Téma hodiny Látkové množství a molární hmotnost Výchozí bod hodiny – Na jakém dříve probraném učivu stavím? Kdy bylo probráno? Co případně připomenu/zopakuji? Výuka proběhne v tercii osmiletého gymnázia. Čerstvě bylo probráno názvosloví solí. Byly probrány neutralizační reakce a současně s tím bylo opakováno vyčíslování rovnic. V předchozím roce se studenti také učili vyčíslovat chemické rovnice. Výukové cíle – Co by žáci měli umět? Podle čeho budu hodnotit jejich výkon (při zkoušení). Studenti dovedou objasnit, proč je nepraktické operovat s počty molekul nebo hmotnostmi jednotlivých atomů. Dále jsou schopni uvést vztah pro výpočet látkového množství z počtu částic, velikost Avogadrovy konstanty a starší definici NA užívající počet atomů 12 C. Dokáží řešit příklady s využitím tohoto vztahu. Studenti umí definovat molární hmotnost, vztah mezi hmotností, látkovým množstvím a molární hmotností a znají jednotku molární hmotnosti. Dokáží vyhledat hodnotu M různých prvků a dokáží vypočítat M sloučeniny z jejího sumárního vzorce. Klíčové poznatky – Několik málo vět, kterými shrnu to nejdůležitější z obsahu hodiny. Jsou to základní poznatky, které by si o problematice měl odnést každý absolvent školy. Při tvorbě osnovy hodiny si zkouším zodpovědět, zda jsou žáci schopni tyto klíčové poznatky v mém výkladu rozpoznat. Počítat jednotlivé částice (atomy, molekuly, ionty...) je nepraktické, proto přírodovědci používají látkové množství, což je podíl počtu částic a Avogadrovy konstanty. Jednotkou je mol. Molární hmotnost je hmotnost jednoho molu částic, molární hmotnosti prvků nalezneme v PSP. Pomůcky – Co si před hodinou připravit, např. pomůcky pro demonstrace nebo chemické pokusy. Kádinka/odměrný válec se 100 ml a 18 ml vody. Osnova hodiny – souslednost prezentovaných poznatků a vztahů mezi nimi, v komentářích lze plánovat formu výuky (výklad, diskuse, samostatná práce studentů), zdůrazňovat logické vztahy, souvislostí s dalším učivem, motivační prvky. Může zahrnovat přibližný časový plán. Modře jsou uvedeny příklady, zeleně poznatky, které by si studenti měli určitě zapsat do sešitu (učitel vztahy a definice také napíše na tabuli). • Začátek hodiny, představení látky, která bude probrána → umožní jim provádět základní výpočty důležité pro laboratorní práci. • Napíšeme rovnici chemické reakce (hydrogenuhličitan s kyselinou fosforečnou), studenti budou napovídat vzorce požadovaných výchozích látek, budou zkoušet odhadnout produkty reakce (opakování). • Studenti budou zkoušet sami si vyčíslit reakci. Následně bude vyčíslení vyřešeno s pomocí studentů na tabuli (opakování). • Diskuse, co znamenají stechiometrické koeficienty v rovnici popisující reakci. Návodné otázky – jde o počet molekul, poměr reagujících molekul. • Je praktické používat počet molekul? S jakými počty bychom takto asi pracovali. Kolik molekul by bylo ve 100 ml vody (ukázat kádinku)? Studenti mohou tipovat. Ve skutečnosti je to řádově 1024 molekul. Je to velmi velké číslo, špatně se s tím počítá. • Proto byla zavedena jednotka mol představující počet, je to podobné jako tucet nebo kopa. Příklad: Kolik je tucet rohlíků? (12). Kopa vajec (60). • A jeden mol částic? 6,022 x 1023 • Co se skrývá pod částicí? Může to být atom, molekula, iont, elektrony… Příklady ilustrující, jak velké je to číslo: Vagón rýže obsahuje asi 500 milionů zrnek rýže. Kolik vagonu potřebujeme, abychom měli 1 mol zrnek rýže? (1,2 x 1015 vagonů). Lidské těle obsahuje asi 80 x 1012 buněk. Žije na Zemi dostatek lidí, aby celé lidstvo dalo dohromady 1 mol buněk? (ano, pro 7,7 miliard lidí to je 6,2 x 1023 buněk). Ukázat 18 ml vody, které obsahují 1 mol molekul vody. • Máme jednotku mol, jednotky jsou spojené s fyzikálními veličinami. Definujeme látkové množství: n = N/NA [mol] • NA je Avogadrova konstanta, což je 6,022 x 1023 mol-1 • Dřívější definice Avogadrovy konstanty – odpovídá počtu atomů ve 12 g nuklidu 12 C. Co je to nuklid (opakování)? • Shrnutí, zdůraznění, co by si měli z tohoto výkladu odnést – vztah pro látkové množství a velikost Avogadrovy konstanty, starší definice NA užívající počet atomů 12 C. • Ke stanovení hmotnosti máme váhy, ke stanovení objemu kapaliny máme odměrný válec. Máme nějaké měřidlo pro stanovení látkového množství? Nemáme. Musíme přepočítat z jiné veličiny, kterou můžeme měřit. • Jaké veličiny by to mohly být? V laboratoři i v praxi často vážíme. Atomy různých prvků obsahují různý počet protonů, neutronů, elektronů. Různé atomy se podobně jako různé ionty nebo molekuly liší hmotností. • Jaká je souvislost asi souvislost mezi celkovou hmotností částic a jejich počtem? m = N mčástice • Počet částic a jejich hmotnost jsou ohromně velká nebo malá čísla. Nešlo by to s molem a látkovým množstvím? • Do vztahu dosadíme N z definice látkového množství. m = n NA mčástice • Zvýraznit součin Avogadrovy konstanty a hmotnosti částice – je to hmotnost jednoho molu částic. Tato hmotnost se označuje jako molární hmotnost M. Hmotnost pak je součinem látkového množství částic a molární hmotnosti. m = n M • Jednotka molární hmotnosti – gram na mol. • Kde najít údaje o molární hmotnosti atomů nebo molekul? Práce s PSP. Pro sloučeniny najdeme často na obalech chemikálií. Můžeme si vypočítat z molárních hmotností atomů a stechiometrických koeficientů. Příklad: Vypočítejte molární hmotnost kyseliny sírové. Vzorec H2SO4 M(H2SO4) = (2 x 1,008 + 32,06 + 4 x 15,999) g mol-1 = 98,072 g mol-1 • Shrnutí, zdůraznění, co by si měli z tohoto výkladu odnést – umět definovat, co je to molární hmotnost, jakou má jednotku, jaký je vztah mezi hmotností, látkovým množstvím a molární hmotností. Měli by umět najít molární hmotnost atomů a vypočítat molární hmotnost sloučeniny ze vzorce.