Milada Teplá
KUDCH, PřF UK v Praze
email: milada.tepla@natur.cuni.cz

• O portalu
• Biochemie - základní kapitoly
• Biochemie - mezioborová témata
• Organická chemie
• Další materiály (aplikace / webové nástroje / únikové hry / pokusy pro nejmenší)
• DVPP + odkazy

• Slovo úvodem
• Isomerie
• Hybridizace sp3, sp2, sp
• Struktura glukosy - animace

 

Isomerie

Prezentace

Ke stažení: Prezentace - Isomerie

Ke stažení: Prezentace - Didaktické komentáře ke snímkům

Prezentace se skládá z 66 snímků a její vzdělávací obsah odpovídá úrovni středních škol s přírodovědným či všeobecným zaměřením. Do prezentace byly vloženy modely molekul, které byly vytvořeny v programu ACD/Chemsketch (Freeware) 2015 a Discovery Studio Visualizer v16.1.0.15350.
Úvod prezentace se věnuje pojmům: konstituce, konfigurace a konformace. Je stěžejní, aby žáci těmto pojmům porozuměli a uvedli rozdíl mezi nimi. Všechny tři pojmy totiž úzce souvisí s pojmem struktura, avšak nejedná se o synonyma. Na základě rozdílné struktury a nyní již záleží, zda se tím myslí konstituce, konfigurace či konformace, jsou jednotlivé stereoisomery rozlišovány na konstituční isomery, konfigurační isomery v některé literatuře i konformační isomery. Až žáci tyto pojmy pochopí, je možné přejít k dalším snímkům prezentace.
Prezentace pokračuje vysvětlením konstitučních isomerů a jejich základním rozdělením. Následují konfigurační isomery a jejich rozdělení. V této části se od žáků předpokládá používání abstraktního uvažování a jistá schopnost prostorové představivosti.  Jako poslední typ isomerie jsou v prezentaci uvedeny konformační isomery.
Poslední kapitola se zabývá významem isomerie, uvádí rozdílné účinky molekul, které jsou si vzájemnými isomery.
V prezentaci se objevují otázky a úkoly, jejichž cílem je aktivizovat žáky a přimět je se zamyslet nad probíranou problematikou. Do prezentace bylo vloženo celkem 44 statických modelů molekul a 25 animací obsahující otáčivé modely vybraných molekul, na kterých učitel může demonstrovat rozdílné struktury isomerů. Žáci se pomocí „3D otáčivých modelů“ učí vnímat chemické molekuly jako 3D struktury, což může přispět k pochopení isomerie a pomoci žákům, kteří mají problémy s prostorovou představivostí.

Vzdělávací cíle výukové PowerPointové prezentace jsou formulovány takto:

1. Žák klasifikuje strukturu organických sloučenin a analyzuje konkrétní sloučeniny z pohledu konstituce, konfigurace a konformace.
2. Žák klasifikuje, porovnává jednotlivé druhy isomerie (konstituční, konfigurační a konformační) a rozlišuje mezi nimi.
3. Žák porovnává isomery a posoudí o jaký typ isomerie se jedná.
4. Žák sestaví modely organických sloučenin na základě předlohy (obrázku modelu či strukturního vzorce).
5. Žák porovná sestavené modely chemických sloučenin a určí typ isomerie, které mezi sebou modely mají.
6. Žák odvodí z chemického vzorce/modelu molekuly, zda k ní existuje isomer a určí typ isomerie mezi možnými isomery.
7. Žák vlastními slovy s použitím některých příkladů uvede konkrétní rozdíly v chemickém chování vybraných isomerů.
8. Žák vyvodí obecné závěry odlišného chování isomerů a zdůvodní význam isomerie (v každodenním životě i ve vědě).

Aktivity

Ke stažení: Aktivity k tématu isomerie - tvorba modelu na základě 2D obrázku a chemického vzorce

Byly navrhnuty dvě praktické aktivity.
V první aktivitě žáci sestavují reálný model podle obrázku kuličkového modelu, v druhé sestavují model podle chemického strukturního vzorce. Žáci vždy převádí molekulu z 2D zobrazení do 3D. Ke stavbě modelů mohou používat stavebnici chemických modelů. Stavebnice modelů však nabízí předdefinované úhly mezi jednotlivými vazbami, žák pak nemusí nad úhly vazeb přemýšlet a vymýšlet je sám. Je tedy možné pracovat pouze s různě barevnou modelínou (barvy viz níže) místo atomů a s párátky jako vazbami. V aktivitách se trénuje žákova prostorová představivost. Učitel může pozorovat, zda je představa žáků o 3D struktuře molekul správná, nebo je potřeba žákovi ke správné představě ještě dopomoci.
Pracují-li žáci s modelínou a s párátky: Párátka v aktivitách představují jednotlivé vazby, z modelíny žáci vytvoří kuličky o průměru přibližně 1 cm, které znázorňují jednotlivé atomy. Barvy modelíny používají podle CPK coloring stanovené podle Koltuna (vodík: bílá, uhlík: černá, dusík: modrá, kyslík: červená, chlor: zelená).
Aktivity 1 a 2 jsou navrženy pro polovinu třídy, konkrétně pro 16 žáků. V případě uvedení aktivity pro celou třídu je potřeba obrázky namnožit dvakrát. Pak budou mít vždy dva žáci totožnou předlohu. Předlohy jsou navrženy tak, aby sestavené modely vzájemně tvořily isomery.

• KOLTUN, L. Walter. Space filling atomic units and connectors for molecular model. 23. února 1965. Přihl. 23. února 1962. United States Patent 3170246. Dostupné z: www.freepatentsonline.com/3170246.html

Ukázka z aktivit: