Chemia w kuchni - projekt badawczy, Poradniki, Projekty, Badania z Nauczanie chemii

Pobierz Chemia w kuchni - projekt badawczy i więcej Poradniki, Projekty, Badania w PDF z Nauczanie chemii tylko na Docsity!

PROJEKT

BADAWCZY

CHEMIA

W KUCHNI

Nauka i technologia dla żywności

Projekt badawczy

Temat: Chemia w kuchni

Wprowadzenie:

Chemia, z definicji, to nauka badająca naturę i właściwości substancji oraz przemiany, które między nimi zachodzą. Nie jest to nauka martwa, zamknięta w laboratorium badawczym, ponieważ chemia otacza nas na co dzień. I nie trzeba długo szukać, bo każdy z nas ma takie domowe laboratorium, którym jest po prostu kuchnia. Sól kuchenna, cukier, proszek do pieczenia, kwasek cytrynowy lub ocet to podstawowe odczynniki, które posiadają swój wzór chemiczny, nazwę oraz właściwości decydujące o ich zastosowaniu. Z kolei gotowanie czy pieczenie ciast opiera się na istotnych przemianach chemicznych. Przykładem może być gotowanie jaj, czyli koagulacja białka kurzego pod wpływem wysokiej temperatury. Z drugiej strony znając właściwości chemiczne podstawowych produktów spożywczych można przeprowadzić proste eksperymenty, które pozwolą poznać w przystępny sposób istotę podstawowych terminów, zjawisk i reakcji chemicznych. I tak pomiędzy zabawą a chemią można wytłumaczyć zjawisko napięcia powierzchniowego, zdefiniować pojęcie pH, indykatorów oraz roztworów kwaśnych i zasadowych. Wykonanie doświadczeń z wykorzystaniem proszku do pieczenia, octu, wywaru z kapusty czerwonej lub herbaty umożliwią młodym eksperymentatorom zgłębienie świata chemii i dostrzeżenie jej w najbliższym otoczeniu.

Cel projektu: Celem projektu jest zapoznanie uczniów z właściwościami substancji chemicznych, które można znaleźć w każdej kuchni, przez samodzielne wykonanie doświadczeń oraz uważną obserwację ich efektów.

Cele kształcenia: Uczeń:

• poznaje i stosuje zasady bezpiecznej pracy w laboratorium,
• wykonuje doświadczenia chemiczne wykorzystując produkty spożywcze,
• opisuje zjawiska obserwowane w trakcie doświadczeń,
• poznaje pojęcie pH i podaje przykłady kwaśnych i zasadowych wodnych roztworów produktów spożywczych,
• wymienia naturalne wskaźniki pH,
• rozumie zasadę działania wskaźników pH,
• poznaje właściwości wybranych produktów spożywczych,
• poznaje wpływ wybranych produktów spożywczych na proces przygotowania potraw,
• obserwuje i analizuje zjawisko napięcia powierzchniowego,
• rozumie działanie detergentów w usuwaniu zanieczyszczeń.

zachodzącej reakcji gwałtownie wydzieli się woda i dwutlenek węgla (gaz). Tak można odrdzewić śruby, usunąć zabrudzenie z kuchenki lub osad na dnie przypalonego garnka. Sama soda oczyszczona rozkłada się w temperaturze ok. 60 °C, dlatego jest stosowana przy pieczeniu ciasta. W trakcie termicznego rozkładu następuje wydzielenie dwutlenku węgla, który spulchnia ciasto. Uczniowie zapoznają się z innym ważnym zastosowaniem sody oczyszczonej, jakim jest usuwanie twardości wody, która jest spowodowana obecnością różnych soli, tj. wodorowęglany, chlorki i siarczany wapnia i magnezu. Utrudniają one pienienie się mydła i innych środków piorących. W trakcie gotowania wody wodorowęglany przekształcają się w trudniej rozpuszczalne węglany osadzające się na ściankach naczynia w postaci tzw. kamienia kotłowego. Gotowanie wody powoduje więc częściowe usunięcie twardości tzw. przemijającej (wywołanej obecnością wodorowęglanów). Innym sposobem usunięcia twardości przemijającej jest wprowadzenie do wody roztworów zasadowych m.in. sody oczyszczonej. Do usunięcia chlorków i siarczanów odpowiedzialnych za twardość trwałą niezbędne jest już zastosowanie specjalnej aparatury (wymieniacze jonowe, destylatory). Natomiast w trakcie doświadczenia „Gumowe jajko” pokazane będą inne sposoby usunięcia wapiennych osadów. Dodatkowo pozwoli ono zrozumieć pojęcie twardy-elastyczny. W trakcie realizacji doświadczenia z "magicznym mlekiem" młody eksperymentator zapozna się z pojęciem napięcia powierzchniowego, które jest zjawiskiem fizycznym występującym na styku faz (powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą). Powierzchnia zachowuje się jak sprężysta błona, na której mogą gromadzić się różne substancje, np. pył i kurz. Umycie takiej powierzchni byłoby znacznie utrudnione, gdyby nie zastosowanie mydła lub detergentów zawierających surfaktanty znacznie ułatwiających mycie i pranie. Detergenty należą do związków powierzchniowo czynnych, które zmniejszają napięcie powierzchniowe na granicy faz. Związki te składają się z dwóch części, które odpowiadają za łatwe mieszanie się z odrębną fazą (część hydrofobowa przylega do niepolarnego oleju, a hydrofilowa ułatwia kontakt z fazą wodną). Na naszym ciele znajduje się zwykle cienka warstewka tłuszczu, do której przylega kurz i pył. Kiedy myjemy ręce to warstwa tłuszczowa tworzy emulsję, którą łatwo już spłukać wodą. Uczeń będzie umiał wyjaśnić zasadę używania detergentów w trakcie mycia czy prania oraz istotę prostej czynności, jaką jest mycie rąk lub zmywanie naczyń. Badania właściwości substancji chemicznych i przemian, jakim ulegają, prowadzone są w laboratorium chemicznym. Młodzi eksperymentatorzy będą mieli możliwość samodzielnego wykonania takich badań, a aktywny sposób przyswajania wiedzy może przyczynić się do zapamiętania jej już na całe życie.

Integracja treści przedmiotowych:

• tworzenie prezentacji multimedialnej podsumowującej efekty pracy w laboratorium.

Materiały i środki dydaktyczne:

• wybrane produkty spożywcze,
• szkło laboratoryjne,
• instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla klas 4-6 (wersja obrazkowa),
• instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych dla klas 4-6,
• karty pracy dla klas 4-6.

Metody pracy:

• praca laboratoryjna z produktami spożywczymi jako odczynnikami chemicznymi,
• omówienie i opisanie zjawisk zachodzących w trakcie doświadczeń.

Biologia Budowa skorupki jaja kurzego Budowa zębów

Chemia Skład chemiczny i właściwości produktów spożywczych pH Twardość wody

Fizyka Zjawisko napięcia powierzchniowego Twardość - sprężystość

Wykorzystanie matematyki i technologii informacyjnej:

Szczegółowy opis zadań na etapie realizacji projektu:

Zadanie 1

Analiza pH wodnych roztworów produktów spożywczych

Opis zadania

Produkty spożywcze, z którymi na co dzień styka się każdy z nas, składają się z

różnorodnych związków chemicznych. Substancje te mają ściśle określony wpływ na

proces przygotowania potraw. Działanie produktów spożywczych można więc

wytłumaczyć w naukowy sposób.

Zadanie 1 można podzielić na trzy działania:

1. przygotowanie wzorców kolorystycznych/zapachowych dla wybranych naturalnych wskaźników pH (wywar z czerwonej kapusty, napar z herbaty, sok z buraków, olejek waniliowy);
2. przygotowanie roztworów wodnych wybranych produktów spożywczych (kwasek cytrynowy, soda oczyszczona, ocet, amoniak);
3. określenie pH wodnych roztworów produktów spożywczych z wykorzystaniem naturalnych wskaźników pH metodą porównawczą – odniesieniem są wzorce kolorystyczne/zapachowe.

W trakcie realizacji doświadczenia uczeń dowiaduje się, dlaczego poszczególne produkty

spożywcze są stosowane do przygotowania określonych potraw. Poznaje zasadę ich

działania. Nabywa również podstawową wiedzę na temat kwasowości i zasadowości

roztworów wodnych.

Uczniowie korzystają z przygotowanych wcześniej roztworów naturalnych wskaźników

pH.

Możliwe trudności w czasie realizacji zadania

W trakcie realizacji zadania mogą pojawić się trudności związane z koordynacją oko-ręka.

Dozowanie odczynników, napełnianie drobnego szkła laboratoryjnego, np. probówek,

może wydawać się skomplikowane. Wykonywanie przez ucznia samodzielnie zadań w

nowym miejscu, jakim jest laboratorium chemiczne oraz praca z odczynnikami mogą

powodować odczucie lęku i stresu. Rozwiązaniem jest motywowanie ucznia do podjęcia

czynności związanych z danym zadaniem, ostatecznie pokazując sposób wykonania. W

związku z tym, że w doświadczeniach używane są produkty spożywcze, nie należy

obawiać się niebezpieczeństw związanych z ich rozlaniem.

Trudnością może okazać się opanowanie przekazywanej w trakcie ćwiczeń wiedzy.

Rozwiązaniem jest dostosowanie sposobu przekazywania informacji do wieku uczniów.

Kto wykonuje zadanie

Zadania wykonywane są w trzyosobowych zespołach w oparciu o informacje zawarte w

instrukcji. Prowadzący ćwiczenie nadzoruje i służy pomocą w realizacji zadania.

Sposób wykonania

Sposób wykonania zadania jest opisany w Instrukcji nr 1.

Wskazówki dla ucznia

Należy zwrócić uwagę na kolory/zapachy naturalnych wskaźników pH pojawiające się we

wzorcowych roztworach wodnych (kwaśnych, obojętnych i zasadowych). Klasyfikacja

wodnych roztworów produktów spożywczych odbywać się będzie metodą porównawczą.

Szczególnie istotne są kolory wywaru z czerwonej kapusty oraz soku z buraków,

ponieważ na ich podstawie będzie wyjaśniana celowość użycia danych produktów

spożywczych w przygotowywaniu potraw z tych warzyw.

Należy zachować ostrożność w pracy ze szkłem laboratoryjnym.

Oczekiwany efekt pracy ucznia

W ramach wykonywania zadania 1 oczekuje się opanowania czynności związanych z

pracą z użyciem szkła laboratoryjnego, wypełnienia karty pracy oraz udziału w dyskusji

podsumowującej uzyskane rezultaty.

Oczekiwania wobec nauczyciela opiekuna

Nauczyciel opiekun wspomaga działania prowadzącego ćwiczenia, udzielając np.

informacji o specyficznych potrzebach uczniów. Motywuje uczniów do samodzielnego

wykonania zadania. Obserwuje aktywność uczniów oraz ich zachowanie w trakcie zajęć.

Ocenia pracę ucznia.

Nauczyciel nie powinien wyręczać ucznia.

Zadanie 2

„Magiczne mleko” –zjawisko napięcia powierzchniowego

Opis zadania

Mleko zawiera różnego rodzaju składniki, tj. białka, tłuszcze, cukry, witaminy, czy

minerały. Na granicy faz mleko-powietrze obserwuje się zjawisko napięcia

powierzchniowego, które jest rezultatem oddziaływania cząsteczek znajdujących się na

powierzchni mleka z cząsteczkami wewnątrz fazy ciekłej i cząsteczkami powietrza. Dzięki

ciekłym barwnikom spożywczym umieszczonym na powierzchni mleka, można

obserwować wpływ detergentu (np. płynu do mycia naczyń) na napięcie powierzchniowe

cieczy. Po dodaniu detergentu zmniejsza się napięcie powierzchniowe (detergent reaguje

z proteinami zawartymi w mleku) i barwniki mogą swobodnie rozpłynąć się po całej

powierzchni mleka.

W trakcie realizacji doświadczenia uczeń dowiaduje się:

• co to jest napięcie powierzchniowe;
• dlaczego dąży się do jego usunięcia w trakcie mycia naczyń, czy prania;
• jaki wpływ na napięcie powierzchniowe mają detergenty.

Możliwe trudności w czasie realizacji zadania

W trakcie realizacji zadania mogą pojawić się trudności związane z koordynacją oko-ręka.

Dozowanie odczynników, napełnianie drobnego szkła laboratoryjnego, np. probówek,

może wydawać się skomplikowane. Wykonywanie przez ucznia samodzielnie zadań w

nowym miejscu, jakim jest laboratorium chemiczne oraz praca z odczynnikami mogą

powodować odczucie lęku i stresu. Rozwiązaniem jest motywowanie ucznia do podjęcia

czynności związanych z danym zadaniem, ostatecznie pokazując sposób wykonania. W

związku z tym, że w doświadczeniach używane są produkty spożywcze, nie należy

Kto wykonuje zadanie

Zadanie wykonywane jest w trzyosobowych zespołach w oparciu o informacje zawarte w

instrukcji. Prowadzący ćwiczenie nadzoruje i służy pomocą w realizacji zadania.

Sposób wykonania

Sposób wykonania zadania opisany jest w Instrukcji nr 3.

Wskazówki dla ucznia

Uczeń powinien zwrócić uwagę na efekt reakcji, jakim jest wydzielający się gaz.

Oczekiwany efekt pracy ucznia

W ramach wykonywania zadania 3. oczekuje się opanowania czynności związanych z

pracą z użyciem szkła laboratoryjnego, wypełnienia karty pracy oraz udziału w dyskusji

podsumowującej uzyskane rezultaty.

Oczekiwania wobec nauczyciela opiekuna

Nauczyciel opiekun wspomaga działania prowadzącego ćwiczenia, udzielając np.

informacji o specyficznych potrzebach uczniów. Motywuje uczniów do samodzielnego

wykonania zadania. Obserwuje aktywność uczniów oraz ich zachowanie w trakcie zajęć.

Ocenia pracę ucznia.

Nauczyciel nie powinien wyręczać ucznia.

Zadanie 4

Gumowe jajko

Opis zadania

W zadaniu 4. obserwowany jest wpływ octu (kwasu) na skorupkę jaja kurzego. W trakcie

reakcji między kwasem octowym a węglanem wapnia zawartym w skorupce jajka

obserwuje się w pierwszym etapie wydzielanie dwutlenku węgla. Efektem końcowym jest

całkowite rozpuszczenie skorupki. Jajko bez skorupki jest przygotowywane wcześniej

przez prowadzącego ćwiczenia, ponieważ reakcja trwa około doby. Uczeń wykonuje etap

pierwszy.

Uczeń w ramach tego zadania dowiaduje się, co odpowiada za twardość skorupki jajka.

Poznaje sposób usunięcia tej twardości. Omawiając efekt doświadczenia nawiązuje się

do budowy zębów i wpływu kwasów na zęby. Wprowadza się również termin twardości

wody i podaje sposoby na jej usunięcie.

Możliwe trudności w czasie realizacji zadania

W trakcie realizacji zadania mogą pojawić się trudności związane z koordynacją oko-ręka.

Dozowanie odczynników, napełnianie drobnego szkła laboratoryjnego, np. probówek,

może wydawać się skomplikowane. Wykonywanie przez ucznia samodzielnie zadań w

nowym miejscu, jakim jest laboratorium chemiczne oraz praca z odczynnikami mogą

powodować odczucie lęku i stresu. Rozwiązaniem jest motywowanie ucznia do podjęcia

czynności związanych z danym zadaniem, ostatecznie pokazując sposób wykonania. W

związku z tym, że w doświadczeniach używane są produkty spożywcze, nie należy

obawiać się niebezpieczeństw związanych z ich rozlaniem.

Trudnością może okazać się opanowanie przekazywanej w trakcie ćwiczeń wiedzy.

Rozwiązaniem jest dostosowanie sposobu przekazywania informacji do wieku uczniów.

Kto wykonuje zadanie

Zadanie wykonywane jest w trzyosobowych zespołach w oparciu o informacje zawarte w

instrukcji. Prowadzący ćwiczenie nadzoruje i służy pomocą w realizacji zadania.

Sposób wykonania

Sposób wykonania zadania opisany jest w Instrukcji nr 4.

Wskazówki dla ucznia

Uczeń powinien zwrócić uwagę na początkowy efekt reakcji -wydzielanie gazu.

Porównuje końcowy efekt reakcji („gumowe jajko”) z jakiem surowym.

Oczekiwany efekt pracy ucznia

W ramach wykonywania zadania 4. oczekuje się opanowania czynności związanych z

pracą laboratoryjną, wypełnienia karty pracy oraz udziału w dyskusji podsumowującej

uzyskane rezultaty.

Oczekiwania wobec nauczyciela opiekuna

Nauczyciel opiekun wspomaga działania prowadzącego ćwiczenia, udzielając np.

informacji o specyficznych potrzebach uczniów. Motywuje uczniów do samodzielnego

wykonania zadania. Obserwuje aktywność uczniów oraz ich zachowanie w trakcie zajęć.

Ocenia pracę ucznia.

Nauczyciel nie powinien wyręczać ucznia.

Instrukcje dla klas 4-6 (wersja obrazkowa)

W trzech pierwszych obserwuj zmianę zabarwienia roztworów. W

czwartym sprawdź intensywność zapachu.

Przygotowane roztwory będą służyły do porównania kolorów/zapachów

wodnych roztworów produktów spożywczych.

Przygotuj 4. Ponumeruj je od 1 do 4. Do pierwszej wsyp 3-

łyżeczki. Do drugiej wsyp 3- 4 łyżeczki. Do trzeciej

wsyp 3-4 łyżeczki. Do czwartej wlej około 20 cm^3

Dodaj wody do każdej do objętości około 100 cm

3

. Mieszaj

do uzyskania klarownych roztworów.

Wybierz jeden z naturalnych wskaźników pH i dodaj do pierwszej.

Obserwuj zabarwienie/zapach roztworu. Powtórz czynność dla kolejnych

. Za każdym razem możesz wybrać inny wskaźnik pH.

Porównaj kolory/zapachy z kolorami/zapachami roztworów wzorcowych.

Określ z jakim rodzajem roztworu masz do czynienia. Czy jest to roztwór

kwaśny, czy zasadowy?

Instrukcja nr 2

„Magiczne mleko” –zjawisko napięcia powierzchniowego

Wlej na w takiej ilości, aby dokładnie przykryło dno.

Przy użyciu wlej kilka kropel o różnych

kolorach. Zaobserwuj, jak są rozmieszczone. Nasącz roztworem

. Umieść delikatnie nasączony koniec na środku.

Obserwuj, co dzieje się z kroplami. Wykonaj zdjęcie lub

rysunek.

Instrukcja nr 4

„Magiczne jajko”

Umieść w. Nalej tak, aby całe było zanurzone.

Przykryj , by zapobiec rozprzestrzenianiu się intensywnego zapachu

. Obserwuj, co pojawia się na powierzchni skorupki. Wykonaj

zdjęcie lub rysunek.

Końcowy rezultat tego doświadczenia pokaże prowadzący ćwiczenia.

Instrukcje dla klas 4-

Instrukcja nr 1 Analiza pH wodnych roztworów produktów spożywczych

1. Przygotuj 4 statywy i wstaw do każdego z nich po 3 probówki. Ponumeruj je od 1 do
   3. Do probówki o numerze 1 wlej wzorcowy roztwór kwaśny. Do probówki o numerze 2 wlej wzorcowy roztwór obojętny. Do probówki o numerze 3 wlej wzorcowy roztwór zasadowy. Powtórz czynności dla każdego statywu. Dla roztworów umieszczonych w pierwszym statywie wskaźnikiem pH jest wywar z czerwonej kapusty. Dodaj zawartość jednej pipety wywaru do każdej probówki. Dla roztworów umieszczonych w drugim statywie wskaźnikiem pH jest napar z herbaty. Dodaj zawartość jednej pipety naparu do każdej probówki. Dla roztworów umieszczonych w trzecim statywie wskaźnikiem pH jest sok z buraków. Dodaj zawartość jednej pipety soku do każdej probówki. Obserwuj zmiany zabarwienia roztworów. Dla roztworów umieszczonych w czwartym statywie wskaźnikiem pH jest olejek waniliowy. Dodaj kilka kropel olejku do każdej probówki. Zwróć uwagę na zapach wydzielający się z probówek umieszczonych w tym statywie

Przygotowane roztwory będą służyły do porównania kolorów/zapachów wodnych roztworów produktów spożywczych.

2. Przygotuj 4 zlewki. Ponumeruj je od 1 do 4. Do pierwszej zlewki wsyp 3-4 łyżeczki sody oczyszczonej. Do drugiej zlewki wsyp 3-4 łyżeczki kwasu cytrynowego. Do trzeciej zlewki wsyp 3-4 łyżeczki amoniaku (węglanu amonu). Do czwartej zlewki wlej około 20 cm^3 octu. Dodaj wody do każdej zlewki do objętości około 100 cm^3. Mieszaj bagietką do uzyskania klarownych roztworów. Wybierz jeden z naturalnych wskaźników pH i dodaj do pierwszej zlewki. Obserwuj zabarwienie/zapach roztworu. Powtórz czynność dla kolejnych zlewek. Za każdym razem możesz użyć innego wskaźnika. Porównaj kolory/zapachy z kolorami/zapachami roztworów wzorcowych. Określ z jakim rodzajem roztworu masz do czynienia. Czy jest to roztwór kwaśny, czy zasadowy?

Instrukcja nr 2 „Magiczne mleko” –zjawisko napięcia powierzchniowego

Wlej na talerz mleko w takiej ilości, aby dokładnie przykryło jego dno. Przy użyciu pipetek dodaj kilka kropel barwników spożywczych o różnych kolorach. Zaobserwuj, jak są rozmieszczone. Nasącz patyczek higieniczny roztworem detergentu. Umieść delikatnie