Transcript Christer Gruvberg

C-vitamintitrering
Försök att förstå!
Äppelmust
Apelsinjuice
Nyponsoppa
Presentation i Gävle
den 11 augusti
Christer Gruvberg
FD Kemi, med inriktning mot
ämnesdidaktik
Hvitfeldtska gymnasiet
Göteborgs Universitet
e-mail:
[email protected]
Titreringen
En mättad jodlösning - titratorn
Where is Sweden ?
Räknar “jod”droppar
Omslagspunkten:
när
stärkelseindikatorn
blir svart
Kemilaborationens bidrag till förståelse
1
The science festival in Gothenburg
Den yngste
titreraren
Shabnam, 4 år
Förstod sambandet
mellan titreringen och
C-vitamininnehållet
Men hon var
bekymrad:
“Jag vet inget om
C-vitaminer!”
2014-08-08
Teachers testing titrations in a science fair!
Presentationen
Behövs laboratoriet ?
Microscale
Vad är microscale?
Tillämpningar?
Elev första kemilektionen
Kemilaborationens bidrag till förståelse
Kemilaborationens bidrag till förståelse
2
Kunskapsbyggande
Innan språket fanns
Leder en diskussion
om “det man har observerat”
oftare till förståelse, än “det som
man har fått beskrivet för sig”?
Två
kvinnor och
två män
dansar
Kunskapsbyggande
Efter språkets tillkomst
OBJEKT
MÄSTARE
3D
LÄRLING
Uppskattningsvis för
3D
100 000 år sedan
OBJEKT
LÄRLING
MÄSTARE
Kunskapsbyggande
Efter textens tillkomst
OBJEKT
MÄSTARE
3D
LÄRLING
0D
TEXTER
Kemilaborationens bidrag till förståelse
3
Kunskapsbyggande I UNDERVISNINGEN
Traditionell
undervisning
Dewey
Erfarenhetskunskap
”Tyst kunskap”
OBJEKT
LÄRARE
Tyst kunskap och teoretisk kunskap
enligt tre tänkare
ELEV
0D
TEXTER
ELEV
Tyst kunskap och teoretisk kunskap
enligt tre tänkare
Polanyi Dewey
TeoretiskErfarenhetskunskap
kunskap
”Tyst kunskap”
”Tyst kunskap”
Kemilaborationens bidrag till förståelse
Tyst kunskap och teoretisk kunskap
enligt tre tänkare
Dewey
Lewin
Erfarenhetskunskap
Teoretisk kunskap
”Tyst kunskap”
Konkret upplevelse
4
Hur får vi kunskap?
Hur når vi förståelse?
Genom information !
Genom
bearbetning av
information och erfarenheter!
Visuell och verbal information
Kunskapsbyggande I UNDERVISNINGEN
“Nutida Kemi”
EXPERIMENT
Information med språkets hjälp
3D
Ett uttalande måste referera till någon
verklighet för att bli begriplig
LÄRARE
ELEV
0D
TEXTER
ELEV
Kemilaborationens bidrag till förståelse
För att förstå uttalandet bör
mottagaren ha erfarenhet
av en liknande verklighet
5
En jämförelse från konsten
Ett fat från
slutet av
1400-talet
En jämförelse från konsten
Ett fat från
slutet av
1400-talet
KAMEL
Bibliska motiv
som visar upp
guds vackra
skapelse
VITTNE
En annan jämförelse från konsten
Ett något
yngre verk
ARTIST
Språket och tänkandet
Ett ord har olika betydelser i olika
situationer
KAMEL
Ibland får ordet ingen betydelse alls
VITTNE
ARTIST
En beskrivning består av många ord. Det
finns många möjligheter för tolkning.
Kemilaborationens bidrag till förståelse
6
Sambandet mellan tryck
och kokpunkt
Vid sänkt tryck kokar vatten
vid lägre temperatur
” Kolla Christer! Det kokar!
Men det är konstigt, det blir
inte vaaamare!”
Språket har sina
begränsningar !
För honom var kokning
lika med 100 oC, istället
för en fasövergång
Relationen mental modelloch verklighet
Språket och tänkandet
Att tolka en beskrivning i kemin är
okomplicerat för KEMISTER, vi har
erfarenheter som hjälper oss att tolka
ordens betydelser
Paivios dubbelkodningsteori (1991):
Individen eftersträvar att tolka sina
upplevelser
Tolkningen lagras som förklarande symboler
tillsammans med upplevelsen.
Nybörjarstudenterna “saknar” erfarenheter
som hjälper dem att fokusera på rätt ord och
att ge orden rätt betydelse i sammanhanget.
Kemilaborationens bidrag till förståelse
Kemilaborationens bidrag till förståelse
7
Aldehyders reducerande förmåga
Silverspegeln
Kopplade jämvikter
Ag + + e- → Ag(s)
RCHO + 2OH- → RCOOH + H2O +2eAg+ + 2NH3
→ [Ag(NH3)2]+
Ammoniaktillförsel:
NH3 + H2O → NH4+ + OH- (inte önskad)
2Ag+ + 2OH-
→ Ag2O(s) + H2O
NH4+ + H2O
→ NH3 + H3O+ (OK)
Silverspegeln
Kopplade jämvikter
Ag + + e- → Ag(s)
Bränsle
RCHO + 2OH- → RCOOH + H2O +2eAg+ + 2NH3
→ [Ag(NH3)2]+
Reaktion
Ammoniaktillförsel:
Syre
+
NH3 + H2O → NH4 +
2Ag+ + 2OHNH4+ + H2O
Förbränning av nikt
OH- (inte
önskad)
Aktiveringsenergi
Dammexplosioner
är en stor fara för
mjölnaren
→ Ag2O(s)
→ NH3 + H3O+ (OK)
Kemilaborationens bidrag till förståelse
8
Bränsle
Man kan ha allt som
en förbränning
kräver, och ändå
händer inget !
Reaktion
Syre
Aktiveringsenergi
Utan intim blandning
av komponenterna
händer ingenting!
MICROSCALE ett litet försök på
bordet, men…
Mellan tummen och pekfingret
kan man alltid göra ett
microscale experiment!
EXOCHARMIC
experiment
Klorat+fosfor
+aktiveringsenergi !
Sommaren 1999
professor Pike
i ett alkemist-
laboratorium
microscale
meets
macroscale
Naturliga indikatorer
[email protected]
070 - 673 0007
Kemilaborationens bidrag till förståelse
9
Labhistoria
Alkemisternas verktyg på medeltiden krävde
stora kemikaliemängder för att få en produkt
I von Liebigs undervisningslaboratorium i slutet
av 1820-talet valdes den minsta storlek som
medgav analys av produkten
Professor Ronald Pike
Vilka är de viktigaste förändringarna
i laboratoriet som bidragit till
microscalekemins framgångar
Den elektroniska vågen
Automatpipetten
Magnetomröraren med
uppvärmning
I den småskaliga kemin valdes den minsta
storlek som var pedagogiskt gångbar
Byretten
Microscale
bidrar till
frågan:
Kommer snart att
pensioneras
Kemilaborationens bidrag till förståelse
“Varför slösar vi
bort tid på att
producera avfall
i laboratoriet ?”
10
Elektrolys av KI
Vad är microscale ?
9V – Batteri Inget hot !
Snabb uppmontering
Tidsvinst !
Låg kemikalieförbrukning
Miljöbesparande !
Resultat inom sekunder
Stimulerande !
Tid till ”Snacka kemi”
Befrämjar förståelsen
och övar upp det
kemiska språket !
Mikroskala
microscale
Halvmikroskala
Trender i microscale
Trender i microscale
Ur ett undervisningsperspektiv är microscale,
intressant för alla kemidiscipliner!
Exampel på trender indelade efter utrustning
•
•
•
•
•
Microscale glaskärl
Titerplattor (96 wells, 24 wells, strips)
Petri skålar
“Återanvänt” Material
Sprutor
Kemilaborationens bidrag till förståelse
AgNO3
Na2SO4
K2CrO4
BaCl2
KI
Pb(NO3)2
FeCl3
NaOH
Fällningar
AgNO3
11
12
13
14
15
16
17
18
Na2SO4
21
22
23
24
25
26
27
28
K2CrO4
31
32
33
34
35
36
37
38
BaCl2
41
42
43
44
45
46
47
48
KI
51
52
53
54
55
56
57
58
Pb(NO3)2
61
62
63
64
65
66
67
68
FeCl3
71
72
73
74
75
76
77
78
NaOH
81
82
83
84
85
86
87
88
11
HCl(aq)
Micronet
globalt nätverk för microscale
NH3(aq)
Globalt intresse för microscale
Gasdiffusion (Cl2 och NH3) i 2-D
Under årens lopp har jag inbjudits att hålla
microscale workshops i:
100 droppar (KI/Phe) fördelas
på rutnätet och innesluts med
ett lock
Gasutveckling sätts igång
2 minuter
senare
Kemilaborationens bidrag till förståelse
12
Gasdiffusion (Cl2 och NH3) i 2-D
•Syra-bas reaktion
•Redox reaktion
Gasdiffusion (Cl2 och NH3) i 2-D
•Diffusion
•Syra-bas
•Redox
•Löslighet och le Chatelier s princip etc.
•Diffusion
I2(aq) + I - ↔ I3-
I2(aq) ↔ I2(s)
gul
Kinetik
svart
Kinetik i microscale
Kinetiska studier av tiosulfats sönderdelning
i närvaro av syra
+
S2O32- H SO32- + S(s)
mjölkig
Efter 15 sekunder
Efter 30 sekunder
Efter 45 sekunder
Efter 90 sekunder
Kemilaborationens bidrag till förståelse
13
Kinetikprestanda
Microscale byrett på playa Tylösand
Traditionellt labarbete
•8 x 2 studenter 800mL
• 8 resultat / 60 min
-----------------
-----------------
-------------------
-------------------
Microscale
•8 x 2 studenter 20mL
•64 resultat / 5 min
Titreringar för förståelse
Titreringar i Microscale
BYRETTENS ÄNDDELAR
Spottester för att upptäcka tanken
bakom Mohrtitreringen
Ag+ + HAV
Ag+ + HAV + CrO42-
Ag+ + CrO42SPRUTAN används enbart för fyllning av byretten
Kemilaborationens bidrag till förståelse
14
Mohr titreringar – “salthalt”
Från väst till öst:
Fjällbacka
Halmstad
Landskrona
Karlskrona
Sundsvall
Mustakaari
2,2 %
1,5 %
1,0 %
0,6 %
0,3 %
0,2 %
alkemisten Chemister
Mohrtitreringar - “salthalt”
Havsvattenprover:
Gran Canaria 3,6 %
Mombasa
3,5 %
Brisbane
3,7 %
Torquay
(S. Aus.) 3,3 %
Puerto
Vallarta (Mex) 3,3 %
Röda Havet
3,8 %
Döda Havet
29 %
Motivation för lärande
Prof. Krishna Sane, Singapore på NUS dec. 2002:
Joy of learning must
come first
serious learning
comes afterwards
TACK!
Kemilaborationens bidrag till förståelse
15