Lifelong Learning Programme

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Ionic Compound Dissolution
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Fundamental Chemistry
Upper Secondary School
• Prerequisites
The prerequisites to use models on the dissolution of an ionic compound vary according to the learning aims. If the aims are directly related to the phenomenon of the dissolution of ionic compounds in water, the prerequisites are the following: ionic compounds structure, molecule polarity and intermolecular forces.
• Contents
This tool enables to view a modelling of the dissolution of ionic compounds in water. Short explanations describe the modelled phenomena during the dissolution.
The models represent:
1) the dissolution of ionic compounds at the microscopic level
2) two-dimensional structures of two ionic compounds (NaCl and BaCl2) at the macroscopic, microscopic and symbolic level before their dissolution in water.
3) the resulting solutions after the dissolution of the two ionic compounds (NaCl et BaCl2) in water.
• Aims
- To model the dissolution of ionic compounds in water.
- To translate into a chemical equation the dissolution processes of salts in water.
- To use scientific knowledge to model an observed phenomenon.

• How to use it in class

Several pedagogic scenarios can be considered.
1) In a quite standard way, the modelling can be used at the end of the learning during when the knowledge is being structured or during remediation to go over a notion. In this case the teacher uses the resource to illustrate their explanations. Indeed, the different models enable the student to make out the macroscopic level that he will have personally observed in the laboratory and during everyday life phenomena. The statically and dynamically represented microscopic level will enable to better understand the phenomena that occur during the dissolution of an ionic compound in water. Finally, the symbolic level enables to model the phenomenon observed through a chemical equation. Thanks to those three modelling levels, the student can better understand this abstract phenomenon.
2) This tool can also be used at home by the student when going over the course.
3) This modelling can be used during the learning as a source of information. Indeed, several experimental or real-life situations (aqueous solutions conductivity, ionic compounds crystallisation, ionic compounds dissolution) can be the starting point of a questioning. For this pedagogic scenario, the aim is to model at the microscopic level the phenomena observed. First, the students will use those conceptions and make hypotheses to explain the phenomenon observed. Subsequently, the student will have, for instance, to suggest experiments that confirm those hypotheses. After using the experiments in groups (of two or three people), an interpretation of the phenomenon observed can be suggested. At this stage, a confrontation in groups can be considered, enhancing the learning process. Finally, a confrontation to the different models proposed by the ITC tool to confirm/dismiss everyone’s prediction. This way to proceed would enable students to review their initial conceptions and to answer the initial questioning. Finally, the structuration of knowledge achieved during this approach can be fulfilled in a large group. To this end, the teacher can build the synthesis with the students using the animation and the models of the ICT resource.

• Prérequis
Les prérequis nécessaires à l’utilisation des modèles concernant la dissolution d’un composé ionique varient en fonction des objectifs d’apprentissage. Si les objectifs concernent directement le phénomène de dissolution des composés ioniques dans l’eau, les prérequis nécessaires sont les suivants : la structure des composés ioniques, la polarité des molécules et les forces intermoléculaires.
• Contenus
Cet outil permet de visualiser la modélisation de la dissolution des composés ioniques dans l’eau. Des explications brèves décrivent les phénomènes modélisés lors de cette dissolution.
Les modèles représentent :
1) la dissolution des composés ioniques au niveau microscopique
2) les structures bidimensionnelles de deux composés ioniques (NaCl et BaCl2) aux niveaux macroscopique, microscopique et symbolique avant la dissolution dans l’eau.
3) les solutions obtenues après la dissolution des 2 composés ioniques (NaCl et BaCl2) dans l’eau.
• Objectifs
- Modéliser la dissolution dans l’eau des composés ioniques
- Traduire par une équation chimique les processus de dissolution dans l'eau des sels
- Utiliser des savoirs scientifiques pour modéliser un phénomène observé

• Comment l’utiliser en classe ?

Nous pouvons envisager différents scénarios pédagogiques.
1) De manière assez classique, cette modélisation peut être utilisée en fin d’apprentissage durant la phase de structuration des savoirs ou en remédiation pour revoir une notion. Dans ce cas, le professeur utilise la ressource pour illustrer ses explications. En effet, les différentes modélisations permettent à l’élève de bien distinguer le niveau macroscopique qu’il aura pu observer personnellement au laboratoire ainsi que lors de phénomènes de la vie quotidienne. Le niveau microscopique, représenté statiquement et dynamiquement, lui permettra de mieux comprendre les phénomènes se produisant lors de la dissolution d’un composé ionique dans l’eau. Enfin, le niveau symbolique permet de modéliser le phénomène observé par une équation chimique. Grâce à ces 3 niveaux de modélisation, l’élève peut mieux comprendre ce phénomène abstrait.
2) Cet outil peut également être exploité à domicile par l’élève lorsqu’il revoit en autonomie son cours.
3) Cette modélisation peut être utilisée en cours d’apprentissage comme source d’informations. En effet, plusieurs situations expérimentales ou vécues au quotidien par l’élève (conductivité des solutions aqueuses, cristallisation des composés ioniques, dissolution de composés ioniques) peuvent être le point de départ d’un questionnement. Pour ce scénario pédagogique, l’objectif poursuivi, est de modéliser au niveau microscopique les phénomènes observés. Dans un premier temps, l’élève va mobiliser ces conceptions et émettre des hypothèses pour expliquer le phénomène observé. Ensuite, il sera amené, par exemple, à proposer des expériences permettant de vérifier ces hypothèses. Après l’exploitation des expériences par groupes (de deux ou trois), une interprétation du phénomène observé au départ peut être proposée. À ce stade, on peut même envisager une confrontation par groupes ce qui enrichira le processus d’apprentissage. Enfin, une confrontation aux différents modèles proposés par l’outil TIC permettra de valider/infirmer les prédictions de chacun. Cette manière de procéder permettrait aux élèves de revoir leurs conceptions initiales et de répondre au questionnement de départ. Enfin, la structuration des savoirs acquis lors de cette démarche pourra se réaliser en grand groupe. Pour ce faire, le professeur pourra construire la synthèse avec les élèves en exploitant l’animation et les modèles de la ressource TIC.
Please provide information about:
• Points of strength
Three levels of modelling (macroscopic, microscopic and symbolic) and the chronology of the phenomenon (before and after the dissolution) can be viewed. Thanks to those three levels of modelling, the student will be able to better understand this abstract phenomenon.
The phenomenon dynamics is modelled through the animation.
• Points of weakness
The tool does allow any interactivity with the student. Its use is therefore limited.
The dynamic aspect of the animation is short-lived. Indeed, once the ions are torn away by the molecules of water, everything is static.
The resource is too thorough, which impedes the students’ autonomy. It would have been better if the resource had been fractioned so as to allow a gradual discovery.
• Scientific reliability
The model is not dynamic enough during the dissolution. Moreover, the representation is done in two dimensions. However, for secondary education students this modelling is fairly satisfying.
The author writes barium instead of baryum (in French).
The modelling of the macroscopic and microscopic levels is well represented. The macroscopic and microscopic levels are well distinguished. Indeed, the zooming circles make clear for the student that it is no longer the macroscopic level.
• Pedagogic value
When knowledge is being structured, the modelling enables to review the different levels (macro, micro, and symbolic) that will have been discovered all along the sequence. This summary enables to develop the systemic approach of the phenomenon of ionic compound dissolution in water. Indeed, the student perceives the different reading levels, which is often an impediment to learning. The most visual students will comprehend more easily the phenomena represented. However, this tool does not allow any real interactivity. It needs to be judiciously integrated within a learning sequence.

Veuillez fournir des informations sur :
• les points forts :
Cette modélisation permet de visualiser 3 niveaux de modélisation (macroscopique, microscopique et symbolique) et la chronologie du phénomène (avant et après la dissolution). Grâce à ces trois niveaux de modélisation, l’élève pourra mieux comprendre ce phénomène abstrait.
La dynamique du phénomène est modélisée grâce à l’animation.
• les points faibles
L’outil ne permet aucune interactivité avec l’élève. C’est pourquoi, son utilisation est limitée.
L’aspect dynamique de l’animation est de courte durée. En effet, une fois que les ions sont arrachés par les molécules d’eau, l’ensemble est statique.
La ressource est trop complète ce qui est un frein à l’autonomie des élèves. Il aurait été préférable de fractionner la ressource afin de permettre une gradation dans les découvertes.
• la rigueur scientifique
La modélisation manque de dynamique au moment de la dissolution. De plus, la représentation est effectuée en deux dimensions. Cependant, pour des élèves de l’enseignement secondaire cette modélisation est tout à fait satisfaisante.
L’auteur écrit barium au lieu de baryum (en français).
La modélisation des niveaux macroscopique et microscopique est bien représentée. Les niveaux macroscopique et microscopique sont bien distincts. En effet, les cercles permettant de zoomer indiquent bien à l’élève qu’il ne s’agit plus du niveau macroscopique.
• la valeur pédagogique
Lors de la structuration des savoirs, cette modélisation permet de faire le point sur les différents niveaux (macro, micro, et symbolique) qui auront été découverts tout au long de la séquence. Cette synthèse permet de développer l’approche systémique de ce phénomène de dissolution des composés ioniques dans l’eau. En effet, l’élève perçoit les différents niveaux de lecture ce qui est souvent un frein à l’apprentissage. Les élèves les plus visuels appréhenderont plus facilement les phénomènes représentés. Cependant, cet outil ne permet pas de réelle interactivité. Il doit être intégré judicieusement dans une séquence d’apprentissage.

Comments about this Publication

Your comments are welcome

Date: 2013.07.16

Posted by Mónica S. N. Oliveira (Portugal)

Message: The link posted is part of a larger resource collection that can be accessed via set-up by teacher Adrien Willm. The page includes a number of interesting interactive animations, both in chemistry and in physics as well as interactive exercises and games. It also includes a nice quiz in which you can test your scientific culture by guessing the year a certain scientific milestone was achieved. The layouts are simple and the interactive tools are straightforward to use and insightful. Unfortunately there is no way to download the animations directly and the whole site is available in French alone (as well as all the animations), which limits its use by non-French speakers. However, some of the animations, in particular those that look into the molecular structure, can be easily understood by a more general audience.
This particular link provides a simple animation tool that explains how a salt crystal dissolves in water. A short animation video that can be controlled manually shows water molecules approaching the crystal surface and extracting salt ions, alternating between cations and anions. The ions then follow the water molecules into the solution, where more water molecules join the solvation shell. Two other tabs describe the differences between the molecular structure of the salt in the solid state, where it forms a crystalline network, and in solution, where each ion is individually solvated by water molecules. One tab is for NaCl, a salt with a monovalent cation, and the other is for Ba2Cl, where the cation is divalent, and hence the crystal structure is different. Although the images and video animation are very well done and appealing, it would be helpful to have some additional explanations of the physical mechanisms behind salt solvation as it is happening in the animation. The current explanatory text is perhaps a bit too brief. Overall, however, this site can act as a useful visual aid for explaining the process of ion solvation.

Date: 2012.12.20

Posted by ENCBW-VINCI (Belgium)

Message:  Is the teaching resource described useful for you?
Why? Yes, the analysis and the lead are relevant.
 Do you think it can increase the students’ interest toward chemistry?
Why? Not really, there is no explicit link with the student’s real life.
 Do you think it can help the students to understand better and faster?
Why? Yes but method 1, consisting in displaying the animation at the end of the sequence, seems irrelevant to us. It would be better to: experimentally display the dissolution, ask the students to picture what is happening and confront their images with the animation in order to correct themselves, as suggested in method 3.
 Do you think it proposes an innovative didactical approach?
Why? It respects the current tendencies in chemistry teaching.

National Reports on successful experiences to promote lifelong learning for chemistry The national reports on chemistry successful experiences to promote lifelong learning for chemistry are now available on the related section of the project portal. The reports presents examples of successful experiences in the partner countries and the results of testing of ICT resources with science teachers.