Skip Navigation

Bölüm 5, Ders 1:

Polar Su molekülleri

Temel Kavramlar

  • Su molekülü 10 proton ve 10 elektrona sahip olduğu için nötrdür.
  • Bir su molekülünde, oksijen ve hidrojen atomları kovalent olarak elektronlarını paylaşır.
  • Oksijen ve hidrojen arasındaki kovalent bağda, oksijen atomunun elektronlarının çekimi hidrojen atomlarının elektronlarına göre biraz daha kuvvetlidir.
  • Su moleküllerindeki oksijen atomları kısmi negatif yük, hidrojen atomları kısmi pozitif yük olur.
  • Nötral bir molekül pozitif ve negatif alanlara sahipse “polar” moleküldür.
  • Su molekülleri arasındaki çekim su moleküllerindeki pozitif ve negatif alanlar sayesinde gerçekleşir.

Özet

Öğrenciler suda kısmi pozitif yük ve kısmi negatif yükün olduğunu (polar molekül) ve bu nedenle suyun birbirini çektiğini anlayacaklar. Animasyon izleyerek, deney yaparak ve kendi su moleküllerini oluşturarak nötral su moleküllerinin nasıl polar olduğunu anlayacak ve su moleküllerinin bazı önemli karakteristik özelliklerini açıklayabilecekler.

Amaç

Öğrenciler suyun nasıl polar bir molekül olduğunu, moleküler seviyede açıklayabilecekler. Ayrıca suyun bazı ilginç özelliklere sahip olduğunu açıklayabilecek ve daha az polar olan sıvıların kaynama oranlarını karşılaştırabilecekler.

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. İzopropil alkol yanıcıdır. Alev veya kıvılcım oluşturacak kaynaklardan uzak tutun. Etiket üzerindeki tüm uyarılara uyun. İyi havalandırılmış bir oda da kullanın. Az miktarda veya belirtilen kurallara uygun şekilde kullanın.

Her Grup için Malzemeler

  • Bölüm 2, ders 2’deki köpüklü (strafor) su molekülleri
  • İşaretleyici kalem (marker-kırmızı ve mavi)
  • İzopropil alkol (70% veya daha fazla)
  • Su
  • Kahverengi kâğıt havlu
  • Damlalık

Malzemeler Hakkında

Öğrenciler bölüm 2, ders 2’deki köpüklü (strafor) topları kullanarak su moleküllerinin molekül modellerini oluşturacaklar. Her bir öğrenciye iki su molekülü verilecek

  1. GİRİŞ-ENGAGE

    Öğrencilerin Su moleküllerinin birbirini çekmesini görmesi

    Öğrencilere bölüm 1 ve 2’de suyun farklı sıcaklıklardaki davranışını ve suyun hal değişimini incelediğinizi hatırlatın. Bu bölümlerde su moleküllerinin birbirlerini çektiğini öğrendik. Bölüm 4’te su moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen arasındaki kovalent bağı inceledik. Şimdi ise su moleküllerinin birbirlerini neden çektiğini daha iyi anlamak için su moleküllerindeki kovalent bağa daha yakından bakacağız.

    Video yansıtma (Su Balonu)

    Bölüm 1, ders 1’deki bu videoda su moleküllerinin birbirlerini çektiğini görmüştük.

    Video yansıtma (Su fıskiyesi)

    Bu videoda su molekülleri birbirlerini çok iyi çektiği için bir arada kalmaktaydı

  2. AÇIKLAMA-EXPLAIN

    Moleküler animasyon modelinde su moleküllerinin birbirlerini neden çektiğinin gösterilmesi

    Animasyon yansıtma (Polar su molekülü)

    Animasyonun birinci karesinde

    Bir kovalent bağdaki atomlar elektronlarını paylaşmıştır.
    Öğrencilere bir su molekülündeki hidrojen ve oksijen atomların birbirlerini çekerek elektronlarını nasıl paylaşıldığını hatırlatın. Bu çekim atomları bir arada tutar.
    Su molekülleri Nötral dir.
    Öğrencilerin hiçbir elektron veya protonun kayıp olmadığını bilmesi gerekir. Su molekülleri toplamda 10 proton ve 10 elektrona sahiptir. (8 elektron oksijenden,1’er elektron 2 hidrojenden gelir). Proton sayısı elektron sayısına eşit olduğu için su molekülü nötrdür.

    “Play” tıklayın

    Bir moleküldeki elektronların nerde olduğunun gösterilmesi (Elektron bulutu modeli)
    Öğrencilere elektronların sürekli farklı yerlere olduğu için elektron bulutu modeli kullanılacağını söyleyin. Elektron yerleri belirlemek mümkün değildir bu nedenle çekirdek etrafındaki elektronlar “bulut” olarak gösterilir.
    Su moleküllerinin polar yapısı
    Öğrencilere açıklayın: Bir su molekülünde iki hidrojen atomu bir oksijen atomuna kovalent bağ olarak bağlanır. Oksijen atomu hidrojenlerden daha büyük olduğundan, hidrojen elektronlarına yaptığı çekim etkisi buna bağlı olarak daha büyük olmakta ve böylelikle elektronlar daha büyük olan oksijen atomunun yapısına daha yakın, hidrojen yapılarından daha uzakta olacak şekilde çekilmektedirler. Oksijen atomu daha fazla elektron aldığından kısmi negatif, hidrojen atomları daha az elektron aldığından kısmi pozitif yükle yüklenirler. Bu olaya “polar” molekül denir.
    Paylaşılan elektronların elektron bulut modeli
    Oksijen etrafındaki elektron bulutu hidrojen etrafındaki elektron bulutundan daha koyu işaretlenmiştir. Oksijenin sonundaki elektronlar hidrojenin sonundaki elektronlara göre daha fazla çekilir, buda suyu polar molekül yapar.

    “Next” tıklayın

    Bir elektron bulutu modelinde elektronların nerelerde daha çok veya daha az olduğunu renkler ile gösterme
    Su molekülünün başka bir modelini öğrencilere gösterin. Bu modelde, su moleküllerinin polar alanları etrafında renkler kullanılmıştır. Oksijen atomu etrafındaki negatif alanlar kırmızı, hidrojen atomları etrafındaki pozitif alanlar mavi olarak işaretlenmiştir.

    Animasyon yansıtma (Su molekülleri arasındaki çekim)

    Öğrencilere sorun:

    Su molekülleri kendi kendilerini nasıl yönlendirir?
    Bir su molekülündeki kırmızı (oksijen) alanlar, başka su molekülündeki mavi (hidrojen) alanlarına yaklaşır.
    Neden su molekülleri birbirlerini çeker?
    Su molekülünün oksijen tarafı kısmi negatif ve hidrojen tarafı kısmi pozitif olduğu için, su molekülleri başka su moleküllerini çeker.

    Her öğrenciye etkinlik kâğıdı verin

    Öğrenciler etkinlik sayfasında deney hakkındaki soruları cevaplayacak ve gözlemlerini kaydedecekler. Etkinlik sayfasının “atom ve molekülleriyle birlikte” ve “Daha Fazlası” gibi ek kısımlarını talimatınıza bağlı olarak, sınıfça, grupça veya tek tek cevaplayacaklar.

    Soruları ve cevapları bulmak için etkinlik sayfası öğretmen sürümüne bakın

  3. Atomlar arasındaki çekim ile moleküller arası çekimin farklı olduğunun öğrencilere gösterilmesi

    Görüntü yansıtma (Farklı seviyelerde çekimler)

    Su moleküllerindeki “atomlar arasındaki çekim” ve “su molekülleri arasındaki çekim” öğrencilerin kafasını karıştırabilirler.

    Moleküllerin “içindeki” bağlar ve moleküller “arasındaki” polar çekimler.

    Öğrencilere açıklayın: Bir su molekülünün oksijeni ve başka bir su molekülünün hidrojeni arasındaki etkileşimle, elektronlarını paylaşarak su moleküllerini oluşturan hidrojen ve oksijen arasındaki etkileşimden farklıdır.

    Bu olay pozitif ve negatif yükler arasındaki çekimlerle gerçekleşir.

    Bu çekimleri üç farklı şekilde inceleyeceğiz.

    1. Bir atomda proton pozitif “+” yüklü, elektron negatif “-“ yüklü olarak kabul edilir. Bu zıt yüklü proton ve elektronlar birbirini çeker
    2. Bir atomun pozitif yüklü “+” protonu ile başka bir atomun negatif yüklü “-“ elektronunun karşılıklı birbirini çekmesiyle atomlar bir araya gelir. Bu olay elektron paylaşımı olan kovalent bağ veya elektron aktarımı olan iyonik bağ şeklinde gerçekleşebilir.
    3. Atom çekirdeği etrafında gezinen negatif yüklü elektronlar çekirdek çevresinde düzensiz ve rastgele dağılır. Negatif yüklü elektronlar pozitif yüklü atom çekirdeğinin bir bölümünde toplanırsa o kısım kısmi negatif yük (kutup) ve çekirdek etrafı kısmi pozitif yük (kutup) olarak kabul edilir. Su molekülündeki kısmi pozitif yükler ile kısmi negatif yükler birbirleriyle etkileşim içindedirler. Su molekülleri arasında bu bağlara hidrojen bağları denir.

  4. Öğrencilerin strafor (köpüklü) top modellerini kullanarak boyama yöntemiyle bir su molekülündeki pozitif ve negatif alanları belirlemesi

    Her grup için malzemeler.

    • Bölüm 2, ders 2’deki su molekül modelini oluşturan Strafor (Köpüklü) toplar
    • İşaretleyici kalem (marker) (mavi ve kırmızı)

    Uygulama

    1. Hidrojen atomların her birini mavi boyayın. Pozitif “+” yükleri temsil edecek.
    2. Oksijen atomlarının üzerini kırmızı boyayın. Negatif “−” yükleri temsil edecek.
    3. Boyama işini öteki su molekülünüz için de uygulayın.
    4. Su molekülündeki zıt yüklü bölgeleri (kutupları) birbirine yaklaştırın.

    Öğrencilere sorun:

    Strafor top modellerinizin farklı renklere boyanması suyu nasıl bir molekül yapar?
    Strafor topların farklı boyanması suyun polar bir molekül olduğunu gösterir.
    Oksijen atomu neden kırmızı “−” olarak işaretlendi?
    Oksijen kırmızı“−” olarak işaretlendi çünkü oksijen etrafında daha fazla elektron toplanmıştır.
    Hidrojen atomları neden mavi “+” olarak işaretlendi?
    Hidrojen mavi “+” olarak işaretlendi çünkü hidrojen etrafında daha az elektron toplanmıştır.
    Su polar molekül olduğu için, su içerisinde nasıl düzenlenirler?
    Bir su molekülündeki pozitif kutup ile başka bir su molekülünün negatif kutbu birbirlerini çeker. Bu alanlar birbirlerini çektiği için moleküller kendi aralarında düzenlenme eğilimdedirler.

  5. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin alkol ve su arasındaki buharlaşma oranını karşılaştırması

    Öğrenciler su moleküllerin çok polar olduğunu hatırlamalıdır. Su molekülleri arasındaki güçlü çekimler su moleküllerin “yüzey gerilimini”, “kaynama noktasını” ve “buharlaşma oranını” etkiler. Öğrencilere bir deneyde polar su molekülleriyle polar olmayan başka bir sıvının kaynama noktasını karşılaştıracaklarını söyleyin.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce su gibi polar olan maddelerin buharlaşması alkol gibi polar olmayan maddelere göre hızlı mıdır yoksa yavaş mıdır?
    Polarlığı çok olan moleküller birbirlerine daha çok yapışacak ve polarlığı az olan moleküllere göre buharlaşması daha yavaş olacak. Polarlığı az olan moleküller birbirlerini az çektiği için buharlaşma daha hızlı gerçekleşecek.
    Alkol ve su arasındaki buharlaşma oranını karşılaştırmak için nasıl bir deney tasarlayabiliriz?
    • Hangi malzemelere ihtiyacınız olacak?
    • Alkol ve su miktarları aynı mı olacak?
    • Birinin buharlaşmasının diğerine göre daha hızlı gerçekleştiğini nasıl anlayacağız?
    • Uzun bir uygulama işlemi ve uzun zaman alacak mı?

    Öğrenciler alkol ve su miktarlarının aynı olması gerektiğini söylemelidir.

  6. Öğrenciler aşağıdaki uygulamayı yaparak su ve alkol arasındaki buharlaşma oranını karşılaştıracaklar.

    Araştırma Sorusu

    Suyun buharlaşması daha az polar olan alkolden hızlı mı yoksa yavaş mıdır?

    Her grup için malzemeler

    • İzopropil alkol (70% veya daha fazla)
    • Su
    • Kahverengi kâğıt havlu
    • Damlalık

    Uygulama

    1. Aynı anda bir kâğıt havlu üzerine 1 damla su ve alkol damlatın ve gözlemleyin.
    KAğıt havlu üzerine alkol ve su damlatılması

    Beklenen Sonuçlar

    Sıvılar kâğıt havlu üzerine damlatıldıktan sonra, alkol tarafındaki koyu renk su tarafındaki koyu renge göre daha hızlı açılacak. Bu alkolün suya göre daha hızlı buharlaştığını göstermektedir.

    Bu dersin sonunda öğretmen arkaplan ekinde moleküllerin hesaplanması hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz

    Not: Bu deney orta öğretim öğrencileri için iyi olacak fakat bu deneyde uygun olmayan bir şey var. Bir su damlasındaki molekül sayısı bir alkol damlasındaki molekül sayısından daha fazladır. Eğer kâğıt havluya alkol ve su moleküllerini aynı miktarda damlatırsak deney için daha uygun olacaktır. Bunun için molekülleri saymak en iyi yoldur. Bir numunedeki tanecik sayısını belirlemek kimyada en temel düşüncedir ancak bu düşünce orta öğretim kimyası ünitesi amacı dışındadır. Bu etkinlikte aynı sayıda alkol ve su moleküllerini kullansak bile alkol suya göre daha hızlı buharlaşacaktır.

  7. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Öğrencilerin alkol ve su molekülleri arasındaki polaritedeki farkları açıklanması ve gözlemlerin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Hangisinin buharlaşması daha hızlıdır, alkol mü su mu?
    Alkol daha hızlı buharlaşır.

    Görüntü yansıtma (Su ve alkol molekülleri)

    Öğrencilerin su moleküllerinin neden alkol moleküllerinden daha yavaş buharlaştığını anlamalarına yardımcı olun.

    Öğrencilere hatırlatın: Sudaki oksijen ve hidrojen (O-H) bağları suyu polar yapar. Bu polarite su moleküllerini birbirine çeker.

    Öğrencilere açıklayın: Alkol molekülündeki oksijen ve hidrojen (O–H) bağı da polardır. Ancak alkol molekülünde karbon ve hidrojen (C–H) bağları apolardır (polar olmayan). Bu bağlarda elektronlar ne tam olarak çok ne tam olarak az paylaşılır.

    Alkol molekülünde polar ve apolar kutuplarının her ikisinin de bulunması, alkol moleküllerinin arasındaki çekimi su moleküllerine göre daha azaltır. Bu alkol moleküllerinin sıvı fazdan koparak gaz fazına geçmesini daha da kolaylaştırır. Bu nedenle alkol sudan daha hızlı buharlaşır.

  8. DERİNLEŞTİRME - EXTEND

    Öğrencilerin polariteyi göz önüne alarak sıcaklığın alkol ve suyun kaynama noktasını nasıl etkilediğini tartışması

    Biliyorsunuz ki su ve alkol molekülleri farklı karakteristik özelliklere sahiptir. Çünkü molekülleri oluşturan maddeler ve moleküllerin birbirleriyle etkileşimi farklıdır.

    Görüntü yansıtma (Su ve alkolün kaynaması)

    Bu örnekte alkolün kaynaması suyun kaynamasına göre daha az sıcaklıkta gerçekleşir.

    • • Suyun kaynama noktası; 100 °C
    • • Alkolün kaynama noktası; 82.5 °C

    Öğrencilere sorun:

    Su ve alkol hakkındaki polarite bilginizi kullanarak, alkolün neden sudan daha az sıcaklıkta kaynadığını açıklayın.
    Su moleküllerinin polar özelliği su moleküllerinin birbirini daha iyi çekmesini sağlar. Daha az polar olan alkol molekülleri birbirlerini su kadar güçlü çekmez. Su moleküllerinin kaynaması için daha fazla enerjiye ve alkol moleküllerinin kaynaması için daha az enerjiye ihtiyaç olacaktır. Bu nedenle alkolün kaynaması suya göre daha düşük sıcaklıkta gerçekleşir.