1.1 Nova 6 vwo en het CE/SE

SCHEIKUNDE
6 VWO | GYMNASIUM
DOCENTENHANDLEIDING
Auteurs
Ilse Landa
Joris Schouten
Eindredactie
Toon de Valk
Eerste editie
Malmberg ’s-Hertogenbosch
www.nova-malmberg.nl
Inhoud
1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
1.1 Nova 6 vwo en het CE/SE
1.2 De domeinen in Nova 6 vwo en uw
lesplanning
4
4
2 Lesgeven in scheikunde met Nova
2.1 De methode in hoofdlijnen
2.1.1 Onderdelen
2.2 Nova in de dagelijkse praktijk
2.2.1 Uw eigen werkwijze
2.2.2 Opgaven
2.2.3 Experimenten en onderzoek
2.3 Online materiaal voor de leerling
2.3.1 Open source materiaal
2.3.2 Alternatieve context
2.3.3 Maatschappij (M-delen)
2.3.4 Alternatieve informatiebronnen
2.3.5 Toetsen
2.4 Online materiaal voor de docent
2.4.1 Eindtoetsen
2.4.2 Digiboek
2.4.3 Practica
8
8
8
10
10
11
12
13
13
13
13
13
13
14
14
14
14
3 Hoofdstuk voor hoofdstuk
3.1 Hoofdstuk 11 Materialen
3.1.1 Uitgangspunten
3.1.2 Filmpjes
3.1.3 Voorkennistoets
3.1.4 Praktijk
3.1.5 Theorie
3.1.6 Per paragraaf
3.1.7 Experimenten
3.1.8 Open onderzoek
3.1.9 Maatschappij
3.2 Hoofdstuk 12 Analytische chemie
3.2.1 Uitgangspunten
3.2.2 Filmpjes
3.2.3 Voorkennistoets
3.2.4 Praktijk
3.2.5 Theorie
3.2.6 Per paragraaf
3.2.7 Experimenten
3.2.8 Open onderzoek
3.2.9 Maatschappij
3.3 Hoofdstuk 13 Chemie van het leven
3.3.1 Uitgangspunten
3.3.2 Filmpjes
3.3.3 Voorkennistoets
3.3.4 Praktijk
3.3.5 Theorie
3.3.6 Per paragraaf
3.3.7 Experimenten
15
15
15
15
16
16
16
18
19
21
21
22
22
22
22
22
23
24
25
28
28
29
29
29
29
29
30
31
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
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
3
56
1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
1
Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
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
11 Materialen
12 Analytische chemie
13 Chemie van het leven
14 Groenere chemische industrie
CE
X
X
X
X
Moet in SE*
X
X
X
X
Mag in SE
X
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
11 Materialen
12 Analytische chemie
13 Chemie van het leven
14 Groenere chemische industrie
Totaal
Aantal lessen
19
17
17
15
68
U kunt hieruit afleiden dat u tijd overhoudt voor herhaling en examenvoorbereiding.
4
1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Domeinopmerkingen
Inleiding hoofdstuk, filmpjes,
voorkennistoets
P-deel naar keuze
Paragraaf 1 Eigenschappen van materialen
Paragraaf 1 Eigenschappen van materialen
Paragraaf 1 experiment 1
Paragraaf 2 Metalen en keramiek
Paragraaf 2 Metalen en keramiek
Paragraaf 2 experiment 2
Paragraaf 3 Additiepolymeren
Paragraaf 3 / 4
Paragraaf 4 Condensatiepolymeren
Paragraaf 4 experiment 3
Paragraaf 5 Nieuwe
materiaaleigenschappen
Paragraaf 5 Nieuwe
materiaaleigenschappen
Paragraaf 5 experiment 4
Toepassingsdeel P-deel
M-deel + Open onderzoek
Afronding hoofdstuk + Diagnostische
toets
Proefwerk hoofdstuk 11
5
Alles in CE mag ook in SE
B1 B2 B3 B4
B1 B2 B3 B4
A5
B1 B2 B3 B4
B1 B2 B3 B4
A5
B1 B3 C1 C4
B1 B3 C1 C4
B1 B3 C1 C4
A5
B1 B3 C1 C4
SE
B1 B3 C1 C4
SE
A5
CE
CE
SE
CE
CE
SE
CE
CE
CE
D4
D4
D4
SE
SE
SE
CE
E3 E4 E5
CE
E3 E4 E5
SE
SE
1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
Lesplanning hoofdstuk 12 Analytische chemie
Les
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Domeinopmerkingen
Inleiding hoofdstuk, filmpjes,
voorkennistoets
P-deel naar keuze
Paragraaf 1 Analyse
Paragraaf 1 / 2
Paragraaf 2 experiment 1
Paragraaf 2 Chromatografie
Paragraaf 3 Gaschromatografie
Paragraaf 3 experiment 2 (Demo) + 4
Paragraaf 4 Massaspectroscopie
Paragraaf 4 Massaspectroscopie
Paragraaf 5 Titrimetrie
Paragraaf 5 experiment 5
Paragraaf 5 Titrimetrie
Toepassingsdeel P-deel
M-deel + Open onderzoek
Afronding hoofdstuk + Diagnostische
toets
Proefwerk hoofdstuk 12
Alles in CE mag ook in SE
C1 D1
C1 D1
D1
CE
D1
CE
D1
CE
D1
CE
D1
CE
D1
CE
C2 CE
C2 CE
C2 CE
CE
CE
A5
SE
A5
SE
A5
SE
Lesplanning hoofdstuk 13 Chemie van het leven
Les
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Domeinopmerkingen
Inleiding hoofdstuk, filmpjes,
voorkennistoets
P-deel naar keuze
Paragraaf 1 De cel
Paragraaf 2 Vetten
Paragraaf 2 / 3
Paragraaf 3 Koolhydraten
Paragraaf 4 experiment 1
Paragraaf 4 Eiwitten
Paragraaf 4 / 5
Paragraaf 5 experiment 2 (demo) + 3
Paragraaf 5 Enzymen
Paragraaf 6 RNA en DNA
Paragraaf 6 experiment 4
Toepassingsdeel P-deel
M-deel + Open onderzoek
Afronding hoofdstuk + Diagnostische
Alles in CE mag ook in SE
B3 C1 G1
B4 C1 G1
B4 C1 G1
C1 G1
B4 C1 G1
B4 C1 G1
B4 C1 E2 G1 G2
E2 G2
E2 G2
B1 B3 C1 C4
B3 G1
6
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
CE
A5
SE
CE
A5
SE
A5
SE
1 Nova Scheikunde 6 vwo in schema’s
17
toets
Proefwerk hoofdstuk 13
Lesplanning hoofdstuk 14 Groenere chemische industrie
Les
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Domeinopmerkingen
Inleiding hoofdstuk, filmpjes,
voorkennistoets
P-deel naar keuze
Paragraaf 1 Chemische productieprocessen
Paragraaf 1 experiment 1
Paragraaf 2 Energievoorziening
Paragraaf 2 experiment 2 (demo)
Paragraaf 3 Principes van de groene
chemie
Paragraaf 3 Principes van de groene
chemie
Paragraaf 4 Veiligheid en milieu
Paragraaf 4 / 5
Paragraaf 5 Afval en grondstofbeheer
Toepassingsdeel P-deel
M-deel + Open onderzoek
Afronding hoofdstuk + Diagnostische
toets
Proefwerk hoofdstuk 14
7
Alles in CE mag ook in SE
F1 F2
F1 F2
F1 F3 G3
F1 F3 G3
F1 F2 G3
CE
CE
C8
A5
CE
CE
CE
SE
SE
A5
SE
F1 F2 G3
CE
D2 F2 G2
D2 F2 G2
F2
CE
F4 G4 SE
CE
F4 G4 SE
F5 G4 SE
CE
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
8
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
9
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
10
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
• 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.
11
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
12
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
13
2 Lesgeven in scheikunde met Nova’s
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.
14
5 Materialenlijst
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 microen 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.
15
5 Materialenlijst
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)
16
5 Materialenlijst
- 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 TIMSSindeling 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
1
TIMSS1 TIMSS2
weten
toepassen
1a, 7,
2, 4, 9a, 9b
2
3
32a,
32c,
4
33
5
examenopgave
eindopdracht
TIMSS3
toepassen
1b, 3, 5, 8,
9c tm e
10 tm 16,
18e.
19 tm 21,
22, 25, 31,
23, 24, 32b, 32f,
32g, 32h
34a en b,
37, 38, 40e,
35a, 36, 39, 40j, 41,
40h, 40i,
43a, 44,
43b, 45, 47,
57a en b
48,
59a en b
TIMSS4
Redeneren
9f
TIMSS5
Redeneren
17, 18a tm d
26 tm 30,
32e
34c, 35b,
40a tm d,
40f, 40g, 42
46, 49, 50,
51, 52, 57c
59 c en d
32i
53, 54, 55,
56, 58
60
17
5 Materialenlijst
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
18
5 Materialenlijst
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 reactietemperatuuren –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/1/9/6/36840988-5ea4-47c1a5a9760a93ea741a_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?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
30 x plastic bekertjes
15 x roerstaven, thermometers, maatcylinder 10 mL
2 x bovenweger
400 g snelcement
19
5 Materialenlijst
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.
Zorg dat alles aan het begin van de proef klaarstaat.
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.
Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.
Experiment 4 Serieus afbreekbaar bioplastic
Onderzoeksvraag Wat zijn de mechanische eigenschappen en afbreekbaarheid van een
polymeer van glycerol en citroenzuur?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
Magnetron met draaiplateau en instelbaar vermogen (wattage), rol
aluminiumfolie
5 x magnetische roermotor;
15 x horlogeglazen, glasstaven of lange satéprikkers, bekerglazen 100 mL,
20
5 Materialenlijst
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
Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.
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:
http://www.scheikundeinbedrijf.nl/Les/index.rails?id=33&module_id=9
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.
21
5 Materialenlijst
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
eindexamenvragen behandeld om dit gedeelte op examenniveau te kunnen afsluiten.
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)
3.2.3 Voorkennistoets
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-
22
5 Materialenlijst
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
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 TIMSSindeling is gebaseerd op handelingswerkwoorden:
TIMSS1:
Weten (handeling: benoemen, herkennen, toelichten)
23
5 Materialenlijst
TIMSS2:
TIMSS3:
redeneren)
TIMSS4:
voorstel)
TIMSS5:
Paragraaf
1
2
3
4
5
eindopdracht
Toepassen (handeling: berekeningen, beschrijven, aangeven, gebruiken)
Toepassen (handeling: berekeningen meer variabelen, verbanden leggen,
Redeneren (handeling: analyseren, complexe berekeningen, conclusie,
Redeneren (handeling: voorspellingen, beoordelen, beargumenteren)
TIMSS1
weten
1, 2
6
14
20, 21
TIMSS2
toepassen
3, 4, 5
9
13,
23
29, 30
TIMSS3
toepassen
TIMSS4
Redeneren
TIMSS5
Redeneren
7, 8, 11
12
24, 25
31
10
15, 18, 19
26, 28
32
34
16, 17
27
33
3.2.6 Per paragraaf
Paragraaf 1
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
24
5 Materialenlijst
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.
3.2.7 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 TLC-analyse van spinazie-extract
Onderzoeksvraag Hoeveel pigmenten zitten er minimaal in spinazie?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
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.
25
5 Materialenlijst
Werkwijze
Zie uitvoering boek.
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.
Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.
Experiment 2 Zuivering van pigmenten uit spinazie-extract
Doel
Het zuiveren van pigmenten uit spinazie
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
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
Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.
De siliciumdioxide kan eventueel hergebruikt worden.
26
5 Materialenlijst
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?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
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
27
5 Materialenlijst
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 MRIscan 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.
28
5 Materialenlijst
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
eindexamenvragen behandeld om dit gedeelte op examenniveau te kunnen afsluiten.
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)
3.3.3 Voorkennistoets
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
29
5 Materialenlijst
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
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 TIMSSindeling is gebaseerd op handelingswerkwoorden:
TIMSS1:
TIMSS2:
TIMSS3:
redeneren)
TIMSS4:
voorstel)
TIMSS5:
Paragraaf
1
2
Weten (handeling: benoemen, herkennen, toelichten)
Toepassen (handeling: berekeningen, beschrijven, aangeven, gebruiken)
Toepassen (handeling: berekeningen meer variabelen, verbanden leggen,
Redeneren (handeling: analyseren, complexe berekeningen, conclusie,
Redeneren (handeling: voorspellingen, beoordelen, beargumenteren)
TIMSS1
weten
2, 3
6a&b, 7,
TIMSS2
toepassen
1
9
TIMSS3
toepassen
5
6c-e, 10
30
TIMSS4
Redeneren
4
11, 12
TIMSS5
Redeneren
5 Materialenlijst
3
4
5
6
8
13, 15
18, 19
29
36,
37a&b
eindopdracht
14
20, 21, 22,
25, 26
28, 32
33, 34, 35,
37c
16, 17
23, 24
30
37d
27a-c
27d
31
38
3.3.6 Per paragraaf
Paragraaf 1
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.
31
5 Materialenlijst
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.
3.3.7 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 Eiwitdenaturatie
Doel
Verschillende manieren van eiwitdenaturatie zichtbaar maken
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
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.
Werkwijze
Zie uitvoering boek.
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.
Alles dient na afloop als organisch afval verwijderd te worden.
Demonstratie Experiment 2 Kiwi en yoghurt
Doel
Enzymactiviteit zichtbaar maken.
32
5 Materialenlijst
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?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
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.
33
5 Materialenlijst
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.
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
15 rijpe bananen
15x vork
15x snijplank
15x bekerglas 250 mL
15x bekerglas 500 mL
15x thermometer
15x maatcilinder 100 mL
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.
34
5 Materialenlijst
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 Mdeel doorlopen worden uitgedaagd de standpunten van voor- en tegenstanders genuanceerd te
verwoorden.
35
5 Materialenlijst
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
3.4.3 Voorkennistoets
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.
36
5 Materialenlijst
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)
37
5 Materialenlijst
- 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
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 TIMSSindeling 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
1
TIMSS1 TIMSS2
weten
toepassen
1, 2,
2
7a
3
4
20, 22,
23a, 28a
en e,
5
examenopgave
TIMSS3
toepassen
3a tm c, 4a,
5 a tm c, 6
a tm c,
8 a en b, 9
a, c, e en f
11, 12, 13,
14 a tm c,
15a tm c
21, 23b tm
d, 26a tm c
17a
32b
30a tm d
18a tm c,
19b, d tm f,
34 c
eindopdracht
TIMSS4
TIMSS5
Redeneren Redeneren
3d en e, 4b
tm e, 5 d tm
f, 6d tm h,
7b tm d, 8c,
9b, d en g,
10
14d en e,
15d, 16, 17b
18d, 19a en
c, 28b, c, f
en g
29, 30f en g,
31, 32a
34 a, b, d en
e
35
24, 25, 26d,
27, 28d en
h,
30e, 33
3.4.6 Per paragraaf
Paragraaf 1
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
38
5 Materialenlijst
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 batchen 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.
39
5 Materialenlijst
3.4.7 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
Onderzoeksvraag Hoe maak je glucose uit tissuepapier?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
waterbad 50 oC
1,6 L 1,0 M natriumacetaat (83,02 g L-1), pH stellen met azijnzuur op pH 4,5.
15x bekerglas 100 mL
2x maatcilinder 100 mL
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
Werkwijze
Zie uitvoering boek.
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.
40
5 Materialenlijst
milieu
Experiment 2 Ethanol maken door vergisting van glucose
Onderzoeksvraag Hoe maak je ethanol door vergisting van glucose?
Nodig
Nodig voor 15 experimenten:
Voorbereiding
Voer deze proef tevoren uit met name om te kijken hoe snel de bakkersgist
de glucose kan omzetten in bakkersgist.
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
Zorg dat alles aan het begin van de proef klaarstaat.
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
41
5 Materialenlijst
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.
42
5 Materialenlijst
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.
43
5 Materialenlijst
• 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
44
5 Materialenlijst
bekerglaasje 100 mL; roerstaafje; brander; driepoot; gaasje; glasparels of kooksteentjes;
melkzuur; 2,0 M zoutzuur; petrischaaltje
Veiligheid en milieu
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.
45
5 Materialenlijst
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.
46
5 Materialenlijst
• 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
47
5 Materialenlijst
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?
48
5 Materialenlijst
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
49
5 Materialenlijst
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
Veiligheid en milieu
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.
50
5 Materialenlijst
• 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 kiwiyoghurtdrank 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?
51
5 Materialenlijst
Veiligheid en milieu
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.
52
5 Materialenlijst
• 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
Veiligheid en milieu
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.
53
5 Materialenlijst
• 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.
54
5 Materialenlijst
Doel
Ethanol maken uit glucose.
Benodigdheden
erlenmeyer of rondbodemkolf; waterslot; glucose of suiker; gedroogde bakkersgist;
kalkwater; waterbad 35 °C; twee glucose strips; refractometer; destillatieopstelling
Veiligheid en milieu
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.
55
5 Materialenlijst
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
118612
118602
118634
118639
117823
117110
117111
117135
130602
118123
118126
118138
118146
118155
118256
117330
S79040001
116581
S76050771
S80011895
S80011918
SU/0025/pb05
omschrijving
aantal
Beschermbril Panorama blauw
Laboratoriumjas maat L 52/54
Handschoenen latex, mt large 100st.
Handschoenen Neoprene/latex maat L
(watervaste) stift
Bekerglas Duran LM 250 ml
Maatcilinder HM 10 ml
Maatcilinder HM 25 ml
Roerstaaf glas 200 x 6 mm 25 stuks
Balans Kern EMB 200 g 0,01 g
Teclu-unit of
Brander teclu 14 mm aardgas kop17mm
Zuignap teclubrander
Brander-driepoot 21 cm RVS
Brandergaasje nichroom 15x15 cm
Slang gas 1 mtr
Petrischaal PL 94 mm 20 st
Aardappelzetmeel, Eur.Ph. 1 kilo
Gedemin. Water in can 10 l
Glycerol s.g. 1,23 z.z. 1 liter
Zoutzuuroplossing 0,1M, gesteld, 1L
Natriumhydroxide oplossing 0,1M 1L
Universeelindicator 100 ml
56
1
1
1
1
1
1
1
1
1*
1
1
1
1
1
1
8
1*
1*
1*
1*
1*
1*
5 Materialenlijst
artikelnummer
118422
118470
118476
111212
111211
412921
412930
412913
111600
111674
117821
117076
S76054102
S76051171
S80011978
117041
117038
117081
S76050508
118076
118032
117207
S76050006H
S61905502I
117594
118270
117373
117139
118353
117370
omschrijving
aantal
Statief platzool 75 cm RVS st.
Dubbelklem
Statiefklem 90 mm spanwijdte
Touw
Schijfmassaset 250 gram
Schijfmassaset 50 gram
Kleurstof vr levensmiddelen rood
Kleurstof vr levensmiddelen geel
Kleurstof vr levensmiddelen blauw
Rolletje verbandgaas
Plastic bekertjes
Thermometer -10/110°C rood 30cm
Thermometer digitaal -40/+240°C
Snelcement
Metselzand
Leidingwater
Bekerglas Duran LM 100 ml
Glasparels 4 mm, 1 kg
Kooksteentjes 250 gram
Melkzuur 88% zz 500 ml
Zoutzuuroplossing 2M, gesteld, 2,5l
Pipetjes druppel-glas 10 stuks
Druppelpipetfles 30 ml bruin glas
Magnetron (draaiplateau en instelbaar wattage)
Horlogeglas 90 mm
Citroenzuur, kristallen z.z. 500 g
Aluminiumfolie
Magneetroerder, mini, type Topolino
Magneetroerstaaf 20x6 mm ring (vlo)
Materialen voor open onderzoek
Bladspinazie
Mortier H70x100mm 275ml met stamper
Schoon zilverzand
Aceton technisch 1 liter
Petroleumether 60-80°C p.a. 2,5 l
Reageerbuis 160/16 Duran Rand 100st
Rubberstop D12,5xD16,5xH20mm 10 st
Reageerbuisrek PP 2x6 buisjes D21mm
Trechter glas 40 mm
Filter rond middelsnel 70mm 100st
Druppelpipetjes PE 1 ml 500st
57
1
1
1
1
1
1*
1*
1*
2
1
1
2
1*
1*
1*
1*
1*
1
1
1*
*
*
*
1
1*
1*
aantal
1*
1
1
1*
1*
5 Materialenlijst
artikelnummer
S76021554H
116442
116484
116486
117813
118224
117080
117971
117638
Op aanvraag
118172
113125
113503
Op aanvraag
Op aanvraag
S80011353
117691
117113
117192
118191
117852
118277
118478
117603
S80011649
S76051805
118228
118230
S80011931
S80011807
omschrijving
aantal
2-propanol (IPA) z.z. 1 liter
Alu.folie SIL G/UV254 5x20cm 50 st
Glascapillairen 10 ul 250 stuks
Pipethulp voor glascapillairen
Potlood
Bekerglas HM 250 ml
Parafilm, rol 38m x breedte 10 cm
Horlogeglas 60 mm
Waterbad met dakdeksel 7 liter
Zuurkast of laminaire flowkast met juiste filters
Scheitrechter open 250 ml
Siliciumdioxide ph.eur. 500 g
Watten verpakking 200 gram
Nano2
Gaschromatograaf mini Vernier
Logger Pro 3 software Vernier
Bleekwater of bleekhoudende wc-reiniger
Kaliumjodide in water 0,1 M 100ml
Zwavelzuuropl. ca. 2 M, p.a. 1l
Natriumthiosulfaatoplossing 0,1M 1l
Maatkolf 100 ml met NS14 stop
Maatcilinder HM 100ml
Volpipet 10 ml
Pipetteerballon FLIP
Erlenmeyerkolf Duran NM 250 ml
Rubberstop D29xD35xH30mm 10 st
Buretklem metaal enkel schroef
Buret met NS-kraan recht 50 ml
Zetmeeloplossing 1% 250ml
Benodigdheden open onderzoek
Ei
Wasbenzine 1 liter
Reageerbuishouder hout
Reageerbuishouder metaal
Natriumhydroxideoplossing 1M 1ltr
Yoghurt
Kiwi
Gelatine
Waterstofperoxide 3% c.z. 1 liter
Levende materialen (rauwe aardappel, rauw gehakt, verse
lever, gistsuspensie)
58
1*
1*
1*
1*
1
1*
1
1*
1
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1
1
1
1
1
1*
1
1
1*
1*
1
1
1*
1*
5 Materialenlijst
artikelnummer
111538
118295
118297
117069
119375
111154
301613
S76021544H
117825
S76021267V
S76053183
117190
117189
S51006268
S80010230
S76044004J
118051
118643
300192
117114
117145
117853
S76020761U
S80010984H
118073
117165
omschrijving
aantal
Dode materialen (gare aardappel, gebraden gehakt,
leverworst, stukje hout)
Gasmeetspuit 50 ml
Slang siliconen 5x8mm, 1 meter
Slang siliconen 8x12 mm, 1 meter
Glasbuis recht 100x6/7 25 st
Gratnell bak 312x427x150 mm transp.
Stopwatch Stratos
Edvotek Hoe ziet DNA er uit?
2-propanol (IPA) z.z. 1 liter
Banaan, vork, snijplank
Bekerglas Duran LM 600 ml
Afwasmiddel
Natriumchloride z.z. 1 kg
Ethanol 96% geden. met methanol 1l
Pasteurpipetten, 150 mm 250st
Pipet-speentjes latex 100st
IJzerdraad om haakje te maken of gebruik glasbuis
Benodigdheden open onderzoek
Natriumacetaat watervrij pa 250 g
Azijnzuuroplossing 96% 1 liter
Water, gedestilleerd 5 liter
pH-meter digitaal
Doos tissues 114 stuks wit
Medi-test glucose in urine 50 st.
Maatcilinder HM 250ml
Waterslot gistingsbuis
Erlenmeyerkolf Duran NM 500 ml
D+ glucose.H2O zz 500 gram
Gedroogde bakkersgist
Kalkwater 1 liter
Refractometer 0-32%
Destillatietoestel 100 ml Duran
118252
Slang rubber 6x9 mm, 1 meter
118269
Rubberstop D18xD24XH30mm+1gat 10st
59
1
1
1
1*
1
1
1*
1*
1
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1*
1
1
1
1*
1*
1*
1
Situatieafhankelijk
1*