Конспеки уроку на тему "Навчальне дослідження. Екстракція"

9 клас. Уроку№14

Тема уроку: Навчальне дослідження № 6. Екстракція
Мета уроку

Знаннєва (когнітивна): сформувати поняття про екстракцію як фізико-хімічний метод розділення сумішей, що ґрунтується на різній розчинності речовин у двох взаємно нерозчинних розчинниках; ознайомити з лабораторним посудом для екстракції та сферами застосування методу (фармація, харчова промисловість, парфумерія).

Діяльнісна (практична): розвивати навички проведення хімічного експерименту, спостереження, аналізу та критичного мислення; навчити розділяти суміші методом екстракції на прикладі природної сировини.

Ціннісна (особистісна): виховувати екологічну культуру, розуміння значення хімічних методів у повсякденному житті та промисловості; формувати вміння працювати в команді та дотримуватися правил безпеки.

Формування ключових компетентностей:

• Компетентність у галузі природничих наук, техніки і технологій (проведення дослідження, пояснення хімічних явищ).

• Уміння навчатися впродовж життя (формулювання висновків на основі експерименту).

• Екологічна компетентність (безпечне поводження з речовинами, раціональне використання природних ресурсів).

Очікувані результати навчання Учні:

• пояснюють сутність екстракції;

• наводять приклади використання екстракції в побуті та промисловості;

• проводять дослідження процесу екстракції;

• аналізують результати експерименту та роблять висновки.

Тип уроку: Урок практичного застосування знань, умінь і навичок (навчальне дослідження).

Обладнання Мультимедійна презентації, сигнальні літери.

Вчителю: пробірки, маленька ділильна лійка, скляна паличка, колба з водою.

Учням: пробірки, лійки , фільтрувальний папір, колба з водою, порцелянові ступки з товкачиками, скляна паличка, спиртівка, затискач, сірники.

Реактиви:

Вчителю: спиртовий розчин йоду, олія, вода.

Учням: олія, вода холодна, вода гаряча (або спиртівка, затискач для нагрівання води), етанол (або міцний антисептик), листя чаю, листя шпінату, червоний буряк.

Хід уроку

І. Організаційний етап

ІІ. Актуалізація опорних знань

Фронтальна бесіда «Хімічний експрес»:

1. Що таке екстракція? це процес вилучення однієї або кількох речовин із суміші за допомогою

розчинника.

2. Який процес лежить в основі екстракції? Цей метод ґрунтується на різній розчинності

речовин у полярних або неполярних розчинниках.

3. Що називають екстрагентом? Це розчинник, який вибірково розчиняє потрібні компоненти,

залишаючи інші недоторканими (селективний розчинник)

4. Які властивості повинен мати добрий екстрагент? Екстрагент має ефективно вилучати саме

ту речовину, яку потрібно отримати. Не реагувати з речовиною, яку вилучають.

Легко відокремлюватися від екстракту. Бути безпечним і доступним

5. Що називають екстрактом? Розчин, отриманий в результаті екстракції.

6. Перелічите умови ефективної екстракції. Подрібнення сировини, правильний вибір розчинника,

нагрівання, перемішування.

7. Наведіть два приклади екстракції з повсякденного життя.

8. Поясніть, чому заварювання чаю є прикладом екстракції.

9. Чому для добування соняшникової олії використовують органічні розчинники?

Тестові завдання

1. Екстракція — це:

А. очищення речовин фільтруванням

Б. вилучення речовини з суміші за допомогою розчинника

В. випаровування розчинника

Г. плавлення речовини

2. Прикладом екстракції є:

А. танення льоду

Б. розчинення солі у воді

В. заварювання чаю

Г) замерзання води

3. Для видалення жирної плями найкраще використати:

А. крейду

Б. воду

В бензин

Г. спирт

4. Ефективність екстракції залежить від:
А. природи розчинника;
Б. кольору посуду;
В. форми склянки.

5. У чому полягає головна властивість екстрагента, що визначає успішність екстракції?

А. Висока густина

Б. Висока температура кипіння

В. Висока селективність

Г. Велика молекулярна маса

6. Під час екстракції важливо, щоб екстрагент...

А. Повністю змішувався з розчином

Б. Не змішувався з розчином, але розчиняв потрібну речовину

В. Був полярним іонним розчинником

Г. Реагував з усіма компонентами суміші

7. Який етап екстракції відбувається останнім?

А. Проникнення екстрагента в пори матеріалу

Б. Отримання екстракту

В. Розчинення речовини в екстрагенті

Г. Дифузія речовини до поверхні

8. Чому гексан ефективно розчиняє жири, але не розчиняє солі?

А. Бо не утворює диполів

Б. Через низьку температуру кипіння

В. Бо містить іони Гідрогену

Г. Через високу густину

9. Після екстракції олії з насіння гексаном наступним етапом є:

А. Змішування екстракту з водою

Б. Окиснення олії

В. Випаровування гексану (дистиляція)

Г. Рафінація (очищення) сирої олії.

10. Які твердження правильно характеризують процес екстракції олії гексаном

А. Гексан змішується з водою

Б. Насіння рослин містить до 50 % жиру

В. Гексан утворює диполі

Г. Процес проводять у спеціальних екстракторах

Д. Після екстракції олію очищують від залишків розчинника

Ж. Гексан розчиняє жири, утворюючи гомогенну суміш

З. Гексан має високу температуру кипіння

Відповідь: Б, Г, Д, Ж.

11. Творче завдання

Складіть схему процесу екстракції, використовуючи надані терміни:

А. Розчинник; Б. Виділення речовини В. Екстракт; Г. Суміш речовин; Д Екстракція;

Відповідь: 1Г 2А 3Д 4В 5Б

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

Учитель: «Уявіть, що ви працюєте у техно-лабораторії парфумерної компанії. Вам потрібно отримати чистий ароматний концентрат (ефірну олію) з пелюсток троянд або вилучити природний антибіотик з лікарської рослини. Якщо ми просто зваримо рослину у воді, багато корисних речовин зруйнуються від температури, а самі олії у воді не розчиняються. Як дістати цільову речовину з твердої чи рідкої суміші без руйнування? Сьогодні ми опануємо метод, яким користуються алхіміки, парфумери та сучасні фармацевти».

ІV. Визначаємо ризики.

Які небезпечні та проблемні ситуації можуть статися під час роботи з на званими речовинами та обладнанням? Якими мають бути ваші дії в разі небезпеки?

Правила безпеки. Інструктаж з БЖД:

• Обережно поводьтеся з хімічним посудом.

• Не куштуйте речовини на смак.

• При використанні летких розчинників уникайте їх вдихання.

✓ Після завершення роботи прибрати робоче місце;

✓ Мити руки після виконання дослідження.

Завдання на знаходження помилок «Знайди порушення БЖД»:

Вчитель виконує певні дії із навмисними помилками або демонструється слайд або малюнок, де учень виконує дії в лабораторії

Учні мають усно проаналізувати помилки та сформулювати правильні правила безпеки.

V. Етапи роботи

1. Сформулюйте мету дослідження відповідно до визначеного завдання.

1). Провести екстракцію речовин із зразків запропонованих природних об’єктів ( буряк, чай, шпінат.)

2). Визначити, який розчинник ефективніше вилучає потрібну речовину (екстрактивну речовину).

3). З’ясувати, як впливає зміна температури на процес екстракції.

2. Що потрібно мати для виготовлення екстракту:

Обладнання то реактиви:

порцелянові ступки з товкачиками, пробірки, маленька ділильна лійка, спиртівка, затискач, сірники, скляна паличка, лійка, фільтрувальний папір,

спиртовий розчин йоду, олія, вода холодна, вода гаряча (або спиртівка, затискач для нагрівання води), етанол (або міцний антисептик), листя чаю, листя шпінату, червоний буряк.

3. Проведення дослідження за інструкцією

Накресліть у зошит таблицю. Зошит краще розвернути поперек. Після виконання кожного досліду записуйте результат у таблицю. У графі «Висновок» дайте відповіді на поставлені запитання

Дослід 1 Екстракція йоду з водного розчину (Демонстраційний дослід)

Мета: Побачити, як речовина "переходить" з одного розчинника в інший.

Хід роботи:

1. У пробірку або маленьку ділильну лійку налийте 3 мл води та додайте 2мл спиртового розчину йоду (вода забарвиться у слабкий жовто-коричневий колір).

2. Додайте до суміші 3 мл рослинної олії (олія утворює верхній шар, оскільки її густина менша за воду).

3. Закрийте пробірку/лійку та обережно струсіть кілька разів. Дайте суміші відстоятися.

Спостереження: Нижній (водний) шар знебарвлюється, а верхній (олійний) шар забарвлюється в інтенсивний фіолетово-рожевий або бурий колір. Йод перейшов з води в олію, бо в олії він розчиняється набагато краще. Шари легко розділити за допомогою крана ділильної лійки.

Дайте відповідь на запитання:

1. В якій речовині краще розчиняється йод у воді чи олії?

2. Чому верхній (олійний) шар забарвлюється в інтенсивний фіолетово-рожевий або бурий колір? Йод значно краще розчиняється в олії/органічному розчиннику, ніж у воді, тому перейшов у верхній шар.

Дослід 2 Екстракція барвників із чаю

Мета: З’ясувати, як впливає зміна температури на процес екстракції.

Хід роботи:

1. У порцелянову ступку покладіть дрібку сухих листків чаю. Розтирайте товкачиком.

2. Перенесіть отриманий порошок у дві пробірки. В одну додайте 10 мл холодної води а в другу

10 мл гарячої води

3. Ретельно перемішуйте суміші протягом 2 хвилин.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів.

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше? (в гарячий воді)

2) Яка речовина є екстрагентом? (вода)

3) Які речовини переходять у воду? (вода вилучає розчинні речовини: алкалоїди (кофеїн),

амінокислоти, дубильні речовини, ефірні олії, пігменти, вітаміни.)

Додаткова інформація

Тест чаю на якість

• Натуральний чай: У гарячій посудині колір з'явиться швидко, а в холодній — вода тривалий час залишатиметься майже безбарвною.

• Чай із штучними барвниками: В обох посудинах вода забарвиться однаково швидко. У холодній воді колір часто стає неприродно яскравим або хімічно-темним уже в перші хвилини.

Дослід 3. Вилучення хлорофілу з рослинної сировини (досліди 3 і 4 – один на вибір)

Мета: Отримати розчин природного пігменту хлорофілу. Порівняти ефективність різних екстреагентів (розчинників) у процесі екстракції.

Хід роботи: У дві пробірки поміщають однакову кількість подрібненого зеленого листя (шпинат). У першу пробірку додайте 3 мл води, у другу — 3 мл етанолу (або міцного антисептика). Обидві пробірки періодично струшують протягом 5 хвилин.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів. (У першій пробірці (з водою) рідина залишається майже прозорою. У другій (зі спиртом) — набуває яскраво-зеленого кольору.)

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше?

2) Чому? (Хлорофіл є гідрофобною речовиною, він не розчиняється у воді, але чудово екстрагується органічним розчинником - спиртом).

Дослід 4. Вилучення природних барвників із буряка

Мета: Отримати розчин природних барвників із буряка. З'ясувати, який розчинник(екстреагент) ефективніше вилучає природні барвники.

Хід роботи:

1. У порцелянову ступку покладіть шматочки червоного буряку. Розтирайте товкачиком.

2. Розділити сировину на дві рівні порції.

3. Перенесіть отриману масу у дві пробірки. В одну додайте 5 мл води а в другу 5 мл олії.

4. Ретельно перемішуйте суміші, залишити на 5 хвилин

5. Відфільтрувати екстракти.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів. (У першій пробірці (з водою) рідина швидко забарвлюється темно-бордовий або яскраво – червоний колір. У другій (з олією) — залишається майже прозорою або білдо - рожевою.)

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше?

2) Чому?

(Процес екстракції відбувається швидше у теплій воді. Природний барвник буряка — бетанін - полярна речовина, яка добре розчиняється у полярному розчиннику - воді, але майже не розчиняється у неполярному розчиннику – олії. Діє правило: «Подібне розчиняється в подібному».

Таблиця для фіксації практичного досліду:

9клас Інструкція

Навчальне дослідження № 6 «Екстракція»

Мета: 1. Провести екстракцію речовин із зразків запропонованих природних об’єктів ( буряк, чай, шпинат.)

2. Визначити, який розчинник ефективніше вилучає потрібну речовину.

3. З’ясувати, як впливає зміна температури на процес екстракції.

Обладнання :

порцелянові ступки з товкачиками, пробірки, маленька ділильна лійка, спиртівка, затискач, сірники, скляна паличка, лійка, фільтрувальний папір,

Реактиви спиртовий розчин йоду, олія, вода холодна, вода гаряча, етанол, листя чаю, листя шпинату, червоний буряк.

Виконання роботи

Накресліть у зошит таблицю. Зошит краще розвернути поперек. Після виконання кожного досліду записуйте результат у таблицю. У графі «Висновок» дайте відповіді на поставлені запитання

Дослід 1. Екстракція йоду з водного розчину

Мета: Побачити, як речовина "переходить" з одного розчинника в інший.

Хід роботи:

1. У пробірку або маленьку ділильну лійку налийте 3 мл води та додайте 2мл спиртового розчину йоду (вода забарвиться у слабкий жовто-коричневий колір).

2. Додайте до суміші 3 мл рослинної олії (олія утворює верхній шар, оскільки її густина менша за воду).

3. Закрийте пробірку/лійку та обережно струсіть кілька разів. Дайте суміші відстоятися.

Дайте відповідь на запитання:

1. В якій речовині краще розчиняється йод у воді чи олії?

2. Чому верхній (олійний) шар забарвлюється в інтенсивний фіолетово-рожевий або бурий колір?

Дослід 2 Екстракція барвників із чаю

Мета: З’ясувати, як впливає зміна температури на процес екстракції.

Хід роботи:

1. У порцелянову ступку покладіть дрібку сухих листків чаю. Розтирайте товкачиком.

2. Перенесіть отриманий порошок у дві пробірки. В одну додайте 10 мл холодної води а в другу

   10. мл гарячої води.

3. Ретельно перемішуйте суміші протягом 2 хвилин.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів.

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше?

2) Яка речовина є екстрагентом?

3) Які речовини переходять у воду?

(використати Інтернет для визначення речовин, що переходять у розчин).

Дослід 3. Вилучення хлорофілу з рослинної сировини

Мета: Отримати розчин природного пігменту хлорофілу. Порівняти ефективність різних екстреагентів (розчинників) у процесі екстракції.

Хід роботи: У дві пробірки поміщають однакову кількість подрібненого зеленого листя (шпинат). У першу пробірку додайте 3 мл води, у другу — 3 мл етанолу (або міцного антисептика). Обидві пробірки періодично струшують протягом 5 хвилин.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів.

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше?

2) Чому?

Дослід 4. Вилучення природних барвників із буряка

Мета: Отримати розчин природних барвників із буряка. З'ясувати, який розчинник(екстреагент) ефективніше вилучає природні барвники.

Хід роботи:

1. У порцелянову ступку покладіть шматочки червоного буряку. Розтирайте товкачиком.

2. Розділити сировину на дві рівні порції.

3. Перенесіть отриману масу у дві пробірки. В одну додайте 5 мл води а в другу 5 мл олії.

4. Ретельно перемішуйте суміші, залишити на 5 хвилин

5. Відфільтрувати екстракти.

Спостереження: Порівняйте інтенсивність забарвлення отриманих розчинів

Дайте відповідь на запитання:

1) Де екстракція відбулася швидше та ефективніше?

2) Чому?