Univerzitet u Nišu Prirodno-matematički fakultet

Departman za hemiju

Modeli aktivne nastave u radu sa darovitim učenicima: Klasične metode kvalitativne analize

-Master rad-

Mentor: Autor: dr Vesna Stankov Jovanović, vanredni profesor Lidija Cvetković

U Nišu, 2013.

UNIVERZITET U NIŠU PRIRODNO - MATEMATIČKI FAKULTET

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA

Redni broj, RBR:

Identifikacioni broj, IBR:

Tip dokumentacije, TD: Monografska publikacija Tip zapisa, TZ: Tekstualni štampani materijal Vrsta rada, VR: Master rad Autor, AU: Lidija Cvetković Mentor, MN: Vesna Stankov Jovanović

Naslov rada, NR: Modeli aktivne nastave u radu sa darovitim učenicima: Klasične metode kvalitativne analize

Jezik publikacije, JP: Srpski (latinica) Jezik izvoda, JI: Srpski/Engleski Zemlja publikovanja, ZP: Republika Srbija Uže geografsko područje, UGP:

Republika Srbija Godina, GO: 2013 Izdavač, IZ: Autorski reprint Mesto i adresa, MA: Niš, Višegradska 33. Fizički opis rada, FO: 59 strana, 9 poglavlja, 8 navoda literature, 4 formulara

Naučna oblast, NO: Hemija Naučna disciplina, ND: Metodika nastave hemije Predmetna odrednica/Ključne reči, PO:

Darovitost, nastava hemije, dopuna nastavnog sadržaja, analitička hemija, kvalitativna analiza, aktivna nastava

UDK [371.3 + 371.212 + 159.928] : 543.061 Čuva se, ČU: Biblioteka Važna napomena, VN: /

Izvod, IZ: Cilj ovog rada je da se nastavni sadržaj iz analitičke hemije, koji se bavi kvalitativnom analizom prilagodi potrebama darovitih učenika, koji u okviru takmičenja iz hemije za srednje škole savladavaju ove oblasti kako teorijski, tako i praktično. Metodika nastave u radu sa darovitim učenicima je predstavljena najpre kroz teorije darovitosti, a zatim kroz njihovu primenu u prepoznavanju, izdvajanju i postupanaju sa darovitim učenicima u našim srednjim školama. Kasična kvalitativna hemijska analiza anjona i katjona predstavljena je primenom nekoliko modela podučavanja, sa posebnim osvrtom na bezbedan i pravilan rad u hemijskoj laboratoriji, insistirajući na primeni pravila dobre laboratorijske prakse u analitičkim laboratorijama. Takođe je profesorima hemije u srednjim školama ponuđen kvalitetan analitički i metodički material za efikasnije i kvalitetnije savladavanje znanja i veština iz ove oblasti analitičke hemije. Uz nastojanje da se inače vrlo složen skup znanja i veština predstavi primenom modela aktivne nastave, prilagodjen darovitim učenicima, istaknuta je namera da se premosti nedostatak adekvatne literature koja tretira ovu oblast i da se na taj način što više darovitih učenika zainteresuje za hemiju.

Datum prihvatanja teme, DP:

Datum odbrane, DO: Članovi komisije, KO:

Predsednik:

Član:

Član, mentor:

UNIVERSITY OF NIS FACULTY OF SCIENCE AND MATHEMATICS

KEY WORDS DOCUMENTATION

Accession number, ANO: Identification number, INO:

Document type, DT: Monographic publication Type of record, TR: Textual material, printed Contents code, CC: Master thesis Author, AU: Lidija Cvetković Mentor, MN: Vesna Stankov Jovanović Title, TI: Models of active teaching in work with gifted pupile: Classics metods of

kvalitative analysis Language of text, LT: Serbian Language of abstract, LA: Serbian/English Country of publication, CP: Republic of Serbia Locality of publication, LP: Serbia Publication year, PY: 2013 Publisher, PB: Author’s reprint Publication place, PP: Niš, Višegradska 33. Physical description, PD:

59 pages, 9 chapters, 8 footnotes, 4 formulares

Scientific field, SF: Chemistry Scientific discipline, SD: Methodology of chemistry teaching

Subject/Key words, S/KW: Gifteness, chemistry teaching, addition of teaching contents, analytical chemistry, kvalitative analysis, active teaching

UC [371.3 + 371.212 + 159.928] : 543.061 Holding data, HD: Library

Note, N: /

Abstract, AB: The aim of this work is that the curriculum content of analytical chemistry that deals with the qualitative analysis adapted to the needs of gifted students, who in the competition in chemistry for high school master this field both in theory and in practice. Methods of teaching in work with gifted students is presented primarily through the theories of giftedness, and then through their application in the identification, separation and treated with gifted students in our secondary schools. Classical qualitative chemical analysis of anions and cations is presented using several models of teaching, with special emphasis on the safe and proper operation of the chemical laboratory, insisting on the application of the rules of good laboratory practice in analytical laboratories. It is also professor of chemistry in secondary schools offered high quality analytical and methodical materials for more efficient and better mastering of knowledge and skills in the field of analytical chemistry. In an attempt to otherwise very complex set of knowledge and skills using the present model of teaching, tailored to gifted students, highlighted the intention to bridge the lack of adequate literature on this subject, and thus the more gifted students interest in chemistry.

Accepted by the Scientific Board on, ASB:

Defended on, DE: Defended Board, DB:

President:

Member: Member,

Mentor:

Sadržaj

1. Uvod ................................................................................................................................ 1 2.Teorijski deo .................................................................................................................... 3 2.1.Teorija darovitosti ............................................................................................... 4 2.1.1. Istorijat ........................................................................................................ 4 2.1.2. Savremene teorije darovitosti .................................................................... 5 2.2. Metodički pristupi u radu sa darovitim učenicima ............................................. 10 2.2.1. Strategije poučavanja .................................................................................. 11

2.2.1.1. Problemsko poučavanje ...................................................................... 11 2.2.1.2. Heurističko poučavanje ....................................................................... 12 2.2.1.3. Programirano proučavanje .................................................................. 12

2.2.2. Strategije učenja otkrivanjem ..................................................................... 12 2.2.2.1. Istraživanje .......................................................................................... 12 2.2.2.2. Projekat ............................................................................................... 13 2.2.2.3. Simulacija............................................................................................ 13

2.2.3. Metoda demonstracije i laboratorijskog rada ............................................. 13 3.Eksperimentalni deo......................................................................................................... 15

3.1. Metode izvođenja analitičkih reakcija ................................................................ 16 3.2. Uslovi izvođenja hemijskih reakcija, osetljivost, selektivnost, specifičnost ...... 17 3.3. Tehnika rada u semimikro kvalitativnoj analizi ................................................. 17 3.4 Prethodna ispitivanja ........................................................................................... 18 3.5. Dokazivanje anjona ............................................................................................ 19

3.5.1. Hloridni anjon, Cl- ...................................................................................... 20 3.5.2. Karbonatni anjon, CO3

2- ............................................................................. 20 3.5.3. Sulfatni anjon, SO4

2- ................................................................................... 20 3.5.4. Nitratni anjon, NO3

- .................................................................................... 21 3.5.5. Acetatni anjon,CH3COO- ............................................................................ 21 3.5.6. Fosfatni anjon, PO4

3- ................................................................................... 21 3.6 Analiza katjona .................................................................................................... 22 3.6.1. Prva analitička grupa katjona ...................................................................... 22 3.6.2. Druga analitička grupa katjona .................................................................... 23 3.6.3. Treća analitička grupa katjona .................................................................... 28 3.6.4. Četvrta analitička grupa katjona .................................................................. 30 3.6.5. Peta analitička grupa katjona ...................................................................... 33

4. Rad u laboratoriji i mere opreza ...................................................................................... 34 4.1 Pravila rada u hemijskoj laboratoriji (školskom kabinetu). ................................ 35 4.2.Mere predostrožnosti pri radu ............................................................................. 36 4.3.Povrede i pružanje prve pomoći u slučaju nezgode ............................................ 36 5. Praktični deo ................................................................................................................... 39

5.1. Problemsko poučavanje ...................................................................................... 40 5.2. Testovi za proveru znanja ................................................................................... 40

5.2.1. Test 1.- Mere opreza i zaštita u laboratoriji ................................................ 40 5.2.2. Test 2.- Dokazne reakcije ........................................................................... 41 5.2.3. Test 3.-Teorijska provera, virtualna analiza. .............................................. 41

5.3. Praktičan rad i primeri testova sa takmičenja ..................................................... 41 5.3.1. Primer testa sa takmičenja za I razred srednje škole .................................. 42 5.3.2. Primer testa sa takmičenja za II razred srednje škole ................................. 44 5.3.3. Primer testa sa takmičenja za III razred srednje škole ................................ 46 5.3.4. Primer testa sa takmičenja za IV razred srednje škole ............................... 48

6. Zaključak......................................................................................................................... 50 7. Prilog .............................................................................................................................. 52 8. Literatura ......................................................................................................................... 56 9. Biografija ........................................................................................................................ 58

Zahvaljujem se svom mentoru prof. dr Vesni Stankov-Jovanović na ukazanoj pomoći i sugestijma koje mi je pružila tokom izrade ovog mater rada. Takođe se zahvaljujem prof. dr Violeti Mitić, koja je pratila rad od samog početka i ukazala na moguće propuste i greške. Ipak, najveću zahvalnost dugujem svojoj porodici, koja me je podržala svih ovih godina i pokazala nesebičnu ljubav i toleranciju; kao i kolegama Nataši Jovanović, Slobodanu Najdanoviću i Aleksndru Trajkoviću, koji su zaslužni što je ovaj rad urađen na vreme i što je takav kakav jeste! Hvala svima koji su na bilo koji način pomogli i bili uz mene! Hvala Vam na strpljenju, razumevanju i podršci! Bez Vas nikad ne bih postala ono jesam! Ovaj rad je napisan zbog Vas!!!

1. Uvod

2

Bilo ko, ko je ozbiljno pristupio naučnim radovima, bilo koje vrste shvatio je da je iznad ulaznih vrata

u hram nauke napisno: „Moraš imati veru!“ Max Planck

Analitička hemija, disciplina hemija koja se bavi kvalitaivnom i kvantitativnom analizom materije, izučava se u vrlo ograničenom obimu u okviru većine programa za srednje škole u Srbiji. Đaci gimnazija, koji u velikom broju gravitiraju fakultetima prirodno-matematičke i tehnološke orijentacije, su u velikoj meri uskraćeni za ovu oblast hemije na redovnim časovima. Kvalitativna i kvantitativna hemijska analizae dostupna je samo darovitim učenicima, u okviru pripreme za praktični deo takmičenja iz hemije.

Nedovoljno poznavanje kako osnova analitičke hemije, tako i nedostatak praktičnih iskustava u laboratorijskom radu je potencijalni izvor brojnih problema. Naime, učenik koji poseduje solidna teorisjka znanja i na osnovu dobro urađenog testa na takmičenju se kvalifikovao za rad u laboratoriju, može da ima poteškoće sa znanjem i veštinama iz ove oblasti, kako zbog nedovoljnog teorisjkog znanja, tako i sa snalaženjem u laboratoriji jer ima jako malo praktičnog iskustva. Drugi potencijalni problem je literatura iz koje se na adekvatan način može pripremiti za ovu oblast. Naime, gradivo iz kvalitativne hemijske analize je grupisano uglavnom u univerzitetskim udžbenicima i praktikumima koji po dubini i obimu uveliko prevazilaze okvire takmičenja, pa se lako može desiti da čak i darovito dete ima nedoumice u obradi.

Cilj ovog rada je da se pripremi novi praktikum, namenjen darovitim učenicima pomoću kojeg će oni savladati neophodno gradivo iz analitičke hemije i veštine potrebne za rad u laboratoriji, primenom modela aktivne nastave . U ovom radu su obrađene sledeće celine: Teorijsko razmatranje darovitosti i darovitih učenika Osnove klasičnih metoda kvalitativne analize Opis postupaka i metoda koji se primenjuju tokom rada u kvalitativnoj analizi

(prilagođen za potrebe takmičenja iz hemije za srednje škole) Mere zaštite prilikom rada u laboratoriji i Primeri testova sa takmičenja za sva četiri razreda gimnazije

Namera nam je da se što većem broju darovitih/zainteresovanih učenika predstave

znanja iz analitičke hemije na zadovoljavajućem nivou, primenom metoda aktivne nastave što može dovesti do povećanja interesovanja za proučavanje analitičke hemije u srednjim školama, kako u okviru praktičnog dela takmičenja iz hemije, tako i za njihovu primenu u izradi učeničkih projekata.

2.Teorijski deo

4

2.1.Teorija darovitosti

“Niko Vam ne zavidi na sposobnostima već samo na uspesima.

Dok radite smatraju Vas ludim, A kad nešto postignete srećnim.”

( Duško Radović, 1987.)

2.1.1. Istorijat

Kroz istoriju ljudskoga roda, dometi u aktivnosti koja je unapređivala život, bili su predmet interesovanja i pokušaja da se oni dosegnu, od strane pojedinca i od celih društava. Danas, pažnju većine ljudi privlače naučna otkrića, umetnička dela i sportski rezultati. Postignuća dece se često porede sa postignućima odraslih stručnjaka u datoj oblasti. Takođe se ispituju i upoređuju njihovo ponašanje, osobine ličnosti i sposobnosti, sa željom da se budući stvaraoci prepoznaju i podrže u pravo vreme i na adekvatan način. Kod ovakve dece se nalaze kreativni potencijali, odnosno darovitost.

Početkom 20.veka započeta su naučna proučavanja darovite dece i mladih. Takodje obavljena su i mnoga istraživanja o prirodi darovitosti, kao i o oblicima njenog ispoljavanja i podsticajima njenog razvoja. Sva pitanja, tokom ovog proučavanja, se mogu svesti na dva osnovna- pitanje identifikacije i pitanje obrazovanja. Lako se može uočiti da davanje prednosti jednom ili drugom pitanju ima određene implikacije na obrazovanje i vaspitanje darovitih učenika. Tvrdi se da vaspitno-obrazovni rad treba da bude tako planiran i organizovan da dozvoli svoj deci da maksimalno ispolje svoje potencijale. Škola se smatra jednim od ključnih faktora podrške razvoju talenata. Svaki rad sa darovitim učenicima u školi podrazumeva definisanje ove kategorije učenika i njihov izbor na osnovu određenih indikatora. Postavlja se pitanje: Kako da izaberemo učenike kod kojih ćemo tražiti darovitost? Sud nastavnika i mišljenje roditelja su od presudnog značaja. Najpre se učenik podvrgava njihovom ispitivanju, pa se onda proglašava darovitim. U različitim društvima se vrše razna testiranja inteligencije i znanja, pa se na osnovu dobijenih rezultata vrši klasifikacija darovitih učenika. Povoljnija situacija je kada postoji više podataka o učeniku. Tada se skretanje pažnje na određene učenike čini opravdanim. Što je više indikatora, to su veće šanse za izdvajanje darovitih učenika.

Da bi deca i mladi sa posebnim sposobnostima razvili svoje kapacitete, potrebna im je stimulišuća i motivišuća okolina. Darovit učenik ne sme da bude zanemaren, jer se u tom slučaju njegova darovitost neće dovoljno razviti ili će se potpuno izgubiti. Takođe je i preopterećenje neželjeno. Od škole se očekuje da odnos prema darovitim učenicima ne svede na rešavanje pojedinačnih slučajeva, već da razvije sistem mera koji će regulisati status darovitih učenika.

Obrazovanje i vaspitanje darovite dece postaje problem u okviru masovnog obrazovanja. Ranije je prilikom obrazovanja darovitih pojedinaca bilo velikih mogućnosti za usklađivanje zahteva sa sposobnostima učenika, ali širenje obrazovanja znatno umanjuje te mogućnosti. U ovakvim slučajevima daroviti učenici imaju posebne sklonosti za pojedine oblasti, ali najčešće nisu angažovani na pravi način, dosađuju se na časovima, postaju bezvoljni, nezainteresovani pa i neuspešni. Sa druge strane prekomerno angažovanje dovodi do premora, neuroza, nesigurnosti u sebe i gubitka samopoštovanja. Ministarstvima prosvete se preporučuje da se individualne razlike koje postoje među ljudima poštuju. Daroviti pojedinci imaju pravo na adekvatno obrazovanje, koje će obezbediti razvoj njihovih potencijala u potunosti. Na početku XXI veka od svih mladih se očekuje da tokom školovanja

5

iskoriste i razvijaju svoje sposobnosti. Preovladava uverenje da više nije dovoljno da učenici u školi nešto nauče i uspešno rešavaju određene testove. Oni treba da se pripreme za savladavanje teškoća koje nose rad i život u uslovima savremenog sveta, čija je glavna odlika sve brže promene. Škola se usmerava na obrazovanje i vaspitanje pojedinaca koji će verovati u svoje sposobnosti, imati bazična znanja i kompetencije, biti otporni na neizvesnost, spremni da rizikuju, istražuju, osposobljeni za otkrivanje, rešavanje ali i postavljanje problema. Znanja i veštine koje učenici razvijaju i stiču tokom svog školovanja trebalo bi da im omoguće ne samo da uspešno rade, već i da žive kvalitetno! [ Maksić S.,2007.]

2.1.2. Savremene teorije darovitosti

Pre nego što se krene sa opisivanjem savremenih teorija darovitosti, postavlja se pitanje ko su zapravo daroviti učenici? U literaturi se uglavnom sreću dve sintagme, koje u bukvalnom prevodu znače „školski napredni“ i „ranije sazreli“. Kako sami nazivi kažu, kod „školskih naprednih“ učenika je naglasak na znanjima i sposobnostima za učenje, a kod „ranije sazrelih“ mladih u prvi plan se ističe brzina njihovog razvoja. „Školski napredni“ učenici znaju više i i uče brže i lakše od drugih iz svog odeljenja i škole, dok kod „ranije sarelih“ se brže dosežu viši razvojni stepeni i kraće se zadržavaju na pojedinim stepenima od svojih vršnjaka. U oba slučaja se daroviti učenici određuju kao superiorni u odnosu na svoje vršnjake, a često se po karakteristikama i postignuću porede sa starijim drugovima i odraslim osobama. Međutim, pouzdano se zna da daroviti učenici nisu samo oni koji ispoljavaju visoke sposobnosti, dobro uče, postižu odličan školski uspeh, takozvana dobra deca, već ih ima i među neuspešnima, problematičnim, hendikepiranim pošto nisu uvek uspešno integrisani, već pokazuju tendencije ka raznim oblicima neadaptiranog ponašanja i reagovanja.

Postoje razne teorije za opisivanje darovitosti, ali će ovde biti predstavljene tri najčešće koncepcije darovitosti: Stenbergova, Renzulijeva i teorija po Ganjeu. Vrednost ovih teorija leži u tome što originalno rešavaju relacije između ključnih pojmova-kreativnosti, sposobnosti i ličnosti. Stenbergova koncepcija darovitosti je kognitivistička i pokazuje domete ovakvog pristupa u tumačenju darovitosti. Renzulijeva teorija ima implicitnu teorijsku osnovu, što znači da ne naglašava posebno kognitivne operacije, niti razvoj, ali je rezultat uopštavanja višegodišnjeg iskustva u vaspitno-obrazovnom radu sa darovitom decom te je kao takva bliska školskoj realnosti. Ganje nudi eklektički model koji razlikuje i određuje odnose između darovitosti i talenata, darovitosti i kreativnosti i talenata i kreativnosti.

Stenbergova teorija o darovitim osobama Stenberg opisuje darovitost kao izuzetnu, neuobičajenu inteligenciju. Za njeno

objašnjenje i razumevanje autor prema sopstvenom tumačenju nudi složenu teoriju koju izvodi iz svoje teorije inteligencije. Darovitost nije ista kod svih osoba, kao ni inteligencija. Ona se može dosegnuti različitim putevima i ispoljavati kroz različite oblike. Kognitivni, iskustveni i adaptivni aspekt intelektualne darovitosti objašnjavaju se komponentnom, iskustvenom i kontekstualnom podteorijom. Prva podteorija odgovara na pitanje kako su ponašanja inteligentna u datom okruženju; druga podteorija odnosi se na pitanje koja su ponašanja inteligentna za datu individuu, a treća podteorija objašnjava gde su koja ponašanja inteligentna.

Komponentna podteorija povezuje inteligenciju sa unutrašnjim svetom i specifikuje mentalne mehanizme koji leže u osnovi izuzetno inteligentnog ponašanja. Stenberg razlikuje

6

komponente sticanja znanja, metakomponente i delatne komponente, u zavisnosti od toga da li se radi o processima koji učestvuju u učenju kako se nešto radi, u planiranju šta će se i kako raditi ili u samom obavljanju zadatka. Metakomponente obuhvataju procese višeg reda koji se koriste kod planiranja, praćenja i odlučivanja tokom rada na zadatku. Iskustvena podteorija odnosi se na značaj prethodnog iskustva za zadatke koji se rešavaju ili na situacije u okviru kojih se javljaju postavljeni zadaci. Najvažnije su veštine rada s novim, nepoznatim materijalom i sposobnost automatizovanja informacionih procesa. Novina i automatizacija idu zajedno tako da što je osoba efikasnija u pogledu jedne od njih, ostaje više mogućnosti da bude uspešna i u drugoj. Međutim, sa povećanjem iskustva opada novina i zadatak postaje manje pogodan za merenje inteligencije. Kontekstualna podteorija povezuje inteligenciju sa spoljašnjim svetom koji okružuje datu osobu. Izuzetna inteligencija se javlja u kontekstu kao svrhovita adaptacija na okolinu, kao oblikovanje okoline i kao selekcija okoline koja je relevantna za datu osobu. Za merenje kontekstualno usmerene inteligencije mogu se upotrebiti tri klase inteligentnih ponašanja: sposobnost rešavanja problema, verbalne sposobnosti i socijalne kompetentnosti. Prema Stenbergovim rečima, kreativnost se može smatrati dimenzijom inteligencije, kao i tipom darovitosti.

Najbitnije intelektualne karakteristike kreativno darovitih osoba predstavljaju njihove sposobnosti da vide probleme na drugačiji način od ostalih ljudi, da misle divergentno o mogućim rešenjima i da koriste procese uviđanja prilikom rešavanja problema ili ispunjavanja zadatka. Kreativno daroviti ljudi su izuzetno uspešni u definisanju problema, strateškoj upotrebi divergentnog mišljenja i veštinama selektivnog kodiranja, poređenja i kombinovanja informacija. Sledeću karakteristiku kreativno darovitih ljudi predstavljaju njihova velika znanja. Stvaranju kreativnih dela prethode godine učenja i sticanja znanja. Darovita deca provode mnogo vremena prikupljajući informacije u oblasti svoga interesovanja što im obezbeđuje dobru osnovu znanja. Pojedinci mogu imati iste visoke sposobnosti, ali će njihovo postignuće biti različito zato što se međusobno razlikuju po tome kako koriste te svoje sposobnosti. Sklonost pojedinca da koristi svoje sposobnosti na određeni način predstavlja njihov intelektualni ili kognitivni stil.

Po Stenbergovom uverenju, svaki čovek u svom mentalnom funkcionisanju ispoljava dominaciju jedne od tri osnovne funkcije - zakonsku, izvršnu i sudsku, koje predstavljaju njegov stil mišljenja. Osobe sa zakonskim stilom vole da stvaraju svoja pravila, rade na problemima koji su jedinstveni, na zadacima koji su slabije struktisani i zahtevaju konstruktivno planiranje. Osobe koje imaju izvršni stil vole da slede pravila i izračunavaju koji su putevi najbolji za primenu plana, birajući probleme sa zadatom strukturom. Ljudi sa sudskim stilom vole da procenjuju pravila i procedure, da sude o postojećim strukturama i da ispituju ponašanje ljudi. Kreativno darovite osobe odlikuje pretežno zakonski stil. Ovaj stil mišljenja obećava najbolje uslove za ispoljavanje kreativnosti, stvarajući situacije koje zahtevaju uvođenje novog i uključivanje mašte da bi se premostilo nepoznato, povezalo raznorodno itd.

Osobine ličnosti predstavljaju sledeći resurs kreativne darovitosti o kome govore Stenberg i Lubart. Da bi osoba stvorila kreativno delo treba da ima i određeni sklop osobina koji će joj u tome pomoći. Među karakteristikama ličnosti najveći značaj imaju: sposobnost tolerisanja nejasnoća, spremnost za umereno preuzimanje rizika, želja da se prevaziđu teškoće kada se na njih naiđe u radu i da se izdrži uprkos njima, da se ide dalje, da se napreduje i „raste“ u datoj oblasti. Neophodno je i izvesno samopoštovanje, koje pomaže pojedincu da podnese i reši probleme sa kojima se susreće, dok ne završi to što radi i dok se drugi ne uvere u vrednost toga na čemu je radio. Stenberg tvrdi da kod kreativno darovitih osoba dominira motivacija orijentisana na zadatak. Autori kreativnih dela ispoljavaju veliko

7

interesovanje i ljubav za predmet kojim se bave, visoku koncentraciju pažnje i uopšte uporno rade u određenoj oblasti i na određenom problemu dok ne dođu do njegovog rešenja.

U određenim etapama rada na zadatku spoljašnji motivatori su vrlo poželjni. Njihov pozitivan uticaj ogleda se u tome što podstiču pojedinca ne skrećući njihovu pažnju sa zadatka. Spoljašnje nagrade mogu uspešno da motivišu kreativnu produkciju u slučajevima kada već postoji visok nivo motivacije orijentisane na zadatak, što se dešava u kasnijim fazama kreativnog rada. Istraživanja pokazuju da kreativno darovite osobe imaju želju da postignu savršenstvo u tome što rade, teže da to što rade urade odlično, da samoaktualizuju svoje potencijale, kao i da zadovolje želju za intelektualnom novinom. Sve navedene karakteristike - sposobnost, znanje, kognitivni stil, osobine i motivisanostpretvaraju se u kreativnu darovitost u interakciji sa okolinom u kojoj se osoba nalazi.

Sredina najviše utiče na razvijanje kreativnosti svojom opremljenošću, sadržajima i orijentacijama, nagrađivanjem i vrednovanjem kreativnih proizvoda. Kreativni stvaraoci često potiču iz porodica i sredina koje su pružale povoljne uslove za njihov razvoj. Ono što važi za porodicu , važi i za ostale društvene institucije. Kreativno ponašanje ispoljava se tamo gde se nagrađuje , što znači da sredina koja nagrađuje nekreativno , konformističko ponašanje ne može da očekuje kreativnost ljudi koji u njoj žive. Jedna ideja može u jednoj sredini procenjena kao vredna, a u drugoj kao bezvredna. U zavisnosti od toga gde se pojedinac nalazi, on će biti podstaknut ili obeshrabren da nastavi sa svojim radom.

Divergentno mišljenje je malo ili nimalo zastupljeno u školskom radu. Školsko učenje se svodi na zapamćivanje što većeg broja informacija koje se prezentuju u obliku činjenica. I kada se dozvoljava razmišljanje i traganje za odgovorom, školske ocene se daju na uobičajen način. Traži se jedan tačan odgovor do kojeg je učenik došao na način koji je pokazao nastavnik. Ocene su toliko značajne da učenici brzo nauče da ne rizikuju, već misle i odgovaraju na traženi način. Vođeni spoljašnjom motivacijom mogu da postignu visok uspeh u školi, a da uopšte nisu stvarno zainteresovani niti vezani za zadatke koje ispunjavaju. Konačan razultat je da učenik ne razvija motivaciju usmerenu na zadatak koja mu je neophodna za kreativnu produkciju.

Kroz celokupno školovanje, nastavnik određuje šta učenik treba da radi, a od učenika se očekuje da ta naređenja izvrši. Očigledno se nagrađuju učenici koji ispoljavaju izvršeni kognitivistički stil. Standardnim testiranjem se identifikuju učenici sa izvršno-lokalnim stilom, koji se radom u školi potvrđuje i nagrađuje. Na taj način kreativnost se ne traži i ne podstiče. Stenberg je vrlo kritičan po tom pitanju. Primedbe o pogrešnom izboru i neadekvatnom radu odnose se kako na obavezni program, tako i na razne programe namenjene darovitim učenicima. Ovi programi pružaju slične mogućnosti koje pružaju redovni programi, ne utičući bitno na kreativnost učenika.

Renzulijeva teorija o darovitim ponašanjima Renzuli pod darovitošću podrazumeva darovito ponašanje. Ono odražava interakciju

tri grupe karakteristika: natprosečne intelektualne sposobnosti, visokog nivoa posvećenosti zadatku i visokog nivoa kreativnosti. Darovita i talentovana deca su ona koja poseduju ovaj kompozitni sklop crta i primenjuju ga na bilo koju potencijalno vrednu oblast ljudskog rada. Darovitost dece razlikuje se od darovitosti odraslih. Deca mogu da budu darovita tako da uspešno ispunjavaju zadatke koji im se postavljaju u školi i kod kuće ispoljavajući uz to veliku sposobnost učenja.

Darovito ponašanje se javlja kod nekih ljudi, u nekim periodima života i pod određenim uslovima. Visok nivo ostvarenja u različitim oblastima zahteva različite stepene

8

inteligencije. Renztuli prihvata opredeljenje većine istraživača da je za visok nivo kreativno-produktivnog ostvarenja u određenom polju potrebna natprosečna, ali ne i izuzetno visoka inteligencija.Kada je količnik inteligencije 120 ili veći, uvećava se i značaj drugih, neintelektualnih varijabli za kvalitet postignuća.

Renzuli govori o dobrim natprosečnim sposobnostima, specifikujući opšte i posebne sposobnosti koje u njih ulaze. Od opštih sposobnosti pominju se: visok nivo apstraktog mišljenja, verbalno i numeričko rezonovanje, shvatanje prostornih odnosa, memorija i verbalna fluentnost, adaptacija na nove situacije i oblikovanje novih situacija koje se sreću u spoljašnjoj sredini i automatizacija informacionih procesa. Posebne sposobnosti obuhvataju primenu različitih kombinacija opštih sposobnosti na jednu ili više oblasti znanja ili ljudskog delovanja; kapacitet za traženje i odgovarajuću upotrebu formalnog znanja, znanja koje se podrazumeva, tehnike, logike i strategija u rešavanju pojedinih problema.

Posvećenost zdatku podrazumeva kapacitet za veliku zainteresovanost, zanos, fascinaciju i uključenost u problem, oblast proučavanja ili oblik ljudskog izražavanja; kapacitet za istrajnost, izdržljivost, određenost, težak i posvećen rad; samopoverenje, jak ego i verovanje u sopstvenu sposobnost za izvođenje značajnog posla, oslobodjenost od osećanja slabosti i nemoći, težnju za postignućem, spososbnost da se identifikuju problemi u posebnim oblastima, sposobnost da se bude na glavnim tokovima razmene i novina u datim oblastima, postavljanje visokih standarda za sopstveni rad, zadržavanje otvorenosti i spremnost da se prihvati kritika od drugih, kao i da samog sebe kririkuje, razvijanje ukusa za lepo i kvalitetno. Za Renzulija, kreativnost u okviru darovitosti predstavlja fluentnost, fleksibilnost i originalnost mišljenja, a ispoljava se kao: otvorenost za različita iskustva, prijemčivost za novo i drugačije u mislima, delovanju i proizvodima kod sebe i kod drugih ljudi, radoznalost, spekulativnost, sklonost pustolovinama, „mentalna živahnost“, želja za preduzimanjem rizika u mislima i stvarnim aktivnostima, osetljivost za detalje, želja da se reaguje i dela prema spoljašnjim stimulusima na sopstvene ideje i osećanja. Slično Stenbergu, Renzuli u svojim novijim radovima posebnu pažnju posvećuje kreativnosti, koju definiše kao kreativnu produktivnost.

Analiza kreativne produkcije u osnovi ima karakteristike pojedinca. Kod učenika, mora da uključi njihove sposobnosti, interesovanja i stilove učenja kao najvažnije lične varijable. Renzuli razlikuje situacionu i realno-produktivnu kreativnost. Situaciona kreativnost se dešava u strukturisanoj situaciji, kada se rešava postavljen problem, a angažovani pojedinac doživljava svoj rad kao samoaktualizujuću aktivnost. Realno-produktivna kreativnost podrazumeva rad na samostalno izabranom problemu, uz korišćenje autentične metodologije i rezultira, dovodi do stvaranja jedinstvenog postignuća.

Ganjeova teorija o darovitim postignućima

Za razliku od Stenberga, koji darovitost traži u kognitivnim mehanizmima i procesima, i Renzulija koji razmatra darovita ponašanja, treći izabrani autor, Ganje, u centar svog interesovanja stavlja darovito postignuće. Za Ganjea darovitost predstavlja izrazitu natprosečnu kompetentnost u jednoj ili više oblasti sposobnosti, a izrazita natprosečnost u jednom ili više područja ljudskih aktivnosti je talenat. Kreativnost je samo jedno od područja ljudskih sposobnosti koje može da učestvuje u svakoj oblasti darovitosti.

Ganje pravi razliku između darovitosti i talenta. Darovitost označava posedovanje i korišćenje neuvežbanih i spontano izraženih prirodnih sposobnosti u najmanje jednoj oblasti sposobnosti, u stepenu koji omogućava detetu da se u poređenju sa vršnjacima po toj karakteristici nađe među 15 % najboljih. Talenat označava superiorno vladanje sistematski razvijenim sposobnostima i znanje u bar jednom polju ljudske aktivnosti, u stepenu koji

9

svrstava detetovo postignuće među 15% najboljih rezultata njegovih vršnjaka aktivnih u tom polju ili poljima. U okviru 15% najboljih, koji predstavljaju osnovnu kategoriju talentovanih osoba, mogu se razlikovati tri podgrupe - niži, srednji i najviši nivo postignuća. Niži nivo postignuća označen je kao „umereno talentovan“ i obuhvata 2-3% najtalentovanijih osoba najviših rezultata u polju koje se posmatra. Kao „visokotalentovane“ mogu se označiti jedna do dve osobe na hiljadu, a „ekstremno talentovano“ je samo dvadeset do trideset osoba od milion ljudi. Ganje najpre određuje domene darovitosti, to jest potencijala. Model sadrži pet domena sposobnosti: intelektualne, kreativne, socioafektivne, senzomotorne i „ostale“. Intelektualni potencijali obuhvataju rezonovanje, pamćenje i suđenje. Kreativan dar se odnosi na originalnost, investivnost, humor i drugo. Socioafektivni potencijal ispoljava se kroz empatiju, samosvest, vođstvo, a senzomotorni preko snage, fine motorne kontrole, trajanja i fleksibilnosti motornih radnji. Darovitost je prirodna sposobnost koja ima genetsku osnovu i može se opaziti u svakom zadatku sa kojim se dete suočava tokom svog školovanja. Potencijali, odnosno darovitost, mogu se lakše uočiti kod mlađe dece zato što su uticaji okoline i sistematsko učenje delovali samo u ograničenoj meri, tako da se ono što dete ume i zna ne može pripisati njima. Kod starije dece, pa i odraslih osoba, darovitost se ispoljava preko lakoće i brzine kojom stiču nove veštine u bilo kom polju ljudske aktivnosti; što se lakše i brže uči, veće su prirodne sposobnosti. Kako sam Ganje kaže, to su one prirodne sposobnosti koje neki laici zovu „talenti“ ili „prirodni talenti“, dok ih on imenuje kao „darove“.

Prirodne sposobnosti ili darovi mogu se opisati kao „sirov materijal“ koji prestavlja sastavni deo talenta. Ovo znači da talenti obavezno uključuju natprosečne prirodne sposobnosti iz čega sledi da niko ne može biti talentovan ako nije darovit. Međutim, ako je neko darovit, ne znači da će obavezno postati talentovan. Primer za ovaj slučaj predstavljaju mnoga intelektualno darovita deca koja u školi ne postižu odgovarajući akademski uspeh. Njihove prirodne sposobnosti ostale su na nivou potencijala. Školski neuspeh najsposobnijih učenika ozbiljan je lični i društveni problem. Jedan od ključnih zadataka škole jeste transformacija početnih potencijala učenika u prave talente.

Razvojni procesi predstavljaju sledeći element modela koji povezuje potencijale i talente, a čine ih učenje, uvežbavanje i korišćenje. Na razvojne procese deluju dve grupe faktora koje Ganje naziva katalizatorima. Među katalizatorima ličnosti najvažnija je motivacija, kojom započinje proces razvoja talenta. Početne sposobnosti preobražavaju se u određeni talenat zavisno od toga koliko je pojedinac motivisan da uči, vežba i da ih koristi. Motivacija je ta koja vodi pojedinca preko prepreka, kroz dosadu i omogućava prevazilaženje povremenih neuspeha, koji nužno stoje na putu razvoja svakog talenta, ma koliki bili potencijali. Temperament, kao nasleđena predispozicija osobe da se ponaša na određeni način i stečeni stilovi značajno doprinose razvoju talenta, bilo da ga stimulišu ili usporavaju. Podjednako značajan katalizator razvoja talenta predstavlja okruženje. Uticaj sredine može se posmatrati na makro i mikro planu. Makro plan obuhvata ulogu sredine kao geografske, demografske i sociološke kategorije. U mikrookvirima, sredina deluje preko porodice i njenih bitnih karakteristikja, kao što su socioekonomski status, broj članova, ličnost roditelja i njihovi vaspitni stilovi.

Kreativnost za Ganjea postoji kao vrsta darovitosti. To je jedna od sposobnosti, potencijal, dok se prema novijim radovima, ne može govoriti o kreativnom talentu jer se kreativna nadogradnja utapa u oblast i predmet kroz koji se ispoljava. Kod Ganjea, tumačenje uloge škole u razvoju dečijih talenata znatno je skromnije od onog koje nude dva predhodna autora, Stemberg i Renzuli. Ono što se može naći kod ovog autora jesu profili talentovanih učenika. Ganje je prikupio veliki broj opisa koje je nazvao prototipovima darovitih učenika i

10

isprobavao ih u više istraživanja. Određene sposobnosti i talenti dva puta se više vezuju za mušku nego za žensku decu. Za dečake češće procenjivano da imaju fizičke sposobnosti i tehničke talente, dok su devojčice češće procenjivane kao talentovane za umetnost i sa višim socioafektivnim sposobnostima.

Prema novijim ispitivanjima, listu od dvanaest najčešćih tipova darovitih učenika u učionici čine: enciklopedista, „munja“, poverljiv tip, diplomata, gimnastičar, tip sa brzim refleksima, gramatičar, geograf, komičar, instrumentalista, sudija i koordinaror. Spisak obuhvata po dva predstavnika intelektualnih stavova (enciklopedista i „munja“), socioafektivnih stavova (poverljiv tip i diplomata), fizičkih stavova (gimnastičar i tip sa dobrim refleksima), akademskih talenata (gramatičar i geograf), umetničkih talenata (komičar i instrumentalista) i interpersonalnih talenata (sudija i koordinator).

Enciklopedista puno zna o raznim stvarima i izvan školskih predmeta. „Munja“ bzo razume objašnjenje i često nalazi odgovore pre drugih. Poverljiv tip je učenik koji zna da sluša i čuva tuđe tajne, da uteši druge i učini da im bude dobro. Diplomata lako sklapa poznanstva i prijateljstva, lako komunicira sa odraslima i decom koje ne poznaje. Gimnastičar je jako dobar u fizičkim vežbama koje zahtevaju ritam, ravnotežu, fleksibilnost i koordinaciju. Osoba brzih refleksa je učenik koji je vrlo vešt sa rukama, dobar u igrama koje zahtevaju brze reflekse. Gramatičar dobro zna gramatička pravila i piše bez grešaka. Geograf zna puno o različitim krajevima sveta i načinu života u pojedinim zemljama. Komičar nasmeje svakog svojim vicevima, imitacijama i improvizacijama. Instrumentalista dobro svira jedan ili više muzičkih instrumenata. Sudija je uspešan u rešavanju sporova između učenika, zna da pomogne drugima kako da nasprave kompromis i da se dogovore i slože. Koordinator je dobar organizator, kada se radi na projektu, misli o svim detaljima, zna kako da raspodeli posao i sve stiže na vreme. [ Maksić S.,2007.]

2.2. Metodički pristupi u radu sa darovitim učenicima

„Škola toliko vredi koliko vredi nastavnik. Zbog toga je povišenje nastavničkog obrazovanja

prvi deo svake školske reforme.“ Disterveg

Funkciju nastavnika možemo posmatrati sa dva različita aspekta - sa aspekta

tradicionalne, klasične škole i sadašnje škole, odnosno škole budućnosti, tj.moderne škole. U tradicionalnoj školi nastavnik je bio posrednik između nastavnih sadržaja i učenika. On je bio isključivi organizator vaspitno-obrazovnog rada, a odnosi na relaciji nastavnik-učenik bili su zasnovani na hijerarhijskim načelima. Učenik je bio u podređenom položaju. Moderna škola traži i modernog nastavnika. Nastavnik mora stalno da se druži sa knjigom, da uči, da nadograđuje, da uči nešto novo i da permanentno radi na svom stručnom usavršavanju i obrazovanju. Nastavnik treba da je nov, neponovljiv, savremen. [Stevanović M.,1982.] Savremeni pristup nastavi hemije temelji se na strategiji učenja otkrivanjem. Učenici nisu više pasivni slušaoci koji sede u klupama, već aktivni učesnici u procesu učenja. Učenici najbolje uče kada im se pomogne da sami otkriju načela na kojima se zasnivaju pojave. Nastavnik je sada samo moderator koji učenika usmerava. U didaktici se pod strategijom podrazumeva skup postupaka koji dovode do ostvarivanja nekih ciljeva. Didaktičke strategije se razlikuju prema osnovnim ulogama glavnih subjekata u nastavi, pa se govori o:

11

Predavačkoj nastavi, Heurističkoj nastavi, Problemskoj nastavi, Istraživačkoj nastavi, Mentorskoj nastavi, Iskustvenoj nastavi.

Strategije obuhvataju nastavne metode i postupke specifične za određena vaspitno-obrazovna područja.

Nastavna metoda je način aktiviranja učesnika u vaspitno-obrazovnom procesu. U oblasti prirodnih nauka dominantne su: strategije učenja otkrivanjem i strategije učenja poučavanjem. Učenik ne može steći sva potrebna znanja vlastitim otkrivanjem, zato je potrebno i poučavanje. Učenje otkrivanjem se temelji na vlastitom iskustvu, a mehaničko učenje na iskustvima drugih ljudi. Nastavni program je prilagođen prosečnom učeniku, kojih uvek ima najviše. Posledica toga je da se učenici u razedu dele na dobre, loše i talentovane. Treba shvatiti da sva deca mogu učiti i da uče vlastitom aktivnošću, a zadatak škole je da stvori uslove za tu aktivnost.

2.2.1. Strategije poučavanja

Znatan broj nastavnika i učenika polazi od ideje da se obrazovanje sastoji od pamćenja velikog broja slučajno odabranih činjenica. Zato je nastavni proces ponajviše usmeren prema memorisanju. To je uglavnom bio rezultat pretežno verbalne nastave, kako kažu zbog „nedostatka kabineta, hemikalija, staklenog i ostalog pribora, novca i vremena.“ Mnogo manje učenika osposobljava se za rešavanje problema.

2.2.1.1. Problemsko poučavanje

Problemsko poučavanje polazi od definisanja problema, i to tako da u tome aktivno učestvuju učenici definisanjem sopstvenog viđenja problema i uočavanjem suprotnosti između onoga što znaju i onoga što opažaju. Nakon definisanja problema traže se odgovori. U problemskoj nastavi prolazi se kroz nekoliko nivoa, ali je bitno da učenik razume postupak primenjen u svakom nivou rešavanja postavljenog problema.

Definisanje problema Problem mora biti jasno i nedvosmisleno definisan. Može se dati u obliku pitanja, tvrdnje ili traženja da se sintetizuje ili analizira neko jedinjenje, izvrši merenje ili napravi jednostavni uređaj, model ili slično. Složeniji problem treba struktuirati u niz manjih problema. Jedini alat u toj fazi su olovka, papir i glava.

Izdvajanje odgovarajućih informacija Da bi se rešio problem, potrebne su odgovarajuće informacije. One mogu biti definisane tokom postavljanja problema. Najvažniji izvori informacija su vlastita opažanja tokom ogleda, a zatim vlastito pamćenje, priručnici, udžbenici, članci, enciklopedije...

12

Kombinovanje pojedinih informacija Za rešavanje jednostavnog problema nužne su najmanje dve informacije. Složeniji problemi zahtevaju strukturisanje tako da se kombinacijom delimičnih rešenja stiže do konačnog rešenja.

Evaluacija rešenja Uvek treba proveriti da li je došlo do odgovora na postavljeno pitanje i zadovoljavaju li rezultati date informacije. Treba razmisliti koji se novi ili sličan problem može rešiti na isti ili sličan način.

2.2.1.2. Heurističko poučavanje

Poučavanje takođe polazi od problema, a učenik se postupno vodi do rešenja. Za to su

najprimetniji različiti dijaloški postupci. Obično se primenjuje razgovor u kome nakon definisanja problema nastavnik postupno vodi učenike do rešenja problema. U nastavi hemije metoda razgovora najčešće se primenjuje pri donošenju zaključka na osnovu rezultata ogleda i pri valorizaciji rezultata nastavnog procesa. Metodom razgovora razvijaju se pravilno i jednoznačno izražavanje, usvaja hemijska nomenklatura, formiraju pojmovi, utvrđuje stečeno znanje i stvaraju generalizacije. [ Sikirica M., 2003.]

2.2.1.3. Programirano proučavanje

Programirana nastava uvodi se sa ciljem da reši problem različite brzine savladavanja nastavnih sadržaja učenika. U programiranoj nastavi nastavni sadržaji koji trebaju da se savladaju su dati unapred utvrđenim redosledom. Nakon svakog koraka, učenik bira jedno od ponuđenih rešenja, pri čemu odmah dobija povratnu informaciju. Povratna informacija ne sadrži samo podatak da li je odgovor tačan ili ne, već upućuje učenika na ispravno zaključivanje. Programirana nastava se uspešno realizuje uz pomoć računara, mada je moguća njena realizacija i pomoću laboratorijskih radova ili štampanih materijala. [ Rančić S., Anđelković T., 2007.]

2.2.2. Strategije učenja otkrivanjem

Učenje otkrivanjem polazi od uočavanja i definisanja problema preko sopstvene aktivnosti na pronalaženju rešenja do izvođenja zaključaka i nalaženja rešenja. Učenje otkrivanjem još se naziva i iskustveno učenje jer se do saznanja dolazi vlastitim iskustvom. Kod ovog učenja susrećemo tri metode: istraživanje, projekat i simulacija.

2.2.2.1. Istraživanje

Naučno istraživanje podrazumeva sledeće korake: Uočavanje i definisanje problema, Formulisanje hipoteza, Prikupljanje podataka posmatranjem pojava ili ogledom i merenjem, Objašnjavanje rezultata ogleda na osnovu savremene teorije i zaključivanje o tačnosti

ili netačnosti hipoteze koja je postavljena, Modifikovanje teorije ako se rezultati ogleda ne mogu objasniti postojećom teorijom.

Prvo treba definisati problem. Onda treba definisati hipotezu. Hipoteza je rezultat misaonog eksperimenta. Nakon formulisanja hipoteze sledi prikupljanje podataka. U nastavi hemije

13

izvor podataka je ogled koji izvode učenici. Podaci se mogu prikupljti i neposrednim posmatranjem pojava ili procesa u prirodi. Na osnovu prikupljenih podataka traži se zakon kojim se mogu opisati uočene promene. Rezultat ogleda pokušava se objasniti savremenom teorijom. Ako je polazna hipoteza bila pogrešna, treba uočiti grešku.

2.2.2.2. Projekat

Projekat je složenija metoda u starategiji učenja otkrivanjem. Svaki ogled koji izvode učenici ili demonstrira nastavnik može se metodički obraditi kao mali istraživački projekat. Veći i dugotrajni istraživački projekti mogu se odnositi na prikupljanje podataka o hemijskom zagađenju vode, zemljišta ili vazduha. Učenici pišu o tome seminarske radove i prikupljaju članke iz novina, popularnih naučnih časopisa, sa interneta... Učenički radovi na zadatu temu stavljaju se na panoe u odeljenju. Na pano treba staviti radove svih učenika, ma kakvi oni bili. Nastavnik ne sme selektovati radove i izložiti samo neke. Tokom školske godine može se izvesti više takvih projekata, pa će se sadržaj panoa shodno tome menjati. Kako je prostor na zidovima učionice mali, da bi se obuhvatile sve učeničke aktivnosti, na panoe se mogu postaviti mape, u koje se stavljaju članci, seminarski radovi učenika. Mapa takođe mora biti dostuona svim učenicima. Svaki učenik dobija priliku da osim zananja iskaže i druge vrednosti. Takve aktivnosti učenicima pokazuju da se hemija ne uči radi hemije same, već zato što je hemijsko znanje potrebno u svakodnevnom životu. [ Sikirica M., 2003.]

2.2.2.3. Simulacija

Simulacija se primenjuje u slučajevima kada iz određenih razloga, učestvovanje u

realnim situacijama nije moguće. Na primer, analiza mogućeg ishoda neke havarije, mogućih reakcija koje se mogu odvijati pri toj havariji. Ovakve simulacije su vrlo korisne učenicima u kasnijem učenju. Takođe, moguće je izvesti i kompjuterske simulacije različitih procesa. U tom smislu moguće je simulirati reakciju u izmenjenim uslvima i predvideti proizvode tih reakcija. Danas je na raspolaganju veliki broj softverskih paketa pomoću kojih se može izvršiti simulacija odgovarajućih procesa pri definisanim uslovima koje nastavnik može da zada.

2.2.3. Metoda demonstracije i laboratorijskog rada

Naziv ove metode potiče od latinske reči demonstraciae, što znači prikaz ili

predstava. Koristi se u kombinaciji sa usmenim izlaganjem profesora i razgovorom sa učenicima-studentima. Sastoji se u prikazivanju i tumačenju hemijskih ogleda, predmeta, proizvoda, modela i slika. Ona koristi didaktički princip očiglednosti kao osnovni princip u procesu usvajanja znanja, formiranja predstava o apstraktnim pojmovima u hemiji, uočavanja sličnosti i razlika među hemijskim pojavama, utvrđivanja bitnih osobina hemijskih elemenata i jedinjenja, razumevanja složenih tehnoloških procesa, izvođenja zakljičaka i generalizacija. Zbog velikog značaja demonstracija u nastavi hemije, treba ih koristiti što više, po mogućnosti na svakom času, na odgovarajući način. Razlikujemo demonstraciju pomoću ogleda, predmeta, ilistracija i projekcija, a za hemiju je od najvećeg značaja demonstracija ogleda.

Demonstracija pomoću ogleda se može izvoditi u svim etapama nastavnog procesa, a profesor se za nju mora posebno pripremiti i prethodno uvežbati izvođenje ogleda. Prilikom izvođenja jednostavnih ogleda, učenici mogu da pomažu profesoru. Oglede treba izvoditi na

14

takvom mestu u laboratoriji koje je približno udaljeno jednako od svih učenika. Ogled se izvodi polako i smireno, a učenicima treba uvek jasno predočiti pravila rukovanja upotrebljenim hemikalijama, posuđem i priborom, kao i mere opreza.

Metoda laboratorijskog rada u nastavi hemije podrazumeva eksperimentalni rad samih učenika-studenata, radi aktivnog učenja, provere i utvrđivanja znanja kao i razvoja praktičnih veština vezanih za rad u laboratoriji, uz nadzor pomoć i kontrolu profesora. Za ovaj oblik rada profesor prethodno priprema učenike kroz razgovor, a obavezan je i da im napiše uputstva za rad, da im obezbedi pribor, sve potrebne hemikalije i zaštitna sredstva. Prema broju izvođača eksperimenta, ovaj rad može biti:

Individualan U parovima Grupni. Bez obzira kakav je oblik laboratorijskog rada odabran, učenici mogu da rade isti zadatak,

ili različite zadatke, u zavisnosti od mogućnosti laboratorije i procene profesora. [ Rančić S., Anđelković T., 2007.]

3. Eksperimentalni deo

16

„Dodirni naučnika i dodirnuo si dete!“ Edward Teller

Praktičnom delu takmičenja pristupa 30% učenika sa najviše osvojenih poena na testu. Za učenike Srednjih škola praktični deo takmičenja se sastoji iz kvalitatativne i kvantitativne analize. Kvalitativna analiza obuhvata dokazivanje po jednog katjona i jednog anjona u uzorku. Za učenike I i II razreda to mogu da budu: Katjoni: Ag+, Pb2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, NH4

+; Anjoni: Cl-, SO4

2-, NO3-, CO3

2-, CH3COO-. A za učenike III i IV razreda se dodaju još i ovi katjoni: Sn2+, Mn2+, Zn2+, Na+, K+ i PO4

3-

anjon. [www.mojahemija.org]

Predmet kvalitativne hemijske analize je identifikacija elemenata, odnosno jona od kojih je supstanca sastavljena. U metodama kvalitativne analize jon koji se analizira se prevodi u jedinjenje karakterističnih svojstava na osnovu kojih je moguće odrediti njegovo prisustvo u analizi. Prevođenje elemenata ili jona u drugo jedinjenje naziva se analitičkom reakcijom, a supstanca koja dovodi do ovih promena analitičkim reagensom. Sistematska kvalitativna analiza obuhvata metode razdvajanja i metode dokazivanja. U zavisnosti od količine ispitivane supstance potrebne za hemijsku analizu kvalitativne metode se dele na: makro, mikro, semimikro i ultramikro metode. Makro metode koriste relativno velike količine supstance i rastvora. Reakcije se izvode u običnim epruvetama, dok se talog od rastvora odvaja pomoću papira za ceđenje. Količina supstance koja se koristi u mikro analizi iznosi nekoliko mg ili nekoliko desetina ml. Reakcije se izvode na mikroskopskoj pločici i na osnovu oblika kristala identifikuje se nepoznato jedinjenje. Prema količini supstance koja se koristi, semimikro metoda se nalazi između makro i mikro metode, što odgovara 50 mg čvrste supstance ili 1 ml rastvora. Prednosti semimikro metode u odnosu na makro metodu su: manja količina analiziranog uzorka, manji utrošak reagensa, kraće vreme izvođenja reakcija kao i jednostavniji rad sa malim količinama supstanci ili rastvora.

3.1. Metode izvođenja analitičkih reakcija

Analitičke reakcije se izvode suvim i mokrim putem. Reakcije suvim putem se izvode sa čvrstom supstancom i čvrstim reagensima uz zagrevanje. Ovaj način izvođenja reakcija poznat je u literaturi pod imenom pirohemijske reakcije.

Drugi način izvođenja reakcija suvim putem, zasniva se na rastrljavanju nepoznate količine supstance čvrstim reagensom. Mnogo veći značaj su reakcije koje se izvode mokrim putem. Izvođenje ovih reakcija uslovljeno je prethodnim rastvaranjem uzorka u vodi ili nekom drugom rastvaraču, ukoliko se uzorak ne rastvara u vodi.

Najčeće se koriste reakcije pri kojima se izdvaja talog ili dolazi do promene boje rastvora. Kako se pri analizi neorganskih jedinjenja koriste vodeni rastvori koji sadrže jone datih jedinjenja, to se reakcije mokrim putem svode na reakcije jona. Otuda se većina reakcija prikazuje jonskim jednačinama.

17

3.2. Uslovi izvođenja hemijskih reakcija, osetljivost, selektivnost, specifičnost

Da bi se neka reakcija odvijala, neophodno je da određeni jon bude prisutan u

rastvoru u dovoljnoj koncentraciji. Kod jedinjenja koja su rastvorna u vodi ovaj zahtev ne predstavlja problem, međutim, kod slabo rastvornih jedinjenja, neophodno je slabo rastvorno jedinjenje prevesti u rastvoran oblik. Jedan od važnih preduslova za izvođenje hemijskih reakcija je pH rastvora. Taloženje amfoternih elektrolita mora da se izvodi uz kontrolu pH rastvora. Takođe se veliki broj reakcija izvodi na povišenoj temperturi.

Ukoliko neki jon sa određenim reagensom daje pozitivnu reakciju iz rastvora u kojima je njegova koncentracija mala, za takvu reakciju se kaže da je vrlo osetljiva. Jednu istu hemijsku reakciju može davati više jona, nekoliko jona ili pak jedan jon. Otuda se analitičke reakcije mogu podeliti na:

Grupne reakcije- karakteristične za veći broj jona tj. grupu jona a reagens kojim se izvode date reakcije poznat je pod imenom grupni reagens.

Selektivne reakcije- ukoliko jednu istu reakciju daje manji broj jona ona je utoliko selektivnija. Na selektivnost se može uticati promenom uslova, pH, temperature ili korišćenjem sredstva za maskiranje.

Specifične reakcije- ako sa nekim reagensom, pod određenim uslovima, reaguje samo jedan jon, takva reakcija je specifična za dati jon.

Stoga se analiza smeše jona izvodi uz prethodno odvajanje grupe jona grupnim reagensima, a zatim se unutar grupa pristupa identifikaciji pojedinih jona.

3.3. Tehnika rada u semimikro kvalitativnoj analizi

Kako je potrošnja reagensa u semimikro analizi vrlo mala, to se oni čuvaju u bocama

malog kapaciteta, koje se nazivaju kapalicama i mogu biti zatvorene gumenim ili plastičnim zatvaračem kroz koji prolazi kapalica. Kapalice se odmah, po upotrebi, vraćaju u odgovarajuću bocu (ne smeju se odlagati na radni sto!!!).

Rastvori koncentrovanih kiselina i baza se nalaze u kapalicama sa odgovarajućim zatvaračem i po pravilu se čuvaju u kapeli, odvojeno od drugih reagenasa.

Reagensi u čvrstom stanju se čuvaju u staklenim bočicama, koje su zaštićene specijalnim zatvaračem. Reagens se uzima plastičnom kašičicom ili špatulomi pri čemu se vodi računa da se ona koristi samo za jedan reagens!

Sve reagens boce su označene: signatura sadrži hemijsku formulu reagensa ili njegovo ime, kao i redni broj pod kojim se reagens vodi u kompletu reagenasa. U semimikro analizi se koriste staklene i porculanske posude.

Od staklenih posuda se koriste specijalne konusne epruvete, zapremine 2-10 ml, jer su količine taloga male što omogućava zapažanje i tako malih količina taloga u vrhu konusa. Kivete sa konusnim dnom su podesne i za odvajenje taloga od rastvora centrifugiranjem; Epruvete i kivete se drže u drvenim ili metalnim stalkovima.

Sahatna stakla se mogu koristiti za izvođenje reakcija; obično se koriste dva sahatna stakla. Ovo je naročito pogodno za izvođenje reakcija u kojima se izdvaja gas koji je potrebno identifikovati. Reakcija se izvodi na taj način što se parče filter papira ovlaži odgovarajućim reagensom i zalepi na unutrašnji deo gornjeg sahatnog stakla, dok se na donje sahatno staklo stavlja rastvor analize iz koje će se izdvojiti gas, nakon zagrevanja.

Za mešanje rastvora koriste se stakleni štapići, za vađenje rastvora iznad taloga koriste se pipete.

18

Od porculanske opreme se koriste razni tipovi porculanskih posudica za uparavanje rastvora, za žarenje taloga, topljenje čvrstih supstanci i dr. Uparavanje rastvora je moguće izvesti i u malim porculanskim lončićima, ili mikro lončićima kapaciteta 1 ml. [Jelkić-Stankov M.i sar., 2000.]

3.4. Prethodna ispitivanja

Kompletna analiza uzorka obuhvata kvalitativnu hemijsku analizu u kojoj je potrebno dokazati sve prisutne katjone i anjone:

Jedan manji deo analize se ostavi za proveru i ispravke; Drugi deo služi za ispitivanje rastvorljivosti, izvođenje reakcija na suvom putu i

reakcija bojenja plamena; Ostatak se podeli na dva dela:

deo za ispitivanje katjona i deo za ispitivanje anjona.

Pre izvođenja sistematskog toka kompletne analize potrebno je izvršiti preliminarna, tzv. prethodna ispitivanja analize. Ovim ispitivanjima se brzo utvrđuje prisustvo katjona i anjona, koji se u postupku sistematske analize ne mogu dokazati. U prethodna ispitivanja spadaju: posmatranje boje rastvora, test bojenja plamena i dokazivanje jona direktno iz analize i ispitivanje rastvorljivosti.

U okviru prethodnih ispitivanja ispituju se: karbonatni i acetatni anjon, a od katjona amonijum-jon, natrijum, litijum, kalijum, stroncijum, barijum i kalcijum

U vodenom rastvoru obojeni su sledeći joni: Cu2+-plav, Fe3+-žut, Cr3+-plavozelen, Ni2+-zelen, Co2+-ružičast, Mn2+-svetloružičast, skoro bezbojan.

Testom bojenja plamena isparljive soli katjona boje plamen karakterističnim bojama: Na+-žuta, K+-ljubičasta, Ca2+-cigla crvena, Sr2+-karmin crvena, Ba2+-zelena.

Joni čije se prisustvo može dokazati sa sigurnošću samo direktno iz analize su: karbonatni i acetatni anjon i amonijum-jon.

Deo uzorka, predviđen za analizu anjona radi se po propisanom uputstvu za dokazivanje anjona, za svaki anjon posebno, ne postoji određena grupa i tačno utvrđen redosled kojim se dokazuju.

Acetatni-anjon se dokazuje tako što se u epruvetu prenese nekoliko kapi rastvora analize, pa se doda nekoliko kapi rastvora sumporne kiseline i zagreje. Karakterističan miris na sirće dokazuje prisustvo acetatnog jona.

Acetatni jon se može dokazati i tako što se u porcelansku posudu stavi manja količina čvrste analize, doda čvrsti KHSO4 i protrlja. Miris na sirće, koji se izdvaja u ovoj reakciji, dokazuje prisustvo acetatnog-anjona.

Kada se čvrsta analiza tretira koncentrovanom sumpornom kiselinom, dokazuje se karbonatni anjon, jer dolazi do šuštanja i izdvajanja gasa koji muti baritnu vodu.

NH4+ jon se dokazuje direktno iz analize tako što se na sahatno staklo stavi oko 10

kapi početnog rastvora analize i doda nekoliko kapi NaOH i odmah pokrije drugim prethodno pripremljenim sahatnim staklom na čijoj je udubljenoj strani prilepljeni nakvašeni crveni lakmus papir. Grejati na vodenom kupatilu oko 5 min. Ako lakmus poplavi, amonijum-jon je prisutan. On se takođe može prepoznati po karakterističnom mirisu amonijaka koji se izdvaja.

Deo uzorka, odvojen za analizu katjona se rastvara u odgovarajućem sredstvu (kako je utvrđeno testom ispitivanja rastvorljivosti), a zatim se katjoni odvajaju i dokazuju po analitičkim grupama, korišćenjem odgovarajućih grupnih reagenasa po napred datim postupcima za njihovo odvajanje i dokazivanje.

19

3.5. Dokazivanje anjona

Za razliku od katjona, anjoni nemaju svoje grupe, pošto nijedna klasifikacija nije bila zadovoljavajuća. Mada postoji podela koja je zasnovana na različitoj rastvorljivosti soli barijuma i srebra odgovarajućih kiselina u vodi i azotnoj kiselini. Međutim, ova podela nije stroga, budući da različiti autori dele anjone u različiti broj grupa. Za razliku od katjona, anjoni ne utiču jedan na drugi prilikom odvajanja, pa nije potrebno razdvajati anjone u različite analitičke grupe. Za ispitivanje anjona nije propisan neki poseban postupak, pa je analitičar slobodan u odlučivanju. Na srednjoškolskim takmičenjima radi se analiza šest anjona, čije će dokazne reakcije ovde biti posebno i detaljnije obrađene. Za dokazivanje anjona priprema se sodni ekstrakt iz koga se anjon dokazuje. Posebno je važno da se pre pripremenja sodnog ekstrakta potvrdi da u ispitivanoj analizi nije prisutan karbonat, jer se jedino on ne može dokazati iz sodnog ekstrakta. Karbonati se dokazuju direktno iz analize, kao i acetati.

Dokazivanje anjona se vrši tek ako se katjoni prethodno uklone. Uklanjanje katjona vrši se pravljenjem sodnog ekstrakta, tj. taloženjem iz ispitivanog rastvora uz pomoć Na2CO3.

Priprema sodnog ekstrakta

U oko 4 ml rastvora analize, zajedno sa talogom, doda se pola kašičice čvrstog

Na2CO3 i kuva se oko 10 min.na vodenom kupatilu. Za vreme kuvanja rastvor se meša staklenim štapićem i dodaje se voda ako je isparila. Posle filtracije u talogu zaostaju katjoni I-IV analitičke grupe i Mg2+ jon, kao nerastvorni karbonati i hidroksidi. Rastvor sadrži anjone čije su soli rastvorne u vodi ili razblaženim kiselinama. Anjoni se ispituju iz rastvora sodnog ekstrakta. Manji deo rastvora se zakiseli sirćetnom kiselinom, a ostatak rastvora azotnom kiselinom. Za ispitivanje svakog anjona uvek se uzima nova zapremina sodnog ekstrakta.

Iz dela rastvora zakišeljenog azotnom kiselinom se ispituju hloridi i sulfati, a iz sodnog ekstrakta zakišeljenog sirćetnom kiselinom se ispituju nitrati. Redosled ispitivanja nije bitan, ali se po pravilu acetati i karbonati dokazuju prvi, u okviru prethodnih ispitivanja. [Kaličanin, Velimirović, 2007.]

20

3.5.1. Hloridni anjon, Cl-

AgNO3 sa Cl- jonom daje beo, sirast talog, AgCl, koji stajenjem na svetlosti potamni, usled redukcije Ag+ jona do elementarnog Ag.

Ag+ (aq)+ Cl-(aq) ⥨ AgCl(s)

beo sirast AgCl(s) + 2NH3(l)⥨[Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq)

[Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq) + 2HNO3(l) ⥨ AgCl(s) + 2NH4

+(aq)

Talog se rastvara u amonijaku i amonijum-karbonatu, a dodatkom razblažene azotne kiseline ponovo se izdvaja beo sirast talog.

Izvođenje reakcije: U epruvetu se prenese nekoliko kapi rastvora hlorida, doda nekoliko kapi razblažene azotne kiseline i nekoliko kapi rastvora AgNO3. Nastaje beo talog AgCl. Sadržaj epruvete se podeli na dva dela. Jednom delu taloga se doda rastvor NH3, a drugom delu rastvor (NH4)2CO3 ,da se talog rastvori. Zatim , uz lakmus,se doda razblažena azotna kiselina dok lakmus ne pocrveni. Pri tome se javlja zamućenje ili se izdvaja talog AgCl.

3.5.2. Karbonatni anjon, CO32-

Ba(NO3)2 taloži iz neutralnih rastvora karbonata beo BaCO3:

CO3

2- (aq)+ Ba2+

(aq) ⥨ BaCO3(s)

beo Dobijeni talog se rastvara u razblaženim kiselinama, čak i u sirćetnoj, uz izdvajanje gasa CO2. U prisustvu H2SO4 gradi se vrlo slabo rastvoran BaSO4.

BaCO3(s)+ 2H+(aq)

⥨ Ba2+(aq)

+ CO2(g)+ H2O(l)

Izvođenje reakcije: Rastvoru karbonata se dodaju nekoliko kapi Ba(NO3)2 . Dobijeni beli talog se zagreva na vodenom kupatilu, usled čega postaje kristalan. Rastvor iznad taloga se odlije, a deo taloga rastvori u sirćetnoj kiselini i posmatra nastajanje mehurića, zbog izdvajanja CO2. Izdvojeni gas muti baritnu vodu

Ba(OH)2(l)+ CO2(g) ⥨ BaCO3(s)+ H2O(l) beo

3.5.3. Sulfatni anjon, SO42-

Sa Ba2+ jonom SO4

2- jon daje talog slabo rastvoran u vodi i razblaženoj azotnoj kiselini.

Ba2+(aq)

+ SO42-

(aq) ⥨ BaSO4(s) beo

21

Od kiselih rastvarača talog BaSO4 se jedino rastvara u vreloj koncentrovanoj sumornoj kiselini.

3.5.4. Nitratni anjon, NO3-

FeSO4 u prisustvu koncentrovane sumporne kiseline redukuje NO3

- do gasa NO. Gas NO sa viškom Fe2+ jona daje mrko obojen kompleks [Fe(NO)]2+ -prsten.

3 Fe2+(aq)+ NO3

-(aq)+ 4H+

(aq)⥨ NO(g) + 3Fe3+(aq) + 2H2O(l)

NO(g)+ Fe2+

(aq)+ ⥨ [Fe(NO)]2+(aq)

mrk prsten

Izvođenje reakcije: U epruvetu se pripremi svež zasićen ratvor FeSO4, doda se nekoliko kapi rastvora analize (NO3

- jona) i pažljivo niz zid epruvete se doda nekoliko kapi konc.sumporne kiseline. Ne mućka se. U prisustvu jona NO3

-, na dodirnoj površini, javlja se mrki prsten.

3.5.5. Acetatni anjon, CH3COO-

Razblažena smporna kiselina, kao i druge jake kiseline, izdvaja iz rastvora CH3COO-

sirćetnu kiselinu. CH3COO-

(aq) + H+(aq)⥨ CH3COOH(l)

Izvođenje reakcije: U epruvetu se prenese nekoliko kapi rastvora analize, doda nekoliko kapi rastvora sumporne kiseline i zagreje. Karakterističan miris na sirće dokazuje prisustvo acetatnog jona.

Acetatni jon se može dokazati i tako što se u porcelansku posudu stavi nekoliko kapi rastvora analize, doda čvrsti KHSO4 i protrlja. Miris na sirće, koji se izdvaja u ovoj reakciji, dokazuje prisustvo CH3COO- anjona. [Jelkić-Stankov M.i sar., 2000.]

CH3COO-(aq) + KHSO4(s) ⥨ CH3COOH(l)+ SO4

2-(aq)+ K+

(aq)

3.5.6. Fosfatni anjon, PO43-

Amonijum-molibdat u velikom višku na sobnoj temperaturi sporo, a pri blagom zagrevanju brzo, u prisustvu konc.azotne kiseline, daje žut kristalan talog amonijum-fosfor-molibdata, koji se rastvara u alkalijama i amonijaku.

PO43

(aq)- + 3NH4

+ (aq)+ 12MoO42

(aq)- +24H+

(aq) ⥨ (NH4)3H4[P(Mo2O7)6](s) + 10H2O(l)

Izvođenje reakcije: U epruvetu se prenese malo rastvora fosfata, doda nekoliko kapi

konc. azotne kiseline i rastvora amonijum-molibdata u višku; promeša se staklenim štapićem i zagreva na vodenom kupatilu na 40-50˚C, pri čemu se vodi računa da rastvor ne ključa. Izdvaja se žut talog. Talog se rastvara u amonijaku i alkalnim hidroksidima. [Kaličanin, Velimirović, 2007.]

22

3.6 Analiza katjona

3.6.1. Prva analitička grupa katjona

Katjoni prve analitičke grupe su: Ag+, Pb2+, Hg22+. Grupnim reagensom, razblaženom

hlorovodoničnom kiselinom talože se u vidu hlorida AgCl, PbCl2 i Hg2Cl2. Ovde će biti reči samo o katjonu srebra i olova.

Hladnom rastvoru analize dodaje se hlorovodonična kiselina dokle god se gradi talog, a zatim se cedi. U talogu se nalaze hloridi katjona prve analitičke grupe. Talog se spere u čašu sa malo vode, kuva i vreo cedi. U talogu se nalazi srebro-hlorid, a u rastvoru olovo-hlorid.

Talog se ispira vrelom vodom sve dok se u filtratu može dokazati hloridni jon.

Ag+ (aq)+ Cl-(aq) ⥨ AgCl(s)

beo sirast Ovaj talog se dobro rastvara u amonijaku, a dodatkom razblažene azotne kiseline se kompleksni jon razlaže i ponovo gradi talog srebra.

AgCl(s) + 2NH3(l)⥨[Ag(NH3)2]+(aq) + Cl-

(aq)

[Ag(NH3)2]+(aq) + Cl-

(aq) + 2HNO3(l) ⥨ AgCl(s) + 2NH4+

(aq) Alkalni hromati grade talog mrkocrvene boje, koji potiče od hromata srebra:

2AgNO3(l) + K2CrO4(s)⥨ 2K+(aq) + NO3

-(aq) + Ag2CrO4 (s)

mrko crveni talog

Hromat srebra rastvara se u razblaženoj azotnoj kiselini i amonijaku, a vrlo malo se rastvara u sirćetnoj kiselini.

Ako rastvor sadrži mnogo olova, kada se ohladi kristališe PbCl2 u iglicama. Ako nema mnogo olova, ne izdvaja se ništa. I u jednom i u drugom slučaju dodaje se K2CrO4. Nagrađeni žuti talog, koji se rastvara u NaOH, dokaz je da ima olova. [Jovanović M.,1991.]

Pb2+

(aq)+ Cl-(aq)⥨ PbCl2(s)

beo

Pb2+(aq)+ K2CrO4(s)⥨ PbCrO4(s)

žut

23

Šema za odvajanje i dokazivanje katjona I analitičke grupe

Ag+, Pb2+, Hg22+

+ Razbl. HCl

Talog AgCl, PbCl2, Hg2Cl2

beo beo beo

H2O (t°)

Talog Rastvor AgCl, Hg2Cl2 Pb2+ +NH3

hlađenje K2CrO4

[Ag(NH3)2]+ + Cl- rastvor HgNH2Cl(s) + Hg(s) + razbl HNO3 beo crn PbCl2(s) PbCrO4(s) (lakmus) beo igličast žut

AgCl(s) + NaOH beo talog ili zamućenje

[Pb(OH)4]2- + CrO42-

+ CH3COOH

PbCrO4(s)

3.6.2. Druga analitička grupa katjona

Katjoni druge analitičke grupe su: Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sb3+, Sn2+,Sn4.

Talože se sa H2S u obliku sulfida iz rastvora zakišeljenih razblaženom hlorovodoničnom kiselinom.). U odnosu na rastvorljivost dobijenih sulfida katjoni druge analitičke grupe dele se na sulfokiseline i sulfobaze. Pošto se na takmičenju rade samo dva jona, a to su živa i bakar, ovde će biti reči samo o njihovom odvajanju. Oba pripadaju grupi sulfobaza.

U 1-2 ml analize katjona II analitičke grupe doda se razbl. HCl do potpunog rastvaranja taloga, 5-6 kapi 3% rastvora H2O2, zagreva na vodenom kupatilu 4-5 minuta i uvodi H2S do potpunog taloženja. Zatim se doda oko 4 ml destilovane vode i ponovo uvodi H2S sve dok se izdvaja talog. Rastvor se odlije, a preostali deo prenese u kivetu i centrifugira. U talogu se nalaze sulfidi žive, bizmuta, bakra, olova, kadmijuma, arsena, antimona i kalaja. Talog se ispere sa 5-6 kapi 5% amonijum-nitrata, kome je dodato 2-3 kapi H2S. Rastvor se odbaci. Ispranom talogu se doda 2-3 ml NaOH i zagreva na vodenom kupatilu 3-5 minuta, uz mesanje. Potom se vrši ceđenje. U talogu se nalaze sulfobaze, a u filtratu sulfokiseline.

24

Podgrupa sulfobaza Sulfidi bakra i žive se nalaze u talogu. Kao što je na početku rečeno, oba pripadaju

grupi sulfobaza. Talogu se doda 2-3 ml razblažene azotne kiseline i zagreva na vodenom kupatilu uz mešanje, 5 minuta. Potom se vrši ceđenje.. U talogu se nalazi živa-sulfid a u filtratu jon bakra. Talog HgS se ispere sa 5-6 kapi vode i rastvor odbaci. Talogu se doda 10 % NaOCl i 1 - 2 kapi razbl. HCl. Zagreva se 2 minuta na vodenom kupatilu. Rastvor se podeli na 2 dela. U prvom delu se doda 2-3 kapi SnCl2. Javlja se beo talog od Hg2Cl2 ili crn od elementarne žive. A u drugom delu se dodaje KI u kapima polako. Crveni talog od HgI2, koji se rastvara u višku KI je, takođe, dokaz za živu.

Hg2+(aq)+ H2S(g) ⥨ HgS(s) + 2H+

(aq) crn

2 Hg2+(aq) + SnCl2(l)⥨ Hg2Cl2(s)+ Sn4+

(aq) beo

Hg2Cl2(s)+ SnCl2(l) ⥨ 2Hg(s) + Sn4+(aq)+ 4Cl-

(aq) crn

Hg2+(aq) +2I-

(aq) ⥨ HgI2(s) crven

HgI2(s)+ 2I-(aq) ⥨ [HgI4]2-

(aq) Rastvoru se dodaje razblaženi amonijak u kapima do bazne sredine. Procedi se. U talogu se nalaze hidroksidi bizmuta i olova, a u rastvoru bakar i kadmijum. Ako je rastvor azurno plave boje onda je u analizi sigurno prisutan bakar. U svakom slučaju se zakiseli sirćetnom kiselinom i doda 2-3 kapi K4[Fe(CN)6] mrkocrven talog koji se izdvaja je dokaz za bakar.

Cu2+(aq)+ H2S(g)⥨ CuS(s) + 2H+

(aq) crn

Cu2+(aq)+ 4NH3(l) ⥨ [Cu(NH3)4]2+

(aq) azurno plav

2 Cu2+(aq)+ [Fe(CN)6]4-

(aq) ⥨ Cu2[Fe(CN)6](s) mrkocrven

Podgrupa sulfokiselina Sn2+ pripada grupi sulfokiselina i on se nalazi u filtratu, koji se zagreva. U zagrejani

rastvor se dodaje u kapima HCl uz neprestano mešanje do kisele reakcije, zatim uvodi vodonik-sulfid, centrifugira i tečnost iznad taloga odbaci. Talog se prelije sa konc.HCl, zagreva na vodenom kupatilu uz mešanje 3-4 minuta i centrifugira. U talogu se nalazi arsen, ali nama je bitan filtrat jer on sadrži antimon i kalaj. Rastvoru se dodaje elementarno gvožđe (čist gvozdeni ekser), uz zagrevanje na vodenom kupatilu oko 5 minuta i dekantovanje. Rastvor se sačuva za dokazivanje Sn2+. Njemu se dodaje malo HgCl2. Beo ili crn talog je dokaz za Sn. (Crn talog se javlja usled izdvajanja metalne žive)

25

Sn2+

(aq) + H2S(g) ⥨ SnS(s) + 2H+(aq)

mrk

SnS(s) + 2H+ (aq) ⥨ Sn2+

(aq) + H2S(g)

Sn2+(aq)

+ Hg2+(aq)+ 2Cl-

(aq) ⥨ Sn4+ (aq) + Hg2Cl2 (s) + 2Cl-(aq)

beo

Sn2+(aq)

+ Hg2Cl2 (s) ⥨ 2 Hg(s) + Sn4+(aq) + 2Cl-

(aq) crn

Šema za odvajanje i dokazivanje katjona II analitičke grupe

Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sb3+, Sn2+

+ razbl. HCl + H2O2

Hg2+, Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+, As3+, Sb3+, Sn4+

+ H2S

Talog HgS, PbS, CuS, CdS, Bi2S3, As2S3, SnS2, SbS3 crn crn crn žut mrk žut žut narandžast

+ NaOH

Talog sulfobaza Rastvor sulfokiselina HgS, PbS, CuS, CdS, Bi2S3 As2S3

3-, AsO33-, SbS3

3-, SbO33-

SnS32-[Sn(OH)6]2-

26

Nastavak: talog katjona IIa analitičke grupe (sulfobaze)

HgS(s), PbS(s), CuS(s), CdS(s), Bi2S3(s)

(t°) razbl. HNO3

Talog HgS Rastvor Pb2+, Cu2+, Cd2+, Bi3+

+ NaOCl + razbl. HCl + razbl. NH3

Hg2+ rastvor Talog Pb(OH)2, Bi(OH)3 Rastvor [Cu(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+ + SnCl2 azurnoplav Hg2Cl2(s) beo + NaOH +KCN + višak SnCl2 talog rastvor Hg(s) crn Bi(OH)3 Pb[(OH)4]2- [Cu(CN)4]3-, [Cd(CN)4]2- beo bezbojan rastvor

+ CH3COOH

+ Na2[Sn(OH)4] + K2CrO4 + H2S Bi(s) PbCrO4(s) CdS(s)

crn žut žut

27

Nastavak: IIb analitička grupa katjona (sulfokiseline)

AsS33-, AsO3

3-, SbS33-, SbO3

3-, SnS33-[Sn(OH)6]2-

Razbl. HCl

Talog As2S3, Sb2S3, SnS2 žut narandžast žut

Konc. HCl

Talog As2S3 Rastvor [SbCl4]-, [SnCl6]2-

+ NH3 +Fe

Rastvor AsS3

3-, AsO33-

Razbl. HCl

As2S3(s) Sb(s) Sn2+ rastvor

+ HgCl2

Hg2Cl2(s) beo

+ Sn2+ višak

Hg(s) crn

28

3.6.3. Treća analitička grupa katjona

U katjone treće analitičke grupe spadaju: Fe3+, Al3+, Cr3+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Zn2+. Trovalentni katjoni ove grupe i delimično manganov jon se talože kao hidroksidi iz amonijačnih rastvora u prisustvu NH4Cl, , dok joni ostalih metala ove grupe ostaju u rastvoru i mogu biti staloženi kao sulfidi. Iz toga proizilazi da se katjoni treće analitičke grupe mogu podeliti na dve podgrupe: IIIA (Fe3+, Al3+, Cr3+, Mn2+)i IIIB (Ni2+, Co2+, Fe2+, Zn2+).

U 1-2 ml analize doda se 1-2 ml NH4Cl, i amonijak do bazne reakcije, pa još 5-6 kapi amonijaka u višku. Zagreva se dva minuta pa profiltrira. U talogu se nalaze hidroksidi aluminijuma, gvožđa, hroma i delimično mangana, a u filtratu katjoni IIIB grupe.

Talogu se doda 2ml NaOH i 1ml 3 % vodinik-peroksida. Blago se zagreva, pa profiltrira. U talogu se nalazi hidroksid gvožđa, a u filtratu jon aluminijuma u obliku rastvornog kompleksnog jona [Al(OH)4]-.

Fe3+

(aq) + 3NH3(l) + 3H2O(l) ⥨ Fe(OH (s) + 3NH+(aq)

mrkocrven Talog gvožđe-hidroksida se rastvori u 1ml konc. azotne i doda 3-4 kapi 3% hidrogena. Rastvor se podeli na dva dela pa se uradi proba na gvožđe. U jedan deo rastvora se doda rastvor K4[Fe(CN)6]. Ako je prisutno gvožđe, pojavljuje se plavi talog, tzv. berlinsko plavo.

4Fe3+(aq)+ 3[Fe(CN)6]3-

(aq) ⥨ Fe4[Fe(CN)6]3(s) berlinsko plavo U drugi deo ispitivanog rastvora doda se nekoliko kapi NH4CNS. Ukoliko u analizi ima gvožđa stvara se crveno obojen talog.

Fe3+(aq) + CNS-

(aq)⥨ [Fe(CNS)]2+(aq) + 5 CNS-

(aq) ⥨ [Fe(CNS)6]3-(aq)

svetlocrven višak tamnocrven Malo rastvora analize, preostalog posle dokazivnaja gvožđa(III), zakiseli se sa malo koncentrovane azotne kiseline i PbO2, prokuva i ostavi da se slegne. Rastvor se oboji ljubičasto. Ako se rastvor ne oboji ljubičasto doda se još PbO2 i koncentrovana azotna pa se postupak ponovi.Pojava ljubičaste boje je dokaz za prisutvo mangana.

2Mn2+(aq)

+ 5PbO2(s) + 4H+ (aq)⥨ 2MnO4-(aq)

+ 5Pb2+(aq)

+ 2H2O(l)

Rastvor [Al(OH)4]- se podeli i uradi test na aluminijum. Maloj zapremini rastvora se doda čvrst NH4Cl i zagreva 5-6 min. Dobija se želatinozni talog ukoliko je Al prisutan Ukoliko se talog ne pojavi doda se još malo NH4Cl, malo vode i ponovo zagreva na vodenom kupatilu.

Al3+(aq)+ 3 OH-

(aq)⥨ Al(OH)3(s) želatinozan

[Al(OH)4]-(aq)+ NH4

+(aq)⥨ NH3(g) + Al(OH)3(s) + H2O(l)

29

Rastvoru IIIB podgrupe dodaje se vodonik-sulfid do potpunog taloženja uz zagrevanje. Talog se filtrira i ostavi da odstoji 5 minuta, rastvor se odbacuje. Zatim se doda hlorovodonična kiselina, malo meša pa profiltrira. U rastvoru se nalazi cink.

Zn2+(aq) + H2S(g) ⥨ ZnS(s) + 2H+(aq)

beo Kuva se dok se potpuno ne odstrani H2S. Ako je bio prisutan mangan dodaje se malo

NaOH do bazne reakcije i vodonik-peroksid. Zagreva se dok se ne izdvoji mrk talog. Profiltrira se, rastvor se zadrži i podeli na dva dela. Jedan deo se zakiseli sirćetnom kiselinom i doda mu se H2S. Ukoliko je Zn prisutan, dobija se beo talog. Drugi deo rastvora se zakiseli sa HCl. U malo rastvora se doda K4[Fe(CN)6]. Pojava belog taloga je dokaz za Zn

2Zn2+ (aq) + [Fe(CN)6]4

(aq)- ⥨ Zn2[Fe(CN)6](s)

beo

Šema za odvajanje i dokazivanje katjona III analitičke grupe

Al3+, Cr3+, Fe3+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Zn2+

+ NH3 + NH4Cl

talog, IIIA podgrupa rastvor, IIIB podgrupa Fe(OH)3, Al(OH)3, Cr(OH)3 mrko-crven beo sivo-zelen

Mn(OH)2 (delimično) i MnO(OH)2 (delimično) beo mrk

+ NaOH + H2O2

talog rastvor

Fe(OH)3, MnO(OH)2 [Al(OH)4]- CrO42-

Konc. HNO3 + H2O2 + NH4Cl +CH3COOH (čvrst; °t) +Pb(CH3COO)2

Al(OH)3 PbCrO4 beo talog žut talog rastvor Fe3+

1. + K4[Fe(CN)6] + PbO2 (konc. HNO3) Fe4[Fe(CN)6]3 MnO4

- plav talog ljubičast rastvor 2. + NH4CNS [Fe(CNS)6]3-

crven rastvor

30

Nastavak: rastvor katjona IIIb analitičke grupe

[Co(NH3)6]2+, [Ni(NH3)6)2+, Mn2+, [Zn(NH3)6]2+

+ (NH4)2S

Talog: CoS, NiS, MnS, ZnS crn crn ružičast beo

(ostaviti talog da malo odstoji) + razbl. HCl

talog rastvor

CoS, NiS Mn2+, Zn2+ + razbl. HCl + NaOCl + NaOH rastvor + H2O2 Co2+ Ni2+ talog rastvor

+ NH4CNS – čvrst + DH2 MnO(OH)2 [Zn(OH)4]2- + amilalkohol + NH3 + HNO3 + CH3COOH + HCl (konc.) + [Co(CNS)4]2- Ni(DH)2 + H2O2 Zn2+ Zn2+ plavo obojen crven talog organski sloj rastvor 1. + H2S (gas) 2. + K4[Fe(CN)6]

Mn2+ ZnS Zn2[Fe(CN)6] beo talog beo talog + PbO2 + konc. HNO3

MnO4

- 3. + [Hg(CNS)4]2- + Co2+

ljubičast rastvor plavi mešoviti kristali

3.6.4. Četvrta analitička grupa katjona

Katjoni ove grupe, Ba2+, Sr2+ i Ca2+, se talože sa (NH4)2CO3 kao karbonati u prisustvu rastvora NH4Cl i NH3. Ne talože se hidrogen-sulfidom ni amonijum-sulfidom. Joni ove grupe se mogu dokazati i suvim putem, na osnovu reakcije bojenja plamena. Isparljive soli Ba2+ boje bezbojan plamen gasnog plamenika zelenožuto , a soli Ca2+ ciglacrveno.

U 1-2 ml rastvora analize katjona četvrte i pete grupe (ove grupe katjona se određuju zajedno) doda se 5-7 kapi NH4Cl, 4-5 kapi NH3, greje na vodenom kupatilu i doda 10-20 kapi (NH4)2CO3 . Procediti. U talogu se nalaze karbonati katjona četvrte analitičke grupe, a u filtratu katjoni pete grupe. Talogu se posle ispiranja doda nekoliko kapi sirćetne kiseline i

31

zagreva na vodenom kupatilu do potpunog rastvaranja. Sa par kapi rastvora uradi se test na Ba2+, tako što se u malo rastvora se doda K2CrO4. Ukoliko se javi žut talog, barijum je prisutan. Ukoliko je barijum prisutan, na celokupan rastvor se doda 8-10 kapi K2CrO4 sve dok rastvor iznad taloga na dobije narandžastu boju koja ukazuje na potpuno taloženje barijuma. Profiltrira se. Ukoliko barijum nije prisutan, samo se nastavi sa daljim radom. U rastvoru se nalaze joni kalcijuma i stroncijuma. Rastvoru se dodaje, uz zagrevanje, natrijum-karbonat do potpunog taloženja. Procedi se. Talog sadrži karbonate stroncijuma i kalcijuma. Ispira se destilovanom vodom sa 4-5 kapi sirćetne kiseline. Na celokupan rastvor se doda oko 10 kapi (NH4)2SO4 i zagreva 4-5 min.na vodenom kupatilu. Profiltrira se. U rastvoru se nalaze joni kalcijuma. Rastvor se podeli na tri dela i urade se tri testa na prisutnost kalcijuma.

U malo rastvora se dodaju 2- 3 kapi (NH4)C2O4 i sirćetna kiselina, ili se doda mešani rastvor NH4Cl, NH3 i K4[Fe(CN)6], ili etanol. U sva tri slučaja pada beli talog, koji ukazuje na prisutnost kalcijuma. Jednačine reakcija za barijum i kalcijum:

Ba2+(aq)+ (NH4)2CO3 (s) ⥨ BaCO3(S) +2 NH4

+(aq)

Beo, voluminozan

Ba2+(aq)+ CrO4

2-(aq)⥨ BaCrO4(s)

svetložuto

Ca2+ (aq)+ (NH4)2CO3 (s) ⥨ CaCO3(S) + 2 NH4+

(aq) Beo voluminozan

Ca2+(aq)+ C2O4

2-(aq)⥨ Ca C2O4(s)

Beo kristalan

Ca2+(aq)+ K4[Fe(CN)6](s) + NH4

+(aq) ⥨ CaKNH4[Fe(CN)6](s)

beo

32

Šema za odvajanje i dokazivanje katjona IV i V analitičke grupe

Ba2+, Sr2+, Ca2+, NH4+, Mg2+, K+, Na+

+ NH4Cl + NH3 + (NH4)2CO3

Talog Rastvor

BaCO3, SrCO3, CaCO3 V grupa beo beo beo Na+, K+, Mg2+ + CH3COOH

Ba2+, Sr2+, Ca2+

+ K2CrO4 Talog Rastvor

BaCrO4 (žut) Sr2+, Ca2+, Cr2O72-, CrO4

2- + HCl + Na2CO3

Ba2+ Talog Rastvor na plamenu zelenožut SrCO3, CaCO3 CrO4

2-

+ CH3COOH

Sr2+, Ca2+ +(NH4)2SO4

Talog Rastvor

SrSO4 [Ca(SO4)2]2- + konc. HCl

na plamenu 1. + (NH4)2C2O2 3. + etanol karmincrveno CaC2O4 (beo talog) CaSO4 (beo talog) 2. + NH4Cl + NH3 + K4[Fe(CN)6] 4. na plamenu ciglacrveno NH4KCa[Fe(CN)6] (beo talog)

33

3.6.5. Peta analitička grupa katjona

Soli katjona V analitičke grupe su uglavnom lako rastvorne u vodi tako da katjoni ove grupe, Na+, K+, NH4

+ i Mg2+,, nemaju grupni reagens. NH4

+ jon se dokazuje direktno iz analize tako što se na sahatno staklo stavi oko 10 kapi početnog rastvora analize i doda nekoliko kapi NaOH i odmah pokrije drugim prethodno pripremljenim sahatnim staklom na čijoj je udubljenoj strani prilepljeni nakvašeni crveni lakmus papir. Grejati na vodenom kupatilu oko 5 min. Ako lakmus poplavi, amonijum-jon je prisutan. On se takođe može prepoznati po karakterističnom mirisu amonijaka koji se izdvaja.

NH4+ (aq) + OH-

(aq) ⥨ NH3(g) + H2O(l)

Za dokazivanje magnezijuma uzima se malo rastvora katjona pete grupe, doda se malo NH3, nekoliko kapi NH4Cl dok se talog magnezijum-hidroksida na rastvori i nekoliko kapi Na2HPO4.. Nagradi se beo, kristalan talog. Malo taloga se pažljivo staklenim štapićem prenese na mikroskopsku pločicu i posmatra pod mikroskopom. Karakteristični kristali u obliku zvezdica dokazuju da je Mg prisutan.

Mg2+(aq)+2NH3(l) + 2H2O(l)⥨ Mg(OH)2(s) + 2 NH4

+ (aq)

beo, želatinozan

Mg2+(aq)+2NH3(l) + HPO4

2-(aq) ⥨ MgNH4PO4(s)

beo, kristalan

Posle dokazivanja magnezijuma, na malo rastvora katjona V grupe doda se malo kapi amonijaka i amonijum-hlorida, dok se talog magnezijum-hidroksida ne rastvori, ukoliko ima magnezijuma u analizi. Preostali rastvor se prenese u porcelansku šoljicu, upari do suva, doda se 2-3 kapi konc.azotne i žari. Ohlađeni ostatak se rastvori u 5-6 kapi vruće destilovane vode.

U ovom rastvoru ne sme da bude prisutan amonijum jon što se potvrđuje negativnom reakcijom sa Neslerovim reagensom. Kalijum se dokazuje tako što se u malo rastvora katjona V grupe doda Na3[Co(NO2)6]. Ukoliko je kalijum prisutan nagradiće se žut talog. Kalijum se takođe može dokazati i tako što se malo rastvora V grupe katjona unese u plamen i posmatra kroz kobaltno staklo. Javiće se ljubičasto obojenje plamena.

2K+ (aq) + Na+

(aq) + [Co(NO2)6]3-

(aq) ⥨ K2Na[Co(NO2)6] (s)

žut, kristalan

Natrijum se dokazuje tako što se malo rastvora sa katjonima ove grupe unese u rastvor platinskom iglom. Intenzivno žuto obojenje plamena je dokaz za natrijum. [Jelkić-Stankov M.i sar., 2000.]

4. Rad u laboratoriji i mere opreza

35

„Većina eksperimentisanja nije dar prirode, ona se izgrađuje vežbanjem“

J. Tyndall 4.1.Pravila rada u hemijskoj laboratoriji (školskom kabinetu)

Svaki rad u hemijskoj laboratoriji zahteva izvesnu angažovanost, određeno znanje, tačnost i urednost, odgovornost, samostalnost mišljenja i smisao u oceni tolerancije grešaka pri izvođenju pojedinih postupaka. Samo dobro pripremljen učenik moći će uspešno i na vreme da izvrši zadatak koji je pred njim postavljen. Pre početka svakog eksperimenta, student se mora detaljno upoznati sa teorijskim principima, reakcijama i postupkom rada predstojećeg eksperimenta. Jer eksperiment nije samo sticanje praktičnog znanja i navika za njegovo izvođenje nego i izgrađivanje sposobnosti za postavljane pitanja i njihovo rešavanje putem eksperimenta. Eksperiment nije značajan zbog očiglednosti, on je način složenog laboratorijskog rada. (Sozanov) Prilikom rada u hemijskoj laboratoriji, odnosno školskom kabinetu, da bi rad bio bezbedan svi učenici se moraju pridržavati sledećih pravila:

1. Svaki učenik mora da je pažljiv 2. Ne sme se konzumirati hrana i piće 3. Prilikom rada potrebno je nositi zaštitne naočare, mantile i rukavice. Dugačka kosa

mora biti vezana 4. Pre početka rada, neophodno je naučiti teoriju koja se odnosi na tu vežbu i upoznati se

sa sadržajem laboratorijske vežbe 5. Sve uočene promene beležiti u radnu svesku 6. Čvrste reagense uzimati uvek čistim kašičicama 7. Ne uzimati hemikalije u količinama većim od predviđenih za ogled 8. Preostale hemikalije se ne vraćaju u reagens boce 9. Zagrejano posuđe se ne sme stavljati direktno na sto, već na metalnu mrežicu ili

drvenu dasku 10. Prilikom zagrevanja, otvor epruvete ne sme biti usmeren ka onome ko izvodi ogled,

kao ni prema drugim osobama 11. Oglede ne treba ostavljati bez nadzora 12. Miris supstance se ispituje mahanjem ruke iznad otvora posude i usmeravanjem pare

supstsnce ka nosu 13. Oglede sa otrovnim, zapaljivim i eksplozivnim supstancama uvek izvoditi u digestoru

sa ispravnom ventilacijom i što dalje od plamena 14. Creva i gumeni zapušači navlače se na staklene cevi pošto se prethodno blago navlaže

vodom ili u tankom sloju premažu glicerinom ili vazelinom. Šlifovane zatvarače i ostale šlifovane površine treba, pre upotrebe, premazati takođe vazelinom

15. Nikad ne mešati vrele rastvore kiselina i baza jer će pri tome doći do naglog ključanja i prskanja tečnosti zbog jako egzotermnih reakcija. Nikad ne sipati vodu u koncentrovanu sumpornu kiselinu. Uvek sipati kiselinu u vodu polako, tankim mlazom pomoću staklenog štapića uz stalno mešanje

16. Pri sipanju kiselina, baza i ostalih supstanci u česmenske slivnike, mora se prvo pustiti voda. Ostatke pojedinih supstanci treba prethodno uništiti ili sakupljati u posebnim sudovima.

17. Po završetku rada radno mesto treba srediti, a posuđe oprati i složiti

36

4.2. Mere predostrožnosti pri radu

S obzirom na to da se u hemijskim laboratorijama vrlo često radi sa otrovnim, isparljivim, zapaljivim i eksplozivnim supstancama; staklenim posuđem i oštrim predmetima; na raznim temperaturama- tako da postoji stalna opasnost od trovanja, požara i eksplozija, mehaničkih povreda, opekotina, posekotina i drugih vrsta povreda. Međutim, hemijska laboratorija je sigurno mesto za rad ako je student upoznat sa merama bezbednosti i ako ih se pri radu dosledno pridržava. Požari. Do požara u hemijskoj laboratoriji dolazi pri radu sa lako zapaljivim i isparljivim organskim tečnostima ukoliko se vrši njihovo pretakanje ili sipanje pored otvorenog plamena, uključene grejalice ili u sličajevima loše sklopljenih aparatura za destilaciju. Veoma čest uzrok požara je i aljkavost pri radu. U slučaju da do požara dođe, potrebno je ugasiti sve plamenike, isključiti sve rešoe i druge električne aparate za zagrevanje. Odmah ukloniti zapaljive organske supstance kao što su: dietiletar, petroletar, benzol, benzin... Za gašenje požara najbolje je upotrebiti običan pesak jer se njime najlakše lokalizuje požar. Zbog toga u svakoj laboratoriji neophodno je da postoji sanduk ili kofa sa suvim peskom. Jednom upotrebljeni pesak se baca. Veliki požari gase se ručnim aparatima za gašenje požara koji su punjeni ugljen-dioksidom. Ukoliko dođe do paljenja odela ne sme se trčati kroz laboratoriju, jer to dovodi do još većeg raspaljivanja vatre. Potrebno je leći na pod i valjanjem ugasiti plamen. Gašenje plamena je mogće izazvati i uvijanjem zapaljenog u ćebe. Pri radu u laboratoriji obavezno nositi radne mantile i garderobu od pamučnih tkanina. Sredstva protivpožarne zaštite. Vodom se ne gase: benzin i naftni derivati, masti i ulja, uključene električne instalacije, zapaljeni metali, karbidi, radioaktivni izotopi. Za gašenje navedenih supstanci upotrebiti suvi pesak ili aparate punjene sa ugljen-dioksidom.

4.3. Povrede i pružanje prve pomoći u slučaju nezgode

„Svaka supstanca je otrovna, zavisi samo od količine.“

T. Paracelzus Kada se u laboratoriji, pored pažljivog rada i preduzetih mera opreznosti,desi nezgoda povređenoj osobi treba odmah pružiti prvu pomoć. Prvu pomoć pruža najbliža osoba koja je prisutna, a u slučaju ozbiljnih povreda treba zvati lekara. Osobama bez svesti ne treba dati tečnost. Onesvešćnu osobu odmah transportovati u najbližu bolnicu, položen na bok. Kada povređena osoba ne diše, odmah pristupiti veštačkom disanju- usta na usta. Povrede u laboratoriji se mogu podeliti na nekoliko vrsta:

Mehaničke Termičke Električne Hemijske Toksikološke

37

Mehaničke povrede Povrede ove vrste mogu nastati najčešće pri rukovanju staklenim predmetima, evekuisanim sudovima, tupim udarima i sličnim postupcima koji se izvode pri eksperimentalnom radu. Najčešće se manifestuju u obliku posekotina praćene spoljašnjim krvarenjem. Kod povreda kod kojih krvarenje nije jako, mesto u krugu rane odmah isprati alkoholom ili jodnom tinkturom. Na kraju ranu treba pokriti sterilnom gazom i povezati je zavojem sigurno, ali ne previše čvrsto. U slučaju jakog krvarenja posekotinu ne treba ispirati već krvarenje treba što pre zaustaviti lokalnom kompresijom prstima, gumenim crevom, zavojem, maramom...

Termičke povrede Predstavljaju lokalno oštećenje tkiva, koje vrlo brzo dovodi do opštih promena organizmu. Opekotine mogu biti: električne i hemijske. Lokalno treba sprečiti dalje delovanje visoke temperature, hemikalija i struje. Oštećenu površinu treba odmah ohladiti da bi se sprečila koagulacija humanih belančevina. Hlađenje nastaviti mokrim oblogama. Unesrećenom dati da pije tečnost: voda, mleko, čaj, sok, ali nikako alkohol. U vodu se može dodati i soda-bikarbona. Povređenog brzo prebaciti do ambulante. Povrede od električnih udara. Kod ovih povreda najčešće dolazi do zastoja rada organa za disanje, srca, kolapsa i ukočenosti. Zato treba povređenom odmah priteći u pomoć: Isključiti struju, ukloniti kontakt sa povređenog, izolovati ga na suvoj izolacionoj ploči, odmah početi sa davanjem veštačkog disanja, utopliti povređenog, povremeno mu davati veću količinu slane vode, u svakom slučaju zvati lekara. Povrede izazvane hemikalijama. Povrede ove vrste se najčešće dešavaju pri eksperimentalnom radu i mogu se prema lokalitetu podeliti na povrede oka, povrede kože i povrede unutrašnjih organa. Povrede oka. Oko držati otvoreno i odmah ga isprati sa dosta hladne vode. Pose vode oko isprati 3-5 % rastvorom sode-bikarbone ako je u oko pala kiselina, a ako je u oko pala baza isprati ga sa 3-5 % rastvorom borne kiseline. Povrede kože. Ako je koža nagrižena kiselinom, povređeno mesto treba isprati sa dosta hladne vode, zatim rastvorom sode-bikarbone. Kada neka koncentrovana kiselina padne na kožu, vatom odstraniti kiselinu, a zatim kožu isprati hladnom vodom, pa rastvorom sode-bikarbone i na kraju povređeno mesto premazati nekom mašću za opekotine. Koncentrovani rastvori jakih baza izazivaju teška oštećenja kože . Povređeno mesto isprati sa dosta hladne vode, zatim sa 3-5% rastvorom neke kiseline, npr.sirćetne. Povrede organskim rastvaračima treba tretirati pogodnim rastvaračima: alkoholom, acetonom, hloroformom... a zatim povređeno mesto oprati sapunom i vodom, pa premazati nekom mašću za opekotine. Povrede unutrašnih organa. Povrede ove vrste mogu nastati kao posledica unošenja hemikalija u organizam, oralno ili udisanjem. Kad azotna kiselina dospe u usta, jednjak ili želudac, popiti mnogo vode kojo je razmćen MgO ili obična kreda. Ne izazivati povraćanje i ne piti rastvor alkalnih karbonata. Kod trovanja hlorovodoničnim kiselinom usta isprati razblaženim natrijum-karbonatom, pa popiti vodu u kojoj je razmućena kreda. Kod trovanja sumpornom kiselinom piti vodu kojoj je razmućen MgO. Kod trovanja bazom, odmah popiti razblaženu sirćetnu kiselinu, limunov sok ili mleko. Ako je osoba progutala otrov, poželjno je da se izazove povraćanje bilo mehanički, bilo pijenjem slane vode, ali ako osoba gubi svest ne sme joj se stavljati ništa u usta. U slučaju trovanja gasovima unesrećenog izneti iz zatvorene prostorije na svež vazduh, raskopčati mu odeću, smiriti ga i utopliti ga. Veštačko disanje primeniti ako otrovana osoba

38

prestane da diše. Kod trovanja hlorom, bromom, oksidima azota i parama kiselina, osoba treba da udiše pare amonijaka, a u slučaju trovanja amonijakom, povređenog izneti na svež vazduh i dati mu da udiše pare sirćetne kiseline. Naročito je opasno trovanje cijanovodoničnom kiselinom i cijanidima. Trovanje gasom je opasnije , jer se gas brže apsorbuje. Kod ovog trovanja, unesrećenog izneti na svež vazduh, položiti ga na ravnu podlogu i osloboditi ga odeće. Primeniti veštačko disanje. U slučaju trovanja gutanjem cijanidnih soli, odmah izazvati povraćanje stavljanjem prsta u ždrelo otrovanog. Priručna apoteka za prvu pomoć:

1. Nekoliko zavoja raznih veličina, gaza, vata, flaster; 2. Makaze, pinceta, zihernandla; 3. Masti protiv opekotina; 4. Sterilni 96% alkohol; 5. Jodna tinkura; 6. Bočice sa 5% rastvorom natrijum-hidrogenkarnonata, 5% rastvor borne kiseline, 5%

rastvor sirćetne kiseline; 7. Sredstva za povraćanje: slana voda (2 kašičice soli na 0,5 L vode). [Kaličanin,

Velimirović, 2007. ]

5. Praktični deo

40

„Loša vremena imaju naučnu vrednost. Postoje prilike koje dobar učenik neće propustiti!“

Ralph Waldo Emerson

5.1. Problemsko poučavanje

Učenik srednje škole na regionalnom takmičenju , u eksperimentalnom delu, ima zadatak da u smeši koja mu je data identifikuje jedan katjon (od prve do pete analitičke grupe, rade se samo 15 katjona: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Sn2+, Mn2+, Zn2+, Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Na+, K+, Mg2+ i NH4

-; i jedan anjon (rade se samo: CO32-, CH3COO-, Cl-, PO4

3-, SO42- i

NO3-).

Pošto je ovo specifičan vid nastave i radi se samo sa darovitim učenicima, ovde će biti prikazan kroz problemsku nastavu, odnosno biće primenjena strategija učenja otkrivanjem, gde učenik sam pokušava da na razne načine sam dođe do rešenja.

Problemsko proučavanje se sastoji iz četiri faze. Prva faza u proučavanju je faza definisanja problema. Problem je definisan već na samom početku, a to je naći nepoznatu supstancu, odnosno naći katjon i anjon koji grade tu supstancu. Druga faza istraživanja je izdvajanje pojedinih informacija. Da bi učenik počeo sa analizom, on mora da bude adekvatno upućen u problematiku. Mora da poznaje rad u laboratoriji, mere i zaštitu od povreda, kao i da poznaje sve dokazne, taložne, reakcije. To se proverava tako što učenik polaže odgovarajuće testove na samom početku rada i tako se kvalifikuje za ulazak u laboratoriju. Primeri testova su dati u nastavku rada (poglavlje 5.2.). Kada položi dva početna testa, on se upućuje na treći, a to je snalažljivost u poznatim situacijama. Kada se sve ovo završi, učenik ulazi u laboratoriju i počinje sa radom. Treća faza je kombinacija pojedinih informacija. Postoji više puteva koji dovode do rešenja. U ovom radu, u prethodnim poglavljima nalazi se šema za odvajanje i postupak za kompletnu analizu katjona i anjona. Kreće se od rastvorljivosti analize, pa se onada pristupa analizi, odnosno utvrđivanju prisutnosti karbonatnog,acetatnog i amonijum jona, koji se dokazuju direktno iz analize. Barijum i kalcijum boje plamen karakterističnim bojama (zelena i crvena), pa i to treba ispitati na početku. Onda se dalje radi po postupku. Za dokazivanje svakog katjona postoji veći broj dokaznih reakcija, pa ih treba sve izvesti. Četvrta i poslednja faza ovog istraživanja je, naravno, evaluacija rešenja. Učenik je pronašao ono što mu je bilo zadato. Sada sledi eventualna provera i završetak rada.

5.2. Testovi za proveru znanja

5.2.1. Test 1.- Mere opreza i zaštita u laboratoriji

1. Navesti nekoliko pravila za rad u laboratoriji. 2. Šta sve treba da sadrži apoteka za prvu pomoć? 3. Kako se tretiraju povrede na koži nanete koncetrovanom sumpornom kiselinom? 4. Kako se tretiraju povrede na koži nanete natrijum-hidroksidom? 5. Zašto je opasna HF? 6. Požari u laboratoriji? 7. Povrede izazvane udarom električne struje. 8. Šta treba uraditi kada azotna kiselina dospe u usta? 9. Povrede oka. 10. Kako se tretiraju creva i gumeni zatvarači?

41

5.2.2. Test 2.- Dokazne reakcije

1. Dokazne reakcije za srebro i olovo. 2. Dokazne reakcije za živu, bakar i kalaj. 3. Dokazne reakcije za aluminijum, gvožđe, mangan i cink. 4. Dokazne reakcije za barijum i kalcijum. 5. Dokazne reakcije za amonijum jon, kalijum, natrijum i magnezijum. 6. Dokazne reakcije za karbonatni anjon. 7. Dokazne reakcije za hloridni i sulfatni anjon. 8. Dokazne reakcije za nitratni anjon. 9. Dokazne reakcije za acetatni anjon. 10. Dokazne reakcije za fosfatni anjon.

5.2.3. Test 3.-Teorijska provera, virtualna analiza.

Ako se u analizi nalaze Mg2+ , CO3

2-, Ba2+ i NO3- jon, šta se može očekivati?

Najpre se proverava rastvorljivost analize. Iz rastvorljivosti se može mnogo saznati o supstanci u analizi. Proverava se rastvorljivost u vodi, u mineralnim kiselinama, i u bazama. Analiza je praktično nerastvorna, ako je nerastvorna u svim ovim rastvaračima. Pošto se u ovoj analizi nalazi jon barijuma i karbonatni anjon, može se očekivati da ova analiza bude rastvorna samo u kiselinama. Kada se čvrsta analiza tretira koncentrovanom sumpornom kiselinom, dokazuje se karbonatni anjon, jer dolazi do šuštanja i izdvajanja gasa koji muti baritnu vodu. Barijumov jon se vrlo lako može dokazati iz plamena, jer isparljive soli barijuma boje plamen zeleno. Osim toga, barijum se može dokazati, sa sigurnošću, tako što sa sumpornom kiselinom gradi praktično nerastvoran talog. Takođe, alkalni hromati talože žuti, kristalni barijum-hromat, nerastvoran u vodi i sirćetnoj kiselini, a rastvoran u razblaženim kiselinama. Gvožđe (II)- sulfat u prisustvu konc.sumporne kiseline redukuje nitratni anjon do gasa NO. Gas NO sa viškom Fe2+ jona daje mrko obojen kompleks ([Fe(NO)]2+ prsten). Metali Al i Zn, u alkalnoj sredini i uz zagrevanje redukuju NO3

- jon do NH3. Izdvojeni amonijak se lako prepoznaje po mirisu. Katjon Mg2+ je bezbojan i mnoge soli su mu rastvorne u vodi. Amonijum-hodroksid gradi sa solimamagnezijuma beo, voluminozan talog koji se rastvara u kiselinama. Iz rastvora u kome ima Mg jona i hidroksilnog jona talože se Mg(OH)2 jer je proizvod rastvorljivosti magnezijum-hidroksida jako mali. Natrijum-fosfat je reagens koji služi za dokazivanje Mg. Kristalst talog se posmatra pod mikroskopom. Kristali su u obliku zvezda. Talog MgNH4PO4 ponekad se stvara veoma lako. Ukoliko se ne pojavi u roku od 1 min., rastvor zagrejati do ključanja. Ako se ni tad ne pojavi nema Mg. Ovaj talog se rastvara u sirćetnoj kiselini. Dodatkom natrijum-hidroksida, ponovo se se pojavljuje talog. [M. Jovanović, 1991.]

5.3. Praktičan rad i primeri testova sa takmičenja Nakon što učenici polože testove i kvalifikuju se za ulazak u laboratoriju, počinje eksperimentalni deo takmičenja. Pre nego što krenu sa radom, profesor im mora objasniti, odnosno demonstrirati metode i načine rada. Profesor uzimajući, za primer, jedno jedinjenje procedurama i postupcima (koji su objašnjeni detaljno u prethodnim poglavljima) analizu izvodi do kraja. Na ovaj način učenici su kompletno pripremljeni za rad.

42

5.3.1. Primer testa sa takmičenja za I razred srednje škole Kada dobije analizu, učenik je najpre homogenizuje, pa je onda deli na 4 dela. Jedan deo analize služi za ispitivanje rastvorljivosti analize, drugi deo je za analizu anjona, iz trećeg dela se dokazuju katjoni a četvrti deo se čuva za eventualnu proveru.

Primer analize rastvorne u vodi Ispitivanjem ove konkretne analize, učenik vidi da je ona potpuno rastvorna, pa se deo

za katjone kuva u destilovanoj vodi. Iz čvrste analize se direktno dokazuju karbonatni i acatatni anjon, kao i amonijum-jon a čvrsta analiza se koristi i za dokazivanje katjona iz plamena.

Pošto su sve ove dokazne reakcije bile negativne, pretpostavlja se da u analizi nema karbonata, acetata, amonijum-jona, kalcijuma, barijuma, natrijuma i kalijuma. Nastavlja se dalje sa analizom anjona, po proceduri (iz glave 3.5.), za dokazivanje anjona (SO4

2-, PO43-, NO3

- i Cl-). Jedino analiza za nitratni jon pokazuje pozitivnu reakciju. Znači, u analizi je prisutan nitratni-anjon. Rezultat se upisuje u laboratorisjku svesku.

Prelazi se na analizu katjona. Dodatkom hlorovodonične kiseline utvrdjuje se prisutvo katjona I analitičke grupe. S obzirom na to da se talog nije nagradio, zaključuje se da u analizi nema prisutnih katjona I analitičke grupe. U rastvoru se nalaze katjoni od II do V analitičke grupe. Prethodnim ispitivanjima je utvrđeno da katjona IV grupe nema, a da je od katjona V grupe moguće prisustvo samo Mg2+jona. U rastvor (koji je već zakišeljen hlorovodoničnom kioselinom) se dodaje H2S do zasićenja. Trebalo bi da se javi talog, koji bi ukazivao na prisutnost katjona II grupe, ali on izostaje, tako da se i katjoni ove grupe eliminišu. Rastvoru se dodaje NH4OH, NH4Cl, do promene pH vrednosti sredine a nakon toga i (NH4)2S (ako ima potrebe, s obzirom da je rastvor zasićen vodonik-sulfidom). U talogu se izdvajaju katjoni III grupe, a u filtratu ostaju joni IV i V grupe. Pošto se talog javlja, to je znak da je nepoznati katjon iz III grupe. Talog se tretira po proceduri za III analitičku grupu, svaki katjon posebno (procedura opisana u 3.6.glavi rada). Samo je reakcija na gvožđe bila pozitivna što ukazuje na prisustvo jona gvožđa.

Znači, u analizi je prisutno gvožđe(III)-nitrat, Fe(NO3)3, odnosno Fe3+ katjon i NO3-

anjon.

U nastavku rada sledi primer popunjenog formulara sa takmičenja.

43

Formular 1. Kvalitativna hemijska analiza

Prezime i ime:__________________________________ Mesto, škola i razred:____________________________ Zadatak: U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: Katjoni: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Mg2+ i NH4

- jon Anjoni: CO3

2-, CH3COO-, Cl-, SO42- i NO3

-. Rezultati analize: Supstanca se rastvara u destilovanoj vodi. Dokazao-la sam sledeći katjon: Fe3+ Dokazao-la sam sledeći anjon: NO3

-

Katjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Fe3+(aq) + 3NH3(l) + 3H2O(l) ⥨ Fe(OH (s) + 3NH+

(aq) mrkocrven

Fe3+(aq) + CNS-

(aq)⥨ [Fe(CNS)]2+(aq) + 5 CNS-

(aq) ⥨ [Fe(CNS)6]3-(aq)

svetlocrven višak tamnocrven

4Fe3+(aq)+ 3[Fe(CN)6]3-

(aq) ⥨ Fe4[Fe(CN)6]3(s) berlinsko plavo Anjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

3 Fe2+(aq)+ NO3

-(aq)+ 4H+

(aq)⥨ NO(g) + 3Fe3+(aq) + 2H2O(l)

NO(g)+ Fe2+

(aq)+ ⥨ [Fe(NO)]2+(aq)

mrk prsten Ispunjava žiri: Takmičar je analizirao (formula jedinjenja): Fe(NO3)3

Katjon: Fe3+

Anjon: NO3-

Ocena žirija: Za dokazivanje katjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena) Za dokazivanje anjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena)

44

5.3.2. Primer testa sa takmičenja za II razred srednje škole

Jedan deo analize služi za ispitivanje rastvorljivosti analize, drugi deo je za analizu anjona, iz trećeg dela se dokazuju katjoni a četvrti deo se čuva za eventualnu proveru. Pošto je proverio rastvorljivost, učenik zaključuje da je analiza potpuno nerastvorna u svim rastvaračima. S obzirom na to da prema propozicijama takmičenja, u analizi može da bude prisutan samo jedan katjon i samo jedan anjon, lako se pretpostavlja da je u analizi prisutan teško ratsvorni barijum-sulfat. U okviru prethodnih ispitivanja nema potrebe za dokazivanjem karbonata, acetata, kao ni amonijum jona, već potvrditi pretpostavku o prisustvu barijum-sulfata. Reakcija bojenja plamena dokazuje prisustvo jona barijuma koji boji plamen zelenom bojom. Ovde je posao dosta olakšan, jer jedina so barijuma koja nije rastvorna ni u čemu je barijum-sulfat. Učenik prelazi na dokazivanje anjona, ali da bi sktratio sebi vreme ispituje samo prisustvo sulfatnog anjona. Da bi bio potpuno siguran u ispravnost svog rada, postupnom analizom (ranije opisnom u delu za dokazivanje katjona) dokazuje barijum.

Znači u analizi je prisutan BaSO4, odnosno Ba2+ katjon i SO42- anjon.

U nastavku rada sledi primer popunjenog formulara sa takmičenja.

45

Formular 2. Kvalitativna hemijska analiza

Prezime i ime:__________________________________ Mesto, škola i razred:____________________________ Zadatak: U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: Katjoni: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Mg2+ i NH4

- jon Anjoni: CO3

2-, CH3COO-, Cl-, SO42- i NO3

-. Rezultati analize: Supstanca se ne rastvara ni u jednom rastvaraču, potpuno je nerastvorna. Dokazao-la sam sledeći katjon: Ba2+ Dokazao-la sam sledeći anjon: SO4

2-

Katjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Ba2+(aq)+ (NH4)2CO3 (s) ⥨ BaCO3(S) +2 NH4

+(aq)

beo, voluminozan

Ba2+(aq)+ CrO4

2-(aq)⥨ BaCrO4(s)

svetložuto Anjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Ba2+(aq)

+ SO42-

(aq) ⥨ BaSO4(s) beo Ispunjava žiri: Takmičar je analizirao(formula jedinjenja): BaSO4

Katjon: Ba2+

Anjon: SO42-

Ocena žirija: Za dokazivanje katjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena) Za dokazivanje anjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena)

46

5.3.3. Primer testa sa takmičenja za III razred srednje škole

Kada dobije analizu, učenik je najpre homogenizuje, pa je onda deli na 4 dela. Jedan deo analize služi za ispitivanjerastvorljivosti analize, drugi deo je za analizu anjona, iz trećeg dela se dokazuju katjoni a četvrti deo se čuva za eventualnu proveru Ispitivanjem ove konkretne analize, učenik vidi da se ona potpuno rastvara samo u rastvoru amonijaka, što može da ukazuje na kiseli karakter sastojaka analizirane supstance ili na građenje rastvornih kompleksnih jedinjenja. Iz čvrste analize se direktno dokazuju karbonatni i acetatni anjon, amonijum-jon a reakcijama bojenja plamena se dokazuju katjoni metala.

Pošto su sve ove reakcije bile negativne, pretpostavlja se da u analizi nema karbonata, acetata, amonijum-jona, kalcijuma, barijuma, natrijuma i kalijuma. Nastavlja se dalje sa analizom anjona, po proceduri (iz glave 3.5.), detaljno se ispita prisustvoo svakog anjona (SO4

2-, PO43-, NO3

- i Cl-). Jedino je dokazna reakcija za hloridni jon pozitivna, pošto se gradi beo talog sa srebro-nitratom, koji se rastvara u amonijaku a potom ponovo taloži dodatkom azotne kisleine. Znači, u reakciji je prisutan hloridni-anjon.

Prelazi se na analizu katjona. Analiza se kuva u hlorovodoničnoj kiselini i pri tome nastaje talog. Ovo znači da u analizi ima pristunih katjona prve analitičke grupe. Talog se, dakle, tretira po proceduri za prvu analitičku grupu. Dokazuje se jon srebra. U rastvoru se nalaze katjoni od II do V analitičke grupe. Za potpunu sigurnost, ispita se svaka grupa katjona ponosob. Prethodnim ispitivanjima je utvrđeno da katjona IV analitičke grupe nema, a da je od katjona V analitičke grupe moguće samo prisustvo Mg2+jona. U rastvor se dodaje H2S do zasićenja. Trebalo bi da se javi talog, koji bi ukazivao na prisutnost katjona II grupe, ali on izostaje, tako da se i ova grupa eliminiše. Rastvoru se dodaje NH4OH, NH4Cl, do postizanja bazne sredine a nakon toga (NH4)2S. U talogu se izdvajaju katjoni III grupe, a u filtratu ostaju joni IV i V grupe. Pošto se talog ne javlja, odbacuje se i ova grupa.

Znači, u analizi je prisutan srebro-hlorid, AgCl, odnosno Ag+ katjon i Cl- anjon. U nastavku rada sledi primer popunjenog formulara sa takmičenja.

47

Formular 3. Kvalitativna hemijska analiza

Prezime i ime:__________________________________ Mesto, škola i razred:____________________________ Zadatak: U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: Katjoni: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Sn2+, Mn2+, Zn2+, Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Na+, K+, Mg2+ i NH4

- jon Anjoni: CO3

2-, CH3COO-, Cl-, PO43-, SO4

2- i NO3-.

Rezultati analize: Supstanca se rastvara u amonijaku. Dokazao-la sam sledeći katjon: Ag+ Dokazao-la sam sledeći anjon: Cl-

Katjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Ag+ (aq)+ Cl-(aq) ⥨ AgCl(s)

beo sirast AgCl(s) + 2NH3(l)⥨[Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq)

[Ag(NH3)2]+

(aq) + Cl-(aq) + 2HNO3(l) ⥨ AgCl(s) + 2NH4

+(aq)

Anjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Ag+ (aq)+ Cl-(aq) ⥨ AgCl(s)

beo sirast Ispunjava žiri: Takmičar je analizirao(formula jedinjenja): AgCl Katjon: Ag+

Anjon: Cl-

Ocena žirija: Za dokazivanje katjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena) Za dokazivanje anjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena)

48

5.3.4. Primer testa sa takmičenja za IV razred srednje škole

Kada dobije analizu, učenik je najpre homogenizuje, pa je onda deli na 4 dela. Jedan deo analize služi za ispitivanje rastvorljivosti analize, drugi deo je za analizu anjona, iz trećeg dela se dokazuju katjoni a četvrti deo se čuva za eventualnu proveru

Ispitivanjem ove konkretne analize, učenik vidi da je ona potpuno rastvorna u kiselinama, pa se deo za katjone kuva u hlorovodoničnoj kiselini. Iz čvrste analize se direktno dokazuju karbonatni i acatatni anjon, kao i amonijum-jon. Takođe, iz čvrste analize se uzima i deo analize za ispitivanja u plamenu.

Prethodna ispitivanja ukazala su na prisustvo karbonatnog jona, a plamen koji se boji cigla crvenom bojom, bio je dokaz za kalcijum. Ovaj rezultat dobijen reakcijom bojenja plamena, treba potvrditi reakcijama na mokrom putu u postupku istematske analize katjona. .

Nastavlja se dalje sa analizom anjona, po proceduri (iz glave 3.5.). Ni za jedan anjon se ne dobija pozitivna reakcija, pa se zsključujr da je u analizi prisutan samo karbonatni anjon.

Analiza se nastavlja sistematskom analizom katjona, tako što se rastvara u hlorovodoničnoj kiselini, bez pojave taloga što ukazuje da u analizi nema pristunih katjona iz prve analitičke grupe. U rastvoru se potencijalno nalaze katjoni od II do V analitičke grupe. U rastvor se dodaje H2S do zasićenja. Trebalo bi da se javi talog, koji bi ukazivao na prisutnost katjona II grupe, ali on izostaje, tako da se i ova grupa eliminiše. Rastvoru se dodaje NH4OH, NH4Cl, do promene pH vrednosti sredine u baznu, pa nakon toga taložni reagens (NH4)2S. U talogu bi trebalo da se izdvoje katjoni III analitičke grupe, a u filtratu da ostanu joni IV i V grupe. Izostanak pojave taloga ukazuje da katjoni treće analitičke grupe nisu prisutni u analizi. Filtrat se analizira tako što mu se doda amonijum-karbonat pri čemu dolazi do stvaranja taloga, koji se tretira po proceduri za IV analitičku grupu. Dobijeni talog karbonata katjona četvrte grupe se rastvara u sirćetnoj kiselini i ispituje eventualno prisustvo barijuma dodatkom kalijum-hromata. Pojava taloga izostaje. Dodatak rastvora amonijum-oksalata izaziva pojavu belog taloga, što potvrđuje preliminarni nalaz kalcijumovog jona u analizi.

Znači, u analizi je prisutan kalcijum-karbonat, CaCO3, odnosno Ca2+ katjon i CO3 2-

anjon.

U nastavku rada sledi primer popunjenog formulara sa takmičenja.

49

Formular 4. Kvalitativna hemijska analiza

Prezime i ime:__________________________________ Mesto, škola i razred:____________________________ Zadatak: U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: Katjoni: Ag+, Pb2+, Cu2+, Hg2+, Sn2+, Mn2+, Zn2+, Al3+, Fe3+, Ca2+, Ba2+, Na+, K+, Mg2+ i NH4

- jon Anjoni: CO3

2-, CH3COO-, Cl-, PO43-, SO4

2- i NO3-.

Rezultati analize: Supstanca se rastvara u svim kiselinama. Dokazao-la sam sledeći katjon: Ca2+ Dokazao-la sam sledeći anjon: CO3

2 Katjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

Ca2+ (aq)+ (NH4)2CO3 (s) ⥨ CaCO3(S) + 2 NH4+

(aq) beo voluminozan

Ca2+(aq)+ C2O4

2-(aq)⥨ Ca C2O4(s)

beo kristalan Anjon sam dokazao-la sledećim hemijskim reakcijama(napisati hemijske jednačine):

CO32-

(aq)+ Ba2+(aq)

⥨ BaCO3(s) beo

BaCO3(s)+ 2H+(aq)

⥨ Ba2+(aq)

+ CO2(g)+ H2O(l)

Ba(OH)2(l)+ CO2(g) ⥨ BaCO3(s)+ H2O(l) beo talog- zamućenje

Ispunjava žiri: Takmičar je analizirao (formula jedinjenja): CaCO3 Katjon: Ca2+

Anjon: CO3 2-

Ocena žirija: Za dokazivanje katjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena) Za dokazivanje anjona (5 ili 0 poena), za pisanje jednačina reakcije (2,5 ili 0 poena)

6. Zaključak

51

Teorijske osnove klasičnih metoda kvalitativne analize obrađene u ovom radu

predstavljaće dragocenu literaturu svim darovitim učenicima srednjih škola, kako bi se na što interesantniji i kreativniji način pripremili za praktični deo takmičenja iz hemije. Praktična uputstva za rad uz obaveznu primenu mera opreza i dobre laboratorijske prakse, dobijena primenom aktivnih pristupa nastavi analitičke hemije, mogu dovesti do motivisanja što većeg broja darovitih učenika u ovom segmentu takmičenja. Rezultati takmičenja primenom predloženih metoda bi trebalo da pokažu da je nivo znanja i snalažljivosti učenika u laboratoriji znatno poboljšan.

Smatramo da je potrebno pružiti mogućnost svim učenicima, kao i profesorima, da jednom problemu, kao što je eksperimentalni deo regionalnog i republičkog takmičenja iz hemije, pristupe na jedan potpuno nov, ali znatno lakši i zanimljiviji način.

7. Prilog

53

Kvalitativna hemijska analiza (formular za I i II godinu srednje škole)

Prezime i ime__________________________________________________

Mesto, škola, razred____________________________________________

Zadatak U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: KATJONI: Ag+, Pb2+, Hg2+, Cu2+, Fe3+, Al3+, Ca2+, Ba2+, Mg2+ i NH4

+ ANJONI: CO3

2-, SO42-, Cl-, NO3

-, CH3COO-. REZULTATI ANALIZE:

Supstanca se rastvara u___________________________ Dokazao-la sam sledeći katjon:_____________________ Dokazao-la sam sledeći anjon:______________________

Katjon sam dokazao-la sledećim reakcijama (napisati hem. reakcije)

Anjon sam dokazao-la sledećim reakcijama (napisati hem. reakcije) ISPUNJAVA ŽIRI: Takmičar je analizirao_______________________Katjon:_________________________

(formula jedinjenja) Anjon:_________________________ OCENA ŽIRIJA: Za dokazivanje katjona _______________ , za reakciju dokazivanja__________________

(5 ili 0 poena) (do 2,5 poena) Za dokazivanje anjona ______________ , za reakciju dokazivanja___________________

(5 ili 0 poena) (do 2,5 poena)

54

Kvalitativna hemijska analiza (formular za III i IV godinu srednje škole)

Prezime i ime__________________________________________________

Mesto, škola, razred____________________________________________

Zadatak U datoj kvalitativnoj analizi treba naći jedan katjon i jedan anjon od sledećih jona: КАТЈОНИ: Ag+, Pb2+, Hg2+, Cu2+, Sn 2+, Fe3+, Al3+, Zn2+, Mn2+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, NH4

+, K+ i Na+ АНЈОНИ: CO3

2-, SO42-, Cl-, NO3

-, CH3COO- i PO43-

REZULTATI ANALIZE:

Supstanca se rastvara u___________________________ Dokazao-la sam sledeći katjon:_____________________ Dokazao-la sam sledeći anjon:______________________

Katjon sam dokazao-la sledećim reakcijama (napisati hem. reakcije)

Anjon sam dokazao-la sledećim reakcijama (napisati hem. reakcije) ISPUNJAVA ŽIRI: Takmičar je analizirao_______________________Katjon:_________________________

(formula jedinjenja) Anjon:_________________________ OCENA ŽIRIJA: Za dokazivanje katjona _______________ , za reakciju dokazivanja__________________

(5 ili 0 poena) (do 2,5 poena) Za dokazivanje anjona ______________ , za reakciju dokazivanja___________________

(5 ili 0 poena) (do 2,5 poena)

55

Šema kvalitativnog razdvajanja katjona na analitičke grupe

8. Literatura

57

Literatura

1. http://www.mojahemija.org

2. Jelkić-Stankov Milena i sar., Semimikro kvalitativna hemijska analiza, praktikum za studente farmacije, Beograd, 2000.

3. Jovanović Momir, Kvalitativna hemijska analiza, naučna knjiga, Beograd, 1991.

4. Kaličanin Biljana i Velimirović Dragan, Praktikum iz analitičke hemije, za studente farmacije, medicinski fakultet, Niš, 2007.

5. Maksić Slavica, Darovito dete u školi, zavod za udžbenike i nastavna sredstva, Beograd, 2007.

6. Rančić Sofija i Anđelković Tatjana, Metodika nastave hemije sa metodologijom, za studente hemije, Univerzitet u Nišu, Prirodno-matematički fakultet, Niš, 2007.

7. Sikirica Milan, Metodika nastave hemije, školska knjiga, Zagreb, 2003.

8. Stevanović Marko, Inovacije u nastavnoj praksi, prosvetni pregled, Beograd, 1982.

9. Biografija

59

Lidija Cvetković je rođena 10.09.1989.godine u Vladičinom Hanu. Osnovnu školu “Sveti Sava” u Vladičinom Hanu završila je 2004.godine. Iste godine upisuje Gimnaziju “Jovan Skerlić” u svom rodnom gradu, na smeru prirodno-matematičkom, koju je završila 2008.godine. Obe škole je završila sa izuzetnim uspehom. Osnovne akademske studije je upisala 2008.godine na Prirodno-matematičkom fakultetu u Nišu, na departmanu za hemiju. Iste je završila 2011.sa prosečnom ocenom 7,70 stekavši zvanje hemičar. Školske 2011./12. godine upisala je master akademske studije na istom fakultetu, u Nišu, studijski program opšta hemija, modul profesor hemije. Poslednji ispit položila juna 2013.godine.