Practicumboek – TOA Ontwikkelteam 2012-2013 definitief · 8! Toepassenvanneerslagreacties&...

TOA ONTWIKKELTEAM Practicumboekje 2 2012-2013

1

Colofon Auteurs, TOA Ontwikkelteam 2012-‐2013:

• Ans Assink • Eric Berning • Timo Bruggeman • Annemarie Herder • Erik Jansen • Henriette Klein Bluemink • Esther Frederiks • Harry Koninger • Hetty Lourens • Astrid van Oudheusden • Ronald Overvelde • Merjo Bovenhorst • Bert Roelink • Karin de Vries • Albert Wijnen • Sanela Zivcic

De eindredactie was in handen van Frans Carelsen, Wil Gradussen en Rianne Wanders.

2

Inhoudsopgave SCHEIKUNDE Speuren naar de dader ............................................................................................................. 4 Mengbaarheid van vloeistoffen .............................................................................................. 11 Zoutoplossingen bij elkaar ...................................................................................................... 17 Geleidend vermogen van zouten ............................................................................................ 31 Exotherme reactie met Coach ................................................................................................ 33 De bepaling van het jodiumgehalte in jodiumtinctuur met behulp van een colorimeter en IP coach ......................................................................... 34 NATUURKUNDE Lengte meten .......................................................................................................................... 39 Debiet meten .......................................................................................................................... 42 Vermogen van een zonnecel in relatie tot de invalshoek van de zon ..................................... 46 Massa en zwaartekracht; veerconstante ................................................................................ 50 De dansende magneet met Coach .......................................................................................... 53 De vrije val met Coach ............................................................................................................ 55 BIOLOGIE Snijpracticum varkenshart ...................................................................................................... 60 Enzymactiviteit van Amylase .................................................................................................. 63 Bepaling van de vitaliteit gistcellen met behulp van methyleenblauw .................................. 69 Kraak de code ......................................................................................................................... 72 Gedragsstudie van een vleesvlieg ........................................................................................... 77 Practicum spijsvertering ......................................................................................................... 80 Planten determineren. ............................................................................................................ 87

3

SCHEIKUNDE Practica

4

Speuren naar de dader Merjo Bovenhorst, Hetty Lourens, Het Assink, Eibergen, Neede Voorbereiding

Introductie Op jouw school is opschudding ontstaan, omdat de conciërge een leerling (Jan-‐Jaap) betrapt heeft, toen deze een wit poeder probeerde te verkopen aan een andere leerling (Rianne). Uit de locker van Jan-‐Jaap kwamen bovendien een tweetal zakjes met in elk een witte stof. Zelf heeft de leerling het over een onschuldige stof. Aan jullie de taak om te achterhalen wat de leerling in zijn locker had. Welke stoffen zitten er in Jan-‐Jaap’s zakjes? Zijn dit gevaarlijke stoffen? Drugs? Dit zijn vragen die onderzoekers van een forensisch laboratorium moeten oplossen. Hiervoor gebruiken ze hun natuurkundige, biologische en scheikundige kennis. Hun onderzoek is onderdeel van het recherche werk en zal kunnen leiden tot gerechtelijke maatregelen voor Jan-‐Jaap. Bij deze proef ga je aan het werk als assistent in een forensisch laboratorium. Je leert om zorgvuldig waarnemingen te doen. Die waarnemingen moet je nauwkeurig noteren, zodat je daaruit conclusies kunt trekken.

Lesorganisatie Deze proef kan in 1 lesuur worden gedaan. Er kan gewerkt worden in groepjes van twee leerlingen. De leerlingen moeten netjes alle waarnemingen noteren en daarna zelf de conclusie trekken en als laatste de onderzoeksvragen beantwoorden.

Apparatuur en materiaal • 10 reageerbuizen • pH strips • roerstaafje • demiwater • spatel • zoutzuur (HCl) 1,0 M • 0,1 M jood-‐joodkali oplossing. • 8 potjes met de bekende stoffen zout, soma1 (een slaapmiddel), soda, poedersuiker,

GBH2, krijt, kalk, gips • potje A onbekende stof • potje B onbekende stof

TOA aanwijzingen en veiligheid Omdat leerlingen de gewoonte hebben om teveel stof in een reageerbuis doen, kan er voor gekozen worden om de stoffen van te voren alvast in de reageerbuizen te doen. Ook kan ervoor gekozen worden als leerlingen nog niet weten wat kwispelen van een reageerbuis is.

1 Dit is natuurlijk niet echt een slaapmiddel! 2 Evenzo is dit niet écht GBH

5

Zorg ervoor dat de leerlingen steeds hun veiligheidsbril op hebben, de labjas gesloten en lange haren in een staart hebben. Tassen mogen niet in de looppaden staan en moeten op een veilige plek gezet worden. De oplossingen kunnen na afloop door de gootsteen gespoeld worden. Stof A én GBH zijn ascorbinezuur (vitamine C), soma én stof B zijn bloem. Uitvoering

Procedure Jullie krijgen monsters van acht bekende stoffen: zout, soma, soda, poedersuiker, GBH, krijt, kalk, gips. Daarnaast krijgen jullie twee onbekende stoffen.

• Geef van iedere bekende stof een duidelijke omschrijving. • Beschrijf ook de 2 onbekende stoffen. • Neem vervolgens 10 reageerbuizen en nummer deze van 1 t/m 10. • Doe nu met een spatel in de eerste reageerbuis een spatelpuntje soda (Na2CO3) in de

tweede reageerbuis een spatelpuntje NaCl (zout), in de derde reageerbuis een spatelpuntje soma etc. en tot slot de twee onbekende stoffen in respectievelijk reageerbuis 9 en 10.

• Vul daarna de buizen met demiwater tot een hoogte van ongeveer 2 cm. Probeer steeds of de stof in het water wil oplossen door de reageerbuis voorzichtig te schudden (kwispelen).

• Noteer je waarnemingen nauwkeurig in de tabel. • Breng hierna uit iedere reageerbuis met behulp van een roerstaafje een druppel op

een pH-‐strip. Zorg dat je tussendoor steeds het roerstaafje droogt met een stukje papier!

• Noteer de pH ook in de tabel. • Voeg nu aan iedere buis 0,1M HCl toe en kijk goed of je wat ziet gebeuren. • Noteer je waarnemingen eveneens in de tabel. • Voeg aan iedere buis nu ook enkele druppels jood-‐joodkali oplossing toe. • Noteer je waarnemingen in de tabel.

Conclusie Geef aan de hand van de waarnemingen die je hebt gedaan met de bekende stoffen en de onbekende stoffen aan wat de naam is van de onbekende stof A en van de onbekende stof B.

Vragen bij de proeven

1. Twee bekende witte stoffen zijn gaan bruisen, waardoor ontstaat dat bruisen? 2. Weet je ook welk gas dit is? Zo nee, wat zou je kunnen doen om uit te zoeken welk

gas dat is? 3. Is het belangrijk om bij de beschrijvingen van de stoffen ook te vermelden of het

korrels zijn, poeder …. ?

6

Docent aanwijzingen

Niveau Dit experiment kan uitgevoerd worden in de 2e of 3e klas mavo, havo, vwo mits daar de formules weggelaten worden. Het experiment hoort dan bij “stofeigenschappen”, “aantoningsreacties/ indicatoren” of bij “definiëring chemische reacties”. Voert men het uit in de 3e / 4e klas dan kan het experiment met aanvullende vragen geschikt gemaakt worden voor “zuren en basen”.

Vaardigheden Leerlingen leren om te gaan met reageerbuisproefjes. Zij leren waarnemen. Antwoorden bij de vragen:

1. Zoutzuur reageert met soda en krijt en daarbij treedt gasvorming op. 2. Dit gas is CO2. Als ze dit niet weten kunnen ze kiezen voor kalkwater (kooldioxide),

jood/zetmeel (zwaveldioxide), knalgasproef (waterstof), gloeiende houtspaander (zuurstof) ; dit alles natuurlijk onder voorbehoud dat ze deze kennis hebben.

3. Niet echt, want vormeigenschappen kunnen veranderen (vermalen b.v.) maar stofeigenchappen horen bij de stof.

Evaluatie

Bronnen Geen specifieke bronnen, maar dit experiment is uit te breiden met andere stoffen.

Aanwijzingen (volgende) les Dit practicum concentreert zich op de vaardigheid waarnemen. Het is dan ook goed om aan het begin van de volgende les een aantal proefjes als demo te herhalen en even op de waarnemingen in te gaan.

7

Bijlage Witte stoffen Met water Vervolgens met

pH papier Met toevoeging van 0,1M HCl

Met enkele druppels jood-‐joodkali oplossing

SOMA

NaCl (zout)

Na2CO3 (soda)

C12H22O11 Poedersuiker

GBH

CaCO3 (krijt)

Ca(OH)2 (kalk)

CaSO4 (gips)

Onbekende stof A

Onbekende stof B

Naam onbekende stof A: Naam onbekende stof B:

8

Toepassen van neerslagreacties Het aantonen van ionsoorten Henriette klein Bluemink, Montessori College Twente, Hengelo Voorbereiding

Introductie Sommige zouten lossen goed op in water. Een voorbeeld van een oplosvergelijking is: Na2SO4(s)→2 Na+(aq) + SO4

2-‐ (aq) Er zijn ook vele zouten die niet, of niet volledig, in water oplossen. Een voorbeeld is CaCO3. Van dit zout heeft het weinig zin om een oplosvergelijking op te schrijven. Om te weten of een stof wel, niet of matig op lost gebruik je Binas tabel 45A. Wanneer verschillende (heldere) zoutoplossingen gemengd worden, kan het zijn dat het verkregen mengsel mooi helder blijft. In dat geval blijven alle ionen in oplossing. Het kan ook gebeuren dat er een vaste stof ontstaat als bijvoorbeeld twee van de aanwezige ionsoorten een onoplosbaar zout vormen. De vaste stof zakt naar de bodem. Deze vaste stof wordt een neerslag genoemd. Een reactievergelijking die deze neerslag beschrijft, wordt een neerslagreactie genoemd. Als er b.v. in een oplossing zilverionen en chloride-‐ionen aanwezig zijn, vormt zich een neerslag van zilverchloride. De vergelijking voor het ontstaan van dat neerslag is dan: Ag+(aq) + Cl-‐ (aq) →AgCl (s). Vraag 1: Zal je in een reageerbuis met water eindeloos natriumchloride kunnen toevoegen zodat er een oplossing ontstaat? Wat we in dit practicum gaan doen is het onderzoeken welke ionen er in POKON kamerplantenvoeding zit. Gegevens:

-‐ positieve ion is: ammonium of calcium of lood (II) -‐ negatieve ion is: fosfaat of nitraat

Je moet nu onderzoeken uit welk zout POKON bestaat. Je kunt hierbij gebruik maken van de oplossingen die bij de materialen gegeven staan . De leerlingen moeten ionen kunnen noemen, daarmee neerslagvergelijkingen opstellen en gebruik kunnen maken van tabel 49 (oplosbaarheidstabel).

Lesorganisatie Omdat het best een moeilijk onderwerp is kan er voor gekozen worden om de leerlingen het practicum individueel te laten maken, het is echter ook geschikt om in tweetallen te doen. Na ieder deelonderzoek wordt een vraag gesteld die beantwoord moet zijn voordat de leerling verder kan gaan met het practicum. De docent kan er voor kiezen om de klas in tweeën te splitsen en de ene groep het positieve ion te laten opzoeken en de andere helft het negatieve ion. Daarna kunnen de leerlingen hun ervaringen met elkaar delen en kijken waar de meststof uit bestaat.

9

Apparatuur en Materiaal • Pokon kamerplantenvoeding (onverdund) • natriumcarbonaatoplossing (0,1M) • natriumfosfaatoplossing (0,1M) • natriumsulfaatoplossing (0,1M) • calciumnitraatoplossing (0,1M) • kaliumjodideoplossing (0,1M) • loodnitraatoplossing (0,1M) • zilvernitraatoplossing (0,1M) • zinknitraatoplossing (0,1M) • natriumchlorideoplossing (0,1M) • natriumnitraatoplossing (0,1M) • bariumchlorideoplossing (0,1M) • calciumchlorideoplossing (0,1M) • kaliumnitraatoplossing (0,1M) • kopernitraatoplossing (0,1M) • ijzer(III)nitraatoplossing (0,1M) • natronloog= natriumhydroxideoplossing (0,1M) • een geplastificeerd papier met zwarte en witte vakjes

De oplossingen staat klaar in een rekje met druppelflesjes.

Toa aanwijzigingen en veiligheid Er is bij dit practicum nauwelijks afval omdat de leerlingen met druppelflesjes werken. Ze druppelen de vloeistoffen op het geplastificeerde papier, een druppel is genoeg. Na onderzoek veeg je het geplastificeerde papier af met een papiertje. Het practicum is ook geschikt om in reageerbuisjes te doen, je hebt dan meer afval en zult de zware metalen apart op moeten vangen. Laat de leerlingen dan gebruik maken van het veilig practicum handboek van de NVON, hierin kunnen ze precies opzoeken hoe om te gaan met hun afval. De druppelflesjes kunnen worden afgevuld met de oplossingen en voorzien van een sticker. Deze oplossingen zijn vele jaren houdbaar. Uitvoering

Procedure Maak voor dit practicum een werkplan hoe je gaat bepalen welk positief ion aanwezig is in de Pokon. Vraag 2: Maak doormiddel van een deeltabel (mini oplosbaarheidstabel) duidelijk hoe je het positieve ion gaat bepalen. Vraag 3: Schrijf de neerslagvergelijking op die duidelijk maakt welk ion het positieve ion is.

10

Maak voor dit practicum een werkplan hoe je gaat bepalen welk negatieve ion aanwezig is in de Pokon. Vraag 4: Maak doormiddel van een deeltabel (mini oplosbaarheidstabel) duidelijk hoe je het negatieve ion gaat bepalen. Vraag 5: Schrijf de neerslagvergelijking op die duidelijk maakt welk ion het negatieve ion is.

Docent aanwijzingen Dit practicum is geschikt voor 4 havo en 4 vwo en met een kleine aanpassing zal het ook in 4 mavo –TL goed te gebruiken zijn. Het experiment is in 1 lesuur uit te voeren. De leerlingen leren om te gaan met zoutoplossingen. Ze leren hoe je planmatig ionen kunt identificeren in een oplossing en daar de reactievergelijkingen bij te geven. Evaluatie & Verdere informatie Bron: Module ‘Groeien planten beter met chilisalpeter’ Het verdient aanbeveling dit experiment na te bespreken.

11

Mengbaarheid van vloeistoffen Ans Assink, Marianum, Groenlo Voorbereiding

Introductie Welke van de volgende vier vloeistoffen: water, ethanol, wasbenzine en olie mengen met elkaar? In dit experiment ga je steeds twee vloeistoffen bijeen doen.

1. Noteer je voorspelling in eerste kolom van de onderstaande tabel. Noteer in de tabel of de stoffen goed (+), niet (-‐) of matig (m) mengen.

Hydrofiele vloeistoffen mengen, hydrofobe vloeistoffen mengen, maar hydrofobe vloeistoffen mengen niet met hydrofiele vloeistoffen. Een koppeling kan gelegd worden met de vorming van waterstofbruggen en mengbaarheid; water en ethanol vormen waterstofbruggen, wasbenzine en olie niet. Hydrofiele en hydrofobe stoffen kunnen wel mengen in aanwezigheid van emulgatoren als zeep. Er vormen zich dan micellen. Leerlingen hoeven geen speciale voorkennis te hebben voor deze activiteit als dit practicum als introductie dient. Anders dienen zij bovenstaande theorieën te kennen.

Apparatuur en Materiaal • water • ethanol (spiritus) • wasbenzine (mengsel van alkanen, neem als formule die van hexaan) • gekleurde lampolie • zeepoplossing • reageerbuizen • rubberen stoppen

TOA aanwijzingen en veiligheid Spiritus en wasbenzine zijn brandbare stoffen. Gebruik deze niet naast een brandende bunsenbrander! Uitvoering

Procedure • Werk bij deze proef met schone en droge reageerbuizen. Schenk van de eerste

vloeistof (dit zijn de stoffen in de linkerkolom van de tabel) ongeveer 2 cm in een reageerbuis.

• Voeg hieraan voorzichtig met een druppelpipet langs de wand ongeveer 1 cm van de tweede vloeistof toe. Zorg dat de vloeistoffen nog niet mengen. Kijk of er een scheidingsvlak tussen beide vloeistoffen zichtbaar is. Geef dit scheidingsvlak met een streepje op de reageerbuis aan en noteer je waarneming in de tabel.

12

• Sluit de buis af met een rubberen stop en schud de buis goed (duim op de stop doen).

• Laat de buis even staan en kijk of er een scheidingsvlak komt. Noteer je waarnemingen.

Te maken mengsels 1estof 2de stof

Voor-‐spelling

Waar-‐neming voor schudden

Waar-‐neming na schudden

Klopt je voor-‐spelling?

Waar-‐neming met zeep

Waar verschil?

water ethanol

water wasbenzine

water olie

ethanol wasbenzine

ethanol olie

was-‐benzine

olie

Noteer in de bovenstaande tabel of de stoffen goed (+), niet (-‐) of matig (m) mengen.

Vragen en opdrachten 1. Teken de structuurformule van één molecuul ethanol en één molecuul water. 2. Welke kenmerkende groep van twee atomen komt voor in beide moleculen?

Achtergrondinformatie De binding tussen een zuurstof-‐ en een waterstofatoom wordt gevormd door een elektronenpaar. Het zuurstofatoom trekt iets harder aan het elektronenpaar dan het waterstofatoom. Hierdoor kunnen we stellen, dat het zuurstofatoom enigszins negatief geladen is (δ-‐) en het waterstofatoom daarom enigszins positief geladen (δ +). Moleculen waarop dit van toepassing is, hebben dus een positieve en een negatieve kant (dipool). We kunnen nu ook bedenken, dat het zuurstofatoom van het watermolecuul (δ-‐) trekt naar het waterstofatoom van de OH-‐groep van het ethanolmolecuul (δ+). En omgekeerd. Dit noemen we een waterstofbrug en wordt weergegeven met een stippellijn. We kunnen dus stellen dat stoffen die waterstofbruggen met elkaar kunnen vormen, goed met elkaar mengen. Hieronder een voorbeeld hoe watermoleculen elkaar onderling aantrekken, dus waterstofbruggen vormen.

Stoffen die makkelijk met water mengen noemen we hydrofiel. Stoffen die niet goed met water mengen noemen we hydrofoob.

13

Vragen en opdrachten 3. Geef δ+ en δ-‐ aan bij de getekende structuurformules van vraag 2. 4. Teken een aantal watermoleculen rondom één ethanolmolecuul

Wasbenzine mengt niet goed met water. Stoffen, die niet graag mengen met water noemen we hydrofoob.

5. Teken de structuurformule van wasbenzine (neem als formule C6H14). 6. Leg uit waarom wasbenzinemoleculen en watermoleculen onderling geen

waterstofbruggen kunnen vormen. Hieronder staat een oliemolecuul afgebeeld.

7. Leg uit, met behulp van deze afbeelding, waarom olie wel goed mengt met

wasbenzine.

Vervolg experiment • Voeg nog 1 cm van de tweede vloeistof toe aan elk van de buizen uit het schema

waar een scheidingslaag optrad, ook na schudden. • Schud die buis weer goed en giet meteen daarna de helft over in een nieuwe

reageerbuis. • Doe nu twee druppels vloeibare zeep in de nieuwe reageerbuizen en meng weer

goed. • Laat de buis even staan en kijk of er weer een scheidingsvlak komt. Noteer je

waarnemingen in de tabel. • Geef aan welke mengsels duidelijk zijn veranderd ten opzichte van de mengsels

zonder zeep.

Vragen en opdrachten 8. Noteer wat het verschil is tussen een emulsie met en een emulsie zonder zeep. 9. In welke twee categorieën kun je emulsies indelen?

Achtergrondinformatie We hebben al gezien, dat het al of niet mengbaar zijn van twee vloeistoffen afhankelijk is van het feit of beide stoffen dipolen hebben en dus waterstofbruggen kunnen vormen. Of ze kunnen ongehinderd door een lading vrij langs elkaar heen bewegen.

14

Een zeep is het natrium-‐ of kaliumzout van een vetzuur C17H35COO-‐K+:

Deze tekening geeft aan hoe zeepmoleculen een vetvlek uit kleding verwijderd. Het wordt vaak als model aangegeven op de volgende manier.

10. Maak een tekening van een emulsie met zeepmoleculen op microniveau.

Milieu Alle vloeistoffen moeten in het daarvoor bestemde bekerglas verzameld worden. De TOA zorgt voor verdere verwerking.

Docentaanwijzingen Het experiment past in 4H/4V bij het onderwerp waterstof bruggen, mengbaarheid, polair/apolair, micellen. Het experiment kan in 1 lesuur gedaan worden. Practisch gezien leert de leerling omgaan met reageerbuis proeven. Specifiek richt het experiment zich op het waarnemen aan mengen (of niet-‐) van vloeistoffen met bijbehorende toepassen van theorie.

Evaluatie Geen bronnen Dit experiment behoeft een goede feedback in de les daarna. Ga in op de resultaten en laat leerlingen zelf tekeningen maken. Geef aandacht aan de misconceptie dat waterstofatomen in een molecuul met een gebonden C-‐atoom geen waterstofbruggen kunnen vormen.

15

Toverdrankles Sanela Zivcic, SG De Amersfoorte Berg, Amersfoort Voorbereiding

Introductie Deze toverdrankles is geschikt voor 4 havo in het begin van het schooljaar. Het geeft een vooruitblik op wat ze het komend jaar gaan leren. Ze zien iets gebeuren waarvan ze denken: hoe kan dit? En ze geloven bijna niet dat ze aan het eind van het jaar kunnen verklaren hoe dit gebeurt.

Apparatuur en materiaal • bekerglas met een oplossing van 20 ml 20% natriumcarbonaat-‐oplossing, 5 ml

verzadigde natriumwaterstofcarbonaat oplossing (5g/50 ml en filtreren) en 50 ml water.

• limonadeglas met daarin 5 – 8 druppels fenolftaleine • melkglas met daarin 13 ml verzadigde bariumchloride-‐oplossing (30g/100ml) • champagneglas met daarin 5 druppels broomthymolblauw en 7 ml 8M zoutzuur.

TOA aanwijzingen en veiligheid In dit experiment werken we met sterke oplossingen. Pas op! De docent of TOA die het experiment gaat uitvoeren moet beschermende kleding dragen. Alle vloeistoffen moeten in de daarvoor bestemde afvalvaten worden verzameld. Uitvoering

Procedure Ik heb hier een bekerglas met …? Water! Maar water is wel een beetje saai. Ik drink liever een glaasje limonade, jullie ook? Kijk, nu giet ik dit glas water leeg in dit limonadeglas en wat gebeurt er? Ik heb mooie roze limonade gekregen! (Niet opdrinken!) Maar limonade is natuurlijk niet zo gezond, ik vind het niet goed dat ze de hele dag limonade drinkt. Als we een broodje eten, dan krijgt ze een beker melk. Als ik nu deze limonade overgiet in dit melkglas, krijg ik zomaar melk! (er verschijnt een wit troebel mengsel) Melk drink ik zelf ook bij mijn brood. ’s Avonds drink ik liever wat anders. Dus ik giet de melk over in dit champagneglas en wat heb ik nou? Een heerlijk glas bruisende champagne! Aan het eind van dit schooljaar kunnen jullie deze toverdrankles verklaren! Proost!

Docent aanwijzingen De DEMO is bedoeld als inleiding op klas 4 H/V.

16

Het duurt ca 15 minuten. De DEMO bedoelt leerlingen nieuwsgierig te maken en daardoor enthousiast. Evaluatie

Bronnen Curie VWO verwerkingsboek Deel 1 Het mooiste is als in de loop van het schooljaar wordt terugverwezen naar de proef. Bijvoorbeeld bij de neerslagreacties of zuurbasereacties. Ook het opnemen in een toets behoort tot de mogelijkheden.

17

Zoutoplossingen bij elkaar Esther Frederiks, SG De Waerenborch, Holten Voorbereiding

Introductie Zouten bestaan meestal uit twee ionen. In een vaste stof zijn de ionen op een vaste plaats gerangschikt. Als een zout in water oplost, verlaten de ionen hun vaste plaats. De ionen komen los van elkaar in de vloeistof en worden omringd door watermoleculen. Het zijn dan vrije ionen geworden. Als je twee zoutoplossingen (dus 4 ionen) bij elkaar voegt kan er een zout ontstaan dat slecht in water oplost. De vaste stof die ontstaat, is (fijn) verspreid door de vloeistof. Er ontstaat een suspensie. Als je deze suspensie enige tijd laat staan, dan zakt de vaste stof vanzelf naar de bodem. Daarom wordt het nieuw gevormde zout ook wel neerslag genoemd.

Reacties tussen zoutoplossingen kennen veel toepassingen. Je kunt er bijvoorbeeld:

• Nieuwe zouten (goed en slecht oplosbare) mee maken. • Ionen in water mee aantonen (denk aan zware metalen in

afvalwater). • Ongewenste ionen (bijvoorbeeld fosfaationen) mee uit water

verwijderen.

Je gaat in deze proef allerlei oplossingen maken en kijken wat er gebeurt als je zoutoplossingen bij elkaar doet.

Lesorganisatie De proef kan zelfstandig door de leerling of in tweetallen uitgevoerd worden en dient ter introductie van het onderwerp ‘Reacties tussen zoutoplossingen’ . Het laat leerlingen zien wat er kan gebeuren wanneer je twee zoutoplossingen samenvoegt. De proef duurt ongeveer 40 minuten.

Apparatuur en materiaal • rekje met 8 reageerbuizen • watervaste stift • spatel • trechter • filtreerpapier • demiwater in spuitfles • oplossing van fenolftaleïne in druppelflesje

18

• 0,1M natronloog in druppelflesje • natriumchloride • calciumcarbonaat • natriumcarbonaat • calciumchloride • kopersulfaat • natriumsulfaat

TOA aanwijzingen en veiligheid • Geef vooraf aan wat bedoeld wordt met een spatelpunt, hoe je moet kwispelen

(zonder duim), dat de potjes en flesjes na gebruik direct weer afgesloten moeten worden en dat je na gebruik van de spatel deze weer goed schoonveegt.

• De leerlingen kunnen de gebruikte reageerbuizen coderen met de bijgevoegde stift (om verwisseling te voorkomen).

• Koperhoudende oplossingen mogen niet doorgespoeld worden, maar moeten worden verzameld in het afvalvat.

• Alle overige oplossingen mogen met ruim water doorgespoeld worden. • Er kan ook voor gekozen worden alles in een afvalvat op te vangen en later verder te

scheiden. Uitvoering

Procedure Deze proef kun je alleen of met z'n tweeën uitvoeren. Je begint gewoon met nummer 1. Kies vervolgens het antwoord dat volgens jou/jullie goed is. Achter het gekozen antwoord zie je steeds een nummer, bijvoorbeeld 11. Ga dan naar nummer 11. Doe bij nummer 11 weer hetzelfde: kies een antwoord en ga verder met het nummer dat achter dat antwoord staat. Bij een fout antwoord moet je niet teruggaan, maar gewoon doorgaan. De volgorde van de vragen zit zo in elkaar dat je vanzelf weer op de goede weg terugkomt. Noteer de nummers die je kiest in je schrift of op een blaadje. Je zult tabel 65B van Binas moeten raadplegen. In principe kun je deze proef zonder hulp van je docent uitvoeren. Als je de uitleg ergens niet begrijpt, mag je natuurlijk je docent erbij roepen. Let er op dat je tijdens de proef:

• Direct weer het deksel op het potje of flesje draait. Dan kunnen er geen chemicaliën verloren gaan mocht het potje of flesje omvallen.

• Tussendoor steeds je spatel schoon veegt met een stuk tissue. Hiermee voorkom je dat het volgende zout verontreinigd wordt met het eerder gebruikte zout.

19

Stappen: 1. Doe in een schone reageerbuis een spatelpuntje natriumchloride (keukenzout) en

ongeveer 3 ml (=2 cm) gedestilleerd water. Schud goed (kwispelen) en kijk wat er gebeurt. Is natriumchloride oplosbaar in water?

a. Ja ! 10 b. Nee ! 9

2. Hoho, dit is fout. Na nummer 1 moet je niet verder gaan met nummer 2. Kijk naar het antwoord dat je bij nummer 1 hebt gekozen. Achter dat antwoord staat een nummer. Met dat nummer moet je doorgaan. Ga verder met nummer 1.

3. Goed. Het vast calciumcarbonaat, Ca2+CO3

2-‐(s), lost niet op. Je kunt er dus ook geen reactievergelijking voor opschrijven. Ga verder met nummer 4.

4. We gaan nu verder onderzoeken of natriumcarbonaat goed in water oplost. Doe in een schone reageerbuis een spatelpunt natriumcarbonaat en ongeveer 3 ml gedestilleerd water. Schud goed en kijk wat er gebeurt. Is natriumcarbonaat oplosbaar in water?

a. Ja ! 27 b. Nee ! 23

Let op: Je moet de reageerbuis met inhoud bewaren. 5. Dit is niet goed.

Het vaste calciumcarbonaat, Ca2+CO32-‐(s), lost niet op. Je kunt dus ook geen

reactievergelijkingen opschrijven. Je krijgt wel een suspensie van vast calciumcarbonaat in water, maar je schrijft dit nog steeds als Ca2+CO3

2-‐(s). Ga verder met nummer 4.

6. Nee, dat is helemaal niet goed. Je hebt rechts van de pijl gekozen voor Na+2CO3

2-‐(aq). Het stelt wel een oplossing voor, maar in deze oplossing bevinden de natriumionen en de carbonaationen zich niet meer vast aan elkaar. Bij het oplossen komen de ionen helemaal los en gaan ze vrij tussen de watermoleculen bewegen. Hoe moet je het oplossen van natriumcarbonaat dan noteren?

a. Na+2CO32-‐ (s) ! Na+2(aq) + CO3

2-‐(aq) ! 8 b. Na+2CO3

2-‐ (s) ! 2Na+(aq) + CO32-‐(aq) ! 15

7. Nu gaan we onderzoeken of calciumchloride goed oplost in water. Doe in een schone reageerbuis een spatelpunt calciumchloride en ongeveer 3 ml gedestilleerd water. Schud goed en kijk wat er gebeurt. Is calciumchloride goed oplosbaar in water?

a. Ja ! 24 b. Nee ! 25

Let op: Je moet de reageerbuis met inhoud bewaren. 8. Dit is nog niet helemaal goed. Je hebt rechts van de pijl onder andere Na+2(aq) staan.

Dit betekent dat de natrium-‐ionen nog steeds in tweetallen aan elkaar vast blijven zitten. Maar dat is niet zo, want alle ionen laten elkaar los, dus ook de natrium-‐ionen. Voor het oplossen moet je dus noteren: Na+2CO3

2-‐ (s) ! 2Na+(aq) + CO32-‐(aq)

Ga verder met nummer 7.

20

9. Jammer, dat is fout. Natriumchloride is wel goed oplosbaar. Bij het oplossen moet je hebben gezien, dat het keukenzout verdween. Als je dit niet hebt gezien, dan heb je of te veel keukenzout genomen of te weinig water. Je kunt ook niet lang en goed genoeg geschud hebben. Of misschien was de reageerbuis niet schoon. Ga verder met nummer 75.

10. Dat is goed. Het vaste natriumchloride is verdwenen en je hebt een heldere (doorzichtige) oplossing gekregen. Het natriumchloride is dus opgelost. Ga verder met nummer 75.

11. We gaan onderzoeken of calciumcarbonaat (= krijt) goed oplost in water. Doe in een schone reageerbuis een mes.puntje calciumcarbonaat en ongeveer 3 ml gedestilleerd water. Schud goed en kijk wat er gebeurt. Is calciumcarbonaat goed oplosbaar in water?

a. Ja ! 18 b. Nee ! 19

12. Dat is vreemd. Je moet nu een troebele vloeistof hebben gekregen. We noemen dit een suspensie. Als er geen suspensie is ontstaan, moet er iets fout zijn gegaan. Maak nieuwe oplossingen van natriumcarbonaat en calciumchloride. Vraag je leraar om raad als er bij samenvoegen weer geen suspensie ontstaat. Ga verder met nummer 14.

13. Dat is goed. Ga verder met nummer 14. 14. Er is dus een suspensie ontstaan toen je oplossingen van calciumchloride en

natriumcarbonaat bij elkaar voegde. Hoe kun je dat verklaren? a. Een van de stoffen calciumchloride of natriumcarbonaat lost niet meer goed

op. ! 37 b. Er is een nieuwe opgeloste stof ontstaan. ! 53 c. Er is een nieuwe vaste stof ontstaan die slecht oplosbaar is in water. ! 29 d. Ik heb hier geen verklaring voor. ! 58

15. Goed. Bij het oplossen zijn de ionen helemaal los van elkaar gekomen. Ze kunnen nu vrij tussen de watermoleculen bewegen. In de oplossing heb je nu dus watermoleculen, H2O, en daar tussen vrij bewegende natriumionen, Na+(aq), en carbonaationen, CO3

2-‐

(aq). Ga verder met nummer 7. 16. Dit is nog niet helemaal goed. Je hebt rechts van de pijl onder andere Cl-‐2(aq) staan.

Dit betekent dat de chloride-‐ionen nog steeds in tweetallen aan elkaar vast blijven zitten. Maar dat is niet zo, want alle ionen laten elkaar los, dus ook de chloride-‐ionen. Voor het oplossen moet je dus noteren: Ca2+Cl-‐2(s)→ Ca2+(aq) + 2Cl-‐(aq) Ga verder met nummer 28.

17. Dat is goed. Ga verder met nummer 28. 18. Dat is niet goed.

De kleine vaste deeltjes calciumcarbonaat hebben zich helemaal over de vloeistof verspreid, maar ze zijn niet echt opgelost. Daarom krijg je ook een ondoorzichtige (troebele) vloeistof. We spreken van een suspensie. Dat het calciumcarbonaat niet is opgelost, kun je ook zien door de reageerbuis een

21

tijdje te laten staan. De vaste deeltjes zakken langzaam naar de bodem en je ziet dan een zogenaamd neerslag. Ga verder met nummer 20.

19. Calciumcarbonaat lost dus slecht op. Er is geen heldere oplossing ontstaan, maar een ondoorzichtige (troebele) vloeistof. Dit komt omdat de kleine deeltjes vast calciumcarbonaat zich helemaal in de vloeistof hebben verspreid zonder op te lossen. We spreken dan van een suspensie. Als je de suspensie een tijdje laat staan, zakt de vaste stof naar de bodem. Je ziet dan een neerslag. Er heeft dus geen reactie plaats gevonden. Ga verder met nummer 20.

20. Eerder heb je geleerd hoe je het oplossen van een zout zoals natriumchloride kunt noteren in een reactievergelijking. Kan dit nu ook voor het samenbrengen van calciumcarbonaat in water?

a. Ja ! 5 b. Nee ! 3

21. Nee, dat is niet goed. Je hebt rechts van de pijl gekozen voor Ca2+Cl-‐2(aq). Dit stelt weliswaar een oplossing voor, maar in de oplossing bevinden de ionen zich niet meer aan elkaar vast. Bij het oplossen komen de ionen helemaal los van elkaar en gaan vrij tussen de watermoleculen bewegen. Hoe moet je het oplossen van calciumchloride dus noteren?

a. Ca2+Cl-‐2(s) → Ca2+(aq) + 2Cl-‐(aq) ! 17 b. Ca2+Cl-‐2(s) → Ca2+(aq) + Cl-‐2(aq) ! 16

22. Hoe moet je het oplossen van natriumcarbonaat in een vergelijking opschrijven? a. Na+2CO3

2-‐(s) → Na+2CO32-‐(aq) ! 6

b. Na+2CO32-‐(s) → Na+2(aq) + CO3

2-‐(aq) ! 8 c. Na+2CO3

2-‐(s) → 2Na+(aq) + CO32-‐(aq) ! 15

23. Jammer, dit is fout. Natriumcarbonaat is wel goed oplosbaar in water. Het vaste natriumcarbonaat moet je dus hebben zien verdwijnen en er moet een heldere oplossing zijn ontstaan. Als dit niet is gebeurd, kan het volgende fout zijn gegaan: -‐ je hebt te veel vaste stof genomen; -‐ je hebt te weinig water genomen; -‐ je hebt geen zuiver (gedestilleerd) water genomen; -‐ je hebt niet lang genoeg geschud; -‐ je reageerbuis was niet schoon. Ga verder met nummer 22.

24. Dat is goed. Je hebt een heldere oplossing van calciumchloride gekregen.Ga verder met nummer 26.

25. Jammer, dit is fout. Calciumchloride is wel goed oplosbaar in water. Het vaste calciumchloride moet je dus hebben zien verdwijnen en er moet een heldere oplossing zijn ontstaan. Als dit niet is gebeurd, kan het volgende fout zijn gegaan: -‐ je hebt te veel vaste stof genomen; -‐ je hebt te weinig water genomen; -‐ je hebt geen zuiver (gedestilleerd) water genomen; -‐ je hebt niet lang genoeg geschud;

22

-‐ je reageerbuis was niet schoon. Ga verder met nummer 26.

26. Dat is goed. Hoe kun je het oplossen van calciumchloride in een vergelijking opschrijven?

a. Ca2+Cl-‐2(s) → Ca2+Cl-‐2(aq) ! 21 b. Ca2+Cl-‐2(s) → Ca2+(aq) + 2Cl-‐(aq) ! 17 c. Ca2+Cl-‐2(s) → Ca2+(aq) + Cl-‐2(aq) ! 16

27. Dat is goed. Je hebt een heldere oplossing gekregen van natriumcarbonaat. Ga verder met nummer 22.

28. Als het goed is, heb je de oplossingen van calciumchloride en natriumcarbonaat bewaard. Voeg ze bij elkaar in één reageerbuis. Ontstaat er nu een suspensie?

a. Ja ! 13 b. Nee ! 12

29. Goed zo. We gaan nu uitzoeken welke slecht oplosbare stof is ontstaan. Daarvoor bekijken we de beginstoffen. We hadden: -‐ een oplossing van calciumchloride: Ca2+(aq) ionen en Cl-‐(aq) ionen en H2O moleculen èn -‐ een oplossing van natriumcarbonaat: Na+(aq), C032-‐(aq) ionen en H2O moleculen. Als we beide oplossingen bij elkaar doen, vindt een reactie plaats. Aangezien de watermoleculen niet mee reageren, moeten de ionen met elkaar hebben gereageerd. Zal Ca2+(aq) met Na+(aq) gereageerd kunnen hebben?

a. Ja ! 32 b. Nee ! 31

30. Nee hoor, dit kan niet. Je hebt zelf gezien dat natriumhydroxide en kopersulfaat goed oplosbaar zijn en dat blijft natuurlijk zo. Er zal dus een andere slecht oplosbare stof zijn ontstaan. Welke stof zal dit zijn?

a. natriumsulfaat of koperhydroxide ! 51 b. ik weet het niet, ik wil extra uitleg ! 44

31. Goed zo. Ca2+(aq) en Na+(aq) zijn allebei positief geladen; ze stoten elkaar af en reageren dus niet met elkaar. Om dezelfde reden reageren Cl-‐(aq) en C032-‐(aq) niet met elkaar. Er is dus een reactie opgetreden tussen een positief en een negatief geladen ion: + en-‐ trekken elkaar aan. Ga verder met nummer 33.

32. Dat is niet goed. Ca2+(aq) en Na+(aq) zijn allebei positief geladen. Ze hebben dezelfde soort lading en stoten elkaar dus af. Ga verder met nummer 38.

33. Als we een oplossing van calciumchloride en een oplossing van natriumcarbonaat bij elkaar voegen, hebben we gezien dat er een neerslag ontstaat. Dat betekent dat een reactie is opgetreden tussen positieve en negatieve ionen. Bekijk de volgende tabel. Cl-‐ CO3

2-‐ Ca2+ … … Na+ … …

23

We kunnen vier combinaties van positieve en negatieve ionen maken. Minstens een van deze combinaties is een slecht oplosbaar zout. Uit de tabel blijkt dat de volgende vier combinaties mogelijk zijn: Ca2+Cl-‐2 calciumchloride Ca2+CO3

2-‐ calciumcarbonaat Na+Cl-‐ natriumchloride Na+2CO3

2-‐ natriumcarbonaat Kan calciumchloride het slecht oplosbare zout zijn?

a. Ja ! 41 b. Nee ! 40

34. Dat is goed. Ga verder met nummer 33.

35. Cl-‐(aq) en CO32-‐ (aq) zijn allebei negatief geladen. Ze hebben dezelfde soort lading en

stoten elkaar net als twee positieve ionsoorten af. Ga verder met nummer 33. 36. Even controleren of je de tabel goed hebt ingevuld. Calciumchloride, natriumchloride

en natriumcarbonaat zijn goed oplosbaar. Calciumcarbonaat is slecht oplosbaar. Ga verder met nummer 56.

37. Dit lijkt een aardige verklaring, maar toch is hij niet goed. Calciumchloride en natriumcarbonaat zijn immers oplosbaar in water en dat blijft zo. Alleen door indampen kunnen deze stoffen weer vast worden. Hoe zou je dan kunnen verklaren dat een suspensie ontstaat als we oplossingen van calciumchloride en natriumcarbonaat bij elkaar voegen?

a. Er is een nieuwe opgeloste stof ontstaan. ! 53 b. Er is een nieuwe vaste stof ontstaan die slecht oplosbaar is. ! 29 c. Ik heb hier geen verklaring voor. ! 58

38. Zullen Cl-‐(aq) ionen en CO32-‐ (aq) ionen met elkaar reageren?

a. Ja ! 35 b. Nee ! 34

39. Kan bij de proef die bij nummer 33 is beschreven natriumchloride het slecht oplosbare zout zijn?

a. Ja ! 50 b. Nee ! 49

40. Dat is goed. Omdat we uitgaan van een oplossing van calciumchloride blijkt dat deze stof oplosbaar is in water. Om dezelfde reden valt ook natriumcarbonaat af. Ga verder met nummer 39.

41. Dat is niet goed. Omdat we uitgaan van een oplossing van calciumchloride blijkt dat deze stof oplosbaar is in water. Dan kan het neerslag bij deze proef in ieder geval niet calciumchloride zijn. Kan bij de proef die bij nummer 33 is beschreven natriumcarbonaat het slecht oplosbare zout zijn?

a. Ja ! 46 b. Nee ! 45

24

42. Hé, dat is vreemd. Kopersulfaat is wel goed oplosbaar in water. Het vaste kopersulfaat moet je dus hebben zien verdwijnen en er moet een heldere blauwe oplossing zijn ontstaan. Als dit niet is gebeurd, kan het volgende fout zijn gegaan: -‐ je hebt teveel vaste stof genomen; -‐ je hebt te weinig water genomen; -‐ je hebt geen zuiver (gedestilleerd) water genomen; -‐ je hebt niet lang genoeg geschud; -‐ je reageerbuis was niet schoon. Ga verder met nummer 70.

43. Bij de proef die beschreven staat bij nummer 33 moet dus een neerslag zijn ontstaan van calciumcarbonaat. Calciumcarbonaat is slecht oplosbaar. Dat wist je al, want dat heb je al onderzocht bij nummer 11. Vul nu de onderstaande tabel als volgt in. Schrijf in de tabel een 'g' als het zout goed oplosbaar is en een 's' als het zout slecht oplosbaar is. Als voorbeeld is natriumchloride al ingevuld. Dit zout is goed oplosbaar. Cl-‐ CO3

2-‐ Ca2+ … … Na+ g … Ga verder met 36.

44. Uit het feit dat je bent uitgegaan van oplossingen van kopersulfaat en natriumhydroxide moet je concluderen dat deze beide stoffen goed oplosbaar zijn in water. Deze stoffen kunnen dus niet de neerslag bij deze proef zijn. Dan moet de suspensie bestaan uit een van beide andere combinaties: Na+2SO4

2-‐(s), natriumsulfaat of Cu2+(OH-‐)2(s), koperhydroxide. Het kan ook zijn dat de suspensie een mengsel is van beide vaste stoffen. Dat kun je nu nog niet uitmaken. Ga verder met nummer 52.

45. Dat is goed. Uit het feit dat we zijn uitgegaan van een oplossing van natriumcarbonaat kun je concluderen dat natriumcarbonaat niet de neerslag kan zijn. Ga verder met nummer 39.

46. Dat is niet goed. Omdat we uitgaan van een oplossing van natriumcarbonaat blijkt dat deze stof oplosbaar is in water. Dan kan het neerslag bij deze proef in ieder geval niet natriumcarbonaat zijn. Ga verder met nummer 39.

47. Voeg één cm van de oplossing van kopersulfaat en zes cm van de oplossing van natriumhydroxide bij elkaar in één reageerbuis. Je moet nu een geleiachtig neerslag krijgen. Als er geen suspensie ontstaat, moet je je docent om raad vragen. Ga verder met nummer 48.

48. Toen we een oplossing van kopersulfaat en een oplossing van natriumhydroxide bij elkaar voegden, ontstond er een neerslag. Dat betekent dat een reactie is opgetreden tussen positieve en negatieve ionen. Bekijk de volgende tabel: SO4

2-‐ OH-‐ Cu2+ … … Na+ … …

25

We kunnen vier combinaties van positieve en negatieve ionen maken. Minstens één van deze combinaties levert een slecht oplosbare stof op. Welke stof kan dat zijn?

a. kopersulfaat of natriumhydroxide ! 30 b. natriumsulfaat of koperhydroxide ! 51 c. ik weet het niet, ik wil extra uitleg ! 44

49. Dat is goed. We hebben bij nummer 1 van deze proef al gevonden dat natriumchloride oplosbaar is in water. Ga verder met nummer 43.

50. Dat is niet goed. Bij nummer 1 van deze proef hebben we gevonden dat natriumchloride goed in water oplost. Ga verder met nummer 43.

51. Dat is goed. Als je het allemaal goed begrijpt, kun je doorgaan met nummer 52. Als je het toch nog een beetje moeilijk vindt, kun je ook eerst de extra uitleg bij nummer 44 lezen. Ga verder met nummer 44 of 52.

52. Het gaat er nu dus om aan de weet te komen wat de slecht oplosbare stof is die is ontstaan: natriumsulfaat of koperhydroxide. Het is natuurlijk ook mogelijk dat beide stoffen slecht oplosbaar zijn. Hiertoe filtreren we de suspensie die is ontstaan na het bij elkaar voegen van de oplossingen van kopersulfaat en natriumhydroxide. De kleur van het neerslag is blauw. Wat is de kleur van het filtraat?

a. Roze ! 91 b. Kleurloos ! 69 c. Blauw ! 74

53. Dit klopt niet. Als een stof goed oplost, kun je niet een suspensie krijgen. Wat kan er dan aan de hand zijn?

a. Eén van de vaste stoffen calciumchloride of natriumcarbonaat lost niet meer goed op. ! 37

b. Er is een nieuwe stof ontstaan die slecht oplosbaar is. ! 29 c. Ik heb hier geen verklaring voor. ! 58

54. Laten we alles nog eens nagaan. Je deed oplossingen van natriumhydroxide en kopersulfaat bij elkaar. De oplossing werd troebel. Er was dus een slecht oplosbare stof ontstaan. Dit moet gekomen zijn doordat ionen in de oplossing met elkaar hebben gereageerd. Ze gingen samen en vormden een nieuw zout dat slecht oplosbaar is. Dit slecht oplosbare zout moet natriumsulfaat of koperhydroxide zijn of een mengsel van deze twee. Begrijp je dit?

a. Ja ! 62 b. Nee ! 60

55. Dan is er iets fout gegaan. Misschien heb je niet lang genoeg geschud. Ook kun je te weinig water of te veel natriumsulfaat genomen hebben. Als je het goed doet, moet je zien dat natriumsulfaat goed oplosbaar is. Ga verder met nummer 59.

26

56. Let je ondertussen op de tijd? Als je al langer dan 25 minuten bezig bent, moet je nu wel opschieten. We gaan weer een proef doen. Doe in een schone reageerbuis een heel klein spatelpuntje kopersulfaat en ongeveer 3 ml gedestilleerd water. Schud even (kwispelen). Is kopersulfaat goed oplosbaar in water?

a. Ja ! 63 b. Nee ! 42

57. Je hebt het toch niet helemaal begrepen. Ga verder met nummer 54. 58. Je hebt een troebele vloeistof (suspensie) gekregen. Er zijn dus kleine deeltjes van

een vaste stof ontstaan. Deze vaste stof lost slecht op. Wat kan dit zijn? a. Natriumcarbonaat of calciumchloride ! 37 b. Een nieuwe stof ! 29

59. Natriumsulfaat is goed oplosbaar. De slecht oplosbare stof moet dus alleen koperhydroxide zijn geweest. Als je oplossingen van natriumhydroxide en kopersulfaat bij elkaar doet, krijg je een suspensie met koperhydroxide als vaste stof. Dat koperhydroxide inderdaad slecht oplosbaar is, zou je kunnen controleren door een spatelpuntje koperhydroxide met een beetje water te schudden. Je krijgt dan geen oplossing maar een suspensie. Ga verder met nummer 64.

60. Het is als volgt. Je had een oplossing van natriumhydroxide met daarin losse ionen Na+(aq) en OH-‐(aq). Verder had je een oplossing van kopersulfaat met daarin losse ionen Cu2+(aq) en SO4

2(aq). Toen deed je deze oplossingen bij elkaar. Je kreeg een mengsel van deze ionen Na+(aq), OH-‐(aq), Cu2+(aq) en SO4

2-‐(aq). Met deze ionsoorten kun je vier zoutformules maken: Na+OH-‐, Na+2S042-‐, Cu2+(OH-‐)2 en Cu2+S042-‐. Bij het samenvoegen van de oplossingen zag je een troebeling. Er was dus een slecht oplosbare stof ontstaan. Dit kan alleen maar doordat ionen samen zijn gegaan tot een zout dat slecht oplost. Dit zout kan niet natriumhydroxide of kopersulfaat zijn, want die zijn beide goed oplosbaar. Het slecht oplosbare zout dat ontstond was dus koperhydroxide en/of natriumsulfaat. Ga verder met nummer 62.

61. Dat is goed. Ga verder met nummer 59. 62. Goed.

Er staat natriumsulfaat klaar. Neem hiervan een spatelpuntje en onderzoek in een reageerbuis of het goed oplost in 3 ml water. Is natriumsulfaat goed oplosbaar?

a. Ja ! 61 b. Nee ! 55

63. Dat is goed. Ga verder met nummer 70.

64. Door middel van proefjes ben je van een aantal zouten nagegaan of ze goed of slecht oplosbaar zijn. Van deze resultaten gaan we nu een overzicht maken in een tabel. Neem onderstaande tabel over in je schrift: CO3

2-‐ Cl-‐ SO42-‐ OH-‐

Na+ … … … … Ca2+ … … ? ? Cu2+ ? ? … …

27

Schrijf in de tabel een 'g' als het zout goed oplosbaar is en een 's' als het zout slecht oplosbaar is. Van calciumsulfaat, calciumhydroxide, kopercarbonaat en koperchloride hebben we de oplosbaarheid niet onderzocht, je ziet dit in de tabel aangegeven met een vraagteken. Ga verder met nummer 65.

65. Even controleren of je de tabel goed hebt ingevuld. Natriumcarbonaat, natriumchloride, natriumsulfaat, natriumhydroxide, calciumchloride en kopersulfaat zijn goed oplosbaar. Calciumcarbonaat en koperhydroxide zijn slecht oplosbaar. Verbeter de tabel als je iets fout had. Je bent nu klaar. Gooi de suspensies en de zoutoplossingen niet door de gootsteen, maar verzamel deze in een fles met afvalresten. Als je de reageerbuizen daarna hebt schoongemaakt door ze te spoelen met kraanwater, ben je klaar.

66. Je hebt rechts van de pijl gekozen voor Na+Cl-‐(aq). Het stelt wel een oplossing voor, maar in deze oplossing bevinden de natriumionen en de chloride-‐ionen zich niet meer vast aan elkaar. Bij het oplossen komen de ionen helemaal los en gaan ze vrij tussen de watermoleculen bewegen. Er ontstaan dus Na+(aq) en Cl-‐(aq) ionen. Ga verder met 11.

67. Dat is goed. Ga verder met 68.

68. Schenk in een reageerbuis 6 cm hoog natronloog, dat is een oplossing van natriumhydroxide. Welke deeltjes zijn aanwezig in deze oplossing?

a. Na+OH-‐(aq) ! 79 b. Na+(aq) en OH-‐(aq) ! 89

69. Dat is niet goed. Je hebt of te veel kopersulfaatoplossing of te weinig natronloog toegevoegd. Voeg net zoveel natronloog toe tot het filtraat roze is gekleurd. Ga verder met 92.

70. Hoe moet je het oplossen van kopersulfaat in een vergelijking weergeven? a. Cu2+S042-‐(s) → Cu2+S042-‐(aq) ! 77 b. Cu2+S042-‐(s) → Cu2+(aq) + SO4

2-‐(aq) ! 82 71. Dit is goed.

Ga verder met 11. 72. Dat is goed.

Fenolftaleïne is een reagens op hydroxide-‐ionen. Hierdoor ontstaat de roze kleur. Ga verder met 73.

73. Welke ionsoort is zeker verdwenen uit de oplossing? a. Cu2+(aq) ! 83 b. SO4

2-‐(aq) ! 94 74. Dat is niet goed.

Je hebt dan te veel kopersulfaat-‐oplossing of te weinig natronloog toegevoegd. Voeg aan het filtraat nog wat natronloog toe. Filtreer de ontstane suspensie. Nu moet het filtraat roze zijn. Ga verder met 92.

75. Hoe moet je het oplossen van natriumchloride in een vergelijking weergeven? a. Na+Cl-‐(s) → Na+Cl-‐(aq) ! 66 b. Na+Cl-‐(s) → Na+(aq) + Cl-‐(aq) ! 71

28

76. Dat is niet goed. Bij nummer 52 hebben we een oplossing van kopersulfaat gemaakt. Kopersulfaat is dus oplosbaar en kan niet zo maar ineens neerslaan. Ga verder met 87.

77. Je hebt rechts van de pijl gekozen voor Cu2+SO42-‐(aq). Dit stelt weliswaar een

oplossing voor, maar in deze oplossing bevinden de koperionen en de sulfaationen zich niet meer vast aan elkaar. Bij het oplossen komen de ionen helemaal los en gaan ze vrij tussen de watermoleculen bewegen. Ga verder met 78.

78. Zoals je ziet, is een oplossing van kopersulfaat blauw. In de oplossing zijn naast de H2O moleculen de ionen Cu2+(aq) en S042-‐(aq) aanwezig. Zoek in tabel 65B van Binas op welke ionsoort deze kleur veroorzaakt.

a. Cu2+(aq) ! 67 b. SO4


Je hebt gekozen voor Na+OH-‐(aq). Het stelt weliswaar een oplossing voor, maar in deze oplossing bevinden de natriumionen en de hydroxide-‐ionen zich niet meer vast aan elkaar. Bij het oplossen komen de ionen helemaal los en gaan ze vrij tussen de watermoleculen bewegen. Ga verder met 90.

80. Dat is niet goed. SO4

2-‐(aq) staat niet in tabel 65B en is dus kleurloos. Ga verder met 92. 81. Dat is goed.

Ga verder met 88. 82. Dit is goed.

Ga verder met 78. 83. Dat is goed.

Cu2+(aq) is blauw. Ga verder met 84. 84. Cu2+(aq) is uit de oplossing verdwenen en moet dus in het neerslag terecht zijn

gekomen. Met welke ionsoort moet het positieve koperion een neerslag hebben gevormd?

a. OH-‐(aq) ! 95 b. SO4


SO42-‐ staat niet in tabel 65A. Je mag dan aannemen dat sulfaationen kleurloos zijn.

Cu2+(aq) is blauw. Ga verder met 68. 86. Dat is niet goed.

Cu2+(aq) is blauw (zie tabel 65B). Ga verder met 92. 87. Vul de volgende tabel in:

SO4

2-‐ OH-‐ Cu2+ … … Na+ … … Kan er behalve een neerslag van koperhydroxide nog een neerslag ontstaan?

a. Ja ! 81 b. Nee ! 93

29

88. Kun je erachter komen of natriumsulfaat oplosbaar is door deze stof uit de kast te halen en te kijken of dit zout oplost in water?

a. Ja ! 62 b. Nee ! 57 c. Ik weet het niet ! 54

89. Dit is goed. Ga verder met 90.

90. Een reagens op hydroxide-‐ionen is fenolftaleïen. Er ontstaat dan een roze kleur. Voeg twee druppels fenolftaleïen toe aan de reageerbuis met natronloog, zodat de kleur roze is. Ga verder met 47.

91. Dat is goed. Ga verder met 92.

92. Welke ionsoort moet gezien de roze kleur zeker aanwezig zijn in het filtraat? a. Cu2+(aq) ! 86 b. OH-‐(aq) ! 72 c. SO4


Van kopersulfaat en natriumhydroxide heb je bij respectievelijk de nummers 52 en 68 gezien dat deze oplosbaar zijn. Maar er is nog een combinatie waarvan we nog niet weten of deze oplosbaar is en dat is natriumsulfaat. Ga verder met 88.

94. Dat is niet goed. SO4

2-‐(aq) staat niet in tabel 65B en is dus kleurloos. In de roze oplossing kunnen nog best ionen aanwezig zijn die geen kleur veroorzaken.Ga verder met 84.

95. Dat is goed. Het kan niet een neerslag vormen met de sulfaationen, want kopersulfaat is oplosbaar (zie 56). Dat hydroxide-‐ionen zowel in het filtraat als in het neerslag voorkomen, kun je verklaren door aan te nemen dat je een overmaat natronloog hebt gebruikt. Ga verder met 87.

Docent aanwijzingen • De proef is geschreven voor 4 havo leerlingen, maar kan ook goed gebruikt worden

binnen 4 vwo. • De proef kan ingezet worden ter introductie van het onderwerp ‘Reacties tussen

zoutoplossingen’. Ze hebben hiervoor al het hoofdstuk ‘Zouten’ behandeld en hebben dus kennis van (samengestelde) ionen.

• De proef duurt ongeveer 40 minuten en kan geheel zelfstandig uitgevoerd worden. De proef is zo geschreven, dat de leerling in geval van een fout antwoord uitleg krijgt en zo toch richting het juiste antwoord geleid wordt.

Evaluatie/ Bronnen Belangrijk is tijdens het practicum door de klas te gaan en te controleren of leerlingen begrijpen wat ze aan het doen zijn. Bron: Pulsar Chemie, havo bovenbouw, deel 1, hoofdstuk 4.

30

Verdere informatie De proef is een introductie van het onderwerp ‘Reacties tussen zoutoplossingen’ en laat leerlingen zien wat er kan gebeuren wanneer je twee zoutoplossingen samenvoegt. Er kan in alle onderdelen die verder binnen het onderwerp aan de orde komen (zoals neerslagreacties en daarmee samenhangend; een zout maken, ionen verwijderen uit een oplossing en ionen aantonen in een oplossing) terug gekeken worden op de resultaten van de proef.

31

Geleidend vermogen van zouten Hetty Lourens, Het Assink, Eibergen/ Neede Voorbereiding

Introductie In Twente wordt steenzout uit de bodem gehaald. Door water in de grond te pompen lost het steenzout op. Die oplossing heet 'pekel'. Door indampen ontstaat vast zout. Dat dient als strooizout voor wegen, en als grondstof voor verschillende chemicaliën. Ook voegt men aan het zout speciale ingrediënten toe waardoor het geschikt wordt voor speciale doeleinden zoals keukenzout, likstenen voor dieren en zout voor leerlooierijen.

Lesorganisatie Elk zout heeft zijn eigen oplosbaarheid. Met de oplosbaarheid van een stof bedoelen we hoeveel gram van de stof maximaal opgelost kan worden in één liter water. De oplosbaarheid van een stof schrijf je in gram per liter (g/l). De oplosbaarheid van zouten is niet even groot. Zo is bij kamertemperatuur de oplosbaarheid van keukenzout (NaCl) 359 g/l. Je gaat bij drie zouten onderzoek doen naar het verschil in oplosbaarheid door de geleiding te meten met de geleidbaarheidsmeter. Je gaat onderzoeken of vergelijkbare mengsels van water en onderstaande zouten even goed geleiden:

• keukenzout • calciumsulfaat • calciumcarbonaat

Apparatuur en materiaal • CoachlabII • geleidbaarheidsmeter3 • balans • bekerglazen van 50 ml • maatcilinder • demiwater • keukenzout • calciumsulfaat • calciumcarbonaat • ijkvloeistof (1000 μS/cm) • roerder • roervlo • statief

3 Waarschijnlijk moet de procedure aangepast worden aan de ter plekke beschikbare apparatuur.

32

Uitvoering

Procedure • Stel de geleidbaarheidsmeter af op 20.000 μS, zie hendeltje op de sensor. • Controleer of de meting ook op 20.000 μS staat ingesteld. Vervolgens ga je

gedurende één minuut meten. • Voor de meting eerst de geleidbaarheidsmeter ijken. • Gebruik voor de ijking demiwater en de bijgeleverde ijkvloeistof van 1000 μS/cm. • Laat de TOA of docent controleren of de geleidbaarheidsmeter goed staat ingesteld

en of de ijking goed is uitgevoerd. • Voordat je elke meting start, eerst de geleidbaarheid van demiwater meten en

vervolgens de meting uitvoeren. • Weeg 0,5 gram natriumchloride (keukenzout) af met behulp van een balans en doe

dit in een bekerglas van 50 ml. • Zet dit bekerglas op een magneetroerder en voeg een vlo toe. • Hang de geleidbaarheidsmeter met behulp van een statief in het bekerglas met het

ondereinde van de geleidbaarheidsmeter net boven de bodem van het bekerglas. • Doe 20 ml demiwater in een maatcilinder. • Start de meting en voeg gelijktijdig het demiwater toe aan het zout in het bekerglas. • Na de meting de geleidbaarheidsmeter goed spoelen met demiwater. • Herhaal dit met 0,5 gram calciumsulfaat • Herhaal dit ook met 0,5 gram calciumcarbonaat.

Vragen 1. Rangschik het geleidend vermogen van de zouten van minst geleidend tot meest

geleidend. 2. Leg uit welk zout volgens jou het best oplosbaar is. 3. Leg uit welk zout het slechtst oplosbaar is. 4. Waarom meet je eerst het geleidend vermogen van demiwater?

Waarnemingen Je hebt waargenomen dat een zout beter geleidt naarmate het beter oplosbaar is. Natriumchloride (keukenzout) is een goed oplosbaar zout. Calciumcarbonaat (schelpkalk) is slecht oplosbaar in water. Calciumsulfaat (gips) is matig oplosbaar. In het algemeen worden zouten in drie groepen verdeeld: goed oplosbaar, matig oplosbaar en slecht oplosbaar. Evaluatie en bronnen Bron: Chemie 6e editie 4-‐HAVO Hoofdstuk 4.2: Het oplossen van zouten.

33

Exotherme reactie met Coach Sanela Zivcic, De Amersfoortse Berg, Amersfoort Introductie

Inleiding Chemische reacties veroorzaken een temperatuursverandering. Gips is een stof die de scheikundige naam calciumsulfaatdihydraat heeft. Het wordt gemaakt door de calciumsulfaat te mengen met water. Als je het mengt met water wordt er als het ware water aan geplakt: wel twee moleculen water per eenheid calciumsulfaat. Bij het plakken komt veel warmte vrij. Uitvoering

Procedure De leerlingen gaan de temperatuurveranderingen gedurende de exotherme reactie meten. Ze voeren 5 experimenten uit waarbij ze steeds 10 gram CaSO4 mengen met water. In het eerste experiment gebruiken ze 1 mL water, in het tweede 2 mL water en zo verder. Tijdens elk van de experimenten meten ze de temperatuur.

Vraag: Bij welke calciumsulfaat/waterverhouding treedt de grootste temperatuurstijging op?

34

De bepaling van het jodiumgehalte in jodiumtinctuur met behulp van een colorimeter en IP coach Henriette klein Bluemink, Montessori College Twente, Hengelo Introductie

Inleiding Je gaat bij deze proef het jodiumgehalte bepalen in een jodiumtinctuur, je gaat dat doen met behulp van een colorimeter en IP coach. Wit licht, bv. zonlicht, omvat alle golflengten tussen ca. 400 en 800 nm (= polychromatisch licht) Je kunt dit golflengte gebied ruwweg opdelen. Elk deel doet zich aan het menselijk oog voor als een kleur. Kleurenindeling van wit licht: Golflengte nm kleurindruk 380-‐435 Violet 435-‐495 Blauw 495-‐565 Groen 565-‐590 Geel 590-‐625 Oranje 625-‐780 rood

35

Wordt uit wit licht het groen afgezonderd dan blijft een mengsel van violet, blauw, geel, oranje en rood over, je ziet dit als rood licht. Wordt groen weer toegevoegd dan krijg je weer wit licht. Hoe komt dit? Twee kleuren die met elkaar een wit licht vormen worden complementaire kleuren genoemd, ook wel twee monochromatische kleuren licht die na menging voor het oog wit licht vormen. Violet en geel, blauw en oranje , rood en groen zijn complementaire kleurenparen, met andere woorden:

• Violet en geel licht samen vormen wit licht. • Blauw en oranje licht samen vormen wit licht. • Rood en groen licht samen vormen wit licht.

Wordt het groene licht afgezonderd van wit licht, dan blijft van dit paar het rode licht over, de ander twee paren vormen samen wit licht, dus zul je rood licht zien. Een vast voorwerp dat als rood wordt waargenomen zal uit het opvallende zonlicht de straling van het golflengtegebied tussen 495-‐565 nm (=groen) sterk absorberen. De overige kleuren licht worden teruggekaatst. Nu vormen violet en geel wit licht en blauw en oranje ook en zal voor het voorwerp rood als kleurindruk overblijven. Voor een oplossing gelden dezelfde regels. Een blauwgekleurde oplossing zal uit het opvallende zonlicht de straling van het golflengtegebied tussen 590-‐625 nm (=oranje) sterk absorberen. Een kleurloze oplossing laat licht van alle golflengten door. Een zwarte oplossing absorbeert alle straling (laat geen licht van alle golflengten door). Het menselijk oog is niet in staat om te bepalen of licht monochromatisch is of niet. Geel licht kan bijvoorbeeld eenkleurig zijn, maar het kan ook een mengsel zijn van de spectrale kleuren zonder het violet. Daarom ga je in dit experiment een colorimeter gebruiken.

Lesorganisatie Dit experiment is geschikt om in een lesuur te doen. Je moet beschikken over IP coach, beschik je hier niet over dan kun je dit experiment ook laten uitvoeren en in plaats van meten met een colorimeter de kleurbepaling ‘op het oog’ doen. Het experiment is geschreven voor 5 havo en 5 vwo

Apparatuur en materiaal • stockoplossing jodium • demiwater • stijfselwater ( • reageerbuizen • reageerbuisrekje • maatcilinder 5 mL • maatcilinder 10 mL 2 stuks • cuvet ( 1 cm)

36

• colorimeter • IP-‐coach

Toa aanwijzingen en veiligheid Stockoplossing jodium: Inweeg 8.3 gram KI en 1.27 gram I2 per 100 mL. Dat is 12.7 gram I2 per liter. Dit is 12.7 : 127(mm I2) = 0.1 M I2. Dit is 1000 maal verdund, de concentratie is nu 0.0001M(=1.0 10-‐4 M I2). Dit is 1.27 10-‐2gram I2/L dit komt overeen met 1.27 10-‐2 mg I2/mL. De jodiumtinctuur is de stockoplossing en deze is 1000 maal verdund en bevat: 0.0127gram I2 per liter, dit komt overeen met 0.0001 M I2

Zetmeeloplossing: Weeg af 1 gram zetmeel en los dit op in 100 mL koud water. Breng het water met de zetmeel al roerend aan de kook. PAS OP het gaat heel erg schuimen. Kook 5 minuten door en laat de oplossing afkoelen. Oplossing is niet lang houdbaar, bewaren in de koelkast. Deze oplossing heet ook wel stijfseloplossing. Colorimeter Het programma is met colorwave CO7500, maar een CMA colorimeter kan ook, dit moet dan aangepast worden in het programma. Het afval moet afgevoerd worden volgens ‘Het veilig practicum’ van de NVON. Procedure

Uitvoering We voeren de proef uit met de colorimeter gekoppeld aan IP-‐coach en de computer. Voer de volgende acties uit:

• Start de computer met coach op; • Sluit de spectrofotometer aan op coach; • Kies de juiste golflengte en draai het juiste filter op zijn plek; • Kies in het keuzemenu havo 5; • Kies vervolgens de bepaling van het jodiumgehalte in jodiumtinctuur, de volgende

opdracht komt dan te voorschijn.

Concentratie jood in jodiumtinctuur Stijfselwater (= oplossing van zetmeel) met een oplossing van jood in water, geeft een blauwe kleur. Hoe meer jood is opgelost, hoe blauwer de oplossing gekleurd is. Bij deze oplossing gebruik je een stockoplossing (= voorraadoplossing) van 1,27 g I2 per 100 mL. Deze stockoplossing is 1000 keer verdund tot een standaardoplossing.

• Bereken de concentratie I2 in mol/L in de standaardoplossing.

37

• Zet de berekening in je labjournaal Deze waarden heb je nodig in coach!! Maak in vijf reageerbuizen de onderstaande serie oplossingen. Meng de inhoud goed. Deze serie heet een ijkserie. Buis Standaaroplossing

(mL) Stijfselwater (mL)

Water [I2] mol/L Hoeveelheid I2 (g)

Extinctie

3 3,0 1,0 6,0 4 4,0 1,0 5,0 5 5,0 1,0 4,0 6 6,0 1,0 3,0 7 7,0 1,0 2,0

• Bereken de waarden die in de kolom [I2] (mol/L) en in de kolom hoeveelheid I2 (g) moeten staan en vul deze waarden in.

Jodiumtinctuur is erg geconcentreerd, zodat bij toevoegen van stijfsel de kleur bijna zwart is. Daarom is de jodiumtinctuur verdund, zodat de kleur met stijfsel in de buurt komt van de bovenstaande oplossingen. De jodiumtinctuur is 1000 maal verdund Doe van de verdunde jodiumtinctuur 4,0 mL in een reageerbuis. Voeg 1,0 mL stijfselwater en 5,0 mL water toe. Meet de extinctie van de ijkreeks en van de verdunde jodiumtinctuur met behulp van de colorimeter. Voor uitleg volg je de handleiding ijklijn jodiumoplossing maken in het programma. Voor uitleg over de colorimeter, klik op de link handleiding colorimeter, er volgt dan een filmpje. Je kunt er ook voor kiezen om de uitgewerkte handleiding te volgen.

Verwerking Neem bovenstaande tabel over in je labjournaal. Vul de lege kolommen in. Bereken met behulp van de grafiek de concentratie I2 in de buis met de verdunde jodiumtinctuur. Bereken de concentratie I2 in de jodiumtinctuur.

38

NATUURKUNDE Practica

39

Lengte meten Albert Wijnen, Reggesteyn, Nijverdal Introductie

Inleiding Er zijn verschillende manieren om lengte te meten. Voor kleine voorwerpen kies je waarschijnlijk een ander meetinstrument dan voor een groot voorwerp. Tijdens dit practicum wordt geleerd dat het ene instrument gunstiger kan zijn dan het andere.

Lesorganisatie Het werkblad dat bij dit practicum hoort is vooraf te downloaden van de site van de uitgever (EPN). Een afdruk van het document neemt de leerling mee naar school en tijdens het practicum wordt het ingevuld. Waarschijnlijk weet de leerling nog niet hoe een schuifmaat werkt. De TOA of de docent zal in dat geval voorafgaand aan het practicum uitleg geven om te leren meten met een nonius. Het practicum wordt uitgevoerd met z’n tweeën maar ieder vult wel z’n eigen werkblad in. Het werkblad en het verslag kunnen worden beoordeeld.

Voor de docent/TOA Dit practicum kan het eerste NaSk-‐practicum zijn, zoals dat wordt uitgevoerd in het eerste schooljaar. De leerling gaat dan ervaren hoe een practicum zal verlopen en gaat een aantal praktische vaardigheden uitvoeren. Vooraf dient de theorie over de begrippen ‘schaaldeel’ en ‘bereik’ behandeld te zijn en moeten de leerlingen de site van de uitgever voldoende kennen. Er wordt gewerkt volgens het werkblad: Practicum 1.1 Lengte meten. Bij opdracht 1 Om de leerling tot denken aan te zetten is bij de meetinstrumenten het stokje opgenomen. Dit kan gebruikt worden om een uitstapje te maken naar andere lengte-‐eenheden dan de meter. In deze opdracht wordt geleerde theorie, praktisch getoetst. Bij opdracht 2 Met deze opdracht wordt een vaardigheid, lengte meten, uitgevoerd en gecontroleerd. Leerlingen zullen verschillende meetresultaten krijgen voor dezelfde lengte. Daarmee leren ze dat een meting onzekerheden bevat. Het blijkt dat veel leerlingen bij deze opgave kennis maken met ‘de diameter’. Bij opdracht 3 Hier wordt de leerling uitgedaagd een keuze te maken en daarvoor een argument te formuleren. Feitelijk wordt in deze opgave niet direct antwoord gegeven op de onderzoeksvraag.

40

Procedure

Uitvoering Lengte meten Naam: Samengewerkt met: Datum: Klas: Onderzoeksvraag: Hoe meet je nauwkeurig de lichaamslengte? Lengte kun je met verschillende soorten instrumenten meten. Tijdens dit experiment leer je dat het ene instrument gunstiger kan zijn dan het andere.

Apparatuur en materiaal • rolmaat • stokje • liniaal • geodriehoek • schuifmaat • blokje aluminium • bekerglas

Vragen 1. Geef van elk van de instrumenten het schaaldeel en het bereik aan in de tabel

hieronder. Meetinstrument Schaaldeel Bereik Rolmaat Stokje Liniaal Geodriehoek Schuifmaat

2. Meet de lichaamslengte van degene met wie je samenwerkt, de lengte van het blokje en de diameter van een bekerglas met de meetinstrumenten die je tot je beschikking hebt. Noteer de gevonden waarden met de juiste eenheid in de tabel.

Meting Rolmaat Stokje Liniaal Geodriehoek Schuifmaat Lichaamslente Lengte blokje Diameter bekerglas

41

3. Noteer in de onderstaande tabel wat volgens jou het meest geschikte

meetinstrument is voor de metingen en waarom je denkt dat het zo is. Meting Meest geschikt Meest geschikt omdat; Lichaamslengte Lengte blokje Diameter glas

Verdere informatie Het practicum is opgenomen in de lessen (brugklas) waarbij gebruik gemaakt wordt van ‘OVERAL-‐NASK 2HV’.

42

Debiet meten Albert Wijnen, Reggesteyn, Nijverdal Introductie

Inleiding In de natuur kun je te maken krijgen met het begrip ‘stroming’. Er wordt dan bedoeld dat er iets beweegt van de ene plaats naar een andere plaats. Je kunt hierbij denken aan bijvoorbeeld een luchtstroom, wind of tocht, en waterstromen in zee en oceanen. Ook bij elektriciteit kun je te maken krijgen met stroom. Om de grootte van een waterstroom weer te geven wordt er gesproken over het debiet. Bij dit experiment worden een aantal praktische vaardigheden uitgevoerd waarmee je het debiet van een leegstromend blikje kunt bepalen.

Lesorganisatie Het werkblad dat bij dit practicum hoort is vooraf te downloaden van de site van de uitgever (EPN). Een afdruk van het document neemt de leerling mee naar school en tijdens het practicum wordt het ingevuld. De benodigdheden voor dit practicum worden vermeld in het voorschrift. Naast een aantal algemene onderdelen die waarschijnlijk al op school aanwezig zijn, dient er per opstelling een blikje geprepareerd te worden. Het practicum wordt uitgevoerd met z’n tweeën maar ieder vult wel z’n eigen werkblad in. De werkbladen en verslagen kunnen worden beoordeeld.

Appratuur en Materiaal • statief met greep • blikje met een gaatje in de bodem • stopwatch • maatcilinder

Voor de docent/TOA Vooraf dient de theorie over het begrip ‘debiet’ behandeld te zijn en moeten de leerlingen de site van de uitgever voldoende kennen. Er wordt gewerkt volgens het werkblad ‘Practicum 3.1 Debiet meten’. Het practicum moet worden uitgevoerd in een daarvoor geschikt lokaal. Bij opdracht 1 Het blikje moet vooraf worden geprepareerd. In de bodem van het blikje moet een gaatje van ongeveer 3 mm worden gemaakt. Dat gaat heel eenvoudig door met een hamer een spijker in de bodem te slaan. Bij opdracht 2 Met deze opdracht wordt een vaardigheid, debiet meten, uitgevoerd en gecontroleerd. Aanbevolen wordt om leerlingen te attenderen op het eerste aandachtspunt.

43

Bij opdracht 3 Hier wordt de leerling uitgedaagd om een goede verdeling op de assen van het diagram te maken. Er wordt getest of de leerling op de juiste wijze een grafiek tekent; een vloeiende lijn, passend bij de meetpunten. Bij opdracht 4 Met deze opdracht wordt gecontroleerd of de leerling juist kan interpreteren. De leerling gaat hier rekenen met waarden die worden uitgelezen uit de grafiek.

44

Uitvoering Naam: Samengewerkt met: Datum: Klas:

Procedure Onderzoeksvraag: Hoe groot is het debiet van een leegstromend blikje met water? Door een rivier stroomt meer water naarmate de waterstand in de rivier hoger is. Als een vat met water leeg stroomt, dan zal dat met een vol vat sneller gaan dan wanneer hetzelfde vat bijna leeg is. In dit practicum gaan we metingen verrichten aan een leegstromend blikje. Je gaat leren hoe je het debiet kunt bepalen.

Opdrachten 1. Bouw de opstelling zoals die hiernaast schematisch is

weergegeven. 2. Vul de maatcilinder met water.

Hou het gaatje in de bodem dicht met een vinger en giet het water uit de maatcilinder in het blikje. Start de stopwatch op het moment dat je je vinger van het gaatje haalt en noteer elke tien seconden in de tabel het volume van het water in de maatcilinder. Giet het water na de meting weer in het blikje (vinger op het gaatje), herhaal de meting en noteer de waarden in de tabel. Bereken het gemiddelde van de beide metingen en noteer dit in de laatste kolom.

• Tijd (..) • Meting volume 1 (..)

• Meting volume 2 (..)

• Gemiddeld volume (..)

• 0 • • • • 10 • • • • 20 • • • • 30 • • • • 40 • • • • 50 • • • 60 •

3. Maak een diagram met daarin op de horizontale as de tijd en op de verticale

as het gemiddelde volume. Teken de grafiek waarin het volume wordt uitgezet tegen de tijd. Neem hiervoor de waarden uit de eerste en de laatste kolom van de tabel.

45

4. De grafiek die je hebt getekend zal geen rechte lijn zijn. In het eerste deel

verloopt de grafiek steiler dan in het laatste deel.

Vragen 1. In welk deel is het debiet het kleinst? 2. Leg uit hoe je in de grafiek kunt zien dat het debiet in dat deel klein is? 3. Laat zien hoe je het gemiddelde debiet in de eerste tien seconden kunt bepalen met

behulp van de grafiek. 4. Hoe zou je dat de eerste 2 seconde kunnen doen? En tussen 2 en 2,5 secondes? 5. Laat met een berekening zien hoe groot het debiet gemiddeld is tussen de 30 en 35

seconden.

46

Vermogen van een zonnecel in relatie tot de invalshoek van de zon Timo Bruggeman, Canisius scholengemeenschap Almelo Voorbereiding

Introductie Vandaag de dag is energie niet meer weg te denken uit ons leven. Doordat het aantal mensen op Aarde stijgt, zijn er steeds meer machines nodig die steeds meer energie nodig hebben om te werken. De meeste energie wordt gemaakt door middel van fossiele brandstoffen, dat zijn steenkool, gas en olie. Helaas zijn dat geen onuitputtelijke bronnen. Daarom is men overal ter wereld op zoek naar alternatieve energiebronnen. Een van de meest populaire is de natuurlijke energiebron zonne-‐energie. Je kan op twee verschillende manieren gebruikmaken van de zonne-‐energie. Ofwel door water te verwarmen met zonlicht in zonnecollectoren en op te slaan in een zonneboiler, ofwel door elektrische spanning te genereren met behulp van zonnepanelen. De werking van zonnepanelen is eigenlijk eenvoudig: zonnepanelen bestaan uit een aantal zonnecellen; zonnecellen vangen licht op en zetten dit om in elektrische energie. Het rendement van zonnecellen is onder andere afhankelijk van de invalshoek waarop de zon op de cellen schijnt. Hoe directer de zon erop invalt, hoe beter. Hoe onderzoeken wij nu de invloed van de invalshoek waarop de zon op de cel schijnt, op het afgegeven vermogen?

Lesorganisatie Dit practicum is geschikt voor 3 vwo in het kader van ‘Onderzoeken en Ontwerpen’. Er wordt gewerkt in tweetallen. Elk tweetal bedenkt bij dit onderzoek een goede onderzoeksvraag en een hypothese. De leerlingen schrijven op het werkplanformulier hoe ze het onderzoek gaan uitvoeren (beschrijving van het experiment) en maken hierbij eventueel een tekening. Ze schrijven ook op welke materialen ze denken nodig te hebben. Die worden de volgende les klaargezet.

Apparatuur en materiaal Elk tweetal leerlingen krijgt:

• 2 universeelmeters • 1 zonnecel • 1 weerstand 100Ω • 1 lamp • 1 statief • snoeren • blad A4 met daarop windroos

Toa aanwijzingen en veiligheid Wijzen voor zichzelf. Er zijn geen bijzondere veiligheidsmaatregelen nodig.

47

Uitvoering

Procedure Fitting van de lamp van 100W wordt in statief geklemd. De zonnecel wordt haaks op de windroos opgesteld op een afstand van 15 cm van de lamp. Schakeling volgens onderstaand schema:

VA

Meet de spanning en de stroomsterkte bij invallend licht van de lamp onder hoeken van 0, 30, 60, 90, 120, 150 en 180°

Neem deze waarden op in de bovenstaande tabel Maak een grafiek, vermogen versus invalhoek.

Docentaanwijzingen Er is een werkplanformulier in de bijlage waarmee gecontroleerd kan worden of alles goed is voorbereid

Invalshoek (°) Spanning (V) Stroomsterkte (A) 0 30 60 90 120 150 180

48

Bijlage Werkplanformulier

Namen: Klas: Gekozen onderwerp: Onderzoeksvraag: Hypothese: Beschrijving van het experiment (eventueel met tekening): Benodigde materiaal bij experiment (wees volledig):

49

Om je te helpen geven we je een korte planning zodat je de uitvoering van de proef binnen de les af krijgt. Informatie zoeken over zonnecellen. Het maken van een werkplan. We gebruiken: een lamp van 100 W ter simulatie van de zon. LAAT VOORAF EERST JE DOCENT ALLES CONTROLEREN!!!!! Uitvoering van de proef Maken van een verslag met de volgende onderdelen -‐ Doel van de proef (onderzoeksvraag) -‐ Hypothese -‐ Materiaal -‐ Uitvoering -‐ Resultaat -‐ Conclusie -‐ Reflectie

50

Massa en zwaartekracht; veerconstante Bert Roelink, Het Stedelijk Lyceum, Kottenpark, Enschede Voorbereiding

Introductie In de buurt van de aarde wordt elk voorwerp naar de aarde toegetrokken. De aarde trekt alles aan dat massa heeft, en elk voorwerp heeft massa. Hoe groter de massa van een voorwerp, hoe sterker de aarde aan dat voorwerp trekt. De kracht, waarmee de aarde aan een voorwerp trekt, heet zwaartekracht. Er is dus een verband tussen de massa van een voorwerp en de zwaartekracht, waarmee de aarde aan dat voorwerp trekt. Bij dit practicum wordt dat verband onderzocht.

Apparatuur en materiaal • statief • ophanghaak • 4 massa’s (met elk een massa van 50 gram) • 2 N-‐veerunster • (onbekende) veer • liniaal

Uitvoering

Procedure Zet een statief neer en bevestig, zo hoog mogelijk, de ophanghaak hieraan. Bij het eerste gedeelte van dit practicum wordt een 2 N-‐veerunster aan de ophanghaak gehangen, bij het tweede gedeelte een (onbekende) veer. Let op: bevestig de ophanghaak zó aan het statief, dat de veerunster of veer boven de voet van het statief hangt! In het eerste gedeelte van het practicum hang je de veerunster aan de ophanghaak. Hieraan hang je de massa’s één voor één. Eerst hang je er één aan, waaraan je vervolgens de volgende hangt. Noteer dan in een tabel voor elke massa die je aan de veerunster hangt, de totale massa en de kracht die de veerunster aangeeft. Bij het aflezen van de veerunster moet je er rekening mee houden hoe nauwkeurig je de veerunster kunt aflezen: tot op tienden van schaaldelen! In de eerste kolom van de tabel schrijf je dan op hoeveel massa’s er aan de veerunster hangen, in de tweede kolom de totale massa en in de derde kolom de kracht die de veerunster aangeeft. Voor het tweede gedeelte van het practicum hang je de veer aan de ophanghaak. Voordat je hier massa’s aan gaat hangen, moet je eerst nauwkeurig de lengte van de veer opmeten.

51

Daarna hang je weer één voor één de massa’s aan de veer. Nu meet je steeds de lengte van de veer. Voor het tweede gedeelte teken je ook een tabel met drie kolommen. In de eerste kolom zet je de kracht waarmee de veer wordt uitgerekt, wat net bepaald is bij het eerste gedeelte van dit practicum. Dit schrijf je ook op voor de situatie als er geen massa’s aan de veer hangen! In de tweede kolom zet je de lengte van de veer en de derde kolom vul je bij de uitwerking van dit practicum in. Aantal massa’s Totale massa (kg) Afgelezen kracht (N) 0 0 1 2 3 4 F gemeten Uitrekking van de veer (m) ∆U C=F/U 0

Uitwerking In de tabel staan 5 bij elkaar horende waarden voor de massa m en de zwaartekracht Fz, die op die massa werkt. Zonder te meten, zou je nog een zesde paar waarnemingen kunnen toevoegen aan deze tabel (maar dat doe je niet).

Vragen 1. Welk paar bij elkaar horende waarden voor massa en zwaartekracht weten we zeker,

zonder te meten? Nu maak je een grafiek van de gemeten waarden van het eerste gedeelte. Je zet de zwaartekracht tegen de massa uit. Op de horizontale as zet je daarom de massa uit, in kilogram. Op de verticale as zet je de zwaartekracht in Newton uit.

2. Maak een grafiek van de zwaartekracht Fz tegen de massa m op 10 mm-‐ruitjespapier. Teken alleen de meetpunten, geen lijn die de punten verbindt.

3. Teken één zo goed mogelijk rechte lijn tussen je meetpunten door (een zo goed mogelijk rechte lijn tussen je meetpunten door betekent, dat je je geodriehoek zo neerlegt dat deze een lijn aangeeft, die echt tussen je meetpunten door gaat. Er moeten evenveel punten boven als onder de lijn vallen, maar het is zeker niet zo dat alle punten op de lijn moeten liggen).

4. Bereken de waarde voor g in N/kg, die uit jouw experimenten volgt.

52

Het verband tussen massa m en zwaartekracht Fz kan worden berekend met behulp van een natuurkundige formule: Fz = m • g In het tweede gedeelte van het practicum heb je metingen gedaan aan het uitrekken van een veer. In je tabel is echter nog één kolom leeg, die heb je nodig voor de verdere uitwerking. In de derde kolom moet de uitrekking van de veer komen. Dit is de toename van de lengte van de veer ten opzichte van de lengte van de onbelaste veer. Om de getallen voor deze kolom te vinden, moet je dus de lengte van de onbelaste veer aftrekken van de lengte die je hebt gemeten met de massa’s aan de veer.

Vragen 5. Vul in de derde kolom de uitrekking van de veer in meters in.

Ook het uitrekken van een veer voldoet aan natuurkundige principes. Het verband tussen de uitrekking u van de veer en de kracht F, waarmee de veer wordt uitgerekt, wordt gegeven door de formule: F = C • u Deze formule heet ‘de (veer)wet van Hooke’, C noemen we de ‘veerconstante’. C is voor elke veer anders, maar wel voor elke veer te bepalen. Je kunt de veerconstante onder andere bepalen met een experiment, zoals je dat hebt uitgevoerd. Je krijgt nu uit je berekening de veerconstante C in N/m.

6. Bereken de veerconstante van de door jou gebruikte veer in N/m en vul de berekende waarden in bij de vierde kolom van de tweede tabel.

7. Wat bepaalt de nauwkeurigheid van de uitkomst? 8. Welke krachten werken er telkens op de massa’s? 9. Waarom kunnen we zeggen dat de kracht die we van de veerunster aflezen, de

zwaartekracht Fz op de massa’s is? 10. Waarom is het zo belangrijk dat je het tweede gedeelte van het practicum in één

keer afmaakt?

Docentaanwijzingen

De uitwerkingen/ antwoorden 1. Als er nul massa’s aan de veerunster hangen. 2. Als je goed gemeten hebt en de punten goed in de grafiek getekend hebt, zouden je

punten (bijna) op een rechte lijn liggen. 3. Er moeten evenveel punten boven als onder de lijn vallen. 4. – 5. – 6. – 7. De decimalen achter de komma (bij de gedane metingen om de uitkomst te vinden). 8. Zwaartekracht, gewicht en veerkracht 9. Omdat zwaartekracht op dat moment de kracht is die op de massa’s werkt. 10. Omdat de veren (waarvan je er een gebruikt) niet allemaal hetzelfde zijn en dan is er

dus geen veerconstante.

53

De dansende magneet met Coach Bert Roelink, Stedelijk Lyceum, Enschede Voorbereiding

Introductie Faraday en Henry hebben beide ontdekt dat er een potentiaalverschil over de uiteinden van een draad kan worden opgewekt door een magneet in of uit een draadspoel te bewegen. Dit wordt elektromagnetische inductie genoemd. De inductiespanning is het geïnduceerde potentiaalverschil over de uiteinden van de draad. De wet van Faraday leert dat de inductiespanning in een stroomkring door een veranderend magnetische flux gelijk is aan de snelheid van de fluxverandering door de kring maal het aantal windingen: Vind = N dΦ/dt In dit experiment maak je een veranderend magnetisch veld door een magneet in een spoel te laten "dansen" en registreer je de opgewekte inductiespanning.

Lesorganisatie

Apparatuur en materiaal

" CoachLab II/II+-‐interface " snoeren voor aansluiting van de spoel op een sensor-‐ingang " spoel (1200 windingen); " magneet; " veer voor de magneet " statiefmateriaal

TOA aanwijzingen en veiligheid Uitvoering

Procedure 1. Bouw de opstelling zoals te zien op de foto. 2. Gebruik de snoeren om het potentiaalverschil op een ingang te meten. 3. Verbind de voltmeter-‐sensor met ingang 1 van de interface (of verbind de

elektrische draden met de gele (10V) en de zwarte (-‐10V) ingangen van ingang 3).

54

4. Start Coach. Open het Project 'Experimenten voor Natuurkunde' en selecteer de activiteit 'Dansende magneet'.

5. Laat de magneet in de spoel op en neer bewegen 6. Start een meting door op de groene startknop te klikken.

Meet de inductiespanning opgewekt door de beweging van een "dansende" magneet in een spoel. Onderzoek en vergelijk de vorm van de opgenomen signalen onder verschillende omstandigheden. Bepaal de verandering in magnetische flux tijdens het experiment.

Vragen 1. Verklaar de vorm (positieve en negatieve pieken) van het opgenomen signaal.

Check met behulp van de optie Analyse/Verwerking>Statistiek of je signaal asymmetrisch is. Zo ja, corrigeer de meetwaarden dan door een nieuwe kolom met een formule in het diagram te maken (en de originele meetwaarden onzichtbaar te maken).

2. Wanneer veranderde de magnetisch flux het meest? 3. Wat was de totale verandering van de magnetisch flux?

55

De vrije val met Coach Bert Roelink, Stedelijk Lyceum, Enschede Voorbereiding

Introductie Een bijzondere valbeweging is de vrije val. Dat is een val waarbij het voorwerp alleen de zwaartekracht ondervindt en geen tegenwerkende kracht. Je spreekt dus ook van een vrije val als de luchtweerstand zo klein is dat je hem kunt verwaarlozen. In het begin van een val is dat meestal zo, omdat de snelheid dan nog klein is. Als een val langer duurt, neemt de snelheid toe en daarmee ook de luchtweerstand. Dan is het geen vrije val meer. De zwaartekracht is de oorzaak van de valbeweging. Omdat de zwaartekracht overal op aarde (binnen zekere grenzen) even groot is, is ook de valversnelling overal even groot, namelijk 9,8 m/s2 . Toch verschilt de waarde van de valversnelling op verschillende plaatsen op aarde. In Nederland is deze 9,81 m/s2. Met behulp van videometing gaan we bepalen of deze waarde klopt. Na dit practicum ben je in staat om met behulp van videometing de zwaartekracht in Nederland bepalen.

Apparatuur en materiaal • computer met het programma coach-‐videometen van het CMA • handboek videometen – dit kun je downloaden via de volgende link:

http://www.cma-‐Science.nl/software/coach6/pdf/c6_3_handboek_videometen.pdf • het project “De vrije val” krijg je op een USB-‐stick aangeleverd door de TOA.

Uitvoering

Procedure Start de computer en ga naar CMA Coach 6. Ga vervolgens naar videometen. Ga vervolgens naar bestand en openen, selecteer de USB-‐stick en laad dan het project “De vrije val”. Volg de instructies die worden gegeven in het project, In deze activiteit analyseer je in detail de beweging van een bal die op een bepaalde hoogte wordt losgelaten en daarom een vrije val krijgt. Je vergaart meetgegevens van de positie van de bal tegen de tijd. Uit de gegevens kun je afleiden hoe de snelheid en versnelling van de bal in die tijd veranderen. Dit is een activiteit met stap-‐voor-‐stap aanwijzingen hoe je een handmatige videometing kunt doen. De aanwijzingen zijn opgedeeld in de volgende secties:

1. Een video openen en afspelen 2. IJking 3. Videopunten en selectie van beeldjes 4. De gegevens vergaren en tonen 5. Analyse

56

Een video openen • Rechtsklik in het Videomeetvenster en kies de optie Openen>Video. • Kies de videoclip De vrije val. • Het eerste beeldje van de videoclip verschijnt in het Videomeetvenster. Onderin dit

venster vind je de videobalk. Hierop staan bedieningsknoppen en de beeldjesbalk.

Een video afspelen • De videoclip toont de vrije val van een bal. • Speel de videoclip af door te drukken op de knop Afspelen op de videobalk. • Met de beeldjesbalk kun je door de beeldjes van de video lopen. Klik op een beeldje

in de balk (één van de verticale streepjes) of gebruik de pijltjestoetsen. Het geselecteerde beeldje is zichtbaar.

• Aan de rechterkant van de videobalk vind je de Zoom-‐knop (het loepje) waarmee je kunt inzoomen op een interessant gedeelte van de beeldjes. Maak eerst een selectie: klik op het eerste interessante beeldje, en <Shift>+klik het laatste beeldje. Je ziet een gestippeld kader rond de geselecteerde beeldjes verschijnen. Klik nu op de Zoom-‐knop.

IJking Om een zinvolle meting te kunnen uitvoeren moet de video juist geschaald worden: je moet aangeven hoe groot een afstand op het scherm in werkelijkheid is. Om dit te kunnen doen is vaak een meetlat mee gefilmd. Op de video van de bal zie je een meetlat van 1 m. Ook kun je aangeven waar het assenstelsel ligt.

Positie-‐ijking • Rechtsklik het Videomeetvenster en kies de optie Schaal aanpassen. • Omdat de verticale en horizontale meterlatten op het videobeeld even lang zijn, kies

je Dezelfde schaal in alle richtingen. • De ijklat (standaard roodgekleurd) en het assenstelsel (standaard geelgekleurd)

verschijnen in beeld. • Verplaats de uiteinden van de ijklat tot ze precies samenvallen met de witte 1 m balk

op het scherm (maximaliseer eventueel het Videomeetvenster). • Vul voor de schaallengte in: 1 m. • Plaats het assenstelsel door de oorsprong te verslepen naar het beginpunt van de bal

(sleep het kleine cirkeltje). Het assenstelsel kan ook gedraaid worden door de kleine gele stip naast de oorsprong te slepen.

• Klik OK als je klaar bent.

Tijd-‐ijking Met deze optie stel je in hoe snel de video is opgenomen, en welk beeldje overeenkomt met t=0.

• Selecteer de optie Tijd-‐ijking uit het videogereedschapmenu. • Deze videoclip werd opgenomen met 210 beeldjes per seconde. Deze informatie

wordt gebruikt om het rangnummer van het beeldje te koppelen aan een tijdstip t (in

57

seconde), zodra is vastgelegd bij welk beeldje de tijd gelijk is aan nul. Kies de optie t=0 bij eerstgekozen beeldje.

• Klik op OK als je klaar bent.

Instellingen van het assenstelsel • Selecteer nu de optie Assenstelsel uit het Videogereedschapmenu • Omdat de camera niet bewoog tijdens de opname kun je kiezen voor Gelijk voor alle

beeldjes. • Klik OK als je klaar bent.

De ijking is nu voltooid.

Videopunten en selectie van beeldjes

Videopunten Videopunten zijn de meetpunten die tijdens de videometing worden verzameld.

• Kies de optie Videopunten uit het gereedschapmenu. • Je gaat op ieder beeldje 1 punt meten, dus stel in 1 videopunt per beeldje. • Ga naar de sectie Markering en kleuren en kies je favoriete kleur en markering voor

het videopunt (een witte cirkel werkt hier goed).

Selectie van beeldjes Gewoonlijk wordt een handmatige videometing gedaan op een aantal geselecteerde beeldjes (het wordt al gauw teveel werk). Je kunt op verschillende manieren beeldjes selecteren voor de meting:

• Kies de optie Beeldjes selecteren in het videomeetmenu. • Er zijn vier methodes om beeldjes te selecteren. Voor dit voorbeeld neem je

Gelijkverdeeld 20 beeldjes tussen 1 en 74. Dat betekent ongeveer elk vierde beeldje. • De geselecteerde beeldjes worden met een zwart streepje weergegeven op de

beeldjesbalk de andere beeldjes worden grijs.

Gegevens vergaren en tonen

Gegevens vergaren • Start de meting door een druk op de groene startknop. • Coach toont automatisch het eerstgekozen beeldje. • Zoek met de cursor (in de vorm van een zoeker) naar het videopunt op het

videobeeld (zorg ervoor dat de bal in het midden van het kruisje zit). Tip: Als je een duidelijker beeld wil, kun je het Videomeetvenster maximaliseren.

• Klik om het eerste videopunt op te slaan. • De videoclip springt automatisch naar het volgende beeldje. Klik het volgende punt. • Ga hiermee door totdat het laatste beeldje is gedaan (de rode stopknop springt dan

weer op groen).

De gegevens tonen • Om de gegevens in grafische vorm te tonen, open het gereedschapmenu van het

Videomeetvenster en kies Diagram tonen en klik in het lege venster links onder.

58

• In dit diagram staan de x-‐ (Px) en y-‐coördinaten (Py) van de meetpunten uitgezet tegen de tijd. Dit kun je ook al voorafgaand aan de meting doen. Het voordeel daarvan is dat de gegevens op het scherm verschijnen tijdens de meting.

• Wil je de gegevens in een tabel zien, kies dan Tabel tonen uit het gereedschappenmenu en klik in het venster links onder.

• Eén van de mooiste aspecten van videometen is de mogelijkheid om de videoclip terug te spelen terwijl de grafieken ontstaan. Klik op het knop Terugspelen (rechts van de groene startknop). Vul een geschikte terugspeeltijd in of sleep de schuif naar een geschikte snelheid en druk op OK.

Correctie van meetpunten Als je niet tevreden bent met sommige meetpunten, selecteer dan het bijbehorende beeldje. Het videopunt kan dan verschoven worden. Het punt in het diagram wordt tegelijkertijd bijgewerkt. Met <BackSpace> kun je het meetpunt geheel wissen. Je kunt ook nog extra meetpunten toevoegen nadat de meting is afgelopen:

• Selecteer extra beeldjes door een ongeselecteerd (grijs) beeldje aan te klikken in de beeldjesbalk en op <Ins> te drukken. Het geselecteerde beeldje wordt nu zwart. (Je kunt beeldjes de-‐selecteren met <Del>).

• Klik op de groene knop. Coach toont automatisch het geselecteerde beeldje. Klik op het nieuwe videopunt.

• Doe hetzelfde voor andere later toegevoegde beeldjes

Vragen In het diagram zie je P1Y tegen de tijd. Voor analyse van de beweging van de bal is de y-‐coördinaat (P1Y) van belang (de horizontale coördinaat P1X verandert vrijwel niet tijdens de beweging).

1. Maak de grafiek van P1Y tegen de tijd (Diagraminstelling, kies 'Leeg' voor de verbinding met kolom 3).

2. Maak een snelheid, tijd-‐diagram (optie Analyse/Verwerking>Afgeleide)

Bepaal met behulp van (optie Analyse/Verwerking>Oppervlak) uit deze grafiek de versnelling van de zwaartekracht.

3. Komt de uitkomst overeen met je verwachtingen?

59

BIOLOGIE

practica

60

Snijpracticum varkenshart Annemarie Herder SG De Waerdenborch, Holten Voorbereiding

Introductie Het doel van dit practicum is de bouw van het hart te bestuderen door middel van het aansnijden van een varkenshart. Vervolgens maak je een tekening van de bouw van het hart en benoem je de diverse onderdelen en de functie ervan.

Lesorganisatie De harten worden op tijd besteld bij een varkensslachterij. Er wordt dan tijdens de slacht rekening mee gehouden door ze niet te ver in te snijden. Vervolgens worden de harten per stuk verpakt en ingevroren. Één dag voorafgaand aan het practicum worden de harten uit de vriezer gehaald om te ontdooien. De harten worden vooraf gespoeld, zodat de aanwezigheid van bloedstolsels beperkt wordt, dit geeft namelijk een nare geur af. De leerlingen werken in viertallen (onderbouw) of tweetallen (bovenbouw). Het hartenafval wordt na afloop afgeleverd bij een slachterij.

Apparatuur en materiaal • verse varkensharten (1 per vier leerlingen) • metalen plateau met daarop een tissue en een snijplank • sonde • mes (eventueel een schaar) • gelamineerde vellen papier met:

• schets van de bloedsomloop bij de mens • doorsnede van het hart

• afvalbak • model van het hart

TOA aanwijzingen en veiligheid Vooraf geef je een korte inleiding en het toont het hart. Laat de leerlingen een labjas en handschoenen aantrekken. Geef een korte uitleg over de sonde. Spreek af wie er het snijwerk gaat/gaan doen. De docent en TOA lopen rond en geven een korte snij-‐instructie. Laat niet zomaar in het wilde weg snijden. De messen zijn scherp. Dus kijk uit! Wanneer er niet wordt gesneden, blijft het mes op tafel liggen. Na afloop neemt de TOA de messen en de sondes weer in. Verzamelt het hartenafval en restant afval los van elkaar.

61

Uitvoering

Procedure Probeer eerst een algemene indruk te krijgen van het hart. Pak het vast en bekijk het van alle kanten. Zoek de kamers, boezems en grote bloedvaten. Maak hierbij gebruik van de geplastificeerde afbeelding van het hart en het model. Leg het hart zo voor je neer dat de linkerkamer rechts ligt en de punt van het hart naar beneden wijst. Je kijkt tegen de ‘borstzijde’ van het hart aan (zie ook afbeeldingen).

Opdrachten 1. Soms zit er wat wit weefsel aan het hart. Wat is dit voor weefsel? 2. Hoe komt het dat de hartpunt niet precies in het midden ligt?

Steek de sonde voorzichtig door de aorta (meest gespierde bloedvat) naar binnen tot in de punt van het hart.

3. In welke hartruimte is de punt van de sonde beland?

De TOA of de docent zal nu een mes uitdelen en een snij-‐instructie geven. Maak met het mes voorzichtig een snede door de linkerboezem en de linkerkamer. Let op dat er niet door de tussenwand wordt gesneden! Maak eenzelfde snede door de rechterboezem en –kamer. Steek met de sonde in elk van de aanwezige bloedvaten en kijk in welke ruimte ze uitkomen.

4. Wijs nu in het geopende hart de verschillende hartruimtes aan. Waar zit de overgang van boezem naar kamer?

Bekijk de hartkleppen en let op hoe ze vastzitten aan de binnenwand van de kamers (met peeskoordjes). Snijdt (of knip) de aorta overlangs open (lengtedoorsnede) en onderzoek met de sonde de drie halvemaanvormige kleppen. Zoek de openingen van twee bloedvaten in de aorta vlak boven de halvemaanvormige kleppen. Onderzoek met een sonde de loop van deze bloedvaten.

5. Welke bloedvaten zijn dit en wat is hun functie?

Grote bloedvaten zijn slagaders of aders. Eén van de verschillen is de dikte van de wand. Slagaders hebben een dikke, gespierde wand, aders een dunne, niet gespierde wand. Bekijk de bloedvaten van het hart nogmaals.

6. Welke bloedvaten herken je als aders en welke als slagaders?

62

Maak een tekening van de borstzijde van het hart en geef aan: linkerboezem, linkerkamer, rechterboezem, rechterkamer, aorta, longslagader, bovenste holle ader, onderste holle ader, kransslagaders, kransaders. Let op: soms is er te veel weefsel weggesneden en zijn niet alle bloedvaten even goed zichtbaar. Na afloop wordt al het materiaal ingenomen door de TOA. Maak daarna je tafel goed schoon, gooi je handschoenen weg en was je handen met warm water en zeep.

63

Enzymactiviteit van Amylase Harrie Konninger, Bonhoeffer College Enschede Voorbereiding

Introductie Een enzym is een eiwit, dat een bepaalde reactie in of buiten een cel katalyseert, dat wil zeggen mogelijk maakt of versnelt, zonder daarbij zelf verbruikt te worden of van samenstelling te veranderen. Wel verbindt het enzym zich tijdens de reacties kortstondig met het substraat. Datgene wat de reactie met het enzym aangaat noemt men het substraat. Dit gebeurt voor elk enzym op een eigen manier, omdat elk enzym reactie-‐specifiek is. Enzymen bevinden zich in voedsel, voor zover dat niet langdurig verhit is geweest. Ook worden ze in cellen van verschillende organismen gemaakt. Voor de opbouw ervan zijn in een aantal gevallen ook vitamines nodig. Na de reactie keert het enzym weer terug naar de oorspronkelijke toestand en kan het direct weer een reactie versnellen. Een enzym ‘wacht’ totdat de moleculen, waarmee het enzym aan de slag kan, bereikbaar zijn. Het enzym klemt zich dan op een plaats aan het substraat, veelal moleculen van voedingsmiddelen die ontbonden worden, waar dat past en waartoe het dus geschikt is. Dat deel dat omklemd is, wordt losgemaakt van het grotere geheel, waarna ook het enzym weer vrij is en verder kan met het volgende molecuul. Zo worden voedingsstoffen in kleine stukjes gebroken. Ketens van moleculen van diverse aard, kunnen zo in andere enkelvoudige moleculen worden omgezet. Enzym + Substraat ↔ Enzym-‐Substraat-‐Complex ↔ Enzym + Product Enzymen zijn vaak specifiek voor hun substraat, meestal bindt een enzym maar aan één substraat. Er zijn echter ook enzymen die een heleboel verschillende substraten kunnen omzetten

Model van het enzym triosefosfaatisomerase(TIM).

Speeksel is een vloeistof die in de mond aangemaakt wordt door de speekselklieren. De vloeistof bestaat uit water, elektrolyten, slijm, verschillende enzymen, eiwitten en antistoffen. Speeksel heeft een pH van 5,5 tot 7,5.

64

Kenmerken Het speeksel heeft een smerende werking, zowel bij het kauwen als bij het spreken. Verder heeft het een bufferende werking waardoor de tanden tegen inwerkende zuren beschermd worden. Het wordt geproduceerd door vele kleine kliertjes in de mond enerzijds, en anderzijds vooral door de drie dubbele speekselklieren. Deze speekselklieren zijn buiten de mond gelegen en geven het speeksel via een afvoerbuis af aan de mond. Zodra het speeksel in de maag komt stopt de zetmeelafbraak. De maag heeft een pH van 1 en speeksel heeft een pH van 7. In de maag is de pH te laag om het zetmeelverterend enzym amylase te laten functioneren. Werking Bij planten: Amylase wordt in veel planten aangemaakt bijvoorbeeld tijdens het rijpingsproces van fruit. Hierdoor worden de vruchten zoeter, waarbij mono-‐ en disachariden worden gevormd. Bij mens en dier: Er zijn twee soorten amylase-‐enzymen, ook wel iso-‐enzymen genaamd werkzaam bij dier en mens, pancreas-‐amylase en speeksel-‐amylase. Ze splitsen moeilijk door het lichaam op te nemen moleculen in makkelijk op te nemen suikers. Reactiesnelheid De snelheid van een enzymatische reactie is afhankelijk van de temperatuur, tijd, zuurgraad en de concentratie van enzym en substraat. Concentraties van eventuele co-‐enzymen kunnen ook invloed op de reactiesnelheid hebben.

Enzymen Doordat enzymen eiwitten zijn, is de activiteit van enzymen afhankelijk van de temperatuur. Als de temperatuur verandert, verandert ook de ruimtelijke structuur van het enzym. Ieder enzym heeft een optimale activiteit bij een bepaalde temperatuur. Bij een lage temperatuur zijn de meeste enzymen niet actief, doordat de deeltjes te traag bewegen. Bij hogere temperaturen (boven 50 °C) kan een enzym ook niet meer functioneren, door denaturatie. Wanneer we bijvoorbeeld koorts hebben, dan vermindert onze enzymwerking, doordat onze lichaamstemperatuur stijgt. Andersom gaat het bij onderkoeling: dan daalt onze enzymwerking, doordat onze lichaamstemperatuur daalt. Het functiesysteem in ons lichaam wordt dan langzaam uitgeschakeld. Aan de hand van een experiment gaan we de enzym effectiviteit bepalen onder verschillende omstandigheden.

Lesorganisatie Dit practicum wordt uitgevoerd door leerlingen uit 6 vwo. Het practicum bestaat uit meerdere delen en er wordt gewerkt in groepjes van twee personen. De volgende experimenten worden uitgevoerd: -‐ experiment 1 Invloed van de temperatuur -‐ experiment 2 Invloed van de tijd -‐ experiment 3 Invloed van de pH -‐ experiment 4 Invloed van enzym concentratie De beschikbare tijd is 60 minuten.

65

Uitvoering

Procedure Experiment 1 – Onderzoek naar de invloed van de temperatuur

Apparatuur en materiaal Per leerlingopstelling:

• 1 reageerbuisrek met 10 buizen • bekerglas met 0,05% oplossing zetmeel + 10 ml meetspuit • bekerglas met 0,1% oplossing amylase + 1 ml pipet • glaspotlood • druppelflesje met jodiumoplossing • druppelflesje met aqua dest.

Klassikale opstelling:

• Fehling’s reagens + 1 ml. Pipet • rekje in smeltend ijs ±0ºC • warmwaterbad ±37°C • warmwaterbad ±50°C • warmwaterbad ±90ºC

Werkwijze • Merk de buizen 1 t/m 10. • Vul alle buizen met 5 ml zetmeeloplossing. • Plaats 2 buizen, nr. 1 en 2, in het bad met smeltend ijs bij 00C. • Plaats 2 buizen, nr. 3 en 4, in het rekje op tafel. • Plaats 2 buizen, nr. 5 en 6, in het 370C waterbad. • Plaats 2 buizen, nr. 7 en 8, in het 500C waterbad. • Plaats 2 buizen, nr. 9 en 10, in het 950C waterbad. • Zodra de zetmeeloplossing de temperatuur van de omgeving heeft aangenomen

druppelt men 3 druppels enzymoplossing in de buis. • Druppel na 10 minuten in de oneven genummerde buizen 2 druppels

jodiumoplossing en in de even genummerde buizen 1 ml Fehling-‐oplossing. • Plaats de even genummerde buizen in het 95°C waterbad.

Noteer de gevonden resultaten.

Vragen 1. In welke buizen is het zetmeel afgebroken en welke stof is daarvoor in de plaats

gekomen? 2. Teken een grafiek -‐ horizontaal temperatuur; verticaal percentage -‐ waarin te zien is

bij welke temperatuur het enzym amylase het snelst werkt.

66

Experiment 2 – Invloed van tijd

Apparatuur en materiaal Per leerlingopstelling:

• 1 reageerbuisrek met 6 buizen • bekerglas met 0,05% opl. zetmeel + 10 ml meetspuit • bekerglas met 0,1% opl. amylase + 1 ml pipet • glaspotlood • druppelflesje met jodiumoplossing • stopwatch

Werkwijze • Voor dit onderdeel worden de buizen gemerkt met 1 t/m 6.

Werk nu goed samen! • Op T(ijd) = 0 worden 3 druppels amylase-‐oplossing aan buis 1 toegevoegd. Goed

schudden en meteen terug plaatsen in het rek. • Voeg vervolgens om de 2 minuten ook 3 druppels amylase-‐oplossing toe aan de

buizen met nummer 2 t/m6. • Zorg er voor dat in elke buis evenveel enzymoplossing terechtkomt! • Direct nadat je de laatste buis hebt gevuld (na 10 minuten) en deze in het rekje hebt

geplaatst, voeg je aan de buizen 1 t/m 6 een druppel jodium toe en meng dit goed. • Lees meteen het resultaat af.

Vragen

3. Wat kun je zeggen over de hoeveelheid zetmeel in de reeks buizen 1 t/m 6? 4. Na hoeveel minuten is het zetmeel per buis helemaal afgebroken?

Experiment 3 -‐ Invloed van de pH De activiteit van een enzym wordt ook beïnvloed door de zuurgraad (pH). Bepaalde enzymen, zoals peptase in de maag, werken goed tot zeer goed in een zuur milieu (pH< 7). De optimale pH-‐waarde ligt doorgaans tussen pH5 en pH8. Andere enzymen, zoals trypsine in de darmen, werken enkel in basisch milieu (pH > 7). Veel enzymen zijn sneller en efficiënter dan tot nu toe door de mens ontworpen katalysatoren. Enzymen worden mede daarom ook doelbewust ingezet in chemische processen, bijvoorbeeld in de voedselbereiding. Zonder enzymen zouden stofwisselingsprocessen niet mogelijk zijn. Aan de hand van een experiment gaan we de enzym effectiviteit bepalen bij verschillende pH’s.

Apperatuur en materiaal Per leerlingopstelling:

• reageerbuisrek met 5 buizen + 1 ml pipet • bekerglas met 0,05% opl. zetmeel + 10 ml meetspuit • 1 stopwatch • glaspotlood • bekerglas met 0,1% opl. amylase + 1ml pipet • druppelflesje met jodiumoplossing • papieren poetsdoekjes

67

• druppelplaatje

Per klassikale opstelling: • glas fosfaatbuffer pH 5,4 + meetspuit • glas fosfaatbuffer pH 6,0 + meetspuit • glas fosfaatbuffer pH 6,6 + meetspuit • glas fosfaatbuffer pH 7,2 + meetspuit • glas fosfaatbuffer pH 8,0 + meetspuit

Werkwijze • Nummer de 5 kweekbuizen van 1 t/m 5. • Vul de buizen met 5ml. fosfaatbuffer volgens onderstaan schema:

buis 1 -‐ pH 5,4 buis 2 -‐ pH 6,0 buis 3 -‐ pH 6,6 buis 4 -‐ pH 7,2 buis 5 -‐ pH 8,0

• Voeg aan elke buis 5 ml. zetmeeloplossing toe. • Nummer 5 holletjes op de druppelplaat 1 t/m 5. • Druppel nu op de druppelplaat in deze 5 holletjes 1 druppel jodiumoplossing. • Voeg aan alle 5 buizen 3 druppels amylase oplossing toe en meng de inhoud goed. • Druppel vervolgens 1 druppel oplossing uit buis 1 bij de druppel jodium op plek 1. • Druppel vervolgens 1 druppel oplossing uit buis 2 bij de druppel jodium op plek 2. • Druppel vervolgens 1 druppel oplossing uit buis 3 bij de druppel jodium op plek 3. • Druppel vervolgens 1 druppel oplossing uit buis 4 bij de druppel jodium op plek 4. • Druppel vervolgens 1 druppel oplossing uit buis 5 bij de druppel jodium op plek 5. • Noteer wat je op de druppelplaat hebt waargenomen en noteer dit.

• Spoel het druppelplaatje schoon, droog het goed en herhaal het druppelen opnieuw. • Voer het druppelen zeker 4x uit. Indien er geen verkleuring tussen de buizen is waar

te nemen dan moet je dit nog een paar keer herhalen met grotere tussenpozen. • Noteer in onderstaand schema met een plus + of een min – of een +/-‐ of er zetmeel

is aangetoond (+ betekent dat er zetmeel is aangetoond).

Test 1 pH 5,4 pH6,0 pH6,6 pH7,2 pH8,0 buis 1 buis 2 buis 3 buis 4 buis5

68

Test 2 pH 5,4 pH6,0 pH6,6 pH7,2 pH8,0 buis 1 buis 2 buis 3 buis 4 buis5 Test 3 pH 5,4 pH6,0 pH6,6 pH7,2 pH8,0 buis 1 buis 2 buis 3 buis 4 buis5 Test 4 pH 5,4 pH6,0 pH6,6 pH7,2 pH8,0 buis 1 buis 2 buis 3 buis 4 buis5 Vragen

5. Noteer de resultaten en geef een conclusie. 6. Teken de optimumkromme en lees af bij welke pH de werking van het enzym

optimaal is? 7. In de buurt van welke pH werkt het enzym het beste?

Experiment 4 – Invloed van de enzymconcentratie Ook de enzymconcentratie heeft een grote invloed op de enzymwerking. Wanneer een enzym met een afnemende concentratie inwerkt op een substraat, is de werking het grootst bij de hoogste concentratie. Dat wil niet zeggen dat enzymen bij lage concentratie niet actief zijn, integendeel. Dit wijst ook op het herbruikbaar zijn van een enzym na een reactie. Vragen

8. Hoe is dit experiment eenvoudig uit te voeren? 9. Wat zijn jouw conclusies van het bereikte resultaat?

69

Bepaling van de vitaliteit gistcellen met behulp van methyleenblauw Eric Berning, Canisius, Almelo Voorbereiding

Introductie Saccharomyces cerevisiae (bakkersgist, zie figuur) is een facultatief anaëroob micro-‐organisme. Facultatief betekent dat deze gist kan leven met en maar ook zuurstof. Als er zuurstof aanwezig is (aërobe omstandigheden) wordt glucose afgebroken tot CO2 en H2O. Als er geen zuurstof aanwezig is (anaërobe omstandigheden) dan moet de gist overschakelen op fermentatie om in zijn energiebehoefte te kunnen voorzien. Bij deze fermentatie van glucose ontstaat CO2 en ethanol (alcohol), en deze wordt daarom alcoholgisting genoemd. Aërobe dissimilatie: C6H12O6 + 6O2 ! 6CO2 + 6H20 + 36 ATP Alcoholgisting: C6H12O6 ! 2C2H6O + 2CO2 + 2ATP Bepaalde kleurstoffen (vitale kleurstoffen) kunnen alleen de celmembraan van dode cellen passeren, levende cellen worden niet gekleurd. Met behulp van zo'n vitale kleurstof en een dekglaspreparaat, kan men in een celsuspensie het aantal levende en het aantal dode cellen bepalen. Methyleenblauw is een van de meest gebruikte vitale kleurstoffen. Met behulp van de kleurstof en het maken van een preparaat kan de vitaliteit (percentage levende gistcellen) in een celsuspensie worden geschat.

Lesorganisatie Elke leerling werkt alleen of desnoods in groepen van 2. De activiteit kan worden uitgebreid door verschillende soorten gist te gebruiken en de resultaten met elkaar te vergelijken.

Apparatuur en materiaal • pipetten • glaswerk • pasteur pipet • roerstaaf • verse bakkersgist • 0,05 M fosfaatbuffer pH 7 • 0,01% methyleenblauw (in centrifugebuis) • microscoop en prepareermateriaal.

Toa aanwijzing en veiligheid Zorg voor verse bakkersgist en eventueel voor droge gist bij uitbreiding van de proef.

70

Een dag van te voren een gistoplossing inzetten bij 60°C. Bereiding fosfaatbuffer 0,05 M PH 7: 3,40 g KH2PO4 oplossen in 500 ml water en 8,95 g Na2HPO4.12H2O oplossen in 500 ml water. Deze 2 oplossingen samenvoegen tot 1000 ml. Om een nauwkeurige telling/schatting van het aantal gistcellen mogelijk te maken kun je, indien aanwezig gebruik maken van een telkamer i.p.v. een voorwerpglaasje. Dit is zeker van belang als je de vitaliteit van verschillende soorten gist met elkaar wilt gaan vergelijken.

Uitvoering

Procedure • Maak een oplossing van 3% verse gist in 10 ml fosfaatbuffer.

Hoeveel gram gist moet je afwegen voor het maken van de oplossing? Laat de docent of TOA het antwoord controleren voordat je verder gaat. 3% verse gistoplossing = ______ gram gist akkoord

1. Zwenk de gist voorzichtig in de buffer totdat een gelijke suspensie ontstaat. 2. Breng met een pasteurse pipet enkele druppels gistoplossing over in een leeg

centrifugebuisje. 3. Voeg m.b.v. pasteurse pipet een zelfde aantal druppels (even groot)

methyleenblauw op dezelfde wijze toe en meng goed. 4. Breng 1 druppel gistoplossing + methyleenblauw op het midden van het objectglaasje

en plaats een dekglas onder een hoek van ca 40o op het objectglaasje. 5. Zorg dat in het dekglaspreparaat geen luchtbellen aanwezig zijn. 6. Laat de cellen enkele minuten bezinken. 7. Tel/schat bij een vergroting van 400x het aantal levende en dode gistcellen in 5

gezichtsvelden (preparaat dus voorzichtig verschuiven!). Bereken het gemiddelde en noteer dit in de tabel.

Gezichtsveld Geteld/geschat levend Geteld/geschat dood 1 2 3 4 5 Gemiddeld

Vragen 1. Bereken de vitaliteit van de gist (in %) uitgaande van de gemiddelde waarde. Geef je

berekening weer. Maak nu een preparaat van een gistoplossing die 24 uur geincubeerd is bij 60° C.

71

Uitvoering: zie punt 3 t/m 8 Gezichtsveld Geteld/geschat levend Geteld/geschat dood 1 2 3 4 5 Gemiddeld 2. Bereken de vitaliteit van de gist (in %) uitgaande van de gemiddelde waarde. Geef je

berekening weer. 3. Vergelijk de uitkomsten van de vitaliteit van de verse gistoplossing met de gistoplossing

bij 60° C. • Bereken het verschil in vitaliteit van de twee gistoplossingen (in %) . Geef je

berekening weer. • Geef een verklaring voor het verschil in vitaliteit.

4. Noem twee andere factoren die van invloed zijn op de vitaliteit van de gist. 5. In onderstaande afbeelding zijn gistcellen weergegeven bij een vergroting van 400x.

Bereken met behulp van de vergrotingsfactor de werkelijke grootte in µm (micrometer) van een gistcel. Ga uit van een gistcel van gemiddelde grootte. Geef ook je berekening weer.

Docentaanwijzingen Dit experiment is geschikt voor de bovenbouw havo/vwo vanaf klas 4. Dit practicum kan in een lesuur van 50 minuten worden gedaan. De vaardigheden die hier worden toegepast zijn microscopie en rekenen.

72

Kraak de code Astrid Van Oudheusden, Isala College, Silvolde Voorbereiding

Introductie Van groot naar klein. Een mens bestaat uit spieren, botten, huid, bloedvaten, hersenen, nieren en nog een heleboel andere organen. Met een heel sterk vergrootglas zou je kunnen zien dat al deze organen opgebouwd zijn uit een heleboel kleine onderdeeltjes: de cellen. Een mens bevat meer dan 10.000.000.000.000 cellen. Alle dieren, planten, schimmels en bacteriën zijn gemaakt van cellen. Als je naar één cel gaat kijken met een microscoop dan zie je in de cel de kern liggen. In de kern vindt je een aantal lange dunne draadjes, die chromosomen worden genoemd. Chromosomen zijn zo dun dat er ongeveer vijf miljoen tegelijkertijd door het oog van een naald kunnen. Chromosomen zijn gemaakt van DNA. DNA is een bijzondere stof: - DNA regelt allerlei activiteiten in een cel - DNA bepaalt allerlei eigenschappen van een organisme, zoals haarkleur, oogkleur en

lengte. - DNA is erfelijk (DNA krijg je van je vader en je moeder). - DNA kan zichzelf heel precies kopiëren (alle cellen van één organisme hebben

hetzelfde DNA). Hoe ziet DNA eruit? DNA is een dun draadje dat bestaat uit twee strengen die als een soort wenteltrap in elkaar gedraaid zitten. De draadjes zitten aan elkaar vast door dwarsliggende “traptreden” (zie afbeelding). Die treden zijn belangrijk, die bevatten namelijk een soort code. Iedere trede bestaat uit twee bouwstenen. Er zijn treden die bestaan uit een A en een T en er zijn treden die bestaan uit een C en een G. A, C, G en T zijn eigenlijk afkortingen voor vier verschillende chemische stoffen . In sommige plaatjes worden voor die verschillende stoffen verschillende kleuren gebruikt. Die kleuren heeft het DNA in het echt niet. De code Er zit een vaste volgorde in de traptreden. De volgorde van de traptreden van het DNA bepaalt dat iemand bv. blauwe ogen heeft, of een wipneus heeft, of aanleg voor voetbal heeft en allerlei eigenschappen die je van je vader en je moeder hebt geërfd.

73

Alle erfelijke eigenschappen van een organisme liggen vast in de volgorde van de DNA traptreden. DNA bevat dus informatie in de vorm van een code. In die code zitten berichten voor de cellen verstopt. Er is veel informatie nodig om een mens te laten functioneren. Het DNA heeft dan ook heel veel ‘traptreden’, in iedere kern ongeveer 3.000.000.000. Ook bij de voortplanting is DNA belangrijk. Jouw DNA bestaat uit DNA dat je via de eicel van je moeder en de zaadcel van je vader gekregen hebt. Bij het samenvoegen van dit DNA ontstaat iedere keer een unieke combinatie, ieder mens is uniek, jouw code zit in al je cellen.

Lesorganisatie Iedere leerling maakt zijn/haar eigen DNA ketting aan de hand van de vooraf ingevulde tabel. Vervolgens wordt er klassikaal naar de overeenkomsten en verschillen van het DNA gekeken.

Apparatuur en materiaal Per tweetal:

• een bakje groene strijkkralen • een bakje rode strijkkralen • een bakje blauwe strijkkralen • een bakje witte strijkkralen

Per leerling: • een draad/elastiek van 40 cm lengte • kopie ‘Kraak de code’ • een pen/potlood • kaart met kleurenafdruk van ‘De sleutel’ •

Uitvoering

Procedure De bedoeling is dat je een ketting maakt waarin allerlei boodschappen over jezelf verborgen zitten. Als je de volgende opdrachten nauwkeurig uitvoert, heb je straks een unieke ketting die alleen voor jou geldt! Vul eerst de tabel in die verderop in dit voorschrift staat. Begin bij het invullen van jouw persoonlijke kenmerken en schrijf de letters, woorden en getallen die hiervoor nodig zijn op in de middelste regel van de tabel. Let hierbij ook op hoofdletters en kleine letters! Als het exacte antwoord er niet bij staat, dan kies je de mogelijkheid die er het dichtste bij komt. Als je deze letters, woorden en getallen hebt genoteerd, schrijf je m.b.v. ‘De sleutel’-‐kaart de code op de onderste regel van de tabel. Daarna kun je verder gaan met het maken van jouw DNA ketting. Maak voordat je begint eerst aan één kant van jouw draad/elastiek een knoopje, zodat je kralen er niet afvallen. Als de kralen erop zitten dan eindig je ook met een knoop. Beantwoord eerst de 8 onderstaande onderdelen en zet de betreffende cijfers en letters in de middelste rij van de tabel hieronder.

74

De startcode • Eén hoofdletter M (als je een man bent) of één hoofdletter V (als je een vrouw bent) • De eerste letter van je voornaam (één letter, als hoofdletter) • De eerste twee letters van je achternaam (beide als hoofdletter) • Je oogkleur, kies tussen: B l a uw , B r u i n , G r o e n (vijf letters, waarvan de eerste

een hoofdletter is) • Je haarkleur, kies tussen: L i c h t , B l o n d , R o d i g , B r u i n , Z w a r t (vijf letters,

waarvan de eerste een hoofdletter is) • Je geboortedatum in cijfers volgens: d d m m j j j j (totaal 8 cijfers)

De stopcode

Zet nu in de tabel op de onderste regel, de juiste code onder de cijfers en letters. Gebruik hiervoor ‘De sleutel’-‐kaart. Een bepaald teken wordt in het DNA gemaakt door steeds drie letters achter elkaar te zetten. Er zijn dan 64 verschillende drielettercombinaties mogelijk (bv. GGG, GGA, GGC, CCC, CCG, CCA enz.) De drielettercombinaties coderen in deze opdracht voor de letters van ons alfabet in hoofdletters (A t/m Z), kleine letters (a t/m z), cijfers (0 t/m 9), een startcode en een stopcode. Samen zijn dat precies 64 tekens. Kijk maar op ‘De sleutel’-‐kaart. Als de tabel helemaal is ingevuld, maak je jouw ketting met behulp van een draad/elastiek van 40 cm en de juiste kleur kralen. De DNA-‐code gebruikt dus maar vier verschillende letters (in werkelijkheid vier verschillend chemische stofjes). Die chemische stofjes worden voorgesteld door gekleurde kralen: A = groen G = rood C = blauw T = wit

Vragen 1. Vergelijk jouw ketting met die van je klasgenoten, wat valt je op? 2. Welke overeenkomsten en verschillen zie je? 3. Zijn alle stukjes informatie in jouw DNA-‐code erfelijk? 4. Zijn alle stukjes informatie in jouw DNA-‐code uniek?

start M of V Naam AChternaamletters/cijferscode

Oogkleur Haarkleurletters/cijferscode

d d m m j j j j stopletters/cijferscode

75

Docent aanwijzingen Deze opdracht is geschikt voor de onderbouw havo/vwo. Het ligt voor de hand om de opdracht te verbinden aan het thema erfelijkheid, zoals dat meestal in de tweede klas bij het vak biologie wordt behandeld. De opdracht kan ook gebruikt worden als zelfstandige opdracht als kennismaking met erfelijkheid in de brugklas, of gewoon als opdracht tussendoor. Voor deze opdracht is een lesuur van 50 minuten nodig. Leerlingen maken spelenderwijs kennis met een aantal zeer belangrijke begrippen en processen binnen de biologie. Centraal staat het begrip DNA, als de drager van allerlei erfelijke eigenschappen van organismen. Ook komt een aantal aspecten van de genetische code die ten grondslag ligt aan de eiwitsynthese aan bod: de vier ‘letters’ van de DNA-‐code, de manier waarop die vier letters in drietallen (tripletten) coderen voor een veel groter aantal tekens en het bestaan van een startcode en een stopcode. Dit zijn onderwerpen die pas in de bovenbouw Havo/VWO worden behandeld, maar waar de leerlingen met deze opdracht alvast aan kunnen proeven. Evaluatie

Bronnen CC BY-‐NC-‐SA 2009 Els Burger/René Westra/De Praktijk

Aanwijzingen voor de (volgende) les Wie is de dader?

1. Verzamel de kettingen van alle leerlingen en kies er één uit. 2. Vertel dat er een misdrijf is gepleegd (bv. iemand heeft de antwoorden van het

laatste proefwerk gestolen, of iemand heeft stiekem op de fiets van de rector gespuugd) en dat er op de plek van het misdrijf DNA-‐sporen van de dader zijn gevonden.

3. Laat de ketting van de dader zien en vraag de leerlingen om moet behulp van de sleutel uit te zoeken wie van hen de dader is (evt. kun je natuurlijk ook een ketting maken van jezelf of één van je collega’s

Van DNA via eiwit naar activiteit Herinner leerlingen eraan dat DNA allerlei activiteiten in een cel regelt. Vertel dat DNA al die activiteiten niet zelf uitvoert. Vertel dat de DNA-‐code gebruikt wordt om allerlei stofjes (eiwitten/enzymen) te maken die deze activiteiten uitvoeren. Verdeel de klas in groepjes van vier leerlingen, per groepje zijn twee leerlingen DNA en twee leerlingen eiwit, het klaslokaal stelt een cel voor. Stuur de eiwit-‐leerlingen het lokaal uit (of zet ze apart), vertel de DNA-‐leerlingen dat ze d.m.v. een DNA-‐code de eiwitten iets in de klas moeten laten doen. Je kan ieder groepje hetzelfde laten doen, maar leuker is om ieder groepje een andere opdracht te geven (bv. Het bord uitvegen, de stoelen op de tafels zetten, of plantjes water geven. Maak er een wedstrijd van:

• De DNA-‐leerlingen moeten zo snel mogelijk hun boodschap of commando in een DNA-‐code rijgen

• Als de ketting klaar is geven ze die aan de eiwit-‐leerlingen (let op! Ze mogen niet met elkaar praten, er mag allen d.m.v. DNA gecommuniceerd worden).

76

• De eiwit-‐leerlingen ontcijferen zo snel mogelijk de opdracht • De eiwit-‐leerlingen voeren hun opdracht uit • Het groepje dat als eerste de opdracht goed heeft uitgevoerd heeft gewonnen.

De genetische code in een boek

Schrijf op het bord dat het DNA in één menselijke cel ongeveer 3.000.000.000 traptreden heeft. Vraag de leerlingen om uit te rekenen voor hoeveel ‘tekens’ dit DNA codeert. (3.000.000.000/3=1.000.000.000 tekens) Vraag de leerlingen om een schatting te maken van het aantal tekens (letters) in een leesboek van 200 pagina’s (bv. Harry Potter en de Steen der Wijzen). Een redelijke schatting zou kunnen zijn: 40 tekens per regel, 30 regels per pagina, dat is 1200 tekens per pagina, dat is 240.000 tekens in een boek van 200 pagina’s. Vraag de leerlingen om uit te rekenen hoeveel boeken je nodig hebt om alle ‘tekens’ van het DNA van één cel op te schrijven (1.000.000.000/240.000=4166 boeken).

77

Gedragsstudie van een vleesvlieg Eric Berning, Canisius, Almelo Voorbereiding

Introductie Onder gedrag verstaan we alle waarneembare activiteiten van een dier (of mens). Deze activiteiten bestaan niet alleen uit bewegingen. Andere voorbeelden van gedrag zijn geluiden maken, slapen, van kleur veranderen, geurstoffen afscheiden en een lichaamshouding handhaven. De natuurwetenschappelijke studie van gedrag wordt ethologie genoemd.

Lesorganisatie We werken in groepen van 2 leerlingen. Indien er te weinig vliegen beschikbaar zijn kan het aantal leerlingen per groep groter worden gemaakt.

Toa aanwijzing en veiligheid De handigste methode om vliegen te verzamelen is om maden bij een dierenzaak of hengelsportzaak te kopen. De maden bewaren in een goed afgesloten bak met voldoende ventilatie. Als voedsel kun je b.v. drosophila voedingsbodem(droog) of brinta aan de bak toevoegen. Indien de maden verpopt zijn, deze per stuk overbrengen in een buis met platte bodem. De ontwikkeling van made tot vlieg is sterk afhankelijk van de temperatuur. De optimale temperatuur is ongeveer 25°C , de tijd die nodig is van made tot vlieg is ongeveer 10 dagen (uittesten!!) . De ontwikkeling kun je ook vertragen door de maden of poppen in de koelkast te plaatsen. Een vuile omgeving maak je door een klein beetje meel of bloem aan een buis toe te voegen. Uitvoering

Procedure Tijdens de observatie van vleesvliegen heeft een onderzoeker het vermoeden gekregen dat het poetsgedrag van vleesvliegen in een vieze omgeving niet gelijk is aan het poetsgedrag in een schone omgeving. Formuleer op basis van deze observatie een onderzoeksvraag en hypothese.

78

We gaan nu een ethogram maken waarin de gedragskenmerken van de vleesvlieg vermeldt worden. Bekijk het volgende filmpje https://www.youtube.com/watch?v=vSEk9QcvHxA en bekijk 2 minuten een vleesvlieg in een schone buis. Noteer zoveel mogelijk gedragskenmerken van de 2 situaties in onderstaand ethogram: handeling afkorting definitie

79

We gaan nu een protocol opstellen met betrekking tot het gedrag van de vliegen. We bekijken het gedrag in een schone en een vuile omgeving. Je krijgt een vlieg in een schone buis en een vlieg in een vuile buis. Meet in beide omgevingen 2 x 1 minuut (tussen de 1e en 2e meting zit minimaal een pauze van 2 minuten) de gedragskenmerken van de vlieg. Protocol Schone omgeving Vuile omgeving Tijd (sec.) 1e meting 2e meting Tijd (sec.) 1e meting 2e meting 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 60 60 Op grond van deze waarnemingen kun je met betrekking tot het poetsgedrag een frequentie analyse opstellen.

Docentaanwijzingen Dit experiment is geschikt voor de bovenbouw havo/vwo bij het onderwerp gedrag. Dit practicum kan in een lesuur van 50 minuten worden gedaan. De vaardigheden die hier worden toegepast zijn waarnemen en de gegevens verwerken en interpreteren.

80

Practicum spijsvertering Karin de Vries, Bataafs Lyceum, Hengelo Voorbereiding

Introductie In ons voedsel komt een groot aantal voedingstoffen voor. Stel je voor, je bent aan het eten. Na enige tijd verdwijnt het voedsel in de duisternis van je verteringskanaal. Het eten mengt zich met sappen uit je verteringsklieren en is niet meer als voedsel te herkennen. Spierbewegingen transporteren de brij, die borrelt en gist. Enzymen knippen de grote moleculen van de voedingsstoffen in stukjes. De kleine moleculen die ontstaan, komen via de wand van het verteringskanaal in bloed en lymfe terecht. Niet alles wat je eet, belandt in je bloed. Onverteerbare etensresten, maar ook dode darmbacteriën en kapotte cellen van het verteringskanaal verlaten de darmen via de anus in de vorm van ontlasting.

Lesorganisatie 1 lesuur, groepjes van 4.

Apparatuur en materiaal • koord-‐met-‐kleuren (9,6 m) • 33 knijpertjes met begrippen in opbergbox • groot vel papier met torso (leerlingen kunnen ook zelf een torso tekenen. Teken dan

de omtrek van een leerling op het vel papier of behang). • instructie • antwoordmodel (na de opdracht)

TOA aanwijzingen Benodigdheden per set voor vier leerlingen. Voor een hele klas zijn er 8 sets nodig. Verschillende kleuren koord in totaal 9,6 m Wikkel het aan elkaar geknoopte koord om een plankje (ongeveer 0,20 x 0,07m). Mondholte rood 0,10 m Slokdarm roze 0,25 m Maag geel 0,30 m Twaalf-v-darm groen 0,25 m Dunne darm wit 7 m Dikke darm oranje 1,50 m Endeldarm zwart 0,20 m Informatie uitprinten, per set op een andere kleur papier

81

In totaal 33 knijpertjes, voor elk woord één. Plak de papiertjes met daarop de onderstaande woorden aan de knijpertjes. Peristaltiek 7x Mechanische vertering 3x Afbreken eiwit 4x Afbreken vetten 2x Afbreken zetmeel 3x Opname suiker 1x Opname water 3x Opname aminozuren 1x Opname vetzuren 1x Opname glycerol 1x Opname vetten 1x Opname vitamines 2x Productie vitamine K 1x Opname vitamine K 1x Opname zouten 2x De volgende bladzijde kun je printen op verschillende kleuren papier zodat je de leerling-sets goed uit elkaar kunt houden.

82

Peristaltiek

Peristaltiek

Peristaltiek

Peristaltiek

Peristaltiek

Peristaltiek

Peristaltiek

Mechanische Vertering

Mechanische Vertering

Mechanische vertering

Afbreken Eiwit

Afbreken Eiwit

Afbreken Eiwit

Afbreken Eiwit

Afbreken Vetten

Afbreken Vetten

Afbreken Zetmeel

Afbreken Zetmeel

Afbreken Zetmeel

Opname Suiker

Opname Water

Opname Water

Opname Water

Opname Aminozuren

Opname Vetzuren

Opname Glycerol

Opname Vetten

Opname Vitamines

Opname Vitamines

Productie Vitamine K

Opname Vitamine K

Opname Zouten

Opname Zouten

83

Uitvoering

Procedure Werk in viertallen. Het koord met kleuren stelt het spijsverteringskanaal voor. Iedere kleur stelt een ander deel van dit kanaal voor. En ieder gekleurd deel heeft dezelfde lengte als het betreffende orgaan in jouw lichaam.

1. Leg dit spijsverteringskanaal zo op de mensomtrek van het plastic vel dat ieder onderdeel op de juiste plaats en in de juiste vorm/stand ligt.

2. Bevestig de knijpers op de juiste plaatsen aan dit spijsverteringskanaal. Er zijn meer knijpers dan plaatsen om neer te leggen.

3. Controleer je keuzes met de informatie aan het rechtgetrokken spijsverteringskanaal dat als ‘waslijn’ door het lokaal hangt of met het antwoordmodel.

4. Maak een tabel waar je de gegevens van de knijpers invult: Maak drie kolommen, schrijf in de linker kolom de organen onder elkaar, schrijf in de tweede kolom achter elk orgaan welke enzymen daarin splitsingsactiviteit uitvoeren en in de derde kolom welke orgaan deze enzymen produceren.

5. Ruim de spullen netjes op. 6. Teken in de mensomtrek op de volgende bladzijde het spijsverteringsstelsel. Geef

hierin op de betreffende plaatsen de hormonale terugkoppelingssystemen aan die een rol spelen bij de spijsvertering Zet dat ook in jullie tabel. (zie Biologie voor jou 6, H2 p. 81-‐87; Synaps 1 § 10.12: weefselhormonen).

7. Geef in de tekening ook de neurale invloeden weer. 8. Geef in het schema met een aparte kleur aan waar mechanische vertering plaats

vindt.

85

Orgaan Enzym Orgaan die dit enzym produceert

87

Planten determineren. Godfried Hoog Antink, Montessori College Twente. Voorbereiding

Introductie Het determineren van planten blijkt nog voor veel leerlingen een lastige opgave. Enerzijds omdat ze nog onbekend zijn met determineertabellen, anderzijds omdat de interesse ontbreekt of omdat de gevonden planten te lastig zijn om op naam te zetten. Vele planten lijken op elkaar en als we ze dan goed op kenmerken moeten selecteren, hetgeen veel tijd kost, is de aardigheid er al gauw vanaf. In het boek BVJ moeten de leerlingen 20 verschillende planten op naam brengen. Met deze opdracht is dat terug gebracht tot 5 planten. Dit onder het motto: beter 5 planten goed op naam dan 20 gegokt. Met 5 planten is het nog te overzien, mits er een goede (redelijk eenvoudige) opdracht aan verbonden is. Leerlingen hoeven van te voren nog geen kennis te hebben van planten maar we hopen dat ze dat tijdens deze opdracht wel verder ontwikkelen en als ze dan na een tijdje langs de plek komen en de naam van de planten nog weten, hebben we ons doel bereikt.

Lesorganisatie4 Deze opdracht is geschikt voor alle 1e en of 2e klassen onderbouw. De opdracht kan zelfs in volgende jaren aangepast worden aan het niveau. Handig is dat er een les wordt besteed aan de eenvoudige begrippen van waaruit een plant bestaat. Tevens zal uitgelegd moeten worden hoe de determineertabel werkt: bijv. kijk eerst tot welke groep de bladstand behoort a, b, c, of d, dan de bladvorm (bv) enz. Zo wordt duidelijk hoe je de tabel moet gebruiken.

Apparatuur en materiaal Eventueel een microscoop is handig tijdens de lessen of een vergrootglas bij het zoeken ervan. Voorts is de opdracht niet les gebonden wat betreft het vinden van de planten. Wel moet de opdracht binnen een redelijk tijdsbestek (2 á 3 weken gedaan zijn). De gezochte planten die je meeneemt naar school kun je onder de microscoop bekijken in de les. Uitvoering

Procedure Bepaal van te voren waar je planten wilt gaan plukken om te determineren, dus bijvoorbeeld, langs de sloot, in het weiland, bos, park, straat enz. Je werkt in groepjes van 2. Neem de gevonden planten mee naar school. Zijn er vragen tijdens de opdracht, schrijf ze dan op zodat we ze in de les kunnen behandelen.

4 Diverse bijlagen vind je op mijn bèta Oost, TOA site, biologie in een zip-‐bestand

88

Als je een plant hebt gevonden, vul dan de ‘verzameltabel voor de leerling’ in aan de hand van bladen die je hebt gekregen met bladstanden, vormen en randen, alsmede de kroonbladen en bloeiwijze. Thuis of ter plekke kun je dan met je determinatietabel de naam erbij zoeken. Als je de juiste naam hebt gevonden mag je de plant drogen. Je legt de plant dan tussen 2 stukken keukenpapier en verzwaard deze met boeken o.i.d..

Vragen Eventuele vragen kunnen zijn, waarom bepaalde planten groeien aan het water en weer andere op hele droge grond, waarom er soms heel veel planten bij elkaar staan en soms zie je er maar 1 van een bepaalde soort.

Practicumboek – TOA Ontwikkelteam 2012-2013 definitief · 8! Toepassenvanneerslagreacties&...

Documents

Transcript of Practicumboek – TOA Ontwikkelteam 2012-2013 definitief · 8! Toepassenvanneerslagreacties&...