Laboratórium 118: periodická tabuľka, ktorá je mapou celej chémie

Periodickú tabuľku pozná každý žiak z nástenky v učebni chémie. Väčšinou však zostáva tým, čím je na stene: mriežkou značiek, ktorú si treba zapamätať. Laboratórium 118 ju mení na miesto, kde sa chémia začína aj končí. Z tabuľky sa dá vojsť do každého prvku, do mapy učiva aj do siedmich animovaných laboratórií, kde vidno, čo robia atómy a elektróny.

Aplikácia je pripravená pre celú školskú dráhu, od prvého stupňa ZŠ až po strednú školu. Funguje v prehliadači na tablete, mobile aj na interaktívnej tabuli. Nič sa neinštaluje a netreba sa prihlasovať.

Tri úrovne v jednej aplikácii

Hore v aplikácii je prepínač úrovne. Mení hĺbku obsahu, nie vzhľad, takže celá trieda pracuje v tom istom prostredí, len s inými nárokmi.

• 1.–5. ročník – názov prvku, skupenstvo, kov alebo nekov, kde prvok stretneme v bežnom živote.
• ZŠ 6.–9. ročník – protóny, neutróny a elektróny, elektrónové vrstvy, skupina a perióda, valenčné elektróny.
• Stredná škola – elektrónová konfigurácia, elektronegativita, teploty topenia a varu, výpočty v laboratóriách.

Tabuľka s ôsmimi pohľadmi

Tabuľku si žiak môže prefarbiť podľa toho, čo práve skúma:

• skupiny prvkov a ich „rodiny“ s podobnými vlastnosťami,
• kovy, polokovy a nekovy,
• skupenstvo pri zvolenej teplote – posuvníkom od absolútnej nuly po 4 000 °C sledujeme, ako sa prvky topia a vyparujú,
• počet valenčných elektrónov,
• elektronegativitu,
• bloky s, p, d a f,
• rok objavu – tlačidlo „Prehraj dejiny“ ukáže, ako ľudstvo postupne objavovalo prvky,
• prvky, ktoré majú súvis so Slovenskom. Po ťuknutí na prvok sa otvorí jeho karta. Je na nej animovaný model atómu, informácia, kde prvok stretneme, zaujímavosť a pri slovenských prvkoch aj miestna súvislosť – Kremnica, Banská Štiavnica, Špania Dolina, magnezit z Jelšavy či soľ zo Solivaru. Text karty si žiak môže dať prečítať nahlas.

Prečo má železo značku Fe

Každý prvok má na karte aj latinský názov. Pri prvkoch, ktorých značka sa nezhoduje so slovenským názvom, karta vysvetlí, odkiaľ sa vzala. Fe je z latinského ferrum, Cu z cuprum – podľa ostrova Cyprus, kde sa v staroveku ťažila meď – a Hg z hydrargyrum, teda „tekuté striebro“.

Tlačidlom „Latinské názvy“ sa celá tabuľka prepne do latinčiny. Prvky sa dajú vyhľadať aj podľa latinského názvu.

Mapa učiva

Druhá časť aplikácie vyzerá ako mapa metra. Štyri linky zodpovedajú 1., 2. a 3. cyklu ZŠ a strednej škole. Stanice sú témy zo vzdelávacích štandardov oblasti Človek a príroda. Pri každej stanici môže učiteľ zvýrazniť v tabuľke prvky, ktoré k téme patria, alebo jedným ťuknutím otvoriť laboratórium, ktoré tému ukazuje v pohybe.

Sedem laboratórií

Každé laboratórium sa začína krátkou úvodnou animáciou, ktorá jednou vetou povie, o čo ide. Potom nasleduje pokus, pri ktorom žiak sám mení podmienky, a úloha na premýšľanie.

• Atómová dielňa – skladanie atómu z protónov, neutrónov a elektrónov, tvorba iónov a izotopov.
• Ako sa atómy spájajú – animácia iónovej väzby (NaCl), kovalentnej (H₂O) a kovovej väzby a predpovedanie typu väzby z rozdielu elektronegativít.
• Častice a skupenstvá – molekuly vody pri ohrievaní ľadu až na paru a živá krivka ohrevu.
• Vyrovnaj rovnicu – váhy reagujú na koeficienty a po vyrovnaní sa prehrá preusporiadanie atómov.
• pH laboratórium – indikátor z červenej kapusty, látky z domácnosti a neutralizácia s krivkou pH.
• Galvanický článok – nové laboratórium k redoxným dejom.
• Plameňové skúšky – farba plameňa, čiarové spektrum a určenie neznámej vzorky.

Galvanický článok: odkiaľ sa berie prúd v batérii

V novom laboratóriu žiak vloží do dvoch kadičiek dva kovy – horčík, zinok, železo, olovo, meď alebo striebro – a spojí ich drôtom cez voltmeter. Hneď vidno, ako sa reaktívnejší kov rozpúšťa, ako drôtom bežia elektróny, ako sa na druhom kove usádza nový kov a ako modrá farba roztoku modrej skalice postupne bledne.

Keď žiak vyberie soľný mostík, prúd sa zastaví. Aplikácia vysvetlí prečo: obvod sa uzatvára nielen drôtom, ale aj iónmi v roztoku. Keď zapojí viac článkov za sebou, napätie rastie, až sa rozsvieti LED dióda. Je to rovnaký princíp ako pri známej citrónovej batérii, ktorú si trieda môže potom vyskúšať aj naozaj.

Úlohy sa líšia podľa úrovne:

• mladší žiaci hľadajú, ktorý kov sa rozpúšťa,
• na druhom stupni ZŠ určujú anódu a katódu a skladajú článok so zadaným napätím,
• stredoškoláci počítajú napätie z elektródových potenciálov, vyberajú správnu rovnicu a posudzujú tvrdenie spolužiaka.

Výzvy: kvíz, hľadačka a kartičky

Precvičovanie má tri podoby.

• Hľadačka v tabuľke – osem úloh, pri ktorých treba nájsť správny prvok priamo v tabuľke.
• Kvíz s vysvetlením – desať otázok od zapamätania po uvažovanie, po každej odpovedi krátke vysvetlenie.
• Kartičky na opakovanie – značka a názov prvku, na vyšších úrovniach aj latinský názov. Kartičky, ktoré žiak ešte nevie, sa mu vrátia o pár kôl neskôr, až kým nezvládne celú sadu. Úlohy sa pri každom spustení skladajú nanovo – iné prvky, iné čísla, iné poradie odpovedí. Žiak si tak nezapamätá poradie, ale musí naozaj rozumieť.

Tlač pre triedu

Nie každá hodina sa dá robiť na tabletoch. Preto aplikácia pripraví aj podklady na papier:

• slepú periodickú tabuľku – úplne prázdnu, s protónovými číslami alebo s niekoľkými doplnenými značkami,
• pracovný list s riešením – úlohy sa skladajú podľa zvolenej úrovne a pri každom kliknutí na „Nové zadanie“ je list iný, takže susedia v lavici nemajú rovnaké zadanie,
• kartičky na vystrihnutie – značky a názvy prvkov na pexeso alebo na opakovanie. Ak vložená aplikácia nedovolí tlač priamo, stačí kliknúť na „Stiahnuť na tlač“ a vytlačiť stiahnutý súbor z prehliadača.

Ako s aplikáciou pracovať na hodine

• Úvod do témy – učiteľ otvorí na tabuli mapu učiva, zvýrazní prvky k téme a nechá žiakov hádať, čo majú spoločné.
• Bádanie vo dvojiciach – žiaci v laboratóriu menia podmienky a zapisujú, čo pozorujú. V galvanickom článku napríklad hľadajú dvojicu kovov s najväčším napätím.
• Overenie – na konci hodiny kvíz alebo hľadačka, doma kartičky.
• Hodina bez techniky – pracovný list a slepá tabuľka z tlače.

Na čo pamätať

Fyzikálne hodnoty v aplikácii – teploty, elektronegativita, roky objavu a elektródové potenciály – sú približné, tak ako v bežných školských tabuľkách. Napätia galvanických článkov platia pre štandardné podmienky. Skutočný článok, a najmä citrónová batéria, dá menšie napätie. Vlastnosti prvkov od fermia vyššie sú zatiaľ len predpovede, pretože tieto prvky vznikajú v laboratóriách iba po jednotlivých atómoch.