-YİBO Öğretmenleri (Fen ve Teknoloji-Fizik, Kimya, Biyoloji- ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı ÇÖZELTİLERDE AKIM ve DİRENÇ KAVRAMLARININ MODELLERLE GÖSTERİLMESİ (KİMYA) GRUP KEREM-US Hüseyin YUMURTACI Fatih ŞİMŞEK PROJE DANIŞMANlLARI Prof. Dr. Osman ÇAKMAK Doç.Dr. Ayhan ÇELİK GEBZE, TÜSSİDE OCAK- 2010 1
Proje Adı : ÇÖZELTİLERDE AKIM ve DİRENÇ KAVRAMLARININ MODELLERLE GÖSTERİLMESİ PROJENİN AMACI Kimya nın önemli bir konusunu çözeltiler ve özellikleri oluşturur Direnç ve İletkenlik ilköğretim öğrencileri seviyesinde kavratılmasında zorluklar yaşanmaktadır. Çoğu öğretmen bu kavramları konunun sevdirilerek anlatılması için çözeltilerin iletkenlik özelliklerini görsel materyaller kullanma arayışı içindedir. Bu çalışmada, elektrik devresi yardımıyla çözeltilerin iletkenlik özelliklerinin nasıl değiştiğinin gösterilmesi öncelikli olarak amaçlandı Oluşturulacak modellerle çözeltilerde akımı etkileyen faktörlerin (derişimin, çözünenin cinsinin, uzunluğunun, kesitinin) daha rahat ve kolay anlaşılır hale geldi. GİRİŞ Konuyla ilgili literatür araştırmasında yapılmış temel çalışmalar bulunmaktadır. Bununla birlikte bunların değişik kombinasyonlarına da ihtiyaç vardır. Farklı çözeltilerin çözünenin cinsine ve miktarına ve içerisinde bulundukları kabın uzunluklarına, kesitlerine, bağlı olur.çözeltilerin iletkenlik konusu rahatça kavratılabilir. Çözeltiler homojen karışımlardır. Ancak tek maddeymiş gibi algılanmakta ve çözeltiler arasındaki farklılıklar öğrenciler tarafından anlaşılamamaktadır. Kuracağımız düzenek, sözü edilen değişkenlerin hızlı bir şekilde farklılaşmasıyla konunun daha kısa sürede anlatılabilmesi sağlanacaktır. Çözünme; katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin uygun çözücü içerisinde, iyonik bir madde ise iyonlarına ayrışarak (örnek: tuz), iyonik değil ise (örnek: şeker) su moleküllerinin yapının etrafını sarması ile, çözünen maddenin çözücü içerisindeki hareketinin tanımlamasıdır.çözeltilerde çözen ve çözünen olmak üzere iki bileşen vardır. Bir çözücü içerisinde birden fazla çözünen bulunabilir. ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ 1. Homojen karışımlardır. 2. Saydam ve berrak görünürler. 3. Asit baz ve tuz gibi iyonik maddelerle hazırlanmış sulu çözeltiler elektrik akımını iletir. Şekil 1. Tuzun suda çözünmesinin aşamaları. (A) Tuzun katı haldeki düzeni, (B) Suyun sıvı haldeki düzeni, (C) Suda çözünmüş sodyum ve klor iyonları. Projenin Özgün Değeri 2
Öğrencilerin çözeltilerden geçen akımı değiştiren faktörleri görme, işitme ve dokunma organlarını kullanarak anlamalarına yardımcı olmak. Bu faktörlerin daha hızlı şekilde karşılaştırarak öğretimin kolaylaştırmasıdır. Duyduklarımı unuturum Gördüklerimi hatırlarım Uyguladıklarımı anlarım..konfüçyüs Kullandığımız deney yönteminde kesitleri farklı plastik kaplar içerisine çözeltiler yerleştirilerek geçen akımın ampul, zil ve ampermetrede gösterdiği değişiklikler öğrencilere hissettirilerek çözeltilerde direnç ve akım ilişkisini kavratılmasıdır. Öngörülen Çıktılar Yapacağımız materyal yardımıyla, 1-) Çözeltinin derişimi arttıkça elektrik devresinden geçen akımın artmasını 2-) Çözeltideki çözünen maddenin cinsine göre akımın değişmesini 3-) Uzunluk arttıkça akımın azalmasını 4-) Kesit arttıkça akımın artmasını öngörmekteyiz MATERYAL VE YÖNTEM Bu projede bir elektrik devresi yardımıyla içerisinde çözeltiler bulunan yarıçapları 3cm ve 0,85cm olan iki kaptan akım geçirerek bu akımın zil, ampul ve ampermetredeki etkileri gözlemlenecektir. Basit bir elektrik devresine bağlı, farklı özelliklere sahip çözelti düzenekleri kullanarak oluşan akımın ampermetre yardımıyla ölçülmesi ve bu verilerin tabloya kaydedilmesi. Bu kaplar; plastik su şişelerinin üzerine bakır kabloların şişeyi delerek monte edilmesiyle ve plastik bir hortumun iki ucunun silikon ile kapatılıp üzerine bakır kabloların aynı şekilde yerleştirilmesiyle elde edilir. Bu deneyde elde edilen sonuçlar aşağıda verilen tabloya yerleştirmeleri öğrencilerden istenecektir. Bu tabloya bakarak öğrencilerden yorumlar yapması ve kurallar bulması istenecektir. Şekil 2. Basit Elektrik devresi 3
Değişkenler A) 1-Elektrolit olmayan çözeltiler 2-Elektrolit çözeltiler a)seyreltik çözelti b)derişik çözelti B) Uzunluk -Kısa -Uzun C) Kesit -İnce kesitli -Kalın kesitli D) -Çözünenin cinsi SONUÇ Tablo 1 %30 luk tuz çözeltisinin uzunlukları farklı kaplardaki akım değişiklikleri Uzunluk(cm) Akım(amper) 4 1.16 8 0.98 12 0.81 İçerisinde %30 luk tuzlu su bulunan plastik şişe üzerindeki farklı kablolar yardımıyla uzunluğun değiştirilmesi ile uzunluğun arttıkça akımın düştüğü gösterilmiştir. 4
Tablo 2.Tuzlu su çözeltisinin derişimine göre, akımdaki değişmeler. Tuzlu suyun derişimi(%) Akım(amper) 10% 0.72 20% 0.85 30% 0.95 Farklı kaplarda bulunan ve derişimleri farklı olan tuz çözeltilerinde derişim arttıkça akımda artar. Tablo 3. Çözünenin cinsine bağlı olarak, akımdaki değişmeler. çözeltinin cinsi Akım(amper) Karbonat (%10) 0.1 Tuz(%10) 0.25 Derişimleri eşit farklı çözücü içeren çözeltilerden geçen akımların birbirine eşit olmadığı gösterilmiştir. 5
Tablo 4.%10 luk tuzlu su çözeltilerinin farklı kesitlerinden geçen akımlar. Kabın yarıçapı(cm) Geçen akım(amper) 3 0.72 0.85 0.25 Farklı kesitlerdeki eşit derişimli tuz çözeltilerinden akımlar geçirilerek bu çözeltilerden kesiti büyük olandan küçüğüne göre daha fazla akım geçtiğini gösterilmiştir. Çözeltilerin özellikleri konusundaki Direnç ve İletkenlik ilköğretim öğrencileri seviyesinde kavratılmasında yaşanan zorluğu aşmak için uygun materyal yapıldı. Bu çalışmada, elektrik devresi yardımıyla çözeltilerin iletkenlik özelliklerinin nasıl değiştiği gösterildi. Oluşturulacak modellerle çözeltilerde akımı etkileyen faktörlerin (derişimin, çözünenin cinsinin, uzunluğunun, kesitinin) daha rahat ve kolay anlaşılır hale getirildi. Bu materyal de kullanılan malzemelerin temin edilmesi kolay ve araç ve gerecin maliyeti düşüktür. Kaynakça Bağ,H.(2007).Genel Kimya II.İstanbul:Pagema yayıncılıktaşar M.F.,&Orbay,M.(2009).Genel Fizik II.İstanbul:Pegem Akademi 6
ÖZGEÇMİŞLER Fatih ŞİMŞEK 1984 yılında İstanbul un Eyüp ilçesinde doğdu.ilköğretim ve liseyi Ağrı nın Eleşkirt ilçesinde okudu.üniversite yi Selçuk Üniversitesinin İlköğretim Matematik öğretmenliği bölümünü okudu.beş yıldır kadrolu öğretmen olarak görev yapmakta.yüksek lisansını Yüzüncü yıl Üniversitesinde devam etmektedir. Hüseyin YUMURTACI 1975 yılında Isparta da doğdu. İlköğretimini ve orta öğretimini Isparta da tamamladı. 1998 yılında Gazi Üniversitesi Eğitim Fakültesinden mezun oldu. Halen fen ve teknoloji öğretmeni olarak görev yapmaktadır. 7