Temat

Oddziaływania międzycząsteczkowe

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Rozpoznawanie oddziaływań międzycząsteczkowych i ich skutków.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Rozpoznawanie oddziaływań międzycząsteczkowych.

2. Określanie wielkości oddziaływań międzycząsteczkowych w różnych stanach skupienia ciał.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- rozpoznaje oddziaływania międzycząsteczkowe,

- określa od czego zależy wielkość oddziaływań.

Metody kształcenia

1. Uczenie się przez obserwację.

Formy pracy

1. Praca indywidualna.

2. Praca z całą klasą.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania te mają charakter złożony. Niektóre właściwości fizyczne ciał, takie jak np. stany skupienia, są bezpośrednim następstwem oddziaływań.

Gdy cząsteczki znajdują się zbyt blisko siebie, tzn. w odległościach zbliżonych do ich średnicy lub mniejszych, przeważa bardzo silne oddziaływanie odpychające. W odległościach większych od średnicy cząsteczek zaczyna dominować oddziaływanie przyciągające. W ciałach stałych, które wykazują silne oddziaływania międzycząsteczkowe o charakterze przyciągającym opisane zjawiska powodują, że cząsteczki znajdują się bardzo blisko siebie i mogą jedynie drgać wokół swoich położeń równowagi.

[Ilustracja interaktywna]

Realizacja lekcji

Polecenie

Przyjrzyj się doświadczeniu wykonanemu przez nauczyciela.

Doświadczenie 1 (pokazowe)

Problem badawczy:

Prezentacja oddziaływań międzycząsteczkowych.

Hipoteza badawcza:

Pomiędzy dwiema płaszczyznami występują oddziaływania międzycząsteczkowe zależne od odległości między cząsteczkami stykających się powierzchni. Obecność warstwy pośredniej cieczy może wpłynąć na siły adhezji obu stykających się powierzchni.

Przebieg doświadczenia:

1. Nauczyciel przyciska do siebie dwa dyski optyczne stroną z nalepką. Sprawdza czy między dwiema powierzchniami dysku optycznego pojawiło się wyraźne oddziaływanie.

2. Nauczyciel nanosi nieco wody (pędzlem) na powierzchnię nalepki jednego z dysków optycznych (ilustracja 1 i ilustracja 2) i dociska do niej drugi dysk optyczny (powierzchnią z nalepką). Po wyciśnięciu nadmiaru wody ze szczeliny między dyskami podnosi górny dysk, który unosi ze sobą dolny dysk siłami adsorpcji (ilustracja 3), które w tym przypadku są siłami adhezji.

[Ilustracja 1]

[Ilustracja 2]

[Ilustracja 3]

Wniosek:

W przypadku suchych powierzchni siła ich wzajemnego oddziaływania jest bardzo mała. Obie powierzchnie nie są idealnie płaskie i posiadają nierówności, które powodują, że efektywna powierzchnia styku obu powierzchni jest rzędu ułamka procenta całej powierzchni. Po zwilżeniu powierzchni i wyciśnięciu powietrza namoczeniu lusterka efektywna powierzchnia styku obu powierzchni zwiększyła się. Ośrodkiem pośredniczącym pomiędzy obiema powierzchniami jest woda, której cząsteczki silnie oddziałują ze sobą. Siła tych oddziaływań jest znacznie większa niż w gazie który uprzednio wypełniał szczeliny pomiędzy powierzchniami okładek dysków optycznych. Siłę tą nazywamy siłą adhezji. Doświadczenie dowodzi faktu, że wielkość oddziaływań międzycząsteczkowych zależy od średniej odległości między cząsteczkami ciała fizycznego.

Podsumowanie lekcji

- Cząsteczki nieustannie oddziałują między sobą. Oddziaływania międzycząsteczkowe zachodzą między cząsteczkami lub atomami cieczy, gazu i ciał stałych. Jeśli odległości między cząsteczkami są zbliżone do ich średnicy lub mniejsze, oddziaływanie ma charakter odpychający, a jeśli te odległości są większe, dominuje oddziaływanie przyciągające.

- W ciałach stałych ruch cząsteczek jest najmniej swobodny, tzn. drgają one wokół pewnych położeń równowagi, a oddziaływania międzycząsteczkowe są najsilniejsze.

- W cieczach cząsteczki poruszają się swobodniej i szybciej niż w ciałach stałych.

- W gazach oddziaływania między cząsteczkami są najsłabsze. Cząsteczki gazu mają duże prędkości i swobodę ruchu.