Calea dragonului: chimie pentru cei mici Teach article

Tradus de Gabriela Cîrstea. În Suedia locuiește o dragoniță mică şi verde pe care o cheamă Berta. Ea invită copiii să o însoţească în aventurile ei în Ţara Dragonului - toate acestea având ca subiect chimia.

Portretul Bertei.
Pentru imagine, mulţumim lui
Karin Södergren

Pentru a familiariza mai uşor copiii cu vârste cuprinse între 4 şi 8 ani cu subiecte ştiinţifice, la Centrul ştiinţific NAVET din Borås, în Suedia, am creat dragonița Berta. Personajul Berta este o păpuşă de mână care, pornind de la poveşti, îi învaţă pe copii să păşească în minunata lume a chimiei, cu ajutorul experimentelor. Primele poveşti despre Berta au avut un succes atât de mare, încât au fost reunite într-o carte publicată în 2010 și intitulată: Cartea de experimente a Bertei: poveşti pasionante despre chimie din Ţara Dragonului. Între timp a apărut o a doua carte a Bertei

Copiii fac experimente de
chimie.

Pentru imagine, mulţumim lui
Joakim Lenell

Toate activităţile Bertei au drept scop promovarea înţelegerii şi utilizării chimiei în viaţa de zi cu zi, prin folosirea unor materiale obişnuite, cu care suntem toți familiarizaţi. Aceste materiale nu sunt toxice, majoritatea putând fi procurate uşor din magazine alimentare, astfel încât copiii le pot mânui fără să fie nevoie de aparatură de laborator complicată sau costisitoare.

Experimentele abordează diferite subiecte de chimie – cum ar fi soluţii, gaze, acizi şi baze – şi sunt astfel concepute încât să poată fi făcute nu numai în centrele ştiinţifice sau în şcoli, ci şi acasă.

Recomandări pentru o activitate Berta reuşită

Toate activităţile Berta au fost realizate cu copii, de mai multe ori pe parcursul anilor, pentru a avea certitudinea că ele sunt interesante şi uşor de realizat. Atunci când alegem activităţi pentru Berta şi tinerii ei prieteni experimentatori, avem în vedere următoarele elemente cheie:
– Siguranţă: pot copiii experimenta în siguranţă cu ingredientele, chiar dacă unele dintre ele ajung în final să fie gustate (nu are importanţă că sunt rele la gust – trebuie să fie comestibile pentru ca ei să afle acest lucru)?
– Atractivitate pentru copii: sunt rezultatele amuzante, destul de clare încât să poată fi văzute sau pipăite şi oarecum neaşteptate sau chiar uimitoare?
– Explorare: propune chimia întrebări interesante, care vor conduce la noi experimente şi experienţe?

Fotografie a Bertei.
Pentru imagine, mulţumim lui
Adam Danielsson

Este de asemenea nevoie să existe un element de interacţiune cu ceilalți, deoarece adeseori așa învăţăm cel mai mult. Unele dintre experimente reuşesc cel mai bine atunci când sunt realizate cu un grup mare de copii reuniţi într-o activitate comună, care discută, tatonează și amestecă treptat ingredientele; alte experimente se pretează mai bine la realizarea în grupuri de câte doi sau în grupuri mici.

În acest articol descriem trei activităţi îndrăgite care sunt tipice pentru stilul Bertei. Deşi experimentele sunt diferite, ele au o proprietate comună, în sensul că transformă obişnuitul în fascinant.

 

Activitatea 1: Bule plutitoare

Impactul unei picături de apă
Pentru imagine, mulţumim lui
Roger McLassus/ Wikimedia
Commons

Grupa de vârstă: 4-8 ani

Materiale

  • 4 linguri de hidrogenocarbonat de sodiu (NaHCO3, denumit și bicarbonat de sodiu alimentar)
  • apă – o cantitate suficientă pentru umplerea vasului până la înălţimea de 2 cm
  • 2 linguri de acid citric (sare de lămâie)
  • soluţie de bule de săpun gata preparată
  • un mic acvariu sau un vas similar, cu pereţi verticali
  • o bucată mare de hârtie pentru a acoperi vasul

Instrucţiuni

  1. Amestecaţi 4 linguri de bicarbonat de sodiu cu 2 linguri de acid citric.
  2. Turnaţi acest amestec în vas, împrăștiindu-l pe fundul acestuia.
Bule plutind mult deasupra
lichidului

Pentru imagine, mulţumim lui
Emelie Gunnarsson
  1. Turnaţi o cantitate de apă peste amestec; de unde vine sunetul pe care-l auziţi?
  2. Acoperiţi vasul cu coala de hârtie: de ce este important să procedaţi astfel?
  3. Aşteptaţi timp de 3-4 minute.
  4. Cât timp aşteptaţi, faceţi bule de săpun – copiii pot face şi ei acelaşi lucru. Cu ce fel de gaz umplem bulele de săpun când suflăm? Ce ştim despre gazul pe care îl expirăm?
  5. Îndepărtaţi hârtia de pe vas şi formaţi bule de săpun deasupra vasului, lăsând câteva dintre acestea să cadă în bioxidul de carbon format. De ce par bulele să plutească la o înălţime apreciabilă deasupra lichidului şi nu cad pe suprafaţa acestuia?

Să înţelegem ce se întâmplă

Când adăugăm apă, bicarbonatul de sodiu şi acidul citric se dizolvă în apă şi declanşează reacţia chimică. Se degajă astfel bioxid de carbon şi se aude un sunet specific în timp ce gazul se răspândește în vas.

Bioxidul de carbon este mai dens decât aerul ambiant, deci nu se îndepărtează integral, dar sunt şanse ca el să scape dacă în aer sunt turbulenţe (şi, fiind incolor, este greu să-l vedem împrăştiindu-se). De aceea acoperim vasul cu hârtie şi nu îndepărtăm hârtia decât când gazul s-a format integral şi totul este pregătit pentru bulele de săpun. Acestea conţin aer, deci densitatea lor este mai mică decât cea a bioxidului de carbon; prin urmare, ele plutesc pe stratul de gaz, dovedind că el există şi arătând limita acestuia.

Reflexie într-o bulă de săpun
Pentru imagine, mulţumim lui
Trodel / Flickr

Dacă o bulă de săpun pluteşte o perioadă, veţi vedea că volumul ei se măreşte lent în timp. Explicaţia este că bioxidul de carbon pătrunde în bula de săpun mai repede decât iese aerul din ea. Astfel, bula devine mai grea şi, în cele din urmă, ea va ajunge pe fundul stratului de gaz.

Idee pentru un experiment de aprofundare

Ce se întâmplă dacă bioxidul de carbon se formează într-o pungă de plastic?

Activitatea 2: Cu lămâile la înot 

Grupa de vârstă: 4 – 8 ani

Materiale

Diferite citrice se comportă
diferit atunci când sunt
cufundate în apă.

Pentru imagine, mulţumim lui
Emelie Gunnarsson
  • 1 lămâie verde (lime)
  • 4 alte fructe citrice, de ex. lămâie, grepfrut, portocală, mandarină etc.
  • cuţit pentru decojirea fructelor
  • vas mare, transparent (cu adâncime de cel puţin 20 cm)

Instrucţiuni

Fructele citrice verzi au
foarte puţine pieliţe albe,
astfel ele vor ajunge uneori
pe fundul vasului.

Pentru imagine, mulţumim lui
Emelie Gunnarsson
  1. Umpleţi cu apă vasul mare.
  2. Discutaţi ce s-ar putea întâmpla atunci când fructele sunt cufundate în apă.
  3. Lăsaţi fructele să “facă o baie”. De ce unele dintre ele plutesc mai bine decât altele?
  4. Decojiţi fructele cu grijă – astfel încât coaja să rămână o bucată intactă – şi îndepărtaţi toate pieliţele albe.
  5. Discutaţi ce s-ar putea întâmpla dacă veţi cufunda din nou în apă fructele, de data aceasta decojite.
  6. Lăsaţi fructele “să înoate” din nou şi observaţi ce se întâmplă. Discutaţi ce s-a schimbat şi cauzele posibile.
  7. Pescuiţi fiecare fruct şi îmbrăcaţi-l în “vesta de salvare” (propria-i coajă), apoi introduceţi-le din nou în apă. Ce efect are coaja?
  8. Discutaţi ce se va întâmpla dacă veţi introduce în apă doar cojile, fără fruct – apoi faceţi acest lucru şi observaţi ce se întâmplă.

Să înţelegem ce se întâmplă

Dragoniţa Berta cu fructe
citrice

Pentru imagine, mulţumim lui
Emelie Gunnarsson

Majoritatea fructelor citrice întregi plutesc în apă, dar când ele sunt decojite, situaţia se schimbă. Fructele intacte plutesc datorită marilor cantităţi de aer înmagazinate în pieliţa albă, spongioasă, care le conferă o densitate mai mică decât cea a fructelor decojite. Dacă este îndepărtată coaja într-o singură bucată, aceasta poate fi îmbrăcată sau scoasă de pe fruct asemeni unei veste de salvare, care, în mod evident, este cea care face diferenţa în capacitatea de plutire a fructului.

Portocalele au suficientă
pieliţă albă pentru a pluti
atunci când sunt introduse în
apă.

Pentru imagine, mulţumim lui
Emelie Gunnarsson

Este interesantă din acest punct de vedere diferenţa dintre lămâi şi lămâi verzi. Densitatea ambelor tipuri de fructe este foarte apropiată de cea a apei. Cu toate acestea, lămâile verzi se scufundă totdeauna, deoarece densitatea lor este puţin mai mare decât cea a apei (deoarece nu au aproape deloc pieliţă albă), în timp ce lămâile uneori plutesc, iar alteori se scufundă, în funcţie de cât de multă pieliţă are fructul.

Idee pentru un experiment de aprofundare

Ce se va întâmpla dacă repetăm experimentul cu alte fructe şi legume?

Activitatea 3: Picături în acțiune

Materiale

Bicarbonat de sodiu sau
hidrogenocarbonat de sodiu.

Pentru imagine, mulţumim lui
Thavox, Wikimedia
  • ulei vegetal
  • 1 lingură de hidrogenocarbonat de sodiu (denumit și bicarbonat de sodiu)
  • 1 lămâie
  • 100 ml de suc de varză roşiew1 sau suc de afine
  • o vază înaltă şi îngustă
  • pahar de apă
  • ingură

Instrucţiuni

  1. Puneţi în vază 1 lingură de bicarbonat de sodiu.
  2. Turnaţi deasupra ulei vegetal până umpleţi două treimi din vază.
Ulei de măsline
Pentru imagine, mulţumim lui
Lemone / Wikimedia Commons
  1. Observaţi vaza cu atenţie. Ce fel de bule se ridică la suprafaţă? Unde se duc ele după ce ajung la suprafaţă?
  2. Amestecaţi 100 ml de suc cu puţină apă – doar atât cât este nevoie pentru a arăta culoarea reală a sucului (roşu – violaceu pentru varză, albastru pentru afine).
  3. Discutaţi ce culoare ar căpăta sucul dacă îl acrim cu suc de lămâie.
  4. Stoarceţi o lămâie mică în suc şi amestecaţi. De ce îşi schimbă culoarea?
  5. Turnaţi o parte din acest amestec de suc în uleiul vegetal. Ce se întâmplă cu picăturile de suc? Cum se mişcă ele? Dar bulele transparente care se formează?
  6. Priviţi sucul de pe fundul vazei. Ce culoare are? Cum se modifică aceasta după un timp?
  7. Dacă reacţia încetineşte, adăugaţi o cantitate de suc de lămâie în vază.

Să înţelegem ce se întâmplă

Copiii fac experimente cu
Berta.

Pentru imagine, mulţumim lui
Joakim Lenell

Bicarbonatul de sodiu sub formă de pudră de pe fundul vazei conţine aer captiv. Când se toarnă deasupra ulei vegetal, aerul formează bule care se ridică la suprafaţă. Varza roşie şi afinele conţin coloranţi naturali sensibili la variaţiile de aciditate, aceştia modificându-şi culoarea în roşu când sunt amestecaţi cu suc de lămâie, care este acid (pH 3). Picăturile roşii de suc se scufundă în uleiul vegetal deoarece ele sunt formate în mare parte din apă, a cărei densitate este mai mare decât cea a uleiului. Când sucul acid atinge bicarbonatul de sodiu, are loc o reacţie chimică în care rezultă bioxid de carbon (gaz), iar sucul îşi micşorează aciditatea. (Bicarbonatul de sodiu este alcalin la dizolvarea în apă, astfel că el neutralizează acidul când reacţionează cu acesta.)

Profesorii observă bulele din
vază la sfârşitul
experimentului.

Pentru imagine, mulţumim lui
Joakim Lenell

Bulele mai mari de bioxid de carbon se ridică rapid la suprafaţa uleiului, iar cele mai mici se adună pe suprafaţa picăturilor de suc, ridicându-le şi pe acestea la suprafaţă. Odată gazul eliberat la suprafaţă, picăturile de suc se scufundă din nou spre fundul vasului, de unde captează din nou gaz rezultat în reacţie şi se ridică din nou la suprafaţă. Ele devin de asemenea tot mai alcaline de fiecare dată, fapt care se vede din revenirea la culoarea iniţială: roşu – violaceu sau albastru.

Idee pentru un experiment de aprofundare

Observaţi câte culori diferite puteţi obţine doar prin adăugarea unor cantităţi diferite de suc de lămâie şi bicarbonat de sodiu la sucul de afine şi/sau de varză roşie.

Download

Download this article as a PDF

References

  • Gunnarsson A., Södergren K. (2010) Berta’s Book of Experiments: Exciting chemical fairy tales from Dragon Land. Navet and P&K (The Swedish Plastics and Chemicals Federation), Sweden. ISBN: 978-91-85107- 22-3 (disponibilă în suedeză, engleză şi norvegiană)
  • Gunnarsson A., Södergren K. (2013) Berta´s New Chemistry Adventures. Navet and IKEM (Innovation and Chemical Industries), Sweden. ISBN: 978-91-85107-23-0 (disponibilă în norvegiană şi suedeză)

Web References

Resources

Author(s)

Anna Gunnarsson lucrează la Centrul știinţific NAVET din Borås, Suedia, ca profesor şi manager de proiect. Ea răspunde de elaborarea activităţilor din domeniul chimiei adresate copiilor, precum şi de alte proiecte din domeniul ştiinţei, matematicii şi tehnologiei, cu participare naţională şi internaţională.


Review

De regulă, în învăţământul primar nu sunt predate lecţii de chimie, mai ales în primii ani. Această lucrare ilustrează câteva activităţi originale şi interesante şi propune o metodă alternativă de predare a chimiei, astfel încât fiecare elev să poată participa şi înţelege. Nu cred că în Cipru sunt mulţi profesori care să includă chimia în activităţile lor cu clasele I-IV din ciclul primar. Acest articol ar putea fi un punct de pornire în schimbarea abordării tradiţionale, invitând elevii claselor mici să participle la lecţii amuzante şi pasionante. Cu toate acestea, este important ca aceste activităţi să nu fie folosite doar ca experimente de tip“show-and-tell” (arată şi povesteşte). Profesorii trebuie să fie temeinic pregătiţi pentru discuţiile care urmează după aceste activităţi, în sensul perspectivei didactice a lecţiei. De exemplu, întrebările adresate de profesor, discuţiile dintre elevii aceluiaşi grup şi explicaţiile care decurg din aceste discuţii (cu ajutorul profesorului) constituie partea cheie a experimentului. Acestea nu sunt furnizate în acest material, fiecare profesor având libertatea de a le pregăti.


Christiana Th. Nicolaou, Universitatea din Cipru




License

CC-BY-NC-SA