Χ. ΓΚΟΤΖΑΡΙΔΗΣ Φ. ΦΩΤΙΑΔΗΣ

Mole

Η μονάδα της χημικής ποσότητας

ΧΗΜΕΙΑ Α' ΛΥΚΕΙΟΥ

Ένα ωριαίο σενάριο για την εισαγωγή της έννοιας του mole όταν παρουσιάζεται το

θέμα των χημικών αντιδράσεων

ΣΚΟΠΟΣ:

Σκοπός του σεναρίου είναι να γίνει η εισαγωγή της έννοιας του mole καθώς μελετώνται οι

περιπτώσεις χημικών αντιδράσεων (Χημεία Α' Λυκείου κεφ.3.5). Στο σενάριο δεν γίνεται

θεωρητική μελέτη της έννοιας του mole, διότι αυτή θα γίνει αναλυτικά, όταν παρουσιάζεται

η παράγραφος 4.1.

ΣΤΟΧΟΙ:

ΓΝΩΣΕΙΣ

Στο τέλος του σεναρίου οι μαθητές:

1. Nα μπορούν να μεταφέρουν την αναλογία των μορίων σε μία ισοσταθμισμένη χημική εξίσωση σε αναλογία mole.

2. Να αντιληφθούν την αναγκαιότητα της χρήσης της έννοιας του mole στους χημικούς υπολογισμούς.

ΙΚΑΝΟΤΗΤΕΣ

1. Να αναπτύξουν δεξιότητες συζήτησης και υποστήριξης των απόψεών τους.

2. Να αναπτύξουν κριτική σκέψη.

Σύντομη περιγραφή του σεναρίουΗ δομή της διδακτέας ύλης της Χημείας της Α' Λυκείου προβλέπει την παρουσίαση της στοιχειομετρίας και των στοιχειομετρικών υπολογισμών, προς το μέση της σχολικής χρονιάς. Στην προσπάθεια να γίνει ολοκληρωμενη η παρουσίαση του θέματος της στοιχειομετρίας, δεν μένει χρόνος για την παρουσίαση του κεφαλαίου της Οργανικής χημείας. Ενώ αν προβλεφθεί χρόνος για την Οργανική, περιορίζονται οι ώρες παρουσίασης της στοιχειομετρίας.

Το σενάριο είναι μία πρόταση-απάντηση στο χρονικό πρόβλημα που προαναφέρθηκε και φιλοδοξεί να παρουσιάσει ιδέες για την εισαγωγή της έννοιας του mole, και τη συζήτηση με βάση τα mole από τη χρονική περίοδο που μελετώνται τα είδη των χημικών αντιδράσεων. Με την βαθμιαία εισαγωγή και της έννοιας της σχετικής μοριακής μάζας σε επόμενα μαθήματα , θα μπορούσε να γίνεται ποιοτική στοιχειομετρική μελέτη πολύ πριν την εισάγουμε θεωρητικά στο ειδικό κεφάλαιο (κεφ.4) και με αυτό τον τρόπο να γίνει μεγαλύτερη εξοικείωση των μαθητών με τους στοιχειομετρικούς υπολογισμούς ενώ ταυτόχρονα εξοικονομείται διδακτικός χρόνος.

Το σενάριο περιλαμβάνει δύο θεωρητικά μέρη που παρουσιάζονται από τον εκπαιδευτικό και συζητούνται με τους μαθητές και δύο φύλλα εργασίας που συμπληρώνουν οι ομάδες των μαθητών.

ΟΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

ΚΑΙΜΟΝΑΔΑ ΧΗΜΙΚΗΣΠΟΣΟΤΗΤΑΣ

Μία γρήγορη ματιά σε βασικές έννοιες( Σύντομη εισαγωγή από τον εκπαιδευτικό ως σύνδεση με το κυρίως

μάθημα που θα δοθεί στους μαθητές ως συμπληρωματικό υλικό έντυπα ή ψηφιακά ppt)

;Ποια φαινόμενα ονομάζονται χημικά

Χημικά φαινόμενα ονομάζουμε τα φαινόμενα που όταν συμβαίνουν .αλλάζουν τη φύση των σωμάτων που συμμετέχουν σ΄ αυτά

Τα χημικά φαινόμενα δε συμβαίνουν αποκλειστικά στα χημικά εργαστήρια , αλλά καθημερινά τα συναντάμε στις δραστηριότητές μας και τα θεωρούμε

.εντελώς συνηθισμένες καταστάσεις

:Για παράδειγμα θα μπορούσε να αναφέρουμε τα χημικά φαινόμενα

Ανάβω έναν αναπτήρα

Σκουριασμένες σιδερένιες βίδες

" " Παίρνω ένα αντιόξινο χάπι για να μου φύγει το κάψιμο που νοιώθω στοστομάχι

Το κρασί γίνεται ξύδι

;Τι είναι η χημική αντίδραση

" " Μια χημική αντίδραση είναι η επιστημονική μελέτη αυτού που . ονομάσαμε χημικό φαινόμενο Κάθε χημικό φαινόμενο που συμβαίνει έχει

ως αποτέλεσμα την αλλαγή των μορίων των ουσιών που λαμβάνουν μέρος' . σ αυτό και τη μετατροπή τους σε νέα μόρια δηλαδή νέες ουσίες Συνεπώς

" " το σήμα κατατεθέν μίας χημικής αντίδρασης είναι τα νέα υλικά ή οι νέες . ουσίες που σχηματίζονται

Η χημική αντίδραση του υδρογόνου με το οξυγόνο χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις 2 μόρια υδρογόνου και 1 μόριο οξυγόνου αντιδρούν και δίνουν 2 μόρια νερού

;Τί είναι η χημική εξίσωση

" " Χημική εξίσωση είναι ένας τρόπος για να περιγράψουμε συμβολικά αυτό , . που συμβαίνει σε μια χημική αντίδραση δηλαδή σε ένα χημικό φαινόμενο

. Οι χημικές εξισώσεις γράφονται με τα χημικά σύμβολα Υπάρχει και ένα βέλος με κατεύθυνση προς τα δεξιά που δείχνει τη αρχική και τελική

. , κατάσταση της αντίδρασης Οι ουσίες στα αριστερά του βέλους είναι όπως , , λέμε συνήθως τα αντιδρώντα σώματα ή οι ουσίες που πρόκειται να

. , , αντιδράσουν Οι ουσίες στα δεξιά του βέλους είναι όπως λέμε συνήθως τα , προϊόντα της αντίδρασης ή οι ουσίες που έχουν παραχθεί από την

.αντίδραση

Η χημική αντίδραση του υδρογόνου με το οξυγόνο χρησιμοποιώντας σύμβολα2 1 2μόρια υδρογόνου και μόριο οξυγόνου αντιδρούν και δίνουν

μόρια νερού

, Για να γράψουμε χημικές εξισώσεις θα πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε τους . χημικούς τύπους των ουσιών που εμπλέκονται στη χημική αντίδραση Οι

(τύποι πρέπει να είναι γραμμένοι στη σωστή πλευρά του βέλους τα ). αντιδρώντα αριστερά και τα προϊόντα δεξιά Η σειρά με την οποία είναι

, ' γραμμένα τα αντιδρώντα και τα προϊόντα δεν έχει σημασία εφ όσον κάθε .υλικό είναι στη σωστή πλευρά

: ΜΙΑ ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΑ Πολύ συχνά θα δείτε στις περιγραφές των υλικών . στην αντίδραση παρενθέσεις μετά το υλικό Εάν το υλικό είναι αέριο τότε

(γράφεται ένα g). (Εάν είναι στερεό υλικό γράφεται ένα s), ενώ για υγρό (ένα l). ( )Ένα υλικό που βρίσκεται διαλυμένο σε νερό ένα υδατικό διάλυμα

(δείχνεται με aq)

ΦΥΛΛΟΕΡΓΑΣΙΑΣ Ι

Ας γράψουμε τις χημικές εξισώσεις των χημικών αντιδράσεων που αντιστοιχούν στα χημικά φαινόμενα που .αναφέρθηκαν στην αρχή

Ανάβω έναν αναπτήρα

C3H8 + 5 O2 ⟶ 3CO2 + 4 H2O

Σκουριασμένες σιδερένιες βίδες

4 Fe + 3 O2 ⟶ 2 Fe2O3

" " Παίρνω ένα αντιόξινο χάπι για να μου φύγει το κάψιμο που νοιώθω στο στομάχι

Ca(OH)2 + 2 HCl ⟶ CaCl2 + 2 H2O

Το κρασί γίνεται ξύδι

C2H5OH + O2 ⟶ HC2H3O2 + H2O

Ισοσταθμίζοντας μία χημική αντίδραση

:Ηθεωρία των χημικών αντιδράσεων αναφέρει ότι " Σε κάθε χημικήαντίδραση παραμένει σταθερός ο

αριθμός τωνατόμων τωνστοιχείων ή των ενώσεων ."που συμμετέχουν σ΄ αυτήν

, Με βάση την παραπάνω αρχή συζητήστε στην ομάδα σας και σχολιάστε την ανάγκη να υπάρχουν οι συντελεστές στις χημικές

αντιδράσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Πολύ πριν ανακαλυφθεί ότι η ύλη δομείται με τα στοιχειώδη, , σωματίδια τα άτομα ο Γάλλος χημικός Lavoisier είχε διατυπώσει τον

:ομώνυμο νόμο που λέει ότι

" Σε κάθε χημικήαντίδραση η μάζα τωναντιδρώντων σωμάτων ισούται με τη μάζα τωνπροϊόντων της

." αντίδρασης

Συζητήστε με την ομάδα σας τις δύο προτάσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω και προσπαθήστε να απαντήσετε στον ισχυρισμό ότι οι

. δύο προτάσεις είναι ισοδύναμες

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

. Στο σχήμα περιγράφεται μία χημική αντίδραση Συζητήστε με την ομάδα σας και κατατάξτε τα σώματα που εμφανίζονται σε χημικά

. στοιχεία και χημικές ενώσεις Να αναφέρετε και το κριτήριο που .χρησιμοποιήσατε για την επιλογή σας

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ανατρέξτε στον περιοδικό πίνακα που ήδη μελετήσατε και κάνετε μία πρόβλεψη για το πόσο μεγαλύτερο είναι το ένα μόριο σε σχέση με

.το άλλο

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4 Σε ποια ή ποιες από τις παρακάτω περιπτώσεις πιστεύετε ότι θα πραγματοποιηθεί η αντίδραση μεταξύ του υδρογόνου και του

χλωρίου και ταυτόχρονα δεν θα περισσέψει κάποια ποσότητα από; αυτά

Ας θεωρήσουμε ότι σε όλες τις περιπτώσεις οι συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας είναι αυτές που πρέπει ώστε να πραγματοποιηθεί η

.αντίδραση

1. Αν απομονώσουμε ένα μόριο Υδρογόνου και ένα μόριο Χλωρίου .και τα φέρουμε στον ίδιο χώρο

2. Αν απομονώσουμε εκατό μόρια Υδρογόνου και εκατό μόρια .Χλωρίου και τα φέρουμε στον ίδιο χώρο

3. 1Αν ζυγίσουμε g 1Υδρογόνου και g Χλωρίου και τα φέρουμε στον .ίδιο χώρο

4. 100Αν ζυγίσουμε g 100Υδρογόνου και g Χλωρίου και τα φέρουμε .στον ίδιο χώρο

Διαλέξτε μία από τις απαντήσεις και σχολιάστε τα πλεονεκτήματα .και τα μειονεκτήματα της

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Διερευνήστε την δυνατότητα που μας δίνεται σε ένα χημικό εργαστήριο να απομονώσουμε μόρια χημικών ενώσεων ή να

. ζυγίσουμε μόρια χημικών ενώσεων

Από τις παραπάνωπεριπτώσεις συμπεραίνουμε ότι εύκολα μπορούμε να

ζυγίσουμε ποσότητες ουσιώνστο εργαστήριο , …χρησιμοποιώντας μια ζυγαριά αλλά

...... Το μεγάλο ερώτημα είναι πώς θα εξασφαλίσουμε ταυτόχρονακαι την

αναλογία τωνμορίων που προκύπτει από την ,ισοστάθμιση μιας χημικής εξίσωσης

! χρησιμοποιώντας μόνο τον ζυγό

Εισαγωγή στην έννοια του mole ( Σύντομη εισαγωγή από τον εκπαιδευτικό ως σύνδεση με το κυρίως

μάθημα που θα δοθεί στους μαθητές ως συμπληρωματικό υλικό έντυπα ή ψηφιακά ppt)

...... Το μεγάλο ερώτημα είναι

πώς θα εξασφαλίσουμε ταυτόχρονακαι την αναλογία τωνμορίων που προκύπτει

από την ισοστάθμιση μιας χημικής , ! εξίσωσης χρησιμοποιώντας μόνο τον ζυγό

Ηαπάντηση στο παραπάνω ερώτημα βρίσκεται στον ορισμό της έννοιας του mole. Τοmole ορίζεται ως η

( ) ποσότητα μετρήσιμη με τον ζυγό από μία ουσία η οποία . περιέχει συγκεκριμένο αριθμό σωματιδίων

Μετην εισαγωγή της έννοιας του mole

εξασφαλίζουμε τη σχέση τωνσωματιδίων που

απαιτούνται για να γίνει μία χημικήαντίδραση με

τη μοναδική δυνατότητα που έχουμε στο χημικό

, εργαστήριο δηλαδή να ζυγίζουμε τις χημικές

.ουσίες

.Μία αναλογία από την καθημερινή ζωή

" "; 1 Πού περιέχονται περισσότερα κομμάτια Σε Kg πατάτες 1 ή σε Kg ;ρύζι

; Ποιο ζυγίζει περισσότερο Μία ντουζίνα πατάτες ή μία ;ντουζίνα κόκκοι ρυζιού

Για την χημικήαντίδραση χρειαζόμαστε " " ντουζίνες σωματιδίωναλλάμπορούμε να

μετράμε μόνο Kg ή g . Για να ξεπεράσουμε το πρόβλημαπρέπει να γνωρίζουμε πόσο ζυγίζει

" " . η ντουζίνα από την κάθε ουσία

" " Την έννοια της ντουζίνας στηΧημεία την αποδίδει η έννοια του mole.

Δηλαδή με τη βοήθεια του mole μπορούμε να υπολογίζουμε γραμμάρια της ουσίας που

όμως νααντιστοιχούν και σε συγκεκριμένο αριθμό σωματιδίων της ουσίας.

Το mole είναι η γέφυρα ανάμεσα στον αριθμό χημικών σωματιδίων και τον ζυγό που χρησιμοποιούμε στους χημικούς υπολογισμούς

Αναλυτικά για την έννοια του mole και τον τρόπο που προέκυψε θεωρητικά αυτή η ποσότητα θα μάθουμε στο

. επόμενο κεφάλαιο στη συνέχεια των μαθημάτων Εδώ θα περιοριστούμε στη βασική σκέψη που ενσωματώνει η

έννοια του mole και θα προσπαθήσουμε να την χρησιμοποιούμε στη συζήτηση για τις χημικές αντιδράσεις

. που θα μελετάμε στη συνέχεια

Σε επόμενα μαθήματα θα μάθουμε να μετατρέπουμε τα mole . σε γραμμάρια και το αντίστροφο

ΕΡΩΤΗΣΗΠΡΟΒΛΕΨΗΣ

Στο προηγούμενο φύλλο εργασίας μελετήσαμε την αντίδραση του Υδρογόνου με το χλώριο και σας ζητήθηκε η πρόβλεψη για το πόσο

. μεγαλύτερο είναι το ένα μόριο από το άλλο Συνεχίζοντας τον ίδιο συλλογισμό να κάνετε μία πρόβλεψη για το πόσες φορές μεγαλύτερη

περιμένετε να είναι η μάζα ενός mole του Χλωρίου από τη μάζα ενόςmole .Υδρογόνου

ΦΥΛΛΟΕΡΓΑΣΙΑΣ ΙΙ

Ας αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε την έννοια του mole στις χημικές αντιδράσεις που αναφέραμε στο μάθημα

Συμπληρώστε τις επόμενες χημικές αντιδράσεις με τη μορφή που είναι συμπληρωμένη η πρώτη αντίδραση

C3H8 + 5 O2  ⟶ 3CO2 + 4 H2

1 μόριο + 5 μόρια δίνουν 3 μόρια + 4 μόρια 1 ντουζίνα + 5 ντουζίνες δίνουν 3 ντουζίνες + 4 ντουζίνες

1 mole + 5 mole δίνουν 3 mole + 4 mole

4 Fe + 3 O2 ⟶ 2 Fe2O3

Ca(OH)2 + 2 HCl ⟶ CaCl2 + 2 H2O

C2H5OH + O2 ⟶ HC2H3O2 + H2O

Συζητήστε στην ομάδα σας και γράψτε τις ίδιες χημικές αντιδράσεις επιλέγοντας όμως για αρχική ποσότητα στην πρώτη ουσία τα

τριπλάσια mole από αυτά που απαιτεί η ισοσταθμισμένη χημική.αντίδραση

C3H8 + 5 O2 ⟶ 3CO2 + 4 H2O

4 Fe + 3 O2 ⟶ 2 Fe2O3

Ca(OH)2 + 2 HCl ⟶ CaCl2 + 2 H2O

C2H5OH + O2 ⟶ HC2H3O2 + H2O

Αναζητήστε στο σχολικό βιβλίο μερικές χημικές αντιδράσεις αντιγράψτε τις εδώ και συμπληρώστε την αναλογία μορίων και mole

.για την κάθε μία

Στη συνέχεια και με τη βοήθεια του περιοδικού πίνακα προσπαθήστε 1 να κάνετε μία πρόβλεψη για το πόσο μεγαλύτερο είναι το mole της

κάθε ουσίας που εμφανίζεται στις χημικές αντιδράσεις από το mole .του Υδρογόνου το οποίο είναι το πιο απλό χημικό στοιχείο

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ

Ως κατάληξη του σημερινού μαθήματος ας έχουμε υπόψη τις σχέσεις που μπορούμε να διαχειριστούμε με τη βοήθεια της έννοιας του mole στη μελέτη των χημικών προβλημάτων τα οποία θα συναντήσουμε .στη συνέχεια των μαθημάτων

Και για να κλείσει ευχάριστα το μάθημα ένα:ανέκδοτο

Ένας φυσικός, βιολόγος και ένας χημικός πήγαν για πρώτη φορά στον ωκεανό.

Ο φυσικός είδε τον ωκεανό και έμεινε γοητευμένος από τα κύματα. Είπε ότι ήθελε να κάνει κάποια έρευνα σχετικά με την δυναμική των κυμάτων και μπήκε μέσα στον ωκεανό. Προφανώς, πνίγηκε και δεν επέστρεψε ποτέ.

Ο βιολόγος είπε ότι ήθελε να κάνει έρευνα σχετικά με τη χλωρίδα και την πανίδα μέσα από τον ωκεανό και μπήκε μέσα στον ωκεανό. Και αυτός, δεν επέστρεψε ποτέ.

Ο χημικός περίμενε για μεγάλο χρονικό διάστημα να δει αν θα βγουν οι συνάδελφοί του και στη συνέχεια, έγραψε ως παρατήρηση:

"Ο φυσικός και ο βιολόγος είναι διαλυτοί στο νερό των ωκεανών"