Chemia

Wiązka zadań

Pikantny smak papryki

Drukuj

Sugerowane przeznaczenie Praca na lekcji

Prezentowane zadanie pochodzi z zestawu zadań badania Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych „Laboratorium myślenia”. Wszelkie informacje dotyczące badania „Laboratorium myślenia” dostępne są na stronie eduentuzjasci.pl.

Zadanie

Kapsaicyna to organiczny związek chemiczny odpowiedzialny za ostry, pikantny smak papryki chili. Poniżej narysowany został wzór tego związku.

Zaznacz, które ugrupowania charakterystyczne dla związków chemicznych można odnaleźć we wzorze kapsaicyny.

  Ugrupowanie Czy jest obecne?
 I. karboksylowe   `square` Tak / `square` Nie
 II. estrowe  `square` Tak / `square` Nie
 III. wiązanie wielokrotne  `square` Tak / `square` Nie

Odpowiedź, podstawa programowa i omówienie zadania

Poprawna odpowiedź

I. Nie

II. Nie

III. Tak

Wymaganie ogólne

1.1 Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł z wykorzystaniem technologii informacyjno – komunikacyjnych.
2.1 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg prostych procesów chemicznych;

Wymaganie szczegółowe

8.2 Węgiel i jego związki z wodorem. Uczeń definiuje pojęcia: węglowodory nasycone i nienasycone.
8.3 Węgiel i jego związki z wodorem. Uczeń tworzy wzór ogólny szeregu homologicznego alkanów (na podstawie wzorów trzech kolejnych alkanów) i układa wzór sumaryczny alkanu o podanej liczbie atomów węglarysuje wzory strukturalne i półstrukturalne alkanów.
9.4 Pochodne węglowodorów. Substancje chemiczne o znaczeniu biologicznym. Uczeń podaje przykłady kwasów organicznych występujących w przyrodzie i wymienia ich zastosowania/ pisze wzory prostych kwasów karboksylowych i podaje ich nazwy zwyczajowe i systematyczne.
9.6 Pochodne węglowodorów. Substancje chemiczne o znaczeniu biologicznym. Uczeń wyjaśnia, na czym polega reakcja estryfikacji/ zapisuje równania reakcji pomiędzy prostymi kwasami karboksylowymi i alkoholami jednowodorotlenowymi/ tworzy nazwy estrów pochodzących od podanych nazw kwasów i alkoholi/ planuje i wykonuje doświadczenie pozwalające otrzymać ester o podanej nazwie.

Komentarz

Liczba opisanych do 2007 roku substancji organicznych wynosiła około 90 milionów. Mogłoby się wydawać, że tak duża liczba i wielka różnorodność związków organicznych muszą stwarzać ogromne problemy związane z zapamiętywaniem ich wzorów i nazw, a potem jeszcze ich właściwości. Na szczęście tak nie jest – teoria strukturalna podaje zbiór postulatów opisujących zasady budowy cząsteczek związków organicznych.

Grupy funkcyjne determinują w decydującym stopniu właściwości fizyczne i chemiczne związków organicznych. Dlatego właśnie rodzaj grupy funkcyjnej, występujący w cząsteczce związku organicznego, stanowi jedno z podstawowych kryteriów klasyfikacji związków organicznych. W prezentowanym zadaniu sprawdzamy, czy uczeń potrafi rozpoznać grupy funkcyjne w cząsteczce związku organicznego. W treści wstępnej do zadania został przedstawiony wzór związku organicznego – kapsaicyny. Ze wzorem tym uczniowie najprawdopodobniej nie zetknęli się wcześniej. Z podstawy programowej przedmiotu chemia dla III etapu edukacyjnego wynika, że uczniowie powinni identyfikować na podstawie wzoru siedem grup związków organicznych: węglowodory nasycone i nienasycone, alkohole, kwasy karboksylowe, estry, aminy i aminokwasy. Celem zadania jest sprawdzenie, czy uczeń umie rozpoznać grupę karboksylową, grupę estrową oraz wiązanie wielokrotne.

Ważne jest, aby takiego rodzaju umiejętność sprawdzać, stosując wzory cząsteczek   nieznanych uczniowi. Gdybyśmy umieścili w zadaniu wzór związku, z którym uczeń zetknął się wcześniej, nie  uzyskalibyśmy informacji, czy potrafi rozpoznawać grupy funkcyjne, czy po prostu pamięta je z lekcji lub podręcznika.

Aby poprawnie odpowiedzieć na to zadanie, uczeń powinien:

  • przeanalizować wzór kapsaicyny przedstawiony we wstępie do zadania i zidentyfikować charakterystyczne elementy jego struktury oraz
  • wiedzieć, że ugrupowanie karboksylowe ma wzór –COOH (powinien również znać jego formę strukturalną),
  • znać wzór strukturalny i półstrukturalny grupy estrowej,
  • wiedzieć, że wiązania podwójne i potrójne między atomami węgla są wiązaniami wielokrotnymi oraz umieć rozpoznać je we wzorze strukturalnym.

 Jak odpowiadali uczniowie?

  Ugrupowanie Czy jest obecne?
I. karboksylowe Tak (66,4%) / Nie (33,6 %)
II. estrowe Tak (50,8%) / Nie (49,2 %)
III. wiązanie wielokrotne   Tak (72,4 %) / Nie (27,6 %)

Tabela 1: rozkład procentowy prawidłowych odpowiedzi uczniów na pytania w poszczególnych wierszach tabeli( prawidłowe odpowiedzi wytłuszczono).

Prawdopodobieństwo udzielenia poprawnej odpowiedzi, w każdym wierszu,  wynosiło 50%. Analizując wzór kapsaicyny  można by sądzić, że uczniowie będą mieli największy problem z ugrupowaniem charakterystycznym dla estrów (związki złożone) – otrzymany wynik jest nieomalże równy prawdopodobieństwu „ustrzelenia” poprawnej odpowiedzi (49,2% poprawnych odpowiedzi). Jednak najsłabiej uczniowie odróżniali grupę karboksylową – tylko 1/3 uczniów udzieliła prawidłowej odpowiedzi. Najłatwiejsze dla uczniów okazało się odszukanie wiązania wielokrotnego (72,4% poprawnych odpowiedzi). Prawidłowej odpowiedzi we wszystkich trzech wierszach tabeli udzieliło jedynie 6,9% uczniów.

Udzielenie nieprawidłowej odpowiedzi w omawianym zadaniu może świadczyć o tym, że uczniowie nie potrafią identyfikować związków organicznych na podstawie wzoru i z pewnością nie widzą zależności między budową cząsteczki związku a jej właściwościami, zaś cały materiał chemii organicznej próbują opanować pamięciowo.

Na wykresie zamieszczonym poniżej przedstawiono procent prawidłowych odpowiedzi, udzielonych w tym zadaniu przez uczniów podzielonych na osiem równolicznych grup. Z wykresu wynika, że zadanie było tak samo trudne dla uczniów wszystkich grup – nawet wśród uczniów, którzy osiągnęli najlepsze wyniki w całym teście, odsetek prawidłowych odpowiedzi wahał się w granicach 10%.

Dane źródłowe do przygotowania wykresu pochodzą z badania Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych „Laboratorium myślenia”.


Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.

"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl

* Chcesz otrzymywać informacje o nowych zadaniach?

Zaprenumeruj newsletter na pierwszej stronie "Entuzjaści Edukacji"

* Słowa kluczowe

absorpcja   acetylen   Ag   alkany   alken   alkeny   alkiny   alkohol   alkohol absolutny   alkohol etylowy   alotropia   aluminium   aminokwas   analiza   anion   Aspiryna   atom   Au   azotan potasu   azotan sodu   
.