Hoe dink jy sal ons weet wanneer 'n stof 'n oplossing met die water gemaak het?
Dit sal lyk asof die stof verdwyn het. Ons sal nie die deeltjies van die stof in die water kan sien nie.
Die belangrike boodskap om in hierdie afdeling oor te dra, is dat oplossings mengsels IS, hoewel van 'n spesiale tipe. Die woord mengsel word gebruik om enige kombinasie van twee of meer stowwe te beskryf. 'n Mengsel kan slegs 'n oplossing wees indien die deeltjies (en hier verwys ons na die kleinste moontlike deeltjies, naamlik molekule) van die twee stowwe van mekaar af verwyder is en vrylik met mekaar kan meng. Oplossings is mengsels selfs op die vlak van molekule (of ander fundamentele deeltjies).
Die CAPS dokument sluit die volgende twee stellings in wat ietwat problematies is:
~wanneer stowwe oplos, raak opgeloste deeltjies verstrooi in die spasies tussen die oplossingsmiddel se deeltjies
~'n oplossing raak versadig wanneer genoeg vaste opgeloste stof bygevoeg is om al die spasies in die oplosmiddel te vul
Die gebruik van die volgende alternatiewe stellings word aanbeveel:
~wanneer stowwe oplos, raak die opgeloste stof se deeltjies verstrooi (versprei) tussen die oplosmiddel se deeltjies.
~'n oplossing is versadig wanneer die maksimum hoeveelheid opgeloste stof in die oplosmiddel opgelos is
Die belangrike idee om oor te dra is dat die opgeloste- en oplosmiddeldeeltjies intiem vermeng is, met ander woorde, hulle is vermeng op die vlak van atome en molekule (deeltjies is die verkose term vir leerders op hierdie stadium van hulle kennisontwikkeling).
Een moontlike uitdaging met hierdie hoofstuk en die volgende een (Oplossing) is dat die konsepte (oplossing, oplosbaar vs onoplosbaar ens.) amper onlosmaaklik aan mekaar gekoppel is, wat dit moeilik maak om een konsep te verduidelik sonder om woorde te gebruik wat eers in 'n latere afdeling verduidelik word. Byvoorbeeld, dit is regtig moeilik om die konsep van 'n opgeloste stof wat binne-in 'n oplosmiddel versprei te verduidelik sonder die gebruik van die woord oplos (wat konseptueel in Oplossigs behandel word, maar eers baie later in die hoofstuk benoem Oplossing word). Die woord oplos sal in hierdie hoofstuk bekendgestel word, maar spaarsamig gebruik word, en dan ook net na die einde se kant toe, om leerders gewoond te maak aan sy gebruik en die manier waarop die konsep verband hou met ander in die hoofstuk.
Let op die volgende definisies van nuwe woorde.
in die vorige hoofstuk het ons na mengsels gekyk. Ons gaan nou na 'n spesiale geval van mengsels, wat oplossings genoem word, kyk.
Wanneer twee stowwe vermeng word, sal dit moontlik wees om elke stof in die mengsel te sien. Is suiker en sand 'n mengsel? Ja!
'n Oplossing is 'n spesiale tipe mengsel. Wat maak 'n oplossing so spesiaal? Wanneer word 'n mengsel ook 'n oplossing genoem?
Dikwels is die beste manier om 'n vraag te antwoord om dit op 'n ander manier te vra: Wanneer is 'n mengsel NIE 'n oplossing nie?
In die volgende aktiwiteit gaan ons 'n paar mengsels maak en dan besluit watter van hulle oplossings is, en watter nie. Dit behoort ons te help om 'n antwoord te vind op die vraag: Wanneer is 'n mengsel 'n oplossing?
In hierdie aktiwiteit gaan ons stowwe vermeng met water om te sien watter van hulle oplossings maak.
Hoe dink jy sal ons weet wanneer 'n stof 'n oplossing met die water gemaak het?
Dit sal lyk asof die stof verdwyn het. Ons sal nie die deeltjies van die stof in die water kan sien nie.
MATERIALE
Die aanvaarde spelling is 'sulfaat'. Wanneer gewerk word met kopersulfaat, soos met meeste chemikalieë, moet streng veiligheidsmaatreëls gevolg word, byvoorbeeld die dra van veiligheidsbrille, en die vermyding van aanraking met die vel, oë en nasale lugweë. Hierdie is 'n goeie geleentheid om veiligheidsmaatreëls in die algemeen te bespreek wanneer wetenskaplike ondersoeke gedoen word, insluitende die dra van beskermende kleredrag (laboratoriumjasse, brille en handskoene), sowel as om versigtig te werk wanneer chemikalieë betrokke is, en om veral nie enige chemiese stowwe te drink of in te asem nie.
INSTRUKSIES
Tabel: Die vermenging van stowwe met water
Waarnemings |
||
Stof |
Dit lyk asof geen van die stof verdwyn het |
Dit lyk asof alles of meeste van die stof verdwyn het |
suiker |
X |
|
sout |
X |
|
sand |
X |
|
olie |
X |
|
asyn |
X |
|
kopersulfaat |
X |
VRAE:
Watter van die stowwe het gelyk asof hulle verdwyn toe hulle met die water vermeng is?
Suiker, sout, asyn, en kopersulfaat.
Watter van die stowwe in hierdie aktiwiteit het NIE oplossings met water gevorm nie? (Leidraad: watter het nie gelyk asof hulle in die water in 'verdwyn' nie?)
Sand en olie
Wanneer twee stowwe 'n oplossing vorm, sal dit lyk asof die een oplossing in die ander een in verdwyn het.
Die definisies wat hier vir opgeloste stof en oplosmiddel verskaf word, mag 'n geskikte onderskeid vir leerders op hierdie vlak wees, maar in die algemeen is hierdie onderskeid nie só duidelik nie. Ons is geneig om die een waarvan daar meer is die oplosmiddel te noem, byvoorbeeld brons is sink opgelos in koper, en lug is suurstof en ander gasse opgelos in stikstof.
Is suiker en sand 'n oplossing? (Jy mag dalk wil terugblaai na Deel 3 van die aktiwiteit Die vermenging van vaste stowwe om jouself te herinner.)
Nee, omdat wanneer on mooi kyk kan ons nog steeds die individuele suiker- en sandkorrels sien.
Onderwysersnota: Een manier om dit te verduidelik is as volg: As ons onsself kan krimp tot die grootte van molekule (of 'deeltjies', om die terminologie gepas vir hierdie vlak te gebruik) sal ons saamgepakte stukkies suiker en sand sien, selfs al is die suiker- en sandkristalle baie klein.
In hierdie aktiwiteit sal ons ons waarnemings vanuit die vorige aktiwiteit (Wanneer is 'n mengsel 'n oplossing?) gebruik om te besuit watter van die mengsels wat ons gemaak het oplossings is.
VRAE:
In die aktiwiteit Wanneer is 'n mengsel 'n oplossing?, het ons verskillende stowwe met water vermeng. Ons het gesien dat sommige van die stowwe lyk asof hulle in die water in verdwyn het.
Opgeloste stof.
Oplosmiddel.
Hierdie mengsels is oplossings.
Voltooi die tabel deur gebruik te maak van die inligting oor die suiker-water mengsel as 'n voorbeeld.
Mengsel |
Is die mengsel 'n oplossing na roering? (Ja of Nee) |
Suiker en water |
Ja |
Sout en water |
Ja |
Sand en water |
Nee |
Olie en water |
Nee |
Asyn en water |
Ja |
Kopersulfaat en water |
Ja |
In die aktiwiteit hierbo het ons veskillende stowwe met water vermeng.
Water.
Enige-een van die volgende voorbeelde: Suiker in water, sout in water, of kopersulfaat in water.
Asyn en water.
Olie en water
Goeie vraag, Tom. Ons weet dat wetenskap nie toordery is nie, en dat dit nie moontlik is vir iets om te verdwyn nie!
Hoe verklaar ons die waarneming dat een stof (die opgeloste stof) in die ander (die oplosmiddel) in verdwyn?
In die volgende aktiwiteit sal ons die oplossing van naderby beskou, ten einde te verstaan hoe dit moontlik is vir die opgeloste stof om in die oplosmiddel in te verdwyn?
Om die logika tot dusver te benadruk: ons maak waarnemings van dinge rondom ons, en probeer hulle te verduidelik met modelle wat ons ontwikkel. Die leerders moet snap dat die deeltjie-siening nie net 'n beskrywing is van 'n realiteit wat ons nie direk kan sien nie, maar ook iets is om dinge wat ons wel kan sien te beskryf.
MATERIALE
INSTRUKSIES
Onderwysersnota: maak seker dat al die kopersulfaat opgelos het, anders sal die leerders deur die resultate van hierdie studie deurmekaargemaak word.
Tabel: beskrywing van 'n koperulfaat oplossing in water
Stof of mengsel |
Beskrywing (wat dit na lyk) |
Water |
Die water is 'n helder, kleurlose vloeistof. |
Kopersulfaatkristalle |
Die kopersulfaat is 'n blou vaste stof. |
Kopersulfaatoplossing |
Die oplossing is 'n helder, blou vloeistof. |
VRAE:
Die water is blou. Die water is dieselfde kleur as die kopersulfaatkristalle.
Kan jy enige kopersulfaatkristalle in die water sien rondbeweeg?
Nee.
Hoekom kan ons nie die kopersulfaatkristalle in die water sien rondbeweeg nie?
Die kristalle het opgebreek in hul individuele deeltjies, wat te klein is om met die blote oog te sien.
Wat dink jy het met die kopersulfaatdeeltjies gebeur? Waar is hulle nou?
Die kopersulfaatdeeltjies is met die waterdeeltjies vermeng.
Onderwysersnota: Die skets moet die houer met vloeistofdeeltjies aan die onderkant wys. In die vloeistof moet die swart kolle homogeen tussen die ongekleurdes versprei wees, op dieselfde wyse as wat suikerdeeltjies tussen die waterdeeltjies in die volgende diagram verstrooi is:
In die video oor "Hoe water met 'n opgeloste stof vermeng om 'n oplossing te maak", mag die taalgebruik dalk 'n bietjie moeilik wees vir leerders om te verstaan, maar as hulle die video kyk sal hulle die basiese idee verstaan. Dit is egter nie 'n probleem om hierdie video (en ander) voor te hou op grond daarvan dat hulle idees en taalgebruik bevat wat hulle (die leerders) sal verstaan wanneer hulle ouer is. U, die onderwyser, kan self die leerders uitdaag om meer uit te vind omtrent sommige van die nuwe idees in hierdie video, en terug te rapporteer aan u persoonlik of aan die klas. Kragte word ook weereens in hierdie video behandel - hierdie kan bekendgestel word deur te vra: "Wat weerhou die deeltjies van 'n vaste stof of 'n vloeistof daarvan om van mekaar af weg te beweeg?" Die antwoord is dat daar kragte tussen die deeltjies bestaan.
NB: 'n Baie algemene miskonsepsie is dat suiker of sout "wegsmelt" as dit by water gevoeg word. Oplossing (in hierdie geval suiker en sout in water) vereis dat twee materiale saam vermeng moet word ('n opgeloste stof sal in die oplosmiddel oplos), terwyl in smelting (in die geval van ys), daar die verhitting van een materiaal is om sy toestand te verander. 'n Enkele stof smelt wanneer dit van een toestand na 'n ander verander. Ten einde dit te vermy om hierdie miskonsepsie, wat leerders dan met hulle saamdra tot in latere grade, hier in te bring, moet die woord "smelt" nooit gebruik word wanneer oplossing beskryf word nie. Beklemtoon aan leerders dat die suiker nie smelt nie, en dat smelting anders is - dit is 'n toestandsverandering.
Ons het 'n woord vir stowwe wat oplossings vorm wanneer hulle met water vermeng word. Hierdie stowwe word oplosbaar stowwe genoem.
Substances that do NOT form solutions when they are mixed with water are called insoluble substances.
In die volgende aktiwiteit gaan ons van die bevindinge vanuit 'n vorige aktiwiteit (Watter mengsels is oplossings?) gebruik om hierdie nuwe idee te koppel aan dit wat ons van oplossings weet.
INSTRUKSIES
Tabel: Oplosbare en onoplosbare stowwe.
Mengsel |
Is die mengsel 'n oplossing? (Ja of Nee) |
Is die stof wat met water vermeng is oplosbaar of onoplosbaar? |
Suiker en water |
Ja |
Oplosbaar |
Sout en water |
Ja |
Oplosbaar |
Sand en water |
Nee |
Onoplosbaar |
Olie en water |
Nee |
Onoplosbaar |
Asyn en water |
Ja |
Oplosbaar |
Kopersulfaat en water |
Ja |
Oplosbaar |
VRAE:
Voltooi die volgende sin deur oplosbaar of onoplosbaar in die oop spasies te skryf.
onoplosbaar
oplosbaar
In die vorige hoofstuk het ons gesien hoe om mengsels te skei. Byvoorbeeld, ons kon die voorwerpe met die hand sorteer, die groter korrels uit 'n mengsel uit sif, en die olie van die water af dekanteer. Maar wat van 'n oplossing? Dink jy jy kan die suiker van die oplossing skei as dit eers opgelos is? Kom ons probeer die antwoord op hierdie vraag vind!
Berei die suikeroplossing vooraf voor (of aan die begin van die klas sodat die leerders u kan sien meng), deur suiker in die water in te roer en seker te maak dat dit opgelos is. U kan genoeg voorberei vir die die hele klas om te gebruik, of hierdie eksperiment as 'n demonstrasie doen. Begin deur die leerders te vra of hulle die suiker kan sien. Hersien die konsep dat dit in die water opgelos is om 'n oplossing te vorm. Voordat met die ondersoek begin word, vra die leerders hoe hulle dink die suiker van die oplossing geskei en herwin kan word.
Voortsetting...
DOEL (Wat wil jy uitvind?):
MATERIALE EN APPARAAT:
METODE:
Herinner leerders daaraan dat verdamping nie addisionele hitte nodig het om plaas te vind nie, maar dat verhitting die proses versnel.
RESULTATE EN WAARNEMINGS:
Metode |
Resultaat - Kan jy die suiker uit die oplossing herwin? |
Sifting of filtrering |
|
Afsakking (afsetting) oornag |
|
Verdamping |
|
Koking |
Watter metodes het gewerk om die suiker uit die oplossing te herwin?
Koking en verdamping
Wat het op die bodem oorgebly na afloop van hierdie metodes?
Suikerkristalle.
Hoekom dink jy gebeur dit?
Dit is omdat die water verdamp of kook om waterdamp te word. Die suiker kan nie verdamp nie, en bly as 'n vaste stof agter om kristalle te vorm.
Watter metode dink jy werk die beste en waarom?
Leerder-afhanklike antwoord: Hulle kan sê koking omdat dit vinniger is, of hulle kan sê verdamping omdat dit nie veel apparaat soos 'n Bunsenbrander ens. verg nie.
AFLEIDING:
Wat kan jy uit hierdie ondersoek aflei?
Noudat ons gekyk het na hoe om 'n opgeloste stof van 'n oplossing te skei, het jy al ooit gewonder presies hoeveel suiker jy in water kan oplos? Drink jy byvoorbeeld tee waarin jy suiker gooi? Hoeveel teelepels suiker dink jy kan in 'n koppie tee opgelos word? In die volgende afdeling gaan ons hierdie onderwerp ondersoek.
Veklaring van nuwe woorde
Veronderstel ons maak 'n koppie tee en ons sit 3 teelepels suiker in. Mmmm...lieflike soet, warm tee!
Verbeel jou nou dat jy nog 3 teelepels suiker by die tee voeg. Hoeveel teelepels suiker het ons nou bygevoeg?
6 in totaal
Wanneer die deeltjies van die opgeloste stof tussen die deeltjies van die oplosmiddel versprei, sê ons die opgeloste stof los op in die oplosmiddel om 'n oplossing te maak.
Dink jy 6 teelepels suiker sal in die tee oplos? Wie het dit al by die huis probeer? Wat was jou bevinding?
Kom ons verbeel ons nou dat nog 3 teelepels suiker by die tee gevoeg word. Baie soet tee hierdie! Dink jy dat al die suiker sal oplos?
Hoeveel suiker dink jy sal ons in die tee kan oplos? 'n Oneindige hoeveelheid? 'n Koppievol of minder? Kom ons probeer uitvind.
Hierdie ondersoek is ideaal geskik vir 'n demonstrasie, en kan selfs as 'n huiswerk eksperiment gegee word. Dit skep ook die geleentheid vir die uitbreiding van leerders se begrip van die konsep van oplosbaarheid en versadigde oplossings. U kan die versadigde oplossing verhit om aan die leerders te wys dat meer opgeloste stof sal oplos wanneer die oplosmiddel by 'n hoër temperatuur is (hierdie is meestal, maar nie altyd nie, die geval!). As meer suiker by die verhitte oplossing gevoeg word tot dit by die hoër temperatuur versadig is, dan sal die oplossing superversadig wees wanneer dit afgekoel word. 'n Suikerkristal kan in die oplossing gesuspendeer word voordat dit afkoel, wat tot gevolg sal hê dat meer suikerkristalle op die kristal en die lyntjie wat gebruik is om dit te suspendeer, sal groei. Hoe minder die oplossing versteur word, hoe groter sal die kristalle wees wat groei.
MATERIALE
INSTRUKSIES
VRAE:
Hoeveel lepels het jy bygevoeg totdat geen meer suiker opgelos het nie?
Hoe het jy geweet dat geen meer suiker kon oplos nie?
Die suiker het opgehou om op te los en het na die bodem van die houer afgesak.
Voltooi die volgende sinne deur versadig of onversadig in die oop spasies te skryf.
Kom ons maak nou pret met versadigde oplossings!
Suikerkristalle kan 'n paar dae tot 'n week neem om te "groei", dus stel hierdie eksperiment op en plaas die flesse (bottels) op 'n vensterbank waar hulle nie gesteur sal word nie. U kan verskillende kleure voedselkleursel gebruik sodat leerders helder gekleurde kristalle aan die einde van die eksperiment het. Elke leerder kan hul eie maak, of u kan die hoeveelhede hieronder opskaal en dit in een groot beker aanmaak, of moontlik drie verskillendes met verskillende kleure. Die hoeveelhede wat hieronder gelys word is om een kristal in een fles te groei. Dit sal egter ideaal wees as elke leerder sy/haar eie kristal kan hê.
MATERIALE
INSTRUKSIES
'n Wenk is om die lyntjie aan iets swaars vas te maak om as gewiggie te dien, sodat die lyntjie nie aan die kante van die fles raak nie.
Die beste kristalle vorm wanneer die proses stadig begin en die water stadig afkoel. Die afgekoelde oplossing het 'n konsentrasie bo die versadigingspunt en ons sê dat dit superversadig. is. Kristalle sal makliker vorm wanneer hulle 'n plek het om te begin groei, soos 'n stukkie tou of lyn.
VRAE:
Hoe lank het dit geneem vir kristalle om op die lyntjie te begin groei?
Leerderafhanklike antwoord.
Waarvan is die kristalle gemaak?
Suiker
Waarom dink jy het ons die water gekook toe ons die suiker daarin opgelos het?
Hierdie mag 'n redelike moeilike vraag wees vir leerders om te beantwoord, maar probeer hierdie vraag as 'n klasbespreking. Die kook van die water laat mens toe om meer opgeloste stof op te los as wanneer die water koud of by kamertemperatuur is. Dit lei tot 'n superversadigde oplossing.
Het jy al ooit 'n grot besoek? Binne-in mag jy dalk kristalformasies bekend as stalaktiete en stalagmiete gesien het. Stalaktiete en stalagmiete vorm in kalksteengrotte. Stalaktiete hang af soos yskeëls en stalagmiete groei van die grond van die grot af opwaarts. Stalaktiete en stalagmiete kom altyd in pare voor. Grotte vorm wanneer water die ondergrondse kalksteen stadig oplos. Die opgeloste kalksteen kan weer kristalliseer wanneer die water verdamp. Hierdie is 'n baie stadige proses, wat gebeur wanneer water oor 'n baie lang tydperk van die dak van die grot afdrup. Die waterdruppels wat op die grond van die grot land verdamp ook met die tyd saam, en as hulle gedurig op dieselfde plek land, sal 'n stalagmiet op daardie plek begin groei. Oor baie duisende jare mag die stalaktiet en stalagmiet by mekaar uitkom om 'n kolom te vorm.
Onoplosbare stowwe
Ons het 'n woord vir stowwe wat NIE oplossings vorm wanneer hulle saamgevoeg word nie. Hierdie stowwe word onoplosbaar stowwe genoem.
Kan jy onthou wat stowwe wat WEL oplossings vorm wanneer hulle met water vermeng word, genoem word? Skryf die term hieronder.
Hulle word oplosbaar stowwe genoem.
Sekere stowwe wat onoplosbaar in water is mag oplosbaar in ander oplosmiddels wees. Dink vir 'n oomblik hieroor na: Is naelpolitoer oplosbaar in water? Nee, natuurlik nie, anders sou dit moontlik gewees het om dit af te was! Wat sal 'n goeie oplosmiddel vir naelpolitoer wees?
Naelpolitoer-verwyderaar sal 'n goeie oplosmiddel wees.
Wat het ons geleer omtrent oplossings as spesiale mengsels?
Oplosbare stowwe los op in water en onoplosbare stowwe los nie in water op nie.
Water is nie die enigste oplosmiddel nie. Sommige stowwe wat nie in water oplosbaar is nie, is in ander oplosmiddels oplosbaar. Wanneer geen meer opgeloste stof in die oplossing kan oplos nie, sê ons dit is versadigde oplossing. 'n Onversadigde oplossing is een waar dit moontlik is om nog opgeloste stof in die oplosmiddel op te los.
Oplossings is spesiale soort mengsels. Wanneer ons wil besluit of 'n mengsel 'n oplossing is, kan ons die volgende vrae gebruik om te besluit:
Vrae oor die mengsel: |
Die mengsel is 'n oplossing |
Die mengsel is NIE 'n oplossing nie |
Kan jy die opgeloste stof in die oplosmiddel sien? |
Nee |
Ja |
Sak die opgeloste stof uit? |
Nee |
Ja |
Kan die mengsel geskei word deur filtrasie? |
Nee |
Ja |
Kan die mengsel deur verdamping geskei word? |
Ja |
Nee |
In die aktiwiteit Oplosbaar of onoplosbaar? het ons 'n paar stowwe ondersoek, en gevind dat sand onoplosbaar is in water.
In dieselfde aktiwiteit het ons gevind dat suiker oplosbaar is in water.
In die aktiwiteit Die vermenging van 'n vaste stof en 'n vloeistof het ons gesien dat 'n mengsel van sand en water geskei kan word deur die mengsel deur 'n handdoek te gooi.
In die prent hieronder word 'n mengsel van sand en water deur 'n filter gegooi . Wat word hierdie proses genoem?
Filtrering/filtrasie
Hoekom bly die sandkorrels op die filtreerpapier agter, maar gaan die water daardeur?
Die sandkorrels is te groot om deur die papier te gaan. Die waterdeeltjies is baie klein en kan maklik deur die filtreerpapier gaan.
Wat word die mengsel van suiker en water genoem? (Leidraad: Dit was 'n spesiale soort mengsel wat 'n ... genoem word.)
Oplossing.
Wat sal gebeur as die mengsel van suiker en water deur die filter gegooi word? Sal dit moontlik wees om die water en die suiker te skei?
Die suiker en water sal deur die filter gaan en dit sal nie moontlik wees om hulle op hierdie manier te skei nie.
Wat gebeur met die suiker wanneer dit in die water oplos?
Die suikerkristalle breek op in individuele deeltjies wat met die waterdeeltjies vermeng.
Hoekom is dit nie moontlik om 'n oplossing deur 'n filter te skei nie?
Omdat die deeltjies van die opgeloste stof en die oplosmiddel baie deeglik vermeng is en rofweg dieselfde grootte is.
Beskryf hoe jy die vaste suiker weer uit die suikeroplossing kan herwin.
Leerders moet die proses van verdamping of koking wat die suikerkristalle agterlaat, beskryf.
Teken 'n vloeidiagram om te wys hoe 'n mengsel van sout en sand geskei kan word. Elke stap moet duidelik wees. Jou eerste stap sal wees om die sand en sout met water te vermeng.
Hierdie twee stowwe kan nie deur sifting geskei word nie, aangesien hulle meestal dieselfde korrelgrootte sal hê. Die eerste stap is om die sand en sout met water te vermeng sodat die sout oplos. Die mengsel word dan gefiltreer sodat die soutoplossing deur die filtreerpapier beweeg en die sand agterbly. Om die soutkristalle te herwin, kan die water verdamp of afgekook word sodat die soutkristalle alleen agterbly.