Stężenie molowe

Zagadnienia

• Roztwory
• Nasycenie
• Stężenie molowe
• Mole
• Objętość
• Rozpuszczalność

Opis

Symulacja Stężenie molowe umożliwia uczniom jakościowe i ilościowe badanie zależności między ilością substancji rozpuszczonej, objętością roztworu i stężeniem roztworu.

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Hanson, Rouinfar i Fiedler, sierpień 2023)

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Opisz zależności między objętością i ilością substancji rozpuszczonej a stężeniem.
• Wyjaśnij, jaki jest związek barwy roztworu ze stężeniem.
• Obliczaj stężenie roztworów w jednostkach molowych (mol/l).
• Użyj molarności do obliczenia rozcieńczenia roztworów.
• Porównaj rozpuszczalność różnych substancji rozpuszczanych.

Przykładowe materiały teoretyczne

• Rozpuszczalność substancji (ZPE)
• Co to jest rozpuszczalność? (ZPE)
• Badanie rozpuszczalności soli w wodzie (ZPE)
• Co przedstawia krzywa rozpuszczalności? (ZPE)
• Woda i roztwory wodne – podsumowanie (ZPE)
• Zmiana stężenia roztworu (ZPE)
• Jak sporządzić roztwór o określonym stężeniu molowym? (ZPE)
• Jak obliczać stężenie molowe roztworu? (ZPE)
• Jak przeliczyć stężenie procentowe roztworu na stężenie molowe? (ZPE)
• Stężenie molowe (Wikipedia)
• Stężenia molowe (Khan Academy)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Co decyduje o stężeniu roztworu? Dowiedz się więcej o relacjach między liczbą moli, objętością, i stężeniem molowym przez zmianę ilości substancji rozpuszczonej i objętości roztworu. Zmieniaj substancję rozpuszczaną dla porównania zachowania się różnych związków chemicznych w wodzie.

Opcje dostosowywania

Poniższe parametry query umożliwiają dostosowanie symulacji i można je dodać, dołączając znak '?' do adresu URL symulacji i oddzielając każdy parametr query znakiem '&'. Ogólny wzorzec adresu URL to: …html?queryParameter1&queryParameter2&queryParameter3

Na przykład, jeśli w symulacji Stężenie molowe chcesz wyciszyć dźwięk (sound=muted) i wyłączyć linki zewnętrzne (allowLinks=false), użyj: https://www.edukator.pl/tik_edukator/molarity_all.html?sound=muted&allowLinks=false

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/molarity_all.html?locale=pl&sound=muted&allowLinks=false

Parametr query i opis	Przykładowe linki
locale - określa język symulacji przy użyciu kodów ISO 639-1. Dostępne wersje językowe można znaleźć na stronie symulacji w zakładce Tłumaczenia. Uwaga: działa to tylko wtedy, gdy adres URL symulacji kończy się na “_all.html”.	locale=pl (polski) locale=fr (francuski)
sound - jeśli muted, dźwięk jest domyślnie wyciszony. Jeśli disabled, cały dźwięk jest trwale wyłączony.	sound=muted sound=disabled
allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true.	allowLinks=false

Ułatwienia dostępu

Sterowanie za pomocą klawiatury - skróty klawiszowe

Generalnie sterujemy symulacją za pomocą myszy lub dotyku. Alternatywnie uczniowie mogą też nawigować i sterować elementami interaktywnymi za pomocą klawiatury. Po kliknięciu otworzy się okno z listą obsługiwanych skrótów.

Przy aktywnym ekranie Forma dyskretna lub Paczka falowa:

Tryb pełnoekranowy

Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.

Klikając Pełny ekran przechodzimy do trybu pełnoekranowego (powrót - klawisz escape).

Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem

Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.

Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.

Za symboliczną opłatą możemy pobrać w postaci jednej aplikacji wszystkie materiały PhET, które zostały opublikowane w html5. Telefony, tablety i Chromebooki (z systemem Android): Google Play. iPhone'y i iPady (aplikacja na iOS): App Store

Darmową wersję desktopową tej aplikacji pobierzemy bezpośrednio klikając tu - wersja _pl zawiera polską (domyślną) i angielską wersję językową i tu - wersja _all zawiera angielską (domyślną) i wszystkie inne dostępne wersje językowe lub ze strony PhET (klikając przycisk ze strzałką przy wybranej wersji językowej):

Dźwięk i sonifikacja

• Odtwarzany jest ton, który zmienia się wraz z wielkością stężenia roztworu, aby podkreślić zmianę stężenia wynikającą ze zmiany ilości substancji rozpuszczonej lub objętości rozpuszczalnika, zmniejszając wysokość tonu wraz ze wzrostem stężenia.
• Gdy roztwór osiąga poziom nasycenia, ton przypisany do stężenia zaczyna pulsować, pogłębiając swoją tonację wraz ze wzrostem ilości osadu.
• Więcej przydatnych wskazówek na temat tego, jak koncepcje i dźwięk są zintegrowane w tej symulacji, można znaleźć w filmie Funkcje dźwiękowe. Więcej szczegółów na temat wszystkich dźwięków w tej symulacji można znaleźć w opublikowanej dokumentacji Sound Design.

Interaktywny opis

• Ta symulacja zawiera interaktywny opis umożliwiający dostęp niewizualny, dostarczany wyłącznie podczas korzystania z oprogramowania czytnika ekranu. Więcej informacji na temat korzystania z tej funkcji można znaleźć w filmie Introduction to Interactive Description.
• Nauczyciele mogą uzyskać dostęp do A11y View tutaj, aby zdecydować, czy interaktywny opis tej symulacji spełnia ich potrzeby instruktażowe. Przypomnienie: A11y View nie jest przeznaczony do użytku przez uczniów i nie zapewni dobrego doświadczenia uczniom korzystającym z oprogramowania do odczytu ekranu.

Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów

• Zalecamy korzystanie z symulacji, aby pomóc uczniom w określeniu jakościowych zależności między molarnością, molami i litrami przed zleceniem uczniom rozwiązywania problemów ilościowych lub gromadzenia danych.
• Symulacja demonstruje nasycenie, ale nie wyjaśnia, dlaczego różne substancje rozpuszczane mają różną rozpuszczalność. W wywiadach uczniowie byli w stanie powiązać nasycenie z ideą posiadania "więcej substancji rozpuszczonej niż woda może rozpuścić". Nasza symulacja Stężenie odnosi się do tematu nasycenia bardziej szczegółowo.
• Przykład z napojem zapewnia powiązanie pojęcia stężenia z życiem codziennym, aby pomóc uczniom w nawiązaniu do przykładów chemicznych.

Uproszczenia / założenia modelu

• W symulacji jako separator dziesiętny stosowana jest kropka.
• Objętość roztworu to łączna objętość substancji rozpuszczonej i wody.
• Z założenia nie wszystkie roztwory osiągną nasycenie. Liczba moli, które można dodać, jest ograniczona do zakresu 0,2-1,0 mola, aby uczniowie mogli zbadać niektóre roztwory w pełnym zakresie stężeń (0-5 M).
• Zakłada się, że napój ma taką samą rozpuszczalność jak sacharoza.
• Rozpuszczalność każdego wymienionego roztworu obliczono w temperaturze 25°C, z wyjątkiem AuCl₃ i napoju (sacharoza), które oparto na danych zebranych w temperaturze 20°C.
• Osad nie pojawi się, dopóki ilość substancji rozpuszczanej nie przekroczy ilości, która powoduje nasycenie roztworu.
• Więcej informacji dotyczących założeń modelu można uzyskać tu (en)

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

• Opisz zależności między ilością substancji rozpuszczonej, objętością roztworu, kolorem roztworu i stężeniem roztworu.
• Jeśli zmienisz objętość roztworu, ale utrzymasz tę samą ilość substancji rozpuszczonej, co stanie się z molarnością?
• Jeśli zmienisz ilość substancji rozpuszczanej, ale utrzymasz tę samą objętość roztworu, co stanie się z molarnością?
• Odpowiedz na powyższe dwa pytania w sytucji gdy roztwór jest nasycony.
• Opisz proces niezbędny do przekształcenia roztworu nasyconego w nienasycony.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Stężenie molowe tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).