Ligevægt

Status & Planer

Forløbet reaktionshastighed og ligevægt foretages i 2a og 2b på Lemvig Gymnasium i efteråret 2017. Først afprøves forløbet i emnet reaktionshastighed inkl. modellen i NetLogo i 2a. Derefter vil der være mulighed for tilretning af modellen og af andet materiale til eleverne - før forløbet afprøves i 2b. Dernæst vil modellen til ligevægt inddrages under ligevægtsforløbet i begge klasser.

Introduktion

Der tages udgangspunkt i emnerne Reaktionshastighed og Ligevægt i kemi. Disse emner kan forekomme abstrakte for eleverne, og håbet er at CT kan være med til at eleverne får en bedre forståelse af de central begreber i emnerne. Derfor bruges modeller i NetLogo (et agentsbaseret programmeringsmiljø) til simulering af kemisk reaktionshastighed samt kemisk ligevægt.

Ved at anvende agentbaseret modellering er det tydeligere for eleverne hvordan elementerne (agenterne) skabes og hvilke egenskaber og opførelse de har. Eleverne kan følge en agent (f.eks en natriumion), både i interface'et og i code'en og derved afgøre om agentens opførelse og egenskaber er i overnesstemmelse med den faglige teori i faget.

Eleverne har herved mulighed for at se effekten af, hvad der sker på det mikroskopiske niveau, i det makroskopiske niveau, og for at se hvad et indgreb på det mikroskopiske niveau betyder for det makroskopiske fænomen.

Reaktion

Der tages udgangspunkt i nedenstående reaktion mellem dihydrogen og diiod: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI (g)

• Udgangspunktet er at temperaturen er 425,4 grader C.
• Ligevægtskonstanten K for denne reaktion ved denne temperatur er 54,4.
• Ligevægtskonstanten K for denne reaktion ved en temperatur på 500 grader K er 160.

Ligevægt

Modellen og forløbet er udviklet for at fremme indlæring i emnet ligevægt. Der fokuseres på de vigtigste begreber i kemisk ligevægt samt forskydning af ligevægt. Det drejer sig igen om kvalitative beskrivelser fremfor det kvantitative (beregning af forskydninger). Nedenfor er de faglige mål for eleverne beskrevet kort.

• Reaktioner forløber i begge retninger
• Ligevægt er derfor ikke en statisk tilstand men en dynamisk - når ligevægt er nået er reaktionshastigheden i begge retninger lige stor
• Når ligevægt er nået er forholdet mellem stofmængdekoncentrationerne af de forskellige stoffer konstant
• Ligevægtens beliggenhed afhænger af ligevægtskonstanten
• En stor reaktionshastighed ændrer ikke ligevægtens beliggenhed, men gør at man hurtigere når ligevægt
• Temperaturen har indflydelse på ligevægtens beliggenhed
• Indgreb i ligevægt og efterfølgende forskydning tilbage til ligevægtstilstanden (reaktionsbrøk; ligevægtskonstant; Le Chateliers Princip)

Visualisering af ligevægt

Ligevægt i NetLogo - en kort introduktion til modellen i NetLogo.

Reaktionsbeholder

• En blanding af partikler i en lukket beholder
• Dihydrogen vises som to små grønne kugle
• Diiod vises som to større lilla kugler
• Hydrogeniodid vises som en lille grøn kugle sammen med en større lilla kugle

Indstillinger

• Mulighed for at ændre antallet af reaktanter og produkt når ligevægt er nået (forskydning af ligevægt)

Grafer

• Viser reaktanters og produkters koncentration (antal) som funktion af tiden
• Viser reaktionsbrøkens (Y) aktuelle værdi
• Viser ligevægtskonstantens værdi for denne reaktion ved denne temperatur (K=54,4)

Varighed

Forløb i Ligevægt strækker sig over 2-3 uger med 6 lektioner af 45 minutters varighed hver uge. Her vil modellen også introduceres i den første del af forløbet.

Eleverne vil arbejde med modellen og tilhørende spørgeskema i en dobbeltlektion som er to gange 45 minutter.

Forudsætninger

Emnerne Ligevægt er normalt en del af kemi på B-niveau.

Eleverne skal have adgang til egen eller skole computer samt netadgang. Der kræves ingen erfaring med programmering for at deltage i forløbet.

Aktiviteter og materialer

• Eleverne introduceres til begrebet ligevægt
• Demonstrationsforsøg ved tavlen (eksempelvis carbonsyre)
• Eleverne repeterer reaktionen mellem dihydrogen og diiod
• Eleverne arbejder i tomands-grupper med modellen samt arbejdsark (stilladsering)
• Opfølgning på elevernes arbejde på klassen
• Dernæst fortsætter forløbet med forsøg mm