اسید، باز و شناساگرها

چکیده

در این طرح درس دانش آموز با  انجام چند آزمایش، مفهوم اسید، باز و شناساگر را درک می کند و اثر شناساگرهای طبیعی را بر مواد بررسی و مشاهده می کند. 

اهداف

این آزمایش را می توان برای سطوح مختلف انجام داد و از آن برای آموزش برخی از مفاهیم رایج مانند محلول اسیدی و بازی و کاربرد چند شناساگرهای رایج استفاده کرد.

وسایل لازم

پیش بند

عینک آزمایشگاه

13 لوله آزمایش کوچک یا متوسط

جای لوله آزمایش برای نگهداشتن لوله ها

یک هم زن شیشه ای

12 بشر 250 میلی لیتری

ماژیک

یک استوانه مدرج 10 میلی لیتری

یک استوانه مدرج 100 میلی لیتری

حداقل شش شناساگر شامل:

کاغذ لیتموس قرمز و آبی

آبی بروموتیمول

کاغذ تورنسل

فنل فتالئین

فنل قرمز + شناساگرهای دیگر

آب مقطر

200 میلی لیتر محلول 0.1 مولار HCl

200 میلی لیتر محلول 0.01 مولار NaOH

چند برگ کلم قرمز

مولد گرما مانند اجاق گاز

پارچ یا بشر 1 لیتری

محلول هایی با PH های گوناگون

13 قطره چکان

روش کار

تهیه محلول های استاندارد

 12 بشر 250 میلی لیتری تهیه کرده و آنها را به ترتیب از شماره 1 تا 12 شماره گذاری کنید. به بشر شماره 1، 100 میلی لیتر محلول 0.1مولار HCl بیفزایید. PH این محلول 1 است. 10 میلی لیتر از این محلول را برداشته و در بشر شماره 2 بریزید و با افزودن 90 میلی لیتر آب مقطر، آن را رقیق کنید. PH این محلول 2 است. این روش کار را به همین ترتیب در بشرهای شماره 3، 4، 5 و 6 ادامه دهید. در بشر شماره 7 فقط آب مقطر بریزید. PH این محلول 7 است.

در بشر شماره 12، 100 میلی لیتر محلول0.01 مولار NaOH بریزید. PH این محلول 12 است. مطابق روش اول، 10 میلی لیتر از این محلول را برداشته و با 90 میلی لیتر آب، آن را رقیق کنید. PH این محلول 11 است. به رقیق کردن محلول ها با ضریب 10 ادامه دهید تا محلول هایی با PH 10، 9 و 8 به دست آید.

مقایسه شناساگر با محلول های با PH های مشخص

12 لوله آزمایش را به ترتیب از شماره 1 تا 12 شماره گذاری کنید و در هر یک مقداری از محلول هایی با PH مشخص بریزید. هر تعداد شناساگر در اختیار دارید برای مقایسه این شناساگرها در این محلول ها استفاده کنید. توجه کنید کدام یک از شناساگرها در محدوده PH ها به بهترین شکل عمل می کنند.

استخراج شناساگر از کلم قرمز

برگ های کلم قرمز را خرد کنید و آن را در یک بشر بزرگ ریخته و مقداری آب مقطر بر روی آن بریزید تا آب روی برگ ها را بگیرد. این محلول را بجوشانید تا رنگ آن ارغوانی تیره شود. با استفاده از هم زن شیشه ای همه تکه های کلم را در آب جوش قرار دهید. سپس محلول را سرد کنید.

شناساگر کلم قرمز

5 میلی لیتر از محلول هایی با PH مشخص را در هر یک از لوله های آزمایش بریزید. به هر لوله، 5 قطره از شناساگر آب کلم قرمز بیفزایید. اکنون می توان محلول هایی با PH نامشخص را برای تعیین PH شان با این محلول ها مقایسه کرد. بدین صورت که 5 میلی لیتر از محلول با PH نامشخص را در یک لوله آزمایش تمیز بریزید و 5 قطره از شناساگر را به آن افزوده و رنگ آن را با محلول هایی با PH مشخص مقایسه کنید.

استفاده از کلم قرمز برای تیتراسیون

همان طور که تیتراسیون را با شناساگرهایی مانند فنل فتالئین انجام داد، از شناساگر کلم قرمز نیز می توان برای انجام تیتراسیون استفاده کرد. تیتراسیون روشی برای تعیین مقدار باز یا اسید لازم برای تغییر PH یک محلول است.

نتیجه گیری

کلم قرمز مانند برخی از مواد رنگی و طبیعی دیگر، شناساگر مفیدی است و در محدوده مشخصی از PH، به بهترین شکل عمل می کند.

روش تدریس

این آزمایش را می توان برای سطوح مختلف و در ابعاد مختلف انجام داد. در سطح پایین، ممکن است آزمایش کاغذ لیتموس با موادی که در اکثر خانه ها یافت می شود مناسب باشد تا اسید و باز را به دانش آموزان معرفی کرد. با این حال می توان از این آزمایش در سطوح بالاتر نیز استفاده کرد و معلم باید بنا به سطح دانش آموزان کلاس، سرعت و سطح مطالب ارایه شده را کنترل نماید.

شناساگرهای اسیدی بازی موادی هستند که با تغییر PH به اندازه یک یا دو واحد تغییر رنگ می دهند. این مواد، در واقع اسید ها یا بازهای ضعیفی اند که طبق اصل لوشاتلیه با جابه جا شدن تعادل، تجزیه شده و تغییر رنگ می دهند. امروزه شناساگرهایی در دسترس اند که با هر اندازه تغییر در PH تغییر رنگ می دهند. اولین شناساگرها از گیاهان استخراج شدند. در این آزمایش،یعنی استفاده از آب کلم قرمز به عنوان شناساگر، ابتدا رنگ آن را در محلول هایی با PH مشخص و از پیش معلوم تعیین می کنیم. سپس با استفاده از این اطلاعات و این که رنگ شناساگر را در هر PH می دانیم، از تغییر رنگ آن برای تعیین PH محلول هایی با PH نامشخص استفاده می کنیم. و در آخر تیتراسیون اسید باز انجام می دهیم.

توسعه

 به دانش آموزان کمک کنید مواد شناساگر دیگری را از برگ ها یا گلبرگ های گل های دیگری استخراج کرده و تغییر رنگ آنها در محیط های مختلف را امتحان کنند. برای مثال آب چغندر و چای را امتحان کنید.

ارزیابی عملکرد

از دانش آموزان بخواهید تا شناساگر کلم قرمز را با شناساگرهای موجود در بازار یا شناساگرهای دیگر مقایسه کنند. سئوالاتی مانند " کدام یک شناساگر بهتری است؟" را به شکل دقیق و علمی تر مانند اینکه " تغییر رنگ کدام یک محسوس تر بود؟" و " کدام یک را می توان برای یک محدوده مشخص PH به کار برد؟" مطرح کنید.