Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet
Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Nøkler til naturfag 6. januar 2015 Kursdeltakerne har «studentrollen» Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Oppbygning av stoffer • stoffers egenskaper • stoffer rene stoffer og stoffblandinger • atomer og molekyler • makro-, mikronivå og symboler og modeller Kjemiske endringer • kjemiske reaksjoner • likevektsreaksjoner • utgangsstoff og produkt Læringsmål Etter kurset skal studentene kunne • gjøre rede for noen grunnleggende begreper i kjemi • gjennomføre enkle forsøk som kan brukes til videreutvikling av praktiske ferdigheter • kjenne til informasjonskilder til ny kunnskap i kjemi Forsøk • noen eksempler • faremerking • risikovurdering 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Aktivere forkunnskaper Kompetanse elevene har med seg fra tidligere årstrinn «tenk-par-del» • noter tre viktige begreper som er nevnt i læreplanen på neste lysbilde. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Læreplanen 1. – 4. årstrinn Forskerspiren Fenomener og stoffer • stille spørsmål, samtale og filosofere rundt naturopplevelser og menneskets plass i naturen • bruke sansene til å utforske verden i det nære miljøet • beskrive, illustrere og samtale om egne observasjoner fra forsøk og fra naturen • gjenkjenne faresymbol for farlige stoffer og for farlig lys • lese og forstå faremerking på hverdagsprodukter • beskrive og sortere stoffer etter observerbare kjennetegn • gjennomføre forsøk som viser at stoffer og stoffblandinger kan endre karakter når de blir utsatt for ulike påvirkninger 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Læreplanen 5. – 7. årstrinn 5. – 7. årstrinn • forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler • gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem 06.01.15 begreper fra lavere trinn • • • • • • • • • • • sortere kjennetegn observere stoffer forsøk faresymboler farlige stoffer stoffblandinger faremerking påvirkning stoffers karakter Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Forsøk: Sortering, del 1 Dere har 6 rør med «noe» i. I ett rør er det bare vann. I de andre rørene er det også vann, men det er også noe mer enn vann. Det er ikke lov å åpne rørene. Sortér! Hva brukte dere som sorteringskriterier? 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Hva er et stoff? Forsøk: Sortering del 2 Stoff Rent stoff Stoff-blanding grunnstoffer løsninger forbindelser blandinger Sortér de 6 rørene i de 4 røde boksene! Smaking er IKKE tillatt. Hvilke kjennetegn bruker dere for å avgjøre hvor rørene skal legges? vet ikke 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Resultat Rent stoff Løsning • Løsning av ammoniakk, fortynnet Salmi (< 1% ) • 7 % eddik • Vann med konditorfarge Vet ikke (må undersøkes videre) Blanding • Vann med potetmel • Vann • Løsning av natriumklorid, ca. 3 % 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Hva er kjennetegn på en løsning? • En løsning er en væske som er helt klar og gjennomsiktig. • En løsning kan være farget eller fargeløs. • Hvis væsken er fargeløs, kan vi ikke alltid avgjøre om væsken er en løsning ved å dampe bort løsemidlet. • Hvis det oppløste stoffet er et fast stoff som salt, blir det liggende igjen når vannet damper bort • Hvis det oppløste stoffet er en gass, forsvinner gassen når vannet damper bort (for eksempel ammoniakkløsning eller saltsyre). • Ikke alle væsker som er klare og gjennomsiktige, er løsninger. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Laser-demo av løsning og blanding Demo av reaksjon mellom gasser (ammoniumklorid) Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Faremerkingen avhenger av konsentrasjonen kons. ammoniakk ca. 25 % Salmi ca. 9 % ammoniakk 1-3 % ammoniakk Fare Fare Advarsel Gir alvorlige etseskader på hud og øyne. Kan forårsake irritasjon av luftveiene. Meget giftig for liv i vann. Gir alvorlige etseskader på hud og øyne. Kan forårsake irritasjon av luftveiene. Gir alvorlig øyeirritasjon. Irriterer huden. Elever i grunnskolen skal ikke eksponeres for disse løsningene 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Les mer om oppbevaring og håndtering av kjemikalier i skolen Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Mange, veldig mange atomer sammen blir til stoff. Vi kjenner noen stoffer Demo av flammefarger Husk risikovurdering Forskjellige atomer 118 forskjellige atomer, alle har et nummer, et navn og et symbol. Her er noen av dem: Atomnr 3 11 19 20 29 06.01.15 Navn Litium Natrium Kalium Kalsium Kobber Atomsymbol Li Na K Ca Cu Flammefarge rød gul-oransje syrinfarge mursteinsrød grønn Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Faste stoffer, væsker og gasser I stoffer er det mange, VELDIG mange, atomer sammen Se deg rundt. Kan du nevne tre rene stoffer: » ett fast stoff » én væske » én gass 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Periodesystemet Periodic Puzzle 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Atomer metaller 06.01.15 ikke-metaller Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi karbon Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Kjemiske forbindelser består av minst to forskjellige atomer Siden vi har to grupper av atomer, kan de kombineres på tre måter 1. Atomer som hører til gruppen metaller (bare blå = metaller) 2. Atomer som hører til gruppen ikke-metaller (bare røde = molekyler eller nettverksmolekyler) 3. Atomer fra begge gruppene (både røde og blå = ioneforbindelser) 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet ikke-metaller metaller ”Uendelige” partikler metaller nettverksmolekyler ioneforbindelser Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Krystaller er stoffer hvor atomer, molekyler eller ioner er ordnet i et spesielt mønster. Sukker er bygd opp av sukkermolekyler Diamant er bygd opp av karbonatomer Jern er bygd opp av jernatomer Vanlig bordsalt er bygd opp av to typer ioner som er ladete atomer Grunnstoffer 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemiske forbindelser Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Atomer, små og store molekyler Stoffer som består av atomer eller små molekyler, er som oftest gasser Eks: He Eks: H2, O2, N2 og Cl2 Eks: CO2 Eks: CH4 Stoffer som består av store eller meget store molekyler, er faste stoffer. Eks: hydrokarboner, polymerer av hydrokarboner, stivelse, proteiner. DNA Eks: S8 (svovel) 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet NH4+ Oppfører seg som et metallion i salter Molekyler og atomer med ladning kaller vi ioner Na+ Cl− 06.01.15 Ca2+ OH− NH4+ HCO3− Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi SO42- Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Oppvarming av hornsalt • Ammoniakk, et forsøk fra samlingen «Kjemi på boks» (http://www.ska-as.no) påvisningsreaksjon for ammoniakk, NH3 spritbrenner 06.01.15 (fasit) Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi observer • fargeendring • om det dannes vanndråper • om alt stoff går over til gass Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet To formler for hornsalt: NH4HCO3 og CH5NO3 Formelen CH5O3N sier hvilke atomtyper som inngår i stoffet og forholdet mellom antall atomer av hvert slag, i stoffet. Formelen NH4HCO3 sier at stoffet er bygd opp av to forskjellige partikler. Begge partiklene er bygd opp av 5 atomer. Den første består av ett nitrogenatom og 4 hydrogenatomer, den andre består av ett karbonatom, 3 oksygenatomer og ett hydrogenatom. At den første partikkelen er positiv og den andre er negativ, kan vi ikke se av formelen. Partiklene er NH4+ og HCO3−. Ladete partikler kaller vi ioner. NH4+ HCO3− Alle atomene i begge partikler er ikke-metaller, det vil si det er atomer som danner molekyler. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet NH4HCO3 er bygd opp av ioner Formelen NH4HCO3 sier at stoffet er bygd partiklene NH4+ 06.01.15 HCO3− Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Hornsalt er bygd opp av disse to ionene: NH4+ og HCO3− (som er molekyler med ladning). Begge ionene er bygd opp av 5 atomer. Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet NH4HCO3 blir til tre gasser CO2 HCO3− NH3 NH4+ H2O 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Kjemiske endringer Før og etter NH4HCO3 → NH3 + H2O + ?? fast stoff 06.01.15 gass gass Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi gass Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Forsøk med karbondioksid • Hvordan kan vi vise at karbondioksid er tyngre enn luft? ballongforsøket • Se også Naturfag nr. 1, 2011 • Karbondioksid er viktig i VGG-reaksjonen 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Kjemiske reaksjoner • Kjemiske reaksjoner er likevektsreaksjoner Guldberg-Waage • Kjemi på boks (http://www.ska-as.no) gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Google: skolelab kjemi https://www.facebook.com/skolelabkjemi 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Videoer 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet VGG reaksjonen • Det blir Varmt (temperaturforandring) • Det blir Gult (fargeforandring) • Det blir Gass (det dannes nytt stoff) OBS! Gassen er ikke gul Hvorfor blir det gult? CaCl2 + 2NaHCO3 2NaCl + CaCO3 + CO2 + H2O 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet VGG reaksjonen • vannfritt kalsiumklorid løses i vann, denne reaksjonen avgir varme og gir frie kalsium- og kloridioner. • natriumhydrogenkarbonat løses i vann. I en løsning med hydrogenkarbonationer finnes alltid også karbonationer • når en løsning med kalsiumioner blandes med en løsning med karbonationer, felles det ut kalsiumkarbonat (marmor er en form for kalsiumkarbonat) • når karbonationer fjernes fra løsningen (ved utfellingen av kalsiumkarbonat), dannes det nye karbonationer fra hydrogenkarbonat som også gir fra seg H+ ioner. Det blir overskudd av H+ ioner, og løsningen blir sur. • fenolrødt er en syrebaseindikator som blir gul i sur løsning • når løsningen blir sur nok, tar hydrogenkarbonationene opp H+ ioner og danner karbonsyre som med en gang spaltes i karbondioksid og vann. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet → + HCO3− CO32- H+ til «marmor» Ca2+ + HCO3− 06.01.15 + H+ → + CO2 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi + H2O Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Laser for å se forskjell på en løsning og en blanding Hensikt Vise at man kan bruke en laserpeker for å se forskjell på en løsning og en blanding. Utstyr 2 begerglass (500 mL), konditorfarge, melk Forberedelse Fyll begerglassene med vann Tilsett konditorfarge til det ene begerglasset, og rør Tilsett en teskje melk til det andre begerglasset, og rør Sjekk at du ser laserstrålen når du lyser gjennom begerglasset som er tilsatt melk. Hvis ikke tilsetter du litt mer melk. Bildet viser laser gjennom en kobber(II)sulfatløsning. Prinsippet er det samme som for en løsning av vann og konditorfarge Demonstrasjon Sett begerglassene godt synlig for elevene. Lys gjennom begerglasset som er tilsatt konditorfarge. Hold hånden opp bak begerglasset, slik at elevene ser at laserstrålen går gjennom løsningen. Gjør tilsvarende med begerglasset som er tilsatt melk. Forklaring Melk er en blanding som inneholder svært små fettperler. Lyset blir spredt når det treffer disse, og derfor ser vi laserstrålen. I stedet for å bruke melk, kan man også lage en tynn blanding av vann og potetmel. Løsningen av vann og konditorfarge inneholder bare veldig små partikler, slik at lyset ikke blir spredt. Derfor ser vi ikke laserstrålen som går gjennom en løsning. Bildet viser laser gjennom en blanding av melk og vann 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Flammefargen til noen atomer Hensikt Vise at noen atomer sender ut lys med en karakteristisk farge når de varmes opp i en flamme. Utstyr LiCl, NaCl, KCl, CuCl2 og CaCl2 (Det er best å bruke klorider, men man kan også bruke andre salter, f. eks nitrater). Ca. 70 % etanol 5 Sprayflasker Spritbrenner Fyrstikker Forberedelse Tillagning av løsning (100mL). Ha 70 mL etanol (rødsprit kan brukes) og 30 mL vann i et begerglass. Tilsett 0,1g LiCl, og rør til saltet er helt løst (hvis du ikke har vekt tilsetter du en bitteliten «klype» av saltet). Gjør tilsvarende for de andre saltene Ha løsningene på hver sin sprayflaske Demonstrasjon Tenn spritbrenneren og spray løsningene inn i flammen Forklaring For elever på barnetrinnet: Mange atomer har sin egen karakteristiske flammefarge, nesten som fingeravtrykk hos mennesker. Dette kan vi bruke for å finne ut hvilket atom vi har med å gjøre. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi Bildet viser flammefargen til litium Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Reaksjon mellom gasser Hensikt Vise at selv om de aller fleste reaksjoner skjer i løsning, er det også en del reaksjoner som skjer i gassfasen. Utstyr Konsentrert ammoniakkløsning Konsentrert saltsyre Forberedelse Ingen forberedelse Demonstrasjon Sett flaksene med konsentrert ammoniakkløsning og saltsyre ved siden av hverandre Skru av korkene og observer «røyken» som dannes Forklaring Ammoniakkløsning er en løsning av ammoniakkgass i vann. Saltsyre er en løsning av hydrogenkloridgass i vann. Når man skrur av lokket på de konsentrerte løsningene vil en del av den oppløste gassen «stikke» av fra løsningen. «Røyken» man ser, er ingen gass, men det faste stoffet ammoniumklorid som dannes i reaksjonen mellom ammoniakkgass og hydrogenkloridgass. Det er ammoniumklorid som gir saltsmaken i salte godterier som for eksempel Hockey Pulver. 06.01.15 Brit Skaugrud og Svein Tveit - Skolelab-kjemi By Illustratedjc (Own work) [CC-BYSA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/b y-sa/3.0)], via Wikimedia Commons Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet Ballongforsøket (som demo eller elevforsøk) Hensikt Å vise at karbondioksidgass er tyngre enn luft Utstyr 2 ballonger (gjerne i ulike farger) 1 grillpinne (eller annet som kan brukes som vektstang) hyssing, 1 spiseskje sitronsyre 1 spiseskje natron 1 flaske, 250 – 500 mL 50 mL vann Fremgangsmåte Fest hyssingen midt på pinnen og kontroller at pinnen henger vannrett når du holder i hyssingen. Knyt slik at hyssingen går bare en gang rundt pinnen. Det er viktig at opphengspunktet er så lite som mulig. Stram knuten godt så den ikke sklir på pinnen. Du har nå laget en enkel balansevekt. Blås den ene ballongen helt opp, så mye du kan, uten at den sprekker. Slipp luften ut av ballongen. Dette er ballongen du skal bruke til å samle opp karbondioksidgassen som du lager i flasken. Ha sitronsyre og natron i flasken. Hell vannet i flasken og fest ballongen på flasken La ballongen blåses opp av karbondioksidgassen som dannes (brusingen) i flasken. Rist forsiktig på flasken, men ikke så mye at det spruter opp i ballongen Når brusingen er nesten slutt, blir ikke ballongen større. Ta ballongen av flasken uten å slippe ut gassen. Knyt igjen ballongen. Blås opp den andre ballongen, slik at den blir like stor som ballongen med karbondioksidgass, Pass på at den i hvert fall ikke er mindre enn ballongen med karbondioksid. Lag et lite hakk, med saksen, ytterst på begge ballongene, det vil si utenfor knuten. Heng en ballong på hver side av pinnen, helt ytterst. Det er viktig at ballongene henger like langt fra hyssingen. Hold i hyssingen så ballongene henger fritt. Observer.
© Copyright 2024