O clasă obişnuită (în care să se găsească şi o chiuvetă) poate fi convertită cu uşurinţă într-un laborator temporar. Deşi noi putem oferi o paletă mai largă de experimente, cele mai îndrăgite sunt cele care urmăresc îmbunătăţirea abilităţilor de măsurare, de investigaţie şi de colaborare, precum şi conştientizarea de către copii a siguranţei în efectuarea de experimente chimice. Aceste experimente sunt descrise mai jos.
Numeroşi profesori de gimnaziu recunosc utilitatea experimentelor, dar scopul organizării acestora în şcolile primare nu este de a-i face pe elevi să producă ulterior lucrări scrise. Ei pot să facă acest lucru mai târziu, împreună cu profesorii lor, dar cea mai importantă idee este de a le arăta elevilor cât de palpitantă şi distractivă poate fi ştiinţa.
Note: Toate substanţele chimice utilizate trebuie să fie supuse unei evaluări a riscului de către cei care efectuează experimentele, iar condiţiile locale trebuie luate în considerare. Profesorilor de la şcolile primare care nu au o specializare în chimie ar putea să li se pară o idee mai bună să fie îndrumaţi de colegii lor care predau în gimnaziile din localitate.
Investigarea proprietăţilor plastilinei vâscoase “slime” şi ale substanţei polimorfe
Plastilina “Slime” se obţine prin amestecarea soluţiei de borax cu soluţie de alcool polivinil (PVA), apoi se adaugă câteva picături de coloranţi alimentari. Schimbarea cantităţii de borax modifică proprietăţile fizice ale slime. Acest experiment (destul de scârbos) e foarte popular în rândul copiilor.
Polimorful termoplastic care poate fi modelat a o temperatură destul de mică: 62°C.
Materiale
Pentru două clase de 35 elevi care lucrează în perechi, veţi avea nevoie de 3 l de soluţie de PVA şi 2 l de soluţie de borax.
Pentru a obţine 1 l de soluţie de PVA:
- Luaţi 40 g de alcool polivinil şi adăugaţi apă până obţineţi un volum total de 1 l.
- Amestecaţi, încălzind de la 40º la 90ºC în apă (timp de 1 h). Pentru a grăbi procesul, acoperiţi balonul cu o folie metalică pentru a menţine căldura.
Pentru a obţine 1 l de soluţie de borax de 4%:
- Luaţi 40 g de borax şi adăugaţi apă până obţineţi un volum total de 1 l.
- Amestecaţi.
Atenţie: Borax-ul se mai numeşte borat de sodiu sau tetraborat de sodiu, şi este utilizat la scară largă în detergenţi, agenţi de dedurizare a apei, săpunuri şi detergenţi.
Polimorful se poate achiziţiona de la Universitatea din Middlesex, UKw3 şi costă aprox. €30/kg. Puneţi deoparte cam 4-5 g per elev (în tuburi individuale).
Metoda
Elevii trebuie să:
- Toarne soluţia de PVA într-un strat cu o grosime de 1 cm într-o balon de plastic care apoi va fi aruncat (de obicei, baloanele pe care le folosim sunt gradate corespunzător: soluţia de PVA e prea vâscoasă ca să poată fi utilizat un cilindru de măsurat).
- Opţional: să adauge 3-5 picături de coloranţi alimentari şi să amestece.
- Să adauge o cantitate de borax măsurată cu atenţie şi să amestece
Iniţial, spuneţi fiecărei perechi de elevi să utilizeze o cantitate fixă de borax – între 4 şi 10 ml.
- Folosind mănuşile, să extragă plastilina “slime”substanţa vâscoasă şi să investigheze proprietăţile sale tactile întinzând-o.
Familiarizaţi-i pe elevi cu polimorful termoplastic. Acesta se găseşte sub forma unor granule fără culoare care, atunci când sunt puse în apă fierbinte (peste 62oC), pot fi modelate în tot felul de forme interesante: peşte, pasăre sau – pentru cei cu mai puţină imaginaţie – mingi. Mingile confecţionate din acest material sar altfel dacă polimerul este călduţ..The iodine clock experiment
Experimentul iodurii contra cronometru
Prin acest experiment copiii examinează procesul de diluare şi învaţă să măsoare volumele cu mare precizie, precum şi să determine reacţia chimică să îşi schimbe culoarea după exact 30 secunde. Noi organizăm această activitate ca o competiţie, ceea ce face ca totul să fie mai palpitant.
În experiment se utilizează două soluţii, numite mai departe soluţia A şi soluţia B (vezi mai jos). Suntem foarte atenţi să nu se confunde cu numele substanţelor chimice utilizate. Elevii au la dispoziţie trei baloane Erlenmeyer umplute pe jumătate cu soluţia A, soluţia B şi apă (W), precum şi cilindri gradaţi corespunzător pentru a evita contaminarea.
Materiale
Pentru două clase a 35 de elevi, veţi avea nevoie de 4 l din fiecare soluţie.
Pentru a produce 4 l din soluţia A, amestecaţi următoarele substanţe chimice şi adăugaţi apă până când volumul total e de 4 l:
- 0.2 g amidon solubil
- 30 ml acid etanoic (acid acetic)
- 4.1 g etanoat de sodiu (acetat)
- 50 g iodură de potasiu
- 9.4 g tiosulfat de sodiu
Pentru a produce 4 l din soluţia B, se iau 200 ml (30%, descris de asemenea ca 100 Vol) de peroxid de hidrogen adăugaţi apă până când volumul total e de 4 l.
Metoda
Asiguraţi-vă de faptul că fiecare pereche de câte 2 elevi are echipamentul corespunzător şi că sunt capabili să lucreze cu un cronometru, apoi demonstraţi reacţia fără diluare. Amestecaţi 15 ml din soluţia A cu 15 ml din soluţia B. Amestecul se va colora în negru după câteva secunde.
Discutaţi despre ce se întâmplă dacă adăugaţi apă în amestec. Utilizaţi termeni ca ‘mai puţin concentrat şi ‘mai diluat’ în explicaţie, pentru a le da elevilor un model mental din care să înţeleagă ce se întâmplă. Daţi toate instrucţiunile verbal pentru a maximiza timpul petrecut cu punerea în practică.
Daţi-le copiilor sarcina (provocarea) de a face amestecul să ia culoarea neagră la un anumit moment determinat– stabiliţi un moment între 30 şi 60 secunde. Daţi fiecărei perechi de copii un timp diferit de rezolvare a sarcinii.
Deşi experimentul nu e un test prea rezonabil, întrucât atât volumul cât şi concentraţia amestecului se modifică, reuşeşte să îi captiveze pe copii şi să îi obişnuiască cu exerciţiul efectuării de măsurători, al investigării şi al înţelegerii modului în care trebuie să lucreze în echipă. Dacă e necesar, puteţi oferi un premiu celei mai bune dintre echipe.
Experimentul poate fi mai complex pentru elevii de gimnaziu, de exemplu insistându-se ca soluţia B să fie diluată astfel încât de fiecare dată să fie folosit acelaşi volum de soluţie B– ceea ce este, desigur, mai relevant din punct de vedere ştiinţific. După efectuarea experimentului, turnaţi cu grijă soluţia de iodură care a rezultat în chiuvetă şi curăţaţi-o bine. Spălaţi şi reutilizaţi baloanele Erlenmeyer. Dacă nu aveţi la dispoziţie o chiuvetă, aruncaţi soluţia într-o găleată (conţinând cristale de tiosulfat de sodiu care să reacţioneze cu iodura) şi aruncaţi soluţia la toaletă, din când în când.
Diluarea acidului
Elevii se distrează investigând efectele diluării unui acid în urma reacţiei sale cu magneziul, în special datorită faptului că pot să colecteze hidrogenul şi să îi dea foc la sfârşit (le place zgomotul puternic rezultat).
Materiale
- Panglică de magneziu tăiată în fâşii de 2 cm. Fiecare student va avea nevoie de 5 bucăţi.
- Aproximativ 2l din fiecare din cele 4 concentraţii de acid clorhidric (HCl), vezi mai jos.
Tabel 1: Concentraţii de acid clorhidric
| Concentraţie aproximativă (molar, M) |
Volum 11 M acid clorhidric (ml) |
Volum apă (l) |
| 2.0 |
364 |
2 |
| 1.5 |
273 |
2 |
| 0.1 |
182 |
2 |
| 0.5 |
91 |
2 |
Metoda
Elevii trebuie să:
- Măsoare 10 ml dintr-una din soluţiile de acid şi să le pună într-o eprubetă.
- Adăugaţi o bucată de magneziu, porniţi cronometrul şi opriţi-l cans se opreşte sfârâitul.
- Faceţi un tabel cu rezultatele lor şi convertiţii timpii în secunde.
- Spre finalul experimentului, utilizaţi a cincea bucată de magneziu şi atrageţi gazul de hidrogen eliberat într-o a doua eprubetă, apoi utilizaţi aşchie de lemn pentru a da foc gazului în deplină siguranţă.
- Comparaţi rezultatele experimentului lor cu explozia baloanelor de hidrogen în holul şcolii.
Atunci când se efectuează experimentul, coordonatorul le arată elevilor cum să dea foc gazului şi îi supraveghează cu multă grijă în timp ce ei fac acest lucru singuri.
