Odborný článek

Soli

12. 1. 2011 Odborné vzdělávání Spomocník
Autor
PhDr. Václav Pumpr, CSc.
Spoluautoři
Václav Pumpr,
Jan Maršák,

Anotace

Jedná se o sedmý díl seriálu článku Motivace žáků ve výuce chemie SOŠ pomocí úloh z běžného života. Článek obsahuje zadání kratší i širší verze úlohy č. 1–8, včetně uvedení správného řešení obou verzí těchto úloh.

Jak pracovat s úlohami ve výuce.

Na začátku je třeba uvést, že třídní kolektivy se velmi liší, stejně jako žáci v nich, a přístup k nim tudíž musí být velmi individuální. Proto nelze sestavit jeden univerzální soubor úloh a volit stejný postup zadávání úloh.

Předkládáme proto soubor úloh, vesměs úloh otevřených, které jsou (prozatím) uspořádány do sedmi tematických celků, které kopírují RVP a zároveň představují logické doplnění učebnic Základy přírodních věd: Chemie a Základy přírodních věd: Ekologie a životní prostředí. Uvádíme i několik postupů, jak lze úlohy ve výuce aplikovat.

Tam, kde je to možné, jsou úlohy uváděny ve dvojí verzi. V první, stručné, ve které je zadání formulováno pomocí několika málo vět, a ve druhé rozsáhlejší, ve které již samotné zadání představuje jeden z motivačních prvků. Jedná se totiž o jakýsi stručný dialog se žákem. Všechny úlohy jsou opatřeny řešením pro usnadnění práce vyučujícího. Řešení jsou věcně správná, i když někdy ne zcela komplexní, protože jsme byli vedeni snahou je formulovat v úrovni možných žákovských vědomostí a schopností.

A jaké jsou tedy varianty aplikace úloh ve výuce?

Varianta pro prospěchově „slabší“ nebo méně aktivní třídy

Pro třídy, kde žákovské výkony nejsou příliš dobré nebo přes veškeré snahy nejsou žáci příliš aktivní, můžeme kratší variantu otázek úloh použít k výkladu. Výklad je zahájen položením jednoduché otázky, na kterou vyučující sám odpovídá, k čemuž mu napomáhá uvedené řešení. Otázka má zejména přitáhnout pozornost k probíranému tématu, motivovat žáky pro poslech daného tématu, které jsou tak schopni propojit s vlastní zkušeností. Naše pedagogická zkušenost ukazuje, že pokud se vyučovací hodina začne takto položenou otázkou, zájem žáků se zvýší.

Další možností je kratší varianty úloh využít ke krátké diskuzi (max. 10 minut) se žáky. Postřehli jsme totiž, že žáci (bez ohledu na prospěch a aktivitu) v daném věku velmi rádi diskutují a mají na věci často i vyhraněný názor, pokud se jedná o téma, které je jim známé (z médií, z bezprostředního okolí, z doslechu). Diskutuje-li se např. o obnovitelných a neobnovitelných zdrojích energie, protože ve zprávách právě mluvili o tom, že si opět za elektřinu připlatíme a rodiče tudíž nemůžou koupit upgrade jakéhosi softwaru, o poškození gumy stěračů na ojetých autech, které sice nemohou řídit (sic!), ale ze záhadného důvodu si toho všímají, nebo proč nedokážou rychleji zhltnout tu hnusnou polívku v jídelně, aby už mohli vysmažit ze školy (dle jejich slov), seznáte, že v diskuzi zaslechnete tu a tam i pro výklad využitelné odpovědi, které se velmi blíží realitě skutečného života. A nejen to, zjistíte, že žáci v některých případech uplatňují informace, které jim byly ve výuce zprostředkovány. Těchto informací není sice zpravidla mnoho a nepřispějí zcela k vyřešení problému, poskytnou ale určité vodítko vašeho vlastního výkladu.

Pokud upozorníte na fakt, že na cestě k rozřešení problému přispěli i žáci a svou argumentací podpořili výklad, cítí se být součástí výkladu a ve většině referují o tom, že tento způsob výuky i z hlediska zapamatování si informací považují za prospěšný. Stále ještě ale velmi převažuje nutnost vašeho vlastního výkladu, který opřete o některou z informací, jež vyplynula z diskuze. To je také důvodem toho, proč by diskuze neměla přesahovat shora uvedený časový limit.

Varianta pro prospěchově „silnější“ nebo více aktivní třídy:

Širší a kratší verze úloh lze využít ke společnému hledání řešení se žáky. Pedagogická situace se velmi podobá předchozí diskuzi, ale žákům je poskytnut větší časový prostor pro vyřešení problému. Postup začíná tím, že je žákům dán určitý časový rámec, nepřesahující 5 minut pro zamyšlení se nad daným tématem, a pak je učitelem zahájena diskuze. Vhodnými dotazy směřujícími k řešení úlohy usměrňuje učitel žáky k dosažení cíle. Pokud se vývoj v řešení nikam neposouvá, může učitel poskytnout tu informaci, která je pro posun v poznání nutná, a nechat žáky posléze tuto informaci využít pro další postup řešení úlohy. Vyučující sám musí posoudit, ve kterém stadiu začíná upadat žákovský zájem. V tuto chvíli (i přesto, že úloha nebyla zcela dořešena) je správný okamžik shrnout dosavadní informace přispívající k řešení problému a sdělit správné řešení úlohy. Žáci podobně jako v předchozím případě pozitivně vnímají možnost participace na výuce.

Další možností je úlohy využít jako podklad pro hodnocení ve výuce. Zde existují dvě varianty. První varianta je zadání širší verze úlohy k samostatnému domácímu řešení jednomu nebo dvěma žákům. Ti přednesou před třídou jimi navržené řešení úlohy. Učitel potom zhodnotí jejich postup a řešení koriguje. Druhou variantou je zadání úlohy dvojici žáků opět pro domácí zpracování. Žáci si vybírají úlohy podle svého zájmu (viz tabulky pro zadávání úloh ve třídě). Princip je takový, že žáci vytvoří dvojice a každé dvojici je dán nakopírovaný seznam úloh. Jakmile si dvojice vybere, hlásí vybranou úlohu učiteli, který úlohu „zablokuje“ pro ostatní dvojice (podle principu „kdo dřív přijde, ten dřív mele“). Už tato aktivita je pro žáky poměrně zábavná. Dvojice potom dostanou časový interval pro domácí vyřešení úlohy. Své závěry dvojice prezentují v k tomu speciálně vyčleněné hodině (vhodné například při uzavírání určitého tematického okruhu). Hodnocení provádí nejen vyučující, ale také „oponentní“ trojice k tomu vybraných žáků. Žáci v závěru mohou a nemusí být oceněni příslušnou známkou.

(Tabulky pro úlohy jsou připraveny pro skupiny úloh počínající kapitolou 3.)

  1. Úvod do studia chemie
  2. Chemické látky a jejich směsi
  3. Voda a vzduch
  4. Chemické prvky
  5. Oxidy
  6. Anorganické kyseliny a hydroxidy
  7. Soli anorganických kyselin
  8. Uhlovodíky
  9. Deriváty uhlovodíků
  10. Přírodní látky
  11. Chemie v životě

Soli

Kratší verze úlohy 1

Vysvětlete, proč se ve varné konvici usazuje vodní kámen. Jak ho doma odstraníme?

Širší verze úlohy 1

Vzpomínáte na reklamu, kde pan opravář vysvětluje paní, že je to vodní kámen, co jí zničilo pračku? Vodní kámen ale najdeme i jinde než v pračce. Třeba v napařovací žehličce, na vodovodní baterii, na okapávači nádobí nebo v rychlovarné konvici. Máte nápad, jak ho třeba z toho okapávače nádobí odstranit, aniž byste běželi do drogerie koupit přípravek k tomu určený, jen za pomoci toho, co najdete v domácnosti?

Řešení

Vodní kámen vzniká při zahřívání rozpuštěných hydrogenuhličitanů vápenatého a hořečnatého (které způsobují tzv. přechodnou tvrdost vody). Vznikají prakticky nerozpustné uhličitany vápenaté a hořečnaté, které nazýváme vodní kámen.

Aniž bychom používali speciální prostředky kupované v drogerii, můžeme vodní kámen doma odstranit např. teplým zředěným octem. Při tomto ději vznikají rozpustnější octany vápenatý a hořečnatý.

Kratší verze úlohy 2

V literatuře nebo na internetu se pokuste vyhledat, která průmyslová hnojiva (např. pro ovocné stromy) můžeme kupovat v obchodech.

Širší verze úlohy 2

Možná budete mít jednou dům a u něj zahradu. Anebo už v podobném domě se zahradou bydlíte. A možná tam máte ovocné stromy. Že byste jim zatím věnovali péči, nepředpokládáme. Třeba ale jednou budete. Avšak o takové stromy je třeba se starat. Vyhledejte pomocí různých zdrojů (knih, časopisů, internetu), která průmyslová hnojiva, která by se vám pro stromy hodila, můžete běžně koupit.

Řešení

Běžně se prodávají jednosložková i kombinovaná hnojiva.

Jednosložková dusíkatá hnojiva jsou např.: chilský ledek (dusičnan sodný), dále dusičnan amonný, síran amonný, močovina.

Jednosložková draselná hnojiva jsou např.: síran draselný, chlorid draselný.

Jednosložková fosforečná hnojiva jsou např.: superfosfát (dihydrogenfosforečnan vápenatý).

Kombinovaná hnojiva pak jsou např.: Cererit, NPK (hnojiva dusíkatá, draselná i fosforečná), dusičnan vápenatý (dusíkaté a vápenaté hnojivo).

Kratší verze úlohy 3

Proč se sleduje koncentrace dusičnanů ve vodě, kterou pijeme, a proč je nebezpečná zvýšená koncentrace dusičnanů např. v rychlené (v krátkém čase vypěstované) zelenině?

Širší verze úlohy 3

Sledovali jste někdy rodiče, jak nakupují kojeneckou vodu v lahvích? Starostlivě sledují vinětu s koncentracemi rozpuštěných solí ve vodě. Řada z nich si taky nechá udělat rozbor vody, kterou doma užívají, než se dítě narodí, a zaměřují se zejména na koncentrace dusičnanů. A oprávněně. Proč se koncentrace dusičnanů ve vodě sleduje? Sledují se koncentrace dusičnanů taky v některých druzích potravin?

Řešení

Dusičnany se redukují v zažívacím traktu člověka na toxické (jedovaté) dusitany. Ty spolu s aminy z potravy tvoří karcinogenní (rakovinu způsobující) N-nitrosoaminy.

U kojenců reagují dusitany s krevním hemoglobinem na methemoglobin, který není schopen přenášet kyslík.

Doporučená hmotnostní koncentrace dusičnanů je pro děti 0–5 mg/l , pro dospělé 5–15 mg/l.

Mezní hmotnostní koncentrace dusičnanů je pro děti 15 mg/l, pro dospělé 50 mg/l.

Je prokázaný zvýšený výskyt rakoviny jater, žaludku, tlustého střeva a močového měchýře při dlouhodobém používání vody se zvýšenou hmotnostní koncentrací dusičnanů.

Škodlivý účinek dusičnanů z vody je vyšší, než je účinek z organických látek (např. zeleniny), kde je částečně blokován vitaminem C. Přesto je potřeba i u zeleniny sledovat jejich koncentrace.

Kratší verze úlohy 4

Čím je škodlivá a čím prospěšná tzv. rychlosůl (obsahující dusitan sodný), která se používá např. při výrobě uzenin a uzeného masa?

Širší verze úlohy 4

Salámy, uzené maso nebo špekáčky, to když vyslovíte před jakýmkoli odborníkem na výživu, můžete si být jisti, že dostanete dlouhou přednášku o nevhodnosti těchto potravin. Kromě toho, že jsou tučné a slané, obsahují také tzv. rychlosůl, tedy dusitan sodný. K čemu se tato látka používá a čím člověku škodí?

Řešení

Použitím rychlosoli se zkracuje doba potřebná k naložení masa, a tím se také snižuje riziko rozvoje nežádoucích či dokonce nebezpečných mikroorganismů v nakládacím láku – např. rychlosůl bezprostředně zabraňuje rozvoji bakterií produkujících vysoce nebezpečný botulotoxin.

Samozřejmě dusitany spolu s aminy z masa tvoří karcinogenní N-nitrosoaminy. Ale rozhodující karcinogeny přítomné v uzeném mase a opravdu uzených uzeninách jsou z dehtu z udícího dýmu.

Kratší verze úlohy 5

S pomocí literatury, popř. internetu, vysvětlete, proč solení vozovek pomáhá udržovat v zimě sjízdné vozovky?

Širší verze úlohy 5

Solení silnic je kapitola sama o sobě. Ve Švýcarsku se např. vozovky vůbec nesolí. Důvodem je ochrana životního prostředí, kterému rozhodně rozpuštěná sůl nijak neprosívá. Nežijeme ve Švýcarsku, ale v České republice. A tady při každé vánici v zimě stojí silničáři nad hromadou soli a tváří se skepticky. Neví, zda zima nebude moc bohatá na sníh a sůl jim do jara vydrží. Proč ale sůl pomáhá v zimě silnice udržovat?

Řešení

Aby silničáři zbavili komunikace sněhové pokrývky, využívají snižování teploty tuhnutí vody tím, že ji osolí. Po smíchání vody (sněhu) a kuchyňské soli klesne teplota tání této směsi – taková směs pak tuhne při nižší teplotě než voda (sníh).

Vytvoří-li se na povrchu vozovky alespoň trochu solanky (směs sněhu se solí), sníh nebo led je pak mechanicky snáze odstranitelný.

Vytvoření této vrstvy roztoku na povrchu vozovky však trvá poměrně dlouhou dobu. Čím nižší je venkovní teplota, tím déle rozpouštění soli ve sněhu trvá a navíc by byla potřeba velká hmotnost soli. Z tohoto důvodu se sypání NaCl nevyužívá, je-li teplota prostředí nižší než  –8 °C. Je také důležité odstranit co největší množství sněhu z vozovky přímo před solením – tím se urychluje proces tvorby roztoku. (Proto zvláště při sněžení je důležité, aby se používala auta, která zepředu radlicí sníh odhrnují a současně hned vzadu sypou sůl.)

Kratší verze úlohy 6

Jak v zimě nejlépe ošetřujeme kožené boty proti účinku kuchyňské soli?

Širší verze úlohy 6

Když v zimě sněží, je to radost, dá se lyžovat a navíc ta scenerie, kterou sníh vytváří, je krásná. Když je to ale sníh ve městě, vypadá pěkně jen pár chvil, než do něj naházíme sůl, aby se rozpustil a my po něm neklouzali, když ho ušlapeme a zmrzne. Rozpuštěná břečka nejen že hnusně vypadá, ona navíc vytváří na botách nevzhledné bílé mapy a boty se navíc promáčí. Jak je tedy nejlépe ošetříme proti „bílým mapám“ a aby nepromokaly?

Řešení

Doporučuje se zimní kožené boty každý den hned po návratu domů vycpat novinami a nechat volně (nikoliv u sálajícího zdroje tepla) uschnout. Jakmile se na botách objeví bílé mapy od krystalizující soli, tak se doporučuje ji z kůže odstranit vlhkým hadříkem (namočeným ve vlažné vodě) a teprve pak dát boty schnout. Pokud bílé mapky na botách zůstanou i po uschnutí, je vhodné je dočistit mechanicky měkkým flanelovým hadříkem. Po uschnutí je také potřeba boty ošetřit kvalitním krémem. U některých typů povrchové úpravy kůže prodejci doporučují místo krému ošetření speciálním sprejem.

Základem péče o koženou obuv ale je, že by vůbec nemělo dojít k proniknutí vody do kůže. To se zajistí jedině hydrofobními přípravky, nabízenými nejčastěji ve formě sprejů, které se mohou nanést na nakrémované či jinak ošetřené boty.

(Doporučuje se vyhnout se radám typu „nejlepší na odstranění bílých skvrn od soli je ocet nebo směs octa a vody. K ošetřování octem přitom není žádný „chemický“ důvod. Kyselinou octovou se ale někdy vytíraly vnitřky barevných kožených bot, aby se barva zafixovala do kůže.)

Kratší verze úlohy 7

Přemýšlejte a pak vysvětlete, proč některé starší sochy z mramoru (uhličitan vápenatý), které si můžeme prohlédnout např. na různých stavbách venku, jsou zaoblené bez ostřejších rysů, které měly, když byly nové.

Širší verze úlohy 7

Už jste se koukali někdy delší dobu na mramorové sochy, které stojí venku? Mramor, tedy uhličitan vápenatý, je poměrně tvrdý kámen, a přesto sochy staršího data výroby zpravidla nemají ostré hranky. Jako by kámen opracoval ten nejjemnější smirkový papír. Jak je to možné?

Řešení

V dešťové vodě jsou obsaženy i kyseliny, které vznikly reakcí oxidů síry a oxidů dusíku (které znečišťují ovzduší) s vodou. Tyto kyseliny reagují s uhličitanem vápenatým ze soch a vzniká oxid uhličitý, voda a soli těchto kyselin, které se deštěm odplavují. I když reaguje uhličitan vápenatý z celé plochy sochy, jeho úbytek je nejviditelnější na ostrých hranách.

Kratší verze úlohy 8

S využitím literatury, popř. internetu, vysvětlete, proč se dříve používaly fosforečnany (fosfáty) do pracích prášků. Také uveďte, jaký to mělo vliv na životní prostředí. Čím jsou v současnosti fosforečnany v pracích prostředcích nahrazovány?

Širší verze úlohy 8

Jestli sledujete televizi, tak víte, jak masivní je reklama na prací prášky. Je s podivem, že má vůbec někdo někde ještě nějaké skvrny, protože tyto přípravky dokážou hotové „zázraky“. Dříve se do prášků přidávaly pro zlepšení prací schopnosti těchto prášků fosforečnany. Jaký vliv to mělo na životní prostředí? Čím jsou v současnosti tyto přípravky nahrazovány?

Řešení

Fosforečnany (fosfáty) sloužily a ještě někdy i dnes slouží v pracích prostředcích ke změkčování vody (odstranění její tvrdosti). Navíc změkčená voda chrání i pračku samotnou před intenzivnějším usazováním vodního kamene. Fosforečnany se ale podílejí na rozvoji vodního fytoplanktonu, včetně tzv. vodního květu tvořeného sinicemi na površích vodních ploch.

Fosforečnany jsou dnes v pracích prášcích nahrazovány jinými změkčovadly, nejčastěji zeolity v kombinaci s dalšími látkami. Zeolity sice nezpůsobují eutrofizaci povrchových vod, ale jejich nebezpečí spočívá v tom, že čistírny odpadních vod je „neumí“ odbourat. Tak putují do moří a oceánů, po cestě na sebe pomalu váží těžké kovy, které tam nakonec opět uvolňují.

VII.

Úloha

Jména a datum prezentace

1

Vzpomínáte na reklamu, kde pan opravář vysvětluje paní, že je to vodní kámen, co jí zničilo pračku? Vodní kámen ale najdeme i jinde než v pračce. Třeba v napařovací žehličce, na vodovodní baterii, na okapávači nádobí nebo v rychlovarné konvici. Máte nápad, jak ho třeba z toho okapávače nádobí odstranit, aniž byste běželi do drogerie koupit přípravek k tomu určený, jen za pomoci toho, co najdete v domácnosti?

2

Možná budete mít jednou dům a u něj zahradu. Anebo už v podobném domě se zahradou bydlíte. A možná tam máte ovocné stromy. Že byste jim zatím věnovali péči, nepředpokládáme. Třeba ale jednou budete. Avšak o takové stromy je třeba se starat. Vyhledejte pomocí různých zdrojů (knih, časopisů, internetu), která průmyslová hnojiva, která by se vám pro stromy hodila, můžete běžně koupit.

3

Sledovali jste někdy rodiče, jak nakupují kojeneckou vodu v lahvích? Starostlivě sledují vinětu s koncentracemi rozpuštěných solí ve vodě. Řada z nich si taky nechá udělat rozbor vody, kterou doma užívají, než se dítě narodí, a zaměřují se zejména na koncentrace dusičnanů. A oprávněně. Proč se koncentrace dusičnanů ve vodě sleduje? Sledují se koncentrace dusičnanů taky v některých druzích potravin?

4

Salámy, uzené maso nebo špekáčky, to když vyslovíte před jakýmkoli odborníkem na výživu, můžete si být jisti, že dostanete dlouhou přednášku o nevhodnosti těchto potravin. Kromě toho, že jsou tučné a slané, obsahují také tzv. rychlosůl, tedy dusitan sodný. K čemu se tato látka používá a čím člověku škodí?

5

Solení silnic je kapitola sama o sobě. Ve Švýcarsku se např. vozovky vůbec nesolí. Důvodem je ochrana životního prostředí, kterému rozhodně rozpuštěná sůl nijak neprosívá. Nežijeme ve Švýcarsku, ale v České republice. A tady při každé vánici v zimě stojí silničáři nad hromadou soli a tváří se skepticky. Neví, zda zima nebude moc bohatá na sníh a sůl jim do jara vydrží. Proč ale sůl pomáhá v zimě silnice udržovat?

6

Když v zimě sněží, je to radost, dá se lyžovat a navíc ta scenérie, kterou sníh vytváří, je krásná. Když je to ale sníh ve městě, vypadá pěkně jen pár chvil, než do něj naházíme sůl, aby se rozpustil a my po něm neklouzali, když ho ušlapeme a zmrzne. Rozpuštěná břečka nejen že hnusně vypadá, ona navíc vytváří na botách nevzhledné bílé mapy a boty se navíc promáčí. Jak je tedy nejlépe ošetříme proti „bílým mapám“ a aby nepromokaly?

7

Už jste se koukali někdy delší dobu na mramorové sochy, které stojí venku? Mramor, tedy uhličitan vápenatý, je poměrně tvrdý kámen, a přesto sochy staršího data výroby zpravidla nemají ostré hranky. Jako by kámen opracoval ten nejjemnější smirkový papír. Jak je to možné?

8

Jestli sledujete televizi, tak víte, jak masivní je reklama na prací prášky. Je s podivem, že má vůbec někdo někde ještě nějaké skvrny, protože tyto přípravky dokážou hotové „zázraky“. Dříve se do prášků přidávaly pro zlepšení prací schopnosti těchto prášků fosforečnany. Jaký vliv to mělo na životní prostředí? Čím jsou v současnosti tyto přípravky nahrazovány?

Licence

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

Autor
PhDr. Václav Pumpr, CSc.

Hodnocení od uživatelů

Článek nebyl prozatím komentován.

Váš komentář

Pro vložení komentáře je nutné se nejprve přihlásit.

Klíčové kompetence:

  • Odborné vzdělávání
  • Klíčové kompetence LM
  • Kompetence k řešení problémů
  • porozumět zadání úkolu nebo určit jádro problému, získat informace potřebné k řešení problému, navrhnout způsob řešení, popř. varianty řešení, a zdůvodnit jej, vyhodnotit a ověřit správnost zvoleného postupu a dosažené výsledky;

Průřezová témata:

  • Odborné vzdělávání
  • Člověk a životní prostředí

Organizace řízení učební činnosti:

Individuální, Skupinová, Frontální

Organizace prostorová:

Školní třída