مقدمه
نیروهای درون‌مولکولی (بین اتمی) همچون پیوند کووالانسی، اتم‌ها را در درون مولکول کنار هم نگاه می‌دارند ولی نیروهای بین‌مولکولی موجب قرار گرفتن مولکول‌ها در کنار یکدیگر می‌شوند. این نیروها عامل خواص فیزیکی همچون نقطه ذوب، نقطه جوش، حل شدن و ... هستند. درک نادرست از نیروهای بین‌مولکولی‌ـ که ریشه در تصورهای از پیش پنداشته و باورهای غیرعلمی دانش‌آموزان دارد‌ـ یکی از مهم‌ترین عواملی است که مانع یادگیری معنی‌دار و دائم این مفهوم می‌شود و در درک مفاهیم پایه‌ای همچون تغییرهای فیزیکی، انحلال‌پذیری و ... آنان را دچار سردرگمی می‌کند. دانش‌آموزان با ساختار مولکول آشنایی دارند ولی قادر به توصیف دقیق خواص الکترواستاتیکی و نیروهای بین‌مولکولی نیستند در نتیجه، در بررسی نیروهای بین‌مولکولی به نیروهای درون‌مولکولی (بین اتمی) توجه می‌کنند و چون تصوری از تجمع سه‌بعدی مولکول در کنار هم ندارند، هنگام توجیه خواص فیزیکی دچار ضعف می‌شوند. جهت ایجاد ارتباط بین مفاهیم میکروسکوپی و تجربه‌های ماکروسکوپی، روش‌های آموزشی مناسب می‌تواند حامی دانش‌آموزان در درک فرایندهای فیزیکی و پاسخ به پدیده‌ها باشد.
طراحی فعالیت
در کتاب آزمایشگاه علوم یازدهم، در مجموعه آزمایش‌های مربی، آزمایشی به نام «شبیه و شبیه‌تر» آورده شده است که برای انجام آن نیاز به بلور بنفش (کریستال ویولت) یا متیل بنفش است. این ترکیب شیمیایی با فرمول پیچیده که در رنگ‌آمیزی میکروب‌شناسی به‌کار می‌رود، در هر آزمایشگاهی وجود ندارد و به بهانه نبود آن معلمان از انجام این آزمایش چشم‌پوشی، و به ارائه مفاهیم نظری بسنده می‌کنند. نگرشی نو به ساده‌سازی آزمایش‌ها که به دور از پیچیدگی‌ها، به‌صورت ساده بیان شود و از مواد شیمیایی موجود در متن زندگی و موجود در دسترس استفاده شود، علاوه‌بر کم‌هزینه بودن، موجب ایمن‌تر شدن آزمایش می‌شود و لذت انجام آزمایش را افزایش خواهد داد. در این فعالیت سعی شده با استفاده از وسایل و مواد قابل‌دسترس در کلاس درس، آزمایشی ساده اما پرمعنا انجام شود و مفاهیم مهمی را به دانش‌آموزان آموزش دهد.
انجام آزمایش
وسایل و مواد مورد نیاز: ظرف پلاستیکی یا شیشه‌ای دارو، قاشق پلاستیکی، بتادین (تنتور ید)، استون، نمک خوراکی
روش کار
1. در یک ظرف پلاستیکی یا شیشه‌ای دارو 10 mL استون بریزید و به آن چند قطره محلول بتادین (تنتور ید) بیفزایید.
2. 10mL آب به مخلوط بیفزایید و آن را هم بزنید تا محلول یکنواخت زرد کم‌رنگی تشکیل شود.
3. با قاشق پلاستیکی، حدود سه گرم نمک خوراکی در مخلوط بریزید و آن را به‌شدت هم بزنید. پس از مدتی دو فاز در محلول تشکیل می‌شود: استون با رنگ زرد در بالا و آب نمک در پایین لوله قرار می‌گیرد.
بحث
با توجه به وسایل و مواد ساده به‌کاررفته، این آزمایش در هر مکانی به سهولت قابل انجام است و انجام آن برای دانش‌آموزان لذت‌بخش خواهد بود. آن‌ها با کنجکاوی مشاهده‌ها خود را ثبت می کنند و به تجزیه‌وتحلیل مشاهده‌ها می‌پردازند. برخی از نتایج این تحلیل‌ها می‌تواند به این قرار باشد:
• ید موجود در بتادین (تنتور ید) ناقطبی است در حالی که استون، حلالی قطبی است. پس مقدار کمی ید در استون حل می‌شود و محلول زرد کم‌رنگ را ایجاد می‌کند.
• نیروهای بین‌مولکولی آب و استون از نوع دوقطبی‌ـ دوقطبی است از این رو، استون به‌راحتی در آب حل می‌شود و محلول یکنواخت و تک فازی ایجاد می‌کند.
• نیروی بین‌مولکولی آب و نمک، از نوع یون‌ـ دوقطبی است و نسبت به نیروی بین‌مولکولی آب و استون که دوقطبی‌ـ دوقطبی است، قوی‌تر است. پس آب به مقدار بیشتر می‌تواند نمک را در خود حل کند و در نتیجه، استون از آن جدا می‌شود.
• نیروی بین‌مولکولی ید ناشی از قطبش لحظه‌ای است و به نیروی دوقطبی‌ـ دوقطبی استون که از نیروی دوقطبی‌ـ دوقطبی آب ضعیف‌تر است، شباهت دارد. از این رو، بیشتر در استون حل، و همراه آن جدا می‌شود.
نتیجه‌گیری
این آزمایش مفهوم نیروهای بین‌مولکولی و قدرت آن‌ها را به شیوه‌ای مناسب برای دانش‌آموزان به نمایش می‌گذارد و به آن‌ها در درک نیروی‌های بین‌مولکولی کمک می‌کند تا به‌راحتی در مورد نیروهای بین‌مولکولی نتیجه‌گیری کنند:
ناقطبی‌ـ دوقطبی< دوقطبی‌ـ دوقطبی< یون‌ـ دوقطبی
طراحی و اجرای آزمایش‌های ساده توسط معلم حرفه‌ای شیمی می‌تواند برای تفهیم مباحث مهم شیمی، رفع نارسایی‌های امکانات آموزشی و افزایش کیفیت آموزش بسیار مؤثر واقع شود.
بنابراین پیشنهاد می‌شود که به جای گلایه از کمبود وقت و امکانات سعی شود با استفاده بهینه از امکانات به خلق و طراحی آزمایش‌های ساده، کم‌هزینه و ایمن و با اجرای شیوه‌های نوین، زمینه درک روشن مفاهیم علمی در فراگیران فراهم شود تا آن‌ها را در دستیابی به سطوح بالای یادگیری یاری کند.
منابع
1. Thomas P. Williams, Teaching High School Chemistry: Content and Instruction, 1st Edition, CreateSpace Independent Publishing; 2016.
2. Bassam Z. Shakhashiri, Chemical Demonstrations, A Handbook for Teachers of Chemistry (Volume 5) 1st Edition, University of Wisconsin Press; 2011.
3. Eilks, I. Hofstein, A. Teaching Chemistry-A Studybook, Sense Pub., 2013.
4. Christina H. Swan, John D. Mays, Chemistry Experiments for High School at Home, Classical Academic Press; First edition, 2014.