Madde Molekülleri

Temel Kavramlar

Kimya maddeleri inceler.
Madde “atom” ve “molekül” olarak adlandırdığımız oldukça küçük taneciklerden oluşur.
Bu bölümde “atom” ve “molekül” kavramları derinlemesine incelenmediği için, genel terim olarak “tanecik” kelimesi kullanılacaktır.
Yeryüzünde maddenin üç temel hali vardır. - katılar, sıvılar ve gazlar
Bu bölümde sıvı taneciklerini inceleyeceğiz.
Sıvı tanecikleri birbirlerini çeker, ileri, geri, sağa ve sola hareket eder ve kayarak sürekli yer değiştirebilir.

Özet

Öğrenciler “madde” ve “kimya” anlamını tartışacaklar. Sonra bir damlalıkta asılı kalan su damlacığını ve yağlı bir kâğıt üzerinde kalan su damlacığını inceleyecekler. Ardından su moleküllerinin hareket modellerinin olduğu moleküler animasyon modelini izleyecekler. Böylece, öğrencilerde maddenin birbirini çeken ve oldukça küçük taneciklerden oluştuğu fikri ortaya çıkacaktır.

Amaç

Öğrencilere maddenin birbirini çeken oldukça küçük taneciklerden oluştuğu anlayacak ve su üzerinde yaptıkları gözlemleri moleküler düzeyde açıklayabilecekler.

Değerlendirme

Etkinlik sayfası, her biri 5E kuramı ders planının “değerlendirme” bileşeni olarak hizmet verecektir. Etkinlik sayfaları öğrencinin anlamasını ve gelişmesini sağlayan biçimlendirici değerlendirmelerdir. Çok resmi olan özetleyici değerlendirme her bölümün sonunda yer almaktadır.

Güvenlik

Öğrencilerin gözlük taktığından emin olun.

Her grup için malzemeler

Küçük bir bardak su
Dondurma çubuğu
Damlalık
Yağlı Kağıt
Geniş Karton (mukavva) (5 × 8”)
Bant

Gösteri için malzemeler

Uzun şeffaf plastik bardak
Su (Oda sıcaklığında)
Gıda boyası (Kırmızı, mavi veya yeşil)
Beyaz kâğıt parçası (A4)

Ders hakkında

Eğer 1 ders saatinden daha az sürede bu dersi tamamlayabilirim diyorsanız, bu dersi 2. derse taşıyıp ilk derste kavramları işleyebilirsiniz.

Not: Maddenin üç hali olan “katıların”, “sıvıların” ve “gazların” bazıları “atomlardan” oluşurken bazıları “moleküllerden” oluşur. Bölüm 1 kapsamında “atom” ve “molekül” kavramları derinlemesine incelenmediği için, genel terim olarak “tanecik” kelimesi kullanılacaktır. Bu noktada, “tanecik” kelimesi öğrencilerin “atom” ve “molekül” kavramlarını basitçe anlaması için yeterlidir. Öğrencilere maddenin en küçük yapı taşı atom olduğunu ve birden fazla atom bir araya gelerek molekülleri oluşturduğunu söyleyebilirsiniz. Atom ve moleküller birbirlerinden farklı olmasına rağmen Bölüm 1 ve Bölüm 2 ’de atom ve molekülleri küre ve daireler temsil edecektir. Bölüm 3 ve Bölüm 4 ’te atom ve moleküllerin yapısı daha ayrıntılı incelenecek ve daha farklı modeller kullanılacaktır.

GİRİŞ

Kimya ve Madde Hakkında Tartışma

İlk derste kısa bir tartışmaya liderlik edebilirsiniz. Öğrencilere sorun “Kimyanın çalışma alanları hakkında ne düşünüyorsunuz?”. Böylece öğrencilerin ön bilgileri hakkında bir fikir yürütebilir ve bazı yanılgıları (yanlış bilinenleri) belirleyebilirsiniz.

Öğrencilere kimyanın, doğada mevcut olan maddeleri incelediğini söyleyin. Ayrıca biraz daha ileri giderek bu çalışmaları çok küçük ölçeklerde yaptığını da söyleyin ve dünyada bilinen en yaygın üç madde türünün ne olduğunu sorun. (katı, sıvı ve gaz)

Öğrencilere aşağıdaki gibi öğrenme konusunda rehber olacak sorular sorun:
- Madde nedir ?
  Madde, uzayda yer kaplayan ve genellikle bir kütleye sahip olan her şeydir. Örneğin, su bir maddedir.
- Suyun kütlesi var mı ve uzayda yer kaplıyor mu?
  Bir kova suyu kaldırmak oldukça ağırdır. Su kesinlikle kütleye sahiptir. Ayrıca kovada yer kaplıyor. Kütlesi ve hacmi var öyleyse su maddedir. Fakat bu sadece bir başlangıç! Kimyada biz, madenin neyden oluştuğuna ve nasıl davrandığına ilişkin daha fazla bilgiye ulaşmak isteriz ve maddeyi derinlemesine inceleriz.
Her öğrenciye etkinlik sayfası dağıtın

Öğrencilere etkinlik kâğıdı dağıtın. Etkinlik kâğıdında ders 1 hakkında sorular ve etkinlikler mevcuttur. Öğrenciler etkinlik kâğıdındaki soruları talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar. Ayrıca etkinlik kâğıdındaki etkinlikleri yapacak ve gözlemlerini kaydedecekler.

Etkinlik kâğıdındaki soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın.
KEŞFETME - EXPLORE

Su moleküllerinin birbirlerine olan çekimini keşfetmek için bir etkinlik yapılması

Bu etkinlikte, öğrenciler yağlı kâğıt üzerindeki su damlasına yakından bakarak su damlasının hareketini inceleyecekler. Ayrıca, su moleküllerinin birbirlerine çok iyi tutunduğunu ve ayırmanın çok kolay olmadığını görecekler. Amaç, öğrencilerin moleküler düzeyde su veya herhangi bir madde hakkında düşünmeye başlaması ve su moleküllerinin birbirlerini çektiğinin sonucuna varmasıdır. Bu çekimlerin sebebi daha sonraki konularda ele alınacaktır.

Araştırma Sorusu

Su damlasını ayırmak mı yoksa birleştirmek mi daha kolaydır?

Her grup için malzemeler
- Küçük bir bardak su
- Dondurma çubuğu
- Damlalık
- Yağlı Kâğıt
- Geniş Karton (mukavva) (5” x 8”)
- Bant
Öğretmen ön hazırlığı

Yağlı kâğıt, mukavvayı (kartonu) tamamen kaplayacak şekilde kaplayın. Yağlı kâğıdın birleştiği yerleri bantlayın. Bu düzeneği her grup için hazırlayın.

Uygulama
1. Bir damlalık kullanarak suyu bardaktan alın ve damlalığı yavaşça sıkarak suyun ilerlemesini sağlayın. Fakat suyun damlalıktan düşmesine izin vermeyin. Suyun damlalık ucunda düşmeden nasıl asılı kaldığını göreceksiniz.
2. Orta boyda bir damla oluşturmak için yağlı kâğıt üzerine 4 veya 5 damla su damlatın.
3. Oluşan su damlasını hareket ettirmek için yağlı kâğıdı farklı yönlere yavaşça hareket ettirin.
4. Bir dondurma çubuğu kullanarak su damlasına dokunun
5. Su damlasını dondurma çubuğu ile hareket ettirin.
6. Su damlalarını dondurma çubuğu ile ikiye ayırmaya çalışın
7. Daha sonra ikiye ayırdığınız su damlalarını, dondurma çubuğunu kullanarak birbirine dokunacak şekilde yaklaştırın.
Öğrencilerin gözlemlerini tartışması ve etkinlik sayfalarına kaydetmesi

Etkinlikten sonra öğrencilere, etkinlik sayfasındaki soruları cevaplayarak gözlemlerini kaydetmeleri için zaman verin. Soruları cevaplama işlemi bittikten sonra bir bütün olarak gözlemleri tartışın.
- Damlalığı yavaşça sıktığınızda dışarı çıkan su damlası dağıldı mı?
  Hayır. Damlalık yavaşça sıkıldığında dışarı çıkan su damlası dağılmadı, bir arada kaldı.
- Yağlı kâğıdı farklı yönlere hareket ettirdiğinizde su damlası dağıldı mı?
  Yağlı kâğıt farklı yönlere hareket ettirildiğinde su damlası dağılmadı.
- Dondurma çubuğu kullanarak yağlı kâğıt üzerindeki su damlasını hareket ettirdiğinde su damlası dağıldı mı?
  Dondurma çubuğu kullanarak su damlası hareket ettirildiğinde su damlası dağılmadı.
- Su damlasını ikiye ayırmaya çalıştığında, kolayca ayrıldı mı?
  Su damlası ikiye ayrılmaya çalışıldığında kolayca ayrılmadı.
- İki su damlası birbirine dokunduğunda ne oldu?
  iki su damlası birbirine dokunduğunda çabucak bir araya gelerek birleşti.
Beklenen Sonuçlar

Su damlası, dondurma çubuğu ile hareket ettirildiğinde veya yağlı kâğıt farklı yönlere hareket ettirildiğinde kâğıt üzerindeki su damlası bir arada kalarak hareket eder. Su damlasını ikiye ayırmak zordur. İki su damlası birbirine dokundurulduğunda, çabucak ve kolayca birleşir.
Su moleküllerinin hareketli olduğunu göstermek için bir gösteri deneyi yapılması

Gösteri için Malzemeler
- Uzun temiz plastik bardak
- Su (oda sıcaklığında)
- Beyaz kâğıt parçası (A4)
- Gıda boyası (kırmızı, mavi veya yeşil)
Uygulama
1. Plastik bardağa yaklaşık ¾ kadar su ekleyin.
2. Öğrencilere yaklaşmalarını söyleyerek suya bir veya iki damla gıda boyası ekleyin.
3. Karıştırmayın! Su içerisindeki boyanın kendi kendine yavaşça dağıldığını göreceksiniz.
4. Sudaki boyanın hareket etiğini ve dağıldığını öğrencilere kolay göstermek için beyaz bir kâğıt parçasını bardağın arkasında tutun.
Beklenen Sonuçlar

Gıda boyası damlaları suyun içerisinde yavaşça hareket edecek ve yayılacaktır. Yayılma sonucu bardak içerisindeki su renklenmeye başlayacaktır.

Öğrencilere sorun:
- Suya damlatılan boyanın su moleküllerinin hareket etmesiyle dağıldığı fikrine katılıyor musunuz?
  Öğrencilerin, su içerisindeki boyanın su molekülleri sayesinde dağıldığını anlamasına yardımcı olun, çünkü su molekülleri hareket halindedir ve her taraftan boyayı iter. Ayrıca gıda boyası molekülleri de kendi kendine hareket eder.
Not: Bölüm 5’te, öğrenciler boya moleküllerinin ve su moleküllerinin birbirlerini çektiğini öğrenecekler. Bu çekim de su içindeki boyanın, dağılmasının açıklanmasına yardımcı olacaktır.
AÇIKLAMA

Sıvı taneciklerinin animasyon gösterimi

Moleküler animasyon modeli (Sıvı Tanecikleri)

Öğrencilere açıklayın: Küçük toplar (küreler) sıvı taneciklerini temsil etmektedir. Aslında sıvı tanecikleri atom veya moleküllerden oluşmaktadır. Ancak “atom” ve “molekül” konusunu daha sonra ayrıntılı olarak işleyeceğimiz için şuan atom veya molekülleri temsil eden küçük toplar (küreler) kullanılmıştır.

Şu an için, öğrenciler topların (kürelerin) hareketlerine, nasıl etkileşim içinde olduklarına ve birbirlerine olan mesafelerine odaklanmalıdır.

Sıvı tanecikleri hareket halindedir fakat birbirlerini çekerler. Bunun nedeni öteleme hareketidir. “Öteleme hareketi” bir nesnenin bir yerden başka bir yere belirli bir doğrultu ve yönde (sağ, sol, yukarı, aşağı) yaptığı kayma hareketidir. Öteleme hareketi sonunda nesnenin geldiği yer görüntüsüdür.
Öğrencilerin etkinlik sayfasına molekül seviyede su modelini çizmesi

Şekil Çizme (Su molekülleri)

Su moleküllerinin bu modelini öğrencilere açıklayın. Küçük daireler (çemberler) su moleküllerini temsil etmektedir. Bu daireler rastgele karışık düzenlenmiş olup aralarında boşluklar vardır. Suyun hareketli olduğunu göstermek için küçük kavisli “hareket çizgileri” kullanılmıştır.

Öğrenciler etkinlik sayfalarına moleküler seviyede bir su modeli çizsinler. Çizimleri için göstermiş olduğunuz modeli örnek alabilirler.

Öğrenciler çizimlerinde moleküllerin:
- Dağınık dizilmeleri
- Aralarında boşluk olması
- Birbirlerine yakın olmaları
- Hareketli olmaları (hareket çizgilerini kullanarak) göstermeliler.
Emin olun ki! gerçekte var olandan daha büyük su molekülü modeli çizeceklerdir. Sadece su molekülleri daha küçük ve daha çoktur. En küçük su damlası 1 katrilyon daha çok su molekülünden oluşmuştur.

Öğrencilere su moleküllerinin küçük ve çok olduğu göstermek için aşağıdaki örneği kullanabilirsiniz: bir çorba kaşığında yaklaşık 600 seksilyon su molekülü vardır. Yani 600.000.000.000.000.000.000.000. Bu sayı o kadar büyüktür ki eğer siz her saniye 1 milyon su molekülü saymış olsanız, çorba kaşığındaki su moleküllerini tam olarak bitirmeniz için yaklaşık 200 milyon yüzyıl geçmesi gerekirdi. Atom ve moleküllerin sayıları kocaman fakat boyutları küçücüktür.
DERİNLEŞTİRME

Su moleküllerinin birbirlerini çektiğinin video ile gösterilmesi

Video gösterimi (Su balonun patlatılması)

Öğrencilere sorun:
- Sizce neden balon patlatıldığında su balon şeklindeydi?
  Öğrenciler, suyun çok iyi tutunduğunu birbirlerini çeken su moleküllerinden kaynaklandığını fark etmelidir.
  
  Balon su moleküllerini sıkıştırmıştır. Su molekülleri balon içerisinde yayılmış ve balon şeklini almıştır. Su molekülleri birbirlerini kuvvetli bir şekilde çekmektedir. Balon patladığında su moleküllerinin sıkışması bitmiş ancak su moleküllerinin birbirlerini çekmesi devam ettiği için su balon şeklinde görülmüştür.
- Bir musluğu kapattığınızda muslukta asılı kalan su damlasını düşünün. Balon patladıktan sonra, bir arada kalan su ile muslukta asılı kalan su damlasının benzer yanı nedir?
  Benzer yanı su moleküllerinin birbirini çekmesidir.
Ek Derinleştirme-Extra Extend

Öğrencilerin su damlalarıyla oynaması

Öğrencilere etkinlik sayfasındaki soruları cevaplamalarını söyleyin. Eğer zamanınız kalırsa öğrencilere su damlalarıyla oyun oynama fırsatı verebilirsiniz.

Su Damlası Bağlama Ünitesi
Öğretmen ön hazırlığı

İki adet “su damlası ünitesi ” sayfasını yazdırın.

Uygulama
1. Önde iki masaya “Su damlası ünitesi” sayfasını koyun “
2. Üzerine yağlı kâğıdı yapıştırın.
3. Her daireye 5 damla su damlatın.
4. Dondurma çubuklarıyla ünitelerdeki suyu merkeze taşıyın. Tüm sular merkeze taşıdığında, kazanırsınız.
Damla Yarışı
Öğretmen ön hazırlığı

İki adet “Su damlası Yarış Pisti” sayfasını yazdırın.

Uygulama
1. Önden iki masaya “Su Damlası Yarış Pisti” sayfasını yapıştırın
2. Su damlası yarış pisti üzerine Yağlı kâğıt yapıştırın.
3. Başlama noktasına 2–4 damla su damlatın.
4. Olabildiğince hızlı su damlasını “Bitiş ” noktasına ulaştırmaya çalışın.
5. Pistin kenarına dokundurmamaya çalışın. İlk bitiren kazanır