul 2 iar în cazul reacțiilor care implică complexul enzima-substrat, ele sunt de ordinul 1.

Fig.1.25.Hidroliza aspirinei unde reacția enzimatică este cu 100 X mai rapidă

sursa: V.I. Pârvulescu, Viorica Pârvulescu, E. Angelescu, Catalizatori și Procese catatalitice neconvenționale, Editura Universității , 1992, p.127

În cadrul catalizatorului se întâlnesc grupe acide sau bazice astfel că o cataliza bazică este reacția de hidroliza a aspirinei, ca exemplu, deoarece derivații acidului succinic și ai aspirinei prin atacul nucleofilului asupra legăturii esterice pot da reacții intramoleculare. Dacă efectuăm o comparație cu reacția de hidroliză necatalizată a unor compuși similari se constată că rata de reacție o să crească cu aproximativ 100 de ori după cum se observă în figura 1.26.[]

Dacă vom colora produșii de reacție putem măsura vitezele de reacție. Pentru atacul intramolecular vitezele de reacții obținute sunt considerabil mai mari.

anhidrida acetică

de 105 ori mai rapidă

de 108 ori mai rapidă

Fig.1.26. Cataliza moleculară corelată cu reducerea entropiei

sursa: V.I. Pârvulescu, Viorica Pârvulescu, E. Angelescu, Catalizatori și Procese catatalitice neconvenționale, Editura Universității, 1992, p.128

Entropia este considerată unul din cei mai importanți factori în cataliza enzimatică. Dacă reacțiile catalitice clasice în solutie sunt lente și entropia scade, datorită sunt aduși în vecinătate catalizatorul și substratul, reacțiile enzimatice presupun obținerea unui complex enzima-substrat care nu permite pierderea entropiei de translație sau rotație în starea de tranziție. []

Cataliza enzimatică implică grupări ce au o concentrație efectivă mult mai mare comparativ cu cele din reacțiile ce au loc în soluție, numite bimoleculare. Entropia care se pierde este compensată de energia de legare a substratului la enzimă.[]

Cataliza electrostatică presupune ca energia de interacțiune electrostatică dintre două molecule încarcate aflate la distanța r într-un mediu cu constanta dielectrică D este dată de formula:

E = e1e2/ D•r unde: D – constanta dielectrică și r -distanța

Valoarea energiei de interacție a unui proton cu un electron, în vid scade la –1,3 kcal/mol dacă cei doi se află la o distanță de 3,3 (Å ) și are valoarea de –100 Kcal/mol în mediul apos (D=79). Este știut faptul că apa obstrucționează cataliza electrostatică.

CH3 CL Situs catalitică

Fig.1.27.Cataliza electrostatică.

sursa: V.I. Pârvulescu, Viorica Pârvulescu, E. Angelescu, Catalizatori și Procese catatalitice neconvenționale, Ed.itura Universității, 1992, p.112

Pe de altă parte enzimele pot stabiliza stările de tranziție polare mai eficient decat apa deoarece utilizează părți din structura lor sau leagă ionii, iar din cauza suprapunerii dintre resturile alchil nepolare și legăturile amidice polare o proteină este un mediu heterogen în care constanta dielectrică, D, poate varia.[]

De asemeni în metalo-enzime ionii metalici sunt cei care joacă rol de catalizator electrofilic, și ajută la stabilizarea sarcinii negativă care se formează. În chimia anorganică studiile privind cinetica au demonstrat faptul că moleculele de apă care se leaga de ionii metalici sunt potențiali agenți nucleofili.

Fig.1.28.Tipuri de reacții

sursa: V.I. Pârvulescu, Viorica Pârvulescu, E. Angelescu, Catalizatori și Procese catatalitice neconvenționale, Ed.itura Universității, 1992, p.133

Se poate concluziona astfel că reactiile necatalizate sunt reacții mai lente datorită formării unei sarcini pozitive sau negative mai putin stabilizate în starea de tranziție și a necesității de a aduce în vecinătate molecule, care determină pierderea entropiei. Pe de altă parte în cazul reacțiilor catalizate de enzime aceste probleme sunt remediate deoarece cataliza covalentă este folosită pentru a crea trasee de reacție cu energie cât mai mici, astfel că stările de tranziție sunt stabilizate electrostatic prin prezența unor resturi acide, bazice, a ionilor metalici sau a unor dipoli prezenți în enzimă.[]

Entropia scade în acest tip de cataliză datorită formării legăturilor covalente care apar în decursul formării complexului enzimă substrat. Energia câștigată în reacțiile enzimatice este consumată pentru sinteza enzimelor și pentru legarea substratului la enzimă.

Capitolul 2.

Considerații metodice privind perfecționarea lecției de chimie prin metoda experimentului de laborator

2.1. Definiții, concepte și noțiuni generale privind metodele de învățământ

Prin "metodă de învățământ" se înțelege, așadar, o modalitate comună de acțiune a cadrului didactic și a elevilor în vederea realizării obiectivelor pedagogice.

Din punct de vedere etimologic, termenul "metodă" provine din limba greacă ("metha" = "spre"; "odos" = "cale") și desemnează o cale eficientă de urmat pentru atingerea anumitor scopuri.[] Metodele folosite în procesul de învățare pot să-ți ușureze acest demers sau din contră pot să îl îngreuneze, dacă nu se folosește metoda adecvată în funcție de vârstă, dezvoltarea gândirii, experiența faptică a elevului, materie, precum și de scopul urmărit.[]

Cu alte cuvinte, metoda reprezintă „un mod de a proceda care tinde să plaseze elevul într-o situație de învățare, mai mult sau mai puțin dirijată” [] Conform literaturii de specialitate privind didactica, metodologia didactică desemnează acel sistem ce cuprinde metodele utilizate în procesul de învățământ cât și teoria care stă la baza acestuia.[] Sunt luate în considerare: natura, funcțiile, clasificarea metodelor de învățământ, precum și caracterizarea, descrierea lor, cu precizarea cerințelor de utilizare.Metodologia este o acțiune extrem de complexă care înglobează o structură tehnică laborioasă compusă din metode, procedee și mijloace didactice princare se urmărește eficientizarea actului pedagogic.

”În calitate de teorie stricto sensu, metodologia instruiri precizează natura, funcțiile și clasificărileposibile ale diferitelor metode de învățământ Sunt descrise caracteristicile operaționale ale metodei, în perspectiva adecvării lor la circumstanțe diferiteale instruirii, și sunt scoase în evidență posibilitățile de ipostaziere diferențiată ale acestora, în funcție de creativitatea și inspirația profesorului”.[]

Sub raportul structurării, metoda este un ansamblu organizat de operații, de procedee iar în anumite situații, o metodă poate deveni procedeu în cadrul altei metode cum ar fi cazul problematizării care poate fi inclusă într-o demonstrație.

Metodele de învățământ sunt un element de bază al strategiilor didactice, în strânsă relație cu mijloacele de învățământ și cu modalitățile de grupare a elevilor.[] De aceea, opțiunea pentru o anumită strategie didactică condiționează utilizarea unor metode de învățământ specifice fiind foarte importantă alegerea judicioasă a metodelor corespunzătoare fiecărei activități didactice, deoarece metodele de învățământ determină eficiența învățării.

Sistemul metodelor de învățământ conține[]:

– metode tradiționale, cu un lung istoric în instituția școlară și care pot fi păstrate cu condiția reconsiderării și adaptării lor la exigențele învățământului modern;

– metode moderne, determinate de progresele înregistrate în știință și tehnică, unele dintre acestea de exemplu, se apropie de metodele de cercetare științifică, punându-l pe elev în situația de a dobândi cunoștințele printr-un efort propriu de investigație experimentală; altele valorifică tehnica de vârf (simulatoarele, calculatorul).

În școala modernă, dimensiunea de bază în funcție de care sunt considerate metodele de învățământ este caracterul lor activ adică măsura în care sunt capabile să declanșeze angajarea elevilor în activitate, concretă sau mentală, să le stimuleze motivația, capacitățile cognitive și creatoare.[]

Activitățile instructiv-educative se proiectează și realizează optim în raport cu modul cum se desfășoară, dimensionează și articulează componentele materiale, procedurale și organizatorice, care imprimă un anumit sens și o anumită eficiență pragmatică formării elevilor. Formele și mijloacele strategice, de înfăptuire a sarcinilor didactice de către profesorul de chimie, pot fi circumscrise terminologic prin intermediul sintagmelor de tehnologie didactică, metodologie didactică, metodă, procedeu și mod de organizare ale învățării.[]

Un criteriu de apreciere a eficienței metodelor îl reprezintă valențele formative ale acestora, impactul lor asupra dezvoltării personalității elevilor.[]

„Metodele de instruire se aseamănă cu metodele ce cercetare (ale științei), deoarece ambele sunt căi ce duc la conturarea unor fapte legități, descrieri, interpretări cât mai apropiate de realitate. Dar există si deosebiri dintre care una fundamentală constă în faptul că, în timp ce metodele de cercetare produc, elaborează cunoștințe metodele didactice – de regulă – prezintă, vehiculează cunoașterea sedimentată la un moment dat.”[]

2.2. Funcțiile și clasificarea metodelor de învățământ

O metodă didactică are un caracter polifuncțional deoarece fiecare dintre ele poate fi utilizată simultan sau succesiv la realizarea mai multor obiective de instruire.

Conform spuselor prof. univ. dr. Ioan Cerghit metodele dețin următoarele funcții specifice[]:

1. Funcția cognitivă de organizare a învățării care se întâlnește atunci când elevii sunt puși în legătură cu o experiență generalizată și fixată în valorile culturii ori cu lumea obiectelor și fenomenelor reale.Această metodă constituie pentru elev o cale de acces spre cunoașterea adevărurilor și a procedurilor de acțiune, un mod de a afla, de a cerceta, de a descoperi.

2. Funcția formativ-educativă care este în primul rând un proces educativ și presupune exersarea diversele funcții psihice și motorii, până se stimulează dezvoltarea lor, este influențată formarea deprinderilor, a convingerilor.

3. Funcția motivațională deoarece metodele reușesc să trezească interesul și curiozitatea de cunoaștere a elevului, să amplifice satisfacțiile izvorâte din actul învățării.

4. Funcția instrumentală sau operațională care este un intermediar între obiectivele definite și obiectivele realizate.

5. Funcția normativă sau de optimizare a acțiunii deoarece o metodă didactică prezintă cum anume trebuie să se proceseze, cum să se predea, cum să se învețe pentru a obține cele mai bune rezultate în condițiile date.

În afară de funcțiile enumerate, fiecare metodă deține o funcție specifică prin care se impune față de alte metode. De exemplu: conversația poate servi simultan la realizarea mai multor obiective: la descoperirea unor noi cunoștințe, la fixarea și sistematizarea cunoștințelor însușite, la dirijarea și supravegherea învățării etc.; exercițiul, este exercițiu prin funcția lui formativă de noi structuri operatorii.[]

Se poate vorbi și de „calități” ale metodei didactice: unitatea (hotărâtă de obiectul sau scopul specializării), varietatea (are legătură cu felurile părților și aplicațiile acestei specialități), cuviința (rezultă din legătura exterioară cu puterea înțelegătoare a elevilor), ordinea, gradarea, proporția, întregimea metodei.[]

Profesorul stăpânește acțiunea instructivă prin intermediul metodelor, o dirijează, o corectează și o reglează continuu în direcția impusă de finalitățile actului instructiv. Alegerea unor metode didactice se face ținând cont de finalitățile educației, de conținutul procesului instructiv, de particularitățile de vârstă și de cele individuale ale elevilor, de psihosociologia grupurilor școlare, de natura mijloacelor de învățământ, de experiența și de competența didactică a profesorului, etc.

Orice metodă se aplică printr-o suită de operații concrete numite procedee deoarece un procedeu didactic reprezintă o secvență, o componentă a metodei didactice. În interiorul unei metode procedeele se pot reordona în funcție de cerințele exterioare astfel încât o metodă poate deveni ea însăși procedeu în contextul altei metode.

Deci în concluzie că o metodă cuprinde următoarele elemente:

1. Un grup de procedee.

2. Un grup de operații la care recurge profesorul pentru a explica, pentru a comunica, pentru ca elevii să poată învăța (exemplu: analiza, sinteza, comparația, abstractizarea, generalizarea).

3. Reguli de aplicare a procedeelor și operațiilor (exemplu: să nu întrerupi elevul, să nu-l insulți etc.).

4. Raportarea procedeelor și operațiilor, a regulilor la condițiile predării și învățării.

Alegerea, din varietatea metodelor de învățământ, pe cele considerate cele mai eficiente pentru o anumită activitate didactică, este în exclusivitate rezultatul deciziei profesorului. În luarea acestei decizii, cadrul didactic ține seama de următoarele considerente: obiectivele pedagogice urmărite; specificul conținutului de învățat; particularitățile elevilor; condițiile materiale locale (mijloace de învățământ, spațiu școlar etc.); timpul disponibil; propriile sale competențe pedagogice și metodice.[] Alternarea metodelor de învățământ, diversificarea procedeelor didactice pe care acestea le includ constituie o expresie a creativității cadrului didactic.

Clasificarea metodelor didactice este încă o problemă controversată, atât în legătură cu stabilirea criteriilor clasificării, cât și în raport cu apartenența metodelor la anumite clase, problematica taxonomiei rămâne încă deschisă.

Clasificarea metodelor de învățământ se poate realiza în funcție de diferite criterii[].

I. după criteriul istoric: metode clasice (tradiționale): expunerea, conversația, exercițiul etc.; metode moderne: studiul de caz, metoda proiectelor, metode de simulare, modelarea etc.;

II. după funcția didactică prioritară pe care o îndeplinesc:

1) metode de predare-învățare propriu-zise, dintre care se disting: a) metodele de transmitere și dobândire a cunoștințelor: expunerea, problematizarea, lectura etc.; b) metodele care au drept scop formarea priceperilor și deprinderilor: exercițiul, lucrările practice etc.; 2) metode de evaluare;

III. după modul de organizare a activității elevilor: metode frontale (expunerea, demonstrația); metode de activitate individuală (lectura); metode de activitate în grup (studiul de caz, jocul cu roluri); metode combinate, care se pretează mai multor modalități de organizare a activității (experimentul);

IV. după tipul de strategie didactică în care sunt integrate: algoritmice (exercițiul, demonstrația); euristice (problematizarea);

V. după sursa cunoașterii (care poate fi experiența social-istorică a omenirii, explorarea directă sau indirectă a realității sau activitatea personală), la care se adaugă un subcriteriu: suportul informației (cuvânt, imagine, acțiune etc), prof. Cerghit propune o altă clasificare [] și anume:

1) metode de comunicare orală: expozitive, interogative (conversative sau dialogate); discuțiile și dezbaterile; problematizarea;

2. metode de comunicare bazate pe limbajul intern (reflecția personală);

3. metode de comunicare scrisă (tehnica lecturii);

4. metode de explorare a realității: a) metode de explorare nemijlocită (directă) a realității: observarea sistematică și independentă; experimentul; învățarea prin cercetarea documentelor și vestigiilor istorice; b) metode de explorare mijlocită (indirectă) a realității: metode demonstrative; metode de modelare;

5. metode bazate pe acțiune (operaționale sau practice): a) metode bazate pe acțiune reală / autentică): exercițul; studiul de caz; proiectul sau tema de cercetare; lucrările practice; b) metode de simulare (bazate pe acțiune fictivă): metoda jocurilor: metoda dramatizărilor; învățarea pe simulatoare.

Acestor categorii li se adaugă un alt tip de metode și anume metodele de raționalizare a învățării și predării: metoda activității cu fișele; algoritmizarea; instruirea programată; instruirea asistată de calculator (I.A.C.).[]

Conform altor autori ceste metode, se clasifica după mai multe criterii,[]precum :

a) Activitatea dominantă în procesul instruirii: 

– De predare :  de prezentare, de urmărire a unor norme, prescripții, reguli de tip algoritmic, prin expunere; explicație, demonstrație, programare, exercițiu; de activizare a elevilor în predare, prin intercalarea metodelor și procedeelor activ.

– participative, a muncii independente sau în grupuri mici: de combinare a celor două modalități de predare, în variate proporții de asamblare; de combinare a predării în mod expozitiv cu sarcini de învățare euristică (de descoperire),  prin metode expozitiv-euristice.

–  De învățare:

algoritmică: prin imitare de modele date;  prin repetare, exersare, memorare;  prin cunoaștere concret intuitivă; prin algoritmizare, pas cu pas

euristică: prin observare nemijlocită; prin rezolvare de probleme deschise; prin experimentare;  prin dezbateri, dialoguri euristice;  prin cercetări în grup;  prin simulare, modelare, aplicații; prin tehnici de creativitate (prezentate de noi);

mixtă (prin combinarea celorlalte moduri).

-De evaluare

Natura obiectivelor dominante :c ognitive; afective ; psihomotorii; în combinații variate a lor; 

Modul de dirijare a învățării:de dirijare pas cu pas (algoritmice); de semidirijare (semialgoritmice); de nedirijare (creative).

Tipul de raționament abordat: inductive; deductive; transductive; analogice; combinate.

Conform literaturii de specialitate privind metodica chimiei cât și a pedagogiei voi caracteriza câteva dintre metodele de predare-învățare a lecției de chimie.[]

Metodele expozitive (expunerea)[] constau în transmiterea sistematică a unui volum mare de cunoștințe prin intermediul cuvântului cadrului didactic. Pot îmbrăca următoarele forme:

Povestirea constă în nararea unor fapte, evenimente, într-o formă expresivă, menită să declanșeze stări afective la elevi. Se folosește cu prioritate la clasele primare.

Descrierea urmărește evidențierea părților componente sau caracteristicilor unui obiect sau fenomen, de cele mai multe ori în prezența obiectului descris.

Explicația constă în clarificarea unui adevăr științific, pe baza unui șir de argumentații.

Obiectul explicației (un concept, un fenomen, un principiu, o lege, o regulă) este prezentat astfel încât să devină inteligibil pentru elevi. La baza prezentării poate sta fie un demers inductiv (un fapt particular este explicat prin trimitere la general, la lege) fie un demers deductiv (se pleacă de la un principiu, o lege și se analizează cauzele, premizele, consecințele, aplicațiile).

Prelegerea []constă în transmiterea unui volum mare de informații, selectate și organizate pe baza unui plan de idei. Pe parcursul prelegerii, profesorul recurge la argumentări, definiții, comparații, exemple, concluzii în vederea prezentării accesibile și convingătoare a temei propuse.Prelegerea este o metodă de bază în învățământul superior, dar poate fi utilizată și la clasele mari, în special sub forma prelegerii introductive (pe baza căreia profesorul expune cu anticipație problematica unei noi teme) sau a prelegerii de sinteză (destinată prezentării, într-o formă sintetică, a unui material mai amplu care a fost deja transmis).

Metodele expozitive sunt utilizate pentru transmiterea acelor cunoștințe care, datorită volumului sau gradului de complexitate, nu pot fi dobândite de elevi prin efort propriu.

Metodele expozitive se caracterizează printr-o serie de avantaje datorită cărora sunt frecvent utilizate în învățământ. Dintre acestea, menționăm: reprezintă o cale simplă și economică de comunicare a cunoștințelor (un volum mare de informații este transmis într-un timp scurt); oferă posibilitatea unei abordări sistematizate și integrale a temei tratate și, totodată; oferă posibilitatea clarificării noțiunilor de bază; furnizează un suport pentru studiul individual; permit adaptarea discursului verbal la nivelul intelectual al elevilor.

Pe de altă parte, metodele expozitive sunt criticate pentru limitele (dezavantajele) pe care le prezintă: determină la elevi o stare de receptare pasivă, cunoștințele fiindu-le oferite sub formă de produse finite; conexiunea inversă nu se realizează în mod corespunzăto; nu există posibilități de tratare diferențiată a elevilor.

Cerințele în utilizarea metodelor expozitive privesc: selectarea și sistematizarea riguroasă a informațiilor prezentate; alegerea celor mai semnificative și accesibile exemple, argumente, aplicații; evidențierea planului de idei prin anunțarea sau scrierea lui la tablă; îndrumarea activității de luare a notițelor de către elevi; utilizarea unui limbaj științific accesibil; îmbinarea judicioasă a comunicării verbale cu cea paraverbală (ritm, intonație, accent, pauză) și nonverbală (mimică și gestică); folosirea de mijloace audiovizuale (diapozitive, folii pentru retroproiector ș.a.); crearea unor situații – problemă pe parcursul expunerii; intercalarea unor momente de conversație etc.

Ca variante noi ale metodelor expozitare menționăm[]:

– Prelegerea (expunerea) cu oponent: „oponentul” – un al doilea cadru didactic sau un cursant special pregătit – intervine pe parcursul expunerii cu întrebări, aprecieri critice, sugerând auditoriului noi perspective în abordarea temei. În acest sens, este necesară o regizare prealabilă a desfășurării prelegerii.

– Prelegerea în echipă: expunerea este realizată de o echipă de cadre didactice, fiecare analizând un anumit aspect al temei și completându-se reciproc.

– Prelegerea-dezbatere: cadrul didactic expune ideile principale, apoi urmează o dezbatere în care cursanții analizează, exemplifică, aplică aceste idei în conformitate cu experiența personală.

– Conversația este o metodă care valorifică dialogul în vederea realizării obiectivelor procesului de învățământ.

După funcția didactică vizată cu prioritate, se desprind următoarele forme principale ale conversației:

– conversația de verificare (catihetică), în care întrebările sunt de tip reproductiv, vizând cunoștințe predate și învățate și solicitând cu prioritate memoria;

– conversația euristică, în care întrebările sunt de tip productiv, solicitând cu prioritate gândirea în prelucrarea și sistematizarea datelor cunoscute în vederea unor comparări, interpretări sau exprimări de opinii personale. Se ajunge astfel la cunoștințe noi, „descoperite” de elevi prin efort personal (etimologic: "evriskein", gr. = "a descoperi"). Se mai numește și conversație socratică; părintele ei fiind considerat filosoful grec Socrate.

– Conversația de consolidare, prin care se urmărește repetarea și sistematizarea cunoștințelor.

Formularea întrebărilor presupune respectarea următoarelor cerințe: să fie formulate corect, simplu, accesibil; să fie adresate întregii clase; să nu sugereze răspunsul; să fie gradate și variate; să stimuleze operațiile gândirii, să declanșeze, pentru găsirea răspunsului, o activitate intelectuală cât mai intensă; să fie urmate de o pauză suficientă pentru construirea răspunsului.Elevii trebuie solicitați și îndrumați să adreseze și ei întrebări cadrului didactic sau colegilor.

O altă categorie de cerințe vizează răspunsurile. Acestea vor fi: corect formulate, din punct de vedere științific, stilistic și gramatical; complete; argumentate; sancționate (confirmate) de cadrul didactic sau colegi.

Metoda dezbaterilor.[] Considerată ca variantă a metodei conversației, metoda dezbaterilor presupune luarea în discuție, de către un grup de cursanți, a unei probleme, în condițiile în care: cursanții dispun de o pregătire în domeniu; există un climat favorabil schimbului de opinii; profesorul are rolul de moderator.

Problematizarea.[] Esența acestei metode constă în crearea, pe parcursul învâțării, a unor „situații-problemă” și rezolvarea acestora de către elevi care, pornind de la cunoștințe anterior însușite, ajung la adevăruri noi. Noile cunoștințe nu mai sunt astfel „predate” elevilor gata elaborate ci sunt obținute prin efort propriu.

„Situația-problemă” este de obicei definită ca un conflict care se declanșează între datele vechi și datele noi pe care le primește elevul și care par să le contrazică pe primele. Contradicția poate apărea între teorie și aspectele practice, între general și un caz particular, între experiența emipirică și cunoștințele științifice etc. Se creează astfel o stare de tensiune psihică, de nelămurire, de curiozitate care declanșează activitatea de cunoaștere, de rezolvare a problemei, prin formulare de ipoteze, verificarea lor și desprinderea unor concluzii.

Instruirea prin problematizare se poate realiza la diferite nivele: expunerea problematizată de către profesor a materialului de învățat; crearea de către profesor a unei situații problemă și rezolvarea ei de către elevi împreună cu profesorul; Crearea de către profesor a unei situații problemă și rezolvarea ei de către elevi în mod independent; sesizarea și rezolvarea problemei de către elevi.Problematizarea este o metodă cu un înalt potențial formativ; ea contribuie la dezvoltarea operațiilor gândirii, a capacităților creatoare, la cultivarea motivației intrinseci, la educarea independenței și autonomiei în activitatea intelectuală.Problematizarea poate deveni un procedeu eficient de activare a elevilor în cadrul altor metode (expunere, demonstrație) sau poate căpăta o extindere mai mare în metoda studiului de caz (cazul este o problemă mai complexă).

Lectura (studiul cărții).[] În cazul acestei metode, sursa informațiilor o reprezintă textul scris în primul rând manualul, dar și lucrări de specialitate, dicționare, enciclopedii, reviste, culegeri ș.a. Elevii citesc cu intenția de a învăța, dobândind astfel cunoștințe prin efort personal.

Utilizarea acestei metode presupune valorificarea unor tehnici de lectură (cum ar fi: lectura rapidă, lectura activă, lectura explicativă, lectura selectivă) precum și a unor deprinderi și obișnuințe de stocare și prelucrare a informațiilor (ca deprinderea de a lua notițe, a extrage ideile principale, a alcătui o fișă, un conspect etc).

Valoarea metodei constă în special în consolidarea acestor tehnici de activitate intelectuală.

Observarea sistematică și independentă.[] Metoda presupune urmărirea, investigarea unor obiecte sau fenomene în vederea obținerii de informații despre acestea.

Ca metodă de învățământ, observarea este intenționată, organizată și sistematică. Cerințele în utilizarea acestei metode sunt referitoare la: existența unor obiective clare și a unor sarcini concrete; asigurarea unui caracter riguros și sistematic (eșalonată în timp, pe perioade distincte, desfășurată după un plan etc); antrenarea cât mai multor analizatori în activitatea de observare; asigurarea unei atitudini active a elevilor pe parcursul observării (efectuează analize, comparații, clasificări ș.a.); consemnarea riguroasă a rezultatelor (în caiete, fișe etc.); prelucrarea și interpretarea datelor observate; valorificarea informațiilor obținute în activități ulterioare.

Experimentul.[] Ca și observarea, experimentul ca metodă didactică derivă din metoda de cercetare cu același nume; servind însă realizării unor obiective pedagogice.

Experimentul constă în provocarea intenționată a unui fenomen în scopul studierii lui.

Cele mai întâlnite forme ale experimentului sunt:

1. Experimentul cu caracter demonstrativ – realizat de profesor, în fața clasei, în următoarea succesiune de etape: asigurarea unei pregătiri teoretice: sunt actualizate sau prezentate cunoștințele teoretice care vor fi utilizate pe parcursul desfășurării activității experimentale sau la prelucrarea datelor și stabilirea concluziilor; cunoașterea aparaturii de către elevi: sunt descrise trusele, aparatele, instalațiile experimentale; executarea lucrării experimentale de către profesor, cu explicarea demersurilor efectuate și asigurarea unei atitudini active din partea elevilor; elaborarea concluziilor, prin antrenarea elevilor.

2. Experimentul cu caracter de cercetare se aseamănă cel mai mult cu experiemtnul ca metodă de cercetare și parcurge aproximativ etapele unei investigații experimentale autentice: delimitarea unei probleme; emiterea de ipoteze; organizarea unor situații experimentale; desfășurarea propriu-zisă a experimentului, cu folosirea aparaturii de laborator; prelucrarea și interpretarea datelor; confirmarea sau infirmarea ipotezei.

3. Experimentul cu caracter aplicativ urmărește confirmarea experimentală a unor cunoștințe științifice anterior dobândite. Se parcurg următoarele etape: prezentarea sau actualizarea cunoștințelor teoretice; prezentarea sarcinilor de lucru; organizarea activității elevilor: gruparea lor, repartizarea truselor; executarea activității experimentale de către elevi sub îndrumarea cadrului didactic; consemnarea rezultatelor; comentarea rezultatelor și stabilirea concluziilor.

Utilizarea metodei experimentului este condiționată de existența unui spațiu școlar adecvat (laborator școlar) și a unor mijloace de învățământ corespunzătoare (aparatură de laborator, truse, montaje etc.)În cazul experimentului cu caracter de cercetare și al celui aplicativ activitatea elevilor se poate organiza fie pe grupe, fie individual.Ca și observarea sistematică, experimentul dispune de importante valențe formative, stimulând activitatea de investigație personală și independența și favorizând dezvoltarea intereselor cognitive.

Demonstrația.[] Această metodă constă în prezentarea, de către cadrul didactic, a unor obiecte sau fenomene reale sau a unor substitute ale acestora, sau a unor acțiuni, operații ce urmează a fi învățate și dirijarea, prin intermediul cuvântului, a perceperii acestora de către elevi. În felul acesta, se dobândesc noi cunoștințe, se confirmă adevăruri anterior însușite sau se formează modelul intern al unei noi acțiuni.

Prin demonstrație se asigură un suport concret senzorial în activitatea de cunoaștere, intuirea realității de către elevi fiind dirijată prin cuvântul cadrului didactic. Metoda de învățământ are deci un caracter intuitiv, ceea ce o delimitează de demonstrația logică, bazată pe raționamente.

În funcție de materialul demonstrativ utilizat, metoda poate îmbrăca diferite forme: demonstrația cu ajutorul obiectelor naturale, întâlnită în special la științele naturii; demonstrația cu ajutorul obiectelor tehnice (dispozitive, aparate, utilaje) folosite la disciplinele tehnice în vederea înțelegerii structurii, principiilor funcționale sau utilizare a obiectelor tehnice; demonstrația cu ajutorul materialelor grafice (planșe, hărți, diagrame etc.); demonstrația cu ajutorul mijloacelor audio vizuale (filme, diapozitive etc.); demonstrația cu ajutorul desenului didactic, executat de cadrul didactic la tablă; demonstrarea acțiunilor de executat, în situațiile în care se urmărește învățarea unor deprinderi .

Indiferent de forma aleasă, în utilizarea demonstrației se cer respectate următoarele cerințe de bază: alegerea unui material demonstrativ semnificativ, reprezentativ și accesibil; asigurarea receptării acestuia în bune condiții de către întreaga clasă prin așezarea corespunzătoare a elevilor în clasă și prin corecta poziționare a cadrului didactic; Intuirea sistematică a materialului demonstrativ, prin alternarea prezentării sintetice (întregul) cu cea analitică (pe părți); activarea elevilor pe parcursul demonstrației prin stimularea curiozității, distribuirea de sarcini de urmărit și executat etc.

Exercițiul[] Metoda se referă la executarea conștientă, sistematică și repetată a unei acțiuni. În principal, prin această metodă se urmărește învățarea unor deprinderi, dar mai pot fi atinse și alte obiective, cum ar fi consolidarea cunoștințelor sau stimularea unor capacități sau aptitudini. Exercițiul are o sferă mare de aplicabilitate, putând îmbrăca forme diferite în funcție de obiectul de învățământ la care este utilizat. Pornind de la obiectivele urmărite, exercițiile pot fi de mai multe tipuri: introductive, de bază, aplicative, de creație.

Eficiența acestei metode este condiționată de respectarea următoarelor cerințe: pregătirea elevilor, sub aspect teoretic și motivațional, pentru executarea acțiunii; explicarea și demonstrarea corectă a acțiunii de executat, în vederea formării modelului intern al acesteia; efectuarea repetată a acțiunii în situații cât mai variate; dozarea și gradarea exercițiilor; creșterea progresivă a gradului de independență a elevilor pe parcursul exersării; asigurarea unui control permanent, care să se transforme treptat în autocontrol.

Metoda lucrărilor practice[]constă în efectuarea de către elevi a unor sarcini cu caracter aplicativ: de proiectare, de execuție, de fabricație, de reparație. Prin această metodă se realizează: învățarea de priceperi și deprinderi; achiziționarea unor strategii de rezolvare a unor probleme practice; consolidarea, aprofundarea și sistematizarea cunoștințelor.

Lucrările practice se desfășoară individual sau în grup, într-un spațiu școlar specific (atelier, lot școlar), înzestrat cu mijloace și echipamente tehnice.Raportat la metoda exercițiului, activitatea elevilor are în acest caz un grad sporit de complexitate și de independență.

Cerințele de respectat sunt aceleași ca la metoda anterioară. În plus, se recomandă: efectuarea unui instructaj (care să conțină și prelucrarea normelor de protecție a muncii); organizarea riguroasă a muncii elevilor, prin indicarea sarcinilor și a responsabilităților; diversificarea modalităților de evaluare și valorificare a rezultatelor (de exemplu, prin organizarea de expoziții cu produsele realizate).

Metoda proiectelor.[] Această metodă se bazează pe anticiparea mentală și efectuarea unor acțiuni complexe, legate de o temă impusă sau aleasă de elevi. Activitatea elevilor se desfășoară în mod independent, individual sau în grup, într-un timp mai îndelungat (o săptămână, o lună etc.), presupune un efort de informare, investigare, proiectare sau elaborare și se soldează în final cu prezentarea unui produs finit (dispozitiv, model, referat etc.), care va fi evaluat (de aceea, proiectul se întâlnește și ca metodă complementară de evaluare).

Printre avantajele acestei metode, menționăm: posibilitatea unei abordări interdisciplinare a temei; consolidarea și valorificarea tehnicilor de activitate intelectuală (de adunare, prelucrare și prezentare a informațiilor); stimularea inițiativei și independenței elevilor în activități; dezvoltarea structurilor cognitive și a capacităților creatoare ale acestora.

Metoda studiului de caz[] este metoda care valorifică în învățare „cazul”, adică o situație reală, semnificativă pentru un anumit domeniu și care se cere a fi analizată și rezolvată. „Cazul” ales trebuie să fie autentic, reprezentativ, accesibil, să conțină o problemă de rezolvat prin adunare de informații și luarea unei decizii.

În utilizarea metodei se conturează următoarele etape: alegerea cazului de către cadrul didactic; prezentarea lui elevilor; obținerea informațiilor necesare (cu ajutorul cadrului didactic sau în mod independent); prelucrarea informațiilor; elaborarea variantelor de rezolvare; alegerea variantei optime; verificarea deciziei adoptate.Valoarea metodei rezidă în faptul că favorizează investigarea unor situații reale, dezvoltând capacități de analiză, interpretare, anticipare, luare de decizii ș.a.De cele mai multe ori metoda se bazează pe activități de grup, putând fi îmbinată și cu jocul cu roluri.

Metode de simulare.[] Acest grup de metode se bazează pe simularea (imitarea) unor activități reale, urmărindu-se în principal formarea de comportamente specifice (cum ar fi cele profesionale).Una dintre cele mai practicate metode de simulare este jocul cu roluri, care constă în simularea unor funcții, relații, activități, ceea ce presupune: identificarea unei situații ce se pretează la simulare; distribuirea rolurilor între participanți; învățarea individuală a rolului; interpretarea („jucarea”) rolurilor; discutarea în grup a modului în care au fost interpretate rolurile.

Eficiența metodei este condiționată de capacitatea participanților de a se transpune în rol și de a-și valorifica experiența în acest context. Profesorului, aflat mai ales în ipostază de animator, i se cer și calități regizorale.Alte metode de simulare se bazează pe utilizarea unor sisteme tehnice (simulatoarele).[]

Metoda activității cu fișele[] este o metodă de învățare care presupune utilizarea fișelor elaborate în prealabil de către profesor, conținând sarcini de lucru pe care elevii le rezolvă individual. Fișele pot avea roluri diverse: de suport în dobândirea de noi cunoștințe, favorizând autoinstruirea; de control, de realizare a conexiunii inverse; de tratare diferențiată a elevilor, conținând sarcini diferite pentru diferitele categorii de elevi din clasă.

Instruirea programată este o metodă multifuncțională, cuprinzând o înșiruire de algoritmi, dar și de probleme de rezolvat, în cadrul căreia conținutul de învățat este prezentat sub forma unui program. Elaborarea acestui program se face în conformitate cu următoarele principii: principiul pașilor mici, ceea ce presupune împărțirea materiei în secvențe, unități, foarte simple și accesibile; principiul progresului gradat – care vizează ordonarea acestor secvențe („pași”) într-o succesiune gradată, parcurgerea unei secvențe permițând trecerea la următoarea; principiul participării active a elevului: fiecare secvență conține o temă de realizat, deci presupune o atitudine activă din partea elevului; principiul întăririi imediate a răspunsului: elevul află, de fiecare dată, dacă răspunsul său este corect și numai după confirmarea corectitudinii răspunsului poate trece la „pasul” următor. Se asigură astfel o permanentă conexiune inversă în actul învățării; principiul respectării ritmului individual de lucru: fiecare elev lucrează în mod independent, parcurgând programe în ritm propriu. Activitatea este deci individualizată.

Există două tipuri fundamentale de programe:

– programarea liniară (tip Skinner) – în care fiecare „pas” conține: o cantitate redusă de informație de predare, o sarcină de rezolvat, constând din construirea unui răspuns pe baza informației primite și indicarea locului unde poate fi găsit răspunsul corect. Elevul elaborează răspunsul, îl compară cu cel corect și în cazul reușitei trece la pasul următor. Dacă e greșit, se întoarce la informația inițială și reformulează răspunsul. Programa se parcurge în următoarea înlănțuire a pașilor:

– programarea ramificată (tip Crowder), care ia în considerare și posibilitatea unor eventuale erori. Desfășurarea activității de învățare este următoarea: elevul primește o cantitate mai mare de informații decât în cazul anterior, are o sarcină de rezolvat pentru care i se dau mai multe posibilități de răspuns; el trebuie să aleagă pe cel considerat corect. Dacă alege răspunsul corect, poate trece la pasul umrător. În condițiile în care a ales răspunsul eronat însă, este trimis la o secvență suplimentară, unde primește o informație suplimentară, care îl ajută să-și corecteze eroarea și apoi revine la secvența inițială, pentru a alege un nou răspuns. Dacă și acesta va fi eronat, va fi îndrumat spre o altă secvență suplimentară; dacă va fi corect, va putea parcurge secvența următoare.

Grafic, programarea ramificată se prezintă astfel

'

"

În practică se întâlnește și programarea combinată, care conține atât secvențe liniare cât și secvențe ramificate. Programele pot fi prezentate fie sub forma unor manuale programate, fie cu ajutorul mașinilor de învățat și mai ales al computerului. Principalele avantaje ale instruirii programate sunt individualizarea învățării și asigurarea unei conexiuni inverse după fiecare secvență de învățare. Dintre dezavantaje, sunt menționate: fragmentarea excesivă a materiei, și corelat cu aceasta, imposibilitatea utilizării acestei metode în predarea anumitor conținuturi, privarea elevului de contactul direct cu profesorul și cu ceilalți colegi, costurile foarte ridicate.

În ultimii ani se conturează o categorie distinctă de metode, bazată pe învățarea prin colaborare. Învățarea prin colaborare este eficientă în funcție de luarea în considerare a anumitor condiții[] componența grupului privită sub raportul vârstei și al nivelului intelectual al participanților, mărimii grupului și a diferențelor dintre membrii grupului („eterogenitatea optimă”); sarcina de lucru (să se preteze la colaborare); existența unor mijloace de comunicare adecvate.

2.3. Metode didactice utilizate în lecțiile de chimie: experimentul de laborator

Chimia ca discipline de învățământ vizează observarea și perceperea lumii în întregul său, cu componentele, procesele și fenomenele caracteristice, ca și învățarea prin înțelegere și aplicare. Prin intermediul acestor discipline, elevul începe să cunoască mediul în care trăiește și procesele din jurul său fiind transformat în actor al activității științifice.[] În acest fel se evidențiază necesitatea pregătirii elevului nu ca pe un cercetător și om de știință, ci ca pe un cetățean care să utilizeze demersul științific în vederea înțelegerii și participării active la viața socială.

2.3.1. Rolul experimentului de laborator

În cadrul lecțiilor de chimie se pot folosi o varietate de metode cum ar fi: problematizarea și descoperirea, metode clasice cu valențe participative (experimentul, observația și conversația euristică); metode stimulative, competitive (jocul didactic, concursul ).[]

Experimentul este o metodă de dobândire de cunoștințe și de formare de priceperi și deprinderi de muncă intelectuală și practică care permite o intensă antrenare a elevilor și o participare deosebit de activă a acestora în procesul instructiv-educativ și are un caracter accentuat aplicativ cu pondere deosebită în formarea deprinderilor practice ale elevilor având la bază intuiția.

Fiecare experiment trebuie să implice procesele gândirii concretizate în interpretarea fenomenelor observate, deducerea concluziilor, analiza și compararea datelor experimentale obținute, generalizarea unor cazuri particulare, transferul în alte contexte teoretice, sesizarea interrelațiilor dintre domeniile teoretice și cele aplicative astfel el ajunge să implice activități de provocare, reconstituire și modificare a unor fenomene și procese, în scopul studierii lor.

Experimentul de laborator are funcții multiple[]:

–         de a îi implica pe elevi în a provoca și produce fenomene și procese pe cale experimentală;

–         formarea unor deprinderi de lucru cu aparatura specifică științelor prin însușirea și aplicarea unor metode și tehnici de lucru corespunzătoare;

–         determină descoperirea, aprofundarea și verificarea cunoștințelor de către elevi;

–         accentuează caracterul formativ al învățământului prin dezvoltarea la elevi a spiritului de investigație și observație, a gândirii flexibile, fluide, originale.

Lucrările experimentale au un pronunțat caracter activ-participativ: în primul rând, elevii vor fi curioși la desfășurarea experimentului de către profesor, iar apoi se vor implica prin propriile acțiuni, la realizarea acestuia, astfel lucrările constau în observarea, provocată și dirijată, a unor fenomene ce urmează să fie verificate experimental.

Conform Dicționarului de psihologie, autor Paul Popescu-Neveanu, experimentul se definește ca ,,un procedeu de cercetare în știință, care constă în provocarea intenționată a unor fenomene în condițiile cele mai propice pentru studierea lor și a legilor care le guvernează; observație provocată; experiență.”[]

Astfel putem spune că procesul de predare al disciplinei chimie are la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică, cât și ca metodă de învățare deoarece experimentarea și observarea nemijlocită a realității constituie cei doi stâlpi de susținere ai unei metodologii active în predarea științelor. Acest aspect a fost considerat un deziderat exprimat încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea de adepții „școlii active”.

Conceput în corelație cu principiile didactice moderne, experimentul de laborator urmează treptele ierarhice ale învățării, conducând elevul de la observarea unor fenomene chimice pe baza demonstrației la observarea fenomenelor prin activitatea proprie (faza formării operațiilor concrete), apoi la verificarea și aplicarea în practică a acestora (faza operațiilor formale) când se cristalizează structura formală a intelectului și în continuare, la interpretarea fenomenelor observate care corespunde cu faza cea mai înaltă din treptele ierarhice ale dezvoltării (faza operațiilor sintetice).

Ca metodă de explorare a realității – experimentul – direct sau indirect, folosită în predare și învățare, are o deosebită valoare formativă, întrucât dezvoltă elevilor spiritul de observare, investigare, capacitatea de a înțelege esența obiectelor și fenomenelor, de prelucrare și interpretare a datelor experimentale, interesul de cunoaștere etc.

În cadrul orelor de chimie, când se efectuează experimente de laborator, rolul profesorului este de a dirija executarea unor acțiuni de către elevi, în scopul asigurării unui suport concret-senzorial, care va facilita cunoașterea unor aspecte ale realității. Cu ajutorul acestei metode elevii sunt puși de profesor în fața realității, determinați să studieze pe viu, să fie în contact direct cu realitatea sau cu substitutele acesteia – îi determină pe elevi să învețe prin descoperire.

Învățarea prin descoperire poate fi și rezultatul unui experiment. Descoperirea didactică se realizează prin metode didactice diferite: observarea dirijată; observarea independentă; învățarea prin încercări – experiențe; studiul de caz; problematizarea; studiul individual etc.[] Deci, relația creată între experiment și învățarea prin descoperire, este o relație metodă – procedeu, de natură unei relații dinamice: metoda devene ea însăși procedeu, în cadrul altei metode, tot așa cum un procedeu poate fi ridicat la rang de metodă, la un moment dat.

Un rol important în cadrul experimentului îl are și observarea care are o deosebită valoare euristică și participativă, deoarece permite o percepție polimodală, pe baza a cât mai multor simțuri, detectarea și extragerea unei informații noi prin eforturi proprii, dezvoltarea gândirii critice. [] Prin intermediul ei se urmărește explicarea, descrierea și interpretarea unor fenomene printr-o sarcină concretă de învățare, totodată contribuind la formarea și dezvoltarea unor calități comportamentale, precum: consecvența, răbdarea, perseverența, perspicacitatea și imaginația; a gândirii cauzale, a spiritului de observație și de colaborare.

Experimentul este calea fundamentală de predare a chimiei, fiind considerat un „pilon” de susținere al metodelor active. Profesorul trebuie să antreneze elevii nu numai în observarea directă a unui experiment, ci și în executarea individuală și pe grupe a experimentelor.

Experimentele pot fi organizate diferențiat, formularea sarcinilor concrete pentru efectuarea unui experiment ridică probleme care implică: scopuri ale învățării, accesibilitatea la învățare, conținutul învățării, locul în procesul învățării, corelarea cu alte strategii didactice de învățare.[] Experimentul este atât o metodă fundamentală în predarea – învățarea științelor naturii cât și o observare provocată. A experimenta înseamnă a-i pune pe elevi în situația de a concepe și a practica ei înșiși un anumit gen de operații, cu scopul de a observa, a studia, a dovedii, a verifica, a măsura rezultatele.

Experimentul didactic este o metodă de reproducere de date asemeni și ca și experimentului științific deoarece reprezintă adesea, o continuare a observației sistematice și constă într-o cercetare a regularității.[] Este foarte important ca elevii să înțeleagă că, pentru o determinare cât mai exactă a legilor cantitative care descriu desfășurarea unui fenomen, prin experiment acesta este abordat în condiții diferite de cele naturale (condiții artificiale).

Etapele activității experimentale sunt prezentate în schema următoare:

Schema 2.1. Etapele activității experimentale

sursa: realizare proprie

Profesorul și elevii se pregătesc pentru realizarea unui experiment (profesorul înainte de oră iar elevii înainte de efectuarea studiului experimental). Pentru a asigura buna desfășurare a activității, profesorul stabilește obiectivul activității experimentale, punctele de sprijin oferite elevilor, proiectează și realizează experimentul sau fișa de activitate experimentală (dacă este cazul) și verifică funcționarea aparaturii. Pregătirea elevilor va viza reactualizarea cunoștințelor teoretice și metodologice și obținerea unei reprezentări corecte asupra sarcinii.

Un instrument util în derularea experimentelor, instrument care determină un mod de lucru ordonat și sistematizat, este fișa de activitate experimentală.(Vezi la Anexe model de fișe de lucru experimentală)

Aceasta poate fi structurată în mai multe moduri, în funcție de:

– obiectivele experimentelor,

– stilul de predare al profesorului,

– particularitățile clasei care realizează experimentul, dar indiferent de structurare, de obicei conține:

– problema de studiat/rezolvat;

– ipoteza de lucru;

– sarcina experimentală ce revine elevilor.

Exemplul 1 – care poate fi folosit mai ales pentru liceu și clase cu elevi cu nivel ridicat de cunoștințe și deprinderi:

-Titlu;

– Date de identificare (Nume elev, clasă, conținutul studiat experimental.);

– Ipoteza de lucru/subiectul studiului experimental/ obiectivul

comunicat elevilor :de descoperire; de verificare; de punere în evidență a: unui fenomen,unei legi, unei sau unor proprietăți ale unui sistem;

– Materialul didactic utilizat – lista poate fi: dată de profesor sau scrisă de cel/cei care efectuează experimentul;

– Modul de lucru:se precizează, în formulări clare, de obicei sub formă de listă, sarcinile ce trebuie realizate de elevi ; în funcție de gradul de implicare a elevilor dorit, se indică în fișă de către profesor, sau se cere elevilor să conceapă, montajul experimental;

– Suport teoretic (acest paragraf poate să apară sau nu) se referă la indicarea aspectelor teoretice pe care se bazează experimentul – teoria lucrării sau poate fi oferit prin: un text sintetic chiar în fișă, indicarea altei fișe sintetice pusă la dispoziția elevilor,trimiteri la surse bibliografice;

– Observație experimentală – se formulează: parțial sau complet de către elevi; în mod structurat sau parțial structurat; prin răspunsuri la anumite întrebări; prin completarea datelor în tabele, care au fost concepute de: profesor în faza de proiectare ; elevi ca sarcină de lucru în timpul experimentului;

– Explicație – poate fi formulată: parțial sau complet de către elevi; de către profesor; atât de elev, cât și de grupul de elevi și de profesor;

– Concluzia care poate fi formulată parțial sau complet de către elevi și trebuie verificată de profesor;

– Problemă și calcule:

poate fi folosită pentru:fixare,evaluare,diferențierea activității;

poate fi de orice tip în funcție de scopul ei, de exemplu pentru fixarea cunoștințelor, poate fi:de tip alegere duală,alegere multiplă,completare spații libere,

dacă urmărește fixarea de concepte, de deprinderi dezvoltate, poate fi: de tip problemă de calcul,ansamblu de întrebări cu răspuns deschis; cerință de a elabora un eseu structurat

– Răspuns – la problemă și eventual indicație de a revizui un anumit paragraf sau capitol din manual, dacă răspunsul este greșit;

– Reține ! (fixare);

– Știați că (extindere);

Exemplul 2 –acest tip de fișă este folosit mai ales în învățământul gimnazial

– Titlu;

– Date de identificare (Nume elev, clasă, conținutul studiat experiment, …);

– Obiectivul comunicat elevilor

– Problemă (la care trebuie să răspundă elevii prin activitatea experimentală respectivă) ;

– Materialul didactic utilizat (listă dată de profesor) ;

– Modul de lucru – Proceduri (sarcini de lucru enumerate de profesor sub formă de listă);

– Observație experimentală (dirijată de profesor prin întrebări la care trebuie să răspundă elevul/ elevii);

– Explicație: se formulează de către profesor – dacă reprezintă un punct de sprijin – ori se formulează complet sau parțial de către elev;

– Concluzii ( elevii trebuie să răspundă la mai multe întrebări cu caracter de fixare și extindere);

– Știați că? precizează conduita de extindere;

– Temă: se indică tema pentru acasă.

Experimentul demonstrativ, constă în efectuarea de către profesor sau pe grupe de elevi în fața clasei, a unor experiențe, în scopul verificării unor adevăruri, concepte, fenomene, legități deja însușite.[]

Experimentul demonstrativ poate juca mai multe roluri în demersul didactic la disciplina fizică. Dintre aceste roluri cele mai importante sunt:

– sensibilizarea elevilor pentru conținutul științific studiat;

– stimularea gândirii critice și creative;

– dezvoltarea abilității de observator a elevilor;

– contribuție la înțelegerea unor fenomene sau concepte prin exemplificare, adică prin punerea în evidență a fenomenului, sau punerea în evidență a proprietăților unui sistem;

– stabilirea legăturii între noțiunile teoretică și lumea reală.

Amplasat în diferite momente ale lecției, experimentul demonstrativ poate juca simultan mai multe roluri care se manifestă în secvența didactică de evocare și pot fi organizate fie pentru a pune elevii în fața unei situații problemă, fie pentru a pune în evidență legătura între noțiunile studiate și viața de zi cu zi. []

Sensibilizarea elevilor prin evocări ce presupun prelucrări ulterioare trebuie să se încheie prin identificarea așteptărilor și justificarea lor :

– ce vreau și de ce?

– ce trebuie să știu și de ce trebuie să știu?

– ce vreau să aflu despre…și de ce vreau să aflu acel .. despre..?

Identificare așteptărilor este proiectată de profesor (sub forma obiectivelor operaționale pentru operațiile ulterioare ale elevilor), conștientizată și asumată de elevi. În funcție de obiectivele stabilite de profesor, acesta facilitează investigația elevilor și același experiment demonstrativ poate avea o funcție sau alta.

Pentru ca acea situație să fie transformată într-o situație deschisă, profesorul adresează elevilor întrebări de tipul:

– ce credeți că se va întâmpla cu…;

– de ce … se comportă….

Pentru ca efectul acestei secvențe de învățare să fie cât mai puternic, ar trebui ca experimentul să fie astfel ales încât să fie surprinzător în raport cu idei preconcepute ale elevilor (concepții anterioare), un fenomen discrepant care să determine elevilor o puternică dorință de a afla.

În strategiile didactice moderne[], elevul trebuie implicat în activități de construire a cunoștințelor folosind metodele cercetării științifice și de aceea, dacă elevul este implicat într-o observație sistematică, aceasta trebuie pregătită anterior de profesor.Prin modul în care proiectează observația, profesorul trebuie să ofere elevilor un punct de plecare. În timpul observației, elevii sunt în contact cu obiectul/fenomenul studiat, profesorul îi ajută să formuleze explicit probleme și întrebări menite să deruleze observația și să contureze un model cu privire la ceea ce au observat.

O posibilă metodologie a observației sistematice este:

– oferirea unui punct de sprijin pentru elevi;

– observarea, fără intervenție din exterior (pasivă) sau cu intervenție din exterior (activă), obiectului observației (schimbarea proprietăților, asemănări și deosebiri între obiectul observat și alte obiecte observate/studiate anterior);

– consemnarea observațiilor;

– interpretarea datelor;

– formularea concluziilor.

Observațiile sistematice trebuie făcute cu consemnarea organizată a demersului în caietele elevilor și pentru aceasta profesorul trebuie să elaboreze un protocol de observație care poate avea următoarea structură:

– subiectul observației;

– materialul didactic utilizat;

– planul de observație (se descriu toate acțiunile întreprinse în

timpul observației);

– observațiile ( se consemnează concis fapte fără comentarii);

– concluzii (interpretări date observațiilor).

Pentru dezvoltarea competenței de observator se pot realiza experimente demonstrative, iar elevii trebuie, pe baza unui protocol, să urmărească fenomenul, să consemneze cele observate și să interpreteze datele consemnate.

Experimentele demonstrative nu presupun dobândirea cunoștințelor prin efortul personal al elevilor, existând pericolul ca aceștia să recepționeze cunoștințele, relativ, în mod pasiv. De aceea, în sistemele metodologice din care fac parte experimentele demonstrative, se vor include metode și procedee didactice care să vizeze stimularea participării active a elevilor în activitatea didactică. Prin îmbinarea experimentelor demonstrative cu astfel de metode și procedee didactice se vor urmări realizarea unei învățări și instruiri (inter)active, bazate pe implicarea autentică a elevilor în activitățile didactice demonstrative.

Ca în orice altă activitate de învățare, și în experimentul didactic un rol important îl are evaluarea, fie că este vorba de evaluarea elevilor sau echipelor de elevi realizată de profesor, de inter-evaluare sau autoevaluare.

Pentru evaluarea în activități experimentale pot fi folosite mai multe metode și instrumente, dintre care mai importante sunt:

– observarea sistematică a elevilor pentru care se pot folosi ca instrumente: fișa/grila de evaluare/observare pentru evaluare individuală sau de grup, inter-evaluare și autoevaluare; scara de clasificare-construită prin ordonări și gradări de date obiective; lista de control sau verificare.

– investigația/experimentul care poate fi folosit ca metodă de evaluare pe baza criteriilor de notare;

– referatul experimentului;

– listele de evaluare;

– proiectul;

– portofoliul.

Realizarea obiectivelor specifice chimiei se face folosind metoda experimentului științific, metodă de bază în studiul lumii înconjurătoare și calea principală în dobândirea cunoștințelor prin efort propriu.

Folosirea metodei experimentale în studiul chimiei ca disciplină de învățământ este importantă prin aportul pe care și-l aduce la formarea și dezvoltarea personalității elevilor.

Astfel se realizează:a) cultivarea spiritului de observație asupra lumii înconjurătoare; b) cultivarea creativității gândirii – elevii redescoperă prin eforturi proprii adevăruri deja cunoscute; c) stimularea imaginației creatoare pentru găsirea de soluții la probleme practice concrete.

În activitatea de cunoaștere prin experiment profesorul utilizează potențialul latent al elevului stimulându-i diferite activități mentale care vor determina anumite laturi ale personalității sale.

Astfel prin anticiparea conștientă a unui rezultat elevul va fi pregătit pentru evenimente neprevăzute. Această activitate îl determină să utilizeze tehnici precum simularea, scenariul și modelarea. Anticiparea permite formarea obișnuinței de a selecta evenimentele dorite și de a acționa în direcția și pentru desfășurarea lor. Elevul va ști să evite evenimente nedorite și își formează capacitatea de a propune/găsi noi alternative, pornind de la fapte concrete și folosindu-și imaginația.

Participarea la activitatea experimentală organizată pe grupe contribuie la formarea unei atitudini manifestată prin colaborare, dialog și empatie, elimină starea de delăsare, de auto înfrângere și previne eșecul școlar.

Activitatea organizată pe grupe dezvoltă la elevi spiritul de echipă, le cultivă demnitatea umană, respectul reciproc și respectul față de sine. Bucuria succesului obținut prin realizarea unei sarcini de lucru determină creșterea încrederii în forțele proprii și oferă elevilor criterii corecte de autoevaluare, necesare în competiția cu ceilalți. Experimentul aprinde imaginația, stârnește mirarea dar creează și situații credibile care permit stabilirea de conexiuni între fenomene și dezvoltă capacitate de sinteză. Adaptarea elevului la situații date sau nou create se va face mai rapid.

Învățarea prin metoda experimentului științific presupune centrarea activității pe elev determinând noi relații profesor – elev, favorizează dispariția barierelor de comunicare și a sentimentului de “frică” față de profesor.[] Urmărind atent și permanent elevii profesorul poate să descopere și să cultive înclinațiile acestora spre activitatea practică,care poate fi hotărâtoare în alegerea viitoarei profesii.

În concluzie, experimentul constituie o metodă de bază în procesul de predare – învățare la chimie deoarece uneori explicațiile teoretice ale profesorului nu pot fi înțelese de către elevi decât prin intermediul unui experiment de laborator. În timpul experimentelor, indiferent de tipul lor, se formează capacitatea de observare a elevilor, judecățile de valoare deoarece profesorul va solicita elevii să rezolve prin experiment o problemă (să formuleze ipoteze și să anticipeze proiectul și realizarea experimentului) și le va conduce gândirea spre experimentul deja pregătit.

2.3.2 Criterii de clasificare a experimentului de laborator

Experimentul de laborator este metoda euristică de organizare și realizare a activităților practice pentru: deducerea informațiilor teoretice, concretizarea, verificarea, aprofundarea și consolidarea cunoștințelor și deprinderilor psiho-motorii în perspectiva pregătirii elevilor pentru integrarea socio-profesională. Experimentul de laborator fiind o metodă de dobândire de cunoștințe și de formare de priceperi și deprinderi de muncă intelectuală și practică, permite o intensă activitate a elevilor și o participare deosebit de activă a acestora în procesul instructiv – educativ, are un caracter accentuat aplicativ cu pondere deosebită în formarea deprinderilor practice ale elevilor, având la bază intuiția.[]

Chimia, fiind o știintă experimentală, are la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică, cât și ca metoda de învățare. Conceput în corelație cu principiile didactice moder ne, experimentul de laborator urmează treptele ierarhice ale învățării, conducând elevul de la observarea unor fenomene chimice pe baza demonstrației, la observarea fenomenelor prin activitatea proprie (faza formării operațiilor concrete), apoi la verificarea și aplicarea în practică a acestora (faza operațiilor formale), când se cristalizează structura formală a intelectului si, în continuare, la interpretarea fenomenelor observate care corespund cu faza cea mai înaltă din treptele ierarhice ale dezvoltării (faza operațiilor sintetice).[]

Fazei operaționale concrete îi sunt specifice operațiile concrete. Elevul gândește în raport cu ceea ce a perceput prin senzație directă bazată pe observația reală, directă.

Fazei operaționale formale îi sunt specifice operațiile logice, abstractizările. Gândirea elevului se află în faza de analiză când se pătrunde cu " ochii minții " în sfera " posibilului ".

Fazei operaționale sintetice îi sunt caracteristice stabilirea relațiilor intercauzale, intuirea complexitații și interpretarea dialectică a fenomenelor.

Orice experiment de laborator trebuie să implice procesele gândirii concretizate în interpretarea fenomenelor observate, deducerea concluziilor, analiza și comparația datelor experimentale obținute, generalizarea unor cazuri particulare, transferul în alte contexte teoretice, sesizarea interrelatiilor dintre domeniile teoretice și cele aplicative.[] Apare astfel posibilitatea formării și dezvoltării capacităților de transfer și creativitate, deprinderea cu investigația știintifică, crearea condițiilor pentru formarea și dezvoltarea aptitudinilor față de metoda experimentului de laborator, punându-se astfel în evidență cel puțin două funcții distincte ale experimentului de laborator și anume[] :

funcția reproductivă, corespunzătoare primei etape în care se formează deprinderi practice de laborator;

funcția productiv – creativă, corespunzătoare interpretării și analizei rezultatelor experimentale dezvoltate în investigația științifică și concretizate în afectivitatea elevului fața de strategia didactică folosită.Experimentul de laborator se concepe astfel încât activitățile independente să solicite în permanență capacitatea de gândire a elevului.

Clasificarea experimentelor de laborator este în strânsă legătură cu varietatea de sarcini ale acestora și se face după mai multe criterii[]:

A. Criteriul locului ierarhiei în învățământ.După acest criteriu experimentele de laborator pot fi :

a1) Reproductive (demonstrația se reproduce după un program dinainte stabilit indicându-se și ceea ce trebuie să se observe și concluzia la care trebuie să se ajungă).

a2) Productiv-creative și de cercetare.Experimentele productiv-creative și de cercetare.

În această categorie pot fi incluse experimentele în urma cărora se poate deduce o regulă, o lege, cât și experimentele cu caracter de cercetare.

Experimentul cu caracter de cercetare prin efectuarea lui se rezolvă o problemă prezentată de profesor sau de elevi și al cărui rezultat contribuie la stabilirea unor concluzii teoretice noi. În practica școlară, experimentele cu caracter de cercetare, de descoperire, reprezintă mijloace de insușire activă a materiei, obligând elevii la o serie de operații mentale sau practice cum ar fi: crearea unor motivații, punerea unei probleme, enunțarea unor ipoteze, elaborarea unor instalații, executarea propriu-zisă a experimentului, organizarea observației, prelucrarea datelor, formularea concluziilor, verificarea rezultatelor, etc. Acest mod de experimentare pune elevii în contact cu metodele, cu tehnicile muncii știintifice, cu diferite tipuri de activități și raționamente pe care le practică oamenii de știintă în munca lor, creându-le condiții pentru a putea trece de la observarea unor fenomene la cercetarea lor și de aici la descoperirea unor cunoștinte noi.[]

B. Criteriul participativ al elevilor. După acest criteriu, experimentele de laborator pot fi :

b1) Experimente demonstrative, efectuate de profesor sau o grupă de elevi.

b2) Experimente frontale realizate de toți elevii, în același timp, individual sau pe grupe.

Prin experiment demonstrativ se înțelege în predarea clasică, experimentul efectuat în scopul de a verifica (ilustra) date expuse de profesor sau concluzii teoretice deja stabilite. În momentul de față, termenul de "demonstrație" rămâne să se refere mai mult la imposibilitatea de realizare a experimentului de către toți elevii și la faptul că acesta este prezentat ca demonstrație în fața clasei fie de către profesor, fie de unul sau mai mulți elevi. În acest caz, caracterul cognitiv al experimentului demonstrativ poate fi mult amplificat prin implicarea lui în confirmarea unor ipoteze, în înțelegerea unor explicații iar în final la insușirea unor cunoștinte teoretice noi.

Pentru ca experimentul demonstrativ să-și atingă scopul, trebuie să se parcurgă o serie de etape: motivarea demonstrației, orientarea atenției spre ceea ce este esențial, efectuarea demonstrației, enumerarea observațiilor și înregistrarea datelor numerice obținute, interpretarea observațiilor și la final concluziile.

Experimentele frontale pot fi efectuate de către elevi individual sau pe grupe. Prin efectuarea acestor experimente i se oferă elevului posibilitatea de a participa în mod direct la perceperea fenomenelor. Indicațiile de lucru pot fi prezentate într-o fișă sau se poate lucra cu ajutorul manualului.

C.Criteriul capacității umane. Acesta include noțiunea de capacitate de investigare experimentală, adica metoda experimentului științific în cunoașterea realității. În funcție de sfera acestor capacități[], experimentele pot fi:

c1) Experimente pentru deprinderi motorii.

c2) Experimente pentru deprinderi intelectuale.

c3) Experimente pentru rezolvarea unor probleme.

Experimente pentru deprinderi motorii. Prin efectuarea experiențelor prevăzute în programa școlară, elevii reușesc să-și formeze deprinderile motorii necesare.

Experimente pentru formarea și dezvoltarea deprinderilor intelectuale cuprinde experimentele pentru învățarea de noțiuni și concepte, experimente pentru stabilirea și verificarea unor reguli și experimente pentru rezolvarea unor probleme.

Experimente pentru rezolvarea unor probleme sunt extrem de importante în convingerea elevilor că unele fenomene se desfășoară respectându-se legi general valabile. Pentru aceasta, este necesar ca înaintea rezolvării unei probleme, să se efectueze experiența sau experiențele care sunt obiectul acelei probleme. Uneori, elevii sunt solicitați să rezolve probleme ce au la bază rezultatele unor experiențe efectuate anterior sau pe baza unor date din literatura de specialitate.

D. Criteriul locului în lecție. După locul pe care îl ocupă în lecție, experimentele de laborator se pot clasifica în:

d1) Experimente pentru stimularea interesului față de noile informații – se efectuează în momentul de introducere a lecției.

d2) Experimente pentru învățarea noilor informații, aprofundarea sau extinderea lor (în lecția propriu-zisă).

d3) Experimente pentru fixarea noilor cunoștințe – se introduc pe parcursul lecției, în momentele de feedback sau în lecții de recapitulare.

d4) Experimente pentru evaluare – putând fi utilizate la începutul învățării, pe parcursul ei sau la sfârșitul procesului de învățare.

În învățamânt, experimentele se organizează:în timpul predării-învățării de noi cunoștinte; după terminarea unei teme sau capitol; în cadrul cercurilor. Organizate pentru ușurarea procesului de înțelegere și de insușire de noi cunoștinte experimentele din prima categorie au un rol percepțional și contribuie la formarea unor reprezentări mai corecte și mai complete. []

Experimentele și lucrările de laborator care se organizează după terminarea unei teme sau a unui capitol urmăresc consolidarea cunoștintelor sau evaluarea gradului de însușire a acestora de către elevi. În funcție de scopul urmărit se pot folosi experimente demonstrative, de cercetare și mai ales aplicative. Această categorie, de experimente aplicative, oferă profesorului posibilitatea de a cunoaște concomitent cu gradul de insușire a cunoștintelor și capacitatea elevilor de a aplica în practică principii, legi sau noțiuni învățate în clasă, prezentând totodată avantajul că arată elevilor importanța noțiunilor teoretice la rezolvarea unor cerințe practice și îi face să înțeleagă locul muncii și al laboratorului în cadrul disciplinei studiate ca știință.[]

Experimentele integrate în lecție vor fi în mod obligatoriu efectuate de profesor înainte de a fi utilizate la clasă, pentru stabilirea condițiilor de lucru optime și asigurarea unor condiții de perfectă siguranță. În cazul unui experiment nereușit, acesta va fi reluat în cadrul aceleiași lecții sau cel târziu la lecția următoare explicându-se corect cauzele nereușitei.

Experimentele de laborator se desfășoară de regulă după metoda frontală, toți elevii executând în același timp același experiment. Organizarea experimentelor după metoda frontală prezinta pentru profesori o serie de avantaje prin ușurarea conducerii lucrărilor, îndrumarea elevilor, discutarea rezultatelor și formularea concluziilor. Totodată stimulează și elevii în efectuarea corectă a experimentelor, toți urmărind aceleași rezultate.

Foarte bine se pot desfășura lucrările de laborator pe baza fișelor de laborator, întocmite de profesor pentru fiecare elev în parte. Fișele se întocmesc după modelul referatelor sau în alte moduri, putând conține și principalele etape ale lucrării. Experientele pot fi descrise uneori incomplet, în așa fel încât elevii să fie puși permanent în fața unor probleme pe care trebuie să le rezolve.[]

Cap.3. Modalități concrete de aplicare a metodei experimentului de laborator în studiul cineticii chimice, acizilor, bazelor și soluțiilor

3.1. Considerații privind organizarea și desfășurarea experimentului de laborator

Chimia este o știință experimentală care își bazează procesul teoretic și aplicativitatea practică în laborator, având la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică cât și ca metodă de învățare.

Experimentul de laborator este conceput în corelație cu principiile didactice moderne și urmează treptele ierarhice ale învățării. El conduce elevul de la observarea unor fenomene pe baza demonstrației, la observarea fenomenelor prin activitatea proprie (faza formării operațiilor concrete), apoi la verificarea și aplicarea în practică a acestora (faza operațiilor formale) când se cristalizează structura formală a intelectului și, în continuare, la interpretarea fenomenelor observate care corespunde cu faza cea mai înaltă din treptele ierarhice ale dezvoltării (faza operațiilor sintetice). Profesorul utilizează lucrările practice de laborator urmărind concretizarea noțiunilor teoretice prezentate la orele de curs, satisfăcând atât exigențele unui elev orientat către înțelegerea fenomenele observabile cât și exigențele acelui elev.

Experimentele se folosesc de către profesor în diferite etape ale lecțiilor abordate având grijă ca ele să fie integrate, în număr mai mare sau mai mic. O lecție de chimie se înțelege, de către elev, cel mai bine prin intermediul experimentului de laborator, oferind elevului să observe, să descopere manifestarea unor fenomene mult mai ușor decât printr-o simplă prezentare teoretică. Chimia este un domeniu vas t, cu o multitudine a sferelor de informații reprezentate prin noțiuni, concepte, fenomene și legi care solicită o gamă diversificată a experimentelor. Lucrările practice sunt de real folos pentru o mai justă înțelegere a materiei predate cât și a complexității tuturor fenomenelor ce ne înconjoară, cu care interacționăm zilnic.

Considerăm deosebit de eficiente și necesare lucrările practice în ceea ce privește cinetica chimică dar și în studiul acizilor și bazelor. Ele pot fi folosite cu succes în descoperirea de către elevi a cunoștințelor de cinetică chimică și în formarea deprinderilor necesare, în fixarea și aprofundarea acestora precum și în evaluarea și controlul însușirii, descopind în acest mod cauzele care stau la baza producerii și desfășurării acestor fenomene.

Stârnirea curiozității fiecărui elev în a descoperii diverse moduri de declanșare și manifestare a unor fenomene îi poate determina să experimenteze, în cadrul laboratorului de chimie, sub supravegherea profesorului și laborantului. A experimenta înseamnă a-i pune pe elevi în diferite situații de a concepe și practica ei înșiși un anumit gen de operații. Tot acest demers didactic de a provoca intenționat un fenomen în condiții determinate are scopul de a observa, a studia, a dovedi, a verifica, a măsura rezultatele obținute de către elevi.

Mai exact se observă comportamentul, se cercetează raporturilor de cauzalitate, se descoperă legile care guvernează fenomenul și se verifică ipoteze. Așa cum s-a prezentat în paragrafele anterioare, chimia este știință experimentală care își găsește aplicativitatea practică în încercările de laborator, astfel ea are la bază experimentul atât ca metodă de investigație științifică, cât și ca metodă de învățare.

3.2. Conținutul și metodologia desfășurării lecțiilor de chimie

Experimentele de laborator se organizează foarte diferențiat, formularea sarcinilor concrete pentru efectuarea unui experiment ridicând probleme care implică: scopuri ale învățării, accesibilitatea la învățare, conținutul învățării, locul în procesul învățării, corelarea cu alte strategii didactice de învățare.

Realizarea efectivă a experimentului de labolator, indiferent de lecția /tema la care se referă presupune :

 cunoașterea de către elevi a cerințelor și normelor de protecție a muncii. Măsurile care trebuie stabilite în această direcție țin de protecția personală, manipularea corectă a utilajului și a substanțelor chimice (informarea elevilor asupra proprietăților acestora din punctul de vedere al securității muncii). Totodată, laboratorul trebuie dotat cu o trusă medicală de prim ajutor, iar grupul de serviciu urmează a fi instruit în vederea aerisirii sălii de lucru în timpul recreației și între schimburi;

 stabilirea de sarcini concrete, urmărindu-se formarea la elevi a capacității de a clasifica și a interpreta datele, de a trage concluzii. În general, la începutul experimentului clasei i se dau instrucțiuni verbale sau scrise. Ulterior, pe măsura rezolvării sarcinilor de lucru, a confruntării rezultatelor obținute, se stabilesc concluziile de bază ale experimentului și se realizează exerciții de aplicare a noilor cunoștințe în scopul fixării lor și a dezvoltării gîndirii elevilor;

 prezentarea bazei didactico-materiale. Indiferent de tema și tipul experimentului, pentru formarea unor deprinderi de folosire curentă, profesorul este dator să verifice cunoașterea de către elevi a aparaturii, instalațiilor, substanțelor chimice și a materialelor biologice vegetale și animale utilizate în mod obișnuit. De aceea, chiar de la primele lecții de chimie, se va urmări formarea treptată la elevi a deprinderilor de manevrare a microscopului și de depanare (în cazul cînd acesta nu funcționează normal), precum și de utilizare a diferitelor aparate, instrumente și instalații din dotarea laboratorului. De asemenea, elevii trebuie inițiați în înțelegerea riscurilor luării contactului direct cu substanțele chimice, gradul lor de risc prin mirosire, atingere cu pielea sau alte materiale, ingerare sau lăsarea recipientelor deschise, utilizarea lămpilor cu gaz, în tehnica realizării unor preparate microscopice (colectare, fixare, colorare) pentru pregătirea și conservarea materialului biologic prin naturalizări etc.;

 dinamizarea observației și participării independente, active, creative a elevilor.

Experimentul de laborator îndeplinește o serii de funcții și anume:

 le permite elevilor să-și formeze o privire de ansamblu asupra unei acțiuni, operații sau a unui obiect, proces, fenomen;

 indică nivelul de performanță ce trebuie atins;

 asigură înțelegerea mecanismului de execuție a unei acțiuni, structura logică a unui sistem, interacțiunea între elementele componente pe timpul funcționării;

 dezvoltă spiritul de observație, capacitățile de analiză și sinteză, de generalizare, de comparare, de descoperire, de investigare, de a trage concluzii;

 arată greșelile ce trebuie evitate în realizarea unei acțiuni, pericolul ce-l prezintă acestea pentru securitatea executantului sau buna funcționare a materialului;

 formează la elevi capacitatea de a scoate în evidență aspectele importante, caracteristice și de a le consemna în caietele de notițe.

Fig.3.1.Realizarea unui experiment pornind de la o ipoteză științifică

sursa: Aliona Mereuță, Eduard Coropceanu-Istruire activă în baza experimentului chimic , http://www.universcience.asm.md/go_userfiles/file/Culegere Modificata Coropceanu.pdf

Cerințe generale necesare în realizarea unui experiment de laborator sunt:

 concentrarea atenției elevilor asupra elementelor caracteristice, esențiale, prin întrebări, sublinieri, indicații;

 sesizarea cu ușurință de către elevi a obiectivelor, fenomenelor demonstrate;

 realizarea perceperii prin cît mai mulți analizatori;

 solicitarea de către profesor a unor acțiuni de efectuare a desenelor, schemelor, calculelor etc.;

 accesibilitatea materialului intuitiv, adică acesta trebuie să permită înțelegerea fenomenelor, proceselor în mișcare, dezvoltare;

 reproducerea realității urmează să fie realizată în forme care să evidențieze elementele esențiale ale acesteia;

 pregătirea din timp și detaliată a materialului necesar experimentului, pentru a evita incidente neplăcute, neprevăzute;

 respectarea cu strictețe în timpul desfășurării experimentului a cerințelor metodice generale și a principiilor didactice;

 folosirea unor materiale și mijloace semnificative, adecvate temei;

 menținerea unui contact permanent cu clasa, stimularea atenției;

 îmbinarea experimentului cu alte metode didactice: expunerea, explicația, convorbirea etc.;

 să nu se uite obiectivele didactice stabilite, să se aibă în vedere că experimentul, indiferent de modul în care se produce, urmărește fixarea, aplicarea sau verificarea cunoștințelor.

 Efectuat în condiții naturale sau de laborator, experimentul reproduce fenomenul, convinge de veridicitatea investigării.

Deosebit de important, din punctul de vedere al realizării obiectivelor educației științifice a elevilor, este ca experimentul de laborator să fie tratat și utilizat nu doar ca un mijloc prin care se demonstrează desfășurarea unui proces, ci și ca un prilej de a-l familiariza pe elev cu metodologia experimentului științific. În acest context, urmează să li se explice detaliat copiilor modul de organizare și condițiile în care are loc fiecare studiu experimental, pentru ca treptat să se contureze unele reguli generale de utilizare a metodei date. Elevii nu vor asista doar la realizarea experimentului, dar se vor obișnui să-l conceapă, să-l organizeze. Aplicând tehnica cercetării științifice, ce constă din punerea problemei; formularea ipotezelor; desfășurarea experimentului; analiza, prelucrarea și verificarea rezultatelor în practică; elaborarea concluziilor, elevilor li se formează astfel deprinderi și aptitudini de cunoaștere experimentală. Experimentele de laborator pot avea ca punct de plecare și emiterea unei ipoteze științifice care trebuie demonstrată, confirmată sau infirmată de manifestarea unui anumit fenomen studiat legat de ipoteza emisă. Acest tip de experiment este unul provocat și controlat în cadrul laboratorului de chimie sub stricta supraveghere a profesorului și laborantului. În timpul unui experiment provocat observăm controlat efectul variației unui parametru ajustat de către experimentator, în condițiile în care ceilalți factori rămân constanți. În acest mod apare un set de adevăruri care descriu și explică observațiile experimentale și care emit predicții privind comportamentul sistemelor investigate.

Utilizarea experimentului trezește curiozitatea elevilor pentru fenomenele care se produc, generează întrebări privind cauzele efectelor produse și inconștient antrenează elevii în procesul de instruire. Profesorul trebuie să simtă unde și când este rațional de realizat experiențe, cine și cum să le pregătească și demonstreze (este o cale foarte eficientă de atragere în activități a elevilor „rebeli” care opun rezistență eforturilor profesorului de a-i încadra pe căi obișnuite în activități didactice, precum și a celor timizi). De aceea, profesorul trebuie să recurgă la ajutorul elevilor pentru demonstrarea experiențelor cu efect impresionant (pe această cale poate fi atras liderul neformal al colectivului în sprijinul profesorului; demonstrarea de către el a acestor experiențe sporește autoritatea lui în colectiv și îl fac să se apropie de profesor; la rândul său, el aduce după sine un grup de elevi, care-l urmează comportamental).

Reprezentările căpătate în urma lucrărilor de laborator sunt reținute trainic în memoria elevilor, deoarece acestea nu sunt comunicate de profesor de-a gata, și nici citite din manual, dar sunt obținute prin munca individuală, independentă a elevilor, pentru care în timpul lucrării de laborator se rezervă cea mai mare parte din timp. În această privință lucrările de laborator au o prioritate față de celelalte forme de instruire și o importanță deosebit de mare. Lecțiile de laborator îi învață pe elevi să efectueze un experiment, să ducă munca până la obținerea unui anumit rezultat, să facă niște concluzii în baza celor observate, educă disciplina conștientă a muncii.

Valoarea lucrărilor de laborator constă în multiple avantaje: toți elevii desfășoară o muncă activă, execută lucrări care dau satisfacție, trezesc uimirea, mirarea și interesul pentru cercetare; activitatea desfășurată permite urmărirea obiectelor și fenomenelor mai îndeaproape timp mai îndelungat, fapt care solicită atenția și exersează gândirea; efectuarea unor lucrări cultivă simțul de răspundere, inițiativa creatoare, grija față de utilajul de laborator și dorința de a lucra mai bine.

Semnele de întrebare care apar în cadrul experimentului chimic trebuie să devină o forță motrică pentru analiza logică a fenomenelor produse și elaborarea unor explicații, concluzii vis-a-vis de cele observate.

3.3. Proiecte didactice

Proiect didactic

Tema: Viteza reacțiilor chimice. Factorii care influențează viteza

Tipul lecției: Recapitularea unei teme prin experimente de la laborator

Conținut conceptual:

-Definiția vitezei de reacție

-Legea de viteză

-Factori care influențeaza viteza de reacție

Obiective operaționale

La sfârșitul lecției de recapitulare, elevii vor fi capabili:

O1-Să definească viteza de reacție.

O2-Să stabilească experimental influența concentrației, temperaturii și catalizatorilor asupra viteza de reacție

O3-Să prelucreze datele obținute în urma activității experimentale.

Metode și strategii didactice utilizate: experimental de laborator, problematizarea și exercițiul

Activitatea se desfășoară pe grupe.

Materiale didactice: substanțe și ustensile de laborator:

-eprubete -sol.KI-0,3% acidulate cu HCl

-cilindri gradați -sol.H2O2-0,5%

-pipete: -amidon-1%

-pahar Berzelius -MnO2

-termometru -Fe2O3

-cronometru -SiO2

– sursa de încălzire – soluții MnCl2, NH3, FeCl3, CuCl2.

Fiecare grupa va primi o fișă de lucru în care vor fi indicate activitățile independente pe care trebuie să le desfășoare.

Grupa I, și grupa II vor avea ca temă de studiu: Influența concentrației reactanților asupra vitezei de reacție pentru sistemul KI+H2O2.

Grupa I va lucra la concentrații variabile de KI

Grupa II va lucra la concentrații variabile de H2O2

Grupa III va stabili influenta temperaturii asupra vitezei de reacție prin examinarea comportării sistemului KI+H2O2 la diferite temperaturi.

Grupa IV va studia reactia de descompunere a H2O2 sub influența diferiților catalizatori. Înainte de a începe activitatea pe grupe se fac unele precizări privind sistemul KI+H2O2

Reacția redox care are loc conduce la formarea I2 și prezența acestuia poate fi pusă în evidență cu ajutorul amidonului.

2KI+H2O2+2HCl=2KCl+I2+2H2O

În primul set de experiențe se lucrează la concentrații diferite în iodura , în al doilea set se variază concentrația în apa oxigenată și în al treilea se mențin constant concentrațiile reactanților, iar parametrul variabil va fi temperatura. De fiecare dată se măsoara timpul până la apariția colorației albastru .

Se știe că viteza reprezintă variația concentrației în unitatea de timp, v=∆c/∆t

Se va lua în considerare faptul că iodul care rezultă în urma reacției chimice și se identifică cu amidon produce o colorație albastră a acestuia de o anumită intensitate în momentul când concentrația iodului atinge o anumită valoare. Acestei valori îi corespunde în toate experiențele aceea și variație ∆c a concentrației reactantului( în primul caz KI și în doilea H2O2 ).

Se poate alege, în mod arbitrar, mărimea dc ca unitate de măsură a variației concentrației (∆c=1).

În aceste condiții viteza de reacție este numeric egală cu valoarea reciprocă a intervalului de timp scurs din momentul amestecării reactanților și până în momentul când apare colorația albastra. Așadar, pentru calculul vitezei de reacție se poate utiliza relația v=1/t

Desfășurarea activității:

Prin discuția cu elevii, profesorul va sublinia principalele noțiuni teoretice care au fost studiate în cadrul temei:” Reacții chimice- fenomene ce se petrec în timp”. Reacțiile chimice ca și o serie de fenomene din natură se desfășoară în timp. Se știe că toate fenomenele care se petrec în timp se caracterizează prin viteză. În general, viteza reprezintă variația unei mărimi în unitatea de timp. Marimea care variază în cursul reactiilor chimice este cantitatea de substanță. Unitatea cantității de substanță fiind molul, viteza unei reacții se poate definii ca fiind egală cu numarul de moli transformați în unitatea de timp:

( 1)

Numărul de moli de produși de reacție, np, crește în cursul reacției, în timp ce numărul de moli de reactanți, nr scade, de aceea se ia cu semnul minus, dacă viteza se exprimă în funcție de reactanți.

În cazul în care reacțiile chimice au loc în sisteme omogene, în soluție sau în fază gazoasă, viteza de reacție se raportează la unitatea de volum și la coeficientul stoechiometricƔr sau Ɣp ale reactantului sau produsului a cărui concentrație se măsoară:

Întrucât n/v=c reprezintă concentrația molară, viteza reacțiilor chimice se poate defini ca fiind egală cu scăderea concentrației reactanților în unitatea de timp sau cu creșterea concentrației produșilor de reacție în unitatea de timp, raportată la coeficientul stoechiometric. Rezultă:

(3)

Viteza de reacție, în general, se modifică în timp, fapt ce ne face să afirmăm că aceasta depinde de anumiți factori.

Să considerăm o reacție de tipul:

ƔAA+ƔBB→ produși

În care ƔA și ƔB sunt coeficienți stoechiometrici ai reactanților A și B. Pentru acest tip de reacție, viteza va depinde de concentrațiile lui A și B la anumite puteri, numite ordine de reacție, de temperatură, de suprafață de contact, de catalizatori.

În aceste condiții viteza de reacție se exprimă prin relația :

V=k∙[A]nA∙[B]nB , care reprezintă legea de viteză.

Acțiunea tuturor factorilor, în afară de concentrație se înglobează în constantă k-denumită constanta de viteză.

Prin activități experimentale se va stabili influența concentrației reactanților asupra vitezei de reacție, influența temperaturii și a catalizatorilor.

Activitatea se va desfășura pe grupe:

GRUPA I: Influența concentrației KI asupra reacției KI+H2O2.

Modul de lucru:

– Se pregătesc în patru eprubete soluții de KI de diferite concentrații obținute conform indicațiilor din tabelul prezentat în fișa de lucru. În alte 4 eprubete se introduce câte 5 ml soluție de apa oxigenată și câte 1 ml soluție amidon.

– După pregătirea celor 8 eprubete cu soluții se trece la efectuarea reacției chimice și la măsurarea timpului până la apariția culorii albastru.

– Se introduce conținutul unei eprubete cu apa oxigenată în prima eprubetă cu KI, se măsoară timpul până la apariția culorii albastru.

– Se repetă experiența cu eprubetele 2-6, 3-7 și 4-8

– Se notează timpul în tabele .

Prelucrarea datelor.

– Datele obtinuțe în urma experimentelor se notează în tabel.

– Se calculează viteza utilizând relația: v = 1/∆t

– Cu datele obținute se trasează graficul dependenței vitezei de reacție în funcție de concentrația soluției în KI

– Cum variază viteza de reacție în funcție de concentrație?

– Calculați ordinul de reacție în raport cu KI știind ca viteza de reacție se poate exprima prin ecuația :

(4)

Deoarece concentrația apei oxigenată este constantă, se poate scrie:

,

și ecuația 4 devine:

,

iar după logaritmare conduce la:

.

Se reprezintă grafic în funcție de și din panta dreptei se calculează ordinul de reacție .

GRUPA II: Influența concentrației H2O2 asupra vitezei reacției KI+H2O2

Modul de lucru:

– Se pregatesc în patru eprubete soluții de apa oxigenată de diferite concentrații obținute conform indicațiilor din tabelul prezentat. Se adaugă în fiecare din aceste eprubete câte 1 ml soluție amidon. În alte 4 eprubete se introduc câte 5 ml soluție de KI.

– După pregătirea celor 8 eprubete cu soluții, se trece la efectuarea reacției chimice și la măsurarea timpului până la apariția culorii albastru.

– Se introduce conținutul unei eprubete de KI în prima eprubetă cu apă oxigenată, se măsoară timpul până la apariția culorii albastru.

– Se repeta experiențele cu eprubetele 2-6, 3-7 și 4-8. Se notează timpul în tabel.

Prelucrarea datelor:

-Se notează pentru fiecare experiment timpul ∆t până la apariția culorii albastru.

-Cu datele obținute se trasează graficul dependenței vitezei în funcție de concentrația soluțiilor de apa oxigenată utilizată.

Deoarece concentrația iodurii de potasiu este constantă, se poate scrie:

,

și ecuația 4 devine:

,

iar după logaritmare conduce la:

.

Se reprezintă grafic în funcție de și din panta dreptei se calculează ordinul de reacție .

GRUPA III : Influența temperaturii asupra vitezei de reacție (KI+H2O2).

Modul de lucru:

– În patru eprubete se introduc câte 5 ml soluție de KI. În alte 4 eprubete se introduc câte 5 ml soluție de apă oxigenată și câte 1 ml soluție amidon.

După pregătire, cele 8 epubete se introduc într-un pahar mare Berzelius cu apă. În apă se introduce un termometru. Paharul cu eprubetele și termometrul se încălzesc. Când temperatura a ajuns la 20oC se scoate o eprubetă ce conține soluție de iodură și o eprubetă ce conține soluția de apa oxigenată și se introduce conținutul acesteia în prima. Se măsoară cu cronometrul timpul Δt până la apariția culorii albastru.

Se repetă operațiile în momentul în care temperatura sistemului a atins 25 °C, 30 0C și apoi 35 0C.

Prelucrarea datelor:

– Se notează pentru fiecare experiment temperatura la care s-a lucrat și timpul până la apariția culorii albastru în tabel.

– Se calculează viteza de reacție cu ajutorul relației v=1/∆t

– Se trasează graficul de dependența al vitezei de reacție în fucție de temperatură.

– Cum variază viteza de reacție în funcție de temperatură?

– Se scrie expresia vitezei de reacție pentru sistemul studiat.

deoarece , rezultă:

Deoarece concentrația apei oxigenate și a iodului sunt constante se poate face notația

unde K’ este o altă constantă.

Expresia vitezei de reacție devine:

Se logaritmează expresia și se obține:

– Cu valorile calculate în prealabil ale ln(1/∆t) si 1/T, notate în tabel, se trasează graficul de dependență a logaritmului natural ln(1/∆t) în funcție de inversul temperaturii absolute (măsurate în K).

– Din panta dreptei se calculează energia de activare pentru reacția studiată.

Asigurarea retentei și transferului.

Întrebări și probleme

1. Indicați ordinul pentru fiecare reacție dată, știind că legea de viteză stabilită experimental este:

a) v = k[N2O4]; b) v = k[CO]∙[Cl2]3/2; c) v = k[NO2Cl]2 .

2. Explicați de ce o creștere a temperaturii mărește viteza unei reacții, independent dacă aceasta este exoterma sau endoterma?

3. La saponificarea acetatului de etil cu soluție de NaOH la 27oC, concentrațiile inițiale ale reactanților fiind egale, s-a obținut următoarea dependență a concentrației hidroxidului de timp.

Se cere:

Să se traseze graficul [HO-] =f(timp).

Să se determine n- ordinul de reacție.

Să se determine constanta de viteză la 270C si la 570C dacă energia de activare a reacției este de 109,7 kj.

Să se determine din grafic timpul de înjumătățire al reacției.

Se dă R=8,31 J/mol∙K .

GRUPA IV : Influența catalizatorilor asupra vitezei de reacție.

– Descompunerea H2O2 în prezența diferiților catalizatori.

– În același mod se poate examina reacția de descompunere a KClO3 în prezența MnO2, Fe2O3,CuO, SiO2. Rezultatele pot fi înregistrate într-un tabel asemănător.

– Efectuați reacția de descompunere a H2O2 în absența și în prezența câtorva substanțe: MnO2, Fe2O3,CuO, SiO2, soluție de MnCl2 cu NH3 în soluție apoasă de FeCl3 cu CuCl2.

– Observațiile sistematizați-le în tabelul de mai jos.

2. Unitatea de învățare: ACIZI

Titlul lecției: Proprietățile fizice, proprietățile chimice și utilizările acizilor acizilor.

Timpul de lucru: 2 ore

Tipul lecției: lecție experimentală.

Clasa A VIII-A

Obiective cognitive:

Să cunoască proprietățile fizice ale acizilor.

Să cunoască proprietățile generale ale acizilor

Să cunoască utilizările acizilor.

Obiective operaționale:

Să efectueze activități experimentale legate de acizi.

Să utilizeze „seria activității chimice a metalelor” pentru a stabilii dacă o reacție între un acid și un metal este posibilă sau nu.

Să recunoască reacțiile de neutralizare.

Să transpună sub formă de ecuații chimice proprietățile chimice ale acizilor.

Să arate utilizările unor acizi.

Obiective formative:

Formarea deprinderii de a stabili noi adevăruri prin metoda deducției.

Dezvoltarea capacității de a manipula ustensilele de laborator și de a efectua corect experimentele.

Dezvoltarea capacității de a observa, sesiza datele experimentale semnificative, de a investiga atent.

Dezvoltarea capacității de a comunica diverse date și de a înțelege relația general particular.

Metode și mijloace de învățământ:

Învățarea prin descoperire dirijată

Experimentul

Descoperire dirijată.

Conversația euristică.

fișe de activitate independentă

substanțe și ustensile de laborator.

Desfășurarea instruirii:

– Captarea atenției și trezirea interesul pentru temă.

– Astăzi veți determina o serie de proprietăți fizice și chimice ale acizilor, executând experimentele din fișa de activitate pe grupe de elevi. Verificați dacă aveți la dispoziție substanțele și materialele necesare grupei.

– Citiți din fișa de lucru sarcinile și respectați-le în mod obligatoriu. Completați fișa de lucru.

Verificarea cunoștințelor anterioare.
Probă inițială.
Se dau următoarele substanțe: Na2O; HCl; CaSO4; H3PO4; KCl; H2CO3; HNO2; H2SO4; Al(OH)3; HNO3; NaHSO4; Fe2O3.
Se cere:

a) Subliniați cu o linie acizii;
b) denumiți acizii;
c) clasificați acizii în funcție de criteriile cunoscute;
d) Cum se obțin următorii acizi: HCl, H2SO4;
e) Calculați numărul de moli de acid clorhidric, obținut din 2 moli clor.

Comunicarea noilor cunoștințe.

Pasul 1
Informația: La mese aveți sticluțe care conțin acizi.
Se cere: Pe baza observației specificați proprietățile fizice ale acizilor.
Răspuns: H2SO4 : – lichid uleios, incolor, inodor, solubil în apă în orice proporție, foarte avid de apă.
HCl: – gaz, incolor, solubil în apă în orice proporție.
HNO3: – lichid, incolor, atacă pielea, solubil în apă în orice proporție.

Pasul 2:

Informația: La mese aveți substanțe și ustensile de laborator. Verificați acțiuneasubstanțelor asupra acizilor și notați observațiile în fișa de lucru.

Se cere: Completați spațiile libere din fișa de lucru.

Pasul 3

Informația: Stabiliți conținutul fiecărui flacon de reactiv.

Se cere:
Prin tratarea soluțiilor de la A la F cu turnesol se constată:
Substanțele din flacoanele: ……………………. dau colorație roșie deci sunt …………………
Substanțele din flacoanele ………………. Dau colorație albastră deci sunt ……………………….
Substanțele din flacoanele ………………… nu dau reacție de culoare deci sunt ……………………………..
Concluzia 1: În flaconul ……………….. se găsește o bază.
În flacoanele ………………. se găsesc acizi.
Prin tratarea cu soluție de fenolftaleină:
Substanța din flaconul ……………………… dă colorație roșie deci este …………….
Celelalte soluții nu dau reacții de culoare, deci …………………………
Concluzia 2: Într-adevăr în flaconul ………….. se găsește

Pasul 4
Informația: studierea modului diferit în care soluțiile de acid clorhidric, acid azotic și acid sulfuric, acționează asupra fierului.
Se cere: Completați spațiile libere din fișă. Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice.
Acidul clorhidric …………………… cu fierul, degajându-se ……………… deoarece ……………………………………………………………………….
Ecuația reacție este ………………………………………………………………
Acidul azotic reacționează cu fierul doar dacă ………………………. .. …. degajându-se ……………………………………………………………….
Ecuația reacției este ……………………………………………………………
Acidul sulfuric reacționează cu fierul ……………………………………..
Ecuația reacției este: ……………………………………………………………
Verificarea răspunsului:
Generalități:
Acid + Metal → …………….. + ………………………

Pasul 5
Informația: Verificarea reacției chimice dintre acizi și oxidul de cupru.
Se cere: Completați spațiile libere din fișă. Notați ecuația reacției chimice.

Verificarea răspunsului:

Generalități:

Acid + Oxid de metal → ………….+ …………………..

Pasul 6
Informația: Reacția de neutralizare are loc între un acid și o bază.
Se cere: Completați spațiile libere din fișă. Notați ecuația reacției chimice.

Verificare răspunsului:

Generalități:

Acid + Bază → ………….. + ……………. + ……………

Pasul 7
Informația: Reacția acizilor cu sărurile.
Se cere: Completați spațiile libere din fișă. Notați ecuația reacției chimice.

Verificare răspunsului:

Generalități:

Acid + Sare → ………………. + …………………

Pasul 8

Informația: Utilizările acizilor sunt variate.

Se cere: Pe baza proprietăților chimice descoperite specificați câteva utilizări ale acizilor studiați.
Verificare cunoștințelor: acidul sulfuric este utilizat la fabricarea acidului clorhidric în laborator.

d) Fixarea cunoștințelor

Probă de progres:

Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice corespunzătoare schemei date, precizând denumirile substanțelor notate cu litere, specificând tipul reacției și trei utilizări pentru acidul sulfuric.
S + O2 → a → b → c → + Mg → D + H2

+ KOH → e + H2O

+ BaCl2 → f↓ + g

+ CaO → h + H2O

e) Temă pentru acasă. Exercițiile 2 și 7 din manual, de la pagina 63

Comentariul scenariului didactic
Metoda folosită, experimentul de laborator în context problematizat, este o metodă activă de învățare prin descoperire. În pașii 2, 3, 4, 5, 6, 7, elevul trece de la analiza unor date experimentale la generalizări sub forma ecuației generale, în acest caz descoperirea fiind de tip inductiv.

Fiecare moment al învățării este și moment de verificare a performanțelor elevilor, de către profesor.

Profesorul dirijează atenția elevilor către esența fenomenelor provocate experimental, stimulează capacitatea de a argumenta rezultatele experimentale.

Proba de progres urmărește capacitatea elevilor de a reprezenta prin ecuații obținerea acidului sulfuric și proprietățile chimice ale acidului sulfuric.

S-a constatat:

– Interesul elevilor pentru efectuarea experimentelor chimice;

– Greșeli în omiterea coeficienților ecuațiilor reacțiilor chimice.

– Notarea a 4-5 elevi.

3.4. Teste de evaluare și verificare

În vederea evalării elevilor de clasa a VIII a au fost elaborate o serie de teste de evaluare și verificare cât și fise de lucru care să contribuie la evaluarea cunoștințelor grupului de elevi analizați.

ACIZI ȘI BAZE

FIȘĂ DE LUCRU – aplicații teoretice pentru fixarea cunoștințelor

1. Acizii sunt substanțe capabile să _______________ protoni.

– prin cedarea protonului acizii se transformă în __________________.

– un acid tare formează o bază conjugată ____________

– un acid __________________ formează o bază conjugată tare.

2. Bazele sunt substanțe capabile să ______________ protoni.

– prin acceptarea protonului acizii se transformă în ________________.

– o bază _____________ formează un acid conjugat slab.

– o bază slabă formează un acid conjugat _________________________.

3. Clasificarea acizilor :

– Acizi tari: sunt ________ ionizați în soluție Ex.________________________

– Acizi slabi : sunt ___________ ionizați în soluție Ex. ____________________

4. Completați schema care reprezintă ionizarea HCl:

Cupluri acid /bază conjugată: HCl /………, H3O+ / ……….

5. Completați schema care reprezintă ionizarea amoniacului:

Cupluri acid/bază conjugată: NH4+/ ……., H2O/……..

6. Substanțele care se comportă ca acizi în reacție cu bazele și ca baze în reacțiile cu acizii au caracter ____________ și se numesc _____________________________.

7. Completați schema care reprezintă autoionizarea:

8. Completați schema referitoare la produsul ionic al apei:

9. Puneți semnele : = , >,<, potrivite pentru relațiile de mai jos:

În soluții acide : [H3O+] …… [HO-]

[H3O+] …….10-7mol/L

În soluții bazice: [H3O+]…….[HO-]

[H3O+] …….10-7mol/L

În soluții neutre: [H3O+]…….[HO-]…….10-7mol/L

TEST DE EVALUARE

Numele elevului: Numele elevului:

Clasa: Clasa:

I.Alegeți răspunsul corect: I. Alegeți răspunsul corect:

HCl este: Acizii dibazici conțin:

a) oxiacid b) hidracid c) oxid a) un atom de H b) doi atomi de H c) trei atomi de H

Fenolftaleina în mediu acid devine: Turnesolul în mediu acid devine:

a) albastră b) roșie c) incoloră a) albastru b) roșu c) incolor

Acidul sulfuric are formula chimică: Acidul sulfuros are formula chimică:

a) H2SO3 b) H2SO4 c) H2S a) H2SO3 b) H2SO4 c) H2S

II. Completați spațiile punctate: II. Completați spațiile punctate:

Starea de agregare a HCl este……… Acizii sunt substanțe ………………..în apă

Acidul clorhidric se utilizează pentru……. Acidul sulfuric se utilizează pentru……

Reacția acidului cu o bază se numește…….. Acidul clorhidric se recunoaște cu…..

III. a) Clasificați acidul după criteriile învățate: III. a) Clasificați acidul după criteriile învățate:

HNO3………. H2CO3……..

……….. …….

………… ……..

b) Precizați numele acidului și calculați masa lui moleculară. b) Precizați numele acidului și calculați masa lui moleculară

IV. Scrieți produșii de reacție pentru ecuațiile: IV. Scrieți produșii de reacție pentru ecuațiile:

HCl + Na → HNO3 + MgO →

HNO3 + Ca (OH)2 → HCl + Ca(NO3)2 →

V. 400g soluție de acid azotic cu concentrația V. Acidul carbonic se obține prin reacția 30% reacționează dioxidului de carbon cu Zn. Calculați: a) masa de zinc consumată; cu apa. Știind că se obțin 200 g soluție de concentrație 10%,

b) volumul de gaz degajat în condiții normale. calculați masa de apă și volumul de dioxid de carbon necesare

Se dau: AH = 1, AN = 14, AO =16, AZn = 65 în c.n. Se dau: AH = 1, AC= 12, AO =16

Punctaje : SI -1,5p, SII-1,5p, SIII -3p,SIV-1p,SV-2p,1p oficiu Punctaje : SI-1,5p, SII-1,5p,SIII -3p,SIV-1p,SV-2p,1p oficiu

TEST DE EVALUARE

Numele elevului:

Clasa:

I.Alegeți răspunsul corect:

HNO3 este:

Acizii tribazici conțin:

a) oxiacid b) hidracid c) oxid

a) un atom de H b) doi atomi de H c) trei atomi de H

Fenolftaleina în mediu acid devine:

Turnesolul în mediu acid devine:

a) albastră b) roșie c) incoloră

a) albastru b) roșu c) incolor

Acidul sulfhidric are formula chimică:

Acidul sulfuros are formula chimică:

a) H2SO3 b) H2SO4 c) H2S

a) H2SO3 b) H2SO4 c) H2S

II. Completați spațiile punctate:

Acizii sunt substanțe cu gust………

Acizii sunt substanțe cu miros…..

Acidul clorhidric se utilizează pentru…….

Acidul sulfuric se utilizează pentru……

Acidul sulfuric se recunoaște cu ……..

Acidul clorhidric se recunoaște cu…..

III. a) Clasificați acidul după criteriile învățate:

H2SO3………. H2SO4……..

………..

………… ……..

b) Precizați numele acidului și calculați masa lui moleculară.

IV. Scrieți produșii de reacție pentru ecuațiile:

HCl + K →

HNO3 + CaO →

HNO3 + Mg (OH)2 →

HCl + Ca(OH)2 →

V. Zincul se tratează cu 40g soluție de acid sulfuric cu concentrația 98%

Calculați: a) masa de zinc consumată;

cu apa. Știind că se obțin 200 g soluție de concentrație 98%,

b) volumul de gaz degajat în condiții normale.

calculați masa de apă consumată și volumul de oxid necesar

Se dau: AH = 1, AS = 32, AO =16, AZn = 65

în c.n. Se dau: AH = 1, AS= 32, AO =16

Punctaje : SI -1,5p, SII-1,5p, SIII -3p, SIV-1p,SV-2p, 1p oficiu

Fișă de activitate experimentală de laborator

Determinarea caracterului acido-bazic, a concentrației ionilor hidroniu și a pH-ului unei soluții aflate pe masa de lucru

Fișă de activitate experimentală de laborator

Identificarea caracterului acido-bazic al unor soluții aflate pe masa de lucru și a pH-ului acestora

Fișă de lucru – NOȚIUNI DE CINETICĂ CHIMICĂ

– autoevaluare-

1.Completează corespunzător spațiile libere:

a. Viteza de reacție exprimă variația …………………………reactanților și ……………………..în raport cu timpul.

b. Viteza de reacție are semnul ……………….când indică variația concentrației reactanților.

c. Vitezele de reacție sunt direct proporționale cu ……………………..stoechiometrici.

d. Legea vitezei de reacție arată dependența vitezei de reacție de……………………….reactanților.

e În prezența catalizatorilor energia de activare este mai ……………………..și viteza de reacție este mai ………………. (2puncte)

2.Alege afirmația/afirmațiile corectă/ corecte :

a. Viteza de reacție este independentă de temperatură.

b. Unitatea de măsură pentru viteza de reacție este mol/L.

c. Catalizatorii măresc viteza de reacție, ex.MnO2 , Ni, Cu, Al2O3, HCl,NaOH,enzime,etc

d. Inhibitorii micșorează viteza de reacție,ex: Pb(C2H5)4 ; C6H5 ─NH─CO─CH3 ;.

e. Viteza de reacție crește în timp.

f. Otrăvurile catalitice, reduc sau anulează activitatea catalitică,ex.As2O3; As2S3; S,etc..

(1punct)

3.Calculați viteza de formare a acidului iodhidric în procesul chimic .

H2(g) + I2(g) = 2HI(g)

știind că viteza de consum a iodului este 1,3mol/l· s.

(1punct)

4. Pentru reacția : 2N2O5 (g) → 4NO2 (g) + O2(g) s-au determinat următoarele date experimentale:

Calculați viteza medie de consum a N2O5 (în mol/L·min) în intervalul cuprins între (0- 1) minute. Dar pentru intrevalul (0 -3)minute ce valoare are viteza?Comentați rezultatul.

(3puncte)

5.Un mecanism de reacție pentru o parte din reacțiile chimice, este dat de teoria complexului activat (teoria ciocnirilor) . Reprezentați grafic variația energiei potențiale în funcție de o coordonată de reacție, pentru o reacție exotermă.

Dacă presupunem reacția reversibilă : Reactanți ↔ Produși de reacție

și notațiile: Ea –energie de activare, ER- energia reactanților, EP –energia produșilor de reacție; E*- energia complexului activat, ∆H- entalpia reacției, care vor fi relațiile de calcul pentru energia de activare Ea :

a) pentru reacția directă exotermă Ea;

b) pentru reacția inversă endotermă Ea’ , 2 relații de calcul ;

(2puncte)

(1punct din oficiu)

Timp de lucru: 25 minute

Fișă de activitate experimentală de laborator

Determinarea caracterului acido-bazic, a concentrației ionilor hidroniu și a pH-ului unei soluții aflate pe masa de lucru

Fișă de activitate experimentală de laborator

Identificarea caracterului acido-bazic al unor soluții aflate pe masa de lucru și a pH-ului acestora

Înlocuiți cu cuvintele potrivite spațiile punctate, răspundeți la întrebări, rezolvați aplicațiile de calcul.

Acizii sunt substanțe care…………….protoni. 0,25p

Bazele sunt substanțe care…………….protoni 0,25p

Prin cedarea unui proton un acid se transforma in …………..conjugată 0,25p

Prin acceptarea unui proton o baza trece in……………………. sau conjugat 0,25p

Cu cat un acid este mai tare cu atât …………………………….este mai slabă 0,25p

Cu cât o baza este ……………….cu atăt acidul său conjugat este ……….. 0,25p

Reacția de ionizare în solutie apoasa a acidului clorhidric este………….. 0,25p

Reacția de ionizare în solutie apoasa a acidului azotos este……………… 0,25p

Reacția de disociere în solutie apoasa a hidroxidului de sodiu este……………………………… 0,25p

Reacția de disociere în solutie apoasa a amoniacului este…………………………… 0,25p

Expresia produsului ionic al apei este…………………………………. 0,25p

Relația dintre pH și pOH pentru o soluție apoasa este…………………………………………. 0,25p

Daca o soluție are pH=12, ea are caracter ……….. 0,25p

Daca o soluție are pH=3, ea are caracter ……….. 0,25p

Daca o soluție are pH=7, ea are caracter ……….. 0,25p

O soluție de acid clorhidric are concentratia de 0,002M. Care este valoarea pH-ului? 0,50p

O soluție de hidroxid de sodiu are concentratia de 0,002M. Care este valoarea pH-ului? 0,50p

Indicatorii sunt substanțe care se coloreaza în mod diferit în functie de………………………. 0,25p

Acidul acetic are Ka=10-5. Ce pH are o soluție de acid acetic de concentrație 10-3M? 0,50p

Amoniacul are Kb=10-5. Ce pH are o soluție de amoniac de concentrație 10-5M? 0,50p

Ce volum de solutie de acid clorhidric de concentratie 2M este necesara pentru a neutraliza 1p

300 ml solutie de hidroxid de calciu de concentratie 1M?

Ce cantitate de solutie acid sulfuric de de concentratie 10% este necesara pentru a neutraliza 1p

300 g solutie de hidroxid de calciu de concentratie 7,4%

De ce sunt importante sistemele tampon acido-bazice? 0,5p

Dați 4 argumente pentru care pH-ul este important pentru organismul uman. 0,5p

NUME și PRENUME ELEV……………………………………………………… DATA……………….

SCOALA…………………………………

TEST DE EVALUARE – ACIZI

I. Alege răspunsul/răspunsurile corect/corecte.

1. Sunt hidracizi: a) acidul azotic, b) acidul clorhidric, c) acidul carbonic, d) acidul sulfhidric.

2. Reprezintă radicali acizi: a) SO4, c) CO2, d) NO3.

3. Au formula generală: a) HnA, b) HAn , c) HnA2, d) H2An.

4. Se obțin acizi din reacțiile: a) H2+Cl2→…, b) CO2+H2O→…, c) H2+N2→…, d) CaO+ H2O→…

14 puncte

II. 1. Scrie formulele acizilor care au denumirile: a) acid azotic b) acid bromhidric

2. Denumește acizii care au formulele: a) H3PO4, b) H2SO4

3. Corectează greșelile din scrierea formulelor unor acizi:a) HCl2, b) H3SO3

12 puncte

III. Completează spațiile libere.

1. Soluțiile acizilor rămân incolore în prezență de …………………. și devin roșii în prezență de ……………….

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

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

10 puncte

IV. Asociază reactanților din coloana A produșii din coloana B.

TEST DE EVALUARE

Disciplina: chimie

Clasa: a-XII- a

Data:……………

Explicați de ce o creștere a temperaturii mărește viteza unei reacții, indiferent dacă aceasta este exotermă sau endotermă?

2 puncte

Completați spațiile punctate:

Catalizatorii sunt…………………………………………………………..

Substanțele care măresc activitatea catalitică se numesc……………………

Energia minim necesară pentru pentru ca o reacție chimică să aibă loc se numește………………

Suma coeficientilor stoechiometrici se numeste………………………………..

2 puncte

Dublând concentrația unui reactant se constată că viteza crește de patru ori. Cunoscând legea vitezei v= k [A]nA să se afle ordinul de reacție.

2 puncte

Reacția 2NO2Cl → 2 NO2 + Cl2 are legea de viteză de forma v = k [NO2Cl]2. Să se afle ordinul de reacție.

1 punct

5. Alegeți răspunsul corect:

5.1. Mărirea presiunii într-un sistem gazos duce la creșterea vitezei de reacție deoarece :

a. energia de activare crește

b. crește concentrația

c. temperatura scade

5.2. Un catalizator crește viteza de reacție deoarece :

a. scade energia de activare

b. crește energia de activare

c. nu modifică mecanismul de reacție

2 puncte

Nota: se acordă un punct din oficiu.

3.5. Analiza rezultatelor

Testele de evaluare prezentate anterior au fost aplicate în anul școlar 2014-2015 la două clase a VIII a.

La clasele a VIII-a A și a VIII-a B s-au obținut următoarele rezultate al testul de la acizi:

Tabelul 3.1. Rezultate obținute la testul de la acizi la clasele a VIII-a

sursa: realizare proprie

Reprezentarea grafică a datelor din tabel 3.1 se evidențiază în figura 3.2.

Figura 3.1 Reprezentarea grafică a notelor obținute de elevii clasei a VIII a la testul acizi

sursa: realizare proprie

Proporțiile de realizare a itemilor pentru acizi și repartizarea itemilor s-au transferat în tabelul 3.2.

Tabelul 3.2. Repartizarea proporțiilor itemilor

sursa: realizare proprie

Figura 3.2. Reprezentarea grafică a rezultatelor obținute la testul „Aciziˮ la clasele a VIII-a

sursa: realizare proprie

Tabelul 3.3. Repartizarea proporțiilor itemilor

sursa: realizare proprie

Distribuția acestor note poate fi observată în Figura 3.3:

Figura 3.3 Distribiția notelor obținute de elevii clasei VIII -a la testul „ Aciziˮ

sursa: realizare proprie

În anul – școlar 2014-2015, testele de evaluare au fost aplicate la aceleași clase la care a fost dat și testul de evaluare finală. Rezultatele obținute la evaluarea inițială au arătat că elevii stăpânesc bine noțiunile legate de formulă chimică, denumire, clasificare. Evaluarea inițială a fost de mare ajutor, întrucât a arătat de unde pornește profesorul în predarea noțiunilor noi din capitolul acizi și baze. Testul de evaluare a fost aplicat la doua clase a VIII-a. La ambele clase, greutăți s-au observat a avea elevii la problemele în care trebuie să se aplice calcule matematice și la stabilirea coeficienților ecuațiilor reacțiilor chimice.

Dacă se compara notele obținute de cele două clase, nu se observă o diferență prea mare. Media clasei a VIII-a A la acizi este 6,55, iar la clasa a VIII-a B este 6,66. La testul aplicat la baze se observă o mai mare diferență de data aceasta în favoarea clasei a VIII-a A 7,11 în comparație cu a VIII-a B 6,90.

O explicație a acestui lucru este faptul că la clasa a VIII-a A la predarea noțiunilor despre acizi și baze s-a folosit metoda problematizării foarte mult. De asemenea, s-a folosit și experimentul de laborator pentru obținerea și proprietățile chimice ale unor baze și acizi. Unele greutăți s-au mai întâlnit și la calculele pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice. În anul precedent la 2 clase de a VIII am dat câte 3 tipuri de teste : teste inițiale, teste de progres și teste finale (vezi Anexele lucrării).

Test inițial: Structura atomului, ionizare, clasificarea elementelor chimice, reacții chimice

Test de progres: Apa, soluțiile

Test final: Substanțe compuse

Pentru a observă progresul școlar al celor 2 clase notate EA și EB am realizat următorul grafic :

Se poate observă că la testul II ambele clase au progresat față de testul I creșterea fiind însă mai mare la clasa EB. La testul III la clasa EB se constată o creșterea mai mică (III-II față de II-I) iar în cazul clasei EA o ușoară creștere(III-II față de II-I). Se poate deduce că și în acest caz creșterea este mult mai mare la clasa EB.

La testele date la clasele din acest an școlar, comparativ cu clasele din anul școlar precedent, există plusuri, ca de exemplu stabilirea corectă a tipului de reacție, existența unui număr mai mare de elevi care rezolvă corect probleme de calcul stoechiometric.

În ansamblu, consider că activitățile de predare-învățare la acest capitol, prin metodele folosite, au decurs bine la ambele clase, cu toate că procentul de realizare a itemilor diferă de la o clasă la alta. Pentru o bună realizarea a obiectivelor și itemilor propuși, trebuie folosite metode diferite, trebuie îmbinate metodele activ-participative cu cele expozitive. Trebuie să ținem cont și de nivelul fiecărei clase, de modul în care elevii reușesc să coreleze noțiunile de matematică, fizică și chimie, lucru absolut necesar în înțelegerea chimiei.

Concluzii

Considerăm că experimentul didactic este, în aceeași măsură ca și cel științific, o metodă de reproducere de date, o continuare a unei observări sistematice și presupune o cercetare a regularității. Așadar este foarte important ca elevii să înțeleagă că experimentul de laborator este o simulare a unui fenomen însă produs în condiții artificiale. Efectuarea unui experiment demonstrativ, presupune ca profesorul în fața clasei, să efectueze anumite experiențe. Scopul experimentului este de a verifica anumite adevăruri, concepte, fenomene, legități deja însușite. Experimentele fot fi realizate și de eleviindividual sau organizați pe grupe de lucru.

Experimentul demonstrativ în demersul didactic la disciplina chimie îndeplinește roluri cum sunt:

– sensibilizarea pentru conținutul științific studiat a elevilor clasei;

– stimularea gândirii critice și creative;

– dezvoltarea la elevi a anumitor abilități de observator ;

– contribuie la înțelegerea anumitor fenomene sau concepte prin exemplificare. Acest lucru înseamnă că prin experiment profesorul sau elevii pun în evidență fenomenul studiat, sau pun în evidență proprietăților unui sistem studiat în laborator;

– este stabilită o legătură între noțiunile teoretice și realitate.

De asemenea amplasarea experimentului demonstrativ în diferite momente ale lecției determină pentru acesta îndeplinirea unor diverse roluri în mod simultan. În cadrul secvenței didactice de evocare se manifestă experimentul demonstrativ care, pentru a pune elevii în fața unei situații problemă, este organizat în acest scop. Experimentul crează simultan și legătura dintre noțiunile studiate și viața de zi cu zi.

Elevii sunt sensibilizați de experimentul de laborator atunci când în urma unor prelucrări ulterioare se încheie prin identificarea așteptărilor și justificarea lor :

– ce vreau și de ce?

– ce trebuie să știu și de ce trebuie să știu?

– ce vreau să aflu despre…și de ce vreau să aflu acel .. despre..?

În cadrul lecției, ca și profesori, proiectăm identificarea așteptărilor precizând obiectivele operaționale ce le vor efectua elevii în operațiile ulterioare. În funcție de obiectivele ce le stabilim este ușurată investigația elevilor iar experimentul demonstrativ poate avea o funcție sau alta.

Profesorul a creat o situație deschisă atunci când le-a adresat elevilor săi întrebări de tipul:

– ce credeți că se va întâmpla cu…;

– de ce … se comportă….

Alegerea experimentului de către profesor poate determina un efect variabil (mai purternic sau mai slab) al secvenței de învățare, care să îi stârnească sau nu pe aceștia să descopere singuri sau să afle anumite aspecte, să le bulverseze ideile preconcepute, să creeze alte idei și să surprindă.

Conform strategiilor didactice moderne, activitățile de construire de cunoștințe implică intens elevii prin utilizarea de metode ale cercetării științifice. Profesorul trebuie să pregătescă experimentul sau activitatea în care elevul este implicat, într-o observație sistematică, și să le ofere un punct de plecare. Așadar profesorul are rolul de a ajuta elevii săi, care sunt în contact cu obiectul/fenomenul studiat, în timpul observației. El le facilitează formularea explicită a unor probleme și întrebări care să îi ajute în derularea observației și în conturarea unui model cu privire la ceea ce au observat.

Observarea sistematică poate oferi un punct de sprijin elevilor implicați, îi ajută să remarce (cu intervenție din exterior sau fără intervenție din exterior) obiectul observației (schimbarea proprietăților, asemănări și deosebiri între obiectul observat și alte obiecte observate/studiate anterior) ca apoi în urma consemnării observațiilor făcute să poată interpreta datele și formula concluziile. Elevii celor două clase de a VIII a supuși studiului de caz au fost implicați în aceste etape ale observării și au fost analizate reacțiile acestora în funcție de contribuția lor în cadrul lecției. Acești elevi efectuează observarea sistematică consemnându-și demersul parcurs în caietele de clasă.

În acest sens profesorul a elaborat un protocol de observație a cărui structură cuprinde subiectul observației, materialul didactic care este utilizat, planul de observație (în care se descriu toate acțiunile întreprinse în timpul observației), observațiile (se consemnează concis fapte fără comentarii) și se emit concluzii (interpretări ale observațiilor efectuate).

În vederea dezvoltării competenței de observator a elevului au fost realizate experimente demonstrative, iar pe baza unui protocol elevii au fost solicitați să urmărească fenomenul, să consemneze cele observate și să interpreteze datele consemnate.

Experimentele demonstrative nu presupun dobândirea cunoștințelor prin efortul personal al elevilor, existând pericolul ca aceștia să recepționeze cunoștințele, relativ, în mod pasiv. În vederea înlăturării riscului de a fi recepționate cunoștințele in mod pasiv, relativ în cadrul sistemelor metodologice din care fac parte experimentele demonstrative, vom include metode și procedee didactice. Acestea vor urmări stimularea participării active a elevilor în activitatea didactică și datorită îmbinării experimentelor demonstrative cu metode și procedee didactice interactive. Profesorul urmărește realizarea unei învățări și instruiri (inter)active, bazate pe implicarea autentică a elevilor în activitățile didactice demonstrative și de asemeni va evalua activitatea desfășurată. Profesorul se va folosi de evaluarea elevilor sau echipelor de elevi realizată de profesor, de inter-evaluare sau autoevaluare.

Profesorul a realizat evaluarea elevilor săi de la clasa a VIII-a în cadrul activității experimentale folosindu-se de mai multe metode și instrumente. În acest sens observarea sistematică a fost realizată profesorul utilizând o fișă/grilă de evaluare/observare pentru evaluarea individuală sau de grup, inter-evaluare și autoevaluare. De asemenea s-a folosit o scara de clasificare-construită prin ordonări și gradări de date obiective cât și o lista de control sau verificare.

Profesorul a folosit ca metodă de evaluare pe baza criteriilor de notare investigația/experimentul dar la fel s-a bazat și pe referatul experimentului, pe listele de evaluare, pe proiectul și portofoliu.

Se consideră că realizarea obiectivelor specifice chimiei s-a efectuat folosind metoda experimentului științific, care este o metodă de bază în studiul lumii înconjurătoare și calea principală în dobândirea cunoștințelor prin efort propriu. Așadar metoda experimentală în studiul chimiei ca disciplină de învățământ se apreciază că este importantă prin aportul pe care aceasta și-l aduce la formarea și dezvoltarea personalității elevilor.

În activitatea de cunoaștere prin experiment efectuată la clasa a VIII-a profesorul a utilizat potențialul fiecărui elev și le-a stimulat diferitele activități mentale, l-a determinat să utilizeze tehnici precum simularea, scenariul și modelarea. Profesorul a dezvoltat la elevii săi și anticiparea care le-a format acestora obișnuința de a selecta evenimentele dorite și de a acționa în direcția și pentru desfășurarea lor. Elevul poate în baza unor fapte concrete și a propriei imaginații să evite evenimente nedorite și să găsească noi alternative.

S-a constatat că participarea la activitatea experimentală organizată pe grupe se formează aptitudini care se manifestă prin colaborare, dialog și empatie și se dezvoltă la elevi spiritul de echipă, le cultivă demnitatea umană, respectul reciproc și respectul față de sine.

Am observat că realizarea unei sarcini de lucru cu succes determină elevilor creșterea încrederii în forțele proprii și le oferă criterii corecte de autoevaluare, necesare în competiția cu ceilalți.

Imaginația elevului este stimulată de experiment îi stârnește curiozitatea și crează situații credibile care îi permit să stabilească conexiuni între fenomene și îi dezvoltă capacitate de sinteză. Elevul se adaptează mult mai ușor fiecărei situații date sau nou create.

În urma utilizării experimentului științific care presupune o învățare centrată pe elev se crează noi conexiuni, relații între profesor și elev și comunicarea este ușurată. Profesorul poate să dirijez, să le descopere elevilor plăcerea sprea activitățile practice ceea ce demonstrează importanța experimentului în procesul de predare – învățare la chimie. Se apreciază că disciplina Chimia nu poate fi predată cu o tablă și creta, ca o disciplină uzuală ci are nevoie de experimente care să formeze elevilor capacitatea de observare a judecăților de valoare.

BIBLIOGRAFIE

1.V.Dumitrescu- Chimie-fizica Editura U.P.G Ploiesti 2013

2.Nenitescu. C.D.-Chimia generala E.D.P. Bucuresti1979

3.Fatu S.- Didactica chimiei editura Corint Bucuresti 2007

4.Brezeanu.M.Cristureanu,E.Marinescu-Chimia metalelor, Editura Academiei Romane, Bucuresti1990

5. Bunescu.v.- Lectie act de creatie a profesorului conditie esentiala de educare a cretivitatii elevilor, Revista de Pedagogie nr. 10 ,1971

6.Cerghit.I. –Perfectionarea lectiei in scoala moderna E.D.P. Bucuresti 1983

7.P. Tribunescu- Chimie-fizica Timis 1980

8. G. Niac si colaboratorii-Formule , tabele , problem de chimie-fizica Editura Dacia Cluj-Napoca 1984

9.I. Albulescu- Pedagogii alternative, Editura All Bucuresti 2014

10. Chircev A. –Psihologie generala E.D.P. Bucuresti1975

11.Cerghit I.-Metode de invatare Editura Polirom Iasi 2006

12. Jinga I,M. Diaconescu ,O. Ciobanu- Pedagogie Editura Universitara Bucuresti 2009

13. Jinga i., E. Istrat- Manual de pedagogie editia III Colectia All Bucuresti 2008

14. Garboveanu M.- Stimularea creativitatii elevilor in proces de invatamant –E.D.P. Bucuresti 1981

15. Atkins W.- Tratat de chimie anorganica –Editura Tehnica Bucuresti 1996

16. Negoiu D. –Tratat de chimie anorganica vol I E.D.P. Bucuresti 1972

17. Marcu GH, Brezeanu M, Bejan C. –Chimie anorganica E.D.P Bucuresti 1984

18. Ionescu G. –Chimie-fizica E.D.P. Bucuresti 1986

19.Beral E, Zapan M. –Chimie anorganica Editura Tehnica Bucuresti 1977

20. Vladescu L, Nistor M.-M annual chimie cls a XII –Editura Grup Editorial Bucuresti 2008

21.Murgulescu I.G si colaboratorii-Introducere in chimie fizica ,Cinetica chimica si cataliza vol II Editura Academica Bucuresti 1981

22. Baldea I.- Cinetica chimica si mecanisme de reactie –Editura Presa Universitara Clujeana 2002

23. Parvulescu V. I., Parvulescu V, Angelescu E.- Catalizatori si procese catalitice neconventionale Editura Universitatii 1992

24. Angelescu E, Szabo A. Cataliza eterogena Editura Briliant B ucuresti 1998

25. Cucos C.- Psihopedagogie pentru examenul de definitivat si grade didactice Editura Polirom Iasi 1998

26. Voicu A. –Introducere in psihologia educatiei- Editura Europolis Constanta 2002

27.Romita I.- Instruirea scolara – Editura Polirom Iasi 2001

28.Cucos C. Pedagogie- editura Polirom Bucuresti 2006

29. Cerghit I, coordinator –Perfectionarea lectiei in scoala moderna –E.D.P Bucuresti 1983

30. Cerghit I, Vlasceanu L.- Curs de pedagogie Universitatea Bucuresti 1988

31. Pintile M. –Metode modern de invatare, evaluare –Editura Eurodidact Cluj 2002

33 Fatu S, Jinga I.-Invatarea eficienta a conceptelor fundamentale de chimie –Editura Corint Bucuresti 1997

ANEXA1. Teste inițiale

Numele și prenumele elevului: …………………………….. Data……………………

TEST DE EVALUARE INIȚIALĂ

Anul școlar…………., Disciplina Chimie, Clasa a VIII-a

Pentru rezolvarea corecta a tuturor cerintelor din partea I și din partea a II-a se acordă 90 de puncte. Din oficiu se acordă 10 puncte.

Timpul efectiv de lucru este de 45 de minute.

PARTEA I ……………………………………………………………………………………..(50 p)

1. a) Notați în spațiile punctate denumirea aparaturii de laborator din fiecare imagine.

(10p)

b) Alegeți varianta corectă: Pentru separarea componenților amestecului: nisip, apă și sare se folosesc următoarele metode de separare:

distilarea urmată de cristalizare

decantarea urmată de filtrare

decantarea urmată de cristalizare

filtrarea urmată de distilare (4p)

c) Precizați ustensilele folosite pentru fiecare metodă găsită, utilizând numerotarea lor.

.1…………………………….. 2……………………… 3…………………….. 4……………………

5…………………….. 6……………………. 7……………………. 8………………………

9……………………….

10……………………..

(6p)

2. Ioana a constatat că ceaiul lui nu este suficient de dulce. Alegeți răspunsul ce conține

variantele pe care le-ar putea folosi:

să mai pună ceai neîndulcit; să amestece ceaiul lui cu altul mai dulce

să mai pună zahăr; să amestece ceaiul lui cu altul mai dulce; să supună incălzirii ceaiul pentru a se vaporiza o parte din apă.

să mai pună zahăr; să amestece ceaiul lui cu altul mai puțin dulce

d) să mai pună ceai neîndulcit; (6p)

Apreciați enunțurile următoare cu adevărat/fals ( A/F )

atomul este neutru din punct de vedere electric;

partea centrală a atomului numită nucleu este neutră din punct de vedere electric;

particulele conținute în atom sunt: p-, n0, e+;

izotopii sunt speciile de atomi cu același număr de protoni dar cu număr diferit de neutroni. (4p)

Se consideră următoarele formule chimice: HCl, NaOH, CuSO4, HSO4, Ca(OH)2, H2O2, CaO. Alegeți formulele chimice ce corespund substanțelor cu denumirile uzuale:

a) vitriol; c) var nestins

b) soda caustică d) var stins (4p)

5. Alegeți varianta în care substanțele: CaCl2, O2, Ca(OH)2 sunt așezate în ordinea

crescătoare a masei moleculare:

a) CaCl2, O2, Ca(OH)2; c) O2, Ca(OH)2, CaCl2 ;

b) CaCl2, Ca(OH)2, O2 ; d) O2, CaCl2, Ca(OH)2. (10p)

6. Identificați și marcați cu “x”reacțiile folosite la obținerea unor gaze și precizați tipul lor:

a) C + O2 CO2 c) 2H2O2 2 H2O + O2

b) 2Na + S Na2S d) Mg + 2HCl MgCl2 + H2 (6p)

PARTEA a II-a ………………………………………………………………………………………… (40 p)

1. Un atom ce s-a “rătăcit” își caută locuința și dorește să se descopere. Și-a amintit două numere ce-l caracterizează: 13 și 27. Ajutați-l precizând:

cine sunt cele două numere;

structura atomică și a învelișului de electroni ;

locul în sistemul periodic; denumirea atomului/ simbolul chimic.

procesul de ionizare/ electrovalența/ caracterul electrochimic. (14p)

Peste 600 g soluție de NaCl de c=20% s-au adăugat 30 g NaCl. Constatând că este prea sărată, s-au adăugat apoi 70 g de apă.Ce concentrație procentuală are soluția finală? (8p)

H2O este substanța indispensabilă vieții pe Pământ. Precizați:

raportul atomic în care se combină elementele

compoziția procentuală ( folosind masa molară)

masa apei conținută în 10 moli (10p)

4. Trasați prin săgeți corespondența între reactanții din coloana A și produșii de reacție din coloana B. Scrieți apoi ecuațiile reacțiilor chimice și precizați tipul lor. (8p)

TEST DE EVALUARE INIȚIALĂ

Anul scolar ………………………… Disciplina Chimie Clasa a VIII-a

BAREM DE EVALUARE SI DE NOTARE

Se punctează oricare alte formulări/ modalități de rezolvare corectă a cerințelor.

Nu se acordă punctaje intermediare, altele decât cele precizate explicit prin barem. Nu se acordă fracțiuni de punct.

Se acordă 10 puncte din oficiu. Nota finală se calculează prin împărțirea punctajului total

acordat pentru test la 10.

PARTEA I …………………………………………………………………………………..(50 puncte)

1. a) Notarea denumirii aparaturii de laborator din imagini : 1- capsule (1p); 2-pahare Berzelius (1p); 3-pâlnii de filtrare (1p); 4-baghete (1p); 5-cilindru gradat (1p); 6-spatulă (1p); 7-pisetă (1p); 8-sita cu azbest (1p); 9-trepied (1p); 10-bec de gaz (1p) 10p

b) 3- decantarea urmată de cristalizare – 4p

c) pentru decantare: 2, 4 -2p

pentru cristalizare: 1, 8, 9, 10 – 4p

2. b) – 6p

3. a) A; b)F; c)F; d)A 4∙ 1p = 4p

4. a) H2SO4 ; b)NaOH; c) CaO; d) Ca(OH)2. – 4∙ 1p = 4p

5. Calculare mase moleculare: MCaCl2 = 111u (3p);

MO2 = 32u (2p)

MCa(OH)2 = 74u (3p)

Ordonare mase moleculare: c) 2p

Reacțiile din care se obțin gaze: a); c); d) – 3∙ 1p = 3p

Tipul reacțiilor: a) – reacție de combinare; c) reacție de descompunere; d) reactie

de înlocuire (substituție) – 3∙ 1p = 3p

PARTEA II ………………………………………………………………………….(40 puncte)

a) 13 = Z (1p); 27 = A (1p)

structura atomică: 13 p+; 14n0; 13e-. (3p)

structura electronică: K – 2e-; L – 8e-; M – 3e-. (3p)

locul în sistemul periodic: grupa 13 (IIIA) (1p); perioada a 3-a. (1p) Al – aluminiul (1p)

d) Al Al3+ + 3e_ (1p)

electrovalența = +3 (1p) caracter electropozitiv (1p)

calculare mdi = 120 g NaCl inițial (2p) calculare mdf = 120 + 30 = 150g (2p) calculare msf = 600 + 30 + 70 = 700g (2p) calculare cf = 21,42% (2p)

a) raport atomic H:O = 2:1 (1p)

b) calculare MH2O = 18u (2p)

%H = 11,11%; %O = 88,89% (4p)

m = 180 g H2O ( formula de calcul – 2p; calculare mH2O – 1p)

realizarea corespondenței dintre reactanți si produșii de reactie: 4 reacții ∙ 1p = 4p aplicarea legii conservării numărului de atomi: 4 reacții ∙ 1p = 4p

Precizări referitoare la testul de evaluare inițială la disciplina Chimie

Evaluarea inițială constituie o condiție hotărâtoare pentru reusita unei activități de instruire, fiind menită să ofere posibilitatea de a cunoaste potențialul de învățare al elevilor la începutul unui program de instruire (ciclu de învățământ, an scolar, semestru, începutul unui capitol sau chiar al unei lecții).

Necesitatea realizării evaluării inițiale este dată de faptul că, la începutul unei activități de instruire, oricare ar fi dimensiunea acesteia, există o oarecare eterogenitate în ceea ce privește pregătirea elevilor, mai ales după o întrerupere mai mare de activitate. În această situație, evaluarea inițială poate sugera nevoia unor programe de recuperare sau a desfășurării unui învățământ diferențiat, cel puțin pe durata unei perioade în care diferențele dintre elevi, sub raportul pregătirii, pot fi atenuate.

Matricea de specificații pentru testul de evaluare inițială la clasa a VIII-a realizează corelarea între competențele pe niveluri taxonomice si conținuturile de la disciplina chimie parcurse anul școlar anterior.

Matricea de specificații este un instrument flexibil. De aceea, nu este obligatoriu ca prin testul de evaluare inițială să se construiască itemi prin care să se evalueze competențe corespunzătoare tuturor nivelelor taxonomice.

Detalierea conținuturilor evaluate în cadrul modelului de test inițial este prezentată mai jos:

Conținutul I: Aparatura și ustensilele de laborator. Proprietăți fizice și chimice. Fenomene fizice și chimice. Amestecuri de substanțe. Metode de separare a componenților amestecurilor.

Conținutul II: Soluții. Modalități de diluare/concentrare a soluțiilor.Concentrația procentuală a soluțiilor. Aplicații.

Conținutul III: Atomul. Structura atomică. Formarea ionilor.

Conținutul IV: Formule chimice. Mase moleculare/molare. Calcule pe baza formulelor chimice.

Conținutul V: Ecuații chimice. Tipuri de reacții chimice.

Testul de evaluare inițială are două părți:

Partea I cuprinde itemi de tip obiectiv și itemi de tip semiobiectiv și are repartizate 50 de puncte.

Partea a II-a cuprinde itemi de tip subiectiv și are repartizate 40 de puncte. Punctajul total acordat este de 90 de puncte, la care se adaugă 10 puncte din oficiu.

Durata testului este de 45 de minute.

ANEXA 2. Matricea

MATRICE DE SPECIFICAȚII PENTRU TESTUL LA CLASA A VIII-A LA TEMA

”APA. SOLUȚIILE. .”

OBIECTIVELE PENTRU TESTUL LA CLASA A VIII-A TEMA

”APA. SOLUȚIILE.”

O1 __ Să completeze spațiile libere din propozițiile indicate în test în baza definirii noțiunilor: a) soluțiilor, b)electroliților c)acizilor și bazelor din punct de vedere al T.D.E;

O2 –Să scrie ecuațiile reacțiilor ce reprezintă proprietățiile chimice ale acizilor și bazelor în formă moleculară și ionică completă și redusă;

O3 – Să rezolve problema de calcul în baza corelațiilor între partea de masă a substanței dizolvate, masa substanței și masa soluției;

O4 – Să descrie proprietătile chimice ale apei.

ANEXA 3. Testul sumativ

Clasa aVIII-a Timp de lucru-40min.

Test de evaluare sumativă

la chimie la tema”Apa.Soluțiile.”

Varianta I

Clasa aVIII-a N.P.E.___________________________________________ Timp de lucru-40min.

___________ __________ ____________

Data organizării Scor total Nota acordată

Test de evaluare sumativă

la chimie la tema”Apa.Soluțiile.Disocierea electrolitică.”

Varianta II