Spektrometer Spektra TM (Gros in Vrtačnik, 2005)

Slika 13 prikazuje merilni učni pripomoček spektra TM. S številom 1 je označeno stikalo za vklop. S številom 2 so označene tri barvne LED diode. S številom 3 so označeni gumbi za uravnavanje svetilnosti. S številom 4 je označen blister, zraven pa je označeno tudi merilno mesto. S številom 5 je označen gumb za grobo nastavitev prepustnosti s številom 6 pa gumb za fino prepustnost ter njeno nastavitev. S številom 7 je označen zaslon, iz katerega razberemo podatek o prepustnosti (Gros in Vrtačnik, 2005).

Spektrometer je sestavljen iz svetila, merilne komore in senzorja. Kemijske reakcije se izvajajo na blistrih, za katere zadošča volumen 0.35mL, kar ustvarja tudi majhen volumen odpadnih raztopin. Pri manj zahtevnih eksperimentih se uporabljajo 10mL plastenke s kapalnim

nastavkom, steklenega pribora ne potrebujemo, kajti količine reagentov so minimalne (Gros, Harrison, Kapun Dolinar in Štrumbelj Drusany, 2010).

2.Delovanje Spektra TM

Bela svetloba v spektrometru izhaja iz svetlobnega vira in vstopa v monokromator. Iz monokromatorja izstopa le svetloba izbrane valovne dolžine oziroma barve, od tam pa potuje naprej do raztopine v blistru. Raztopina v blistru absorbira del svetlobe in detektor zazna zmanjšanje moči svetlobe, kar se pokaže kot absorbanca. Bolj intenzivno, kot je raztopina obarvana , višjo absorbanco izmerimo (Gros, Harrison, Kapun Dolinar in Štrumbelj Drusany, 2010).

2.2.2.2. Uporaba pri eksperimentalnem delu pri pouku kemije

Spektrometer Spekter TM se uporablja pri eksperimentalnem delu pri pouku kemije. V spektrometer vstaviš blister z vzorci. Merjenje na blistrih pa omogoča:

 hitre določitve spektrometričnih kemijskih parametrov v vodi, hrani in pijači »Analiza prehrambenih izdelkov in pijač s spektrometrom Spektra TM« (Dimitrijevič, 2005),

 poskuse s področja svetlobe in barv: »Aditivno mešanje barv« (Gros, Dolničar in Vrtačnik, 2005)

 vpeljavo Lambert-Beerovega zakona »Izkustveni pristop k Lambert-Beerovemu zakonu« (Gros in Vrtačnik, 2005),

 spoznavanje kemijskega ravnotežja »Le Chatelierovo načelo« (Gros, 2005),

 spremljanje kinetike kemijskih reakcij »Razlika v hitrosti oksidacije različnih alkoholov« (Gros in Vrtačnik , 2005),

 spektrometrične titracije…

Instrument podpira učenje z raziskovanjem, mogoče ga je nadgraditi tudi v druge analizne inštrumente kot npr. v plinski kromatograf, ki omogoča vpeljavo kromatografskih parametrov in tekočinski kromatograf, kar razširja področje šolskih eksperimentov (Gros in Vrtačnik, 2005).

3. EKSPERIMENTALNI DEL DIPLOMSKE NALOGE

Pri izdelavi diplomske naloge sem razmišljala v smeri rabe naravnih, vsakodnevnih snovi pri eksperimentalnem delu pri pouku kemije. Poleg naravnih snovi sem želela predstaviti možen način uporabe IKT pri eksperimentalnem delu pri pouku kemije. IKT sem uporabila za zajem eksperimentalnih podatkov, prav tako pa sem želela iste eksperimente izvesti še brez uporabe IKT. Moj namen je presoditi, kateri možen način je primernejši za uporabo pri eksperimentalnem delu pri pouku kemije.

Cilji

 Razvoj in optimizacija treh eksperimentalnih vaj za uporabo Vernier senzorjev in izvedbo brez uporabe IKT pri pouku kemije.

 Izdelati navodila za eksperimentalno delo učencev ter pripadajoče gradivo za delo učitelja.

Hipoteze

 Uporaba Vernier senzorjev pri izvedbi eksperimentov v šolskem laboratoriju omogoča učinkovito spremljanje temperature in pH reakcijske zmesi ter tlaka v reakcijski posodi.

 Ob upoštevanju ciljev učnega načrta za kemijo v OŠ je možno tradicionalno izvedbo nekaterih eksperimentov smiselno nadgraditi z uporabo Vernier senzorjev.

Opis uporabljenih postopkov

V diplomskem delu sem razvila in optimizirala eksperimente v skladu z učnim načrtom (Učni načrt kemija, 2011).

Pri delu v laboratoriju sem uporabila naslednje Vernier senzorje:

 senzor za merjenje temperature,

 senzor za merjenje pH,

 senzor za merjenje tlaka.

3.1. Eksperiment 1: Spreminjanje barve čaja

Namen:

Razvoj in optimizacija eksperimentalnega dela za izbran eksperiment merjenje pH čaja pred in po dodatku limoninega soka, ob uporabi dveh možnih izvedb in sicer z uporabo Vernier senzorja za merjenje pH in pH lističev za merjenje kislosti in bazičnosti raztopin.

Na osnovi optimiziranega eksperimentalnega dela določiti prednosti in slabosti obeh načinov izvedb, ter izdelati smiselni učiteljevi pripravi in pripadajoče gradivo za uporabo pri pouku kemije.

Umestitev v učni načrt:

 Tema/vsebinski sklop: Kisline, baze in soli

o Predlagane vsebine: Kisline in baze v okolju, Indikatorji, pH-lestvica

o Operativni cilji: »z uporabo indikatorjev razlikujejo med kislimi, bazičnimi in nevtralnimi snovmi iz svojega okolja; uporabljajo pH-lestvico, kot merilo za oceno kislosti in bazičnosti raztopin; uporabljajo eksperimentalno-raziskovalni pristop oziroma laboratorijske spretnosti; poznajo pomen, uporabo in vpliv kislin, baz in soli v življenju in okolju« (Učni načrt kemija, str.11).

3.1.1. Razvoj in optimizacija eksperimenta z oziroma brez uporabe IKT

Raztopine ki se vsakodnevno uporabljajo v gospodinjstvu imajo lahko kisle ali bazične lastnosti. Kislinsko-bazni indikatorji kot sta na primer lakmusov papir in sok rdečega zelja spremenita barvo, zato jih uporabljamo za ugotavljanje kislosti in bazičnosti raztopin. Na primer kislina modro obarvan lakmusov papir spremeni v rdeče, baza pa rdeč lakmusov papir spremeni v modro. Kislost oziroma bazičnost raztopin lahko izrazimo s pomočjo pH lestvice.

Kisle raztopine imajo pH vrednosti manj kot 7, bazične raztopine imajo vrednosti več kot 7, nevtralne raztopine pa 7 (Holmquist, Randall in Volz, 2007).

Eksperiment sem izvedla na dva možna načina, pri tem pa sem uporabila računalniški Vernier senzor za merjenje pH ter pH liste za merjenje kislosti in bazičnosti raztopin.

Na oba možna načina sem določila pH štirih različnih vrst čajev (borovnica, jagoda, šipek, hibiskus). Čaju sem dodala ekvivalent enega krhlja limoninega soka. Izbrane vrste čajev vsebujejo naravna barvila. Naravna rastlinska barvila se lahko nahajajo v različnih rastlinskih delih (cvetovi, plodovi, listi, skorja, korenika). Rastlinske dele običajno prelijemo z vročo vodo, da se ekstrahira barvilo. Naravna barvila, ki jih vsebujejo izbrane vrste čajev, delujejo kot indikator, zato je po dodatku limoninega soka prišlo do preskoka barve (Boh, Cvirn in Ferk, 2000).

Barvila, ki jih vsebujejo izbrane vrste čajev so antocianidini ali antocianini:

Navadna borovnica (Vaccinium myrtillus): delfinidin, peonidin, petunidin, miritilin Jagoda (Jagodnjak-Fragaria): pelargonidin, cianidin

Navadni šipek (Rosa canina): cianidin

Hibiskus (Hibiscus): cianidin, peonidin, petunidin, delfinidin, malvidin (Botanični vrt, 2000)

Skupni pripomočki in materiali:

 štirinožno stojalo

 steklokeramična plošča

 plinski gorilnik

 osem 250 mL čaš

 kuhinjska krpa

 spatula

 tehtnica

 štiri urna stekla

 cedilo

 nož

 limone

 ožemalnik limon

 25 mL merilni valj

 trinožno stojalo

 mufa

 prižema

 steklena palčka

 pufer pH 5

 posušene borovnice

 posušene vrtne jagode

 posušeni plodovi šipka

 posušeni hibiskusovi cvetovi

Specifični pripomočki za izvedbo z IKT:

 Vernier senzor za merjenje pH

 računalnik s programom Logger lite

Specifični pripomočki za izvedbo brez IKT:

 alkoholni termometer

In document 2. TEORETIČNI DEL DIPLOMSKE NALOGE (Strani 30-35)