Mitä tapahtuu, kun kupari ja sinkki laitetaan suolahappoon? Metallien “persoonallisuustesti” ennen paristokokeita
Hei, olen Ken Kuwako, tiedevalmentaja. Jokainen päivä on kokeilu.
Yläkoulun yhdeksännellä luokalla on fysiikan ja kemian tunti, joka saa monet oppilaat ensin raapimaan päätään, mutta pian heidän silmänsä syttyvät innosta. Kyse on pariston ja akun toimintaperiaatteesta. Käytämme älypuhelimia ja kaukosäätimiä päivittäin, mutta jos joku kysyy: ”Miten se sähkö oikeastaan syntyy?”, harva meistä osaa vastata siihen lonpilta.
Tänään haluan kertoa pienestä valmistelusta, jonka teen aina ennen varsinaista koejärjestelyä. Sen sijaan, että ryntäisimme suoraan rakentamaan paristoa, pysähdymme hetkeksi askeleen päähän. Tämä on oikotie tieteellisen ajattelun kehittämiseen.
Älä yhdistä vielä! Anna materiaalien puhua yksin
Oppikirjoissa neuvotaan usein yhdistämään kaksi eri metallia, kuten sinkki ja kupari, johtimella ja upottamaan ne suolahappoon. Mutta hetkinen!
Jos näytämme heti lopputuloksen, oppilaat saattavat vain todeta: ”Ahaa, hapossa syntyy kuplia”, ja se siitä. Siksi teen aina esikokeen, jossa kysyn: ”Mitä tapahtuu, jos laitamme metallit happoon yksitellen, ilman kytkentöjä?”
Testiryhmäämme kuuluvat sinkkilevy, kuparilevy ja hiilisauva.
Tutustutaan materiaalien luonteeseen
Kun nämä upotetaan suolahappoon yksi kerrallaan, niiden yksilölliset persoonallisuudet (eli erot ionisoitumistaipumuksessa) tulevat selvästi esiin. Katso tämä video:
Sinkkilevy: Heti kun se koskettaa happoa, alkaa voimakas suhina ja kuplinta. Tämä on merkki siitä, että sinkki liukenee ja vapauttaa vetykaasua. ”Vau, se sulaa!” on tyypillinen reaktio oppilailta.
Kuparilevy: Kun tämä lasketaan happoon… hiljaisuus. Mitään ei tunnu tapahtuvan. Ei kuplia. Mutta kun se nostetaan ylös, se on muuttunut hämmästyttävän kirkkaaksi! Happo pesi pois pinnan hapettumat ja lian, mutta itse kupari ei reagoinut hapon kanssa.
Hiilisauva: Ja viimeisenä hiili. Tulos: ei mitään reaktiota. Se pysyy täysin muuttumattomana.
Tämä ”yksinolo” on tärkeä havainto, joka toimii pohjustuksena myöhemmälle oivallukselle.
Miksi-kysymysten kylväminen
Kun tämä esikoe on tehty, ja lopulta yhdistämme sinkin ja kuparin paristoksi, oppilaiden mielissä syntyy valtava kysymysmerkki.
”Mitä ihmettä? Äsken kuparista ei tullut kuplia, mutta heti kun se kytkettiin sinkkiin, kuparin pinnalta alkoi nousta kaasua!”
Tämä ihmetys on moottori, joka kuljettaa meidät ymmärtämään elektronien liikettä ja sähkövirran olemusta. Ilmiö, joka ei tapahtunut yksin, alkaa tapahtua yhdessä. Se on pariston magiaa.
Miksi hiilisauva on mukana?
Miksi otamme hiilisauvan mukaan kokeeseen, vaikka se ei ole edes metalli?
Vastaus löytyy, kun puramme tavallisen sinkki-hiili-pariston (alkalipariston edeltäjä). Sen keskellä on musta sauva – juuri se on hiiltä.
”Kokeillaanpa samoilla aineilla, joita on oikean pariston sisällä.”
Tämä pieni lause yhdistää koelasin tapahtumat suoraan kotona käytettäviin laitteisiin. Se on hetki, jolloin oppikirjan teoria kohtaa todellisen maailman.
Hiljaa hyvää tulee. Sen sijaan, että rakentaisimme pariston kiireellä, annamme aikaa jokaiselle materiaalille erikseen. Se syventää lasten ja nuorten tieteellistä uteliaisuutta huomattavasti.
Ota yhteyttä
Tiede on ihmeellistä ja hauskaa! Olen koonnut sivuilleni vinkkejä kotona tehtäviin kokeisiin ja selityksiä niiden takana. Tutustu rohkeasti!
Tiedeblogin sisällöt on koottu kirjaksi. Lue lisää täältä.
Lisätietoa minusta (Ken Kuwako) löytyy täältä.
Yhteydenotot (kirjoitusyhteistyö, luennot, tiedepajat, TV-konsultointi jne.) täältä. – Seuraa päivityksiä X-palvelussa!
Tiedevinkkien YouTube-kanava tarjoaa kokeiluvideoita!
