Понятие о дисперсных системах. Истинные растворы
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят, чем дисперсная система отличается от истинного раствора, классифицируют предложенные системы по размеру частиц и фазовому составу, а также обоснуют не менее двух признаков истинных растворов.
- Образовательная задача: сформировать представление о дисперсной фазе, дисперсионной среде, степени дисперсности и классификации дисперсных систем.
- Образовательная задача: раскрыть особенности истинных растворов как однородных молекулярно-ионных систем и уточнить значение понятий «растворитель», «растворённое вещество», «гидратация».
- Развивающая задача: развивать умение анализировать наблюдаемые свойства веществ, сопоставлять модель и реальный объект, формулировать вывод на основе экспериментальных данных.
- Воспитательная задача: формировать ответственное отношение к химическим веществам, культуру безопасной работы и интерес к применению растворов в медицине, промышленности и повседневной жизни.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение растворов и дисперсных систем для жизнедеятельности организма, медицины, пищевой промышленности и экологического мониторинга.
- Проявляют познавательный интерес к объяснению свойств привычных смесей на уровне частиц.
- Принимают ответственность за соблюдение правил работы с химическими веществами и оборудование.
- Оценивают собственную готовность применять химические знания в учебной и профессиональной деятельности.
Метапредметные
- Выделяют существенные признаки объекта, сравнивают системы по однородности, размеру частиц и способности рассеивать свет.
- Извлекают информацию из схемы, результатов наблюдения и таблицы, преобразуют её в классификацию.
- Формулируют гипотезу, проверяют её по экспериментальным данным и корректируют первоначальный вывод.
- Работают в паре, аргументируют классификацию и используют химическую терминологию в устном ответе.
Предметные
- Знать определения дисперсной фазы, дисперсионной среды, дисперсной системы и истинного раствора.
- Уметь различать грубодисперсные, коллоидные системы и истинные растворы по размеру частиц и внешним признакам.
- Уметь определять дисперсную фазу и дисперсионную среду в примерах: туман, молоко, суспензия мела, раствор хлорида натрия.
- Объяснять однородность истинного раствора, отсутствие осадка и фильтрации частиц, а также взаимодействие растворённых частиц с молекулами растворителя.
- Владеть алгоритмом анализа состава и свойств предложенной дисперсной системы.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личностную значимость изучения растворов для будущей профессиональной деятельности.
- Проявляют учебную самостоятельность при выборе аргументов и формулировке вывода.
- Осознают необходимость точности и осторожности при проведении химического наблюдения.
- Оценивают собственное продвижение от бытового описания смеси к объяснению на уровне частиц.
Регулятивные УУД
- Совместно формулируют цель исследования и планируют последовательность действий.
- Сопоставляют результат наблюдения с критериями классификации.
- Проводят самопроверку по эталону и исправляют неточности в терминологии.
- Оценивают степень достижения цели с помощью листа самооценки и билета на выход.
Познавательные УУД
- Выделяют основание классификации дисперсных систем — размер частиц и агрегатное состояние фаз.
- Строят логическую цепочку «состав — размер частиц — свойства — область применения».
- Моделируют различие между молекулярно-ионным раствором и системой с относительно крупными частицами.
- Анализируют экспериментальные данные о прохождении света, фильтрации и устойчивости систем.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в паре: наблюдатель, фиксатор результата и докладчик.
- Задают уточняющие вопросы о фазовом составе и размере частиц.
- Аргументируют собственную классификацию и корректно сравнивают её с ответом одноклассников.
- Приходят к общему выводу, разрешая расхождения на основе наблюдаемых признаков.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить три прозрачных образца: раствор хлорида натрия или сахара, молоко, взвесь мела в воде; для каждого образца предусмотреть отдельную пробирку или стакан.
- Подготовить лазерную указку или безопасный источник узкого пучка света для демонстрации эффекта Тиндаля; не направлять луч в глаза.
- Подготовить воронки, фильтровальную бумагу и стаканы для демонстрации фильтрации взвеси мела.
- Распечатать по одному комплекту карточек на пару: «раствор соли», «туман», «молоко», «взвесь мела», «дым», «желатин», «раствор глюкозы».
- Распечатать по одному листу наблюдений на каждого ученика с графами «образец», «однородность», «прохождение света», «фильтрация», «вывод».
- Вывести на доску или слайд схему: «дисперсная фаза + дисперсионная среда = дисперсная система».
- Подготовить на доске таблицу для итогового сравнения: «истинный раствор — коллоидная система — суспензия».
- Подготовить защитные очки, перчатки, салфетки и контейнер для отходов; заранее проверить прозрачность образцов и исправность оборудования.
- Раздать каждой паре карточку с мини-заданием трёх уровней сложности для первичного закрепления.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и показать практическую значимость темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает три прозрачных сосуда: с раствором соли, молоком и взвесью мела. «Ребята, перед вами три внешне похожие жидкости. Все ли они являются растворами? Сегодня мы не будем принимать бытовое название на веру, а проверим свойства систем экспериментально. Вспомните, где растворы встречаются в будущей профессии врача, технолога, инженера или эколога». | Рассматривают образцы, называют варианты: «раствор соли однороден», «молоко выглядит однородным, но может содержать частицы», «мел образует взвесь»; приводят профессиональные примеры. |
2 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: «Почему прозрачный раствор соли не задерживается фильтром, а взвесь мела задерживается? Почему пучок света виден в одной системе и не виден в другой? Запишите первое предположение в листе наблюдений». | Индивидуально фиксируют гипотезу, затем обсуждают её с соседом и формулируют предположение: «Свойства зависят от размера частиц и их распределения в среде». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что внешнее сходство жидкостей не раскрывает их внутреннее строение. Теперь актуализируем знания о смесях, частицах и растворах, чтобы найти научный критерий различия».
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: восстановить опорные понятия и выявить недостаточность бытового критерия «прозрачный — непрозрачный».
Время | Действие учителя | Действие учеников | Колонка 4 | Колонка 5 | Колонка 6 |
|---|---|---|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит короткий опрос: «Что называется смесью? Какие частицы могут находиться в растворе? Чем физическая смесь отличается от химического соединения? Как можно разделить смесь песка и воды, а как — раствор соли?» Учитель фиксирует ключевые слова на доске. | Отвечают: «Смесь состоит из нескольких веществ», «в растворе частицы растворённого вещества распределены между частицами растворителя», «песок фильтруют, соль выделяют выпариванием». Записывают уточнённые понятия. | |||
3 мин | Учитель раздаёт лист наблюдений и предлагает сравнить три образца по бытовым признакам. «Поставьте плюс или минус в графах “однородность”, “видимый осадок”, “возможность фильтрации”. Не стремитесь сразу дать окончательный ответ — отметьте, где возникло затруднение». | В парах заполняют три строки листа, сравнивают результаты и обнаруживают, что молоко нельзя уверенно классифицировать только по внешнему виду; формулируют затруднение: «Нужен критерий, связанный с размером частиц». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что смесь можно рассматривать на уровне частиц, но пока не назвали общий язык для описания частиц и среды. Сформулируем учебную проблему и план её решения».
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: совместно сформулировать учебную задачу и критерии, по которым можно отличать системы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель задаёт вопросы по приёму «Сократовский диалог»: «Что общего у раствора соли, молока и взвеси мела? Какая часть системы распределена в другой? Что необходимо сравнить, чтобы объяснить различие в фильтрации и рассеянии света?» | Отвечают: «В каждой системе одно вещество распределено в другом», «нужно различать распределённое вещество и среду», «важен размер частиц». Предлагают термины «фаза» и «среда». |
2 мин | Учитель принимает формулировки и записывает на доске цель: «Выяснить строение дисперсных систем и доказать, по каким признакам истинный раствор отличается от других систем». «Предложите план: какие понятия определим, какие наблюдения проведём и как оформим результат». | Формулируют план: определить два компонента системы, сравнить размеры частиц, проверить прохождение света и фильтрацию, составить таблицу признаков, классифицировать новые примеры. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Цель и план исследования определены. Переходим к открытию понятий, которые позволят описывать смеси не по внешнему впечатлению, а по строению и свойствам».
Этап 4. Открытие нового знания: дисперсные системы и истинные растворы (11 мин)
Цель этапа: сформировать понятия дисперсной фазы, дисперсионной среды, степени дисперсности и истинного раствора на основе наблюдений.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает схему на доске: «Дисперсная система состоит из дисперсной фазы — распределённого вещества, и дисперсионной среды — вещества, в котором распределена фаза. Например, в тумане капельки воды — дисперсная фаза, воздух — среда. Определите фазу и среду в молоке и во взвеси мела». | Записывают определения. Отвечают: «В молоке капельки жира и белковые частицы распределены в воде; во взвеси мела частицы мела распределены в воде». Исправляют формулировки после обсуждения. |
3 мин | Учитель продолжает: «Чем меньше размер частиц дисперсной фазы, тем выше степень дисперсности. При очень малых размерах частицы не видны, система может быть устойчивой и однородной на уровне наблюдения. Сравните три модели на экране: крупные частицы, коллоидные частицы и молекулы или ионы». | Рассматривают модель, располагают системы по уменьшению размера частиц: «взвесь, коллоидная система, истинный раствор». Формулируют вывод: «Увеличение степени дисперсности означает уменьшение размера частиц». |
3 мин | Учитель демонстрирует раствор соли и направляет через него пучок света, затем показывает взвесь мела. «В истинном растворе частицы соли существуют в виде гидратированных ионов, например $Na^+$ и $Cl^-$ в воде, либо молекул растворённого вещества. Они настолько малы, что не рассеивают видимый свет как крупные дисперсные частицы. Почему раствор остаётся прозрачным?» | Наблюдают отсутствие видимого светового следа в растворе и рассеяние света во взвеси. Отвечают: «Частицы истинного раствора имеют молекулярный или ионный масштаб и равномерно распределены». |
2 мин | Учитель фиксирует на доске признаки истинного раствора: «однородность на молекулярно-ионном уровне, частицы не оседают, не задерживаются обычным фильтром, не дают заметного эффекта Тиндаля. Растворитель — компонент, сохраняющий агрегатное состояние раствора или присутствующий в большем количестве; растворённое вещество распределяется в нём». | Записывают признаки истинного раствора и составляют краткую схему: «растворитель + растворённое вещество → истинный раствор». Задают вопросы о случаях, когда растворитель и растворённое вещество находятся в одинаковых агрегатных состояниях. |
Запись в тетрадях
- Дисперсная система — система, в которой одно вещество распределено в другом в виде частиц.
- Дисперсная фаза — распределённое вещество; дисперсионная среда — вещество, в котором распределена фаза.
- Истинный раствор — однородная система, в которой частицы растворённого вещества представлены молекулами или ионами и распределены между частицами растворителя.
- Признаки истинного раствора: однородность, устойчивость, отсутствие задерживания частиц обычным фильтром, отсутствие заметного рассеяния света.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Теперь у нас есть язык описания систем и набор проверяемых признаков истинного раствора. Проверим новое знание на конкретных образцах и научимся доказывать свою классификацию».
Этап 5. Первичное закрепление: лабораторное сравнение (8 мин)
Цель этапа: применить критерии классификации к образцам и связать наблюдение с объяснением на уровне частиц.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель напоминает правила безопасности: «Не пробуйте вещества, не направляйте лазер в глаза, не наклоняйтесь близко к образцам. Работаем по инструкции и фиксируем только наблюдаемые признаки. В паре один ученик наблюдает, второй записывает, затем роли меняются». | Надевают защитные очки, распределяют роли, получают три образца и лист наблюдений. |
4 мин | Учитель даёт инструкцию: «Рассмотрите образцы, пропустите через них пучок света, аккуратно профильтруйте небольшие порции взвеси и раствора. Не делайте вывод по одному признаку. Для каждой системы укажите предполагаемую фазу, среду и объяснение». Учитель подходит к парам и задаёт вопросы: «Что именно вы наблюдаете? Какой признак подтверждает ваш вывод?» | Сравнивают прозрачность, видимость светового следа, наличие осадка и результат фильтрации. Записывают: раствор соли — истинный раствор; молоко — коллоидная система; взвесь мела — грубодисперсная система. Объясняют: «частицы мела задерживаются фильтром и оседают». |
2 мин | Учитель организует взаимопроверку: «Обменяйтесь листами с соседней парой. Проверьте три позиции: названы ли фаза и среда, указан ли размер частиц, приведены ли минимум два признака». | Проверяют лист партнёров, ставят два условных знака «верно» и один вопрос к неточному выводу; формулируют корректировку. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Эксперимент показал, что классификация должна опираться на совокупность признаков. Теперь каждый самостоятельно проверит, может ли применить алгоритм без подсказки пары».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение алгоритма классификации и выявить затруднения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней и объясняет критерии: «Выполните обязательное задание, затем выберите базовое или повышенное. В каждом ответе нужны не только название системы, но и доказательство двумя признаками». | Выбирают уровень, читают условие и выделяют требуемые признаки. |
4 мин | Учитель предлагает задания: «А: классифицируйте раствор глюкозы, туман и суспензию крахмала. Б: для каждой системы укажите фазу и среду. В: объясните, почему раствор хлорида натрия проходит через фильтр, а суспензия карбоната кальция — нет». | Индивидуально записывают ответы. Пример ответа: «Раствор глюкозы — истинный раствор; глюкоза — растворённое вещество, вода — растворитель; частицы не задерживаются фильтром и не оседают». |
2 мин | Учитель выводит эталон на доску: «Сверьте не только итог, но и ход рассуждения. Если неверно определена среда, найдите вещество, которое распределяет другое. Если перепутан коллоид с раствором, вернитесь к размеру частиц и эффекту рассеяния света». | Проводят самопроверку, подчёркивают место ошибки, исправляют ответ другим цветом и отмечают в листе: «могу самостоятельно», «нужна тренировка» или «нужна помощь». |
Эталон решения
Раствор глюкозы: вода является растворителем, глюкоза — растворённым веществом; система истинная, поскольку частицы глюкозы имеют молекулярный размер, не оседают и не задерживаются обычным фильтром. Туман: капельки жидкости — дисперсная фаза, газ — дисперсионная среда; это аэрозоль, рассеивающий свет. Суспензия крахмала: частицы крахмала — дисперсная фаза, вода — дисперсионная среда; частицы сравнительно крупные, система мутная и может разделяться фильтрованием или отстаиванием.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы проверили индивидуальное умение распознавать системы и объяснять ответ. Осталось связать новые понятия в единую классификацию и ответить на исходный проблемный вопрос».
Этап 7. Включение знаний в систему и рефлексия (7 мин)
Цель этапа: обобщить признаки систем, применить их к новому контексту и осознать результат урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает заполнить на доске сравнительную таблицу: «Сопоставьте истинный раствор, коллоидную систему и суспензию по размеру частиц, устойчивости, прохождению света и фильтрации. Не называйте признак без объяснения». | По очереди заполняют клетки: «истинный раствор — молекулы или ионы, устойчив, не рассеивает заметно свет, не задерживается фильтром»; «суспензия — крупные частицы, оседает, рассеивает свет, задерживается фильтром»; «коллоид занимает промежуточное положение». |
2 мин | Учитель возвращается к проблемному вопросу: «Почему прозрачный раствор соли не задерживается фильтром, а взвесь мела задерживается? Почему луч виден во взвеси?» | Формулируют развёрнутый вывод: «В растворе частицы имеют молекулярный или ионный размер и распределены однородно; во взвеси частицы крупнее, рассеивают свет, оседают и задерживаются фильтром». |
2 мин | Учитель проводит приём «Билет на выход»: «На отдельной полоске ответьте на два вопроса: какой признак истинного раствора считаете самым доказательным и чем дисперсная фаза отличается от среды? Внизу поставьте знак: зелёный — объясняю самостоятельно, жёлтый — нужна тренировка, красный — нужна помощь». | Письменно отвечают на вопросы, сдают билет, отмечают собственный уровень понимания и формулируют один вопрос, который хотели бы уточнить. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Сегодня мы перешли от наблюдения внешних признаков к объяснению строения систем. На следующем уроке будем рассматривать состав растворов и количественные характеристики, поэтому сохраните алгоритм: фаза, среда, размер частиц, свойства».
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно классифицированы все три образца, для каждого названы дисперсная фаза и среда, приведены минимум два обоснованных признака, лист наблюдений заполнен полностью и аккуратно.
- «4» — правильно классифицированы два-три образца, но допущена одна неточность в названии фазы, среды или объяснении результата фильтрации; основные признаки истинного раствора указаны.
- «3» — верно определён хотя бы один тип системы и назван один существенный признак, однако наблюдения заполнены неполно или объяснение не связано с размером частиц.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о строении дисперсной системы? | Проверка осознания понятий «дисперсная фаза» и «дисперсионная среда». |
Какими двумя признаками вы докажете, что система является истинным раствором? | Выявление понимания критериев, а не механического воспроизведения определения. |
На каком шаге алгоритма классификации возникло затруднение? | Выявление точек затруднения: определение фаз, оценка размера частиц или интерпретация опыта. |
Где знания об истинных растворах могут понадобиться в будущей профессии? | Осмысление практической и личностной значимости темы. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы выяснили, что дисперсная система — это не просто неоднородная смесь, а система с дисперсной фазой и дисперсионной средой. Мы доказали, что истинный раствор отличается молекулярным или ионным размером частиц, устойчивостью, отсутствием задерживания обычным фильтром и заметного рассеяния света. Типичная ошибка — называть раствором любую прозрачную жидкость, не проверяя её строение. На следующем уроке мы перейдём к количественному составу растворов и научимся выражать его с помощью величин и формул».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу сравнения истинного раствора, коллоидной системы и суспензии по четырём признакам: размер частиц, устойчивость, рассеяние света, фильтрация. Классифицировать пять предложенных учителем бытовых или природных примеров. | Закрепляет терминологию и алгоритм классификации; при проверке смотреть на точность фазового состава и обоснование каждого ответа. |
Средний (повышающий) | Разобрать четыре примера растворов и дисперсных систем, указать растворитель или дисперсионную среду, растворённое вещество или дисперсную фазу и объяснить одно свойство системы на уровне частиц. | Развивает умение переходить от состава к свойствам; при проверке смотреть, не подменяется ли фаза средой и связаны ли выводы с размером частиц. |
Продвинутый (дополнительный) | Подготовить краткое сообщение или схему о применении истинных растворов и коллоидных систем в одной области: медицина, фармацевтика, пищевая промышленность, экология или материаловедение. Привести два конкретных примера и объяснить, какое свойство системы используется. | Формирует исследовательское мышление и функциональную грамотность; при проверке смотреть на достоверность примеров, причинно-следственную связь и корректность терминов. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют дисперсной фазой? Что называют дисперсионной средой? Почему истинный раствор однороден? Какой опыт позволяет отличить истинный раствор от системы с более крупными частицами? Назовите один пример истинного раствора и один пример коллоидной системы».
