أفضل تجارب الكيمياء و كيفية تنفيذها في المعامل الافتراضية
أفضل تجارب الكيمياء و كيفية تنفيذها في المعامل الافتراضية
- تجارب الكيمياء التحليلية عملي من براكسيلابس
توفر معامل براكسيلابس مجموعة كبيرة من تجارب الكيمياء التحليلية عملي مثل:
تحديد تركيز حمض الكبريتيك
تحديد تركيز خليط من هيدروكسيد الصوديوم و كربونات الصوديوم (معايرة واردر)
تحديد تركيز حمض الخليك في الخل التجاري
تقدير عدد جزيئات ماء التبلور في البوراكس
- تجارب الكيمياء العضوية عملي من براكسيلابس
توفر معامل براكسيلابس مجموعة كبيرة من تجارب الكيمياء العضوية عملي مثل:
الكشف عن مجموعة الكربوكسيل
الكشف عن مجموعة الكحولات
الكشف عن مجموعة الفينولات
الكشف عن مجموعة الألدهيدات و الكيتونات
تجارب الكيمياء وتاريخها
تعتمد الكيمياء كعلم على استخدام المختبر ولا يمكن تدريسها بشكل فعال دون إجراء تجارب.
تساعد المعامل الافتراضية المستخدمين على مواكبة التطور التكنولوجي للعصر الرقمي. تسمح المعامل الافتراضية للطلاب بإجراء التجارب العملية االكيميائية لمتعلقة بالمقررات النظرية ، مما يساعدهم على استيعاب المقررات. يوفر المختبر الافتراضي المتعة أثناء اجراء التجارب. تمكن المعامل الافتراضية الطلاب على إجراء التجربة أكثر من مرة
يؤدي إجراء تجارب الكيمياء في المعامل دورًا حيويًا في مناهج العلوم كوسيلة لطلابنا الصغار لفهم العالم الطبيعي الذي يعيشون فيه. منذ القرن التاسع عشر ، عندما بدأت المدارس في تدريس العلوم بشكل منهجي أصبحت المختبرات العلمية ميزة مميزة لتعلم الكيمياء.
على الرغم من المزايا والحاجة الواضحة للممارسة التعليمية في المختبرات الافتراضية فإن عددهم وخبرتهم في استخدامها في التعلم التفاعلي والتعلم عن بعد للتخصصات الكيميائية على سبيل المثال الكيمياء الفيزيائية في الممارسات الأجنبية والمحلية ليست كبيرة تم إنشاء المعامل الافتراضية في الكيمياء أساسًا للتعليم الثانوي العام ("مختبر الكيمياء الافتراضي للصفوف 8-11 ISO"). بالنسبة للتعليم العالي هناك عدد محدود من مختبرات الكيمياء الافتراضية بشكل رئيسي في الكيمياء غير العضوية والعامة والعضوية للمناطق غير الكيميائية ملفات التدريب وكلها تقريبًا باللغة الإنجليزية وفي بعض الحالات يلزم التسجيل والدفع مقابل استخدام النسخة الكاملة: Chemlab ، Crocodile Chemistry 605 والمنتج التعليمي مختبر الكيمياء الافتراضي Dartmouth ChemLab (دليل تفاعلي لأداء الأعمال المختبرية في الكيمياء العامة تم إنشاؤه على أساسه وتم تكييفه للمدارس الروسية وليس في الواقع مختبرًا افتراضيًا) مجموعة من التصورات والمحاكاة الحاسوبية لمحاكاة تجارب الكيمياء و Virtlab: مختبر افتراضي والعديد من المحاكاة الأخرى.
بعد الحرب العالمية الأولى ومع تزايد المعرفة العلمية بسرعة تم استخدام معامل العلوم بشكل أساسي كوسيلة لتأكيد وتوضيح المعلومات التي تم تعلمها سابقا في محاضرة أو من الكتب المدرسية.
- أنواع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في تجارب الكيمياء
تفاعلات الاتحاد Combination or Synthesis Reactions
يقصد به أن المواد المتفاعلة تتحد معًا (2 أو أكثر) لصنع ناتج جديد واحد.
مثال:
C (s) + O2 (g) → CO2 (g)
H2O (l) + SO3 (g) → H2SO4 (aq)
تفاعلات الاحتراق Combustion Reaction
يقصد به أن عنصرًا أو مركبًا واحدًا يتحد مع غاز الأكسجين ويطلق الطاقة. تسمى هذه الأكسدة بالحرق.
مثال:
C (s) + O2 (g) → CO2 (g) + E
2Mg (s) + O2 (g) → 2MgO (s) + E
تفاعلات الاستبدال المزدوج Double Replacement Reaction
يقصد به أن مركبين أيونيين يحلان محل الأيونات أو يتبادلانهما وينتجان مركبين أيونيين جديدين.
مثال:
NaCl (aq) AgNO3 (aq) → NaNO3 (aq) + AgCl (s)
تفاعلات التحلل او التفكك Decomposition Reactions
وهذا يعني أن مادة متفاعلة واحدة تتحلل أو تتفكك لتشكيل 2 أو أكثر من نواتج التفاعل.
مثال:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
H2O(l) + SO3(g) → H2SO4(aq)
تفاعلات الاستبدال الاحادية Single Replacement Reaction
يقصد به أن عنصرًا واحدًا يستبدل عنصرًا مشابهًا لمركب متفاعل مجاور.
مثال:
Zn (s) + CuSO4 (aq) → ZnSO4 (aq) + Cu (s)
- أفرع الكيمياء الأخرى التي لايمكن تجاهلها
• الكيمياء الخضراء: تهتم الكيمياء الخضراء بدراسة ومعرفة طرق تقليل التأثير السلبي على البيئة الناجم عن العمليات الكيميائية. وهذا يشمل علاج هذة المشكلة عن طريق جعل هذه العمليات الكيميائية أكثر صداقة للبيئة.
• الكيمياء الكهربية: تدرس الكهربية سلوك الأيونات والبروتونات وحركة الشحنة في الأنظمة الكيميائية
• الجيوكيمياء: تهتم الجيوكيمياء بدراسة خصائص وطبيعة المواد و كذلك العمليات الجيولوجية المختلفة.
• الحركية الكيميائية: تهتم الحركية الكيميائية بدراسة سرعة او معدل العمليات الكيميائية والتفاعلات والعوامل التي تؤثر عليها.
• الكيمياء النووية: تدرس الكيمياء النووية التفاعلات بين النيوترونات والبروتونات والجسيمات دون الذرية الاخرى، على عكس معظم أفرع الكيمياء الاخرى التي تهتم بشكل أساسي بالتفاعلات بين الإلكترونات في الذرات والجزيئات
• كيمياء البوليمر: تدرس كيمياء البوليمر تركيب وكذلك خصائص الجزيئات الكبيرة والبوليمرات.
• كيمياء الكم: تطبق كيمياء الكم ميكانيكا الكم لاستكشاف و دراسة الأنظمة الكيميائية.
• الكيمياء النظرية: يهدف هذا الفرع الى تطبيق الرياضيات والفيزياء وبرمجة الكمبيوتر من أجل الاجابة على أسئلة الكيمياء المختلفة.
• الكيمياء الفلكية: تهتم بمعرفة مدى توافر المركبات والعناصر في الكون ، وتفاعلات هذه المواد مع بعضها البعض ، وأيضا تهتم بدراسة الإشعاعات الكونية وتفاعلها مع والمادة.
• الكيمياء الإشعاعية: تدرس الكيمياء الإشعاعية بشكل أساسي تركيب العناصر والمركبات المشعة وكذلك تهتم بدراسة طبيعة النظائر المشعة وتأثيرات الإشعاع المختلفة على المادة.
• الكيمياء النووية: تدرس الكيمياء النووية التفاعلات بين النيوترونات والبروتونات والجسيمات دون الذرية الاخرى، على عكس معظم أفرع الكيمياء الاخرى التي تهتم بشكل أساسي بالتفاعلات بين الإلكترونات في الذرات والجزيئات
- أهداف تعليم تجارب الكيمياء في معامل العلوم
لإثارة الاهتمام والرضا والانفتاح والفضول وكذلك الحفاظ على هذه الصفات.
لتنمية القدرة على التفكير الإبداعي وحل المشكلات.
تعزيز جوانب التفكير العلمي والمنهج العلمي.
لتطوير الفهم لدى الطلاب.
لتطوير القدرات العملية (على سبيل المثال ، تصميم تجربة وتسجيل البيانات وتحليل وتفسير النتائج التي تم الحصول عليها من خلال إجراء تجارب الكيمياء).
- لماذا نحتاج إلى مختبرات افتراضية أو مبدعين؟
للتحضير للعمل المخبري الحقيقي.
للأنشطة المدرسية ، إذا لم تكن هناك شروط ومواد وكواشف ومعدات مناسبة.
للتعلم عن بعد.
للدراسة المستقلة للتخصصات في مرحلة البلوغ أو مع الأطفال ، لأن العديد من البالغين لسبب أو لآخر ، يشعرون بالحاجة إلى تذكر ما لم يتم تعلمه أو فهمه في المدرسة.
للعمل العلمي.
للتعليم العالي مع عنصر عملي مهم.
أصناف
- فؤائد لاجراء تجارب الكيمياء في المعامل الافتراضية لتحسين التدريس
• تساعد المعامل الافتراضية المستخدمين على مواكبة التطور التكنولوجي للعصر الرقمي.
تسمح المعامل الافتراضية للطلاب بإجراء التجارب العملية االكيميائية لمتعلقة بالمقررات النظرية ، مما يساعدهم على استيعاب المقررات.
• تمكن المعامل الافتراضية الطلاب من إجراء العديد من التجارب التي يصعب إجراؤها في مختبرات حقيقية بسبب المخاطر(تجارب كيميائية خطيرة).
• تمكن المعامل الافتراضية الطلاب والمعلمين من استخدام أحدث التقنيات.
• تساعد المعامل الافتراضية المعلمين والطلاب على توفير الوقت والجهد لأنهم لا يحتاجون إلى الالتزام بأوقات معينة لدخول المختبر أو للانتقال من مكان إلى آخر.
• تمكن المعامل الافتراضية الطلاب على إجراء التجربة أكثر من مرة.
• تساعد المعامل الافتراضية الطلاب على تعلم التقنيات الأساسية وطرق الممارسة التي يستخدمها فنيون المختبرات والباحثون مع الحفاظ على مزايا تجارب مختبر الكيمياء
أخطار يمكن تجنبها عن اجراء تجارب مختبر الكيمياء الافتراضي
عند العمل والتعامل مع المواد الكيميائية الخطرة ، هناك ثلاث طرق يمكن أن تتعرض لها. مثل ملامسة المواد الكيميائية للجلد ، والابتلاع عن طريق الفم ، والاستنشاق.
ملامسة الجلد والعينان
عند التعامل مع المواد الكيميائية بشكل مباشر يكون الجلد والعينان في خطر ويجب اتخاذ احتياطات السلامة الدقيقة في جميع الأوقات لتقليل المخاطر. الشكوى الأكثر شيوعًا من ملامسة الجلد للمواد الكيميائية هي التهيج و حروق تتراوح شددتها من خفيفة إلى شديدة. يمكن أيضًا أن تنتقل أي مواد كيميائية سامة إلى مجرى الدم بعد ملامستها للجلد.
الابتلاع عن طريق الفم
الاستنشاق
الاستنشاق هو الطريقة الأكثر شيوعًا لدخول المواد الكيميائية إلى جسمك و حتى أصغر كمية من السموم التي يتم استنشاقها في الجسم يمكن امتصاصها بسرعة وتسبب الضرر.
أمثلة لمواد كيميائية ضارة
في المختبر ، من المحتمل التعامل مع مجموعة كاملة من المواد الكيميائية الخطرة. نورد أدناه عددًا قليلاً فقط من المواد الكيميائية الأكثر خطورة التي يمكن أن تواجهها وجهًا لوجه.
المذيبات العضوية مثل البنزين والأسيتون
الاحماض القوي مثل الكبريتيك وحمض الهيدروفلوريك
المسرطنات مثل التولوين والفورمالدهيد
خليط البيرانا
في حالة ملامسة هذه المادة الكيميائية للجلد ، تكون شديدة العدوانية ، مسببة ألمًا وضررًا دائمًا. من الصعب أيضًا التخلص منها لأنها ستستمر في التفاعل لفترة طويلة من الزمن.
تجارب براكسيلابس الافتراضية في الكيمياء
تزود براكسيلابس المؤسسات التعليمية والمتعلمين بها بمكتبة كبيرة ومتنامية من تجارب الكيمياء الافتراضية. التجارب المتوفرة حاليًا تغطي مجالات الكيمياء العامة والتحليلية والعضوية. يمكن للطلاب التعلم والفهم من خلال التجريب دون مخاطر أو تكاليف عالية.
تجارب كيميائية في المختبر الافتراضي
المختبر الافتراضي هو محاكاة عبر الإنترنت لمختبرات الكيمياء الواقعية. وهو مصمم لمساعدة الطلاب على ربط الحسابات الكيميائية بكيمياء المختبرات الأصيلة. يسمح المعمل للطلاب بالاختيار من بين مئات الكواشف القياسية ومعالجتها بطريقة تشبه المختبر الحقيقي.
لقد تغير التعليم العالمي والعملية العلمية بشكل واضح في السنوات الأخيرة ، لكن لسبب ما يتحدثون أكثر ليس عن الابتكارات الخارقة والفرص التي تفتحها ، ولكن عن فضائح الامتحانات المحلية. وفي الوقت نفسه ، يعكس جوهر العملية التعليمية بشكل جميل المثل الإنجليزي يمكنك أن تقود حصانًا إلى مكان للري لكن لا يمكنك جعله يسكر
تنتقل الكيمياء من المختبر الشخصي والفصل الدراسي إلى الكمبيوتر حيث يوفر العمل في مختبر الكيمياء الافتراضي وعرض المحاكاة طرقًا إضافية لتعلم تجارب الكيمياء وبعيدا عن مخاطر اجراء التجارب الكيميائية الخطيرة.
