تستخدم تجربة كروماتوغرافيا الورق للطلاب حبر قلم قابل للغسل وورق ترشيح وماء لتوضيح أن اللون الواحد قد يتكوّن من أصباغ متعددة. النشاط قصير: يتنبأ الطلاب، ويحافظون على مستوى المذيب أسفل خط الرصاص، ويراقبون انتقال الألوان ثم يقارنون النتائج. لا تستخدم الطريقة الكحول أو المذيبات المخبرية الأخرى. أشرف على الطلاب، وافحص ملصق القلم واتبع قواعد السلامة العملية المعتمدة في المدرسة.
أهداف التعلم
- شرح الكروماتوغرافيا بوصفها طريقة لفصل مكونات المخلوط.
- تحديد الورق بوصفه الطور الثابت والماء بوصفه المذيب المتحرك.
- تسجيل نتيجة وتفسير اختلاف المسافة التي تقطعها الأصباغ.
- إجراء مقارنة عادلة بتغيير عامل واحد في كل مرة.
المواد والتحضير
جهّز لكل مجموعة شريطاً من ورق ترشيح القهوة الأبيض أو ورق ترشيح صفي، وقلماً مائياً قابلاً للغسل، وكوباً شفافاً أو كأساً مخبرياً صغيراً، وماءً، وقلماً رصاصياً، ومسطرة، ومشبكاً أو قلماً لتعليق الشريط. استخدم المقص وفق قواعد المدرسة. قبل الحصة جرّب قلماً أسود وآخر ملوّناً، لأن بعض الأحبار القابلة للغسل تنفصل بوضوح أكبر. ارسم خط البداية بالرصاص؛ فقد يذوب حبر القلم العادي ويتحرك مع الماء.
إعداد الكروماتوغرام
- قص شريطاً يعلق داخل الكوب من دون أن يلامس الجوانب.
- ارسم خطاً خفيفاً بالرصاص على بعد نحو سنتيمترين من أسفل الورق.
- ضع نقطة صغيرة مركزة من الحبر في وسط الخط واتركها تجف.
- أضف طبقة ماء قليلة إلى الكوب، واجعل السطح أسفل خط الرصاص.
- ثبّت أعلى الورقة وعلّقها بحيث تلامس حافتها السفلية الماء فقط.
- راقب صعود الماء، ثم أخرج الشريط قبل وصول الجبهة الرطبة إلى أعلاه واتركه يجف.
التنبؤ والملاحظة
قبل إضافة الماء، اسأل الطلاب هل ستبقى نقطة الحبر بلون واحد أم ستنفصل. اطلب منهم رسم نقطة البداية وكتابة لون القلم. أثناء التجربة، سجّلوا متى بدأ اللون بالانتشار، والأشرطة اللونية التي ظهرت، وهل تحرك صبغ لمسافة أبعد من غيره. نبّه الطلاب إلى عدم لمس الورق وهو مبلل. يمكن أن يتضمن جدول الملاحظات اسم العينة وعدد الأشرطة الظاهرة وأبعد لون ومسافة جبهة الماء وملاحظة واحدة.
تفسير ما يشاهده الصف
يتحرك الماء بين ألياف الورق. تذوب بعض مكونات الصبغة في الماء بسهولة وتنتقل معه، بينما تتفاعل مكونات أخرى مع الورق بدرجة أكبر أو تتحرك بمعدل مختلف. لذلك قد ينتشر المخلوط إلى أشرطة ظاهرة. يسمى الورق عادة الطور الثابت، ويسمى الماء الطور المتحرك. توضح التجربة الفصل، لكن اللون وحده لا يحدد هوية مادة كيميائية. قد يبدو حبران متشابهين رغم اختلاف مكوناتهما، وقد تنتج أقلام مختلفة أشرطة متقاربة.
اجعل المقارنة عادلة
بعد فهم الإعداد الأساسي، اطلب من الطلاب مقارنة قلمين قابلين للغسل باستخدام شرائط متطابقة وحجم نقطة وعمق ماء وشكل كوب ووقت ملاحظة متساوٍ. غيّر نوع القلم أو لونه وحده. كرر التجربة وقارن الأنماط. وللتوسع، قيسوا المسافة من خط البداية إلى وسط الشريط اللوني ومنه إلى جبهة الماء. ناقشوا كيف تجعل النقاط الصغيرة والخط المستوي وإيقاف التجربة عند مستوى متقارب المقارنة أكثر فائدة.
حل المشكلات والسلامة
إذا سقطت النقطة في الماء فمستواه كان أعلى من خط البداية؛ أعد التجربة بكمية ماء أقل. إذا لم يتحرك اللون فتأكد من ملامسة الورق للماء وجرّب قلماً قابلاً للغسل آخر. إذا انتشرت النقطة ككتلة غير واضحة، اتركها تجف واستخدم نقطة أصغر. اقتصر على الأحبار المائية والماء. لا تستبدل الكحول الطبي أو الأسيتون أو أي مذيب آخر في النشاط الصفي دون تقييم مخاطر مناسب وإشراف مدرّب وموافقة المدرسة. لا تتذوق الأقلام أو المواد، واغسل اليدين بعد النشاط.
أسئلة النقاش وبطاقة الخروج
- ما الذي تحرك عبر الورق: الورق أم الماء أم الصبغة؟
- لماذا يجب أن يبدأ الماء أسفل خط الرصاص؟
- ما الدليل على أن لون قلم ما احتوى أكثر من صبغة؟
- أي متغير غيّرته مجموعتك، وما المتغيرات التي أبقتها ثابتة؟
- ماذا تكشف التجربة، وما الذي لا تثبته عن حبر مجهول؟
اطلب من كل طالب إكمال: «انفصل اللون لأن…»، و«من النتائج التي لاحظتها…»، و«تحتاج المقارنة العادلة إلى…». اقبل اختلاف ملاحظة مجموعة عن أخرى إذا اختلف القلم أو الإعداد، واطلب من الطلاب ذكر ما شاهدوه بدلاً من نسخ نتيجة متوقعة.
ملاحظة للمعلم ومصادر
تصف الجمعية الملكية للكيمياء كروماتوغرافيا الصف فرصة لتنمية المهارة العملية ومقارنة الملاحظات وتحسين تصميم التحقيق. وتشير موادها أيضاً إلى أن الفصل على الورق قد يكون محدوداً، لذلك لا تعد بأشرطة مثالية كما في الكتب. هذا النشاط المبسط بالماء وحده مناسب لحصة تحت الإشراف، وليس اختباراً لتحديد مادة كيميائية. عدّل العمر والدعم الشامل ومراجعة السلامة بحسب الصف. [نشاط الجمعية الملكية للكيمياء](https://edu.rsc.org/primary-science/kitchen-roll-chromatography/4012057.article) · [إرشادات التدريس](https://edu.rsc.org/cpd/practical-chromatography-teaching-practical-science/2500327.article) · [نشاط Imperial College](https://www.imperial.ac.uk/media/imperial-college/be-inspired/student-recruitment-and-outreach/public/stem-in-action/Chromatography-Instructions.pdf).
