Proprietăţile periodice ale elementelor chimice

Ghiniţă Elena – Liceul „Grigore Moisil” Timişoara Emilian Băcilă – Liceul „Grigore Moisil” Timişoara

Prof. Florina Sporea-Iacob – Liceul „Grigore Moisil” Timişoara Prof. Cristina Iordaiche – Liceul „Grigore Moisil” Timişoara

Prof. Ovidiu Roşu – Liceul „Grigore Moisil” Timişoara

Abstract

Soft-ul educaţional propus se adresează elevilor din clasa a IX-a şi are ca scop ilustrarea temelor din capitolul "Proprietăţi periodice ale elementelor chimice" într-o formă atrăgătoare, pentru a facilita asimilarea şi procesarea informaţiilor.Lucrarea este în conformitate cu programa şcolară în vigoare la clasa a IX-a şi este structurată în şapte lecţii ce acoperă integral materia acestui capitol.Fiecare lecţie conţine noţiunile teoretice aferente, prezentate sistematic, precum şi exerciţii menite să asigure fixarea cunoştinţelor. Noţiunile teoretice sunt corelate cu cele practice, asigurându-se o mai bună înţelegere a temelor abordate iar caracterul chimic şi electrochimic al elementelor este evidenţiat prin experimente simulate sau filmate în laboratorul şcolii. Elevul este invitat în laboratorul virtual pentru a efectua experimente în ritmul propriu de înţelegere şi învăţare. Lecţiile includ de asemenea elemente de testare a cunoştinţelor ce permit realizarea feedback-ului permanent şi ilustrarea progresului înregistrat. La finalul capitolului este prevăzut un test sumativ de evaluare a tuturor cunoştinţelor dobândite pe parcursul celor şapte lecţii..

1. Introducere Cu ajutorul pachetului de lecţii „Proprietăţile periodice ale elementelor chimice” elevii vor

putea descoperi singuri proprietăţile periodice ale elementelor chimice vor înţelege mai uşor cum se desfăşoară reacţiile chimice.

Lecţiile sunt concepute ca o recapitulare pentru orele de curs şi sunt urmate de un test pentru stabilirea nivelului de înţelegere al elevului.

Pentru a ne atinge scopul, în lucrare ne-am propus să evidenţiem următoarele aspecte: proprietăţilor chimice ale elementelor din sistemul periodic, studiul reacţiilor chimice şi a legăturilor chimice.

Dintre obiectivele urmărite în lucrare amintim: realizarea unor legături între cunoştinţele dobândite anterior şi noile conţinuturi, corelarea informaţiilor prin observaţii cantitative şi calitative, investigarea proprietăţilor chimice şi fizice ale elementelor, formularea de concluzii folosind informaţia din surse de documentare, grafice, scheme, date experimentale, verificarea cunoştinţelor prin experimente virtuale şi evaluarea performanţelor elevilor.

2. Conţinuturi Lecţia 1. Corelaţia între configuraţia electronică a unui element şi locul ocupat de acesta în sistemul periodic

În cadrul acestei lecţii am prezentat modul de organizare al elementelor în cadrul sistemului periodic, aranjarea acestora în grupe şi perioade în funcţie de proprietăţile chimice ale acestora. Sunt definite toate noţiunile teretice specifice astfel încât, pentru fiecare element al sistemului periodic elevul să fie capabil să identifice:

- numărul grupei care indică numărul de electroni de pe ultimul strat

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VII-a, 2009 191

- numărul perioadei care reprezintă numărul de straturi ocupate cu electroni - blocul de elemente(s,p,d,f) în funcţie de tipul orbitalului în care se plasează electronul

distinctiv.

Figura 1. Sistemul periodic al elementelor Lecţia 2. Proprietăţi periodice şi neperiodice ale elementelor chimice

Este enunţată legea periodicităţii şi sunt clasificate proprietăţile elementelor în: - proprietăţi periodice (care depind de nucleu): numărul atomic (sarcina nucleară) Z şi masa

atomică A; - proprietăţi periodice (determinate de structura învelişului electronic): caracterul chimic

(metalic şi nemetalic), energia de ionizare, afinitatea pentru electron, numărul de oxidare, valenţa, raza atomică (volumul atomic), raza ionică (volumul ionic). Lecţia 3. Ionii

În această lecţie sunt prezentate configuraţiile stabile de gaz rar şi cele cu stabilitate mărită, sunt definiţi ionii şi procesul de ionizare şi se explică formarea ionilor pozitivi (cationi), respectiv negativi (anioni).

Figura 2. Reacţii de ionizare

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi 192

Pentru fixarea cunoştinţelor sunt propuse exerciţii referitoare la tipurile ionilor formaţi de diferite elemente şi la structurile unor ioni. Lecţia 4. Caracterul electropozitiv şi caracterul metalic

Momentele acestei lecţii presupun definirea noţiunile de caracter electropozitiv (metalic) şi energie de ionizare precum şi analiza relaţiei dintre energia de ionizare primară, energia de ionizare secundară şi energia de ionizare terţiară;

Figura 3. Variaţia energiei de ionizare - variaţia energiei de ionizare primară cu numărul atomic; - variaţia energiei de ionizare, respectiv a caracterului metalic în grupă şi în perioadă; - relaţia dintre tăria unor baze şi caracterul metalic al metalelor din componenţă. Toate aceste aspecte sunt consolidate prin exerciţiile propuse (itemi obiectivi cu complement

simplu). Lecţia beneficiază de experimente virtuale şi experimente filmate în laboratorul nostru şcolar

(arderea magneziului şi a aluminiu; reacţiile apei cu sodiu, magneziu, respectiv aluminiu; caracterul amfoter al hidroxidului de aluminiu).

Figura 4. Experiment filmat

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VII-a, 2009 193

Lecţia 5. Caracterul electronegativ şi caracterul nemetalic În această lecţie este definit caracterul electronegativ şi este explicată variaţia lui în grupele şi

perioadele sistemului periodic. De asemenea, este prezentată relaţia dintre caracterul nemetalic al unor elemente şi tăria oxiacizilor corespunzători.

Reacţia dintre brom şi iodură de potasiu (în două variante, experiment virtual şi filmat) exemplifică modul de variaţie a caracterului nemetalic în grupa halogenilor.

Figura 5. Reacţia bromului cu iodura de potasiu Lecţia 6. Electronegativitate

În debutul temei este prezentat conceptul de electronegativitate, în varianta introdusă de către Linus Pauling, dublu laureat al Premiului Nobel (1954-pentru Chimie; 1962-pentru Pace). Se face apoi referire la valori ale electronegativităţii pentru metale şi nemetale şi se descrie variaţia acestei mărimi în sistemul periodic.

Pentru fixarea cunoştinţelor din această temă este propus un exerciţiu în care elevii trebuie să aleagă afirmaţii corecte referitoare la electronegativitate. Lecţia 7. Raze atomice şi raze ionice

În partea lecţiei dedicată razei atomice se insistă asupra modului de variaţie a acestei proprietăţi fizice în grupă şi în perioadă. În cazul razelor ionice este analizată, în afara variaţiei în sistemul periodic, relaţia dintre raza unui cation sau raza unui anion şi raza atomului de provenienţă.

Figura 6. Raza atomică

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi 194

Figura 8. Variaţia razelor atomice şi ionice cu numărul atomic 2.2 Experimentele

Ca şi observarea sistematică, experimentul dispune de importante valenţe formative, stimulând activitatea de investigaţie personală şi independentă şi favorizând dezvoltarea intereselor cognitive. Un rol important în realizarea experimentelor în laborator îl are şi folosirea calculatorului cu ajutorul căruia se pot realiza experimente virtuale. Amintim câteva dintre avantajele acestei metode: dezvoltarea motivaţiei intrinseci, consolidarea învăţării din punct de vedere al folosirii ulterioare a cunoştinţelor dobândite, dezvoltarea creativităţii elevilor, reducerea timpului de învăţare şi ridicarea calităţii învăţării etc.

Figura 9. Experiment virtual

Conferinţa Naţională de Învăţământ Virtual, ediţia a VII-a, 2009 195

Figura 10. Instrumente de lucru pentru realizarea experimentelor

2.3 Testele Prezentăm în continuare o analiză comparativă a celor două strategii de evaluare, pe care le-am

implementat pe parcursul desfăşurării procesul didactic, urmărind scopul, principiul temporalităţii, obiectul, funcţiile şi modalităţile de realizare ale acestora.

Evaluare iniţială, realizată la începutul demersurilor instructiv-educative, pentru a stabili nivelul la care se situează elevii;

Evaluarea sumativă, care se realizează de obicei, la sfârşitul unei perioade mai lungi de instruire, în cazul nostru este realizată cu ajutorul testului de evaluare de la sfârşitul capitolului.

Ambele evaluări sunt construite ca teste grila ce returnează automat rezultatul obţinut de către elev. Pe lângă cele doua teste interactive mai există şi alte exerciţii propuse, ce se regăsesc sub forma de probleme clasice, cu rolul de a fi folosite pentru aprofundarea cunoştinţelor si exersarea abilităţilor de rezolvare a problemelor practice. Fiecare problemă este rezolvată şi explicată, oferind elevului posibilitatea de a aprofunda singur cunoştinţele dobândite la clasă.

3. Metode de predare

Tehnicile de metodica predării implementate în aplicaţie sunt: descoperirea dirijată, observaţia independentă, modelarea, problematizarea şi experimentul interactiv cu rol demonstrativ, aplicativ şi de cercetare.

4. Suport hard şi soft Limbaje folosite: Hyper Text Markup Language (HTML), Limbajul ActionScript din Macromedia Flash 8 Resurse necesare rulării proiectului:

Rezoluţie minimă de 1024x768 pixeli 128MB memorie RAM Macromedia Flash Player 8

Universitatea din Bucureşti şi Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi 196

Figura 10. Test de evaluare

BIBLIOGRAFIE [1] Rodica Constantinescu, Maria Luiza Popescuu, Chimie - manual pentru clasa a IX-a, Ed. Akademos Art,

2007 [2] V. David, C. Grecescu, S. Fătu, Chimie - manual pentru clasa a IX-a, Ed. All, 2004 [3] J. F.Davis Jr,L. Haenisch, W. Keith MacNab, P. R. O'Connor , Chimie. Experienţe si principii, Ed.

Ştiinţifică si Enciclopedică, 1983 [4] T. Green, J. L. Chilcott , MACROMEDIA FLASH PROFESSIONAL 8, Ed. All 2007 [5] Sanders, B. William,Ghid complet Macromedia Flash MX action script, , Ed. ALL 2005