Odborné články Základní vzdělávání Online výpočty molekulových hmotností s nástrojem ChemicalAid
Odborný článek

Online výpočty molekulových hmotností s nástrojem ChemicalAid

10. 1. 2024
Základní vzdělávání
Autor
Mgr. Hana Mahnelová Ph.D.

Anotace

Jednou z možností výpočtů molekulových hmotností prostřednictvím digitálních technologií je užití volně dostupného nástroje ChemicalAid, který je součástí sítě vzdělávacích stránek StudentSource network of educational sites. V aktivitě efektivně využíváme z nabídky Kalkulačku molární hmotnosti. Kromě vypočteného číselného výsledku se také graficky zobrazí poměrové zastoupení jednotlivých prvků ve sloučeninách a to jak z počtu atomů v molekule, tak i z jejich relativních hmotností, což lze také účelně využít.

Cíl

Žák/žákyně

  • sestaví správný racionální vzorec chemické látky,
  • efektivně využívá online prostředí ChemicalAid k jinak rutinním výpočtům molárních hmotností látek,
  • zapíše ve správném formátu racionální vzorec látky do příkazového řádku,
  • správně se orientuje v zobrazení nabízených údajů, rozumí informacím v kruhovém diagramu,
  • rozlišuje veličiny molární hmotnost a relativní hmotnost,
  • analyzuje a porovná grafická znázornění obsahu prvků ve sloučenině,
  • procvičuje a upevňuje znalost chemického názvosloví.

Základní informace

  • Stupeň vzdělávání: ZŠ (druhý stupeň), gymnázium, SŠ
  • Věková skupina: 14-16 let
  • Vzdělávací obor: chemie
  • Tematické okruhy: částicové složení látek a chemické prvky, veličiny a výpočty v chemii
  • Časová dotace
    • Výuka: 20 minut (úloha č. 1) + potřebný čas pro vypracování úlohy č. 2 podle počtu zadaných látek
    • Příprava: 10 minut (výběr sloučenin pro online stanovení molárních hmotností - úloha 2)

K čemu aktivita směřuje

Efektivní využívání internetových nástrojů ke zjištění molárních hmotnostních látek a grafického znázornění poměrových zastoupení prvků.

Pomůcky, hardware, software

  • Učitel/ka: PC nebo tablet s připojením na internet, dataprojektor
  • Žák/yně: PC, tablet nebo mobilní telefon s připojením na internet

Zdroje

https://www.chemicalaid.com/

Potřebné vstupní znalosti a dovednosti

  • Oborové
    • Znalost chemického názvosloví.
    • Rozlišení relativní hmotnosti a molární hmotnosti látek.
    • Porozumění hmotnostnímu zlomku.
  • Digitální
    • Zápis čísel a závorek.

Přínos využití digitálních technologií

Nástroj ChemicalAid rychle a efektivně poskytne informaci o molekulové hmotnosti látky, současně zobrazí informace o hmotnostním zlomku jednotlivých prvků v molekule a grafické podobě těchto prvků, díky níž uživatelé posílají povědomí o souvislosti hmotnosti prvku s jeho hmotnostním zastoupením (vyjádřeným v procentech) ve sloučeninách.

Metodická poznámka

ChemicalAid je originálně v anglickém jazyce, jednoduše lze nastavit (v pravé části horní lišty) češtinu (obr. 1, pro zvětšení klikněte na obrázek), musíme ale počítat s jistým omezením. 

Obrázek 1 - Úvodní nabídka stránek v češtině

Některé části stránek zůstávají v angličtině, ale pro naše využití nás to nijak neomezí. Stránky nabízí interaktivní pomůcek také informace, v několika aktivitách a možná jednu z kalkulaček (obr. 2).

Obrázek 2 - Prostředí Kalkulačky molární hmotnosti

V levé dolní části jsou stručně uvedeny instrukce, se kterými je třeba žáky seznámit. Ke stejným informacím se dostaneme, pokud klikneme na Pokyny . Vstupní řádek je nejdelší, zde zapisujeme podle pokynů vzorce látky. K tomu lze také využít značky prvků z nabídek tabulek, které se zobrazí po kliknutí na obrázek překřížených ručních mechanických nástrojů.

Vyučující si pro úkol č. 2 předem připraví seznam názvů chemických látek, které chce žákům zadat. Na nich je pak správné vytvoření vzorce a užití zmíněné kalkulačky. Látky zadáváme v podobě racionálních nebo sumárních vzorců, kalkulačka vypočítává molekulovou hmotnost z obou typů.

Aktivitu lze použít opakovaně, např. po probrání názvosloví dvouprvkových sloučenin, poté kyselin a hydroxidů, solí, hydrogensolí, solí-hydrátů, organických sloučenin, … Na střední škole ji můžeme zařadit také do tématu o atomech a molekul a zaměřit se na více na analytickou část aktivity.

První úlohu řešíme se žáky frontálně, následuje společná diskuze. Úlohu 2 pak zpracovávají žáci samostatně.

S žáky se předem domluvíme na potřebnou přesnosti číselných hodnot. V řešení zobrazené hodnoty.

Popis vzdělávací aktivity

Úloha 1  Seznámení s online prostředím ChemicalAid, složení vody

  1. Chceme zjistit molekulovou hmotnost vody. Zadejte správně do příkazového řádku vzorec vody a klikněte na modré tlačítko.
  2. Pečlivě si prohlédněte zobrazené okno. Co vše dokážete z tohoto zobrazení o složení vody vyčíst? Jak rozumíte kruhovým diagramům? Co vyjadřují? Můžeme je nějak porovnat?

Řešení 2. části

Molární hmotnost vody je\[ \small18{,}015\,3\ \mathrm{g/mol} \], relativní molekulová hmotnost vody je\[ \small18{,}015\,3 \] (obr. 3).

Molární hmotnost 2 atomů vodíku je\[ \small2{,}015\,9\ \mathrm{g/mol} \], jednoho atomu kyslíku\[ \small15{,}999\,4\ \mathrm{g/mol} \]; součet obou těchto hmotností se rovná molární hmotnosti vody.

Dva atomy vodíku v molekule vody tvoří  \[ \small11{,}189\,8\ \% \]celková hmotnost molekul vody, jeden atom kyslíku tvoří  \[ \small88{,}810\,2\ \% \]celková hmotnost vody.

Obrázek 3 - Zobrazení informací o složení vody

První diagram graficky hmotnostní zastoupení prvků v molekule vody. Druhý diagram zastoupení prvků počtem atomů. Poměr počtu atomů vodíku a kyslíku je\[ \small2:1 \], což na první pohled neodpovídá poměr hmotnosti těchto prvků. Je vidět, že vodík je mnohonásobně lehčí než kyslík.

Úloha 2

Určete vzorec a zjistěte pomocí online kalkulačky ChemicalAid molární hmotnost vybraných látek (zadá vyučující), zapište vše do sešitu. 

Reflexe

V úloze 1 si část žáků nevšimla nepřesné slovní formulace o molární hmotnosti vody (neuvedeny jednotky).

Kontrola výsledků proběhla společným zápisem na tabuli. Žáci spíše chybují v samotném sestavení vzorce než při zadávání do příkazového řádku.

Rychlejší žáky vyzveme, aby namátkou zkontrolovali zobrazené hodnoty molárních hmotností látek výpočtem.

V závěru hodiny je vhodné shrnout rozdíl mezi molární a relativní molekulovou hmotností látky.

Licence

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons BY-NC-ND.

Autor
Mgr. Hana Mahnelová Ph.D.

Hodnocení uživatelů

Článek nebyl prozatím komentován.

Váš komentář

Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.

Článek není zařazen do žádného seriálu.

RVP do 2024

Klíčové kompetence:

  • Základní vzdělávání
  • Kompetence k učení
  • vyhledává a třídí informace a na základě jejich pochopení, propojení a systematizace je efektivně využívá v procesu učení, tvůrčích činnostech a praktickém životě
  • Základní vzdělávání
  • Kompetence digitální
  • využívá digitální technologie, aby si usnadnil práci, zautomatizoval rutinní činnosti, zefektivnil či zjednodušil své pracovní postupy a zkvalitnil výsledky své práce
  • Základní vzdělávání
  • Kompetence digitální
  • získává, vyhledává, kriticky posuzuje, spravuje a sdílí data, informace a digitální obsah, k tomu volí postupy, způsoby a prostředky, které odpovídají konkrétní situaci a účelu