Kyseliny a zásady v kuchyni

• během svého vzdělávání kombinuje různá digitální zařízení za účelem efektivnějšího plnění zadaných úkolů
• vytváří a upravuje digitální obsah v různých formátech
• využívá digitální technologie v navrženém postupu, kterým řeší vybrané problémy
• ukládá informace tak, aby je mohl efektivně třídit a vyhledávat

Cíl činnosti: Jedním z cílů aktivity je prohloubení zájmu o chemii zážitkovou formou, kdy si žáci sami ověří praktický význam chemie a jejích metod v každodenním životě.

Dalším cílem aktivity je rozvíjet u žáků logické uvažování, které vychází z jejich dosavadních poznatků a zkušeností. Aktivita dále rozvíjí manuální zručnost a schopnost převádět získané poznatky do prezentovatelné formy. V rámci aktivity je rozvíjena čtenářská, matematická i digitální gramotnost.

Pomůcky: sada zkumavek, kádinka, skleněná tyčinka, střička, pH papírky, digitální pH metr (sada PASCO), testované látky (ocet, pomerančový džus, voda s citronem, destilovaná voda, voda z kohoutku, perlivá minerální voda, kola, roztok kuchyňské soli – žáci mohou přinést vlastní vzorky).

Lze využít sady PASCO: pH senzor s elektrodou a tablet s nainstalovaným softwarem PASCO SPARKvue. Tento software dokáže nejen „nasbírat a vyhodnotit“ měřená data ze senzorů (zobrazení dat ve formě čísel, analogového měřáku, grafu, sloupcového grafu, tabulky, osciloskopu), ale umožňuje toto měření zasadit do širšího teoretického i praktického rámce celkové problematiky pokusu. Software disponuje takovými vlastnostmi a funkcemi, které učiteli umožní vytvořit sérii na sebe navazujících stránek, jež hrají roli interaktivní prezentace. Na stránkách této prezentace (průvodce experimentem) jsou žáci instruováni, jakým způsobem mají pokus realizovat, a zároveň v rámci téhož prostředí přímo sledují, jaké hodnoty měří připojené senzory. Software má také možnost vkládání testových otázek. 

Popis činnosti:

1) Žáci mohou pracovat samostatně, nebo v menších skupinách v jakékoliv učebně. Je jim umožněno poznávat na základě zkušeností, což je základním východiskem přírodovědného poznání.

2) Písemné zadání pro žáky:

• Odhadněte, které z testovaných tekutin, které jsou běžně používané v kuchyni, jsou kyselejší a které naopak zásaditější.
• S pomocí pH papírků změřte pH testovaných látek. Poté pH testovaných látek změřte pomocí digitálního pH metru / sady PASCO. Získané výsledky zpracujte formou tabulky a grafu a výsledky měření porovnejte. Vysvětlete rozdíly ve výsledcích. Které měření je přesnější?
• Zařaďte roztoky do jednotlivých skupin podle hodnoty jejich pH, viz následující tabulka:

•  Porovnejte svůj odhad s naměřenými hodnotami pH.

3) Učitel se ujistí, jak žáci zadání rozumějí, co chtějí dělat a proč. Žáci se pokusí reprodukovat zadání a formulovat návrh postupu jeho řešení. Zde je na místě zpětná vazba učitele, která bude podpůrná ve smyslu: ano, takto můžete postupovat; pozor, zatím jste zadání a celý přírodovědný kontext nepochopili, zkuste si zadání přečíst důkladněji a znovu zformulovat badatelskou otázku či hypotézu a návrh postupu ověření.

4) Příprava a provedení:   

a) Žáci zaznamenají svůj odhad míry kyselosti zkoumaných roztoků.

ODHAD (příklad)

Ocet < pomerančový džus < voda s citronem < destilovaná voda < voda z kohoutku < perlivá minerální voda < kola < roztok kuchyňské soli

b)  Žáci nalijí testované látky do zkumavek.

c) Žáci změří pH testovaných látek nejdříve s pomocí pH papírků. Podle zbarvení papírku určí hodnotu pH testované látky.

e) Celý postup měření pH opakují s využitím digitálního pH metru:

• Žáci zapnou přístroj a vyberou požadovaný způsob měření (pH, mV, ion, teplota).
• Do kádinky nalijí cca 100 ml měřeného vzorku a ponoří do něj konec elektrody.
• Opatrně zamíchají a počkají, až se údaj na displeji ustálí. Hodnotu zaznamenají.
• Měřený roztok vylijí do výlevky, elektrodu omyjí pomocí střičky s destilovanou vodou.

f) Lze využít i sady PASCO SENSORIUM CHEMIE s využitím tabletu či PC s nainstalovaným softwarem PASCO SPARKvue:

• Žáci zapnou tablet/PC a otevřou program SPARKvue. Zvolí úlohu z oblasti chemie – Víme, co vlastně pijeme?
• Z boxu PASCO SENSORIUM CHEMIE opatrně vyjmou pH senzor s elektrodou.
• Do kádinky nalijí cca 100 ml měřeného vzorku a ponoří do něj konec elektrody. Naměřená hodnota je zaznamenána v tabletu/PC.
• Měřený roztok vylijí do výlevky, elektrodu omyjí pomocí střičky s destilovanou vodou.

g) Získané výsledky žáci zpracují formou tabulky a grafu. Žáci si výstupy (tabulka, graf apod.) mohou uložit do svého online prostoru, který je logicky strukturován. Porovnají výsledky měření prostřednictvím pH papírku a pH metru / pH senzoru s elektrodou. Ve skupině diskutují s cílem vysvětlit, proč jsou naměřené hodnoty rozdílné. Určí, které měření je přesnější. Předmětem diskuze je rovněž vliv daných tekutin na zdraví člověka a způsoby, jakými se s nimi tělo vypořádává. Žáci jsou důkladně seznámeni s pravidly odborné diskuze, chápou, že si neskáčou do řeči, nesnižují názory druhých apod. Učitel je v roli moderátora. Jednotlivé skupiny postupně předkládají své argumenty, moderátor vše zapisuje na tabuli. Žáci mají prostor vyjádřit svůj názor, jsou motivováni vyslechnout názory ostatních a přemýšlet o jejich síle a relevanci a oponovat argumenty opačné strany (vhodně a slušně).

h) Na závěr žáci porovnají svůj odhad s naměřenými hodnotami pH.

ODHAD:

Ocet < pomerančový džus < voda s citronem < destilovaná voda < voda z kohoutku < perlivá minerální voda < kola < roztok kuchyňské soli

REALITA:

Kola < ocet < pomerančový džus < voda s citronem < perlivá minerální voda < destilovaná voda < voda z kohoutku < roztok kuchyňské soli

Komentář z pohledu vzdělávacího oboru:

Jedná se o žákovský pokus, který je vhodný jako ilustrativní pokus k tématu kyseliny a zásady. V rámci aktivity mají žáci odhadnout a posléze ověřit svou hypotézu, které z testovaných tekutin, které jsou běžně používané v kuchyni, jsou kyselejší a které naopak zásaditější. Svůj odhad každý žák zaznamená. Následuje pokus, diskuze a vyhodnocení nejlepšího odhadu.

Žáci se během této aktivity blíže seznámili s různými druhy měření hodnoty pH roztoků a jejich přesností. Porozuměli (alespoň většina z nich) principům měření pH roztoků, shromáždili relevantní informace týkající se přesnosti měření prostřednictvím pH papírku a pH metru.

Vysvětlení principu: pH papírek je napuštěný acidobazickým indikátorem, což je látka, která mění svou chemickou strukturu v závislosti na pH prostředí. Změnou struktury dochází i ke změně zabarvení, která nám indikuje koncentraci vodíkových iontů H⁺, způsobujících kyselost roztoku.

Měření pH metry je založeno na elektrochemickém principu. Používá se kombinace dvou elektrochemických článků, jejichž napětí se mění s hodnotou pH. Tyto články se umísťují společně do jedné, tzv. kombinované elektrody.

Komentář z pohledu gramotností:

Aktivita rozvíjí čtenářskou gramotnost, neboť vyžaduje správné pochopení zadání. Jedná se o úlohu, kde učitel i žáci musí sledovat své porozumění při čtení a v případě neporozumění zadání se zastavit, číst znovu a snažit se pochopit. Při tom žáci mohou využít své předchozí zkušenosti se studijním čtením, diskutovat o zadání, ilustrovat je podle potřeb. Součástí je také rozvoj digitální gramotnosti, kdy žáci zpracovávají zjištěná data a tvoří grafy pomocí informačních technologií (měřicí přístroj PASCO připojený k tabletu či PC). Matematická gramotnost se rozvíjí při správné interpretaci a kritickém zhodnocování získaných výsledků, při porovnání grafů a vyhodnocení správnosti jejich hypotézy.

Možnosti individualizace a diferenciace výuky:

Volbu testovaných látek lze přizpůsobit zájmu žáků, které vyplynou z diskuze. Lze mít více vzorků testovaných látek, což vyžaduje menší skupiny badatelských týmů.

Žáci se speciálními vzdělávacími potřebami mohou aktivitu realizovat v omezené míře. Počet testovaných vzorků lze snížit na dvě (pro žáky je zajímavé srovnání koly a octu).

Nadaným žákům je vhodné rozsah testovaných látek rozšířit o další čtyři látky. Při zaznamenávání naměřených hodnot pH do grafu lze volit různou složitost grafů.

Postřehy z ověřování:

Mezi zkoumané vzorky se vyplatí zařadit nápoje a látky, se kterými žáci či jejich rodiče přicházejí běžně do styku. Žáci s nadšením měřili kolu, iontové nápoje, kávu, čaj, vzorky piva a vína.

Při laboratorní práci a následné diskuzi se osvědčily tříčlenné skupiny žáků.

Zdroje:

RAKUŠAN, Zdeněk, Šárka VOTRUBCOVÁ a Jan HAVLÍČEK. Experimentář. 2. vyd. Liberec: IQlandia, 2014. ISBN 978-80-260-5292-0.

http://www.pasco.cz/sesorium