Stan skupienia alkanów

Poprawna odpowiedź

1. Fałsz,

2. Prawda,

3. Fałsz

Wymaganie ogólne

1.1 Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł z wykorzystaniem technologii informacyjno – komunikacyjnych.

Wymaganie szczegółowe

8.5 Węgiel i jego związki z wodorem. Uczeń wyjaśnia zależność pomiędzy długością łańcucha węglowego a stanem skupienia alkanu.

Komentarz

Chociaż omawiane zadanie odnosi się do podpunktu 8.5 wymagań szczegółowych podstawy programowej dla gimnazjum: Uczeń wyjaśnia zależność pomiędzy długością łańcucha węglowego a stanem skupienia alkanu, to umiejętnością badaną w tym zadaniu jest tak naprawdę odczytywanie informacji z wykresu. Uczeń nie musi posiadać szczegółowych wiadomości dotyczących dokładnej liczby atomów węgla w cząsteczkach alkanów mających stan skupienia gazowy, ciekły bądź stały, aby rozwiązać poprawnie to zadanie. Umiejętność odczytywania i interpretacji danych z wykresów jest uniwersalną umiejętnością ponadprzedmiotową, potrzebną nie tylko w naukach matematycznych czy przyrodniczych, ale wszędzie tam, gdzie dane są przedstawiane właśnie w tej postaci, dlatego uczniowie powinni często ćwiczyć tę umiejętność.    

Do poprawnego rozwiązania zadania wystarczy, że uczeń dokładnie przeanalizuje wykres, a następnie:

• zauważy, że jednostki na osi przedstawiającej liczbę atomów węgla w łańcuchu przedstawione są w odstępach (interwałach) równych 2, a więc nieparzystych wartości atomów węgla trzeba szukać w połowie odległości między znacznikami; natomiast jednostki na osi ukazującej liczbę atomów wodoru w cząsteczce są przedstawione w interwałach równych 5, a więc uczeń musi policzyć kratki, żeby znaleźć np. 12 atomów wodoru na osi rzędnych;
• zinterpretuje wzór alkanu C₅H₁₂ jako przedstawiający cząsteczkę zawierającą 5 atomów węgla oraz 12 atomów wodoru, a następnie znajdzie na wykresie punkt odpowiadający tym wartościom;
• zauważy, że wartością graniczną dla alkanów gazowych są 4 atomy węgla w cząsteczce – powyżej tej wartości na wykresie są już oznaczone ciecze, a więc punkt odpowiadający C₅H₁₂ jest zlokalizowany w obszarze alkanów ciekłych; uczeń powinien wywnioskować, że informacja 1 jest fałszywa;
• zauważy, że wartością graniczną dla alkanów ciekłych i ciał stałych jest 14 atomów węgla w cząsteczce, a więc alkan mający 15 lub więcej atomów węgla w łańcuchu będzie ciałem stałym (informacja 2 jest prawdziwa);
• zauważy, że chociaż alkan mający 12 atomów wodoru w cząsteczce jest cieczą, to alkany mające powyżej 30 atomów węgla w łańcuchu są już oznaczone na wykresie w obszarze ciał stałych, a więc nie każdy alkan mający więcej niż 10 atomów wodoruw cząsteczce będzie cieczą (informacja 3 jest fałszywa).

 Zadanie zostało zbadane na grupie 180 uczniów z klas III gimnazjów. W badaniu pilotażowym uzyskano następujące wyniki (pogrubioną czcionką zaznaczono odpowiedzi poprawne):

Całe zadanie poprawnie rozwiązało 43,9% uczniów biorących udział w badaniu. Najlepsze wyniki uczniowie uzyskali w przypadku informacji 1 – prawie 88% uczniów uznało, że alkan z 5 atomami węgla w łańcuchu nie będzie gazem. Uczniowie, którzy wybrali błędną odpowiedź, mieli problemy z prawidłowym odczytaniem danych z wykresu lub nie pamiętali o zależnościach pomiędzy długością łańcucha a stanem skupienia alkanu. Z kolei część zadania dotyczącą informacji 2 poprawnie rozwiązało nieco ponad 82% uczniów. Pozostali uczniowie nie umieli odczytać z wykresu, jaki stan skupienia będą miały alkany z 15 lub więcej atomami węgla w cząsteczce. Najgorszą rozwiązywalność miała informacja 3 – nieco ponad połowa badanych zauważyła, że alkany mające powyżej 10 atomów wodoru w łańcuchu mogą być zarówno cieczami, jak i ciałami stałymi.

Słowa kluczowe