OPLEIDEN IN CHEMIE Kennis uit observaties - ru.nl fileSoms naar specifieke eigenschappen van een...

Studiedag voor scheikunde docenten en TOA'S HAVO/VWO: Opleiden in Chemie 1

OPLEIDEN IN CHEMIE

Kennis uit observaties: veilig op zoek naar de variabelen


Inleiding:

Bert de Jong (Esdal College) & Frank Mol (Baudartius College)

Binnen de natuurwetenschappen, scheikunde niet uitgezonderd, worden er onderzoeken gedaan.

Soms naar specifieke eigenschappen van een stof of combinaties van

stoffen, soms een zoektocht naar een stof of de concentratie daarvan.

In deze workshop gaan we bezig met vaardigheden binnen het VO werkveld waarbij de theorie gestaafd kan worden met praktisch werk; de

empirisch-analytische benadering.

Heel belangrijk binnen deze voor leerlingen uitdagende omstandigheden zijn de veiligheidsregels. De practica zijn zo opgezet dat het ingepast kan

worden binnen elke methode. Het gaat hier om de koppeling

theorie/praktijk. Een aantal voorbeeld practica zijn uitgewerkt en worden hier in carrouselvorm aangeboden. De nadruk binnen deze workshop ligt

op het bewust worden van veiligheidsregels. Hoe kan een leerling “gedwongen” worden om daar notie van te nemen.

Deze workshop is de praktische vorm van de theoretische workshop

veiligpracticum, wat kan, mag en moet ik daarmee.

De opzet is, om gebruik makend van de mogelijkheden van veiligpracticum, leerlingen bewust te laten worden met welke

stoffen er gewerkt wordt en hoe daar mee om te gaan.

Deze opzet is makkelijk kopieerbaar naar andere gangbare practica op jullie school. Staat het betreffende practicum niet op

veiligpracticum.nl, stuur dan een mail met het verzoek deze up te

loaden.

Inhoudelijk is er gekozen voor het maken en gebruik maken van de ijklijn. Hier en daar herkenbaar, maar soms ook een

verrassende benadering van gebruik van eigenschappen en materialen.


Practicum 1: Scan de QR code, lees het hele practicum door.

Titel practicum:

________________________________________

Vul in welke stoffen je gaat gebruiken:

Stof 1: ________________________________________

Stof 2: ________________________________________ Stof 3: ________________________________________

Stof 4: ________________________________________

Welke H zinnen (nummers) worden er als waarschuwing gegeven?

_______________________________________________________________

Welke P zinnen (nummers) worden er als waarschuwing gegeven? _______________________________________________________________

Lees de kopjes onder de kolom leerling goed door.

Noteer voor jezelf wat je met welke stof wel mag en niet mag:

Wel Niet

Laat aan Docent/TOA/Instructeur zien wat je ingevuld hebt. Je krijgt hier een go of no go! Bij Go ga je beginnen met het practicum.

Als je klaar bent, opruimen volgens aangegeven voorwaarden. Je legt gebruikte materialen schoon weer terug waar je het vandaan hebt

gehaald.

Denk aan de veiligheidsinstructies!



Titel practicum:

________________________________________


Stof 1: ________________________________________

Stof 2: ________________________________________ Stof 3: ________________________________________

Stof 4: ________________________________________


_______________________________________________________________




Wel Niet



gehaald.




Titel practicum:

________________________________________


Stof 1: ________________________________________

Stof 2: ________________________________________ Stof 3: ________________________________________

Stof 4: ________________________________________


_______________________________________________________________




Wel Niet

Laat aan Docent/TOA/Instructeur zien wat je ingevuld hebt.

Je krijgt hier een go of no go! Bij Go ga je beginnen met het practicum. Als je klaar bent, opruimen volgens aangegeven voorwaarden. Je legt

gebruikte materialen schoon weer terug waar je het vandaan hebt gehaald.


Denk aan de veiligheidsinstructies! Practicum 4:

Scan de QR code, lees het hele practicum door.

Titel practicum: ________________________________________


Stof 1: ________________________________________

Stof 2: ________________________________________

Stof 3: ________________________________________

Stof 4: ________________________________________ Welke H zinnen (nummers) worden er als waarschuwing gegeven?

_______________________________________________________________

Welke P zinnen (nummers) worden er als waarschuwing gegeven?

_______________________________________________________________

Lees de kopjes onder de kolom leerling goed door. Noteer voor jezelf wat je met welke stof wel mag en niet mag:

Wel Niet



gehaald.



1. Meer met melk: Onderzoek naar verschillende eigenschappen van melk In de winkel kun je verschillende soorten koemelk kopen. Op elk melkpak staan

gegevens over de voedingswaarde. Gebruik deze gegevens bij het volgende practicum. Op tafel staat magere melk, daar ga je mee werken.

Onderzoek: fraudemelk!

Een opvallende eigenschap van melk is zijn witte kleur. 2 Stellingen:

Stelling 1: De witte kleur van melk het gevolg is van de aanwezigheid van eiwitten. Stelling 2:

De witte kleur van melk hangt samen met de aanwezigheid van vetten.

Je gaat met een proefje erachter komen welke stelling juist is. Gebruik deze informatie: Een ondoorzichtige ‘oplossing’ van eiwitten wordt vaak doorzichtig als je de oplossing basisch maakt.

– Doe in twee reageerbuizen 3 mL magere melk (ca. 3 cm hoog in de buis).

– Voeg aan een reageerbuis ca. 3 mL 1 M natronloog toe. – Vergelijk de inhoud van de beide reageerbuizen.

Leg uit welke stellingen juist zijn. Gebruik bij je uitleg je waarneming(en)

en de gegevens over melk op het pak. ____________________________________________________________

____________________________________________________________

____________________________________________________________


Toepassing opgedane kennis

Melkboer betrapt met ‘fraudemelk’

Zutphenter - De Keuringsdienst van Waren (NVWA) heeft een melkboer uit het

Gelderse Zutphenter betrapt op het verkopen van ‘fraudemelk’. De melkboer had

magere melk verdund met water. Zo kon de fraudeur zijn opbrengsten verhogen. De

melk is naar een laboratorium gestuurd en wordt daar verder onderzocht. Je gaat onderzoek doen naar de ‘fraudemelk’ uit bovenstaand artikel. Je

opdracht is om erachter te komen hoeveel maal de magere melk is verdund. Voor het onderzoek maak je gebruik van het verschijnsel dat je zag bij het

toevoegen van natronloog aan magere melk. Daarbij ontstaat een mengsel dat nog een beetje troebel is. De mate van troebeling is afhankelijk van de mate

waarin de melk verdund is.

Je gaat een zogenoemde verdunningsreeks maken en gebruiken. De eerste twee mengsels uit deze verdunningsreeks moeten de hieronder vermelde samenstelling hebben. Gebruik een 10mL maatcilinder voor het afmeten van de

benodigde hoeveelheden.

Mengsel 1 (in een reageerbuis): – 5 mL ‘gewone’ magere melk;

– 5 mL 1 M natronloog.

Mengsel 2 (in een andere reageerbuis): – 4 mL ‘gewone’ magere melk; – 1 mL gedemineraliseerd water;

– 5 mL 1 M natronloog.

Breid deze verdunningsreeks uit met nog drie van dergelijke mengsels. Zorg er

daarbij voor dat: – het melkgehalte geleidelijk steeds kleiner wordt; – de mengsels onderling goed vergelijkbaar zijn.

Je hebt nu een ijkreeks gemaakt. Aan de hand van deze ijkreeks zou je kunnen

bepalen hoeveel water de frauderende melkboer had toegevoegd. Maak een willekeurige verdunning en vergelijk deze met je ijkreeks!

Kun je ook aan de hand van je reeks zien als er een verdunningswaarde

tussen de vast gestelde waarden inzit? ____________________________________________________________

____________________________________________________________

De frauderende melkboer had ook volle melk kunnen verdunnen in plaats van magere melk. Leg uit dat het bovenstaande onderzoek in dat geval niet geschikt was geweest.

____________________________________________________________

____________________________________________________________

____________________________________________________________


2. Meten met rode koolsap: zuur en basisch,

maak je eigen pH-meter met rode kool.

Binnen de scheikunde hebben we het over zure en basische oplossingen.

Citroensap is een zure oplossing. Het tegenovergestelde van zuur is basisch. Dus niet zoet! Bij basisch kun je denken aan bleekwater of ammoniak.

Of een oplossing zuur of basisch is geven we aan met de pH. De p staat voor het Duitse Potenz, dat kracht betekent. De H staat voor het waterstofion (H+). De pH, of zuurgraad, geven we weer in een schaal van 0 tot 14:

Stap 1: een zure verdunningsreeks De pH meten we op een schaal van 0 tot en met 14. Bij elke stap op deze

schaal wordt de concentratie van de oplossing 10 maal zo groot of klein. Een oplossing met een pH van 3 is 10 maal zo geconcentreerd dan een

oplossing met pH 4. Om van pH 3 naar pH 4 te gaan moet je een oplossing dus 10 keer verdunnen. Van pH 3 naar pH 5 moet je 100 maal verdunnen. 100x

verdunnen is niet eenvoudig. Je kunt ook eerst een oplossing van pH 4 maken en die weer 10 keer verdunnen.

- Zet 5 reageerbuizen klaar. - Vul een reageerbuisje met ongeveer 10 cm azijnzuur.

De pH hiervan is 3. - Maak in een andere reageerbuis een verdunning van

het azijnzuur van 10 maal. De oplossing krijgt dan pH 4. Gebruik kraanwater om te verdunnen. Altijd goed mengen! (homogeniseren!) - Controleer met een pH-strookje of je de juiste waarde hebt gekregen.

- Maak, in twee nieuwe reageerbuizen, een verdunning met pH 5 en 6. - Vul het laatste reageerbuisje met ongeveer 5 cm kraanwater (de pH is …?).

- Controleer steeds je pH met een pH-strookje. - Bewaar je oplossingen! Deze heb je weer nodig bij stap 3.

Zuur: pH = lager dan 7.

Hoe dichter bij de 0, hoe zuurder de

oplossing is.

Basisch: pH = hoger dan 7.

Hoe dichter bij de 14, des te basischer de

oplossing is.

Water: pH = 7.

Kraanwater is niet zuur en ook niet basisch.


Instructie gebruik pH papier/strookjes: - Scheur per meting een strookje pH-papier af van ongeveer 1 cm. - Houd dit strookje met een pincet heel even in de vloeistof.

- Op het doosje van het pH-papier staat een schaalverdeling in kleuren. Zoek de kleur van je teststrookje op. Noteer de pH-waarde in de tabel.

- Leg de strookjes na gebruik op een stuk papier (NIET OP TAFEL!).

1 Leg uit dat je de reeks die je maakte nooit verder kunt verdunnen dan pH 7.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Stap 2: een basische verdunningsreeks Als je verdunningen in een pH-reeks maakt moet je altijd naar pH 7 toewerken.

Om van pH 4 naar 5 te gaan moet je 10 keer verdunnen. Om van pH 9 naar 8 te gaan, moet je dus ook 10 keer verdunnen.

- Zet 4 reageerbuizen klaar. Vul een reageerbuisje met 10 cm soda-oplossing.

Deze heeft een pH 11. - Maak door verdunning in de overige drie reageerbuizen een oplossing van pH 10, 9 en 8.

Altijd goed mengen! (homogeniseren!) - Controleer steeds met een pH-strookje of je de juiste waardes hebt gekregen.

- Zet deze vier reageerbuizen bij de reageerbuizen met de zure reeks. Je hebt nu een reeks van negen reageerbuizen. Gebruik deze voor stap 3.

2 Hoe kun je van een oplossing met pH 8 een oplossing van pH 6 maken?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Stap 3: je eigen pH-meter met rode kool - Je hebt nu 9 reageerbuizen met een oplopende pH van 3 t/m 11:

- Giet nu de buizen zodanig leeg dat in elke buis ongeveer 5 cm oplossing overblijft. Doe dit dus voorzichtig! Scheutje voor scheutje! Het is niet belangrijk hoeveel er precies in de buizen zit, maar wel dat overal ongeveer

evenveel zit. - Vul elk buisje aan met ongeveer 3 cm rode koolsap (wederom is het niet

belangrijk hoeveel precies, maar wel dat in elke buis evenveel zit). Altijd goed mengen! (homogeniseren!)


4 In de supermarkt zie je vaak potten rode kool staan met verschillende kleuren. De een is paars, de ander rood. Wat is het verschil?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Stap 4: Check de pH van een eigen gemaakt monster. Je hebt nu een oplopende kleurschaal van geel/oranje naar donker groen. Je hebt een eigen pH indicator gemaakt, zoals ook de strookjes waarmee je

gewerkt hebt door iemand zijn bedacht en gemaakt.

- Maak van de soda oplossing en de azijnzuuroplossing een bekende verdunning. - Giet nu de buizen zodanig leeg dat in elke buis ongeveer 5 cm oplossing

overblijft. Doe dit dus voorzichtig! Scheutje voor scheutje! Het is niet belangrijk hoeveel er precies in de buizen zit, maar wel dat overal ongeveer

evenveel zit. - Vul elk buisje aan met ongeveer 3 cm rode koolsap (wederom is het niet belangrijk hoeveel precies, maar wel dat in elke buis evenveel zit).

Altijd goed mengen! (homogeniseren!) - Vergelijk de kleuren en check of jouw gekozen pH ook klopt met de

zelfgemaakte pH meter. - Nacontrole; controleer doormiddel van een pH strookje de pH van de gemaakte monsters.

5 Je hebt nu doormiddel van een verdunningsreeks verschillende oplossingen gemaakt. Omdat je altijd op dezelfde manier te werk bent gegaan heb je een

reeks gemaakt die te gebruiken is om een onbekende mee te vergelijken. Een ijkreeks.

Kreeg je de verwachte uitslag bij het vergelijken van de twee gemaakte Monsters?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 6 Je hebt de twee monsters ook met een pH strook gecontroleerd .

Kreeg je de verwachte uitslag bij het vergelijken van de twee gemaakte

monsters? Zo niet, kun je uitleggen waarom niet?

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________


Capillaire werking Tijdens dit practicum ga je onderzoeken of er een

verband is tussen de diameter van het glazenbuisje en de capillaire werking, dus stijghoogte van de vloeistof.

Dit onderzoek bestaat uit 2 delen.

Deel 1

Maak een schema waarbij je minimaal 5

verschillende diktes (in mm) glas test op

capillaire werking. Deze diktes kun je pas

invullen als je ze gemaakt (getrokken) hebt.

Zie voor werkwijze de omschrijving bij 1. Probeer dit in triplo te doen!

Test hoe hoog het gekleurde water komt. Meet dit in millimeters.

Zie voor werkwijze de omschrijving bij 2.

Maak een grafiek waarbij je de hoogte uitzet tegen de diameter van de buis.

Trek een nieuw buisje van een bepaalde dikte. Meet de vloeistofhoogte. Bepaal

aan de hand van de grafiek de dikte van het buisje.

Meet na of dit overeenkomt met je grafiek.

1. Werkwijze capillair trekken:

Pak een brander en sluit deze aan.

Steek de brander aan en zet deze op de hard ruisende vlam.

Houd de pasteurpipet in de vlam en draai deze rond.

Als het glas buigzaam is (dat merk je door het te bewegen terwijl je draait), trek

dan met een vloeiende beweging het glas uit elkaar.

Let op, net voordat je het glas uit elkaar trekt haal je het uit de vlam. Dus buiten

de vlam uit elkaar trekken.

Des te sneller je trekt, des te dunner de buis.

Laat het geheel, terwijl je het nog vasthoudt, afkoelen in de lucht (15 seconden).

Nu kun je bepaalde diktes afbreken tussen de vinger. Leg je capillairen op een A3

in oplopende diktes.

Meet doormiddel van de schuifmaat de buitendiameter van je capillair;

Meet doormiddel van de visdraadjes de binnendiameter van je capillair;

Schrijf dit er bij.

2. Werkwijze hoogte meten:

Haal een ongeveer 20 mL gekleurd water op in een 50 mL bekerglas.

Pak je capillair en doop het uiteinde ongeveer 5 mm in het water.

Doe dit in duplo, de derde bewaar je voor deel 2.

Wacht tot er geen water meer wordt opgezogen.

Leg je gevulde capillair op het A3 en markeer heel precies (met potlood) begin en

eindstand.

Meet deze stand op en vul dit in (in je eigen gemaakte tabel).

Deel 1 is klaar, er is nu een ijkreeks gemaakt en toegepast.


Deel 2

Een andere toepassing van het gegeven dat een waterige oplossing stijgt in een

capillair kan ook gebruikt worden door een andere parameter te veranderen. In deel 1 was de veranderende parameter de dikte van de capillair (of stijgbuis).

Nu wordt er een percentage ethanol in water gemeten bij een vaste dikte van de capillair.

Haal een ongeveer 40 mL gekleurd 20 % ethanol oplossing op in een 50 mL

bekerglas.

Gebruik de resterende getrokken capillairen om de gekleurde ethanoloplossing op

te zuigen, zoals omschreven in werkwijze 2.

Bekijk welke diameter van de capillairen het best kan worden gebruikt voor een

verdunningsreeks ethanol. Deze reeks is van 0 % tot 20 %.

Trek deze dikte in meervoud. Volg de werkwijze zoals omschreven bij 1.

Je maakt een reeks van 0%, 2%, 4%, 5%, 8%, 10 %,12%, 15 %, 16% en 20%.

Dus zorg voor deze vedunningsreeks in reageerbuizen. Gebruik hiervoor een

reageerbuis met maatverdeling voordat je deze overgiet in de standaard

reageerbuis. Maak een schema.

Test in duplo hoe hoog het gekleurde ethanol in verschillende percentages komt.

Meet dit in millimeters.

Zie voor werkwijze de omschrijving bij 2.

Maak een grafiek waarbij je de hoogte uitzet tegen de percentages ethanol.

Middel de gemeten waarden van de duplo’ s!

Er is nu een ijkreeks en in de grafiek een ijklijn gemaakt van percentages

ethanol versus stijging in mm.

Controle

Maak een of twee bekende verdunning(en)

Zuig met een capillair van de juiste dikte de gekleurde ethanol op en meet de

stijging in mm.

Check of dit overeenkomt met je grafiek.


Alcoholpercentage bepalen van Spirytus

Inleiding:

Door middel van een ijklijn kan het alcoholpercentage bepaald

worden van een onbekend monster (Spirytus). Een ijklijn wordt gebruikt om de relatie te bepalen tussen de

concentratie van een te bepalen stof en het meetsignaal, in

dit geval een kleuromslag. Door een reeks meetwaarden met een bekende concentratie in een grafiek te plaatsen kan er een

ijklijn getrokken worden. Hiermee kan de concentratie de monster (Spirytus) bepaald worden.

Doel:

Het bepalen van de volumepercentage ethanol in een x

monster m.b.v. een ijklijn.

Benodigdheden:

- Reageerbuisrek met 12 reageerbuizen

- 1 reageerbuis met een maatverdeling

- Ethanol 5 %

- Drank (spirytus)

- Natronloog NaOH, 1 mol/L

- Kaliumpermanganaat 0,02 mol/L

- Demiwater

Werkwijze:

IJklijn: Pak de reageerbuis met maatverdeling om de reagentia’s af te meten.

Kijk naar de onderstaande tabel, daarin zijn de hoeveelheden weergegeven van de te

gebruiken stoffen. bepaal de reactietijd (seconden) tot groenkleuring/donkerblauw,

daarna kan je de reactiesnelheid berekenen.

Let op, de alcoholoplossing als laatst toevoegen. Met dit toevoegen begint de

meting met de stopwatch !

Uiteindelijk zet je op het grafiekpapier de volume % ethanol uit tegen de

reactiesnelheid. Dus de volume % op de x-as en de reactiesnelheid op de y-as. Met

deze lineaire grafiek kun je makkelijk de volumpercentage van het monster afleiden.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Monster_(steekproef)


Controle:

Om te testen of de ijlijn ook goed werkt, maak jezelf een paar verdunningen van de te testen drank.

Let op! De ijklijn is natuurlijk ook te extrapoleren. Dus hogere alcohol percentages zou dan ook

moeten kunnen. Maar is dit nog te meten?

Werkwijze:

Gebruik de reageerbuis met maatverdeling om de reagentia’s af te meten.

Breng in een reageerbuis 1 ml 1,0 mol NaOH over, en voeg er vervolgens 2

druppels kaliumpermanganaat bij.

Voeg 5 ml verdund monster (Spirytus) toe. Op het moment dat het monster

toevoegd wordt, begint ook de meting tot omslagpunt in seconden.

Uitwerking

Wanneer je de reactiesnelheid van het monster hebt berekend, kun je m.b.v. de grafiek

achterhalen hoeveel volume percentage aan alcohol is opgeslagen in het monster.


Schoonmaken:

Bij scheikunde werk je met verschillende stoffen en laat je verschillende reacties verlopen. Vervuiling in je materiaal kan je proef behoorlijk verpesten. Daarnaast kunnen

sommige stoffen behoorlijk gaan stinken. Vóór en ná je proef!

Maak daarom al je materiaal dat je gaat gebruiken voor een proef goed schoon voordat je begint.

Sommige stoffen zijn erg lastig te verwijderen als ze lang blijven zitten. Maak daarom ook je materiaal schoon na je proef. Zo heb je voor de volgende proef snel weer schoon materiaal.

Schoonmaken doe je zo:

1. Spoel al het materiaal goed met veel kraanwater.

2. Als er vuil blijft zitten: gebruik dan een

reageerbuisborstel.

Spoel daarna weer met kraanwater.

3. Kijk of het materiaal schoon is. Zo niet, spoel nog

een keer.

4. Als het materiaal schoon is, spoel je het na met

demi-water. Minimaal twee keer naspoelen!

OPLEIDEN IN CHEMIE Kennis uit observaties - ru.nl fileSoms naar specifieke eigenschappen van een...

Documents

Transcript of OPLEIDEN IN CHEMIE Kennis uit observaties - ru.nl fileSoms naar specifieke eigenschappen van een...