Skala pH - podstawy

Zagadnienia

• pH
• Kwasy
• Zasady
• Roztwór

Opis

Symulacja pozwala poznać pH kwasów i zasad występujących w życiu codziennym oraz dowiedzieć się, jak na pH wpływa rozcieńczenie wodą.

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 (Carpenter & Rouinfar, styczeń 2023)

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

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Określ, czy roztwór jest kwaśny, zasadowy czy obojętny
• Uporządkuj kwasy lub zasady według względnej kwasowości lub zasadowości
• Odnieś kolor cieczy do pH
• Przewiduj, jak objętość roztworu lub rozcieńczenie wodą wpłynie na pH kwasów lub zasad

Przykładowe materiały teoretyczne

• Odczyn roztworów (ZPE)
• Co to jest pH i jakie stężenia kryją się pod poszczególnymi wartościami? (ZPE)
• Odczyn substancji – pH (ZPE)
• Badanie odczynu oraz pH wodnych roztworów kwasów, zasad i soli (ZPE)
• Co kryją wartości pK_w, pH, K_a, K_b, K_s? (ZPE)
• Skala pH (Wikipedia)
• Kwasy, zasady, pH i bufory (Khan Academy)
• Kwasy i zasady (Khan Academy)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Sprawdź pH substancji, takich jak kawa, ślina, czy mydło, w celu ustalenia, czy odczyn jest kwaśny, zasadowy lub obojętny. Zbadaj, jak zmiana objętości roztworu lub rozcieńczanie wodą wpływa na pH.

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 Skala pH - podstawy chcesz włączyć automatyczne napełnianie zlewki (autofill=true) i wyłączyć przesuwanie i zoom (supportsPanAndZoom=false), użyj: https://www.edukator.pl/tik_edukator/ph-scale-basics_all.html?autofill=true&supportsPanAndZoom=false

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/ph-scale-basics_all.html?locale=pl&autofill=true&supportsPanAndZoom=false

Wskazuje, że dostęp do tego dostosowania można uzyskać też z menu Preferencje lub Opcje... w symulacji.

Parametr query i opis	Przykładowe linki
autofill - gdy true, zakraplacz automatycznie napełni zlewkę do do 0,50 l podczas zmiany substancji rozcieńczanych. Domyślnie jest false.	autofill=true
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)
allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true.	allowLinks=false
supportsPanAndZoom - gdy false, uniemożliwia przesuwanie i powiększanie symulacji za pomocą pinch-to-zoom lub elementów sterujących zoomem przeglądarki. Domyślnie jest true.	supportsPanAndZoom=false

Menu Preferencje

Po kliknięciu ikony menu Preferencje otworzy się okno, w którym w sekcji Lokalizacja możemy zaznaczyć język angielski lub polski (domyślny jest polski):

Gdy adres URL symulacji kończy się na "_all.html", w sekcji Lokalizacja możemy dokonać wyboru języka spośród wszystkich dostępnych (domyślny jest angielski):

Ułatwienia dostępu

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):

Spostrzeżenia na temat korzystania z aplikacji przez uczniów

• Po użyciu wskaźników, takich jak papierki lakmusowe lub papierki pH, uczniowie mogą pomyśleć, że kolor cieczy jest związany z pH. Aby poradzić sobie z tym pomysłem, pokazujemy kwas akumulatorowy i środek do czyszczenia kanalizacji o dokładnie tym samym kolorze.

Uproszczenia / założenia modelu

• W symulacji jako separator dziesiętny stosowana jest kropka.
• W przypadku cieczy o różnych mierzonych wartościach pH zastosowano średnią wartość z literatury.
• Symulacja nie uwzględnia różnych stałych dysocjacji kwasów (K_a) dla każdej cieczy podczas obliczania pH po rozcieńczeniu. Przyjmujemy uproszczenie, że każdy wzrost stężenia głównego jonu jest spowodowany jonami już obecnymi w dodanej wodzie. Na przykład, jeśli uczniowie dodadzą 100 ml wody do kwaśnego roztworu, liczba moli H₃O⁺ wzrośnie o 1×10^-8. Stężenie jonu mniejszościowego jest następnie obliczane przy użyciu stałej autojodysocjacji wody (K_w). Obliczenia te uwzględniają efekt wyrównujący wody.
• 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

• Klasyfikuj roztwory jako kwasy lub zasady, biorąc pod uwagę ich pH.
• Przewiduj, czy pH roztworu wzrośnie czy spadnie po dodaniu wody.
• Opisz dwa różne sposoby napełnienia zlewki roztworem o pH 6,00. Czy można do tego celu użyć mydła do rąk? Wyjaśnij

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Skala pH - podstawy tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).