다니엘 전지에서 염다리의 역할에 대한 예비교사들의 개념조사 및 실험 연구
Conception Investigation of Pre-Service Teachers and Experimental Study on the Role of the Salt Bridge in Daniel Cell
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초록
이 연구는 고등학교 화학Ⅱ 교과서와 대학 교재에 서술된 염다리의 역할에 대한 내용 및 그림 자료를 분석하고, 예비교사들이 염다리의 역할에 대해 가지고 있는 인식을 조사하였다. 또한 다니엘 전지를 이용한 실험을 통해 염다리의 역할을 규명하고자 하였다. 고등학교 화학Ⅱ 교과서 6종, 일반화학 교재 5종, 분석화학 교재 2종을 분석한 결과 염다리의 역할은 이온의 이동에 의해 용액의 전기적 중성을 유지하는 것이라는 개념을 포함하고 있었다. 그러나 화학Ⅱ 교과서 1종, 일반화학 교재 4종만이 염다리가 회로를 완성시킨다는 내용을 다루고 있었으며 다니엘 전지 그림 자료에서는 이온의 이동 방식이 교재마다 다르게 묘사되어 있었다. 대다수의 예비교사들은 염다리의 역할에 대해 이온이 이동하여 용액이 전기적 중성을 유지한다는 개념은 가지고 있었으나 염다리가 회로를 완성시키는 역할을 한다는 개념은 매우 부족하였다. ICP-MS(유도결합 플라즈마 질량분석기)분석 및 질량 분석 실험 결과 반쪽 전지에 들어있는 전해질 이온이 염다리를 통과하여 반대쪽으로 이동하는 것이 아니라 염다리 속에 들어있는 전해질 이온만이 이동하였다. 예비교사들이 정확한 과학개념을 형성하기 위해서는 관련 교재들이 염다리의 역할에 대해 통일된 설명과 올바른 그림 자료를 제시해야 하며, 예비교사들의 교육과정에서 다니엘 전지와 관련된 정확한 내용의 교육이 이루어져야 한다.
Abstract
The purpose of this study was to analyze the contents and picture materials on the salt bridge described in high school chemistry 2 and college textbooks, and to investigate their conception on the role of the salt bridge in pre-service teachers, and also to clarify the role of the salt bridge through the Daniel cell experiment. The analyzed textbooks were 6 high school textbooks, 5 general chemistry textbooks, and 2 analytical chemistry textbooks. The results showed that the role of the salt bridges was to maintain the charge balance of the solution by ion migration. Only one kind of chemistry Ⅱ textbook and four kinds of general chemistry textbooks suggested the fact that the salt bridge completes the circuit. In the Daniel cell picture material, the way of ion movement was described differently in each textbook. Most of pre-service teachers had the concept that the role of the salt bridge was to maintain the electrical neutrality of the solution by the movement of the ions, but the concept that the salt bridge plays a role in completing the circuit was insufficient. As a result of ICP-MS (inductively coupled plasma-mass spectrometer) and mass analysis, electrolyte ions in the half-cell did not move through the salt bridge to the opposite side, but only the ions in the salt bridge moved. In order to form concepts in pre-service teachers, the related textbooks should provide unified explanations and accurate picture materials on the role of the salt bridge, and pre-service teachers should be taught the exact details of the Daniel cell.
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