Transcript NTN 14. januar 2015

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.