2. Vlastnosti látek a chemické reakce 2.08 Kyseliny. Projekt úroveň 1 2 3
1. Předmět výuky Metodika je určena pro vzdělávací obsah vzdělávacího předmětu Chemie. Chemie 2. Cílová skupina Metodika je určena pro žáky 2. stupně ZŠ (8. a 9. třída) a nižší ročníky osmiletých gymnázií (tercie a kvarta). 2. stupeň ZŠ (8. a 9. třída) Osmiletá gymnázia (tercie a kvarta) 3. Abstrakt Kyseliny jsou látky, které při rozpouštění ve vodě uvolňují kationty vodíku H +, ve vodném prostředí pak vznikají oxoniové kationty H 3 O +. Kyseliny mají některé společné vlastnosti reagují s uhličitany, vedou elektrický proud a jejich reakcí s kovem se uvolňuje vodík. 4. Startovní znalosti žáků Předpokládáme znalosti načerpané v 1. a 2. stupni ZŠ v předmětech Prvouka, Vlastivěda, Přírodopis, Chemie a rovněž obecné znalosti jevů každodenního života z oblasti člověk a příroda. Mezi okruhy zájmu patří problematika nerostných surovin, složení vzduchu, chemických látek a jejich směsí, chemických reakcí, anorganických sloučenin. Co mají žáci znát: nerostné suroviny; voda; chemické látky, směsi; skupenství látek; anorganické sloučeniny. 5. Cílové znalosti žáků, nabyté vědomosti, přínos Individuální provedení experimentu přispěje k pochopení reakce mezi uhličitany a kyselinami. Nacvičené dovednosti a získané znalosti ohledně kyselin jsou přenositelné do každodenních okamžiků běžného života. Zjišťování kyselosti potravin ilustruje složení potravin z hlediska acidobazického. Neopomenutelný je praktický dopad realizovaného experimentu, který v laboratorním měřítku demonstruje kyselost různých potravin. Co se žáci dozví: Co jsou kyseliny a zásady. Jak kyseliny reagují s uhličitany. Vyjadřování kyselosti/bazicity pomocí ph. Provedení chemické reakce. 2
6. Chemikálie, pomůcky a vybavení 6.1 Použité chemikálie Hydrogenuhličitan sodný NaHCO 3 (kypřící prášek) Kyselina octová CH 3 COOH (ocet) Ethanol C 2 H 5 OH (líh) Kyselina citronová C 6 H 8 O 7 (Citronka) Mléko (voda + bílkoviny + tuk + laktóza + popel), ph = 6,5-6,7 Stolní olej (glyceridy kyselin stearové, palmitové, olejové, linolové), ph je slabě zásadité až slabě kyselé podle druhu oleje DŮLEŽITÉ: Co budu potřebovat, co si mám nachystat, připravit, nakoupit! Na co nesmím zapomenout! 6.2 Pomůcky a laboratorní vybavení Kádinka 25-50 ml (5 ks) Laboratorní lžička 6.3 Přístrojové vybavení Provedení experimentu nevyžaduje použití laboratorních měřicích přístrojů. 7. Časový harmonogram 7.1 Příprava experimentu Do doby přípravy experimentu je nutno zahrnout nachystání všech výše uvedených látek (potravin) a pomůcek. Časy: Shromáždění pomůcek, nádobí a chemikálií odhadujeme na maximálně 10 minut. ČASY: 10 minut 7.2 Realizace experimentu Provedení tohoto pokusu je velice jednoduché a je možné pozorovat průběh reakcí (pokud k nim dojde) v reálném čase. Časy: Dobu zjišťování kyselosti použitých látek odhadujeme na 20 minut i s vyhodnocením. 20 minut 8. Laboratorní postup Do třetiny objemu kádinek nalijeme vždy jednu z kapalin (ocet, líh, citronka, mléko a olej). Následně ke každé kapalině přidáme lžičku kypřicího prášku. Pozorujeme probíhající děje a svá pozorování zapíšeme. Účinkující chemické sloučeniny: Kyseliny: CH 3 COOH octová C 6 H 8 O 7 citronová C 17 H 31 COOH linolová CH 3 CHOHCOOH mléčná C 2 H 5 OH ethanol - HCO 3 hydrogenuhličitan 3
9. Princip experimentu Základem tohoto experimentu je reakce hydrogenuhličitanu (kypřícího prášku) s kyselinou (obsaženou v některých potravinách), kterou znázorňuje Schéma 1. HCO 3 - + H 3 O + CO 2 + 2 H 2 O Schéma 1 V případě, kdy budeme působit kyselinou, bude docházet k reakci, jejímž produktem je plynný CO 2. Bude tedy docházet k tvorbě bublinek až k pěnění v kádince podle síly použité kyseliny a množství hydrogenuhličitanu. 10. Bezpečnost práce Použité látky jsou běžně používány pro přípravu potravin. Kromě dodržování zásad bezpečné práce a hygieny práce není třeba věnovat zvýšenou pozornost chemickým rizikům. 11. Poznámky ke strategii výuky Experiment je jednoduchý a časově nenáročný. Rovněž se vyznačuje malou potřebou laboratorního nádobí a nízkou spotřebou chemikálií. Doporučujeme individuální provedení pokusu jednotlivými žáky. Pro záznam pozorování a vyhodnocení experimentu můžeme použít následující tabulku. V případech, kdy proběhne reakce, se mohou žáci pokusit zaznamenat i sílu reakce. Kapalina Proběhla reakce? Je kapalina kyselina? Výsledky zapíšeme do tabulky Ocet Ethanol Olej Mléko Citronka 4
Na závěr vyhodnocení pokusu by se studenti měli pokusit vypsat jména reagujících kyselin a určit, který plyn vzniká reakcí kyseliny octové a kypřicího prášku. 12. Přínos Souvislosti prováděného experimentu s jevy každodenního života jsou nadmíru patrné a více než zjevné. Některé souvislosti již byly zmíněny v předchozím textu. Z hlediska běžného života je důležité vnímat přijímané potraviny také z hlediska jejich kyselosti či zásaditosti. Důvodem je tzv. acidobazická rovnováha těla (ABR). Pro zdravý život je naprosto nezbytné, aby se v těle vyskytovalo dostatečné množství "zásobáren" naplněných minerály. Nacházejí se v kůži, ve vlasech i vlasové pokožce, v zubech, nehtech, kostech i kloubech a také v žilách. Každodenní přísun "kyselin" v podobě kyselé nebo kyselinotvorné stravy, perlivých nápojů, stresu, starostí a úzkostí však vede k tomu, že tyto tak důležité zásoby minerálů jsou spotřebovávány k neutralizaci těchto kyselin. Proto je nutné kyselinotvorné potraviny ze své stravy vyloučit a také mít na paměti, že normálně se stravující člověk v dnešní době dostává do svého těla jen asi 40 % nezbytných minerálů a stopových prvků! Je pak zřejmé, že tento nedostatek neumožňuje tělu zbavit se kyselosti nemá čím. Proto pravidelné doplňování minerálních látek a stopových prvků by mělo být dnes stejnou samozřejmostí jako oběd. Na závěr uvádíme některé potraviny a nápoje, kterými můžeme již během jídla ovlivňovat acidobazickou rovnováhu svého těla. Alkalizující potraviny Zelenina - česnek, chřest, petržel, brokolice, dýně, mrkev, celer, cuketa, červená paprika, okurka, rajčata, fazole, cibule, modrozelené řasy, špenát, pýr, vojtěška, zelí, kedlubna, růžičková kapusta, salát, ředkvička, listy hořčice atd. Ovoce - avokádo, grapefruit, citron, limonky, kokosový ořech atd. Tuky/oleje (lisované za studena) - avokádový, kokosový, rybí, olivový a pupalkový olej, olej ze semen hroznů atd. Bílkoviny - mateřské mléko, kozí mléko, sója, měsíční fazole, čočka, pohanka, jogurt, špalda, semolína, tofu, kaštany, lněné a dýňové semeno, tempeh, sezamové a slunečnicové semeno, mandle, kukuřičná kaše, klíčky atd. Další - zásaditá voda, včelí mateří kašička, lecitin, probiotické kultury, sůl kamenná, mořská sůl, zelený čaj, bylinkové čaje, ženšen, kombucha, houby shitake (houževnatec jedlý) atd. Alkalizující potraviny 5
Sladidla - stévie, čekanka. Koření - Skořice, kari, zázvor, hořčice, chilli, pepř, kajenský pepř, bylinky atd. Okyselující potraviny Ovoce - pomeranče, mandarinky, banány, meruňky, broskve, vodní meloun, ananas, mango, jablka, fíky, datle, papája, hrozny, rozinky. Obilniny - rýže, pšenice, amarant, kukuřice, ovesné vločky, pekárenské výrobky. Mléčné produkty - sýry (kravský a kozí), fermentované sýry, kravské mléko, máslo atd. Ořechy - kešu, para ořechy, arašídy, arašídové máslo, pekanové ořechy, lískové ořechy atd. Živočišné bílkoviny - hovězí, skopové, vepřové, krůtí, jelení maso, kapr, losos, tuňák, ústřice, škeble, krevety atd. Nudle (z bílé mouky) - dlouhé vlasové nudle, makaróny, špagety atd. Další - vinný ocet, brambory atd. Léky a chemické látky - léky, drogy, pesticidy atd. Alkohol - pivo, víno, lihoviny. Luštěniny - černé fazole, boby, čočka atd. Vody a šťávy - čištěná voda, destilovaná voda, voda filtrovaná reverzní osmózou, většina vody v lahvích. Okyselující potraviny Nezbývá tedy než se důkladně zamyslet nad skladbou našeho jídelníčku. Snažme se dodávat potřebné minerální látky pro náš organismus v organické formě. http://aquarion.empatia.cz/prekyseleni/abstrava.htm 13. Fotografie Počáteční a finální stav experimentu můžeme dokumentovat pořízením fotografií. Doba realizace pokusu je dokonce natolik krátká, že její průběh můžeme zaznamenat krátkou videosekvencí. 6