SCHEIKUNDE 6 VWO | GYMNASIUM...

SCHEIKUNDE

6 VWO | GYMNASIUM

DOCENTENHANDLEIDING

Auteurs

Ilse Landa

Joris Schouten

Eindredactie

Toon de Valk

Eerste editie

Malmberg ’s-Hertogenbosch

www.nova-malmberg.nl

Inhoud

3

1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s 4 1.1 Nova 6 vwo en het CE/SE 4 1.2 De domeinen in Nova 6 vwo en uw

lesplanning 4

2 Lesgeven in scheikunde met Nova 8 2.1 De methode in hoofdlijnen 8

2.1.1 Onderdelen 8 2.2 Nova in de dagelijkse praktijk 10

2.2.1 Uw eigen werkwijze 10 2.2.2 Opgaven 11 2.2.3 Experimenten en onderzoek 12

2.3 Online materiaal voor de leerling 13 2.3.1 Open source materiaal 13 2.3.2 Alternatieve context 13 2.3.3 Maatschappij (M-delen) 13 2.3.4 Alternatieve informatiebronnen 13 2.3.5 Toetsen 13

2.4 Online materiaal voor de docent 14 2.4.1 Eindtoetsen 14 2.4.2 Digiboek 14 2.4.3 Practica 14

3 Hoofdstuk voor hoofdstuk 15 3.1 Hoofdstuk 11 Materialen 15

3.1.1 Uitgangspunten 15 3.1.2 Filmpjes 15 3.1.3 Voorkennistoets 16 3.1.4 Praktijk 16 3.1.5 Theorie 16 3.1.6 Per paragraaf 18 3.1.7 Experimenten 19 3.1.8 Open onderzoek 21 3.1.9 Maatschappij 21

3.2 Hoofdstuk 12 Analytische chemie 22 3.2.1 Uitgangspunten 22 3.2.2 Filmpjes 22 3.2.3 Voorkennistoets 22 3.2.4 Praktijk 22 3.2.5 Theorie 23 3.2.6 Per paragraaf 24 3.2.7 Experimenten 25 3.2.8 Open onderzoek 28 3.2.9 Maatschappij 28

3.3 Hoofdstuk 13 Chemie van het leven 29 3.3.1 Uitgangspunten 29 3.3.2 Filmpjes 29 3.3.3 Voorkennistoets 29 3.3.4 Praktijk 29 3.3.5 Theorie 30 3.3.6 Per paragraaf 31 3.3.7 Experimenten 32

3.3.8 Open onderzoek 35 3.3.9 Maatschappij 35

3.4 Hoofdstuk 14 Groenere chemische industrie36 3.4.1 Uitgangspunten 36 3.4.2 Filmpjes 36 3.4.3 Voorkennistoets 36 3.4.4 Praktijk 37 3.4.5 Theorie 37 3.4.6 Per paragraaf 38 3.4.7 Experimenten 40 3.4.8 Open onderzoek 42 3.4.9 Maatschappij 42

4 Integrale tekst van de experimenten 43 4.1 Experimenten van hoofdstuk 11 Materialen43 4.2 Experimenten van hoofdstuk 12

Analytische chemie 46 4.3 Experimenten van hoofdstuk 13 Chemie

van het leven 50 4.4 Experimenten van hoofdstuk 14 Groenere

chemische industrie 53

5 Materialenlijst 56

1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s

4


In dit hoofdstuk van de handleiding bieden we u een aantal tabellen. Daarin vindt u informatie

over:

• de hoofdstukken van het leeropdrachtenboek Nova Scheikunde 6 vwo en hoe hun relatie is

tot het examenprogramma;

• het aantal uren dat u ongeveer nodig heeft om een hoofdstuk te behandelen;

• de domeinen en subdomeinen uit de Syllabus (Syllabus centraal examen 2016 van het

College voor Examens) die in de drie boeken van Nova vwo aan de orde komen.

1.1 Nova 6 vwo en het CE/SE

In het schema hierna ziet u dat alle hoofdstukken stof bevatten voor het CE. In 1.2 staat een

meer gedetailleerde indeling naar CE en SE.

Hoofdstuk CE Moet in SE* Mag in SE

11 Materialen X X X

12 Analytische chemie X X X

13 Chemie van het leven X X X

14 Groenere chemische industrie X X X * Dit betreft in elk hoofdstuk Domein A, Vaardigheden.

1.2 De domeinen in Nova 6 vwo en uw lesplanning

Om u te helpen bij het opstellen van een lesplanning is hier een voorbeeld opgenomen. U kunt

dit aanpassen naar uw eigen situatie.

Bij het opstellen van deze planning is uitgegaan van een leerjaar met effectief 28 lesweken

van drie lessen van elk 50 minuten. Totaal zijn er tot het einde van het schooljaar 84 lessen.

Hierbij is rekening gehouden met bijvoorbeeld toetsweken, rapportvergaderingen, eventuele

projecten of projectweken en vrije dagen buiten de vakanties, zoals Pasen en Pinksteren.

Hoofdstuk Aantal lessen

11 Materialen 19

12 Analytische chemie 17

13 Chemie van het leven 17

14 Groenere chemische industrie 15

Totaal 68

U kunt hieruit afleiden dat u tijd overhoudt voor herhaling en examenvoorbereiding.


5

De tijd die nodig is om een P-deel af te handelen, zal over het algemeen langer zijn dan de tijd

die nodig is voor een M-deel. U kunt dan mogelijk ook twee M-delen in die les doen. Open

onderzoek kan het beste in groepjes van twee of drie leerlingen worden uitgevoerd. Besef dat

beoordeling van open onderzoek relatief veel tijd kost. Laat leerlingen één of twee open

onderzoeken per jaar uitvoeren en probeer bij elk hoofdstuk enkele leerlingen uit de klas in te

delen. U kunt de resultaten van de open onderzoeken klassikaal bespreken zodat ook andere

leerlingen ervan leren die niet daadwerkelijk dat onderzoek hebben uitgevoerd.

Lesplanning hoofdstuk 11 Materialen

Les Domeinopmerkingen

1 Inleiding hoofdstuk, filmpjes,

voorkennistoets

Alles in CE mag ook in SE

2 P-deel naar keuze

3 Paragraaf 1 Eigenschappen van materialen B1 B2 B3 B4 CE

4 Paragraaf 1 Eigenschappen van materialen B1 B2 B3 B4 CE

5 Paragraaf 1 experiment 1 A5 SE

6 Paragraaf 2 Metalen en keramiek B1 B2 B3 B4 CE

7 Paragraaf 2 Metalen en keramiek B1 B2 B3 B4 CE


9 Paragraaf 3 Additiepolymeren B1 B3 C1 C4 CE D4 SE

10 Paragraaf 3 / 4 B1 B3 C1 C4 CE D4 SE

11 Paragraaf 4 Condensatiepolymeren B1 B3 C1 C4 CE D4 SE


13 Paragraaf 5 Nieuwe

materiaaleigenschappen

B1 B3 C1 C4 CE E3 E4 E5

SE

14 Paragraaf 5 Nieuwe

materiaaleigenschappen

B1 B3 C1 C4 CE E3 E4 E5

SE


16 Toepassingsdeel P-deel

17 M-deel + Open onderzoek

18 Afronding hoofdstuk + Diagnostische

toets

19 Proefwerk hoofdstuk 11


6

Lesplanning hoofdstuk 12 Analytische chemie



voorkennistoets


2 P-deel naar keuze

3 Paragraaf 1 Analyse C1 D1 CE

4 Paragraaf 1 / 2 C1 D1 CE

5 Paragraaf 2 experiment 1 D1 CE A5 SE

6 Paragraaf 2 Chromatografie D1 CE

7 Paragraaf 3 Gaschromatografie D1 CE

8 Paragraaf 3 experiment 2 (Demo) + 4 D1 CE A5 SE

9 Paragraaf 4 Massaspectroscopie D1 CE

10 Paragraaf 4 Massaspectroscopie D1 CE

11 Paragraaf 5 Titrimetrie C2 CE

12 Paragraaf 5 experiment 5 C2 CE A5 SE

13 Paragraaf 5 Titrimetrie C2 CE




toets


Lesplanning hoofdstuk 13 Chemie van het leven



voorkennistoets


2 P-deel naar keuze

3 Paragraaf 1 De cel B3 C1 G1 CE

4 Paragraaf 2 Vetten B4 C1 G1 CE

5 Paragraaf 2 / 3 B4 C1 G1 CE

6 Paragraaf 3 Koolhydraten C1 G1 CE

7 Paragraaf 4 experiment 1 B4 C1 G1 CE A5 SE

8 Paragraaf 4 Eiwitten B4 C1 G1 CE

9 Paragraaf 4 / 5 B4 C1 E2 G1 G2 CE

10 Paragraaf 5 experiment 2 (demo) + 3 E2 G2 CE A5 SE

11 Paragraaf 5 Enzymen E2 G2 CE

12 Paragraaf 6 RNA en DNA B1 B3 C1 C4 CE

13 Paragraaf 6 experiment 4 B3 G1 CE A5 SE





7

toets


Lesplanning hoofdstuk 14 Groenere chemische industrie



voorkennistoets


2 P-deel naar keuze

3 Paragraaf 1 Chemische productieprocessen F1 F2 CE C8 SE

4 Paragraaf 1 experiment 1 F1 F2 CE A5 SE

5 Paragraaf 2 Energievoorziening F1 F3 G3 CE

6 Paragraaf 2 experiment 2 (demo) F1 F3 G3 CE A5 SE

7 Paragraaf 3 Principes van de groene

chemie

F1 F2 G3 CE

8 Paragraaf 3 Principes van de groene

chemie

F1 F2 G3 CE

9 Paragraaf 4 Veiligheid en milieu D2 F2 G2 CE F4 G4 SE

10 Paragraaf 4 / 5 D2 F2 G2 CE F4 G4 SE

11 Paragraaf 5 Afval en grondstofbeheer F2 CE F5 G4 SE




toets


2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s

8

2 Lesgeven in scheikunde met Nova

2.1 De methode in hoofdlijnen

In dit hoofdstuk van de docentenhandleiding gaan we in op enkele didactische onderwerpen

die speciaal van belang zijn wanneer u voor het eerst met Nova scheikunde vwo bovenbouw

werkt. Bij de samenstelling van de methode en de presentatie van de leerstof met

bijbehorende opgaven en practicumopdrachten is er rekening mee gehouden dat de leerlingen

voor een deel zelf met de stof aan de slag gaan.

2.1.1 Onderdelen

Nova scheikunde bouwt voort op wat de leerlingen in de onderbouw hebben geleerd. Gezien

de concentrische opzet van de methode is dat ook logisch. Allerlei onderwerpen die in de

onderbouw zijn behandeld, komen in de bovenbouw opnieuw aan de orde. De aanpak is

echter formeler.

2.1.1.1 YouTube

Bij elk hoofdstuk zijn links naar enkele YouTube-filmpjes opgenomen. Elk filmpje toont op

een verrassende manier een van de scheikundige concepten die in het hoofdstuk aan bod

komen. U kunt ervoor kiezen een hoofdstuk met een filmpje te beginnen en er iets bij te

vertellen.

2.1.1.2 Voorkennistoets

De voorkennistoets is een toets waarmee vereiste voorkennis wordt geactiveerd. Via de

uitwerkingen op deze vragen komt de leerling stof uit vorige delen of hoofdstukken nog eens

tegen. Zo beginnen alle leerlingen op eenzelfde niveau.

De toets wordt online aangeboden, zowel in Word als in de interactieve leeromgeving.

2.1.1.3 Praktijk (P-delen)

Elk hoofdstuk biedt twee contexten in de vorm van natuurwetenschappelijke artikelen. Altijd

is er één P-deel met een NG-insteek en één met een NT-insteek. Eén van de twee P-delen

wordt online aangeboden met links naar relevante filmpjes of sites. Het andere P-deel is

opgenomen in het leeropdrachtenboek.

Er is voor gekozen geen profiel bij de P-delen te vermelden, om te voorkomen dat leerlingen

alleen contexten vanuit hun eigen profiel bestuderen. Wij denken dat het juist goed is als

leerlingen ontdekken dat scheikunde van belang is voor een groot scala aan onderwerpen. We

hebben geprobeerd de NG-praktijk en de NT-praktijk zo veel mogelijk afwisselend in het

boek en online op te nemen.


9

De P-delen worden afgesloten met toepassingsopdrachten. Deze opdrachten kunnen pas

worden uitgevoerd nadat het Theorie-deel is behandeld.

2.1.1.4 Theorie (T-deel)

Het T-deel biedt de scheikundige concepten. We hebben geprobeerd de stof zakelijk en

beknopt aan te bieden. Via sommige opgaven wordt de theorie in context geplaatst.

Elke paragraaf begint met een korte inleiding. Daarna volgt de theorie die soms wordt

toegelicht aan de hand van duidelijk herkenbare voorbeeldopgaven met uitwerkingen. Op

sommige plaatsen is een verwijzing opgenomen naar relevante experimenten, die aan het

einde van het hoofdstuk gegroepeerd worden aangeboden. Elke paragraaf sluit af met een

Onthoud!. Deze tekstblokjes dienen om de kern van de paragraaf nog eens aan te geven. Ze

volstaan niet om een toets mee voor te bereiden.

De laatste opgave van het T-deel is een zogeheten eindopdracht. Aan de hand van een nieuwe

context komt de stof van het hoofdstuk, en soms ook van eerdere hoofdstukken, nogmaals aan

bod. De eindopdracht is een uitwerking van het begrip ‘recontextualisering’ (het toepassen

van de verworven kennis op een nieuwe context), zoals gehanteerd door de

Vernieuwingscommissie Scheikunde.

2.1.1.5 Experimenten en open onderzoek

In het T-deel wordt regelmatig verwezen naar experimenten. Deze zijn aan het einde van het

hoofdstuk gegroepeerd, om de theorie zo overzichtelijk mogelijk te houden. De experimenten

zijn tamelijk gesloten van aard. Waar mogelijk en relevant is een onderzoeksvraag

opgenomen. Een deel van de experimenten zal niet gemakkelijk door de leerlingen zelf

kunnen worden uitgevoerd: deze worden aangeduid als demonstratieproeven (demo).

Demonstratieproeven zijn experimenten die de docent/TOA uitvoert, terwijl de klas toekijkt.

Tijdens demonstratieproeven moet de leerling de waarnemingen zelf noteren en een aantal

vragen beantwoorden over het experiment. Hiermee wordt passief kijken tegengegaan.

Aan het einde van elk hoofdstuk zijn enkele open onderzoeken opgenomen. Bij een open

onderzoek krijgt de leerling een korte inleiding over een bepaald onderwerp. Daarna volgt een

onderzoeksvraag. De leerling dient zelfstandig of in een groepje een werkplan te maken, dat

te bespreken met zijn docent en vervolgens het onderzoek uit te voeren.

2.1.1.6 Maatschappij (M-delen)

Waarom is kennis van de theorie belangrijk voor jou, als lid van de maatschappij? Wat kun je

met de theorie die in dit hoofdstuk is behandeld? Bij elk hoofdstuk worden minimaal twee

M-delen aangeboden. Soms wordt aan de hand van een specifieke bedrijfssituatie getoond

welke rol scheikunde speelt. Ook worden af en toe relevante vervolgopleidingen voor het

voetlicht gebracht. De M-delen worden online aangeboden.

2.1.1.7 Diagnostische toets

Bij elk hoofdstuk is een diagnostische toets beschikbaar. De toets wordt online aangeboden,

zowel in Word als in de interactieve leeromgeving.


10

2.2 Nova in de dagelijkse praktijk

Nova scheikunde is geschreven op basis van de concepten zoals vermeld in de Syllabus (het

overzicht van het centraal examenprogramma) dat in juni 2012 is goedgekeurd door de

Minister van OCW. Daarbij is ons uitgangspunt dat het voor zowel docent als leerling helder

moet zijn welke stof de leerling voor het eindexamen dient te beheersen. Indien u de T-delen

uit de reguliere hoofdstukken behandelt, zijn uw leerlingen uitstekend voorbereid op het

centraal schriftelijk examen. Zorg er wel voor dat u altijd de eindopdracht van het T-deel laat

maken en bespreekt. De eindopdrachten zijn een goed voorbeeld van de opdrachten waaruit

het centraal examen zal worden opgebouwd.

Dit betekent overigens niet dat bij Nova voor een louter theoretische invalshoek is gekozen.

Via zowel de P- als de M-delen wordt voortdurend het verband gelegd tussen de

scheikundeleerstof en de wereld om ons heen. Het didactische uitgangspunt is nog steeds dat

scheikundige concepten hulpmiddelen zijn om de werkelijkheid beter te begrijpen; ze vormen

daarom nooit een doel op zich. U ziet dat bijvoorbeeld in de opgaven: daarin wordt regelmatig

van de leerlingen gevraagd om de scheikundeleerstof toe te passen op concrete situaties.

Uiteraard garandeert het werken met een ‘contextrijke’ methode zoals Nova nog niet dat de

leerlingen werkelijk een verband leggen tussen de scheikundeleerstof en de wereld om hen

heen. Minstens even belangrijk is uw eigen inbreng als docent. U kunt uw leerlingen op

allerlei manieren stimuleren, om verbanden te leggen met de alledaagse werkelijkheid. Een

paar voor de hand liggende mogelijkheden zijn:

• aan de leerlingen vragen om voorafgaand aan een berekening de orde van grootte van het

antwoord te schatten (op basis van gezond verstand en praktische kennis);

• praktische toepassingen van scheikundige kennis aan leerlingen laten zien en die

bespreken; in deze docentenhandleiding vindt u daarvoor ook een aantal suggesties;

• alledaagse voorwerpen tonen in de klas en aan de leerlingen vragen wat deze met de stof te

maken hebben;

• de leerlingen zelf met voorbeelden van toepassingen van de theorie laten komen.

2.2.1 Uw eigen werkwijze

Veel methoden schrijven een bepaalde didactiek voor. Bij Nova is dat niet het geval. Er zijn

verschillende manieren waarop u met Nova kunt werken. Allereerst kiest u de leerlijn die het

best bij u past. Daarmee hoeft u geen concessies te doen aan uw collega’s. Verder bepaalt u

welke keuzes u aan de leerlingen laat en welke u voorschrijft.

Na een gezamenlijke start in de vorm van het activeren van voorkennis, kunt u op

verschillende manieren met Nova werken:

• Wilt u het liefst vanuit een aansprekende context werken, begin dan met een P-deel.

Daarbij kunt u uw leerlingen een van de P-delen voorschrijven, of u kunt hen zelf laten

kiezen. Daarna behandelt u het T-deel en (eventueel) een M-deel.


11

• Wanneer uw interesse vooral uitgaat naar het belang van scheikunde voor de maatschappij,

begin dan met de M-delen. Vervolgens kunt u aandacht besteden aan de P-delen of gaat u

direct naar het T-deel.

• Vindt u het belangrijk om eerst de theoretische concepten te bestuderen, om daarna te

kijken hoe die theorie in de praktijk en de maatschappij wordt gebruikt? In dat geval begint u

met het T-deel en doet daarna de P- en eventueel de M-delen.

Iedereen sluit af met het beantwoorden van de toepassingsopdrachten aan het einde van een

P-deel. Het maakt niet uit welk P-deel van dat hoofdstuk wordt gekozen. Indien leerlingen de

stof voldoende beheersen, kunnen zij de toepassingsopdrachten van allebei de P-delen maken.

Indien u anders wilt werken dan collega’s in uw sectie, dan is dat met Nova zeer goed

mogelijk. Op welke manier u de stof ook behandelt, de leerlingen komen altijd op hetzelfde

punt uit: bij de toepassingsopdrachten van de P-delen.

2.2.2 Opgaven

De opgaven kennen een verschillende opbouw. Voor sommige opgaven staat een +. Het zijn

pittige opgaven voor de betere vwo-leerling. Laat niet alle leerlingen de plusopgaven maken,

maar gebruik die vooral voor leerlingen die duidelijk wat extra’s aankunnen. In geval u aan

bepaalde onderwerpen wat meer aandacht besteedt, kunt u natuurlijk wel meer leerlingen de

plusopgaven laten maken. In de meeste hoofdstukken zijn examenopgaven opgenomen. Soms

zijn ze bewerkt (‘naar’), soms zijn ze letterlijk overgenomen (‘bron’).

Alle opgaven, ook die van de eindtoetsen, zijn ingedeeld naar TIMSS-systematiek.

TIMSS

Aangezien de Vernieuwingscommissie Scheikunde met het TIMSS-model werkt, is bij

scheikunde ook volgens deze indeling een classificatie aangegeven. TIMSS staat voor Trends

in International Mathematics and Science Study.

De TIMSS-indeling is gebaseerd op handelingswerkwoorden:

TIMSS1: weten (handeling: benoemen, herkennen, toelichten)

TIMSS2: toepassen (handeling: berekenen, beschrijven, aangeven, gebruiken)

TIMSS3: toepassen (handeling: berekenen meer variabelen, verbanden leggen, redeneren)

TIMSS4: redeneren (handeling: analyseren, complexe berekeningen maken, concluderen,

voorstellen)

TIMSS5: redeneren (handeling: voorspellen, beoordelen, beargumenteren)

Significantie

Bij Nova natuurkunde en bij Nova scheikunde wordt significantie op exact dezelfde wijze

uitgelegd.


12

2.2.3 Experimenten en onderzoek

Experimenten

Per hoofdstuk zijn enkele experimenten opgenomen. De hoeveelheid is afhankelijk van het

thema dat wordt behandeld.

De experimenten zijn over het algemeen ‘kookboekpractica’ en de leerlingen kunnen er in

principe zelfstandig doorheen gaan. Een deel van de experimenten zal niet gemakkelijk door

de leerlingen zelf kunnen worden uitgevoerd; deze worden aangeduid als

demonstratieproeven.

Demonstratieproeven (demo’s) zijn experimenten die de docent uitvoert, terwijl de klas

toekijkt. Tijdens demonstratieproeven moet de leerling de waarnemingen zelf noteren en een

aantal vragen beantwoorden over het experiment. Hiermee wordt passief kijken tegengegaan.

Open onderzoek

Aan het einde van elk hoofdstuk zijn enkele open onderzoeken opgenomen. Bij open

onderzoek krijgt de leerling een korte inleiding over een bepaald onderwerp. Daarna volgt een

onderzoeksvraag. De leerling dient zelfstandig of in een groepje een werkplan te maken, dat

te bespreken met zijn docent en vervolgens het onderzoek uit te voeren.

Meer over het practicum en over open onderzoek vindt u in hoofdstuk 3 van deze

docentenhandleiding.

Veiligheid

Bij het doen van experimenten in het scheikundelokaal moeten de leerlingen, en natuurlijk

ook de docent, voldoende op de hoogte zijn van regels rond veilig werken. Nuttige regels over

veiligheid zijn te vinden op bijvoorbeeld www.arbo-vo.nl.

CMR-lijst

Achter in deze handleiding (hoofdstuk 5) vindt u een materialenlijst, met daarin een overzicht

van de stoffen en materialen die u nodig hebt om de experimenten uit te kunnen voeren.

Sommige stoffen staan op de CMR-lijst (voor meer informatie verwijzen wij u naar

www.rivm.nl/rvs/Gevaarsindeling/CMR). Er kunnen stoffen op staan, ook fenolftaleïen,

ethanol en kopersulfaat, die op grote schaal worden gebruikt op scholen.

Dat stoffen een risico vormen, betekent niet dat u er niet mee mag werken, maar wel dat u

veiligheidseisen in acht moet nemen bij het werken ermee. Dat doen scholen uiteraard door

het gebruik van labjassen, veiligheidsbrillen, handschoenen en zuurkasten.

Zwaar carcinogene/mutagene stoffen gebruiken we niet voor de experimenten, dus u kunt de

experimenten met een gerust hart uitvoeren als u de voorzorgsmaatregelen in acht neemt.

http://www.arbo-vo.nl/

http://www.rivm.nl/rvs/Gevaarsindeling/CMR


13

2.3 Online materiaal voor de leerling

Via het ePack krijgt de leerling toegang tot online lesmateriaal. Dat bestaat uit filmpjes,

alternatieve informatiebronnen of practica en toetsen.

2.3.1 Open source materiaal

Aangezien er een enorme hoeveelheid open source materiaal voor scheikunde beschikbaar is

en de leerlingen inmiddels voldoende de Engelse taal beheersen, zijn er bij Nova geen

computerlessen ontwikkeld. Wel zijn er soms links aangebracht naar open source materiaal,

bijvoorbeeld in de P-delen die online worden aangeboden.

2.3.2 Alternatieve context

In de titelbalk van het P-deel in het boek is aangegeven welk P-deel online wordt aangeboden.

Om en om is dit deel vanuit een NG- of vanuit een NT-context geschreven. Dit online

materiaal kan geprint worden en heeft dezelfde vormgeving als de P-delen uit het boek. Het

online materiaal bevat echter links naar ander online materiaal, bijvoorbeeld filmpjes op

YouTube of applets.

Indien daar aanleiding toe is, kunnen nieuwe P-delen eenvoudig worden toegevoegd.

2.3.3 Maatschappij (M-delen)

In de M-delen komt het belang van de zojuist geleerde stof in minimaal twee

maatschappelijke contexten naar voren. In bepaalde gevallen wordt ook aandacht besteed aan

vervolgopleidingen. Bij de informatie, die soms bestaat uit een document terwijl een andere

keer een link naar een bepaalde site is opgenomen, is een aantal opdrachten geformuleerd.

Indien daar aanleiding toe is, kunnen nieuwe M-delen eenvoudig worden toegevoegd.

2.3.4 Alternatieve informatiebronnen

In samenwerking met externe partners worden in bepaalde gevallen alternatieve bronnen

opgenomen. Te denken valt aan experimenten die met de grafische rekenmachine kunnen

worden uitgevoerd, maar ook aan bijvoorbeeld experimenten die op universiteiten kunnen

worden uitgevoerd.

2.3.5 Toetsen

Voorkennistoets

Bij elk hoofdstuk is een voorkennistoets (instaptoets) online beschikbaar. Met de

voorkennistoets kunnen de leerlingen nagaan wat ze al van het onderwerp van het hoofdstuk

afweten. Door het maken van de opgaven in de voorkennistoets wordt de vereiste voorkennis

geactiveerd.


14

Diagnostische toets

Met behulp van de online diagnostische toets kan de leerling zichzelf ‘overhoren’. Deze toets

is vooral bedoeld om te kijken of de leerling de rode draad van het hoofdstuk heeft begrepen.

2.4 Online materiaal voor de docent

De ePack-licentie geeft u toegang tot de eindtoetsen, de docentenhandleiding en de

digiboeken (pdf van het complete leeropdrachtenboek). Ook is al het digitale

leerlingenmateriaal in het ePack opgenomen.

2.4.1 Eindtoetsen

De eindtoetsen worden aangeboden in twee verschillende vormen: als pdf-bestand (voor

AcrobatReader) en als doc-bestand (voor Word):

• Het pdf-bestand kan meteen worden afgedrukt. U gebruikt het als u de toets wilt afnemen

die de auteurs van Nova hebben geschreven.

• Het Word-bestand is handig als u een toets wilt veranderen, bijvoorbeeld om een

alternatieve versie te maken voor een parallelklas. Overigens wordt er van elke eindtoets een

A-versie en een B-versie aangeboden: bijvoorbeeld voor een parallelklas of voor een

herkansing.

2.4.2 Digiboek

Met Digiboek kunnen het leeropdrachtenboek en het uitwerkingenboek digitaal worden

weergegeven met een beamer of via een digitaal schoolbord.

2.4.3 Practica

In deze handleiding zijn – indien relevant – tips en extra aanwijzingen gegeven bij de

experimenten. Daarnaast zijn alle experimenten als Worddocument opgenomen, zodat u ze

naar eigen inzicht of omstandigheden kunt wijzigen. Zie daarvoor hoofdstuk 3 van deze

docentenhandleiding.

5 Materialenlijst

15

3 Hoofdstuk voor hoofdstuk

3.1 Hoofdstuk 11 Materialen

3.1.1 Uitgangspunten Het theoretisch deel van dit hoofdstuk behandeld materialen. Omdat het micro-meso-macro

denken in het nieuwe examenprogramma een grote rol speelt worden deze relatief nieuwe

begrippen in het begin van het hoofdstuk uitgebreid behandeld. Omdat structuren op micro-

en mesoniveau voor alle materialen gevolgen hebben voor hun eigenschappen op

macroniveau, zijn de materiaalsoorten die de leerlingen moeten kennen in dit hoofdstuk

verzameld. Het is van groot belang de leerlingen in hun denken en formuleren te leren de

micro-, meso- en macroniveau goed uit elkaar te houden. Probeer ze aan te leren deze

begrippen niet in één zin door elkaar te laten gebruiken.

In de eerste paragraaf worden de begrippen micro, meso en macro uitgelegd en zijn er enkele

voorbeeldopgaven met reeds bekende deeltjes. Er wordt in deze paragraaf verder gegaan met

het macroniveau, de eigenschappen van stoffen, waarbij enkele voorbeelden worden gegeven

hoe deze eigenschappen kunnen worden gemeten. Zonder dat de details op microniveau

bekend zijn worden begrippen als thermoharder en thermoplast al uitgelegd en wordt het

belang van mesostructuren aangegeven. In de tweede paragraaf worden metalen en

keramische materialen behandeld. Na behandeling van de eigenschappen, voorraden van

metalen in de wereld volgt da de behandeling van legeringen en hoe de eigenschappen

hiervan op microniveau kunnen worden verklaard. Na uitleg over het verschil tussen klassiek

en technisch keramiek volgt dan een andere indeling van de keramiek, namelijk ionogene en

covalente keramiek. In paragraaf drie worden de additiepolymeren behandeld waarbij meer

aandacht is gegeven aan de reactiemechanisme met radicale initiatie en micro-macro opgaven.

In de vierde paragraaf worden de condensatiepolymeren behandeld. Nu de leerlingen veel

meer weten over de opbouw van polymeren op microniveau wordt in paragraaf vijf

teruggegaan naar de eigenschappen van allerlei materialen en composieten maar met name

van polymeren, in relatie tot hun micro- en mesostructuren. Ook worden enkele moderne

toepassingen besproken.

Aan het eind van dit hoofdstuk worden enkele Scheikunde Olympiade vragen en

eindexamenvragen behandeld om dit gedeelte op examenniveau te kunnen afsluiten.

3.1.2 Filmpjes

https://www.youtube.com/watch?v=Y2sqJQGSUGY

Piëzo elektrische kristallen kunnen beweging omzetten in een elektrisch stroompje.

Grootschalige toepassing van dit materiaal is lastig, omdat het giftig lood bevat. Beatriz

Noheda, onderzoeker aan de Rijksuniversiteit Groningen, probeert nog betere piëzo

materialen te maken, zonder lood.

https://www.youtube.com/watch?v=Y2sqJQGSUGY

5 Materialenlijst

16

https://www.youtube.com/watch?v=ueUP1n8vvfo

Grafeen is het nieuwe wondermateriaal, maar waarom eigenlijk? In dit korte filmpje wordt de

basis van grafeen uitgelegd: het eerste tweedimensionale materiaal.

3.1.3 Voorkennistoets

In de voorkennistoets wordt basiskennis van zouten en worden enkele eenvoudige vragen

gesteld over micro- en macroniveau omdat dit op enkele plaatsen in eerdere hoofdstukken

sporadisch aan bod is geweest. Ook micro/macrovragen omtrent vanderwaalskrachten en

waterstofbruggen komen aan de orde. De naamgeving en soorten reacties van organische

verbindingen worden in de voorkennistoets bevraagd, omdat deze kennis nodig is verder te

kunnen werken in de polymeerchemie.

3.1.4 Praktijk

P1 NT: Duurzame kunststoffen ; P2 NG ICT: Chemische oase.

P1 is een praktijkdeel waarin het vaak fout gebruikte begrip duurzaamheid en de levenscyclus

van een product uitgebreid wordt behandeld. Daarna worden de voorbeelden van PET en PEF

als veelgebruikt en mogelijk toekomstig veelgebruikt polymeer uitgewerkt en wordt ingegaan

op de vraag of een duurzame PET-fles mogelijk is en op de vraag of de toekomstige grote

frisdrankmerken overgaan op het nieuwe PEF-polymeer omdat dit uit biomassa te produceren

is. De leerlingen krijgen dan inzicht in de duurzaamheidsproblemen waar de huidige industrie

nu voor staat. In de onderzoeksopdracht moeten de leerlingen zich dan ook in deze vragen op

micro- en macroniveau verdiepen.

P2 is een praktisch deel waarin enkele aansprekende voorbeelden van toepassingen van

polymeren worden besproken om in dorre gebieden zoals woestijnen water te verzamelen.

Naar aanleiding van de manier waarop een woestijnkevertje op vergelijkbare manier in de

woestijn weet te overleven kunnen mensen in de woestijn met speciale waterbindende netten

en dekens ook drinkwater en irrigatiewater verzamelen. hierbij is micro-, meso- en

macrodenken weer onmisbaar om de eigenschappen van allerlei waterbindende materialen te

verklaren. In de onderzoeksopdracht gaan de leerlingen zelf met dergelijke zelfgekochte

materialen aan de slag.

3.1.5 Theorie

In dit hoofdstuk komen naast het micro-, meso- en macrodenken ook de polymeerchemie aan

bod. De daarbij benodigde tekenvaardigheden moeten nadrukkelijk getraind worden.

Leerdoelen

Aan bod komen:

Domein A Vaardigheden:

– A2 Informatievaardigheden (P-delen)

- A5 onderzoeksvaardigheden (P- en T-deel)

- A7 Modelvorming (P-deel)

https://www.youtube.com/watch?v=ueUP1n8vvfo

5 Materialenlijst

17

- A9 Waarderen en oordelen (P-deel)

- A10 Toepassen van chemische concepten

- A11 Redeneren in concept/context

Domein B Stoffen en materialen in de chemie:

- B2 Eigenschappen en modellen

- B3 Bindingen en eigenschappen

- B4 Bindingen, structuren en eigenschappen

Domein C Chemische processen en behoudswetten:

- C1 Chemische processen

- C4 Reactiekinetiek

Domein D Ontwikkelen van chemische kennis

- D3 Chemische synthese

Domein E Innovatie en chemisch onderzoek

- E1 Chemisch onderzoek

TIMSS

Veel scholen besteden aandacht aan TIMSS (classificatie van de opgaven). Bij ieder

hoofdstuk zijn de opgaven volgens deze methodiek geclassificeerd.

TIMSS staat voor Trends in International Mathematics and Science Study. De TIMSS-

indeling is gebaseerd op handelingswerkwoorden:

TIMSS1: Weten (handeling: benoemen, herkennen, toelichten)

TIMSS2: Toepassen (handeling: berekeningen, beschrijven, aangeven, gebruiken)

TIMSS3: Toepassen (handeling: berekeningen meer variabelen, verbanden leggen,

redeneren)

TIMSS4: Redeneren (handeling: analyseren, complexe berekeningen, conclusie,

voorstel)

TIMSS5: Redeneren (handeling: voorspellingen, beoordelen, beargumenteren)

Paragraaf TIMSS1

weten

TIMSS2

toepassen

TIMSS3

toepassen

TIMSS4

Redeneren

TIMSS5

Redeneren

1 1a, 7, 2, 4, 9a, 9b 1b, 3, 5, 8,

9c tm e

9 f

2 10 tm 16,

18e.

17, 18a tm d

3 32a,

32c,

19 tm 21,

23, 24, 32b,

32g, 32h

22, 25, 31,

32f,

26 tm 30,

32e

32i

4 33 34a en b,

35a, 36, 39,

40h, 40i,

37, 38, 40e,

40j, 41,

34c, 35b,

40a tm d,

40f, 40g, 42

5 43a, 44,

57a en b

43b, 45, 47,

48,

46, 49, 50,

51, 52, 57c

53, 54, 55,

56, 58

examenopgave 59a en b 59 c en d

eindopdracht 60

5 Materialenlijst

18

3.1.6 Per paragraaf Paragraaf 1

In paragraaf 1 wordt eerst uitgelegd wat er bedoeld wordt met macro-, meso- en

microniveau/structuren, waarna er (voorbeeld-)opgaven beschikbaar zijn om dit te trainen.

Daarna worden er enkele methodes besproken waarmee materiaaleigenschappen gemeten

kunnen worden. Bij de bespreking van macromoleculen wordt alleen ingegaan op meso- en

macroniveau en uitgelegd wat het verschil is tussen thermoharders en thermoplasten op deze

niveau’s en hoe de eigenschappen op macroniveau kunnen worden beïnvloed door

veranderingen op meso-niveau.

Paragraaf 2

in de behandeling van de metalen wordt ingegaan deze worden gewonnen uit ertsen en wordt

in enkele voorbeelden berekend hoeveel energie deze winning soms kost. Aangegeven wordt

waarom recycling van metalen een grote vlucht heeft genomen en waarom metaalschroot

vaak geld oplevert. Het besef wordt benadrukt dat voor technologische toepassingen steeds

meer zeldzame mineralen nodig zijn en hergebruik dus steeds belangrijker wordt. Daarna

wordt ionogene en covalente keramiek besproken wordt ingegaan hoe de eigenschappen van

keramische materialen op microniveau kunnen worden verklaard.

Paragraaf 3

Eerst wordt het reactiemechanisme van een additiepolymerisatie besproken waarin de

initiatie- propagatie en terminatiefase aan bod komen. Daarna worden de verschillende

etheensubstituten besproken en wat hun invloed is op de verschillende eigenschappen van de

resulterende additiepolymeren. Standaard vaardigheden als het tekenen van enkele

repeterende eenheden, het berekenen van de molecuulmassa en de polymerisatiegraad van een

polymeer, alsmede het herkennen en tekenen van ketengroei en kop/staart addities wordt

behandeld. Tenslotte worden de voorwaarden voor de vorming van zijketens en copolymeren

besproken.

Paragraaf 4

De kenmerken van condensatiepolymerisatie en stapgroei worden in deze paragraaf

behandeld, zodat de leerling deze kan herkennen. Tevens worden de voorwaarden besproken

die aan een monom(e)er(en) moet(en) worden gesteld voordat deze kan/kunnen deelnemen in

een condensatiepolymerisatie en/of het vormen van zijketens. het verschil tussen polyamides

en polyesters wordt gesproken. De leerlingen worden uitgebreid getraind in de

basisvaardigheden die nodig zijn om de verschillende types condensatiepolymeren te

herkennen, tekenen en te benoemen, al of niet met zijketens.

Paragraaf 5

In deze paragraaf wordt, nu de leerlingen meer weten over de micro-aspecten van polymeren,

teruggegaan naar de eigenschappen van materialen en in hoeverre de microstructuren van

invloed zijn op de eigenschappen op macroniveau. Met name mechanische eigenschappen

zoals treksterkte en elasticiteit worden behandeld, maar ook brandbaarheid, afbreekbaarheid,

wateropnemend of waterafstotend vermogen en geleidbaarheid worden in relatie gebracht met

5 Materialenlijst

19

de meso- en microstructuren van polymeren. Bij supersterke vezels wordt met name gekeken

hoe deze bijzondere eigenschappen op microniveau verklaard kunnen worden.

3.1.7 Experimenten Hieronder vindt u aanwijzingen en tips bij de experimenten. Achterin deze handleiding zijn

alle experimenten te vinden; deze kunt u desgewenst aanpassen aan uw eigen situatie en/of

materialen.

Experiment 1 Materiaaleigenschappen van verschillende zetmeelplastics

Onderzoeksvr

aag

Wat is de treksterkte van verschillende soorten plastics die van zetmeel

gemaakt zijn?

Nodig Nodig voor 15 experimenten:

2x bovenweger,

125 g zetmeel

150 mL 0,1 M zoutzuur

150 mL 0,1 M natronloog

50 mL glycerol

2 druppelflesjes levensmiddelenkleurstof

15 x bekerglazen 250 mL, maatcylinder 10 en 25 mL, roerstaven, driepoten,

branders, gaasjesstatieven, rolletjes verbandgaas

45 x plastic petrischaaltjes

touw, gewichtjes

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit met name om de mate van polymerisatie te

beoordelen. Deze kan nogal variëren ten gevolge van de reactietemperatuur-

en –tijd.

Zorg dat alles klaar staat aan de begin van de les

Werkwijze Zie uitvoering boek.

Voor het onderzoek aan zetmeelplastices kan informatie gehaald worden

van de site:

https://www.wageningenur.nl/upload_mm/1/9/6/36840988-5ea4-47c1-

a5a9-

760a93ea741a_140217_Scheikunde%20module_bioplastics_plastic%20zon

der%20olie.pdf

Veiligheid en

milieu

Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.

Experiment 2 Hydratatiewarmte van cement

Onderzoeksvraag Wat is de hydratatiewarmte van cement?


30 x plastic bekertjes

15 x roerstaven, thermometers, maatcylinder 10 mL

2 x bovenweger

400 g snelcement

https://www.wageningenur.nl/upload_mm/1/9/6/36840988-5ea4-47c1-a5a9-760a93ea741a_140217_Scheikunde%20module_bioplastics_plastic%20zonder%20olie.pdf




5 Materialenlijst

20

400 g metselzand

leidingwater

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit met name om te kijken hoe snel de thermometer

uit het hardende cement getrokken moet worden. Vergeet deze niet tijdig

eruit te halen!

Zorg dat alles aan het begin van de proef klaarstaat.

Werkwijze Zie beschrijving experiment. Voor het onderzoek aan beton kan informatie

gehaald worden van de site:

http://www.scheikundeinbedrijf.nl/Les/index.rails?id=33&module_id=9

Veiligheid en

milieu

Alles kan na afloop in de vuilnisbak gegooid worden.

Experiment 3 Polymelkzuur maken

Onderzoeksvraag Wat zijn de mechanische eigenschappen van zelfgemaakt polymelkzuur?

Nodig nodig voor 15 experimenten:

15 x bekerglaasjes 100 mL, roerstaven, branders, driepoten, gaasjes,

petrischaaltjes

30-50 glasparels

250 mL melkzuur

20 mL 2,0 M zoutzuur

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit om te zien hoe het melkzuur polymeriseert.


Werkwijze Zie beschrijving experiment

Veiligheid en

milieu

Let op dat leerlingen het melkzuur niet te hard laten koken. Dit kan irritaties

aan ogen en luchtwegen veroorzaken door de ronddrijvende

melkzuurdampen. Mogelijk is een reflux-opzet met Microchem apparatuur

of een grotere demo-opstelling een goed alternatief als men wat langer en

harder de oplossing wil laten koken.


Experiment 4 Serieus afbreekbaar bioplastic

Onderzoeksvraag Wat zijn de mechanische eigenschappen en afbreekbaarheid van een

polymeer van glycerol en citroenzuur?


Magnetron met draaiplateau en instelbaar vermogen (wattage), rol

aluminiumfolie

5 x magnetische roermotor;

15 x horlogeglazen, glasstaven of lange satéprikkers, bekerglazen 100 mL,


5 Materialenlijst

21

verbandgaasjes

30 mL glycerol;

120 g citroenzuur.

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit om te bepalen welke mechanische

eigenschappen je kunt verwachten en in hoe het vermogen van de magnetron

moet worden ingesteld. Zorg dat alles aan het begin van de proef klaarstaat.

Werkwijze Zie beschrijving experiment.

Veiligheid en

milieu


3.1.8 Open onderzoek Aan het eind van het hoofdstuk staat een drietal onderzoeksopdrachten. Die zijn praktisch van

aard en moeten in overleg met de TOA en/of docent worden opgestart om te beoordelen of de

benodigde materialen en chemicaliën beschikbaar zijn. Zorg dat de leerlingen eerst gedegen

vooronderzoek doen en niet zonder werkplan of nadenken allerlei stoffen bij elkaar gooien.

Laat ze in hun verslag op micro- en mesoniveau verklaringen geven voor de waarnemingen

die ze doen. Laat ze vooral ook bespreken of de onderzoeksvraag/ hypothese al of niet

beantwoord is.

Voor het onderzoek aan beton kan informatie gehaald worden van de site:


Voor het onderzoek aan superslurpers kan de volgende site geraadpleegd worden of

vergelijkbare trefwoorden ingegeven worden:

duidelijke onderzoeksvraag.

www.fisme.uu.nl/materialen/download.php?bes=10_supe0827.pdf en

www.fisme.uu.nl/materialen/download.php?bes=10_supe0828.doc @

3.1.9 Maatschappij M-deel 1 gaat over het bedrijf FejinAramid, een bedrijf van AKZO en Fejin, dat is

voortgekomen uit Enka, een dochterbedrijf van AKZONobel. Enka heeft in het verleden de

supersterke aramidevezel ontwikkeld waarover AKZONobel later een grimmige

patentenstrijd heeft gevoerd met de chemische gigant Dupont. Inmiddels worden er door

FejinAramid 3 types aramides met verschillende eigenschappen en toepassingen op de markt

gebracht en is het een voorbeeld hoe Nederlands onderzoek kan leiden tot een wereldwijd

bekende chemische producten.

M-deel 2 gaat over het beroep materiaaldeskundige. Dit beroep combineert chemische met

natuurkundige kennis waarbij de werkzaamheden zich met name in het laboratorium afspelen.

Er wordt beschreven met welke apparatuur de materiaaldeskundige werkt en wat het belang is

van zijn/haar bevindingen. Er wordt beschreven dat een materiaaldeskundige in een

onderzoeksinstelling of –afdeling met name onderzoek doet naar nieuwe materialen, terwijl

hij/zij in een productieomgeving vaak kwaliteitscontrole doet.


http://www.fisme.uu.nl/materialen/download.php?bes=10_supe0827.pdf

http://www.fisme.uu.nl/materialen/download.php?bes=10_supe0828.doc

5 Materialenlijst

22

3.2 Hoofdstuk 12 Analytische chemie

3.2.1 Uitgangspunten In het nieuwe eindexamenprogramma komt een aantal onderdelen van de analytische chemie

niet meer aanbod: colorimetrie en IR-spectroscopie. Deze onderwerpen en de wet van

Lambert Beer zult u in dit hoofdstuk dan ook niet terugvinden. Wel worden de

scheidingsmethoden nogmaals behandeld en komen in de laatste paragraaf allerlei

verschillende titraties aan bod, zodat het chemisch rekenen en allerlei chemische reacties

nogmaals flink geoefend kan worden.

De twee analytische technieken die wel behandeld worden zijn chromatografie, en in het

bijzonder gaschromatografie, en massaspectrometrie. In de theorie is veel aandacht voor wat

er op microniveau gebeurd bij beide technieken. In de opgaven is aandacht voor verschillende

contexten waarbinnen de technieken worden toegepast. Regelmatig wordt de leerling

gevraagd in de schoenen van de analytisch chemicus te gaan staan en keuzes te maken in et

analyseprotocol. In de opgaves wordt teruggegrepen op alle voorgaande hoofdstukken om de

samenhang van de stof te benadrukken.

Door het hoofdstuk heen hoofdstuk worden enkele Scheikunde Olympiade vragen en


3.2.2 Filmpjes

https://www.youtube.com/watch?v=YBrdFDHTQO4

Een stukje uit CSI waarin met behulp van chromatografie bewijsmateriaal wordt verkregen.

Lekker herkenbaar. (1m35s)

https://www.youtube.com/watch?v=7zm0zKidFD4

Deze korte docu vormt onderdeel van een serie van filmpjes over de toepassing van

forensische technieken in archeologisch onderzoek. De filmpjes zijn onderdeel van de

reizende tentoonstelling 'Cold Cases in Nederlandse Archeologie'. (4m58s)


In de voorkennistoets wordt de basiskennis over scheidingsmethodes opgefrist, notaties van

oplossingen van zouten en zuren/basen en de kennis van isotopen. Daarnaast komen de

verschillen tussen oplossingen, suspensies en emulsies op macro en microniveau aan bod en

de bindingen tussen moleculen.

3.2.4 Praktijk

P1 NG: Doping ; P2 NT ICT: Analyses in de ruimte

In het praktijkdeel ‘Doping’ wordt aandacht besteed aan de rol van d analytisch chemicus bij

de opsporing van het gebruik van verboden middelen in de sport. Naast de chemische

aspecten wordt ook ingegaan op de ethische kant van het verhaal. ‘Waarom is doping

verboden?’, ‘Leidt een verbod op doping tot eerlijke sport?’ en ‘Hoeveel inbreuk mag de anti-

https://www.youtube.com/watch?v=YBrdFDHTQO4

https://www.youtube.com/watch?v=7zm0zKidFD4

5 Materialenlijst

23

doping autoriteit op het privéleven van een sporter plegen?’ zijn vragen die aan bod komen.

Voor de onderzoeksopdracht wordt de leerling uitgedaagd na te denken over een standaard

protocol waarmee een drugstest uitgevoerd zou kunnen worden. Het gaat er hierbij uiteraard

niet om tot een bruikbaar protocol te komen, maar wel om de leerling na te laten denken over

alle keuzes die gemaakt en gestandaardiseerd moeten worden om tot een eerlijke en

reproduceerbare test te komen.

P2 is een praktijkdeel waarin aandacht wordt besteed aan chemische analyses in de ruimte.

Waar is men eigenlijk naar op zoek in de ruimte? welke stoffen hoopt men aan te tonen, en

wat kan er dan bewezen worden? Deze en andere vragen komen in dit P-deel aan bod.

Analyseapparatuur die in de ruimte moet kunnen functioneren moet aan andere eisen voldoen

dan apparatuur op een standaard laboratorium. In de onderzoeksopdracht wordt de leerling

gevraagd na te denken over het eisenpakket van een GC-MS die in de ruimte moet kunnen

functioneren.

3.2.5 Theorie In dit hoofdstuk komen naast de (gas)chromatografie en massaspectrometrie,

scheidingsmethodes en titraties aan de orde.

Leerdoelen

Aan bod komen:

Subdomein A1. Informatievaardigheden gebruiken

Subdomein A4. Studie en beroep (M-delen)

Subdomein A5. Onderzoeken

Subdomein A7. Modelvorming

Subdomein A8. Natuurwetenschappelijk instrumentarium

Subdomein A11: Redeneren in termen van context-concept

Subdomein A15: Redeneren over ontwikkelen van chemische kennis

Subdomein B1: Deeltjesmodellen

Subdomein B2: Eigenschappen en modellen

Subdomein B3: Bindingen en eigenschappen

Subdomein C1: Chemische processen

Subdomein C2: Chemisch rekenen

Subdomein D1: Chemische vakmethodes

Subdomein D2: Veiligheid

Subdomein E1: Chemisch onderzoek

TIMSS






5 Materialenlijst

24



redeneren)


voorstel)


Paragraaf TIMSS1

weten

TIMSS2

toepassen

TIMSS3

toepassen

TIMSS4

Redeneren

TIMSS5

Redeneren

1 1, 2 3, 4, 5

2 6 9 7, 8, 11 10

3 14 13, 12 15, 18, 19 16, 17

4 20, 21 23 24, 25 26, 28 27

5 29, 30 31 32 33

eindopdracht 34


In paragraaf 1 wordt aandacht besteed aan de verschillende scheidingsmethoden. Ook komen

de belangrijkste reagentia aan bod. De scheidingsmethoden zijn ingedeeld naar stofeigenschap

waarop de methodes berusten. En passant worden er heel wat concepten uit klas 4 en 5

herhaald (zuurbasereacties, redoxreacties) en komen er enkele belangrijke begrippen voorbij.

Paragraaf 2

Bij de uitleg van chromatografie als analyse- en scheidingsmethode wordt de nadruk gelegd

op het feit dat de verschillende componenten van een mengsel steeds in verschillende mate

worden vertraagd. Stoffen dei zich met name in de stationaire fase bevinden worden meer

vertraagd dan stoffen die zich met name in de mobiele fase bevinden. Het berekenen van Rf

waarden zit niet langer in het examenprogramma en wordt niet behandeld. In plaats daarvan is

er meer aandacht voor de chemische achtergrond en manieren om de scheiding te verbeteren.

Het begrip analiet wordt geïntroduceerd om verder in het hoofdstuk korter van stof te kunnen

zijn. Opgaven 10 en 11 behandelen twee nieuwe chromatografie technieken. Deze technieken

zijn geen examenstof, maar zou de leerling op basis van de theorie van deze paragraaf wel

meten kunnen begrijpen.

Paragraaf 3

Deze paragraaf behandelt specifiek gaschromatografie. Het begrip retentietijd (tR) moeten de

leerlingen kennen en kunnen gebruiken om een stof te kunnen identificeren. Er wordt veel

geoefend met het berekenen van concentraties aan de hand van piekoppervlakten. Hierbij

wordt ook het begrip ‘interne standaard’ gehanteerd, hoewel dit niet specifiek genoemd is in

de syllabus. Hiervoor is gekozen omdat het in de praktijk zeer gebruikelijk is bij

gaschromatografie met een interne standaard te werken. Desgewenst zou het rekenwerk met

de interne standaard achterwege gelaten kunnen worden. Opgaves 18 en 19 komen dan te

vervallen.

Paragraaf 4

Bij de uitleg van massaspectrometrie is gekozen het scheiden van de brokstukken niet te laten

plaatsvinden door afbuiging in een elektrisch veld (sector analysor), maar met de modernere

5 Materialenlijst

25

time of flight spectrometer. Het principe is verder uiteraard hetzelfde. In deze paragraaf veel

aandacht voor de analyse van de MS-spectra. De Binastabellen in 39D worden uitgebreid

gebruikt.

Paragraaf 5

In deze paragraaf worden verschillende soorten titraties behandeld. Vanuit het basisprincipe

van elke titratie (een aflopende reactie waarvan het eindpunt zichtbaar is/gemaakt kan

worden) worden onder andere zuurbase- en redoxtitraties behandeld. Zowel in de tekst als in

de opgaven aandacht voor indirecte en terugtitraties, verschillende manieren om het eindpunt

te bepalen en titerstellingen.



materialen.

Experiment 1 TLC-analyse van spinazie-extract

Onderzoeksvraag Hoeveel pigmenten zitten er minimaal in spinazie?


2x bovenweger,

500 gram spinazie

15 mortieren met stamper

schoon zilverzand

200 mL aceton

15 filterhouders

15 filters

15 paar rubberen handschoenen

50 mL petroleumether

15 demiflesjes water

15 10 mL maatcilinders

15 plastic pipetjes

30 reageerbuizen

15 reageerbuisrekjes

15 rubberen stopjes

Keukenzout

30 kooksteentjes

Waterbad

15 TLC-plaatjes van 1,5x9,0 cm

15 potloden

200 mL loopvloeistof (petroleumether/2-propanol/water, 400 : 48 : 1 volumedelen)

15 bekerglazen (9 cm hoog)

15 capilairs/gele pipetpuntjes

15 afdekglaasjes (horlogeglazen / petrischalen en/of deksels)

2x fohn

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit, met name om te weten hoe de proef er in alle

stadia uit ziet. Zet op tijd het waterbad aan in de zuurkast op 80 graden.

5 Materialenlijst

26


Benadruk het belang van het tijdig ontluchten van de buis.

Niet altijd worden twee mooie lagen verkregen. De scheiding wordt dan

minder mooi.

Het extract kookt snel droog. De leerlingen kunnen niet weglopen tijdens het

inkoken.

Het mooiste resultaat wordt verkregen met een capilair, maar een geel

pipetpuntje volstaat ook (zonder pipet eraan!). Hoe kleiner en

geconcentreerde de stip, hoe mooier de scheiding. Tussentijds drogen met

een föhn helpt.

De looptijd is ongeveer een kwartier. Bij korte lesuren kunt u ervoor kiezen

de chromatogrammen zelf te stoppen (vergeet niet het front aan te geven!)

en er de volgende les verder mee te werken.

Dit experiment is goed te combineren met experiment 2. U kunt de klas

opsplitsen over beide proeven, of elk groepje beide experimenten uit laten

voeren. Eventueel kunt u het mooiste extract van experiment 1 gebruiken

om experiment 2 als demonstratie uit te voeren

Veiligheid en

milieu

In verband met de vluchtige organische oplosmiddelen kan deze proef

zonder zuurkast niet uitgevoerd worden. Zorg voor voldoende ventilatie in

het lokaal.


Experiment 2 Zuivering van pigmenten uit spinazie-extract

Doel Het zuiveren van pigmenten uit spinazie


15x spinazie-extract van exp 1

15x kolommetje met kraantje (microchemdoos)

100 gram siliciumdioxidepoeder

200 mL loopvloeistof (petroleumether/2-propanol/water, 400 : 48 : 1

volumedelen)

15x statief met klem

15x klein propje watten

15 (klein) bekerglas/erlenmeyer

30x plastic pipetje

15 x 5 reageerbuizen in rekje

Voorbereiding Voer de proef een keer uit van tevoren. Als u geen microchemdozen heeft

volstaat een kleine injectiespuit met naald en rubber stop als ‘kraantje’ ook

prima.

Werkwijze Als in boek.

Veiligheid en

milieu


De siliciumdioxide kan eventueel hergebruikt worden.

5 Materialenlijst

27

Experiment 3 Gaschromatografie met de nano2 (Demo)

Doel Het tastbaar maken van gaschromatografie

Nodig nano2

IP-coach, aangesloten op smartboard

Aardgas, gasaansteker, butagas, gas uit een deodorant/haarlakspuitbus

Een aantal schone injectiespuiten

Voorbereiding Zorg dat de opstelling klaarstaat en getest is. Vergeet het pompje niet aan te

zetten.

Vul eventueel een paar potjes alvast met spuitbusgas. Deksels met een septum

zijn hiervoor erg handig.

Werkwijze Injecteer de verschillende monsters na elkaar. Vraag eventueel aan de klas of

iemand een aansteker of spuitbus ter analyse wil aanbieden.

Aanstekers met een wieltje werken het best: die kun je gewoon openzetten

zonder vlam.

Gebruik steeds een schone spuit om vervuiling van het monster tegen te gaan.

Door de chromatogrammen steeds over elkaar in het zelfde chromatogram op te

nemen kunnen de retentietijden van de verschillende gassen goed met elkaar

vergeleken worden.

Veiligheid en

milieu

-

Experiment 4 Gehaltebepaling hypochloriet in bleekwater

Onderzoeksvraag Wat is het gehalte natriumhypochlorier in bleekwater?


100 gram bleekwater of bleekhoudende WC-reiniger

15 kleine bekerglazen

15x 100 mL maatkolf met stop

15 demiwaterflesjes

15x 10 mL volpipet

15x 250 mL erlenmeyer met stop

15x maatcilinder 100 mL

500 mL 2 M zwavelzuur

1,0 L 0,1 M KI-oplossing

15x buret in statief

1,0 L 0,100 M natriumthiosulfaatoplossing

20 mL 1% zetmeeloplossing

Voorbereiding Voor de titratie van te voren een keer uit.

Werkwijze Laat de zwavelzuuroplossing toevoegen in de zuurkast, eventueel met

behulp van een dispenser. Dit voorkomt dat het hele lokaal naar chloor gaat

ruiken.

Veiligheid en Zwavelzuur is corrosief. Wees voorzichtig met gebruik. Na afloop kan alles

5 Materialenlijst

28

milieu door de gootsteen gespoeld met overvloedig water.

3.2.8 Open onderzoek Aan het eind van het hoofdstuk staat een tweetal onderzoeksopdrachten. Die zijn praktisch

van aard en moeten in overleg met de TOA en/of docent worden opgestart om te beoordelen

of de benodigde materialen en chemicaliën beschikbaar zijn. Zorg dat de leerlingen eerst

gedegen vooronderzoek doen en niet zonder werkplan of nadenken allerlei stoffen bij elkaar

gooien. Laat ze in hun verslag ook ingaan op de nauwkeurigheid van hun bepaling.

3.2.9 Maatschappij M-deel 1 gaat over het Nederlands Forensisch Instituut (NFI). Het NFI legt zich toe op het

verzamelen en analyseren van forensisch bewijs. Door de toenemende technische

mogelijkheden wordt forensisch bewijs steeds belangrijker in een rechtszaak. Het NFI doet

naast forensisch onderzoek, actief aan kennisoverdracht en wetenschappelijk onderzoek naar

nieuwe en betere analysetechnieken.

M-deel 2 gaat over de werking van een MRI-scan. Met behulp van een MRI-scan kan er in het

lichaam van een patiënt gekeken worden zonder het daadwerkelijk open te maken. Een MRI-

scan wordt vaak gebruikt om een scan te maken van zacht weefsel omdat hij onderscheid kan

maken tussen vetweefsel, kraakbeen en bloedvaten. De detaillering van een MRI-scan is tot

op 0,3 mm nauwkeurig.

5 Materialenlijst

29

3.3 Hoofdstuk 13 Chemie van het leven

3.3.1 Uitgangspunten Er is in dit hoofdstuk gekozen voor een functionele benadering van de biochemie. In de eerste

paragraaf wordt uitgelegd op welke principes het leven berust. De cel, als kleinste eenheid

van het leven wordt behandeld, met de belangrijkste organellen. In de volgende paragrafen

wordt telkens een type biomolecuul behandeld, waarbij steeds de functionaliteit van het

molecuul gekoppeld wordt aan de chemische eigenschappen.

Ten opzichte van het oude examenprogramma is er weinig veranderd. De begrippen translatie

en transcriptie hoeven niet meer gekend te worden. De rol van tRNA is belangrijker en er ligt

meer nadruk op transport en afbraak.

Door het hoofdstuk heen hoofdstuk worden enkele Scheikunde Olympiade vragen en


3.3.2 Filmpjes

https://www.youtube.com/watch?v=tpBAmzQ_pUE

Een Amerikaans filmpje ter introductie van de biochemie. Het is wat bombastisch, maar bevat

erg mooie animaties. (3m49s)

http://keuringsdienstvanwaarde.kro.nl/seizoenen/2014/afleveringen/06-02-2014

Een aflevering van de keuringsdienst van waarde over broodverbeteraar, gemaakt van

mensenhaar. Deze wat langere video is geschikt voor wat later in het hoofdstuk en geeft stof

voor een ethische discussie: Hoe erg is dat eigenlijk: mensenhaar in brood? Reacties

gegarandeerd!

(24m56s)


In de voorkennistoets vooral aandacht voor de koolstofchemie en polymeerchemie. Ook

komen begrippen als emulgator en hydrofobiciteit aan de orde.

3.3.4 Praktijk

P1 NT: Drugdesign: medicijnen van de ontwerptafel ; P2 NG ICT: Botox

In het praktijkdeel ‘Drugdesign: medicijnen van de ontwerptafel’ komen de verschillende

manieren waarom medicijnen worden ontwikkeld aan de orde; van de ouderwetse manier van

trial en error tot het moderne molecular modelling. Een aantal tot de verbeelding sprekende

voorbeelden passeert de revue: antibiotica, Viagra en HIV-medicijnen. In de

onderzoeksopdracht mag de leerling zelf in de huid kruipen van de medicijnontwerper.

P2 is een praktijkdeel waarin aandacht wordt besteed aan het populaire verjongingsmiddel

Botox. Na het lezen van dit P-deel weet de leerling waar botox vandaan komt, hoe het werkt

en wat de gevaren zijn. De leerling mag zelf een oordeel vellen over de wenselijkheid van de

https://www.youtube.com/watch?v=tpBAmzQ_pUE

http://keuringsdienstvanwaarde.kro.nl/seizoenen/2014/afleveringen/06-02-2014

5 Materialenlijst

30

wijdverbreide toepassing. In de onderzoeksopdracht mag de leerling aan de slag met het

maken van een wetenschappelijke poster over de verschillende botuline toxine producerende

bacteriestammen.

3.3.5 Theorie In dit hoofdstuk worden alle belangrijke biomoleculen zowel op functioneel niveau als op

chemisch niveau behandeld.

Leerdoelen

Aan bod komen:

Subdomein A4. Studie en beroep (M-delen)

Subdomein A5. Onderzoeken

Subdomein A7. Modelvorming

Subdomein A8. Natuurwetenschappelijk instrumentarium

Subdomein A9. Waarderen en oordelen (P-delen)

Subdomein A10: Toepassen van chemische concepten

Subdomein A11: Redeneren in termen van context-concept

Subdomein A12: Redeneren in termen van structuur-eigenschappen

Subdomein B3: Bindingen en eigenschappen

Subdomein B4: Bindingen, structuren en eigenschappen

Subdomein C1: Chemische processen

Subdomein C2: Chemisch rekenen

Subdomein E2: Selectiviteit en specificiteit

Subdomein G1: Chemie van het leven

TIMSS








redeneren)


voorstel)


Paragraaf TIMSS1

weten

TIMSS2

toepassen

TIMSS3

toepassen

TIMSS4

Redeneren

TIMSS5

Redeneren

1 2, 3 1 5 4

2 6a&b, 7, 9 6c-e, 10 11, 12

5 Materialenlijst

31

8

3 13, 15 14 16, 17

4 18, 19 20, 21, 22,

25, 26

23, 24 27a-c 27d

5 29 28, 32 30 31

6 36,

37a&b

33, 34, 35,

37c

37d

eindopdracht 38


In paragraaf 1 wordt de cel als eenheid van leven geïntroduceerd. Er is veel aandacht voor de

chemische kant van deze structuur. De verschillende belangrijke biomoleculen worden

benoemd. Er licht vrij veel nadruk op de cel als waterig systeem met verschillende

compartimenten die van elkaar afgescheiden zijn met behulp van membranen. Nieuw in het

examenprogramma is nadruk op transport. Daarom komen de verschillende manieren van

transport over het membraan aan bod. Belangrijk om te benadrukken is dat bij alle vormen

van passief transport er altijd sprake is van een verdelingsevenwicht. Het netto transport kan

één richting uit gaan, maar op microniveau gaan de moleculen beide kanten op. Opgave 4

besteed hier aandacht aan.

Paragraaf 2

Zowel de structuur als de verschillende functies van vetten en oliën komen aan bod. Ook de

manier waarom vetten en vetzuren door het lichaam getransporteerd worden, door middel van

lipoproteinen, wordt behandeld. Omdat verzeping geen onderdeel meer is van het

examenprogramma komt dit type reactie alleen voorbij in een opgave. Hydrolyse van vetten

behoort wel nog tot het examenprogramma.

Paragraaf 3

Deze vrij korte paragraaf behandelt de verschillende koolhydraten. De verschillen in functie

tussen mono, -di- en polysacharides worden vanuit een chemisch oogpunt verklaard.

Oplosbaarheid speelt daarbij een belangrijke rol, zowel om het transport te vergemakkelijken

(monosacharides) als om de osmotische waarde tijdens opslag te voorkomen (polysacharides).

Paragraaf 4

Bij de behandeling van eiwitten is ervoor gekozen om iets breder uit te leggen dan het

examenprogramma vereist, door ook de vorming van de zwavelbrug te behandelen. Nieuw in

het examenprogramma is kennis over de afbraak van eiwitten tot onder andere ureum. In de

opgaven veel tekenwerk, maar ook veel denkvragen over functie van aminozuren.

Paragraaf 5

Een aparte paragraaf over enzymen met aandacht voor binding van substraat en product aan

het actieve centrum. In de opgaven wordt gevraagd voor deze processen de

evenwichtsvoorwaarde op te stellen. Ook is er aandacht voor de manier waarop een

verandering in pH de lading van aminozuren verandert en zo ook de binding van substraat

en/of product.

5 Materialenlijst

32

Paragraaf 5

In de laatste paragraaf komen DNA en RNA aan bod. In het examenprogramma meer

aandacht voor RNA, met name voor tRNA. Begrippen als translatie en transcriptie hoeven

niet gekend te worden. Ook de complementaire streng komt niet meer aan bod, maar omdat

uitleg van het principe wel erg lastig is zonder het dubbelstrengskarakter te benoemen, komt

de term ‘complementair’ in de tekst wel aan bod. Bij de behandeling zult u ten opzichte van

vorige jaren meer aandacht aan de eiwitsynthese moeten besteden, en in het bijzonder aan de

functie van tRNA.



materialen.

Experiment 1 Eiwitdenaturatie

Doel Verschillende manieren van eiwitdenaturatie zichtbaar maken


15 eieren

30 bekerglazen

45 reageerbuizen

15 reageerbuisrekjes

60 plastic pipetjes

50 mL wasbezine

45 rubberen stopjes

15 bunzenbranders

15 reageerbuisknijpers

50 mL 1 M zwavelzuuroplossing

50 mL 1 M natronloog

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit, met name om te weten hoe de proef er in alle

stadia uit ziet. Zwavelzuur en natronloog kunnen eventueel in een

doseerdispenser.


Bijna alle vet van het ei zit in het eigeel (en ook het meeste eiwit, trouwens). De

gele kleur is wateroplosbaar

Dit experiment is goed te combineren met experiment 2. U kunt de klas

opsplitsen over beide proeven, of elk groepje beide experimenten uit laten

voeren. Eventueel kunt u het mooiste extract van experiment 1 gebruiken om

experiment 2 als demonstratie uit te voeren

Veiligheid en

milieu

In verband met de vluchtige organische oplosmiddelen kan deze proef zonder

zuurkast niet uitgevoerd worden. Zorg voor voldoende ventilatie in het lokaal.


Demonstratie Experiment 2 Kiwi en yoghurt

Doel Enzymactiviteit zichtbaar maken.

5 Materialenlijst

33

Nodig Nodig voor 1 demonstratie:

2 rijpe kiwi’s

Gelatine (poeder)

2 petrischalen

2 demobuizen

100 mL yoghurt

2 roerstaven

Voorbereiding Pureer 1 ½ kiwi. Deel de kiwipuree in tweeën. Één deel van de puree

verwarmen tot 80 °C. Het andere deel gekoeld bewaren. De halve kiwi die over

is in plakjes snijden. Één plakje overgieten met kokend water en enige tijd laten

staan.

Bereid volgens de gebruiksaanwijzing ongeveer 20 mL gelatine met water. Leg

het gekookte plakje kiwi en een ongekookt plakje kiwi elk in een eigen

petrischaal. Overgiet de plakjes met gelatine en laat stollen. Noem de

petrischalen A en B. Laat een nacht staan. Als het goed is stolt de gelatine met

de gekookte kiwi goed, maar wordt de gelatine rond de ongekookte kiwi

afgebroken. Dit gebeurt onder invloed van een enzym uit kiwi, actinidine, dat

eiwitten afbreekt.

Werkwijze Als in boek. Meng eventueel een beetje water door de yoghurt om het mengen

beter te laten gaan. Afhankelijk van de rijpheid van de kiwi gaat de yoghurt met

ongekookte kiwi binnen 5 tot 15 minuten schiften

Veiligheid en

milieu

Alles kan door de gootsteen en/of in de prullenbak. Wanneer u de proef buiten

het lab uitvoert, kan de yoghurt met kiwi ook geproefd worden. De yoghurt

wordt erg bitter.

Experiment 3 Katalase

Onderzoeksvraag Wat is het temperatuursoptimum van katalase?


15x 5 reageerbuizen

3% waterstofperoxideoplossing

15x 5 verschillende stukjes levende (plakje rauwe aardappel, een stukje

rauw gehakt,

stukje verse lever) en dode (plakje gare aardappel, gebraden gehakt,

leverworst, stukje hout) materialen

15x opstelling om gasontwikkeling te meten (NOVA4 H2 Experiment 3)

15x thermometer

100 mL gistsuspensie (elk groepje 2 temperaturen)

Waterkoker

Ijsblokjes

15x plastic bak of afwasteiltje

15x stopwatch

Voorbereiding Verzamel levende en dode materialen. In totaal 5 verschillende materialen is

al wel aardig. Meer mag, maar dat kost meer glaswerk. Probeer de proef

even uit. Waterstofperoxideoplossingen lopen nog wel eens achteruit in

activiteit.

5 Materialenlijst

34

Zorg voor voldoende ijsblokjes en heet water om uiteenlopende

temperaturen te kunnen testen.

Werkwijze Als in boek.

Zet een excelsheet klaar om de resultaten in te verzamelen zodat direct een

grafiek gemaakt kan worden van de gezamenlijke resultaten. U kunt de kale

cijfers ook rondmailen en de leerlingen hun excelvaardigheden laten oefenen

met de opdracht.

Veiligheid en

milieu

Pas op het kokend water.

Alle materialen kunnen door de gootsteen en/of in de prullenbak.

Experiment 4 DNA extractie uit banaan

Doel DNA zichtbaar maken.


15 rijpe bananen

15x vork

15x snijplank

15x bekerglas 250 mL


15x thermometer


150 mL afwasmiddel

15x demiwaterflesje

50 gram NaCl

50 mL ijskoude 96% ethanol

15x bunzenbrander

15x driepoot met gaas

15x roerstaaf

15x trechter

15x filter

100 ml flesje met dop

15x Reageerbuis

15x Pasteurpipet

15x haakje

Voorbereiding Zet voldoende ethanol op ijs. Het is belangrijk dat het ijskoud is.

Probeer de proef een keer uit zodat u weet hoe het eruit moet zien.

Haakjes zijn goed te maken door het uiteinde van een pasteurspipet in een hete

vlam te smelten.

Werkwijze Als in boek. Het DNA is duidelijk een draderige structuur.

Veiligheid en

milieu

Na afloop kan alles door de gootsteen gespoeld en/of in de prullenbak.

5 Materialenlijst

35

3.3.8 Open onderzoek Aan het eind van het hoofdstuk staat een tweetal onderzoeksopdrachten. De één is praktisch

van aard, en vereist de beschikking over een eiwitelectroforese systeem. Vaak is zoiets bij de

biologiesectie wel aanwezig. Het is een mooie kans om eens vakoverstijgend bezig te zijn. De

tweede onderzoeksopdracht is een kennismaking met bio-informatica. De leerlingen maken

kennis met de enorme hoeveelheid data op internet en leren hoe ze daarin kunnen zoeken.

Voor u leerlingen met deze opdracht aan de gang laat gaan, is het raadzaam zelf de opdracht

eens uit te voeren, zodat u een beetje wegwijs bent in de database.

3.3.9 Maatschappij M-deel 1 gaat over het de studie bioprocestechnologie. Veel levensmiddelen worden gemaakt

met behulp van micro-organismen. Hoe op industriële schaal met micro-organismen

geproduceerd kan worden leer je bij deze opleiding.

M-deel 2 gaat over genetisch gemodificeerde organismen (GMO’s). Leerlingen die dit M-

deel doorlopen worden uitgedaagd de standpunten van voor- en tegenstanders genuanceerd te

verwoorden.

5 Materialenlijst

36

3.4 Hoofdstuk 14 Groenere chemische industrie

3.4.1 Uitgangspunten In dit hoofdstuk wordt de bijdrage van de chemische industrie aan de welvaart en het welzijn

in onze

samenleving besproken, zoals het maken van voedsel, kleding, medicijnen en materialen. De

noodzaak van voortdurend onderzoek naar steeds efficiëntere processen en katalysatoren

wordt daarin regelmatig benadrukt. Ook wordt het besef dat we de afgelopen honderd jaar

veel milieuschade hebben veroorzaakt en onomkeerbare roofbouw hebben gepleegd op de

grondstoffen uit de aarde, uitgebreid onder de aandacht gebracht. De nieuwe elementen

rondom de groene chemie in het examenprogramma worden behandeld, inclusief industriële

berekeningen rond energie- en massabalans.

In de eerste paragraaf maken de leerlingen kennis met de benodigde begrippen van industriële

chemie en het maken van blokschema’s. De noodzaak van de ontwikkeling en het gebruik van

katalysatoren, continue- of batchprocessen en scheidingsmethoden komt uitgebreid aan de

orde. In paragraaf twee wordt aandacht besteed aan het energieverbruik in Nederland en hoe

het energieverbruik van industriële processen en hoe de uitstoot van ongewenste

afvalproducten kan worden geminimaliseerd. Aspecten als energiebalans, warmtewisselaars

en duurzame economie komen daarbij aan de orde. In paragraaf drie komen de twaalf

uitgangspunten van de groene chemie aan de orde. Deze worden gekoppeld aan begrippen als

massabalans, rendement, atoomeconomie en de E-factor. In de vierde paragraaf worden

veiligheids- en milieuaspecten behandeld die te maken hebben met de chemische industrie.

Het GHS-systeem, gevarenaanduidingen, de werkwijze van de MER-richtlijnen en de

afvalproblematiek komen hierbij aan de orde. Afvalscheiding en grondstofproblematiek

komen uitgebreider in paragraaf vijf aan de orde, waarbij de atoomeconomie en de E-factor

worden toegepast om daarmee de afvalstromen van een proces te bestuderen. De inzet van

grondstoffen van biologische oorsprong en de productie van afbreekbare kunststoffen wordt

behandeld als mogelijkheden om de afval- en grondstofproblematiek te bestrijden.

3.4.2 Filmpjes

https://www.youtube.com/watch?v=G1e5D4Uf4Hw

Twee middelbare scholieren uit de VS die uitleggen hoe kunststoffen worden gemaakt en

gerecycled.

https://www.youtube.com/watch?v=HPRURtORnis

De vierde industriële revolutie: de visie op de toekomst


In de voorkennistoets wordt basiskennis getoetst van het opstellen van reactievergelijkingen

uit een beschrijving, het molrekenen, het kunnen opstellen van beschouwingen over

evenwichten en het maken van energieberekeningen in reacties. Verder wordt het opstellen

van polycondensatiereacties getoetst, alsmede het afwisselend kunnen denken op micro-,

meso- en macroniveau.

https://www.youtube.com/watch?v=G1e5D4Uf4Hw

https://www.youtube.com/watch?v=HPRURtORnis

5 Materialenlijst

37

3.4.4 Praktijk

P1 NG: Duurzame energie; P2 NT (ICT): Nieuwe toekomst voor steenkool?

In het praktijkdeel Duurzame energie in het leerboek worden eerst de verschillen tussen

eerste, tweede en derde generatie biobrandstoffen uitgelegd. Aan de hand van enkele

aansprekende praktijkvoorbeelden zoals de nieuwe bioethanol fabriek van DSM in het hart

van de Verenigde Staten die uit maisafval op commerciële basis bioethanol produceert voor

gebruik als voertuigbrandstof. Een ander voorbeeld is de proeffabriek van de Universiteit

Wageningen voor de productie van biodiesel uit algen. Vervolgens wordt ingegaan op de

nieuwste ontwikkelingen op het gebied van de waterstofauto en welke technische problemen

daarbij zijn overwonnen voordat de productie van de eerste commerciële modellen kon

beginnen. Gewezen wordt op de uitdaging om voldoende waterstof op duurzame wijze te

produceren. In de onderzoeksopdracht moeten de leerlingen met behulp van de aangeleerde

vaardigheden uit het hoofdstuk nagaan hoe duurzaam de productie van bioethanol uit

landbouwafval eigenlijk is en hoe deze duurzaamheid kan worden verbeterd.

P2 is een praktisch deel waarin een mogelijk nieuwe toekomst beschreven wordt voor

steenkool. Dit is een controversieel onderwerp omdat steenkool wordt gezien als een

uitermate vervuilende fossiele brandstof. Door de toepassing van andere processen zoals

kolenvergassing en het Fisher-Tropsch proces kan steenkool niet alleen schoon verbrand

worden, maar ook dienen als grondstof voor vloeibare brandstoffen. Na uitleg over de

werkwijze van aardgascentrales, STEG-eenheden en moderne kolencentrales en

kolenvergassers worden deze nieuwe processen, inclusief de voor- en nadelen van deze

werkwijze, uitgebreid in beeld gebracht.

3.4.5 Theorie

De volgende vaardigheden en kennis komen in dit hoofdstuk aan bod:

Domein A Vaardigheden:

– A2 Informatievaardigheden (P-delen)

- A5 onderzoeksvaardigheden (P- en T-deel)

- A7 Modelvorming (P-deel)

- A9 Waarderen en oordelen (P-deel)

- A10 Toepassen van chemische concepten

- A11 Redeneren in concept/context

Domein C Chemische processen en behoudswetten:

- C3 Behoudswetten en kringlopen (CE)

- C8 Technologische aspecten (SE)

- C9 Kwaliteit van energie (SE)

Domein D Ontwikkelen van chemische kennis

- D2 Veiligheid (SE)

Domein E Innovatie en chemisch onderzoek

- E3 Duurzaamheid (SE)

- E4 Nieuwe materialen (SE)

- E5 Onderzoek en ontwerp (SE)

Domein F Industriële (chemische) processen

- F1 Industriële processen(CE)

- F2 Groene chemie (CE)

5 Materialenlijst

38

- F3 Energieomzettingen (CE)

- F4 Risico en veiligheid (SE)

- F5 Duurzame productieprocessen (SE)

Domein G Maatschappij, chemie en technologie

- G2 Milieueffectrapportage (CE)

- G3 Energie en industrie (CE)

- G4 Milieueisen (SE)

- G5 Bedrijfsprocessen (SE)

TIMSS








redeneren)


voorstel)


Paragraaf TIMSS1

weten

TIMSS2

toepassen

TIMSS3

toepassen

TIMSS4

Redeneren

TIMSS5

Redeneren

1 1, 2, 3a tm c, 4a,

5 a tm c, 6

a tm c,

3d en e, 4b

tm e, 5 d tm

f, 6d tm h,

2 7a 8 a en b, 9

a, c, e en f

7b tm d, 8c,

9b, d en g,

10

3 11, 12, 13,

14 a tm c,

15a tm c

17a 14d en e,

15d, 16, 17b

4 20, 22,

23a, 28a

en e,

21, 23b tm

d, 26a tm c

18a tm c,

19b, d tm f,

18d, 19a en

c, 28b, c, f

en g

24, 25, 26d,

27, 28d en

h,

5 32b 30a tm d 29, 30f en g,

31, 32a

30e, 33

examenopgave 34 c 34 a, b, d en

e

eindopdracht 35


In de eerste paragraaf maken de leerlingen kennis met de verschillende fasen die een fabriek

moet doorlopen voordat een echte fabriek van start gaat, namelijk de R&D-fase, de

proeffabriek-fase en het bouwen en testen van de echte fabriek. Het nut van blokschema’s

5 Materialenlijst

39

wordt hierbij duidelijk omdat deze schema’s vaak op grote besturings- en monitoring displays

in de controlekamer zichtbaar zijn. Het verschil tussen de fijnchemie en bulkchemie en batch-

en continuproces wordt uitgelegd waarna aan de hand van voorbeelden de leerlingen keuzes

kunnen maken voor het meest voor de hand liggende proces aan de hand van de verschillende

kenmerken en voor- en nadelen van deze processen. Ook komt het vaak noodzakelijke

gebruik van katalysatoren en voorbewerkingsprocessen aan de orde.

Paragraaf 2

In paragraaf twee wordt aandacht besteed aan het energieverbruik in Nederland en hoe het

energieverbruik van industriële processen en hoe de uitstoot van ongewenste afvalproducten

kan worden geminimaliseerd. Het opstellen van een energiebalans van een proces wordt

uitgelegd, mede aan de hand van voorbeeldopgaven. De toepassing van warmtewisselaars in

een proces met exotherme en endotherme reacties wordt beschreven zodat duidelijk wordt dat

door een goed ontwerp er zo min mogelijk energie van buiten hoeft te worden toegevoerd.

Het wordt duidelijk gemaakt dat katalysatoren hierin een onmisbare rol spelen en er daarom

nog veel onderzoek naar betere katalysatoren in bestaande en nieuwe processen nodig blijft.

De multifuelcentrale wordt als voorbeeld gebruikt van een nieuwe centrale waarin ook

biomassa op een duurzame wijze verbrand kan worden, dankzij de toepassing van nieuwe

technologieën en katalysatoren.

Paragraaf 3

In paragraaf drie komen de twaalf uitgangspunten van de groene chemie aan de orde.

Duidelijk wordt gemaakt dat het rendement en de atoomeconomie van een proces zo hoog

mogelijk moeten zijn en de E-factor dicht mogelijk bij nul. Daarvoor is het nodig om op basis

van reactievergelijkingen, procesgegevens en blokschema’s deze parameters te kunnen

berekenen. Dit wordt geoefend, waarbij ook begrippen als massabalans en elementenbalans

worden gebruikt. Het principe “cradle-to-cradle” wordt behandeld door uit te gaan van

volledig hergebruik van de resten van een product aan het eind van de levenscyclus.

Paragraaf 4

In de vierde paragraaf worden veiligheids- en milieuaspecten behandeld die te maken hebben

met de chemische industrie. Het GHS-systeem en andere gevaren- en preventieaanduidingen

komen aan de orde. De eisen die worden gesteld aan een milieu-effectrapportage (MER)

worden behandeld waarin aspecten als duurzaamheid, milieubelasting en veiligheid uitgebreid

gerapporteerd moeten worden voor het verkrijgen van een vergunning. Dat dit noodzakelijk is

wordt duidelijk uit de indringende beschrijving van de wereldwijde afvalprobleem, zoals de

plastic soep op de oceanen.

Paragraaf 5

In de laatste paragraaf wordt duidelijk gemaakt dat afval- en grondstofscheiding onmisbaar is

om grondstoffen op grote schaal te hergebruiken. Hoe zuiverder de herwonnen grondstof, hoe

hoogwaardiger het afval wordt. Er wordt geoefend met berekeningen waarom scheiding van

metalen met name energiebesparing oplevert. Voor hergebruik van thermoplasten wordt

verduidelijkt hoe deze met bepaalde coderingen zoveel mogelijk gescheiden kunnen worden

en waarom de ene thermoplast beter herbruikbaar is dan de andere. Uitgelegd wordt dat het

plastic afvalprobleem ook bestreden kan worden met biologisch afbreekbare plastics en het

grondstofprobleem door grondstoffen van biologische oorsprong te gebruiken.

5 Materialenlijst

40



materialen.

Experiment 1 Materiaaleigenschappen van verschillende zetmeelplastics

Onderzoeksvraag Hoe maak je glucose uit tissuepapier?


waterbad 50 oC

1,6 L 1,0 M natriumacetaat (83,02 g L-1), pH stellen met azijnzuur op pH 4,5.



15x erlenmeyer 250 mL

80 g tissuepapier/toiletpapier

80 glucose teststrips (apotheek)

80 mL cellulase enzymoplossing

60 reageerbuizen voor verdunningsreeksen

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit met name om de activiteit van het enzym te

meten en of de productie van glucose goed op gang komt.

Zorg dat alles klaar staat aan de begin van de les


Extra informatie:

De enzymoplossing is te verkrijgen via het NLT steunpunt van Wageningen

Universiteit. Het gaat om het enzym Multifect® CX 10L van Genencor

International. Deze oplossing dient u zelf nog eens 2x te verdunnen, voordat

deze gebruikt wordt als enzymoplossing door de leerlingen.

Multifect®CX 10L geeft het beste resultaat bij de volgende temperatuur en

pH range.

Temperatuur pH

70°C 4.5 – 5.0

50 - 65°C 4.0 – 5.5

< 50°C 3.5 – 6.5

Glucose-strips

De teststrips voor de glucosebepaling zijn te bestellen via de webshop van

fisher scientific op www.emergolab.com. Op deze site is dit product te

vinden via het artikelnummer 530702. De kosten voor dit product zijn 6,25

euro voor een verpakking met daarin 50 strips.

De opstelling

De enzymen werken optimaal bij een temperatuur van 50°C, daarom is het

ideaal om hiervoor een stoof te gebruiken, hoewel een waterbad bij dezelfde

temperatuur hetzelfde resultaat geeft. Hierbij moet wel worden opgemerkt

dat veel water uit het waterbad zal verdampen en dat het waterbad droog zou

kunnen komen te staan. Om dit probleem te ondervangen kan het waterbad

aan de bovenkant worden afgesloten met bijvoorbeeld aluminiumfolie.

Veiligheid en Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.

http://www.emergolab.com/

5 Materialenlijst

41

milieu

Experiment 2 Ethanol maken door vergisting van glucose

Onderzoeksvraag Hoe maak je ethanol door vergisting van glucose?


waterbad 35 oC

15x 500 mL erlenmeyer met daarop passend doorboorde stop met daarin een

waterslot

15 x 400 mL glucoseoplossing uit experiment 1 óf 40 g glucose per 400 mL

water

15x 1g bakkersgist

100 mL kalkwater

15x glucosetrips

refractometer

destillatieopstelling

Voorbereiding Voer deze proef tevoren uit met name om te kijken hoe snel de bakkersgist

de glucose kan omzetten in bakkersgist.


Werkwijze Zie beschrijving experiment.

extra informatie:

Waterslot met daarbij een rubberen cap

Deze is te bestellen op www.brouwland.com. Op deze site kun je het

waterslot vinden onder het kopje bottles/tanks/casks en dan airlocks. De

kosten zijn 0,88 euro. Om dit waterslot op het reactievat aan te brengen is

een rubberen cap nodig waar dit waterslot opgezet kan worden. Deze zijn op

dezelfde site onder corks/crown caps te vinden. Afhankelijk van de vorm

van het reactievat dat gebruikt gaat worden, kan hiervoor een “rubber cap”

of een “rubber bung” gebruikt worden. Als reactievat kan bijvoorbeeld een

glazen fles of een erlenmeyer gebruikt worden. Het gebruik van een bak met

deksel waarin een gat voor het waterslot is gemaakt is ook mogelijk.

Belangrijk is wel dat het vat een volume heeft van 500 ml.

Gist

De gist die in het protocol wordt gebruikt is het gist van het merk

Bruggemans. Deze is te verkrijgen bij de Welkoop. De prijs is 3,70 euro

voor 500 gram. Gisten van andere bronnen zijn waarschijnlijk ook

bruikbaar.

De fermentatie dient geroerd te worden en moet op 33 graden Celsius

gebeuren. (Aangeraden wordt om de gisting over het weekend te laten

gebeuren zodat de overgebleven tissues in de suspensie nog voor een deel

worden omgezet.) Het reactievat kan hiervoor in het waterbad gezet worden,

waaronder een magneetroerder is gezet. Mocht dit niet mogelijk zijn, dan

http://www.brouwland.com/

5 Materialenlijst

42

kan de fermentatie ook plaatsvinden op kamertemperatuur. Het is echter

wel belangrijk dat de suspensie goed geroerd wordt!

Veiligheid en

milieu

Alles kan na afloop in de vuilnisbak gegooid worden.

3.4.8 Open onderzoek Aan het eind van het hoofdstuk staat een onderzoeksopdracht over het maken van biodiesel.

Bij het intikken van de trefwoorden “biodiesel” en “frituurvet” in Google komen allerlei

voorschriften en Youtube filmpjes tevoorschijn. Bijvoorbeeld een voorschrift over het maken

van biodiesel uit methanol en frituurvet met behulp van gootsteenontstopper

(natriumhydroxyde pellets). Frituurvet en gootsteenontstopper zijn in de supermarkt te

krijgen, methanol moet door de school worden verstrekt. Zorg dat de leerlingen eerst gedegen

vooronderzoek doen en niet zonder werkplan of nadenken allerlei stoffen bij elkaar gooien.

Wijs ze vooral ook op de gevaren van methanol en gootsteenontstopper. Laat ze nadenken

over het scheiden van de biodiesel van de overige chemicaliën en hoe ze de sterk basische

oplossing / emulsie neutraliseren. Ook moeten ze een methode bedenken waarop de biodiesel

van de overige bestanddelen wordt gescheiden. Tenslotte moet er een goede test bedacht

worden hoe je nu aantoont dat het frituurvet is omgezet in frituurvet. Er is op internet /

Youtube veel te vinden op dit vlak, dus daar moeten ze even hun best voor doen. Laat ze

tenslotte in hun verslag aangeven of hun onderzoeksvraag/ hypothese al of niet beantwoord is

en dat alle vragen over de groene chemie duidelijk zijn beantwoord.

3.4.9 Maatschappij M-deel 1 gaat over het bedrijf FrieslandCampina, een coöperatief zuivelbedrijf wat groot

geworden is door vele fusies van kleinere zuivelcoöperaties in Nederland. Het onderscheid

zich doordat het in 2012 nummer twee stond op de sustainability index van de 40 meest

duurzame bedrijven in Nederland. Het heeft tot 2020 doelstellingen geformuleerd waarmee ze

wel willen groeien maar zonder dat dat een hogere productie van CO2 en afval met zich

meebrengt. Daarbij willen ze de energie betrekken van de bij de coöperatie aangesloten

zuivelbedrijven die deze energie dan met zonnepanelen en windturbines opwekken, waarmee

ze uiteindelijk geheel duurzaam willen opereren.

M-deel 2 gaat over het beroep milieutechnoloog. Dit beroep wordt omschreven als een

uitermate belangrijk omdat de milieutechnoloog kan meewerken aan een duurzame

samenleving waarin een schoon milieu en cyclisch grondstof en brandstofgebruik steeds

belangrijker worden. Vakken als scheikunde en biologie zijn daarbij essentieel, maar ook

spelen juridische en economische aspecten een steeds belangrijker rol. Betoogd wordt dat de

milieutechnoloog trots kan zijn op zijn/haar beroep.

5 Materialenlijst

43

4 Integrale tekst van de experimenten

In dit onderdeel vindt u de integrale teksten van de experimenten. Deze tekst kunt u gebruiken

om de experimenten aan te passen aan uw eigen situatie. Ook kunt u deze tekst gebruiken om

sets te printen voor uw leerlingen, zodat zij hun leeropdrachtenboek niet hoeven te gebruiken

tijdens practica.

4.1 Experimenten van hoofdstuk 11 Materialen

► Experiment 1: Materiaaleigenschappen van verschillende zetmeelplastics

Inleiding

Plastic gemaakt van zetmeel is niet zo sterk. Door het zetmeel te modificeren, veranderen ook

meestal de materiaaleigenschappen.

Een manier om zetmeel te modificeren, is door middel van zure hydrolyse de

polysaccharideketens in het zetmeel korter te maken.

In dit experiment voer je een zure hydrolyse uit. Tevens onderzoek je de invloed van glycerol

op de eigenschappen van het plastic en in hoeverre de toevoeging van katoenvezels

het materiaal versterkt.

Benodigdheden

bekerglas 250 mL; maatcilinder 10 en 25 mL; glazen roerstaaf; bovenweger; driepoot met

gaasje; brander; drie plastic petrischaaltjes; aardappelzetmeel; demiwater; glycerol;

0,1 M zoutzuur; 0,1 M natronloog; universeelindicator; statief; statiefklemmen; touw;

gewichten; eventueel levensmiddelenkleurstof; rolletje verbandgaas

Veiligheid en milieu

Draag een labjas en veiligheidsbril.

Uitvoering

• Voor dit experiment in drievoud uit, zowel met als zonder glycerol.

• Weeg 7,5 g zetmeel af in een bekerglas van 250 mL.

• Voeg 75 mL water en 9 mL 0,1 M zoutzuur toe. Het mengsel is nu een witte suspensie.

• Verwarm het mengsel al roerende tot het gaat koken.

Laat het mengsel vijf minuten doorkoken terwijl je blijft roeren. Tijdens het verwarmen wordt

het mengsel erg viskeus (stroperig) en minder troebel. Als het te hard borrelt, haal je even de

brander weg. Blijf wel doorroeren.

• Haal het bekerglas van de driepoot en voeg een paar druppels universeelindicator toe.

• Voeg al roerende 0,1 M natronloog toe tot de pH van het mengsel neutraal is.

• Kleur het mengsel eventueel met een levensmiddelenkleurstof.

• Leg in één petrischaal enkele laagjes verbandgaas.

• Giet in de tweede petrischaal 2 mL glycerol.

• Verdeel het mengsel in gelijke hoeveelheden over de drie petrischalen en voorkom

luchtbellen.

• Laat het plastic een aantal dagen drogen aan de lucht.

5 Materialenlijst

44

• Rol de drie velletjes plastic in een rolletje en probeer de treksterkte van beide materialen te

bepalen met een statief, statiefklemmen en gewichtjes.

• Voer het hele experiment nogmaals uit, maar dan zonder toevoeging van zoutzuur en

vergelijk de materiaaleigenschappen van de zes verschillende plastics.

verwerking

1 Wat is het verschil in materiaaleigenschappen van de drie plastics? Denk dan aan

buigbaarheid, elasticiteit en treksterkte.

2 Wat is volgens jou de functie van het glycerol?

3 Wat is de functie van het verbandgaas?

4 Verklaar op microniveau van alle zes plastics het verschil in eigenschappen op

macroniveau.

► Experiment 2: Hydratatiewarmte van cement

Inleiding

Het harden van beton is een exotherm proces. In de praktijk kan het een groot probleem

worden als de temperatuur tijdens het harden van betonnen constructies te veel oploopt.

In dit experiment bepaal je de hydratatiewarmte van cement.

Benodigdheden

twee plastic bekertjes, roerstaaf; maatcilinder 10 mL; thermometer; weegschaal; 25 g

snelcement; 25 g metselzand; 20 mL leidingwater

Uitvoering

• Weeg met de weegschaal 25 g metselzand af en doe dit in het plastic bekertje.

• Meet daarna met de maatcilinder 10 mL leidingwater af.

• Meet de temperatuur van het water en noteer deze begintemperatuur in een tabelletje.

• Voeg dit toe aan het zand en roer het mengsel met de staaf twee minuten rustig door.

• Lees de temperatuur na twee minuten weer af en noteer deze in de tabel.

• Herhaal dit experiment, maar gebruik nu 25 g snelcement in plaats van metselzand.

verwerking

1 Wat meet je voor verschil in temperatuur tussen de begintemperatuur en de temperatuur na

twee minuten in beide proeven?

2 Bereken de hydratatiewarmte per kg cement in gemengde toestand.

3 Wat is je conclusie hieruit?

4 Geef een verklaring op microniveau voor de temperatuurverschillen die je hebt gemeten.

► Experiment 3: Polymelkzuur maken

Inleiding

Melkzuur is het monomeer dat nodig is om polymelkzuur te maken. Dit kan worden gebruikt

als afbreekbaar verpakkingsmateriaal of chirurgisch hechtdraad. De polymerisatie verloopt

via een condensatiereactie.

In de industrie worden een paar honderd melkzuurmoleculen aan elkaar gekoppeld. In dit

experiment kun je tien tot dertig melkzuurmoleculen aan elkaar koppelen tot polymelkzuur.

Dit lengteverschil heeft gevolgen voor de eigenschappen van dit materiaal.

Benodigdheden

5 Materialenlijst

45

bekerglaasje 100 mL; roerstaafje; brander; driepoot; gaasje; glasparels of kooksteentjes;

melkzuur; 2,0 M zoutzuur; petrischaaltje


Draag een labjas en veiligheidsbril. Melkzuur en 2,0 M zoutzuur zijn irriterend op de huid.

Spoel direct af met water als je hiermee in aanraking bent geweest of draag handschoenen.

Uitvoering

• Doe 15 mL melkzuur in het bekerglaasje.

• Voeg tien druppels 2,0 M zoutzuur toe en een paar glasparels of kooksteentjes.

• Zet het bekerglaasje op de driepoot en verwarm het mengsel tot het kookt.

• Zorg ervoor dat het mengsel zachtjes blijft koken en roer regelmatig met het roerstaafje. Na

ongeveer tien tot vijftien minuten wordt de kleur van het mengsel lichtgeel.

• Laat het mengsel nog twee minuten staan en giet het daarna snel uit in een petrischaal.

• Laat het mengsel afkoelen. Het gevormde polymelkzuur is nogal kleverig.

verwerking

1 Vergelijk de stevigheid, het smeltpunt en de kleur van het zelfgemaakte polymelkzuur met

het polymelkzuur van een tomatenverpakking.

2 Geef een verklaring op microniveau van de verschillen in materiaaleigenschappen.

► Experiment 4: Serieus afbreekbaar bioplastic

Inleiding

Van glycerol en citroenzuur kun je een polyester maken die pas écht goed biologisch

afbreekbaar is. In dit experiment ga je dit polyester maken én onderzoeken

of het afbreekbaar is.

Benodigdheden

magnetron (draaiplateau en instelbaar wattage); horlogeglas; glasstaaf of lange satéprikker;

bekerglas 100 mL; 1,7 g glycerol; 7 g citroenzuur; water; verbandgaasje; aluminiumfolie;

eventueel roermotor met magnetische roervlo

Uitvoering

1 Het composiet voorbereiden

• Knip een stukje (enkel) verbandgaas van 5 × 5 cm.

• Vouw van aluminiumfolie een bakje met een opstaand randje (ongeveer 1 cm hoog).

2 Het polymeer maken

• Stel de magnetron in op 800 watt.

• Breng de glycerol en het citroenzuur in het bekerglas van 100 mL.

• Zet het bekerglas aan de rand van het draaiplateau in de magnetron.

• Stel de tijd van de magnetron in op één minuut.

• Zet de magnetron aan.

• Kijk na een minuut.

• Als het citroenzuur nog niet volledig is opgelost in de glycerol, verwarm het dan nogmaals

kort in de magnetron tot een heldere doorzichtige oplossing is ontstaan.

• Giet een deel van de vloeistof op het horlogeglas. Giet het andere deel in het

aluminiumfoliebakje met het verbandgaas.

• Laat afkoelen. Tijdens het afkoelen kun je proberen van het polymeer op het horlogeglas

met de glasstaaf (of satéprikker) draden te trekken.

5 Materialenlijst

46

3 Het polymeer oplossen

• Neem een stukje van je polymeer en breng dat in water. Roer af en toe.

• Noteer hoelang het duurt voor het polymeer is verdwenen.

verwerking

1 Teken de structuurformules van glycerol en citroenzuur.

2 Leg uit dat uit deze twee stoffen een polyester kan worden gemaakt.

3 Teken een stukje van het polyester met minimaal drie repeterende eenheden.

Het polyester is niet bestand tegen water.

4 Geef de naam van de reactie die optreedt als de polyester reageert met water.

5 Geef de naam van het type materiaal dat ontstaat als je vezels mengt met polymeren.

4.2 Experimenten van hoofdstuk 12 Analytische chemie

► Experiment 1: TLC-analyse van spinazie-extract

In bladgroenten bevindt zich naast chlorofyl nog een aantal andere pigmenten. Met behulp

van TLC kun je analyseren hoeveel dat er minimaal zijn.

Onderzoeksvraag

Hoeveel pigmenten zitten er minimaal in spinazie?

Benodigdheden

bladspinazie; mortier met stamper; schoon zilverzand; aceton; petroleumether; rubberen

handschoenen; twee reageerbuizen met rubberen stop; filter en filterhouder; plastic pipetje;

kooksteentjes; loopvloeistof: petroleumether/2-propanol/water, 400 : 48 : 1 volumedelen;

TLC-plaatje (1,5 × 9 cm); capillair of pipetpuntje; potlood; bekerglas; afdekglaasje; waterbad

in de zuurkast op 80 °C

Uitvoering

• Doe 25 g spinazie, 5 mL aceton en een schepje zand in de mortier. Wrijf het blad fijn.

• Voeg nog eens 5 mL aceton bij de fijngewreven spinazie en wrijf nogmaals goed fijn tot er

een homogene massa ontstaat.

• Zet de filterhouder met filter op een reageerbuis, trek de handschoenen aan en schenk de

vloeistof af in het filter.

• Voeg 2 mL petroleumether en 2 mL water toe aan het filtraat. Schud de buis (voorzien van

een rubberstop) goed. Ontlucht de buis regelmatig: het vluchtige petroleumether en aceton

verdampen snel waardoor er druk kan ontstaan.

• Er moeten nu twee vloeistoflagen zichtbaar zijn. Indien er geen twee duidelijke lagen

zichtbaar zijn, voeg dan nog wat keukenzout toe en schud nogmaals goed.

• Verwijder met een plastic pipet de bovenste vloeistoflaag en breng die over in een andere

reageerbuis. Let erop dat er absoluut niets van de onderste laag meekomt!

Voeg vervolgens twee kooksteentjes toe aan de oplossing in de nieuwe reageerbuis.

• Breng de reageerbuis behoedzaam in contact met het hete water van het waterbad in de

zuurkast. De petroleumether in de reageerbuis begint nu te koken. Na verloop van tijd kun je

de buis dieper in het hete water brengen. Ga door met indampen totdat slechts de ronding

in de bodem van de reageerbuis gevuld is. Let op dat het extract niet droogkookt.

5 Materialenlijst

47

• Zet met potlood je initialen bovenaan op het TLC-plaatje en geef de opbrenglijn aan op 2 cm

van de onderkant. Pas op dat je de poederlaag niet beschadigt.

• Breng met behulp van een capillair of pipetpunt een zo klein mogelijke stip extract aan op

de opbrenglijn van het TLC-plaatje. Laat drogen (gebruik een föhn) en breng op precies

dezelfde plek nog een paar stippen aan.

• Vul het bekerglas met ongeveer 1 cm loopvloeistof. Zet het TLC-plaatje erin (de stip mag

niet in de loopvloeistof komen!), dek het bekerglas af en zet het in de zuurkast. Haal het

plaatje uit de vloeistof als het vloeistoffront bijna de bovenkant van het plaatje heeft bereikt.

Dat is na ongeveer een kwartier. Laat het plaatje drogen.

verwerking

1 Hoeveel verschillende vlekken zie je?

2 Welke kleur hebben de vlekken?

3 Probeer met behulp van Binas tabel 67I en 73 de pigmenten te identificeren. Zoek eventueel

de structuurformule van onbekende pigmenten uit Binas tabel 73 op internet op.

4 Waarom staat er in de onderzoeksvraag ‘minimaal’?

Conclusie

5 Beantwoord de onderzoeksvraag.

► Experiment 2: Zuivering van pigmenten uit spinazie-extract

Inleiding

De verschillende pigmenten die je in experiment 1 hebt aangetoond, kun je met behulp van

preparatieve kolomchromatografie ook opzuiveren (afbeelding 34).

Benodigdheden

spinazie-extract (experiment 1); kolommetje met kraantje (microchemdoos);

siliciumdioxidepoeder; statief met klem; bekerglaasje; watje; loopvloeistof: petroleumether/

2-propanol/water, 400 : 48 : 1 volumedelen; reageerbuizen; druppelpipetje

Uitvoering

• Neem een klein plukje watten en stop het onder in de kolom (dit voorkomt dat het

kolommateriaal eruit loopt). Klem de kolom vast in het statief. Zorg ervoor dat hij mooi recht

staat. Doe het kraantje dicht.

• Weeg 5 g siliciumdioxide af en suspendeer het in 10 mL loopvloeistof.

• Giet de suspensie in de kolom. Zorg ervoor dat er geen luchtbelletjes in komen. Verwijder

deze eventueel door tegen de kolom te tikken.

• Zet, wanneer het kolommateriaal bezonken is, het kraantje open en laat de loopvloeistof

bijna allemaal weglopen. Doe het kraantje dicht voordat de kolom helemaal droogstaat.

• Druppel met een pipet voorzichtig het spinazie-extract op de kolom. Zet het kraantje open en

laat het extract in de kolom lopen.

• Druppel nu voorzichtig loopvloeistof op de kolom. In het begin steeds een paar druppels,

maar als het extract wat dieper in de kolom is gezakt, kun je wat grotere hoeveelheden tegelijk

laden.

• Houd in de gaten wanneer de eerste kleurstof van de kolom komt. Probeer alle kleurstoffen

in aparte reageerbuizen op te vangen.

verwerking

5 Materialenlijst

48

1 Hoeveel verschillende kleurstoffen heb je opgevangen?

2 Hoe zou je de zuiverheid van de verschillende fracties kunnen controleren?

3 Waarom is het belangrijk dat het spinazie-extract goed is geconcentreerd voordat het op de

kolom gaat?

4 Hoe zou je de scheiding kunnen verbeteren?

► Experiment 3: Gaschromatografie met de nano2 (DEMO)

Inleiding

Met eenvoudige materialen valt er al een werkende chromatograaf te maken. Een

aquariumpomp kan bijvoorbeeld dienstdoen als gaspomp en voor veel toepassingen is lucht

een prima dragergas.

Demonstratie

Met behulp van een injectiespuit wordt een kleine hoeveelheid aardgas (uit de gaskraan) in de

nano2 geïnjecteerd.

Met behulp van IP-Coach kan het resultaat van de analyse worden geprojecteerd. De

oppervlakten van de verschillende pieken worden opgemeten. Vervolgens wordt een aantal

andere gasmonsters geanalyseerd, bijvoorbeeld aanstekergas, gas uit een campinggasbusje

en/of gas uit een spuitbus.

verwerking

1 Maak in je schrift een schets van de resultaten van de verkregen chromatogrammen.

2 Beargumenteer welke piek bij welk type gas hoort.

3 Aardgas bestaat uit 80% methaan, 3% ethaan en 0,3% propaan. De rest is voornamelijk

stikstofgas. Wat kun je op grond van de opgemeten piekoppervlakten zeggen over de

gevoeligheid van de detector voor de verschillende gassen?

5 Materialenlijst

49

4 Voor welke stofeigenschap is de detector van de nano2 waarschijnlijk gevoelig?

Beargumenteer je antwoord met gegevens uit Binas.

► Experiment 4: Gehaltebepaling hypochloriet in bleekwater

Inleiding

In tegenstelling tot wat je misschien zou denken, is het werkzame bestanddeel van bleekwater

niet chloor, maar natriumhypochloriet (NaClO). Op het etiket van bleekwater staat het gehalte

hypochloriet niet exact gegeven.

Hoeveel er precies in zit, kan worden bepaald met een redoxtitratie.

Onderzoeksvraag

Wat is het gehalte natriumhypochloriet in bleekwater?

Benodigdheden

bleekwater of bleekhoudende wc-reiniger; klein bekerglas; 0,1 M kaliumjodideoplossing; 2 M

zwavelzuuroplossing; 0,100 M natriumthiosulfaatoplossing; 100 mL maatkolf; balans;

maatcilinder 100 mL; volpipet 10 mL; erlenmeyer met rubberen stop 250 mL; buret 1%

zetmeeloplossing

Uitvoering

• Weeg ongeveer 10 g bleekwater nauwkeurig af in een bekerglas. Noteer de precieze massa.

• Breng het bleekwater kwantitatief over in de 100 mL maatkolf en vul aan met demiwater tot

100 mL. Homogeniseer de oplossing.

• Pipetteer 10,00 mL van het verdunde bleekwater in de erlenmeyer.

• Voeg 50 mL 0,1 M KI-oplossing en 20 mL 2 M zwavelzuur toe. Sluit de erlenmeyer

onmiddellijk af met de rubberstop en homogeniseer. Laat het mengsel twee minuten staan.

Zwenk af en toe.

• Vul ondertussen de buret met de natriumthiosulfaatoplossing. Noteer de beginstand van de

buret.

• Titreer het bleekwater met de natriumthiosulfaatoplossing tot de kleur lichtgeel is.

• Voeg 1 mL stijfseloplossing toe en titreer verder tot de vloeistof kleurloos wordt. Noteer de

eindstand.

verwerking

1 Het hypochlorietion is een zwakke base.

Welk deeltje ontstaat na toevoeging van het zwavelzuur?

2 Geef de reactievergelijking die plaatsvindt na toevoeging van het kaliumjodide en de

zwavelzuuroplossing.

3 Na toevoeging van het zwavelzuur ontstaat ook wat chloorgas. Dat heeft te maken met de

aanwezigheid van chloride-ionen in het bleekwater. Leg dit uit met behulp van getalswaarden

uit Binas.

4 Na twee minuten heeft vrijwel alle chloorgas met jodide-ionen gereageerd. Leg uit dat het

tijdelijke ontstaan van chloorgas geen invloed heeft op de bepaling.

5 Geef de vergelijking van de reactie die plaatsvindt tijdens de titratie.

6 Wat is de functie van de zetmeeloplossing?

7 Is dit een indirecte titratie of een terugtitratie? Licht je antwoord toe.

8 Bereken de concentratie hypochloriet in het verdunde bleekwater.

Conclusie

5 Materialenlijst

50

9 Beantwoord de onderzoeksvraag in massa%.

4.3 Experimenten van hoofdstuk 13 Chemie van het leven

► Experiment 1: Eiwitdenaturatie

Inleiding

Een ei zit boordevol eiwitten (afbeelding 30). Daar kun je

leuke proeven mee doen.

Benodigdheden

een ei; twee bekerglazen; drie reageerbuizen; vier plastic pipetjes; wasbenzine; water;

bunsenbrander; reageerbuisknijper; 1 M natronloog; 1 M zwavelzuuroplossing; rubberen

dopjes


Natronloog en zwavelzuur zijn bijtende stoffen. Gebruik een labjas en veiligheidsbril. Ruim

gemorste vloeistof direct op.

Uitvoering

• Splits het eiwit van het eigeel. Doe het eigeel in het ene bekerglas en het eiwit in het andere.

• Markeer de reageerbuizen met A tot en met D.

• Doe met behulp van een pipetje wat eigeel in reageerbuis A.

• Doe met behulp van een ander pipetje wat eiwit in alle drie de andere reageerbuizen.

5 Materialenlijst

51

• Voeg aan reageerbuis A 2 mL wasbenzine en 2 mL water toe. Homogeniseer en laat de

reageerbuis even staan.

• Verwarm reageerbuis B voorzichtig in de vlam.

• Voeg bij reageerbuis C 2 mL zwavelzuuroplossing. Schud voorzichtig.

• Voeg bij reageerbuis D 2 mL natronloog. Schud voorzichtig.

• Noteer je waarnemingen.

• Voeg bij reageerbuis C nu 2 mL zwavelzuuroplossing en schudt.

• Voeg bij reageerbuis D 2 mL natronloog en schud. Houd de buis nog even op zijn kop om

goed te kunnen waarnemen wat er precies gebeurt.

• Noteer je waarnemingen.

verwerking

1 Vergelijk het oorspronkelijke eiwit met het eigeel. Noteer de verschillen.

2 Geef een verklaring voor de situatie in reageerbuis A.

3 Geef een verklaring voor de situatie in reageerbuis B.

4 Wat kun je zeggen over de reactie tussen zuren en de eiwitten uit ei-eiwit?

5 Wat kun je zeggen over de reactie tussen basen en de eiwitten uit ei-eiwit?

► Experiment 2: Kiwi en yoghurt (DEMO)

Inleiding

Kiwi is lekker, yoghurt is lekker, maar kiwi met yoghurt is vies. Dat komt doordat er in kiwi

enzymen zitten die eiwitten uit de yoghurt afbreken. Hierdoor gaat de yoghurt schiften en

bitter smaken. Een gelatinepudding maken met kiwi lukt ook al niet. Toch is er volop kiwi-

yoghurtdrank verkrijgbaar in de supermarkt. Hoe doen ze dat?

Demonstratie

Twee reageerbuizen worden voor een derde gevuld met yoghurt. Aan beide reageerbuizen

wordt een fl inke schep kiwipuree toegevoegd, elk uit een ander bakje. De buizen blijven

vijftien minuten staan. Door de klas gaan twee petrischalen. Beide zijn gevuld met gelatine en

een schijfje kiwi.

verwerking

1 Beschrijf het verschil tussen beide petrischaaltjes.

2 Beschrijf na vijftien minuten het verschil tussen beide buizen.

3 Verzin een manier om de enzymactiviteit in kiwi uit te schakelen.

► Experiment 3: Katalase

Inleiding

Waterstofperoxide (H2O2) is een bijproduct dat spontaan ontstaat bij het metabolisme in elk

levend weefsel. Omdat het erg schadelijk is, wordt het meteen afgebroken door verschillende

enzymen, waaronder katalase. Dit enzym katalyseert de afbraak van waterstofperoxide tot

water en zuurstof.

Onderzoeksvragen

1 Is verschil in katalaseactiviteit waarneembaar?

2 Wat is het temperatuuroptimum voor katalase uit gist?

5 Materialenlijst

52


Een waterstofperoxideoplossing is bijtend. Gebruik een labjas en veiligheidsbril. Ruim

gemorste vloeistof direct op.

Benodigdheden

reageerbuizen; 3% waterstofperoxideoplossing; levende materialen (plakje rauwe aardappel,

stukje rauw gehakt, stukje verse lever, gistsuspensie); dode materialen (plakje gare aardappel,

gebraden gehakt, leverworst, stukje hout); opstelling om gasontwikkeling te meten;

thermometer; water van verschillende temperatuur; plastic bak of afwasteiltje; stopwatch

Uitvoering

1 Katalaseactiviteit in verschillende materialen

• Vul de reageerbuizen met ongeveer 5 mL waterstofperoxide.

• Voeg steeds een stukje materiaal toe en noteer of er gasontwikkeling is.

2 Temperatuuroptimum van katalase uit gist

• Spreek met de klas af welk groepje bij welke temperatuur gaat meten.

• Vul het teiltje met water van de juiste temperatuur.

• Zet in het water een erlenmeyer met 50 mL waterstofperoxideoplossing en een reageerbuis

met 2,5 mL gistoplossing. Zorg ervoor dat beide op temperatuur komen.

• Bouw ondertussen de gasmeetopstelling.

• Voeg de gist bij de peroxideoplossing en sluit de erlenmeyer af.

• Meet na hoeveel seconden 25 mL gas is ontstaan.

verwerking

1 Leg uit dat 1/t een maat is voor de reactiesnelheid.

2 Verzamel de meetgegevens van alle groepjes en maak een grafi ek waarin je de 1/t uitzet

tegen de temperatuur.

Conclusie

3 Beantwoord de onderzoeksvragen.

► Experiment 4: DNA-extractie uit banaan

Inleiding

Met eenvoudige chemicaliën kun je DNA uit organisch materiaal isoleren.

Benodigdheden

banaan; vork; snijplank; bekerglas 250 mL; bekerglas 500 mL; thermometer; maatcilinder

100 mL; afwasmiddel; demiwater; NaCl; ijskoude 96% ethanol; bunsenbrander;

driepoot met gaas; roerstaaf; trechter; filter; 100 mL flesje met dop; reageerbuis; pasteurpipet;

haakje

Uitvoering

• Vul het grote bekerglas voor een derde met water en warm het op tot ongeveer 70 °C.

• Meng in het kleine bekerglas 3 g natriumchloride met 100 mL water en 10 mL afwasmiddel.

Zorg ervoor dat het natriumchloride helemaal is opgelost. Dit is het extractiemiddel.

• Pel de banaan en prak hem goed fijn. Doe het vruchtvlees in het kleine bekerglas bij de

extractievloeistof. Meng goed en zet het kleine bekerglas in het grote bekerglas. Houd de

bananenpulp zo ‘au bain-marie’ vijftien minuten op 60 °C. Roer regelmatig.

5 Materialenlijst

53

• Laat de bananenpulp afkoelen. Plaats de trechter op de reageerbuis, doe het filter erin en giet

er wat bananenpulp in. Vang een paar milliliter filtraat in de reageerbuis op.

• Voeg met de pasteurpipet voorzichtig een paar milliliter ijskoud ethanol toe. Laat het

ethanol langs de wand van de reageerbuis lopen. De twee lagen die ontstaan, moeten niet

mengen.

• Op het grensvlak van de twee lagen ontstaat nu een troebeling. Dit is het DNA. Haak het

eruit met het haakje. Als het goed is, komt alles in één keer mee.

verwerking

1 Wat is de functie van het afwasmiddel in de extractievloeistof?

2 De hoge temperatuur heeft twee functies. De één heeft te maken met de extractie, de ander

met de activiteit van het enzym DNA-ase. Leg uit welke twee functies worden bedoeld.

3 Waarom moet het ethanol ijskoud zijn?

4 Hoe weet je dat de neerslag het DNA is en niet een neerslag van een zout of eiwit?

4.4 Experimenten van hoofdstuk 14 Groenere chemische

industrie

► Experiment 1: Glucose maken uit tissuepapier

Inleiding

Over de hele wereld worden steeds meer fabrieken gebouwd die landbouwafval en hout

verwerken tot bioethanol. Het grootste probleem in deze industriële processen is om de

cellulose in de hout- en plantenvezels om te zetten in glucose. Hiervoor zijn door onderzoek

op onder andere de Wageningen Universiteit inmiddels enzymen beschikbaar gekomen die

stapsgewijs de lange celluloseketens afbreken en omzetten in glucose. Tissuepapier is

gemaakt van cellulose uit hout en kan met deze enzymen worden omgezet in glucose.

Doel

Glucose maken uit tissuepapier.

Benodigdheden

16,4 g natriumacetaat; gedestilleerd water; pH-meter; tissue of keukenrol; erlenmeyer 250

mL; glucosestrips; waterbad 50 °C; weegschaal; maatcilinder 250 mL; glazen roerstaaf


Doe een labjas aan en zet een veiligheidsbril op.

Uitvoering

• Maak een acetaatbuffer door 8,2 g natriumacetaat (NaC H 3 COO 82,03 g mol–1) op te

lossen in 100 mL water. Nadat het natriumacetaat is opgelost, wordt de pH met behulp van

een pH-meter bijgesteld naar een pH van 4,5 door druppelsgewijs azijnzuur (C H 3 COOH)

toe te voegen.

• Weeg ongeveer 5 g tissues of keukenrol af en doe dit in de erlenmeyer.

• Doe de 100 mL bufferoplossing bij de tissues in de erlenmeyer.

• Bepaal het uitgangsgehalte glucose door het teststripje ongeveer twee seconden in de

oplossing te steken en dan na ongeveer vijftien seconden de ontstane kleur te vergelijken met

de kleuren op het testdoosje. Je kunt dan de glucoseconcentratie afl ezen. Waarschijnlijk is de

concentratie glucose laag, omdat er nog geen enzym is toegevoegd.

5 Materialenlijst

54

• Voeg 5 mL enzymoplossing toe aan de erlenmeyer en zorg er met de glazen roerstaaf voor

dat alle tissue goed doordrenkt is met enzym-bufferoplossing.

• Zet de erlenmeyer in het waterbad en zorg ervoor dat hij niet kan omvallen.

• Meet aan het einde van de les (of na minimaal tien minuten) weer de glucoseconcentratie om

te zien of het enzym werkzaam is. Waarschijnlijk wordt de glucoseindicator nu groen en valt

de concentratie buiten het meetbereik.

• Meet de glucoseconcentratie na 24, 48 en 72 uur. Om deze meting goed te kunnen doen,

moet je verdunningsreeksen maken van 1 : 10, 1 : 100 en 1 : 500 om ervoor te zorgen dat je

binnen het meetbereik van het glucosestripje komt.

Resultaten

Noteer je waarnemingen in een tabel.

verwerking

1 Deze enzymen zijn in staat om cellulose af te breken.

Beredeneer waar deze enzymen vandaan zouden kunnen komen.

2 Bereken na het beëindigen van de enzymreactie de concentratie glucose op basis van de

glucose-indicatorstripjes in g L–1 in de oplossing.

3 Bereken de atoomeconomie als je ervan uitgaat dat tissue voor 80 massa% bestaat uit

cellulose.

4 Bereken het rendement van deze omzetting.

5 Bereken de E-factor van deze omzetting.

► Experiment 2: Ethanol maken door vergisting van glucose

Inleiding

Vergisting is het proces waarbij gist suikers omzet in andere stoffen. Gist kan suikers

gebruiken om nieuwe celbouwstoffen te maken voor zijn eigen voortplanting of om ethanol te

maken. De aerobe omzetting (in aanwezigheid van zuurstof) van suikers levert de gistcel veel

meer energie dan de anaerobe omzetting (zonder zuurstof). Deze energie gebruikt de gist om

te groeien. Ethanol wordt alleen gevormd tijdens de anaerobe omzetting van suikers.

Wanneer er zuurstof aanwezig is, zal de gist bij voorkeur de aerobe reactie uitvoeren, omdat

dit veel meer energie oplevert. Om zo veel mogelijk ethanol te produceren, is het dus

belangrijk dat de gistcellen geen zuurstof krijgen. Voor dit experiment kun je ook de

glucoseoplossing uit experiment 1 gebruiken die gemaakt is met behulp van enzymen en

papier.

5 Materialenlijst

55

Doel

Ethanol maken uit glucose.

Benodigdheden

erlenmeyer of rondbodemkolf; waterslot; glucose of suiker; gedroogde bakkersgist;

kalkwater; waterbad 35 °C; twee glucose strips; refractometer; destillatieopstelling


Doe een labjas aan en zet een veiligheidsbril op.

Uitvoering

• Doe twee eetlepels (40 g) glucose in de erlenmeyer of kolf.

• Voeg 400 mL lauw water toe en schud even; het is niet erg als alle suiker niet direct oplost.

• Voeg de bakkersgist toe en schud nogmaals.

• Sluit de erlenmeyer af met het waterslot gevuld met kalkwater (afbeelding 30).

• Zet de opstelling in een waterbad van 35 °C en zorg ervoor dat hij niet kan omvallen.

• Schud de erlenmeyer af en toe om uitzakken van de gist te voorkomen.

• Laat de gist een nacht in het waterbad staan en schud dan weer om.

• Laat de gist nog een nacht in het waterbad staan en haal deze de volgende dag (twee dagen

mag ook) uit het waterbad.

• Filtreer de oplossing één of twee keer om zo veel mogelijk gist uit de oplossing te halen.

• Bepaal met een glucosestrip of de glucose is omgezet.

• Bepaal met een refractometer de concentratie alcohol.

• Destilleer de oplossing en meet hoeveel massa% alcohol er uit deze oplossing kan worden

gehaald.

Resultaten

Noteer je waarnemingen in een logboek.

verwerking

1 Leg uit welk gas er bij dit experiment ontstaat.

2 Omschrijf hoe je dat gas zou kunnen aantonen en welke waarneming je dan doet.

3 Geef de reactievergelijking van de vergisting van glucose.

4 Bereken de atoomeconomie van deze reactie.

5 Bereken de behaalde rendementen van deze processen op basis van de meting met de

refractometer en op basis van de destillatie.

6 Bereken de E-factor van deze omzettingen.

5 Materialenlijst

56

5 Materialenlijst

De materialenlijst is samengesteld door Eurofysica. U kunt uw materialen bestellen via

www.eurofysica.nl. Daarvoor kunt u de bestelnummers uit de eerste kolom gebruiken.

Sommige stoffen staan op de CMR-lijst (www.rivm.nl/rvs/Gevaarsindeling/CMR). Dat

stoffen een risico vormen, betekent niet dat u er niet mee mag werken, maar wel dat u

veiligheidseisen in acht moet nemen bij het werken ermee. Dat doet u al door het gebruik van

labjassen, veiligheidsbrillen, handschoenen en zuurkasten.

Zwaar carcinogene/mutagene stoffen gebruiken we niet voor de experimenten, dus u kunt de

experimenten met een gerust hart uitvoeren als u de voorzorgsmaatregelen in acht neemt.

* voor demonstratie of voor meerdere groepjes

Komt voor op CMR-lijst

artikelnummer omschrijving aantal

118612 Beschermbril Panorama blauw 1

118602 Laboratoriumjas maat L 52/54 1

118634 Handschoenen latex, mt large 100st. 1

118639 Handschoenen Neoprene/latex maat L 1

(watervaste) stift

117823 Bekerglas Duran LM 250 ml 1

117110 Maatcilinder HM 10 ml 1

117111 Maatcilinder HM 25 ml 1

117135 Roerstaaf glas 200 x 6 mm 25 stuks 1

130602 Balans Kern EMB 200 g 0,01 g 1*

118123 Teclu-unit of 1

118126 Brander teclu 14 mm aardgas kop17mm 1

118138 Zuignap teclubrander 1

118146 Brander-driepoot 21 cm RVS 1

118155 Brandergaasje nichroom 15x15 cm 1

118256 Slang gas 1 mtr 1

117330 Petrischaal PL 94 mm 20 st 8

S79040001 Aardappelzetmeel, Eur.Ph. 1 kilo 1*

116581 Gedemin. Water in can 10 l 1*

S76050771 Glycerol s.g. 1,23 z.z. 1 liter 1*

S80011895 Zoutzuuroplossing 0,1M, gesteld, 1L 1*

S80011918 Natriumhydroxide oplossing 0,1M 1L 1*

SU/0025/pb05 Universeelindicator 100 ml 1*

http://www.eurofysica.nl/

http://www.rivm.nl/rvs/Gevaarsindeling/CMR

5 Materialenlijst

57


118422 Statief platzool 75 cm RVS st. 1

118470 Dubbelklem 1

118476 Statiefklem 90 mm spanwijdte 1

Touw

111212 Schijfmassaset 250 gram 1

111211 Schijfmassaset 50 gram 1

412921 Kleurstof vr levensmiddelen rood 1*

412930 Kleurstof vr levensmiddelen geel 1*

412913 Kleurstof vr levensmiddelen blauw 1*

Rolletje verbandgaas

Plastic bekertjes 2

111600 Thermometer -10/110°C rood 30cm 1

111674 Thermometer digitaal -40/+240°C 1

Snelcement

Metselzand

Leidingwater


117076 Glasparels 4 mm, 1 kg 1*

S76054102 Kooksteentjes 250 gram 1*

S76051171 Melkzuur 88% zz 500 ml 1*

S80011978 Zoutzuuroplossing 2M, gesteld, 2,5l 1*

117041 Pipetjes druppel-glas 10 stuks 1*

117038 Druppelpipetfles 30 ml bruin glas 1

Magnetron (draaiplateau en instelbaar wattage)

117081 Horlogeglas 90 mm 1

S76050508 Citroenzuur, kristallen z.z. 500 g 1*

Aluminiumfolie *

118076 Magneetroerder, mini, type Topolino *

118032 Magneetroerstaaf 20x6 mm ring (vlo) *

Materialen voor open onderzoek

Bladspinazie

117207 Mortier H70x100mm 275ml met stamper 1

Schoon zilverzand

S76050006H Aceton technisch 1 liter 1*

S61905502I Petroleumether 60-80°C p.a. 2,5 l 1*

117594 Reageerbuis 160/16 Duran Rand 100st aantal

118270 Rubberstop D12,5xD16,5xH20mm 10 st 1*

117373 Reageerbuisrek PP 2x6 buisjes D21mm 1

117139 Trechter glas 40 mm 1

118353 Filter rond middelsnel 70mm 100st 1*

117370 Druppelpipetjes PE 1 ml 500st 1*

5 Materialenlijst

58


S76021554H 2-propanol (IPA) z.z. 1 liter 1*

116442 Alu.folie SIL G/UV254 5x20cm 50 st 1*

116484 Glascapillairen 10 ul 250 stuks 1*

116486 Pipethulp voor glascapillairen 1*

Potlood

117813 Bekerglas HM 250 ml 1

118224 Parafilm, rol 38m x breedte 10 cm 1*

117080 Horlogeglas 60 mm 1

117971 Waterbad met dakdeksel 7 liter 1*

Zuurkast of laminaire flowkast met juiste filters

117638 Scheitrechter open 250 ml 1

Op aanvraag Siliciumdioxide ph.eur. 500 g 1*

118172 Watten verpakking 200 gram 1*

Nano2

113125 Gaschromatograaf mini Vernier 1*

113503 Logger Pro 3 software Vernier 1*

Bleekwater of bleekhoudende wc-reiniger

Op aanvraag Kaliumjodide in water 0,1 M 100ml 1*

Op aanvraag Zwavelzuuropl. ca. 2 M, p.a. 1l 1*

S80011353 Natriumthiosulfaatoplossing 0,1M 1l 1*

117691 Maatkolf 100 ml met NS14 stop 1

117113 Maatcilinder HM 100ml 1

117192 Volpipet 10 ml 1

118191 Pipetteerballon FLIP 1

117852 Erlenmeyerkolf Duran NM 250 ml 1

118277 Rubberstop D29xD35xH30mm 10 st 1*

118478 Buretklem metaal enkel schroef 1

117603 Buret met NS-kraan recht 50 ml 1

S80011649 Zetmeeloplossing 1% 250ml 1*

Benodigdheden open onderzoek

Ei

S76051805 Wasbenzine 1 liter 1*

118228 Reageerbuishouder hout 1

118230 Reageerbuishouder metaal 1

S80011931 Natriumhydroxideoplossing 1M 1ltr 1*

Yoghurt

Kiwi

Gelatine

S80011807 Waterstofperoxide 3% c.z. 1 liter 1*

Levende materialen (rauwe aardappel, rauw gehakt, verse

lever, gistsuspensie)

5 Materialenlijst

59


Dode materialen (gare aardappel, gebraden gehakt,

leverworst, stukje hout)

111538 Gasmeetspuit 50 ml 1

118295 Slang siliconen 5x8mm, 1 meter 1

118297 Slang siliconen 8x12 mm, 1 meter 1

117069 Glasbuis recht 100x6/7 25 st 1*

119375 Gratnell bak 312x427x150 mm transp. 1

111154 Stopwatch Stratos 1

301613 Edvotek Hoe ziet DNA er uit? 1*

S76021544H 2-propanol (IPA) z.z. 1 liter 1*

Banaan, vork, snijplank


Afwasmiddel

S76021267V Natriumchloride z.z. 1 kg 1*

S76053183 Ethanol 96% geden. met methanol 1l 1*

117190 Pasteurpipetten, 150 mm 250st 1*

117189 Pipet-speentjes latex 100st 1*

IJzerdraad om haakje te maken of gebruik glasbuis

Benodigdheden open onderzoek

S51006268 Natriumacetaat watervrij pa 250 g 1*

S80010230 Azijnzuuroplossing 96% 1 liter 1*

S76044004J Water, gedestilleerd 5 liter 1*

118051 pH-meter digitaal 1*

118643 Doos tissues 114 stuks wit 1*

300192 Medi-test glucose in urine 50 st. 1*

117114 Maatcilinder HM 250ml 1

117145 Waterslot gistingsbuis 1

117853 Erlenmeyerkolf Duran NM 500 ml 1

S76020761U D+ glucose.H2O zz 500 gram 1*

Gedroogde bakkersgist

S80010984H Kalkwater 1 liter 1*

118073 Refractometer 0-32% 1*

117165 Destillatietoestel 100 ml Duran 1

118252 Slang rubber 6x9 mm, 1 meter Situatie-

afhankelijk

118269 Rubberstop D18xD24XH30mm+1gat 10st 1*

SCHEIKUNDE 6 VWO | GYMNASIUM...

Documents

Transcript of SCHEIKUNDE 6 VWO | GYMNASIUM...