المركَّبات والعناصر
المركَّبات هي موادّ نقيّة:
يظنّ الطلاّب أنّ العنصر فقط هو مادّة نقيّة، لأنّه مبنيّ من ذرّات من نوع واحد. يمكن أن يكون الأمر نابعًا من اللغة: المادّة النقيّة بلغتنا اليومية يرتبط "بالذهب النقيّ"، ويعتقد الطلاّب أنّ المادّة نقيّة لأنّها تحوي نوعًا واحدًا من الذرّات.
صفات العنصر والمركَّب
- يجد الطلاّب صعوبة في فهم أنّ المركَّب لا يشبه العناصر التي تركّبه، وأنّ صفاته تختلف عن صفات العناصر.
اقتراحات لمواجة الصعوبات/للحل : التشديد على فكرة أنّ المركَّب أيضًا هو مادّة نقيّة رغم أنّه مبنيّ من أنواع مختلفة من الذرّات. التشديد على أنّ المركَّب هو مادّة واحدة تركيبها ثابت يمكن التعبير عنه بواسطة صيغة كيميائية محدّدة وإعطاء أمثلة لمثل هذه الصيغ وتفسير دلالتها. من المهمّ التشديد على الحقيقة أنّ المادّة هي %100 نفس المادّة وليس خليطًا من عدّة موادّ. نوصي بإعطاء أمثلة كثيرة من الحياة اليومية من خلال المقارنة مع المخاليط واستعمال النماذج التجسيدية.
لتوضيح عدم وجود علاقة بين صفات المركَّب وصفات العناصر التي يتركّب منها، يجب الإكثار من الأمثلة والتجارب التي تجسّد ذلك.
المادّة ذات المبنى الجزيئي مقابل المادّة ذات المبنى الضخم
يميل الطلاّب إلى التفكير أنّ جميع الموادّ مبنيّة من جزيئات، في حين أنّه في العالم المحيط بنا كثير من الموادّ ليست مبنيّة من جزيئات، مثلاً: العناصر الفلزّية والأملاح والموادّ الأتومرية (الماس وأكسيد السيليكون وغيرهما). يجد الطلاّب صعوبة في إدراك معنى المبنى "الضخم".
اقتراحات للمواجهة: لمساعدة الطلاّب في إدراك معنى المبنى "الضخم" بالمقارنة مع المبنى الجزيئي، نوصي بالإكثار من النماذج التجسيدية الملموسة أو المحوسبة ومن التماثلات.
مبنى الذرّة وصفات المادّة
- بسبب عدم القدرة على رؤية المبنى الداخلي للذرّة، هناك حاجة لنموذج. المصطلح "نموذج نظري" يصعب على الطلاّب فهمه في هذه المرحلة. لا نتحدّث هنا عن نموذج تجسيدي (كنموذج الكرة والعصى والنموذج الذي يملأ الفراغ وما شابه) وإنّما عن نموذج علمي لوصف مبنى الذرّة.
- هناك بعض الطلاّب الذين يعتقدون أنّ الذرّات أيضًا "تعيش" وتتكاثر كالبكتيريا. بخلافهم هناك طلاّب يعتقدون أنّ الأجسام الجامدة فقط مكوّنة من ذرّات ويجدون صعوبة في إدراك أنّ كلّ جسم حيّ مبنيّ من ذرّات.
- يعتقد الطلاّب أنّ نواة الذرّة تشبه نواة الخلية، وأنّه يوجد غشاء للذرّة (كجدار الخلية) أو يوجد حدّ ملموس كقشرة البيضة.
- يميل الطلاّب إلى نسب صفة ماكروسكوبية مادّية للجسيم الوحيد- أي إذا كان القضيب الحديدي موصِلاً للكهرباء ويمكن تسطيحه- فإنّ الذرة الوحيدة من الحديد هي أيضًا موصلة للكهرباء وقابلة للتطريق ؛ إذا كان الكبريت مادّة لونها أصفر، فإنّ ذرّة الكبريت أيضًا لونها أصفر وما شابه.
اقتراحات للمواجهة: التشديد على الفكرة أنّه لا يمكن نسب صفات المادّة لجسيم وحيد (ذرّة أو جزيء). على سبيل المثال: حالة المادّة أو اللون أو التوصيل الكهربائي هي صفات لكتلة المادّة وليست للجسيم الوحيد. على سبيل المثال: جزيء الماء ليس سائلاً في درجة حرارة الغرفة، وذرّة الكبريت ليست صفراء، وذرّة الحديد غير موصلة للكهرباء.
لكي نتجنّب أن ينسب الطلاّب صفة ماكروسكوبية للمادّة للجسيم الوحيد- من المهمّ الامتناع عن القول الشائع: "الذرّة/ الجزيء هما أصغر جسيم يحافظ على صفات المادّة"- فهذا القول خاطئ ومضلّل أيضًا! من الأدقّ القول إنّ مبنى الذرّة أو مبنى الجزيء وتركيبهما كالتأثير المتبادل الذي بين جسيمات المادّة، يؤثّر/ يؤثّران على صفات الكتلة المبنيّة من هذه الذرّات (أو الجزيئات).
عملية الاحتراق
- يعتقد الطلاّب أنّ وزن الأكسيد الذي ينتج من احتراق الحديد (التفاعل مع الأوكسجين) أصغر من وزن الحديد الذي احترق لأنّه ينتج مسحوق. يظنّ الطلاّب أنّ وزن المسحوق أصغر من وزن قطعة الحديد.
- يعتقد الطلاّب أنّ الحديد يتحوّل إلى فحم في عملية الاحتراق.
- لا يفسّر الطلاّب بصورة صحيحة ظواهر احتراق الموادّ كاشتعال الشمعة. لا يعرف الطلاّب ما الذي احترق، ولا يعرفون النواتج الغازية (ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء) ولا ينظرون إلى الأوكسجين كأحد الموادّ المتفاعلة. يميل الطلاّب إلى تجاهل الموادّ المتفاعلة أو النواتج في الحالة الغازية.
- لا يتطرّق الطلاّب إلى قانون حفظ المادّة في عملية الاحتراق.
اقتراحات للمواجهة
- التطرّق إلى الاشتعال (الاحتراق) كعملية كيميائية تشمل موادّ متفاعلة: المادّة المشتعلة والأوكسجين ونواتج (نواتج الاشتعال): أكاسيد من أنواع مختلفة. من الجدير التحدّث عن اشتعال الموادّ العضوية ونواتج الاشتعال الكامل، (H2O + CO2) أو الاشتعال الجزئي (ماء وأوّل أكسيد الكربون أو فحم).
- الاستعانة بالتجارب الحياتية التي يمر بها الطلاّب في الحرائق التي يشعلونها، والتطرّق من جهة إلى الطريقة المألوفة لإخماد الحرائق عن طريق تغطية اللهبة (منع التلامس بين المادّة المشتعلة والأوكسجين) ومن جهة أخرى "التهوية" المألوفة أثناء إشعال الفحم، التي وظيفتها زيادة تزويد الأوكسجين للمادّة المشتعلة.
- التطرّق إلى قانون حفظ المادّة في عملية الاحتراق.
- من المهمّ التطرّق إلى التغيّرات في الطاقة في تفاعلات الاحتراق. الإشارة إلى أنّ تفاعل الاحتراق هو مثال للتفاعل الذي تتحرّر فيه طاقة على شكل حرارة.
عملية الإذابة
- قليل من الطلاّب الذين ينجحون في إعطاء تفسير ميكروسكوبي لعملية الإذابة.
- يعتقد الطلاّب أنّ السكّر يتحوّل إلى سائل (ينصهر) في عملية إذابته في الماء.
- يعتقد الطلاّب أنّ عملية الإذابة هي عملية انصهار بوجود الماء.
- يدّعي بعض الطلاّب أنّ المادّة في الإذابة تحافظ على صفاتها، وبعضهم الآخر يدّعي أنّ عملية الإذابة هي تغيّر كيميائي، لأنّ في رأيهم تتكوّن مادّة جديدة (مركَّب) في هذه العملية.
- يرى الطلاّب في السكّر المذاب مادّة متّصلة (من كتلة واحدة).
- لا يرى الطلاّب المحلول غير المشبع خليطًا (متجانسًا)، وإنّما يرونه مادّة نقيّة (مركَّبًا).
- يعتقد الكثير من الطلاّب أنّ المحاليل تتكوّن فقط من إذابة مادّة صلبة في الماء (المثالان المألوفان هما إذابة السكّر في الماء أو إذابة الملح في الماء). من الجدير إعطاء أمثلة لسائل يذوب في السائل (النبيذ كمحلول من الكحول في الماء) ولغاز يذوب في الماء (المشروبات الغازية).
