اول دبیرستان

اسید، باز و شناساگرها اسید، باز و شناساگرها توضیح اولیه در این طرح درس دانش آموز با انجام چند آزمایش، مفهوم اسید، باز و شناساگر را درک می کند و اثر شناساگرهای طبیعی را بر مواد بررسی و مشاهده می کند.   اهداف این آزمایش را می توان برای سطوح مختلف انجام داد و از آن برای آموزش برخی از مفاهیم رایج مانند محلول اسیدی و بازی و کاربرد چند شناساگرهای رایج استفاده کرد.   وسایل لازم -پیش بند -عینک آزمایشگاه -13 لوله آزمایش کوچک یا متوسط -جای لوله آزمایش برای نگهداشتن لوله ها -یک هم زن شیشه ای -12 بشر 250 میلی لیتری -ماژیک -یک استوانه مدرج 10 میلی لیتری -یک استوانه مدرج 100 میلی لیتری -حداقل شش شناساگر شامل: 1.     کاغذ لیتموس قرمز و آبی 2.     آبی بروموتیمول 3.     کاغذ تورنسل 4.     فنل فتالئین 5.     فنل قرمز + شناساگرهای دیگر 6.     آب مقطر -200 میلی لیتر محلول 0.1 مولار HCl -200 میلی لیتر محلول 0.01 مولار NaOH -چند برگ کلم قرمز -مولد گرما مانند اجاق گاز -پارچ یا بشر 1 لیتری -محلول هایی با PH های گوناگون -13 قطره چکان   طرح درس این آزمایش را می توان برای سطوح مختلف و در ابعاد مختلف انجام داد. در سطح پایین، ممکن است آزمایش کاغذ لیتموس با موادی که در اکثر خانه ها یافت می شود مناسب باشد تا اسید و باز را به دانش آموزان معرفی کرد. با این حال می توان از این آزمایش در سطوح بالاتر نیز استفاده کرد و معلم باید بنا به سطح دانش آموزان کلاس، سرعت و سطح مطالب ارایه شده را کنترل نماید. شناساگرهای اسیدی بازی موادی هستند که با تغییر PH به اندازه یک یا دو واحد تغییر رنگ می دهند. این مواد، در واقع اسید ها یا بازهای ضعیفی اند که طبق اصل لوشاتلیه با جابه جا شدن تعادل، تجزیه شده و تغییر رنگ می دهند. امروزه شناساگرهایی در دسترس اند که با هر اندازه تغییر در PH تغییر رنگ می دهند. اولین شناساگرها از گیاهان استخراج شدند. در این آزمایش، یعنی استفاده از آب کلم قرمز به عنوان شناساگر، ابتدا رنگ آن را در محلول هایی با PH مشخص و از پیش معلوم تعیین می کنیم. سپس با استفاده از این اطلاعات و این که رنگ شناساگر را در هر PH می دانیم، از تغییر رنگ آن برای تعیین PH محلول هایی با PH نامشخص استفاده می کنیم. و در آخر تیتراسیون اسید باز انجام می دهیم.   تهیه محلول های استاندارد  12 بشر 250 میلی لیتری تهیه کرده و آن ها را به ترتیب از شماره 1 تا 12 شماره گذاری کنید. به بشر شماره 1، 100 میلی لیتر محلول 0.1 مولار HCl بیفزایید. PH این محلول 1 است. 10 میلی لیتر از این محلول را برداشته و در بشر شماره 2 بریزید و با افزودن 90 میلی لیتر آب مقطر، آن را رقیق کنید. PH این محلول 2 است. این روش کار را به همین ترتیب در بشرهای شماره 3، 4، 5 و 6 ادامه دهید. در بشر شماره 7 فقط آب مقطر بریزید. PH این محلول 7 است. در بشر شماره 12، 100 میلی لیتر محلول 0.01 مولار NaOH بریزید. PH این محلول 12 است. مطابق روش اول، 10 میلی لیتر از این محلول را برداشته و با 90 میلی لیتر آب، آن را رقیق کنید. PH این محلول 11 است. به رقیق کردن محلول ها با ضریب 10 ادامه دهید تا محلول هایی به دست آید که با PH آنها 8، 9 و 10 باشد.     مقایسه شناساگر با محلول های با PH های مشخص  12 لوله آزمایش را به ترتیب از شماره 1 تا 12 شماره گذاری کنید و در هر یک مقداری از محلول هایی با PH مشخص بریزید. هر تعداد شناساگر در اختیار دارید برای مقایسه این شناساگرها در این محلول ها استفاده کنید. توجه کنید کدام یک از شناساگرها در محدوده PH ها به بهترین شکل عمل می کنند.   استخراج شناساگر از کلم قرمز برگ های کلم قرمز را خرد کنید و آن را در یک بشر بزرگ ریخته و مقداری آب مقطر بر روی آن بریزید تا آب روی برگ ها را بگیرد. این محلول را بجوشانید تا رنگ آن ارغوانی تیره شود. با استفاده از هم زن شیشه ای همه تکه های کلم را در آب جوش قرار دهید. سپس محلول را سرد کنید.   شناساگر کلم قرمز  5 میلی لیتر از محلول هایی با PH مشخص را در هر یک از لوله های آزمایش بریزید. به هر لوله، 5 قطره از شناساگر آب کلم قرمز بیفزایید. اکنون می توان محلول هایی با PH نامشخص را برای تعیین PH شان با این محلول ها مقایسه کرد. بدین صورت که 5 میلی لیتر از محلول با PH نامشخص را در یک لوله آزمایش تمیز بریزید و 5 قطره از شناساگر را به آن افزوده و رنگ آن را با محلول هایی با PH مشخص مقایسه کنید.   استفاده از کلم قرمز برای تیتراسیون همان طور که تیتراسیون را با شناساگرهایی مانند فنل فتالئین انجام داد، از شناساگر کلم قرمز نیز می توان برای انجام تیتراسیون استفاده کرد. تیتراسیون روشی برای تعیین مقدار باز یا اسید لازم برای تغییر PH یک محلول است.     نتیجه گیری کلم قرمز مانند برخی از مواد رنگی و طبیعی دیگر، شناساگر مفیدی است و در محدوده مشخصی از PH، به بهترین شکل عمل می کند.   ارزشیابی از دانش آموزان بخواهید تا شناساگر کلم قرمز را با شناساگرهای دیگر مقایسه کنند. و سؤالاتی مانند  این که: " تغییر رنگ کدام یک محسوس تر بود؟" و " کدام یک را می توان برای یک محدوده ی مشخص PH به کار برد؟" را پاسخ دهند.   توسعه  به دانش آموزان کمک کنید مواد شناساگر دیگری را از برگ ها یا گلبرگ های گل های دیگری استخراج کرده و تغییر رنگ آنها در محیط های مختلف را امتحان کنند. برای مثال آب چغندر و چای را امتحان کنید.   تغییرات شیمیایی و فیزیکی تغییرات شیمیایی و فیزیکی   اهداف تحقیق درباره برخی از ویژگی های یک تغییر شیمیایی آموزش دادن این امر که با ترکیب دو واکنش دهنده در یک واکنش شیمیایی یک محصول جدید، تشکیل می شود. آموزش دادن این امر که تغییر رنگ، علامت تغییر شیمیایی است.   وسایل لازم فعالیت 1. سرکه، سیم ظرفشویی یا پشم فولاد، آمونیاک، قاشق، دو عدد شیشه مربا. فعالیت 2. هیدروژن پروکسید، سیب زمینی خام، کاغذ. فعالیت 3. پودر آهن، پودر گوگرد، هم زن مغناطیسی، بشقاب شیشه ای.   طرح درس با انجام فعالیت های زیر چند واکنش شیمیایی و در نتیجه تغییرات حاصل را برای دانش آموزان به نمایش بگذارید.   فعالیت 1: 1-نصف شیشه مربا را با سیم ظرفشویی یا پشم فولاد پر کنید. 2-به این شیشه مقدار کافی سرکه بیفزایید به طوری که روی تمام آنها را بپوشاند. 3-برچسبی با عنوان استات آهن به این شیشه بچسبانید. 4-اجازه دهید شیشه 5 روز بدون تکان خوردن باقی بماند. 5-یک قاشق از محلول استات آهن را در شیشه دوم بریزید. 6-یک قاشق آمونیاک به شیشه دوم افزوده و آن را هم بزنید. 7-حباب های سبزی که تشکیل می شوند علامت یک واکنش شیمیایی است.   فعالیت 2: 1-یک لیوان را تا نصفه با پراکسید هیدروژن پر کنید. 2-یک تکه سیب زمینی را در آن قرار دهید. 3-به دقت به حباب های گاز آزاد شده نگاه کنید.   فعالیت 3: 1-نصف قاشق چای‏خوری براده آهن را با یک قاشق چای4خوری پودر گوگرد در یک بشقاب شیشه ای مخلوط کنید. 2-به دانش آموز نشان دهید که می توان براده های آهن را با کمک آهن ربا از پودر گوگرد جدا کرد. 3-گوگرد و براده آهن را با هم مخلوط کنید و حرارت دهید. ( این کار را نباید در کلاس انجام داد. این کار را در زیر هود و یا در فضای باز انجام دهید.)   نتیجه گیری: زنگ زدن آهن و سوختن بنزین مثال هایی از واکنش های شیمیایی اند. وقتی یک واکنش شیمیایی رخ می دهد، خواص و انرژی مواد موجود در آن واکنش تغییر می کند. این تغییر هم شامل خواص فیزیکی و هم شامل خواص شیمیایی مواد است. آهن موجود در پشم فولاد با سرکه ترکیب می شود و آهن استات تولید می شود. نام شیمیایی آمونیاک خانگی، هیدروکسید آمونیوم است. به محض این که دو مایع با هم ترکیب شوند، یک واکنش شیمیایی رخ می دهد. سیب زمینی خام، حاوی آنزیم کاتالیزوری است. آنزیم ها ترکیبات شیمیایی هستند که در سلول های زنده یافت می شوند. آنزیم ها، به تجزیه ترکیبات پیچیده غذایی به بخش های کوچک تر، ساده تر و مفیدتر سرعت می دهند. کاتالیزور موجود در سیب زمینی موجب می شود تا هیدروژن پراکسید به سرعت به آب و گاز اکسیژن تجزیه شود. با ترکیب شدن براده آهن و پودر گوگرد و سپس حرارت دادن به  آن، ماده ای با خواص جدید تشکیل می شود که نشان می دهد یک واکنش شیمیایی اتفاق افتاده است.     ارزشیابی تصور کنید شما و دوستتان در کارگاه های آموزشی شرکت کرده اید. ظرفیت هر کارگاه فقط یک نفر است و هر دو مایل به شرکت در غرفه شیمی هستید. پیش از آن که اجازه شرکت در غرفه شیمی به شما داده شود، آزمون هایی برگزار می شود. موضوع آزمون، تشخیص تغییرات شیمیایی و فیزیکی است. یک لیوان را تا نصفه از هیدروژن پراکسید پر کنید و یک تکه سیب زمینی درون آن قرار دهید. به گازهای آزاد شده با دقت نگاه کنید و توضیح دهید آیا یک تغییر شیمیایی رخ داده یا تغییر فیزیکی؟ یک برگ از دفتر خود بکنید و آن را پاره کنید. آیا این تغییر، تغییر فیزیکی است یا تغییر شیمیایی؟   دسته بندی مواد دسته بندی مواد تمام مواد موجود در طبیعت را به دو گروه بزرگ ماده مخلوط و ماده خالص طبقه بندی می كنند. ادامه این دسته بندی را در نمودار زیر مشاهده كنید.     الف: ماده مخلوط ماده ای است كه از در هم آمیختن دو یا چند ماده حاصل می شود به شرطی كه هر ماده ویژگی های خود را حفظ كند. آب نمك، خاك باغچه ، سالاد، شربت خاك شیر، هوا ، شیشه، انواع آلیاژها و ... نمونه هایی از مخلوط هستند.       در محلول های جامد در مایع همیشه جزء مایع  حلال و جزء دیگر حل شونده است در محلول های مایع در مایع جزئی كه مقدارش بیشتر است حلال و جزء دیگر حل شونده است       سالاد، آجیل، شربت خاكشیر، آب گل آلود و ... همگی مخلوط ناهمگن هستند.     ب) ماده خالص: ماده ای است كه تنها از یك جزء ساخته شده اند به عبارت دیگر ماده خالص ماده ای است كه تنها از یك نوع عنصر و یا یك نوع ماده مركب تشكیل شده است.   اكسیژن، گوگرد ، ئیدروژن و فسفر عنصر خالصند یعنی از مولكول هایی با اتم های یكسان تشكیل شده اند و آب مقطر، كربن دی اكسید، الكل و نمك طعام مواد مركب خالصند.   عنصر یا ماده ساده: ماده ای است كه از اتم های یكسان ساخته شده است.   فلز: عناصری مانند آهن، مس، طلا، نقره، آلومینیوم و جیوه را فلز می گویند تقریبا همه این عناصر دارای ویژگی های زیر هستند.     نافلزها: عناصری مانند كربن، گوگرد، فسفر، ید ، برم و ... را نافلز می گویند نافلزها دارای ویژگی های زیر هستند.