Skip Navigation

Bölüm 6, Ders 4:

Sıcaklık ve kimyasal reaksiyon hızı

Temel Kavramlar

  • Reaktanlar yeterince hızlı hareket ettiklerinde ve birbirlerine çok sert çarptıklarında kimyasal reaksiyon oluşur
  • Artan sıcaklıkla reaktan moleküllerinin ortalama hızları artar
  • Moleküller hızlı hareket ettiği için, moleküllerin birbirleriyle etkileşimi daha fazla olur ve sonuç olarak ürünler daha çabuk oluşur.

Özet

Öğrenciler ders 3’teki gibi iki renksiz çözelti (karbonat ve kalsiyum klorür çözeltisi) hazırlayacaklar. Bir deney düzeneği oluşturacaklar ve sıcaklığın reaksiyona etkisini görecekler. Ayrıca, moleküler seviyede reaksiyon hızına neden sıcaklığın etki ettiğini açıklamaya çalışacaklar.

Amaç

Öğrenciler sıcaklığın kimyasal reaksiyon hızına nasıl etki ettiğini görmek için bir deney düzeneği hazırlayarak değişkenleri kontrol edecek ve ne olduklarını (kimliklerini) bulabilecekler. Ayrıca, moleküler seviyede reaksiyon hızına neden sıcaklığın etki ettiğini açıklamaya çalışacaklar.

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.

Gösteri için Malzemeler

  • İzole edilmiş bardakta sıcak su
  • İzole edilmiş bardakta Soğuk su
  • 2 fosforlu çubuk

Her grup için Malzemeler

  • Kalsiyum Klorür
  • Karbonat
  • Su
  • Dereceli silindir
  • Ölçüm kaşıkları (çağ kaşığı) ya da Terazi
  • 2 şeffaf plastik bardak
  • 2 plastik kap
  • Sıcak Su ( 40 – 50 ºC)
  • Soğuk Su ( 0 – 5 ºC )
  • Maskeleme bandı
  • Kalem

  1. GİRİŞ-ENGAGE

    Bir fosforlu çubuğu kullanarak sıcaklığın kimyasal reaksiyon hızına etkisi fikrinin gösterilmesi

    Araştırma sorusu

    Fosforlu bir çubuğun ısıtılması ya da soğutulması kimyasal reaksiyonu nasıl etkiler?

    Gösteri deneyi için malzemeler

    • Sıcak su ve izole edilmiş bardak
    • Soğuk su ve izole edilmiş bardak
    • 2 fosforlu çubuk

    Öğretmen ön hazırlık

    Fosforlu çubuğun birini sıcak suya diğerini soğuk suya yerleştirin. Deneye başlamadan önce en az 2 dakika suda bekletilmelidir.

    Öğrencilere açıklayın: fosforlu çubuklardan birinin ısıtılmış diğerinin soğutulmuştur.

    Öğrencilere sorun:

    Fosforlu çubuğu nasıl çalıştırırsınız?
    Çubukta çıt sesi duyana kadar bükülür
    Fosforlu çubukların daha uzun ömürlü olması için ne yapmalıyız?
    Fosforlu çubukları dondurucuya ya da buzdolabına koyarsanız, kullanamazsınız.

    Öğrencilere açıklayın: Fosforlu çubuğu büktüğünüzde, çubukta kimyasal bir reaksiyon gerçekleşir, çubuk çalışarak ışık yayar. Eğer fosforlu çubuğu uzun süre buzluğa koyarsanız, sıcaklıktan dolayı kimyasal reaksiyon yavaş gerçekleşir.

    Uygulama

    1. Fosforlu çubukları sıcak ve soğuk sudan alın.

    2. Seçtiğiniz iki öğrenci aynı anda çubukları çıt sesi gelene kadar büksün

      İki öğrencinin çubukları tutması
    3. Sınıfa her iki çubuğu gösterin ve öğrencilerin çubuklar hakkındaki gözlemlerini sorun.

    Beklenen Sonuç

    Sıcak çubuk soğuk çubuğa göre daha fazla ışık yayacaktır

    Öğrencilere sorun:

    Çubuklarda gerçekleşen kimyasal reaksiyonun hızlı ya da yavaş gerçekleştiğini nasıl anladınız?
    Sıcak çubuk daha fazla ışık yaymış olup, kimyasal reaksiyon daha hızlı gerçekleşmiştir. Soğuk çubuk daha az ışık yaymış olup, kimyasal reaksiyon daha yavaş gerçekleşmiştir
    Fosforlu çubuğu uzun süre dondurucuda bekletirsek, çubukların yaydığı ışık nasıl etkilenir?
    Çubuklar soğuduğu için kimyasal reaksiyon daha yavaş gerçekleşecektir böylece çubuğun yaydığı ışık daha az olacaktır.
    Sizce reaktanlar ısıtıldığında kimyasal reaksiyon hızı artar mı? Neden?
    Sıcaklık kimyasal reaksiyona etki edeceği için, reaktanlar ısıtıldığında kimyasal reaksiyon hızı da artar

  2. KEŞFETME - EXPLORE

    Öğrencilere reaktanların sıcaklığının reaksiyon hızına etkisiyle ilgili nasıl bir deney kuracaklarının sorulması

    Geçen derste öğrenciler kimyasal reaksiyonu yorumlamıştı. Karbonat çözeltiyle kalsiyum klorür çözeltisini karşılaştırmışlardı. Bu çözeltileri birbirlerine karıştırdıklarına gaz ve katı oluştuğunu gözlemlemişlerdi. Şimdi öğrenciler sıcak ve soğuk karbonat çözeltisiyle kalsiyum klorür çözeltisini karşılaştıracaklar. Bu çözeltilerdeki sıcaklığın kimyasal reaksiyona nasıl etki ettiğini gözlemleyecekler.

    Öğrencilere sorun:

    Çözeltilerden kaç set kurmalıyız?
    Çözeltilerden iki set kurulmalı – Bir set ısıtılmış çözelti, diğer set soğutulmuş çözeltiden oluşmalıdır. Öğrenciler sıcak ve soğuk su kullanarak çözeltileri ısıtıp soğutabilirler.
    Sıcak karbonat ve kalsiyum klorür çözeltisi numuneleri soğuk karbonat ve kalsiyum klorür çözeltisi numuneleriyle aynı mı olmalı?
    Evet. Sıcak ve soğuk numuneler ve miktarları aynı olmalıdır.
    Fosforlu çubuk deneyinde, çubuktaki ışığın yanması için kimyasal bir reaksiyonun gerçekleşmesi gerektiğini söylemiştik. Reaksiyonun daha hızlı gerçekleşmesini nasıl sağlayabiliriz?
    Daha fazla baloncuk (karbon dioksit) ve çökelti (kalsiyum karbonat) oluştuğu görünüyorsa kimyasal reaksiyon daha hızlı gerçekleşmiştir.

  3. Bir çift sıcak ve soğuk reaktanların karıştırılmasıyla her iki reaksiyondaki oluşan ürün miktarlarının karşılaştırması

    Araştırma sorusu

    Reaktanlardaki sıcaklık kimyasal reaksiyon hızına etki eder mi?

    Her grup için malzemeler

    • Karbonat
    • Kalsiyum klorür
    • Su
    • Dereceli silindir
    • Terazi ya da ölçüm kaşıkları ( ½ çay kaşığı)
    • 4 küçük plastik bardak
    • 2 plastik kap
    • Sıcak Su ( 40 – 50 ºC)
    • Soğuk Su ( 0 – 5 ºC )
    • Maskeleme bandı
    • Kalem

    Uygulama

    1. Karbonat çözeltisi hazırlama

      1. Maskeleme bandı ve kalem kullanarak 2 plastik bardağa da karbonat çözeltisi yazın.
      2. Dereceli silindir kullanarak 20 mL su alın ve bardaklardan birine boşaltın.
      3. Karbonattan 2 gr tartarak ( yaklaşık ½ çay kaşığı ) 20 ml su dolu bardağa boşaltın ve karbonat suda çözünene kadar çalkalayın. ( Not: Bardağın altında bir miktar karbonat suda çözünmeden kalabilir)
      4. Karbonat çözeltisinin yarısını diğer karbonat çözeltisi yazan bardağa boşaltın.

    2. Karbonat çözeltisi hazırlama

      1. Maskeleme bandı ve kalem kullanarak 2 plastik bardağa da kalsiyum klorür çözeltisi yazın.
      2. Dereceli silindir kullanarak 20 mL su alın ve bardaklardan birine boşaltın.
      3. Kalsiyum klorürden 2 gr tartarak ( yaklaşık ½ çay kaşığı ) 20 ml su dolu bardağa boşaltın ve kalsiyum klorür suda çözünene kadar çalkalayın.
      4. Kalsiyum klorür çözeltisinin yarısını diğer kalsiyum klorür çözeltisi yazan bardağa boşaltın

    3. Sıcak ve soğuk çözeltiler hazırlama

      1. Plastik kaplardan birine ¼ ‘ü kadar sıcak su diğerine ¼ ‘ü kadar soğuk su doldurun. Su çok fazla olmamalıdır. Bu sular sıcak ve soğuk su banyoları olarak kullanılacaktır.
      2. Sıcak su kabına bir kalsiyum klorür ve bir karbonat çözeltisi bardağını yerleştirin. Aynı şekilde diğer kalsiyum klorür ve diğer karbonat çözeltisi bardağını da soğuk su kabına yerleştirin. Her iki çözeltiyi yaklaşık 30 dakika boyunca yavaşça sallayın.
      3. Sallama işi için arkadaşlarınızdan yardım alabilirsiniz. Biriniz sıcak su banyosunu sallarken, diğeri soğuk su banyosunu sallayabilir.
      4. Sıcak ve soğuk su banyosunda kalsiyum klorür ve karbonat çözeltisi

    4. Çözeltilerin karıştırılması

      1. Aynı anda, sen ve arkadaşın (partnerin) sıcak ve soğuk çözeltiyi birbirine karıştırmalıdır.

    Beklenen Sonuç

    Sıcak çözeltiler soğuk çözeltilere göre daha çabuk reaksiyona girecektir. Sıcak çözelti karışımında hızlıca baloncuklar oluşacak ve bardağın dibinde beyaz bir çökelek görünecektir. Soğuk çözeltiler bir süre bekledikten sonra grimsi bir renge dönüşecek. Daha sonra çözelti beyaz bir renge dönüşerek baloncuklar ve beyaz çökelek oluşturacaktır.

  4. Öğrenci gözlemlerinin tartışılması

    Öğrencilere sorun:

    Reaktanların sıcaklıkları kimyasal reaksiyon hızını etkiler mi?
    Evet, etkiler. Sıcak çözeltiler soğuk çözeltilere göre daha hızlı reaksiyona girmiştir.

  5. AÇIKLAMA – EXPLAIN

    Öğrencilere sıcak reaktanlardaki moleküllerin hızlı hareket ederek birbirlerine vurduklarının gösterilmesi

    Öğrencilere sorun:

    Moleküler seviyede, sizce neden sıcak çözeltilerdeki reaksiyonlar soğuk çözeltilerdeki reaksiyonlara göre daha hızlıdır?

    Öğrenciler açıklayın: Belirli atomların ya da atom gruplarının yeterli enerjiye sahip olduklarında başka reaktanlar ile bir araya gelerek ürünleri oluştururlar. Reaktanlar ısıtıldıklarında, moleküllerin ortalama kinetik enerjileri artar. Bunun anlamı moleküllerin daha hızlı hareket ederek birbirlerine daha fazla çarpar. Moleküller birbirlerine çarpmasıyla, gerçekleşen reaksiyon hızı artar.

    Animasyon yansıtma (çarpışan moleküller)

    Yavaş hareket eden moleküller birbirine çarptığında tepkime gerçekleşmeden yön değiştirirler. Ancak hızlı hareket eden moleküller birbirlerine çarptığında bağları kırar ve tepkime gerçekleşir.

  6. DERİNLEŞTİRME – EXTEND

    Bazı kimyasal reaksiyonların oluşması için enerji verilmesi gerekir

    Öğrencilere açıklayın: Oda sıcaklığında karbonat çözeltisiyle kalsiyum klorür çözeltisi arasında reaksiyon gerçekleşmiştir. Reaktanlar ısıtıldığında reaksiyon hızı hızlı, reaktanlar soğutulduğunda reaksiyon hız yavaş gerçekleşmiştir.

    Çoğu reaksiyonlar oda sıcaklığında gerçekleşmez. Reaksiyonun gerçekleşmesi için reaktanların ısıtılması gerekir. Reaktanlar ısıtıldığında, yeterli enerjiye sahip olurlar. Genellikle, bir reaksiyon başladıktan sonra, yeterli enerji bu reaksiyonun kendiliğinden devam etmesini sağlar.

    Video yansıtma (Yapay Yanardağ)

    Öğrencilere açıklayın: Tepkimeyi başlatmak için ısı gerekir ancak tepkime oluştuktan sonra gerekli ısı üretilir. Mumun yanması da aynı şekilde gerçekleşir. Mum ve oksijen reaksiyona girmez ta ki kibritin ısı vermesine kadar. Kibritle muma ısı verdikten sonra devam eden tepkime kendi ısısını sağlamaktadır.