UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI Přírodovědecká fakulta Katedra anorganické chemie BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Názvosloví anorganické chemie ve výuce na základních a středních školách v ČR. Autor: Lenka Jedličková Studijní program: B1407 Chemie Studijní obor: Chemie pro víceoborové studium Biologie Forma studia: Prezenční Vedoucí práce: doc. RNDr. Michal Čajan, Ph.D.
Prohlášení Já, Lenka Jedličková, prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracovala samostatně pod odborným dohledem doc. RNDr. Michala Čajana, Ph.D, a veškerou použitou literaturu jsem uvedla na konci práce. Souhlasím s tím, aby má práce byla zpřístupněna v knihovně Katedry anorganické chemie, Přírodovědecké fakulty, Univerzity Palackého v Olomouci. V Olomouci dne 7. 5. 2014
Poděkování Rád bych poděkovala doc. RNDr. Michalu Čajanovi, Ph.D. za cenné rady, připomínky a odborné vedení při vypracovávání této bakalářské práce.
Bibliografická identifikace Jméno a příjmení autora Název práce Typ práce Pracoviště Vedoucí práce Lenka Jedličková Názvosloví anorganické chemie ve výuce na základních a středních školách v ČR Bakalářská Univerzita Palackého v Olomouci, Přírodovědecká fakulta, Katedra anorganické chemie doc. RNDr. Michal Čajan, Ph.D. Rok obhajoby 2014 Abstrakt Klíčová slova Byla provedena literární rešerše týkající se výuky anorganického názvosloví na základních a středních školách. Analýza učebnic chemie používaných v České republice vedla k navržení a vypracování studijních materiálů určených k výkladu chemického názvosloví a následnému testování osvojených znalostí. chemie, anorganické názvosloví, základní školy, střední školy Počet stran 136 Jazyk český
Bibliografic identification Author first name and surname Title Type of thesis Department Supervisor Lenka Jedličková Nomenclature of Inorganic Chemistry in Primary and Secondary Education in the Czech Republic Bachelor The Czech Republic, Palacký University in Olomouc, Faculty of Science, Department of Inorganic Chemistry doc. RNDr. Michal Čajan, Ph.D. The year of presentation 2014 Abstract Keywords A literature search was performed regarding education of inorganic nomenclature in primary and secondary education. Analysis of chemistry textbooks used in the Czech Republic produced design and development of study and testing materials. chemistry, nomenclature of inorganic chemistry, primary school, secondary school Number of pages 136 Language czech
Obsah 1 Úvod...7 2 Teoretická část...9 2.1 Historický vývoj názvů, symbolů a uspořádání prvků...9 2.2 Vzorce a názvy chemických sloučenin...15 2.3 Výuka anorganického názvosloví na základních a středních školách...16 2.3.1 Základní školy...16 2.3.2 Střední školy...18 2.4 Učebnice chemie...19 2.4.1 Hodnocení učebnic pro základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií...19 2.4.2 Hodnocení učebnic pro střední školy...26 2.4.3 Souhrnné hodnocení učebnic...37 3 Experimentální část...42 3.1 Studijní text pro základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií...42 3.2 Cvičení pro základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií...59 3.3 Studijní text pro střední školy...78 3.4 Cvičení pro střední školy...105 4 Závěr...131 5 Seznam použité literatury...133
1 Úvod Od nepaměti mají lidé potřebu všechny věci a jevy, které vidí kolem sebe, pojmenovávat. S rostoucím poznáním v oblasti přírodních věd se v akademických kruzích (a nejen tam) dralo na povrch stejně naléhavé volání. Nově objevených skutečností přibývalo, ale komunikace vázla. Proto se tehdejší chemici začali zabývat tím, jaký dát sloučeninám název. Tento proces pokračuje až dodnes. Hlavním cílem současného chemického názvosloví je poskytnou takový aparát, který bude umožňovat zcela jednoznačně pojmenovat danou chemickou sloučeninu a usnadnit tak komunikaci. Jedná se o soubor pravidel, která definují, jakým způsobem vytvořit nebo odvodit název sloučeniny (vzorec) a to tak, aby žádné dvě sloučeniny nemohly být pojmenovány týmž způsobem. Současně se pokoušíme alespoň o částečné sjednocení těchto pravidel ve všech zemích světa. Dobrá znalost názvosloví je základním předpokladem pro úspěšné studium chemie jako takové. Dříve, než je možné pustit se do objevování vlastností a reaktivity sloučenin, je nezbytné si osvojit základní názvoslovná pravidla, která nám dovolí se domluvit a navzájem si porozumět. Stejně jako knihy v knihovně jsou řazené podle určitého systému a znalosti z biologie a mnoha dalších vědních oborů vyžadují určité třídění, i přibývající množství nově se rodících chemických sloučenin se domáhá po zavedení nějakého řádu. Aparát, který vnáší do této změti látek a chaosu, který nevyhnutelně vyvolávají, pořádek, je právě chemické názvosloví. Bez něj by studium chemie bylo zhola nemožné. Proto je dobré nejen učení, ale i tvorbě názvosloví věnovat náležitou pozornost. Chemické názvosloví má konečně praktický dopad i do života laiků. Kolik lidí už slyšelo o riziku, které představují dusitany obsažené v potravinách, ale přesto si spousta z nich marně láme hlavu nad tím, co je zač sloučenina se vzorcem NaNO2, a zda-li má co dělat v párcích. Tato práce si klade za cíl zanalyzovat problémy a úskalí spojené s výukou chemického názvosloví, zhodnotit kvalitu učebnic chemie používaných na základních a středních školách v České republice, odhalit jejich nedostatky a navrhnout vhodná zlepšení vedoucí k eliminaci či předcházení chyb při tvorbě vlastního učebního textu, navrhnout a optimalizovat studijní materiály pro výuku názvosloví na základních a středních školách a připravit vhodná, věkově přiměřená cvičení, která upevní a prohloubí učivo. Výstupem práce bude soubor testových otázek, cvičení, doplňovaček, osmisměrek a dalších materiálů vhodných pro žáky osmých tříd základních škol (případně odpovídajícího 7
stupně víceletých gymnázií) a pro studenty prvního ročníku středních škol. Tyto pomůcky budou zaměřené na procvičování, osvojování a prohlubování především klíčových dovedností spojených s názvoslovím anorganické chemie. Důraz bude kladen především na kvalitu získaných znalostí (názvy a značky nejdůležitějších prvků, upevnění základních pravidel při tvorbě názvu nebo vzorce sloučeniny) nikoli na jejich kvantitu. Výukové materiály se budou snažit přehledně a srozumitelně vyložit probíranou problematiku a to v rozsahu vhodném pro danou věkovou kategorii. Cvičení budou kompatibilní k tématům probraným v těchto výukových materiálech. 8
2 Teoretická část 2.1 Historický vývoj názvů, symbolů a uspořádání prvků Již z dob pravěku a starověku jsou známy některé chemické prvky - síra, uhlík, mnohé kovy (železo, měď, stříbro, zlato, rtuť) aj. 1, které jsou spjaty s rozvojem lidské společnosti a kultury. Při jejich pojmenovávání se vycházelo především z mytologie a astrologie a k jejich znázornění se užívalo různých grafických symbolů, které prodělaly v průběhu času svůj specifický vývoj (viz Obrázek 1 2 ). Ani slovní označení prvků nebylo v té době jednotné a pro jeden prvek se běžně používalo třeba až 80 různých názvů. 3 Obrázek 1: Symboly používané alchymisty pro označení některých prvků. 2 S rozvojem chemie a přibývajícími objevy nových prvků narůstala potřeba nejen sjednotit jejich názvosloví, ale také je systematicky třídit. Latinské názvy zavedl ve druhé polovině 18. století Antoine-Laurent de Lavoisier. Pojmenování vždy nějakým způsobem daný prvek charakterizovalo. Názvy prvků vycházely například z horniny či nerostu, ve kterém se nacházely (vápník, baryum), chemických vlastností (argon), barvy sloučenin nebo samotného prvku (chlor, jod, chrom), planet (helium, uran, plutonium). Jindy byl prvek nazván na počest objevitele (curium, fermium), podle světadílu (europium), státu (germanium), města (hafnium), řeky (rhenium) apod. 3 Na tvorbě českého názvosloví se podíleli například Jan Svatopluk Presl a Josef Jungmann. 1 Mnoho obrozeneckých názvů, jako například kostík (dnešní fosfor), solík (chlor), tekutík (fluor) nebo chaluzík (jod), se neujalo, jiné se nám zachovaly dodnes (vodík, kyslík, dusík, uhlík, hořčík, draslík aj.). 4 Geometrické značky, které používal k označení prvků ještě i anglický chemik John Dalton, nahradil na počátku 19. století Švéd Jöns Jacob Berzelius za písmenné značky, které vycházely z jejich latinských pojmenování. 1 9
Jedním z prvních pokusů o systematické třídění tehdy známých prvků byl tzv. zákon triád Johanna Wolfganga Döbereinera z roku 1829. Ten seřadil prvky podle relativních atomových hmotností do trojic, kdy uprostřed umístěný prvek byl svými vlastnostmi průmětem prvků krajních. Döbereinerovi se podařilo správně seřadit např. Li-Na-K nebo S-Se-Te. 1 Francouz Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois uspořádal prvky o 33 let později, rovněž podle vzrůstající atomové hmotnosti, do šroubovice vinuté pláštěm kužele. V tomto tzv. tellurickém šroubu (viz obr. 2 5 ) se prvky s podobnými vlastnostmi dostaly pod sebe. 1 Obrázek 2: Tellurický šroub A. de Chancourtoise, vpravo jeho model umístěný v londýnském Přírodopisném muzeu. 5 John Alexander Reina Newlands si roku 1864 všiml, že u prvků seřazených podle atomových vah se vždy po 7 vrací podobné vlastnosti (první vzácné plyny byly objeveny až o 30 let později) a tuto periodicitu označil jako zákon oktáv. 6 William Odling publikoval ve stejném roce velmi podobnou tabulku, ve které byly ovšem na rozdíl od pojetí Johna Newlandse vynechaná volná místa pro dosud neobjevené prvky. 1 Za zmínku stojí rovněž pokusy českého pedagoga Karla Slavoje Amerlinga, který 10
tehdy známé prvky uspořádal do půlelipsy podle elektronegativity. Tento návrh byl publikován v knize Pictus orbis. 1 Periodickou tabulku prvků, velmi podobnou té dnešní, uveřejnil 6. března 1869 až ruský chemik Dmitrij Ivanovič Mendělejev (viz obr. 3 7 ). Prvky zde byly opět seřazeny podle vzrůstající atomové hmotnosti a to tak, že sloupce byly tvořeny prvky s analogickými vlastnostmi. Mendělejev podobně jako W. Odling nepředpokládal, že jsou všechny prvky již objeveny a v tabulce proto ponechal volná místa. U mnohých prvků dokonce velmi přesně předpověděl jejich vlastnosti. Správnost Mendělejevova uspořádání prvků byla potvrzena nedlouho po publikování tabulky objevy skandia (Mendělejev pojmenoval tento prvek jako ekabor) nebo germania (ekasilicium). 6 Krátce po objevu gallia si dokonce dovolil troufale upozornit objevitele Lecoqa de Boisbaudrana, že atomová váha jeho prvku musí být v rozmezí 5,9-6,0 a nikoli 4,7. Opakováním experimentálního měření byla atomová váha gallia (k Boisbaudranovu velkému překvapení) skutečně určena na 5,96. 8 Při tvorbě tabulky Mendělejev dokonce neváhal na mnoha místech porušit periodicitu atomové hmotnosti a pořadí prvků upravit tak, aby byly ve skupinách vždy jen prvky sobě podobné. Zaměnil kupříkladu argon za draslík, nebo lehčí jód za těžší tellur. 6 Tyto úpravy se s objevem stavby atomu a protonového čísla ukázaly jako oprávněné, neboť různé izotopové složení prvků způsobuje, že periodicita vzniklá uspořádáním prvků podle vzrůstajícího protonového čísla nemusí být vždy dodržena při uspořádání podle vzrůstající atomové hmotnosti. Proto byla definice periodického zákona později upřesněna (vlastnosti prvků jsou periodickou vlastností jejich protonového čísla). Německý chemik Julius Lothar Meyer publikoval o rok později v hlavních rysech tabulku velmi podobnou. Prvenství však bylo přisouzeno Mendělejevovi. 6 11
Obrázek 3: Mendělejevův návrh periodické tabulky. 7 V současnosti obsahuje periodická tabulka celkem 114 prvků. Posledními oficiálně zařazenými prvky se v květnu 2012 stalo flerovium (Fl) s protonovým číslem 114 a livermorium (Lv) s protonovým číslem 116. 9 Políčka vyhrazená prvkům s protonovými čísly 113, 115, 117 a 118 zatím zůstávají neobsazená. Každý prvek periodické tabulky má svůj název (mezinárodní a český) a symbol. 10 Některé české názvy prvků se zcela odlišují od svých mezinárodních ekvivalentů. Jedná se buď o prvky dávno známé (např. zlato, stříbro, síra, rtuť, měď apod.) nebo o prvky jejichž název vznikl v době národního obrození a posléze se ujal (např. hliník, sodík, draslík, kyslík aj.). 3 Jiné názvy vznikly počeštěním mezinárodního názvu (např. český fosfor z latinského phosphorus, nebo vanad z latinského vanadium). Zbylé (většinou nověji objevené) prvky pak do češtiny přejímají název mezinárodní, který má obvykle latinský nebo také řecký původ 11 a racionální koncovku -ium (např. germanium, gallium, palladium, helium, einsteinium apod.) 10. 12
Dříve platilo, že objevitel mohl nově nalezený prvek pojmenovat. To ale vedlo u některých názvů ke zmatkům, které byly způsobeny tím, že prvek byl zhruba ve stejnou dobu připraven nezávisle na více místech a každá laboratoř si nárokovala prvenství. Proto nesl prvek s protonovým číslem 104 současně názvy kurčatovium i rutherfordium a prvek o protonovém čísle 105 názvy dubnium, nielsbohrium i hahnium. 3 Proto se v roce 1947 rozhodlo, že objevitel bude mít nárok navrhnout název, ale výsadní právo na pojmenování prvku si ponechá Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii IUPAC. 12 Zároveň bylo doporučeno používat pro prvky s protonovým číslem vyšším než 100 plně systematické názvy vycházející z protonového čísla prvku. 10 Název se sestavuje z číselných základů nil (0), un (1), bi (2), tri (3), quad (4), pent (5), hex (6), sept (7), okt (8) a enn (9) jejich seřazením podle následnosti číslic v protonovém čísle prvku (např. pro prvek s protonovým číslem 115 budou v názvu číselné základy seřazeny un-un-pent). Název je zakončen koncovkou -ium (např. ununpentium). 3 Symboly (značky) prvků vycházejí z mezinárodních názvů a mají proto celosvětovou platnost. 10 Jsou tvořeny prvním písmenem a často navíc ještě některým z dalších písmen latinského názvu prvku. 13 Symboly racionálních názvů prvků s protonovým číslem vyšším než 100 jsou pak tvořeny počátečními písmeny číselných základů (např. pro unnilhexium Unh). 3 Tabulka 1: Názvy prvků s protonovým číslem vyšším než 100 a jejich značky. 10 protonové číslo český název mezinárodní název symbol (značka) 101 mendelevium unnilunium mendelevium unnilunium Md Unu 102 nobelium unnilbium nobelium unnilbium No Unb 103 lawrencium unniltrium lawrencium unniltrium Lr Unt 104 rutherfordium unnilquadium rutherfordium unnilquadium Rf Unq 105 dubnium unnilpentium dubnium unnilpentium Db Unp 106 seaborgium unnilhexium seaborgium unnilhexium Sg Unh 107 bohrium unnilseptium bohrium unnilseptium Bh Uns 108 hassium unniloktium hassium unniloktium Hs Uno 13
109 110 111 112 meitnerium unnilennium darmstadtium ununnilium roentgenium unununium kopernicium ununbium meitnerium unnilennium darmstadtium ununnilium roentgenium unununium copernicium ununbium Mt Une Ds Uun Rg Uuu Cn Uub 113 ununtrium ununtrium Uut 114 flerovium ununquadium flerovium ununquadium Fl Uuq 115 ununpentium ununpentium Uup 116 livermorium ununhexium livermorium ununhexium Lv Uuh 117 ununseptium ununseptium Uus 118 ununoctium ununoctium Uuo Izotopy prvků (atomy se stejným protonovým ale odlišným nukleonovým číslem) nemají s výjimkou vodíku (protium 1 H, deuterium 2 H nebo D, tritium 3 H nebo T) vlastní názvy ani značky. 13 K označení izotopů se používá názvů a značek příslušných prvků s nukleonovým číslem izotopu (např. kyslík-18, síra-32, 13 C, 14 N apod.). 10 Pro označení některých skupin prvků periodické soustavy se užívají speciální názvy: alkalické kovy (prvky první hlavní podskupiny kromě vodíku; Li, Na, K Rb, Cs, Fr), kovy alkalických zemin (některé prvky druhé hlavni podskupiny; Ca, Sr, Ba, Ra), chalkogeny (prvky šesté hlavní podskupiny; O, S, Se, Te, Po), halogeny (prvky sedmé hlavní podskupiny; F, Cl, Br, I, At), vzácné plyny (prvky osmé hlavní podskupiny; He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), lanthanoidy (prvky s protonovými čísly 58 až 71; Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm Yb, Lu), aktinoidy (prvky s protonovými čísly 90 až 103; Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr), prvky vzácných zemin (Sc, Y, La a lanthanoidy), transurany (prvky s protonovým číslem vyšším než 92; Np, Pu, Am, Cm, Bk...), uranoidy (Np, Pu), curoidy (prvky s protonovými čísly 97 až 103; Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) lehké platinové kovy (Ru, Rh, Pd) a těžké platinové kovy (Os, Ir, Pt). Občas se můžeme setkat také s označením triely (pro prvky třetí hlavní podskupiny; B, Al, Ga, In, Tl), tetrely (pro prvky čtvrté hlavní podskupiny; C, Si, Ge, Sn Pb) a pentely (pro prvky páté hlavní podskupiny; N, P, As, Sb, Bi). 10 14
2.2 Vzorce a názvy chemických sloučenin Chemické názvosloví se zabývá formulací závazných pravidel pro tvorbu vzorců a názvů chemických sloučenin, 14 tedy produkcí jakéhosi umělého jazyka, který slouží ke komunikaci mezi chemiky nejen na národní půdě ale také mezinárodně. Chemické názvosloví v jednotlivých zemích má samozřejmě svá specifika, ale symboly prvků a chemické vzorce zůstávají na celém světě stejné. Při tvorbě národního (českého) názvosloví se vychází z obecných pravidel daných Mezinárodní unií pro čistou a aplikovanou chemii IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) s využitím prostředků a individuality daného jazyka. 10 Kromě racionálních názvů sloučenin, které musí respektovat všechna názvoslovná pravidla a musí být jednoznačné, 10 existují pro mnohé látky také názvy triviální. Tato pojmenování mají většinou historický původ a neobsahují informace o chemickém složení dané sloučeniny, např. voda, amoniak, jedlá soda apod. Především v organické chemii mají také hojné využití tzv. názvy polotriviální, které se pravidly racionálního názvosloví řídí pouze částečně. 11 České anorganické názvosloví je postaveno na pojmu oxidační číslo a na názvoslovných zakončeních, která odpovídají jeho hodnotám. Záporná oxidační čísla ( I až IV) mají prvky s vyšší elektronegativitou, a v názvu jim obvykle odpovídá podstatné jméno. Přídavné jméno charakterizuje tu část molekuly, která je méně elektronegativní a nese kladné oxidační číslo (I až VIII). Pro molekulu, jakožto elektroneutrální částici platí, že součet oxidačních čísel všech v ní vázaných atomů prvků je roven nule. Z tohoto pravidla lze vyvodit platnost křížového pravidla pro binární a pseudobinární sloučeniny. Mezi nejzákladnější a nejčastěji užívané typy chemických vzorců patří vzorce stechiometrické, které vyjadřují stechiometrické složení dané sloučeniny a často se uvádí ve složených závorkách. Vzorce sumární navíc vyjadřují relativní molekulovou hmotnost sloučeniny. Funkční vzorce potom zdůrazňují přítomnost charakteristických atomových skupin. Strukturu molekul se více či méně snaží přiblížit vzorce konstituční, konfiguračí, elektronové, geometrické a konformační. Anorganické názvosloví se zpravidla odděleně probírá odděleně v rámci následujících skupin sloučenin: binární sloučeniny (vodíku, kyslíku, halogenidy, sulfidy, aj.), pseudobinární sloučeniny (hydroxidy, kyanidy aj.), kyseliny (bezkyslíkaté a kyslíkaté), jejich soli, ionty a atomové skupiny, a komplexní sloučeniny. Struktuře a rozsahu výuky anorganického názvosloví na základních a středních školách se věnují následující kapitoly. 15
2.3 Výuka anorganického názvosloví na základních a středních školách 2.3.1 Základní školy Obecná a anorganická chemie je na základních školách předmětem studia 8. ročníku. O časové dotaci předmětu rozhoduje ředitel školy a to tak, aby byl naplněn minimální počet hodin pro tento předmět 2 hodiny týdně. V rámci anorganického názvosloví se na základní škole probírají chemické prvky, periodická tabulka a pojmy jako protonové číslo, chemická sloučenina nebo oxidační číslo. Vyžaduje se znalost značek a názvů pouze základních prvků periodické tabulky, se kterými se mají možnost žáci setkat v běžném životě (kyslík, dusík, zlato), mohli o nich slyšet (chlor, mangan), či se jedná o prvky významné pro lidskou společnost (železo, uran). Za klíčové dovednosti je na základní škole považováno především názvosloví oxidů a halogenidů. Tvorba vzorců a názvů složitějších anorganických sloučenin, jako jsou hydroxidy, kyslíkaté kyseliny a jejich soli, je považováno za učivo rozšiřující. Požaduje se znalost vzorců pouze nejznámějších z nich hydroxidu sodného, draselného, vápenatého a kyselin chlorovodíkové, sírové a dusičné. Přesto najdeme prakticky ve všech učebnicích chemie pro základní školy problematiku názvosloví těchto sloučenin zmíněnou a mnohdy i velmi podrobně objasněnou. Za rozšiřující a obohacující učivo se také považuje historický vývoj chemie nebo názvosloví sulfidů. Tyto sloučeniny jsou však názvoslovně tak podobné oxidům, že jsou opět zmíněny ve všech učebnicích. Až na výjimky se v nich však nedočteme o pojmenovávání iontů, přestože alespoň názvosloví jednojaderných kationtů by se krátce zmínit mohlo. Názvosloví je v učebnicích uváděno postupně, nikoli souhrnně v jednom tématickém celku. V některých učebnicích je však vyčleněna samostatně kapitola s obecnými názvoslovnými principy, kde je vysvětlen pojem oxidační číslo a uvedena některá pravidla, která se při tvorbě vzorců a odvozování názvů chemických sloučenin uplatňují. V 1.-4. ročníku víceletých gymnázií se v hrubých rysech probírá názvosloví ve stejném rozsahu. S tím rozdílem, že názvosloví hydroxidů, kyslíkatých kyselin a jejich solí je považováno za základní znalosti. Největší důraz se klade na kyseliny (a od nich odvozené soli), které mají centrální prvek v oxidačním čísle IV, V nebo VI (především se zmiňují sloučeniny síry, dusíku a fosforu). ZÁKLADNÍ ŠKOLY požadované učivo: - protonové číslo - chemické prvky - chemické sloučeniny 16
- psaní názvů a značek prvků (Ag, Al, Au, Br, C, Ca, Cl, Cr, Cu, F, Fe, H, He, Hg, I, K, Li, Mg, Mn, N, Na, Ne, O, P, Pb, Pt, S, Si, Sn) - názvosloví oxidů - názvosloví halogenidů - zapisování názvů i vzorců oxidů a halogenidů - vzorec kyseliny chlorovodíkové, sírové dusičné - vzorec hydroxidu sodného, draselného vápenatého příklady rozšiřujícího učiva: - historie chemie (alchymie) - psaní názvů a značek některých dalších prvků - názvosloví sulfidů - názvosloví kyselin a hydroxidů - názvosloví a vzorce solí - hydrogensoli - hydráty solí žák by měl být schopen: - uvést obsah pojmu chemický prvek a začít používat chemické značky vybraných prvků - vysvětlit pojem molekula, ze vzorce určit počet atomů prvků v molekule - psát značky vybraných chemických prvků a naopak ze značek prvků uvádět jejich názvy - orientovat se v periodické soustavě chemických prvků - zapisovat z názvů vzorce oxidů a halogenidů a naopak ze vzorců jejich názvy - určovat oxidační číslo atomů prvků v oxidech a v halogenidech - zapsat vzorce kyselin sírové, chlorovodíkové, dusičné a hydroxidů sodného, draselného a vápenatého 15 1.-4. ROČNÍK OSMILETÝCH GYMNÁZIÍ požadované učivo: - protonové číslo - molekula, ion, kation, anion - chemické prvky (vybrané názvy a značky) - chemické sloučeniny, vzorce - periodická soustava chemických prvků, periody, skupiny - periodický zákon - oxidační číslo - názvosloví oxidů - názvosloví halogenidů - kyselina chlorovodíková - kyseliny sírová, dusičná, fosforečná - názvosloví bezkyslíkatých kyselin a kyslíkatých kyselin s centrálním atomem v oxidačním čísle IV, V, VI - hydroxidy sodný, draselný a vápenatý - amoniak, hydroxid amonný - názvosloví hydroxidů - názvosloví solí odvozených od kyslíkatých kyselin s centrálním atomem v oxidačním čísle IV, V, VI 17
doporučené rozšiřující učivo: - historie chemie (alchymie) - názvosloví sulfidů - názvosloví solí odvozených od dalších kyselin - hydrogensoli - hydráty solí 16 2.3.2 Střední školy Na středních školách se anorganické názvosloví probírá souhrnně obvykle na začátku prvního ročníku. I učebnice jsou tímto způsobem koncipované a názvosloví je vyčleněno do samostatné kapitoly, případně podkapitoly. Na středních odborných školách nebo středních odborných učilištích se podle časové dotace věnované chemii probírá názvosloví v různém rozsahu a do různé hloubky. Obvykle se však do výuky zahrnují pouze základní typy sloučenin (halogenidy, oxidy, hydroxidy, kyseliny a soli) společně s přehledem názvů a značek základních prvků, zmínkou o periodické tabulce prvků, případně vývojem a historií chemie. Na gymnáziích je chemii věnována daleko větší pozornost. Názvosloví se probírá důkladně tak, aby případného aspiranta na studium tohoto předmětu na vysoké škole připravila na přijímací zkoušky a ostatním poskytla ucelený a zevrubný přehled. Kromě základních sloučenin bývá zvykem probrat i komplikovanější názvosloví. Výklad zmiňuje tvorbu názvů a vzorců podvojných oxidů a solí, thiokyselin, peroxokyselin, krystalosolvátů a smíšených solí a po uvážení vyučujícího i některých dalších. Největší novinkou je názvosloví koordinačních sloučenin, které se na žádném typu základních škol z důvodů jeho komplikovanosti nezmiňuje. V závislosti na typu střední školy se mu výklad věnuje různou měrou. Přehled názvosloví komplexů se obvykle neuvádí v souhrnu, ale společně s vlastnostmi sloučenin tohoto typu. 1.-4. ROČNÍK ČTYŘLETÉHO GYMNÁZIA A 5.-8. ROČNÍK OSMILETÉHO GYMNÁZIA - vývoj a historie chemie - prvky a sloučeniny - oxidační číslo - názvosloví anorganických sloučenina 16 NECHEMICKÉ OBORY SOŠ A SOU S 1-2 VYUČOVAČÍMI HODINAMI TÝDNĚ - chemické názvosloví a symbolika 17 NECHEMICKÉ OBORY SOŠ A SOU S 3-5 VYUČOVAČÍMI HODINAMI TÝDNĚ - vývoj a historie chemie - prvky a sloučeniny 18
- periodická soustava prvků, periodický zákon - názvosloví anorganických sloučenin 18 NECHEMICKÉ OBORY SOŠ A SOU S 6-8 VYUČOVAČÍMI HODINAMI TÝDNĚ - vývoj a historie chemie - prvky a sloučeniny - oxidační číslo - periodická soustava prvků, periodický zákon - názvosloví anorganických sloučenin 19 STUDIJNÍ OBORy SOU - přehled chemického názvosloví 20 2.4 Učebnice chemie Učebnic chemie pro základní i střední školy existuje poměrně široká škála a každá tato učebnice v sobě spojuje určité nedostatky i přednosti. Mezi nejběžněji používané učebnice na základních školách patří: Chemie 8: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia (J. Škoda, P. Doulík), Chemie: úvod do obecné a anorganické chemie (J. Mach, I. Plucková, J. Šibor), Základy praktické chemie 1 (P. Beneš, V. Pumpr, J. Banýr), Chemie I: pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií (I. Karger, D. Pečová, P. Peč) a Chemie: pro 8. ročník základní školy (H. Čtrnáctová, F. Zemánek, M. Svobodová, B. Dušek). Učebnic pro střední školy existuje o mnoho více, já jsem se pokusila vybrat a zhodnotit ty nejběžnější. Pro každý typ školy (gymnázium, SOŠ a SOU) jsem se pokusila zařadit alespoň tři různé publikace. Při hodnocení didaktické vybavenosti učebnic vycházím z metody navržené J. Průchou. 21 2.4.1 Hodnocení učebnic pro základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií Didaktická vybavenost učebnice Funkce prezentace učiva (jak jsou informace prezentovány) učebnice verbální komponenty 1 2 3 4 5 výkladový text prostý 1 1 1 1 1 výkladový text zpřehledněný (např. tabulky) 1 1 1 1 1 shrnutí učiva k celému ročníku 0 0 0 0 0 shrnutí učiva k tématickým celkům 0 1 1 1 1 shrnutí učiva k předchozímu ročníku - - - - - doplňující texty (prameny, citace) 0 0 0 0 0 poznámky a vysvětlivky 1 0 0 1 0 podtexty k vyobrazením 1 1 1 1 1 19
slovníček pojmů, cizích slov s vysvětlením 0 0 0 0 0 obrazové komponenty umělecká ilustrace 1 1 1 1 1 nauková ilustrace 1 1 1 1 1 fotografie 1 1 1 1 1 mapy, plánky 1 1 1 1 1 obrazová prezentace barevná 1 1 1 1 1 Funkce řízení a vyučování (jak učebnice řídí systém učení a vyučování) verbální komponenty předmluva 1 1 1 1 1 návod k práci s učebnicí 1 1 1 1 1 celková stimulace 0 1 1 1 0 detailní stimulace 1 1 1 1 1 odlišení úrovní učiva 1 1 1 1 1 otázky za tématy 1 1 1 0 1 otázky a úkoly k celému ročníku 1 0 1 0 0 otázky a úkoly k předchozímu ročníku - - - - - instrukce k úkolům komplexnější povahy 1 1 1 0 1 náměty pro mimoškolní činnosti s užitím učebnice 0 0 0 0 0 explicitní vyjádření cílů učení pro žáky 0 1 0 0 0 sebehodnocení pro žáky 1 1 1 0 0 výsledky úkolů 1 1 1 0 0 odkazy na jiné zdroje informací 1 0 0 0 0 obrazové komponenty grafické symboly vyznačující určité části textu 1 1 1 1 1 zvláštní barva pro určité části textu 1 1 1 1 1 užití zvláštního písma pro určité části textu 1 1 1 1 1 využití předsádky 0 0 0 1 0 Funkce orientační (jak učebnice orientuje uživatele při jejím využívání) verbální komponenty obsah učebnice 1 1 1 1 1 členění učebnice na kapitoly 1 1 1 1 1 marginálie, výhmaty, živá záhlaví 1 1 0 1 1 rejstřík 1 1 1 1 1 20
Koeficienty didaktické vybavenosti učebnice učebnice 1 2 3 4 5 EI 9 ze 13 69 % 9 ze 13 69 % 9 ze 13 69 % 10 ze 13 77 % 9 ze 13 69 % EII 13 z 17 76 % 13 z 17 76 % 13 z 17 76 % 9 z 17 53 % 9 z 17 53 % EIII 4 ze 4 100 % 4 ze 4 100 % 3 ze 4 75 % 4 ze 4 100 % 4 ze 4 100 % EV 18 z 27 67 % 18 z 27 67 % 17 z 27 63 % 14 z 25 56 % 14 z 27 52 % EO 8 z 9 89 % 8 z 9 89 % 8 z 9 89 % 9 z 9 100 % 8 z 9 89 % E 26 z 34 76 % 26 z 34 76 % 25 z 34 74 % 23 z 34 68 % 22 z 34 65 % vysvětlivky: 1 - Chemie: úvod do obecné a anorganické chemie (J. Mach, I. Plucková, J. Šibor) 2 - Základy praktické chemie 1 (P. Beneš, V. Pumpr, J. Banýr) 3 - Chemie: pro 8. ročník základní školy (H. Čtrnáctová, F. Zemánek, M. Svobodová, B. Dušek) 4 - Chemie 8: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia (J. Škoda, P. Doulík) 5 - Chemie I: pro 8. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií (I. Karger, D. Pečová, P. Peč) Chemie: úvod do obecné a anorganické chemie 22 autoři: Josef Mach, Irena Plucková, Jiří Šibor nakladatelství: Nová škola rok vydání: 2013 vydání: 2. počet stran: 110 ISBN 978-80-7289-448-2 Celkový koeficient didaktické vybavenosti učebnice Chemie: úvod do obecné a anorganické chemie (J. Mach, I. Plucková, J. Šibor) je 76%. Jedná se tedy o dostatečně didakticky vybavenou učebnici. Učebnice se zdá po grafické i obsahové stránce poměrně dobře zpracovaná. Jednotlivé tématické celky (kapitoly) jsou řazeny relativně logicky za sebou. Velmi příznivě bych hodnotila opakovací cvičení za jednotlivými kapitolami i k celému ročníkovému učivu. Umožňují žákům upevnit si jednotlivé znalosti a díky klíči na konci učebnice slouží jako prostředek pro samohodnocení. Díky střídmému grafickému zpracování, bohatému obrazovému materiálu, barevným fotografiím, tabulkám, grafům a přehledným schématům učebnice působí uživatelsky velmi atraktivně. Nicméně úkoly a otázky k zamyšlení, doplňující informace a zajímavosti jsou opět včleněny do samotného výkladového textu a snižují tak celkovou přehlednost a znesnadňují 21