Öğrencilerin Asit-Baz Konusunda Kavram Yanılgıları ve Farklı

ÖĞRENCİLERİN ASİT- BAZ KONUSUNDA KAVRAM YANILGILARI VE FARKLI
MADDE TÜRLERİNİN KAVRAM YANILGILARINI SAPTAMA AMACIYLA
KULLANIMI
İnci MORGİL, Ayhan YILMAZ, Oya ŞEN, Soner YAVUZ
Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, OFMA Bölümü, Kimya Eğitimi A.B.D., ANKARA
ÖZET: Kimya eğitiminde yüksek öğretim, ortaöğretim ve ilköğretim düzeyinde, öğrenciler tarafından yeni öğrenilen
konularda özellikle bazı terim ve kavramların yanlış algılandığı bilinmektedir. Asit-baz konusunda yapılan çalışmalarda
öğrencilerin anlatmada güçlük çektiği kavramlara ve yanlış anlama sonucu meydana gelen hatalı öğrenmelere de
değinilmiştir. Asit-baz konusundaki kavram yanılgıları daha sonraki konuların anlaşılmasında da zorluklara neden
olmaktadır. Çünkü asit-baz kavramları kimyanın pek çok konusunda karşımıza çıkmaktadır. Söz konusu kavram
yanılgılarının neler olduğunun saptanması ve bu amaçla hazırlanan testlerin kavram yanılgılarının saptanmasında ne kadar
başarılı olduğunun ortaya çıkarılması amacıyla aynı hedef ve davranışa yönelik 3 farklı madde türünde (çoktan seçmeli,
yazılı yoklama ve kısa cevap) testler hazırlanmıştır. Hacettepe Üniversitesi, Eğitim Fakültesi, Kimya Öğretmenliği
Bölümünde öğrenim gören 40 öğrencinin analitik kimya dersi kapsamında öğrendikleri asit-baz konusunda ortaya çıkan
kavram yanılgıları ve başarıları tespit edilmiştir. Sorularda özellikle pH, asit-baz kuvvetleri, kuvvetli asit, zayıf asit, kuvvetli
baz ve zayıf baz, konjuge asit-baz çiftleri, nötralleşme, amfoterlik, tuz oluşumu, indikatörler ve asit-baz derişimleri gibi
kavramlara değinilmiştir. Yapılan değerlendirme sonucunda, öğrencilerin asit-baz konusunda sahip oldukları kavram
yanılgılarının çok fazla olmadığı ve madde türünün kavram yanılgılarını saptamakta etkisi olduğu belirlenmiş ve buna göre
öneriler getirilmiştir.
1. GİRİŞ
Kimya eğitiminde her düzeydeki öğrencilerin, yeni öğrenilen konular kapsamındaki bazı terim
ve kavramları anlamakta güçlük çektikleri ve yanlış anlamalar sonucu kavram yanılgılarının ortaya
çıktığı düşünülmektedir. Söz konusu kavram yanılgılarını ortaya çıkarabilmek ve bu kavram
yanılgılarını giderebilmek için çeşitli araştırmalar yapılmıştır ve yapılmaya da devam edilmektedir.
Toplis (1998), öğrencilerin asit-baz konusundaki düşünceleri üzerine olan çalışmasında, kavram
yanılgılarını ortaya çıkarmayı amaçlamıştır. Bu amaçla, asit-baz konusunda eğitim öncesi ve
sonrasında öğrencilerin sahip oldukları kavramları, kavram yanılgılarını ve düşüncelerini
karşılaştırmıştır. Çoğu öğrencide yüksek oranda kavram yanılgısı göze çarparken, öğrencilerin
özellikle asit kavramını anlamada, indikatör kullanılmasını düşünmelerini umut verici olarak
bulmuştur. Öğrenciler asit kavramını anlamaya çalışırken önceki kavramlardan yola çıktığını
düşünmektedir. Öğrenciler asit mi, baz mı oluşunu renk değişimi ile karar verirken, basit düşünceleri
kullanmıştır. Fakat yine de öğrencilerin bazları anlamada büyük problemleri olduğu görüşündedir.
Öğrencilerin çoğu kez asit-baz hakkındaki hatalı fikirleri günlük hayatlarındaki deneyimlerinden elde
ettiğini ifade etmektedir. Oversby (2000), zayıf asit ve zayıf asit çözeltisi arasındaki farka değinmiştir.
Kuvvetli asit formundan zayıf asit çözeltisi yapılabilir mi? sorusundan yola çıkarak zayıf asit ile zayıf
asidik terimleri arasında söyleniş farkından doğan karışıklıklar üzerinde durmuştur. Orta dereceli okul
öğrencilerinin mantığa uygun biçimde pH kavramları hakkındaki düşüncelerinin gelişimi üzerine,
araştırmanın çatısını kurmuştur. Bununla birlikte basit hatırlamalar sırasında ortaya çıkan, doğru
olmayan açıklamalardan kaçınmak için öneriler getirmiştir. Ek olarak karışıklığı önlemek için pH’nın
bir çok yönüne açıklamalar getirmiştir. Ross & Munby (1991), lise öğrencilerinin asit-baz konusunu
anlamada ortaya çıkan kavram yanılgılarını, kavram haritaları ile ortaya çıkarmayı amaçlamıştır. Ders
programlarını, kavram haritaları üzerine kurarak planlamışlardır. Bu haritanın tasarımında çoktan
seçmeli test ve müzakere yöntemini kullanmışlardır. Her bir katılan öğrenci için bir kavram haritası
düzenlenmiştir. Katılan öğrencilerden ikisi seçilerek analiz sonuçları örneklerle açıklanmıştır.
Öğrencilerin günlük kavramları, bilimsel kavramlardan daha kolay hatırladıkları ortaya çıkarılmıştır.
Schmidt (1991), nötralizasyon kavramı öğrenci problemlerinin açıklaması ve tanımı üzerine yaptığı
çalışmada, 7500 öğrencinin rasgele seçilmiş nötralizasyon kavramlarından oluşan test maddelerine
verdiği yanıtlardan yararlanmıştır. Yanıtların analizi çoğu öğrencinin kavramları orijinal anlamıyla
kavradığını göstermiştir. Öğrenciler, nötralizasyon reaksiyonlarını zayıf asit ya da baz olsa bile, nötral
çözelti olarak uyarlamışlardır. Diğer öğrenciler aynı sonuç olarak nötralizasyonu tersinmez
reaksiyonlar olarak kabul etmişlerdir. Zayıf asit ile kuvvetli baz reaksiyonunda ne olduğunu
anlayabilmeleri için, iki reaksiyonu kavramaya dikkat etmelidirler. Bu iki reaksiyon denge
reaksiyonudur; zayıf asitin protolizi ve hidrojen iyonu ile hidroksit iyonunun su içindeki
reaksiyonudur. Vidyapati & Seetharamappa (1995), lise ikinci sınıf öğrencilerinin asit-baz kavramları
üzerine olan çalışmasında, öğrencilere günlük yaşamdaki asidik maddeleri sorduklarında, %64
oranında meyveler, %69,3 oranında soda ve alkolsüz içecekler, %26,6 oranında ise sirke yanıtını
almışlardır. Bunlar asitler hakkında makul düşüncelerdir. Öğrencilerin %85 oranında nötralizasyon
terimi hakkında kavram yanılgıları olduğunu tespit etmişlerdir. Öğrenciler zayıf ya da kuvvetli
olduğunu dikkat etmeden nötralizasyon reaksiyonlarının daima nötral çözeltiler oluşturduğunu
düşünmüşlerdir. %70 oranında ise nötralizasyon sırasında ısının ya da oluşan çözeltinin pH ‘sının
değiştiğini düşünmektedir. %15 oranında ise oluşan çözeltiye asit ya da baz eklendiğinde pH’nın bir
miktar değiştiğini düşünmektedir. Cross ve diğer. (1986), üniversite 1. sınıf öğrencilerinin maddenin
bileşenleri ve asit-baz kavramları üzerine olan çalışmasında, anket sorularından elde edilen
bilgilerden, öğrencilerin genelde maddenin bileşenlerini ve asit-baz kavramlarını iyi bildiklerini fakat
bu bileşenler arasındaki ilişkiden haberdar olmadıklarını bulmuştur. Öğrencilerin asitlere üç farklı
örnek vermeleri istendiğinde, %93 oranında hidroklorik asit, %61 oranında sülfürik asit ve %56
oranında asetik asit yanıtını almıştır. Bazlara ise öğrencilerin %43’ü ikiden fazla örnek verememiştir.
Buna ek olarak %17’si pH’yı asitlik derecesinin ölçüsü olarak yanıtlamışlardır . Cross, Chastrette ve
Fayol (1988), üniversite 2. sınıf öğrencilerinin kimyanın temel kavramları üzerine olan çalışmasında
ise, öğrencilerinin kavramları üniversite eğitimi ile doğru olarak anladığını bunu yanında bir kısmının
hatalı kavradığını bulmuştur. Araştırmada kimya eğitimindeki çoğu önemli kavramların çok formal
karakter taşıdığı düşünülmektedir. Öğrencilerin kimyayı ve günlük yaşamı hemen hemen
birleştiremediği ve sırasıyla bu durumları pratik çalışmalarla geliştirmek ve kimyasal olmayan
problemleri de açmak gerektiği düşünülmektedir.
2. ARAŞTIRMANIN AMACI
Çalışma kapsamında, öğrencilerin analitik kimya dersi kapsamında öğrendikleri asit-baz
konusunda “Arhenius asit-baz tanımı, Bronsted-Lowry asit-baz tanımı, pH, pOH, asit-baz kuvvetleri,
özellikleri ve değerlikleri, konjuge asit-baz çiftleri, nötralleşme, amfoterlik, tuz oluşumu, indikatörler
ve asit-baz derişimleri” gibi kavramlarda ortaya çıkan kavram yanılgılarını saptamak amaçlanmıştır.
Bu amaçla, aynı hedef ve davranışa yönelik yirmi sorudan oluşan Kimya Başarı Testleri (KBT)
hazırlanmıştır. Bu testler, madde türünün söz konusu kavram yanılgılarının saptanmasında ne kadar
başarılı olduğunun ortaya çıkarılması için yazılı yoklama, kısa cevap ve çoktan seçmeli olmak üzere
üç farklı madde türünden oluşmuştur.
Araştırma kapsamında, aşağıda belirtilen alt problemler üzerinde durulmuştur.
• Öğretmen adaylarının asit-baz konusunda sahip oldukları kavram yanılgıları nelerdir?
• Öğretmen adayları bu konuda literatürde belirlenmiş olan kavram yanılgılarından hangilerini
göstermektedir?
• Öğretmen adayları literatürde belirlenen kavram yanılgılarından başka yeni kavram yanılgılarına
sahip midir?
• Farklı madde türünün öğrenci başarısı üzerine etkisi var mıdır?
• Farklı madde türünden oluşan testlerde öğrenci başarısında cinsiyet bakımından farklılıklar var
mıdır?
3. YÖNTEM
3.1. Evren
Araştırmanın evrenini, 2001-2002 güz döneminde, Hacettepe Üniversitesi, Ortaöğretim Fen ve
Matematik Alanları Bölümü, Kimya Eğitimi Anabilim Dalında okuyan ve analitik kimya dersini gören
20 kız, 20 erkek olmak üzere 40 öğrenci oluşturmaktadır.
3.2. Veri Toplama Aracı
Asit-baz konusu ile ilgili kavram yanılgılarının neler olduğunu saptamak ve bu amaçla
hazırlanan testlerin kavram yanılgılarını saptamada ne kadar etkili olduğunu ortaya çıkarmak için üç
farklı madde türünde KBT’ler hazırlanmıştır. Hazırlanan testler, aynı hedef ve davranışı ölçmeye
yönelik olan 20’şer maddeden ve çoktan seçmeli, kısa cevap gerektiren ve yazılı yoklama madde
türünden oluşmuştur. Bu testlerde analitik kimya ders kapsamında bulunan asit-baz konusu ile ilgili
kavramlara yer verilmiştir. Uygulamalar birer hafta arayla ve yazılı yoklama, kısa cevap gerektiren ve
çoktan seçmeli test sırası ile yapılmıştır. Uygulamalar gözetmen eşliğinde ve herhangi bir süre
kısıtlaması olmadan yapılmıştır.
3.3. Verilerin Çözümlenmesi
Veriler çözümlenirken madde analizi için Iteman, diğer analizler ise SPSS paket programı
kullanılarak yapılmıştır. Hesaplanan istatistiklerin anlamlılığı 0,05 düzeyinde değerlendirilmiştir.
Hazırlanan testlerin geçerliği, kapsm geçerliği olarak belirlenip, testler fen eğitimince uzman kişiler
tarafından kontrol edilmiş ve araştırmanın amacına uygun olduğu tespit edilmiştir. Çoktan seçmeli
testin güvenirliği 0,69 olarak bulunmuştur.
4. BULGULAR
Problem 1: Kimya öğretmen adaylarının asit-baz konusunda sahip oldukları kavram yanılgıları
Tablo-1’de gösterilmektedir.
Tablo-1: Kimya Öğretmen Adaylarının Asit-Baz Konusunda Sahip Oldukları Kavram Yanılgıları
Soru
1
Kavram
Arrhenius Asit Tanımı
2
Brosted-Lowry Asit ve Baz Çifti
3
4
Turnusol Kağıdı
Bazların Özelliği
5
6
Asitlik Kuvveti
Hidroliz
7
Kuvvetli-Zayıf Asitlerin Özelliği
8-17
Çözelti Derişimi
9
Asitlerin Değerliği
10
Bazların Değerliği
11
12
Asitlik Sabiti
pOH
13
14
Sulu Çözeltiler
Asit-Baz Tepkimeleri
15
Konjuge Asit-Baz Çifti
16
Hidroliz
18
19
20
pH
pH
pOH
Kavram Yanılgısı
Proton alabilen maddeler asittir.
Sulu çözeltide iyonlaşarak hidroksit iyonu oluşturan maddelerdir.
Sahip olduğu ortaklanmamış elektron çiftiyle bir atom, molekül ya da
iyon ile kovalent bağ yapabilen maddelerdir.
NH3 + H2PO4¯↔ NH4+ + HPO42•
(Asit 1 + Baz 2 ↔ Asit 2 + Baz 1)
•
(Asit 2 + Baz 1 ↔ Asit 1 + Baz 2)
•
(Baz 1 + Asit 1 ↔ Asit 2 + Baz 2)
•
(Asit 1 + Asit 2 ↔ Baz 1 + Baz 2)
•
Asitler turnusol kağıdını maviye çevirirler.
•
Sulu çözeltilerinin tadı ekşidir.
•
Turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler.
•
Proton verebilen maddelerdir.
•
Sulu çözeltilerde iyonlaşarak hidronyum iyonu oluşturan maddelerdir.
•
HF; HCI’den daha kuvvetli bir asittir.
CN¯+ H2O ↔ HCN + OH¯
•
CN¯ ve H2O
asit olarak etkirler.
•
CN¯ ve HCN
•
Sadece HCN
•
H2O ve OH¯
•
Zayıf asit suda tamamen iyonlaşır.
•
Zayıf asitler kuvvetli bir elektrolittir.
•
Asidik bir çözeltide [H+] < [OH¯]
•
Asidik bir çözeltide [H+] = [H+]
•
Asidik bir çözeltide [OH¯] > 1.10-7
•
Asidik bir çözeltide [H+] < 1.10-7
•
H3PO4
iki değerli asittir.
•
CH3COOH
•
HNO3
•
HCI
•
NaOH
üç değerli bazdır.
•
Ca(OH)2
•
NH4OH
•
C3O3H8
•
Ka sabiti büyüdükçe asitlik kuvveti azalır.
•
Kuvvetli baz, pOH’sı büyük olan bazdır.
•
pOH büyüdükçe baz kuvveti artar.
•
Asit-Baz çözeltileri elektrik akımını iletmez.
•
H2 + ½ O2 ↔ H2O asit-baz tepkimesidir.
•
C + H2O ↔ CO + H2 asit-baz tepkimesidir.
•
CuO + H2 ↔ Cu + H2O asit-baz tepkimesidir.
•
2Ag+ + Zn ↔ 2 Ag + Zn2+ asit-baz tepkimesidir.
•
H2O+ ile H2O konjuge asit-baz çiftidir.
•
NaOH ile H2O konjuge asit-baz çiftidir.
CN¯+ H2O ↔ HCN + OH¯
•
H2O baz gibi davranır.
•
pH=4 olan çözeltinin derişimi 3, 10-7, 0, 10 M’dır.
•
5.10-4 M olan çözeltinin pH’sı 7, 10 , 11, 12’dir.
•
pOH=0 olan çözelti elde edilemez.
•
•
•
Problem 2: Kimya öğretmen adaylarının asit-baz konusundaki kavram yanılgıları literatürde
belirlenmiş olan “Arrhenius Asit Tanımı, Brosted-Lowry Asit-Baz Çifti, pH-pOH, Turnusol Kağıdı,
Asitlerin Kuvveti, Bazların Değerliği, Konjuge Asit-Baz Çifti” gibi konulardaki kavram yanılgılarının
aynısını göstermektedir.
Problem 3: Çalışma kapsamındaki testleri cevaplayan öğretmen adayları literatürde belirtilen
kavram yanılgıları dışında kavram yanılgıları göstermişlerdir (Tablo-1). Tablo-2’de literatürlerdeki
kavram yanılgıları gösterilmektedir (Cross ve diğer., 1986; Cross ve diğer. 1988; Ross ve diğer.,1991
Vidyapati ve diğer., 1995).
Tablo-2: Literatürde Bulunan Asit-Baz Konusu ile İlgili Kavram Yanılgıları
Kavramlar
Arrhenius Asit-Baz Tanımı
Brosted-Lowry Asit-Baz Tanımı
•
•
Nötralleşme
•
Kavram Yanılgıları
Proton verebilen maddelere baz, proton alabilen maddelere asit denir.
Sulu çözeltilerde iyonlaşarak H+ oluşturan maddelere baz, OH¯ oluşturan
maddelere asit denir.
Sadece kuvvetli asit ile kuvvetli baz reaksiyona girerse nötralleşme reaksiyonu
gerçekleşir.
Sıcaklık değişimi olmaz.
pH değişimi olmaz.
Oluşan çözeltiye asit ya da baz eklendiğinde pH’sı bir miktar değişmez.
Bazlar nötralleşme ürünleridir.
KCI’nin tuz olup olmadığı bilinmiyor.
Bütün keskin ve ağır kokulu maddeler asittir.
Asitler sert ve acıdırlar.
Maddeler yakıcı ise asittir.
Bütün asitler zehirlidir.
pH sadece asitliğin bir ölçüsüdür.
Bütün asitler kuvvetlidir.
Asit yağmuru içinde nitrik asit bulunmaz.
Yanma olayları sırasında karbon ve hidrojen gazı su ile reaksiyona girerek asit
formuna dönüşür.
Motor çalışmadığında iyon akımı aküye doğru olur.
Meyveler baziktir.
Asidik maddeler yenilemez ve içilemez.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Asitlik özelliği
pH
Asitlik kuvveti
Güncel Olaylar
•
•
•
Problem 4: Farklı madde türünün öğrenci başarısı üzerine etkisinin olup olmadığını ölçmek
için uygulanan üç farklı madde türündeki testlerin karşılaştırılması Tablo-3’te verilmiştir.
Tablo-3: Çoktan Seçmeli ve Kısa Cevap Gerektiren ve Yazılı Yoklama Madde Türündeki Testlerin
Ortalamalarının Karşılaştırılması
“
Test
Test I-II
Test II-III
Test I-III
N
40
40
40
x
11,73
13,35
11,73
s
13,35
11,41
11,41
1,92
1,89
1,92
df
36
36
36
1,89
2,28
2,28
t
5,03
5,11
1,48
p
0,000*
0,000*
0,149
p<0.05 Test I: Çoktan Seçmeli
Test II: Kısa Cevap Gerektiren
Test III: Yazılı Yoklama
Çalışmada kullanılan testler öğrenci başarısı bakımından karşılaştırıldığında, çoktan seçmeli ve
kısa cevap gerektiren testler arasında kısa cevap gerektiren test lehine; kısa cevap gerektiren test ile
yazılı yoklama arasında ise kısa cevap gerektiren test lehine anlamlı bir fark bulunmuştur. Fakat
çoktan seçmeli test ile yazılı yoklama arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır.
Problem 5: Farklı madde türünden oluşan testlerin öğrenci başarısını yansıtmasında cinsiyete
göre farklılıkların olup olmadığının bulunması için yapılan istatistikler Tablo-4’te verilmiştir.
Tablo 4: Çoktan Seçmeli, Kısa Cevap Gerektiren ve Yazılı Yoklama Madde Türündeki Testlerin Öğrenci
Başarısını Yansıtmasında Cinsiyet Farklılığı ile İlgili İstatistikler
Test
I
II
III
Cinsiyet
Kız
Erkek
Kız
Erkek
Kız
Erkek
N
20
20
20
20
20
20
x
11,94
11,53
13,28
13,42
11,82
11,01
s
1,66
2,17
1,53
2,22
1,73
2,69
df
t
p
35
0,66
0,517
35
0,228
0,821
35
1,08
0,289
Öğrenci başarısını üç farklı madde türünden oluşan testte cinsiyete göre karşılaştırılmasında
istatistiksel olarak anlamlı bir fark bulunmamıştır.
5. SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Kavram yanılgılarının tespitinde üç farklı madde türündeki testler dikkate alındığında, yazılı
yoklama madde türü öne çıkmaktadır. Bunun sebebi, öğrencilerin sorulan bir konu hakkındaki tüm
bilgilerini aktarmak istemelerinden kaynaklı olduğu düşünülebilir. Öğrenciler bildiklerinin yanı sıra
eksik ya da hatalı bilgilerini de sergilemektedirler. Öğrencilerin çoktan seçmeli testte de, doğru
cevaptan emin olmadıkları soruyu cevapsız bırakmaları, bu madde türündeki başarıyı etkilemiş olduğu
düşünülmektedir. Özellikle çoktan seçmeli test ile kısa cevap gerektiren test arasında öğrenci başarısı
bakımından kısa cevap gerektiren test lehine anlamlı farkın bulunması, öğrencilerin cevaplama
süreçlerine ilişkin yeni bir çalışmayı anlamlı kılacaktır.
KAYNAKLAR
Cross, D., Maurin, M., Amouroux R., Chastrette, M., Leber, J. ve Fayol, M. (1986). Conceptions of
first-year university students’ of the constituents of matter and the notions of asids and bases.
European Journal of Science Education, 8 (3), 305-313.
Cross, D., Chastrette M. ve Fayol, M. (1988). Conceptions of second-year university students of some
fundamental notions in chemistry. International Journal of Science Education, 10 (3), 331-336.
Drago, R. S. (1974). A modern approach to acid-base chemistry. Journal of Chemical Education, 51
(5), 300-307.
Kauffman, G.B. (1988). The bronsted-lowry acid-base concept. Journal of Chemical Education, 65
(1), 28-31.
Kolb, D. (1978). Chemical principles: acids and bases. Journal of Chemical Education, 55 (7), 459464.
Oversby, J. (2000). Is ıt a weak acid or aweakly acidic solution?. School Science Review, 81 (297) 8991.
Rayner-Canham, G. (1994). Concept of acids and bases. Journal of College in Science Teaching, 23
(4), 246-247.
Ross, B. ve Munby, H. (1991). Concept mapping and misconceptions: a study of high-school students’
understanding of acids and bases, International Journal of Science Education, 13 (1), 11-23.
Schmidt, H. (1991). A label as a hidden persuader: chemists’ neutralization concept, International
Journal of Science Education, 13 (4), 459-471.
Vidyapati TJ. ve Seetharamappa J. (1995). Higher secondary school students’ concepts of asids and
bases, School Science Review, 77 (278), 82-84.
Toplis, R. (1998). Ideas about acids and alkalis, School Science Review, 80, (291), 67-70.