Skip Navigation

Bölüm 5, Ders 2:

Yüzey Gerilimi

Temel Kavramlar

  • Bir sıvının yüzeyindeki moleküllerin iç tarafa doğru çekilmesine “yüzey gerilimi” denir.
  • Su moleküllerinin polaritesi suyun neden güçlü yüzey gerilimine sahip olduğunu açıklar.

Özet

Öğrenciler su moleküllerinin polaritesiyle ilgili çeşitli olayları gözlemleyeceklerdir. Suyun yüzey gerilimini bulmak için su yüzeyine bir ataç yerleştirecekler. Daha sonra deney tüplerinde bulunan alkol ve suyu metal paraların üzerine damlatacaklar. Böylece daha az polar olan alkol ile suyun yüzey gerilimini karşılaştırmış olacaklar. Daha sonra her iki paranın üzerine deterjan damlatarak, deterjanın yüzey gerilimini nasıl etkilediğini görecekler. Son olarak öğrenciler moleküler seviyede gözlemlerini açıklayacaklar.

Amaç

Öğrenciler suyun yüzey gerilimine polaritenin etkisini moleküler seviyede 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.
  • İzopropil alkol yanıcıdır. Alev veya kıvılcım oluşturacak kaynaklardan uzak tutun. Etiket üzerindeki tüm uyarılara uyun. İyi havalandırılmış bir oda da kullanın.
  • Alkol ile ıslatılmış kâğıt havlular buharlaştıktan sonra çöpe atın.
  • İzopropil alkolü az miktarda veya belirtilen kurallara uygun şekilde kullanın.
  • Bu etkinlikten sonra ellerinizi iyice yıkayın.

Gösteri için malzemeler

  • 1 şeffaf plastik kap
  • Su
  • 1 standart boyutta ataç
  • 1 geniş boyutta ataç

Her grup için malzemeler

  • Su
  • İzopropil alkol (70% veya daha fazla)
  • Bulaşık sabunu
  • Deney tüpü
  • 2 metal para
  • 2 damlalık
  • 2 diş kürdanı
  • 2 kâğıt havlu

  1. GİRİŞ-ENGAGE

    Suyun yüzey gerilimi ile ilgili bir gösteri deneyi

    Öğrencilere aşağıdaki gösteriyi yapın veya linkteki videoyu izletin..

    Malzemeler

    • 1 şeffaf plastik kap
    • Su
    • 1 standart boyutta ataç
    • 1 geniş boyutta ataç

    Öğretmen ön hazırlığı

    Geniş yumuşak bir atacı düzeltin. Daha sonra düzelttiğiniz atacı “U” şeklinde bükün. Yandaki şekilde gösterildiği gibi atacın yan kısımları biraz dışarıya bükülecek. Hazırladığınız bu cihazı standart boyuttaki atacı su yüzeyine koymak için kullanacaksınız. Bu cihaz pens veya cımbız görevi görecektir fakat bu cihazın farkı sıktığınızda atacı suyun yüzeyine bırakacaktır.

    U şeklinde bir ataç

    Uygulama

    1. Bir plastik bardağa ¾ ‘ü kadar su doldurun

    2. Tasarladığınız aleti içeriye doğru bastırın ve bir atacın içine yerleştirin. Bastırmayı bıraktığınızda cihazınız atacı tutacaktır.

      atacı suyun üzerine koyun ve cihazınızı yavaşça bastırarak ataçtan uzaklaştırın.
    3. Dikkatli şekilde atacı suyun üzerine koyun ve cihazınızı yavaşça bastırarak ataçtan uzaklaştırın.

    Beklenen Sonuçlar

    Ataç su yüzeyinde duracaktır.

    Öğrencilere Sorun:

    Sizce bir ataç sudan daha yoğun olduğu halde neden su yüzeyinde kaldı?
    Öğrencilere atacın sudan daha yoğun olduğunu hatırlatın. Atacın su yüzeyinde kalmasının nedeni su moleküllerinin su yüzeyindeki molekülleri çekerek oluşturduğu yüzey gerilimi dir.

  2. Su örümceğinin su yüzeyinde durması

    Görüntü yansıtma (Su molekülleri ve örümceği)

    Suyun yüzey geriliminin kanıtı su örümceklerin bacaklarının su üzerinde oluşturduğu göçüklerdir, Su yüzeyinde bir açılma olmamıştır.

    Öğrencilere sorun:

    Sizce neden suyun güçlü yüzey gerilimi vardır?
    Su molekülleri arasında güçlü çekimlerin olması yüzey geriliminin temelini oluşturur

    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. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin su dolu tüpe dikkatli şekilde su damlası damlatması

    Öğrencilere açıklayın: yüzey gerilimi başka bir etkiye de neden olur. Dar tüplerde gözlenen sıvı yükselme ve alçalması olan kapilarite olayının nedeni de yüzey gerilimidir.

    Araştırma Sorusu

    Deney tam tüpünü doldurmak için ne kadar daha su ekleyebiliriz?

    Her Grup için Malzemeler

    • Su
    • Damlalık
    • Deney tüpü
    • Metal para (kuruş)
    • 2 kâğıt havlu

    Uygulama

    1. Bir deney tüpüne ağzına kadar su doldurun

    2. Deney tüpünü göz seviyesinde tutarak bir damlalıkla dikkatli bir şekilde su damlatın.

      Deney tüpünü göz seviyesinde tutarak bir damlalıkla dikkatli bir şekilde su damlatın.
    3. Her damladan sonra deney tüpünü inceleyin. Tüpün kenarlarında su akıntısı yoksa damla eklemeye devam edin.
    4. Bir kâğıt havlu üzerine metal bir para koyun.
    5. Paranın kenarlarında su akıncaya kadar su damla damla su ekleyin.

    Beklenen Sonuçlar

    Öğrenciler deney tüpündeki ve paradaki suya baktıklarında suyun kubbe biçimini aldığını görecekler. Bunun nedeni su içindeki moleküller su yüzeyindeki molekülleri çeker ve su yüzeyindeki moleküller dışarıdan başka moleküller tarafından çekilmediği için su kubbe şeklini alır.

    Öğrencilere sorun:

    Deney tüpüne ve paraya su damlası eklediğimizde suyun şekli nasıl olmuştur?
    Deney tüpü ve paradaki su “kubbe”, “tepecik” şeklini almıştır.

  4. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Su molekülleri arasındaki çekim nasıl yüzey gerilimini oluşturur.

    Resim yansıtma (Suyun boncuk şekli).

    Öğrencilere açıklayın: Suyun yüzey gerilimi denildiğinde su molekülleri arasındaki çekim akla gelmelidir. Su içindeki moleküller tüm su moleküllerin çekiminden etkileniyor anca yüzeydeki su molekülleri sadece onlara yakın su moleküllerinden etkileniyor. Yüzey molekülleri iç kısımdaki moleküller tarafından çekildiği için içeriye doğru bükülür. Bu bükülme su moleküllerini sıkıştırır ve sıkıca düzenlenmesini sağlar. Bu sıkı düzenlenme “yüzey gerilimi” olarak adlandırılır.

    Yüzeydeki su moleküllerinin içe doğru çekilmesi su moleküllerinin bir araya büzülerek küre şeklini oluşturmasını sağlar. Bu para yüzeyini veya bir deney tüpünü tamamlarken suyun kubbe şeklinde olmasının nedenidir.

  5. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilerin su ve alkolün yüzey gerilimini karşılaştırması

    Öğrencilere sorun:

    Alkol ve suyun yüzey gerilimini nasıl karşılaştırırsınız?
    Öğrenciler yağlı bir kâğıda, deney tüpüne veya bir paranın üzerine alkol ve su sıvısından eşit miktarda damlatmayı önerebilir.

    Note: Alkol ve suyun yüzey gerilimini karşılaştırmak için pek çok yol vardır. Aşağıda yapacağımız etkinlikte para üzerindeki sıvıların yüzey gerilimini karşılaştıracağız. Adil bir deney yapmak için öğrenciler eşit boyuttaki ve aynı ortamdaki iki paraya sıvılar damlatmalıdır. Damlatma işlemi yapılırken her bir sıvı tek tek, yavaş yavaş ve dikkatli bir şekilde damlatılmalıdır.

    Araştırma Sorusu

    Hangisinin yüzey gerilim daha büyüktür, su mu alkol mü?

    Her grup için malzemeler

    • 2 metal para
    • 2 damlalık
    • Su
    • İzopropil alkol (70% veya daha fazla)
    • Kâğıt havlu

    Uygulama

    1. Kâğıt havlu üzerine iki metal para (kuruş) yerleştirin.

    2. Paraların birine su damlalık kullanarak su damlatın ve paranın üzerinde taşana kadar ekleyin.

      Öteki paraya aynı şekilde alkol damlatın ve taşana kadar ekleyin
    3. Öteki paraya aynı şekilde alkol damlatın ve taşana kadar ekleyin.

    Beklenen Sonuçlar

    Para üzerindeki su alkole göre daha fazla damlatılır. Ayrıca su kubbe şeklini alırken alkol daha yassı bir şekil alır.

  6. AÇIKLAMA - EXPLAIN

    Öğrenci gözlemlerinin tartışılması

    Görüntü yansıtma (Su ve Alkol)

    Öğrencilere hatırlatın: Su molekülleri polardır ve birbirlerini daha çok çekerler. Alkol moleküllerinin sadece bir tarafı polardır ve birbirlerini az çeker. Su moleküllerinin başka su moleküllerini çektiği kadar alkol başka alkol moleküllerini çekmez.

    Paradaki su ve alkol

    Öğrencilere açıklayın: Su molekülleri bir düzen içinde birbirlerini çeker. Alkol moleküllerinin yapısından dolayı birbirlerini su kadar iyi çekmez. Alkol molekülleri 1 O–H bağı ve birkaç C–H bağına sahip olduğu için apolar özellik gösterir. Bu nedenle alkol molekülleri arasındaki çekim su moleküllerine göre güçlü değildir.

    Su moleküllerinin şekli ve yapısındaki polarlılık su moleküllerinin birbirini çekmesi için birçok olanak verir. İki su molekülü karşılaştığında birbirini çok iyi çeker.

    Alkol farklı boyuta ve şekle sahiptir. Alkolün bir ucunda polar özellik mevcuttur. Bu nedenle iki alkol molekülü karşılaştığı zaman birbirlerini çeker ancak bu çekim kuvvetli değildir.

    Su molekülleri birbirlerini daha çok çektikleri için metal para üzerinde daha çok tutunurlar. Alkol molekülleri birbirlerini az çektiği için metal para üzerinde daha az tutunur ve yayılırlar.

  7. KEŞFETME - EXPLORE

    Para üzerindeki suya deterjan damlatması

    Araştırma sorusu

    Suyun yüzey gerilimine deterjanın etkisi nasıldır?

    Malzemeler

    • Bulaşık deterjanı (sabunu)
    • 2 metal para
    • Damlalık
    • 2 diş kürdanı
    • Kâğıt havlu

    Uygulama

    1. İki metal parayı yıkayıp kurulayın ve düz bir masa veya sıraya yerleştirin.
    2. Her iki paraya aynı miktarda su damlatın

    3. Bir diş kürdanını seçtiğiniz herhangi bir paradaki suya dokundurun ve gözlemleyin

      kürdanı deterjana batırıp öteki paradaki suya dokundurun.
    4. Daha sonra bu kürdanı deterjana batırıp öteki paradaki suya dokundurun.

    Not: Bu etkinliğin sağlıklı gerçekleşmesi için paradaki suyun kubbe şeklinde olması gerekir.

    Beklenen Sonuçlar

    İlk kürdan suya batırıldığında su yüzeyinde bükülme oluşur. Deterjanlı kürdan suya batırıldığında ise su molekülleri çözünür ve su paranın kenarında akar.

  8. AÇIKLAMA – EXPLAIN

    Deterjanın suyun yüzey gerilimine nasıl müdahale ettiğinin açıklanması

    Görüntü yansıtma (Su ve Deterjan)

    Öğrencilere açıklayın: Deterjanın bir ucu yüklü diğer ucu uzun yüksüz iki kısımdan oluşur. Yüklü kısım deterjan molekülünün baş kısmını yani “polar = hidrofil = suyu seven” kısmını oluştururken, yüksüz kısım deterjan molekülünün kuyruk kısmını yani “apolar = hidrofob = suyu sevmeyen” kısmını oluşturur Deterjan moleküllerinin yüklü kısımları su moleküllerinin etrafını sararak su moleküllerinin birbirleri arasındaki çekimini azaltır. Su molekülleri arasındaki çekim azaldığı için su moleküllerinin yüzey gerilimi azalır. Böylece su moleküllerinin kubbe şekli bozulur ve su metal para etrafında akmaya başlar.

  9. DERİNLEŞTİRME - EXTEND

    Suya yerleştirilen malzemelerin suyun polaritesini nasıl etkilediğinin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Kâğıt havlu suyu emer ve yağlı kâğıt suyu emmezse, kâğıt havlu ve yağlı kâğıt polaritesi hakkında ne söyleyebiliriz?
    Kâğıt havluyu oluşturan moleküller muhtemelen polar ve yağlı kâğıt dediğimiz balmumu kâğıdı oluşturan moleküller ise muhtemelen apolardır.

    Animasyon yansıtma (Kâğıt havludaki su)

    Öğrencilere açıklayın: Kâğıt havlu ve başka kâğıtlar selülozdan oluşur. Selüloz birbirine bağlanan ve tekrar eden glikoz moleküllerinden oluşur. Glikoz molekülü O-H bağlarından oluştuğu için polardır. Bu nedenle polar su molekülleriyle polar selüloz molekülleri birbirini çeker.

    Animasyon yansıtma (Yağlı “balmumu” kâğıttaki su)

    Öğrencilere açıklayın: Balmumu hidrojen ve karbon bağları içeren parafinden oluşur. C-H bağları çok polar değildir. Bu nedenle yağlı kâğıt üzerindeki su birbirini daha çok çeker ve bir arada kalırlar. Böylece yağlı kağıt üzerinde boncuklar (su kubbeleri) oluşur.