VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR
advertisement
VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS CHEMIE Tweede graad TSO PLANT-, DIER- EN MILIEUTECHNIEKEN Licap - Brussel D/2001/0279/022 - september 2001 Deze brochure bevat het leerplan TV LANDBOUW/TOEGEPASTE NATUURWETENSCHAPPEN/TUINBOUW TOEGEPASTE CHEMIE 2de graad TSO 'Plant-, dier- en milieutechnieken' Eerste leerjaar: 2 uur/week Tweede leerjaar: 2 uur/week Bij de verwezenlijkingen van de doelstellingen moeten de toepassingen die als leerinhoud voorkomen ook voorbeelden bevatten die specifiek zijn voor de land- en/of tuinbouwsector. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 3 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO INHOUD OVERZICHT VAN DE LEERPLANNEN CHEMIE IN DE TWEEDE GRAAD VAN HET KSO EN TSO ..................................................................... 5 Chemie met één lesuur per week ................................................................................... 5 Chemie met gemiddeld minder dan één lesuur per week ............................................. 5 Chemie met minstens twee lesuren per week ................................................................ 6 1 BEGINSITUATIE .............................................................................................. 6 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN .................................................................... 6 2.1 Inleiding: algemeen kader .............................................................................. 6 2.2 Kennis, vaardigheden en attitudes ................................................................. 7 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN ............................................................................. 8 3.1 Uitbouw van het chemieonderwijs ................................................................. 8 3.2 Belangstelling voor chemie ............................................................................ 8 3.3 Toegepaste chemie ........................................................................................ 9 3.4 Realisatie van de algemene doelstellingen ................................................... 9 3.5 Laboratoriumoefeningen ................................................................................. 10 3.6 Urenverdeling .................................................................................................. 11 4 OVERZICHT VAN DE LEERINHOUDEN ......................................................... 11 5 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN ................................................................................ 13 EERSTE LEERJAAR ....................................................................................... 13 5.1 Het structuurmodel van de materie ............................................................... 13 5.2 Atoombouw en periodiek systeem ................................................................. 15 5.3 De chemische binding .................................................................................... 16 Toegepaste chemie D/2001/0279/022 4 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 5.4 De chemische reactie ..................................................................................... 17 5.5 Enkelvoudige stoffen ...................................................................................... 18 TWEEDE LEERJAAR ...................................................................................... 19 5.6 Samengestelde anorganische stoffen (oxiden, zuren, hydroxiden en zouten) ....................................................................................................... 19 5.7 Kwantitatieve aspecten ................................................................................... 23 6 EVALUATIE ..................................................................................................... 25 7 MINIMALE MATERIELE VEREISTEN ............................................................. 25 8 BIBLIOGRAFIE ................................................................................................ 26 9 LIJST VAN DE GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN VOOR NATUURWETENSCHAPPEN .......................................................................... Toegepaste chemie D/2001/0279/022 5 29 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO OVERZICHT VAN DE LEERPLANNEN CHEMIE IN DE TWEEDE GRAAD VAN HET KSO EN TSO De indeling geschiedt volgens volgende criteria: S het aantal lestijden Chemie; S de eigenheid van de studierichting; S het al dan niet volgens het logisch curriculum voorkomen van chemie als vak in het fundamenteel gedeelte van de derde graad; S het al dan niet voorkomen van aparte laboratoriumuren in de lessentabel van de tweede graad. Chemie met één lesuur per week Leerplan Vak Studierichting 1A AV Chemie Audiovisuele vorming Bio-esthetiek Brood en banket Creatie en mode Industriële wetenschappen Lichamelijke opvoeding en sport Slagerij en vleeswaren TV Toegepaste chemie Grafische wetenschappen 1B AV Chemie Sociale en technische wetenschappen 1C AV Chemie Fotografie Hotel TV Toegepaste chemie Elektriciteit-elektronica Elektromechanica Bouw- en houtkunde Toegepaste chemie D/2001/0279/022 6 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Chemie met gemiddeld minder dan één lesuur per week Leerplan Vak Studierichting 1D TV Toegepaste Grafische technieken AV Chemie Handel * chemie/Toegepaste fysica 1E Handel-Talen * * In voege op 1 september 2002 Chemie met minstens twee lesuren per week Leerplan Vak Studierichting 2A TV Landbouw/Toegepaste Plant-, dier- en milieutechnieken natuur- wetenschappen/Tuinbouw Toegepaste chemie 2B AV Chemie Techniek-wetenschappen TV Landbouw/Toegepaste Biotechnische wetenschappen natuurwetenschappen/Tuinbouw Toegepaste chemie TV Toegepaste chemie 2C 1 Glastechnieken BEGINSITUATIE Toegepaste chemie D/2001/0279/022 7 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Chemie is voor de leerlingen een totaal nieuw vak, er is geen specifieke voorkennis vereist. Enkele aspecten van chemie kunnen in het kader van biologie en van de basisoptie Agrobiotechniek aan bod gekomen zijn. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN Bij de algemene doelstellingen wordt met een nummer verwezen naar de gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen waarvan de volledige lijst in een aparte rubriek wordt weergegeven. 2.1 Inleiding: algemeen kader Zoals andere natuurwetenschappen biedt chemie een kader aan om de fysische werkelijkheid te interpreteren (door ordenen en verklaren) en om er handelend mee om te gaan. Dit kader bevat begrippen en modellen, wetten en regels die toelaten om problemen in de fysische werkelijkheid te herkennen en te formuleren, er oplossingen voor te zoeken en deze ook uit te testen. Op deze wijze is chemie ook in essentie een probleemherkennende en -oplossende activiteit. Chemie karakteriseert en classificeert stoffen op basis van hun samenstelling en hun eigenschappen. Ze beschrijft en ordent de submicroscopische corpusculaire structuren waaruit stoffen zijn opgebouwd. Verschijnselen, die op macroscopische schaal plaatsvinden, worden verklaard op een submicroscopisch corpusculair niveau. Door het opbouwen van gestructureerde kennis, het verwerven van inzicht in de bouw en in omzettingen van de materie samen met het vlot functioneren in het laboratorium kunnen de leerlingen: - gepaste attitudes ontwikkelen in verband met onze leefwereld; - inzicht verwerven in de rol die chemie vervult in de samenleving en op een gefundeerde wijze hierover een oordeel vellen; - de gunstige invloed die chemie heeft op onze welvaart erkennen; Toegepaste chemie D/2001/0279/022 8 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - verworven kennis toepassen; - probleemoplossend en toepassingsgericht denken en handelen; - aansluiten bij vervolgonderwijs met een sterke component chemie. 2.2 Kennis, vaardigheden en attitudes Het chemieonderwijs moet de leerlingen in staat stellen om zich een objectief beeld van de chemie te vormen. De leerlingen moeten tot het besef komen dat chemie niet wereldvreemd maar betrokken is op de eigen leefwereld en dat chemie in feite overal is. Hiervoor moeten ze de link kunnen leggen tussen enerzijds waarnemingen en experimenten in een klassituatie en anderzijds situaties uit de leefwereld. (5) Zo wordt hun belangstelling voor chemie gewekt en onderhouden. De leerlingen worden geleidelijk aan meer vertrouwd met de wetenschappelijke methode. Ze leren het experiment zien als een onderdeel van deze methode om van daaruit: - van uit een eigen hypothese waar te nemen; (6) - factoren die hierbij een invloed kunnen uitoefenen in te schatten; (3) - algemene wetten te formuleren en vooropgestelde theorieën te toetsen. (4) Voor het verwerven van informatie en het verwerken van gegevens kunnen de leerlingen ook gebruikmaken van computertoepassingen. (9) Een deeltjesmodel van de materie wordt volgens de wetenschappelijke methode opgebouwd, historisch gesitueerd en aan de hand van het periodiek systeem der elementen verder verfijnd. (13) De leerlingen komen tot het besef dat natuurwetenschappen tot cultuur behoren doordat opvattingen in verband met het deeltjesmodel van de materie overgedragen worden. (18) Van het opgebouwde deeltjesmodel zullen de leerlingen gebruikmaken om: - chemische en fysische processen voor te stellen en te verduidelijken; (10) - een eigen hypothese te formuleren en te staven; (2) - stoffen te karakteriseren en te classificeren. (12) Toegepaste chemie D/2001/0279/022 9 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO In de loop van de tweede graad worden de leerlingen vertrouwd met de ordening in het periodiek systeem der elementen en met het gebruik ervan. (1, 12) Chemische processen kunnen milieuproblemen met sociale en ecologische gevolgen veroorzaken. Ook is er het probleem van de vermindering van onze grondstoffenvoorraad. Oplossingen voor dergelijke problemen, waarbij economische belangen niet uit te sluiten zijn, vereisen een aangepaste technologie die weer invloed heeft op onze leefomstandigheden. Aan de hand van een voorbeeld moeten de leerlingen dit kunnen illustreren. (14, 15, 16, 17) De leerlingen moeten voldoende basiskennis verwerven om geconfronteerd met dergelijke problemen een gefundeerd standpunt, ook op ethisch vlak, te argumenteren. (19) Hieruit moet het belang van het chemieonderwijs voor de algemene vorming blijken. Heel wat beroepen vereisen daarenboven een meer specifieke kennis van chemie. De leerlingen moeten met enkele voorbeelden het belang van chemie in het beroepsleven kunnen illustreren. (20) Door het uitvoeren van laboratoriumoefeningen en door sterk betrokken te zijn bij de demonstratieproeven verwerven de leerlingen bepaalde vaardigheden waardoor ze in staat zijn om: - verschijnselen nauwkeurig en methodisch waar te nemen; - gegevens verkregen door het uitvoeren van experimenten te verwoorden, te verwerken, gepaste conclusies te trekken en hierover verslag uit te brengen; (7, 8) - elementaire laboratoriumtechnieken te beheersen; (11) - verworven natuurwetenschappelijke kennis verantwoord toe te passen. (21) Bepaalde attitudes worden nagestreefd zodat de leerlingen ingesteld zijn om: - aandacht te hebben voor de eigen gezondheid en deze van anderen; (*32) - resultaten objectief en kritisch voor te stellen en de eigen conclusies te verantwoorden; (*24, *27, *28) - zich correct in een wetenschappelijke taal uit te drukken; (*29) - experimenten op een verantwoorde wijze uit te voeren; (*30, *31) - feiten te onderscheiden van meningen en vermoedens; (*26) - een eigen mening te formuleren; (*22) Toegepaste chemie D/2001/0279/022 10 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - met anderen samen te werken en rekening te houden met de mening van anderen. (*23, *25) 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN 3.1 Uitbouw van het chemie-onderwijs De uitbouw van het chemieonderwijs vereist een bijzondere aandacht voor het tonen van de expliciete samenhang tussen de diverse onderdelen van chemie als wetenschap namelijk: - beschrijving en ordening van submicroscopische corpusculaire structuren waaruit stoffen zijn opgebouwd; - classificeren en karakteriseren van stoffen op basis van hun samenstelling en eigenschappen; - ordenen en beschrijven van stofveranderingen en interacties tussen stoffen op corpusculair niveau met de bijbehorende energetische aspecten. Het chemieonderwijs moet ook aandacht vragen voor chemie als maatschappelijk proces waarbij ook historische en ethische aspecten een rol spelen. Met het oog op een evenwichtige vorming is het van belang leerinhouden uit te bouwen met aandacht voor technische en toepassingsgerichte aspecten van chemie. 3.2 Belangstelling voor chemie De didactische aanpak moet in de eerste plaats het wekken en onderhouden van de belangstelling voor chemie beogen. Men dient steeds de zelfwerkzaamheid van de leerlingen te stimuleren en hen de toepasbaarheid van het geleerde laten ervaren. Omdat de leerlingen van het eerste leerjaar voor het eerst kennismaken met Chemie als vak is het van zeer groot belang dat hun interesse hiervoor gewekt wordt en dat een stevige basiskennis verworven wordt met het oog op de derde graad. De leraar chemie zou in staat moeten zijn om het eerder negatief beeld dat bij sommigen leeft in verband met chemie om te buigen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 11 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Door met vele visuele voorstellingen en experimenten (met herkenbare reagentia) de leerstof aan te brengen en te illustreren zullen de leerlingen merken dat chemische reacties niet alleen in laboratoria uitgevoerd worden, maar dat chemie overal is. Een enthousiaste leraar zal de leerlingen er toe aanzetten vragen te stellen over het hoe en het waarom. Volgende voorbeelden kunnen hiervoor in aanmerking komen: - het groen worden van koper in de buitenlucht; - het roesten van ijzer; - het zwart worden van gevels in stedelijk gebied; - maag- en darmoprispingen; - zure regen; - bruisende dranken. Een constante interactie tussen leraar en leerlingen zal ongetwijfeld de belangstelling voor chemische processen bij de leerlingen opwekken. 3.3 Toegepaste chemie Wanneer er in de leerinhouden toepassingen voorkomen dan staan er in de pedagogischdidactische wenken algemene en specifieke voorbeelden. Hieruit kan men een keuze maken en/of nog andere toepassingen weergeven. In elk geval moeten er bij de toepassingen steeds voorbeelden voorkomen die specifiek zijn voor de gekozen studierichting. Sommige toepassingen die in het eerste leerjaar gegeven worden kunnen in het tweede leerjaar meer uitgediept worden. De toepassingen mogen niet tot nodeloos geheugenwerk bij de leerlingen leiden. De systematische studie van de koolstofverbindingen geschiedt in de derde graad, waar het nuttig geacht wordt kunnen er echter wel ter illustratie voorbeelden van koolstofverbindingen gegeven worden. De keuze van de laboratoriumoefeningen (zie punt 3.5 Laboratoriumoefeningen) en van specifieke toepassingen eigen aan de studierichting geschiedt in samenspraak met de leraar Praktijk en met de leraar van de technisch-theoretische vakken. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 12 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 3.4 Realisatie van de algemene doelstellingen Om de gestelde doelstellingen te bereiken is het noodzakelijk dat de chemielessen in een degelijk aangepast lokaal gegeven worden. Voor het visualiseren van het verloop van chemische reacties zal men stereomodellen gebruiken aan te vullen met computersimulaties, transparanten, dia's en dergelijke. De leerlingen worden actief betrokken bij demonstratieproeven en er worden elk leerjaar minstens zes leerlingenproeven naar keuze verplicht gesteld. Bij de keuze van chemicaliën voor demonstratie- en leerlingenproeven volgt men de aanbevelingen uit de brochure 'Chemicaliën op school' (zie bibliografie). De leerlingen maken gebruik van geschikte computertoepassingen om gegevens op te zoeken en om resultaten te verwerken. Dit vergt enige organisatie in functie van het aantal beschikbare computers. Wanneer dit aantal beperkt is kan men per computer twee leerlingen aan het werk zetten terwijl de overige leerlingen een andere opdracht uitvoeren. 3.5 Laboratoriumoefeningen Door het concretiseren van de leerstof zullen de leerlingen: - meer gemotiveerd worden; - een stoffenkennis bezitten; - een gepaste attitude voor het verantwoord omgaan met stoffen verwerven; - vaardig worden in de omgang met stoffen. De laboratoriumoefeningen kunnen verband houden met: - scheidingstechnieken (naar keuze); - onderzoek van oplosbaarheid van stoffen in water met de elektrische geleidbaarheid (ECwaarde) van de oplossing; - de chemische reactie; - gedrag van stoffen in water; - kwalitatieve analyse van anionen en kationen; - verbindingsklassen; - kwantitatieve aspecten van chemische reacties. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 13 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Door de vakwerkgroep kan er in samenspraak met de directie een laboratoriumreglement (leefregels) opgesteld worden. Alvorens met de uitvoering te beginnen moeten de leerlingen het instructieblad aandachtig gelezen hebben. Van elke laboratoriumoefening wordt er door de leerlingen een verslag gemaakt. Het afwerken van het verslag kan gerust als huistaak opgegeven worden. De leerlingen beschikken over tabellen met de betekenis van de R- en de S-zinnen en van de gevaarsymbolen en maken hier gans het jaar door gebruik van. Van elke te gebruiken stof zoeken de leerlingen op voorhand de betekenis op van de gegeven R- en de S-zinnen en gevaarsymbolen. Ze houden hiermee rekening tijdens het practicum. Het verslag wordt gemaakt door het invullen van instructiebladen waarin door de leraar het volgende opgegeven werd: - de doelstellingen van het practicum; - benodigdheden; - R- en S-zinnen en gevaarsymbolen; - opdrachten, werkwijze/proefopstelling; - enkele denkvragen. De taak van de leerling bij het maken van het verslag bestaat uit het weergeven van: - theoretische beschouwingen; - de betekenis van de opgegeven R- en S-zinnen en gevarensymbolen; - waarnemingen en resultaten; - besluit; - antwoorden op via het instructieblad gestelde vragen. Afvalstoffen worden onder toezicht van de leraar door de leerlingen gesorteerd en verder opgeslagen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 14 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 3.6 Urenverdeling Om de leraar behulpzaam te zijn bij het opstellen van de jaarplanning wordt een volgende urenverdeling voorgesteld op basis van 50 lesuren per leerjaar. Eerste leerjaar Aantal lesuren 1 Structuurmodel van de materie 12 2 Atoombouw en periodiek systeem 3 De chemische binding 10 4 De chemische reactie 10 5 Enkelvoudige stoffen 6 Laboratoriumoefeningen 6 6 Tweede leerjaar 6 Samengestelde anorganische stoffen 26 7 Kwantitatieve aspecten in de chemie 18 Laboratoriumoefeningen 6 De laboratoriumoefeningen worden gespreid over het schooljaar. 4 OVERZICHT VAN DE LEERINHOUDEN EERSTE LEERJAAR Minstens zes leerlingenpractica naar keuze 1 Het structuurmodel van de materie Toegepaste chemie D/2001/0279/022 15 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - De materie als mengsel van zuivere stoffen - Soorten mengsels en scheidingstechnieken - Enkelvoudige en samengestelde stoffen - De materie als een verzameling van deeltjes 2 Atoombouw en periodiek systeem - Samenstelling van het atoom - Element en chemisch symbool - Inleiding tot het atoommodel van Bohr - Het periodiek systeem der elementen 3 De chemische binding - De stabiliteit van de edelgasatomen - Bindingstypes: ionbinding, covalente binding en metaalbinding - Het oxidatiegetal 4 De chemische reactie - Het begrip chemische reactie - Behoud van atoomsoort (element) - Wet van massabehoud (Lavoisier) - Symbolische schrijfwijze van eenvoudige chemische reacties - Energie-effecten bij chemische reacties 5 Enkelvoudige stoffen - Normaal voorkomen, eigenschappen - Toepassingen - Symbolische schrijfwijze - Benaming Toegepaste chemie D/2001/0279/022 16 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO TWEEDE LEERJAAR Minstens zes leerlingenpractica naar keuze 6 Samengestelde anorganische stoffen 6.1 Indeling en naamvorming - Criterium voor de indeling - Oxiden - Zuren - Hydroxiden (basen) - Zouten 6.2 Eigenschappen - Eigenschappen en bindingstype - Water als oplosmiddel - Gedrag van stoffen in water - Hydratatiewater (kristalwater) - Kennismaking met de pH-schaal - Belang van de pH - Reacties door interacties tussen deeltjes: recombinatie van ionen zuur-basereactie neerslagreactie gasvormingsreactie eenvoudige redoxreacties - Kwalitatieve analyse van ionen - Toepassingen in de land- en/of tuinbouwsector Toegepaste chemie D/2001/0279/022 17 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 7 - Kwantitatieve aspecten Stechiometrie: stofhoeveelheid: één mol molmassa aantal deeltjes procentuele samenstelling van stoffen met inbegrip van meststoffen stechiometrische berekeningen toegepast op de land- en/of tuinbouwsector - Oplossingen: massaconcentratie molaire concentratie massa- en volumefractie ppm en ppb, MAC-waarde 5 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN EN DIDACTISCHE WENKEN (U) staat voor uitbreiding EERSTE LEERJAAR Minstens zes leerlingenpractica naar keuze 5.1 Het structuurmodel van de materie LEERPLANDOELSTELLINGEN 1 Een onderscheid maken LEERINHOUDEN tussen voorwerp- en Materie stofeigenschappen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 18 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 2 De begrippen 'homogene mengsels' en 'heterogene Soorten mengsels mengsels' omschrijven en in duidelijke gevallen herkennen. 3 Verwoorden dat zuivere stoffen welbepaalde fysische Zuivere stoffen karakteristieken bezitten. 4 Verduidelijken dat zuivere stoffen bekomen worden Scheidingstechnieken door toepassing van scheidingstechnieken op mengsels. 5 Samengestelde en enkelvoudige stoffen van elkaar Enkelvoudige en onderscheiden op grond van het al dan niet samengestelde stoffen afbreekbaar zijn tot andere stoffen (met andere stofeigenschappen). 6 Een deeltjesmodel hanteren om zich de bouw van de Deeltjesmodel materie voor te stellen. 7 Aan de hand van een deeltjesmodel enkelvoudige en samengestelde stoffen van elkaar onderscheiden PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 1 WENKEN Enkele voorbeelden van gebruiksvoorwerpen uit de leefwereld en ook uit het laboratorium worden vergeleken. 2 Bij de studie van de soorten mengsels worden er voorbeelden gegeven uit de leefwereld zoals bodem, bodemwater, zeezand, zand in water, olie in azijn, hout, verf, leidingwater, gedemineraliseerd water, spuitwater, alcoholische dranken, metaallegeringen, melk, lucht, tandpasta, margarine, mayonaise, huidcrèmes, en dergelijke. 3 Meetbare fysische karakteristieken van stoffen of stofeigenschappen (massadichtheid, kookpunt, smeltpunt, oplosbaarheid in water) kunnen nagegaan worden. 4 Voorbeelden van scheidingstechnieken waaruit een keuze kan gemaakt worden zijn: distillatie, kristallisatie, decantatie, filtratie, extractie, chromatografie, centrifugatie, Toegepaste chemie D/2001/0279/022 19 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO adsorptie. Hiervoor gebruikt men bij voorkeur voorbeelden in relatie met de leefwereld zoals: S het zetten van koffie; S destillatie van wijn; S winning van suiker uit suikerbiet; S raffinage van aardolie; S het scheiden van natrium- en kaliummeststoffen via koude of warme filtratie; S het scheiden van kleurstoffen uit stiften via papierchromatografie; S het afscheiden van melkvet via centrifugatie; S het filtreren, centrifugeren en decanteren van melk bij de boterproductie; S de extractie van plantaardige vetten uit zaden; S het gebruik van een koolfilter bij sproeien van giftige stoffen. Volgende experimenten kunnen door de leerlingen uitgevoerd worden: S scheiding van een mengsel van suiker en natriumchloride op basis van het verschil in oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen; S neerslaan van een opgeloste vaste stof door temperatuurverlaging; S ontgassen van oplossingen door temperatuurverhoging en/of drukverlaging. Men laat de leerlingen een scheidingsstrategie opstellen en uitvoeren voor mengsels met meerdere componenten, bijvoorbeeld: S afvalwater; S tandpasta (oplossen in water); S rode wijn (kan via adsorptie van rode kleurstoffen, distillatie van ethanol en kristallisatie van de overgebleven stoffen). Als toepassing kunnen bijvoorbeeld ook de productie van drinkwater, het zuiveren van afvalwater en de problematiek van (drijf-)mest in de land- en tuinbouw aan bod komen. 5 Men doet de leerlingen inzien dat: - een zuivere stof gekenmerkt wordt door welbepaalde fysische constanten; - elke scheidingstechniek steunt op een verschil in een bepaalde stofconstante van de componenten van het mengsel; - de behandelde scheidingstechnieken steunen op fysische processen omdat de stoffen dezelfde blijven; Toegepaste chemie D/2001/0279/022 20 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - wanneer er stoffen omgezet worden er een chemisch proces plaatsvindt; - door een chemisch proces een samengestelde stof kan ontbonden worden waarbij andere stoffen ontstaan; - wanneer een stof niet kan ontbonden worden in andere deze dan enkelvoudig is. 6 Op basis van het deeltjesmodel kan men de leerlingen dan het onderscheid laten 7 formuleren en verklaren tussen: S een zuivere stof en een mengsel; S een heterogeen en een homogeen mengsel; S een enkelvoudige en een samengestelde stof. Dit wordt dan aan de realiteit getoetst. Molecule en atoom mogen nooit gedefinieerd worden als het kleinste deeltje van een stof dat nog de eigenschappen van die stof bezit. Een molecule wordt wel gedefinieerd als een groepering van atomen die alleen in de gasfase zelfstandig kan voorkomen. Dat die groepering in haar geheel elektrisch neutraal moet zijn hoeft hier niet aangegeven te worden. 5.2 Atoombouw en periodiek systeem LEERPLANDOELSTELLINGEN 8 9 LEERINHOUDEN Een atoom beschrijven als samengesteld uit protonen, Samenstelling van het atoom neutronen en elektronen en hun 'plaats' binnen het Inleiding tot het atoommodel atoom omschrijven. van Bohr Een element omschrijven als een atoomsoort bepaald Element en chemisch symbool door het aantal protonen per atoom zoals weergegeven door het atoomnummer en voorgesteld door een eigen chemisch symbool. 10 Het periodiek systeem der elementen beschrijven als Periodiek een ordening volgens bepaalde criteria. 11 systeem der elementen (PSE) De periodiciteit weergeven voor de elementen van de - periodiciteit Toegepaste chemie D/2001/0279/022 21 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO hoofdgroepen. 12 De begrippen periode en groep in het PSE hanteren. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 8 - hanteren van het PSE WENKEN Een historisch overzicht van de evolutie van het atoommodel van Dalton tot het atoommodel van Bohr wordt gegeven. De atoommodellen van Dalton, Rutherford en Bohr zullen dan zeker besproken worden. 9 Een element wordt bepaald als een atoomsoort. 10 Het periodiek systeem der elementen wordt beschreven als een ordening om inzicht te krijgen in de opbouw en de eigenschappen van de materie. De inbreng van Mendeljev bij het totstandkomen van het PSE wordt met de ontdekking van elementen in zijn historisch kader benaderd. Verder zal men niet spreken over de tabel van Mendeljev maar over het periodiek systeem der elementen. 11 De periodiciteit in het periodiek systeem wordt elektronenconfiguratie en op basis van weergegeven op basis van stofeigenschappen. Enkel de hoofdenergieniveaus moeten weergegeven worden. 12 In de loop van de tweede graad dient men de leerlingen steeds meer vertrouwd te maken met het gebruik van het PSE. De leerlingen moeten de symbolen van de belangrijkste elementen (een 20-tal) kunnen weergeven. De keuze gebeurt ook hier in overleg met de leraar Praktijk en de leraars van de technisch-theoretische vakken. 5.3 De chemische binding LEERPLANDOELSTELLINGEN 13 LEERINHOUDEN De elektronenconfiguratie van de edelgasatomen in Stabiliteit van edelgasatomen verband brengen met hun stabiliteit. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 22 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 14 Aan de hand van eenvoudige voorbeelden het Bindingstypes: ontstaan van drie bindingstypes illustreren als een - ionbinding streven naar de edelgasconfiguratie. - covalente binding - metaalbinding 15 Een rooster omschrijven als een logische verzameling Roosters van ionen, atomen of moleculen. 16 17 Het verband tussen bindingstype en fysische Bindingstype eigenschappen bij binaire verbindingen verwoorden. eigenschappen Het begrip oxidatiegetal omschrijven. Oxidatiegetal PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 13 en fysische WENKEN De elektronenconfiguraties van de edelgasatomen worden vergeleken met elkaar en met atomen van andere elementen, men wijst op het verband met de stabiliteit. 14 De bindingstypes worden met eenvoudige voorbeelden geïllustreerd. Het volstaat dat de leerlingen het principe kennen. Dit betekent dat de leerlingen moeten weten dat er drie bindingstypes bestaan en wat het principe van elk bindingstype is. Het onderscheid tussen binding en verbinding dient benadrukt te worden. Hierbij leert men de leerlingen eenvoudige chemische formules interpreteren. Het verband met het verschil in elektronegatieve waarde (EN-waarde) en met het metaal- en niet-metaalkarakter wordt hier gelegd. Er wordt benadrukt dat de ENwaarde slechts een relatieve betekenis heeft. 15 Het is aangewezen om roostermodellen te gebruiken. 16 Smelt- en kookpunt, oplosbaarheid, geleidbaarheid, vervormbaarheid kunnen hier in verband gebracht worden met het bindingstype. 17 Het oxidatiegetal wordt omschreven als een berekende ladingstoestand. De opbouw van de materie wordt beschreven aan de hand van een deeltjesmodel waarvan de deeltjes bestaan uit atomen, moleculen en ionen die elk op hun beurt samengesteld zijn. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 23 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 5.4 De chemische reactie LEERPLANDOELSTELLINGEN 18 LEERINHOUDEN Verwoorden dat chemische reacties processen zijn Vorming van andere stoffen waarbij andere stoffen gevormd worden en die gepaard gaan met energieomzettingen. 19 Een chemische reactie voorstellen als een herschikking Herschikking van atomen van atomen. 20 De wet van massabehoud verwoorden en Wet van massabehoud verduidelijken als een logisch gevolg van een herschikking van atomen. 21 De symbolische schrijfwijze van een eenvoudige Reactievergelijking chemische reactie interpreteren als een herschikking interpreteren van atomen. 22 Eenvoudige reactievergelijkingen voor reacties tussen opstellen enkelvoudige stoffen opstellen. 23 Het onderscheid tussen exo- en endo-energetische Energie-effecten reacties aangeven. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 18 Enkele voorbeelden zoals verbranding en roestvorming kunnen aangehaald worden. 19 De chemische reactie wordt dan voorgesteld als een proces waarbij de structuur en de samenstelling van stoffen veranderen door een herschikking van atomen waardoor de aard van de stof ook gewijzigd wordt. 20 Vervolgens wordt de wet van Lavoisier experimenteel vastgesteld voor een gesloten Toegepaste chemie D/2001/0279/022 24 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO systeem, waarna men de schijnbare massaverandering nagaat en verklaart in een reactie met gasvorming in een open systeem. De wet van massabehoud (Lavoisier) wordt als een mijlpaal in de ontwikkeling van de chemie voorgesteld en in zijn tijdskader geplaatst. 21 Het onderscheid tussen de index in de formule van een verbinding en de coëfficiënt (voorgetal) in een reactievergelijking moet duidelijk ingezien worden. 22 Er worden eenvoudige reactievergelijkingen opgesteld. 23 Als voorbeeld van exotherme reactie kan de verbranding behandeld worden. Hierbij wordt gesteld dat chemische processen tussenschakels in een reeks energieomzettingen kunnen vormen. Vervolgens wordt er gewezen op de vermindering van de grondstoffenvoorraad (fossiele brandstoffen: aardolie, hout) en de milieuproblemen die gesteld worden bij de verbranding. De gepaste technologieën om deze problemen aan te pakken kunnen besproken worden. De energie-effecten worden niet beperkt tot exo- en endotherme reacties, er worden ook voorbeelden gegeven van elektrolyse, fotolyse en pyrolyse. 5.5 Enkelvoudige stoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN 24 LEERINHOUDEN Van een enkelvoudige stof de symbolische schrijfwijze Symbolische schrijfwijze interpreteren en een juiste benaming geven. 25 Benaming Enkele eigenschappen met inbegrip van het normaal voorkomen (aggregatietoestand) van Eigenschappen enkele enkelvoudige stoffen verwoorden. 26 Enkele toepassingen van enkelvoudige stoffen Toepassingen verwoorden. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 25 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 27 Tabellen met R- en S-zinnen gebruiken en de R- en S-zinnen betekenis van de gevaarsymbolen verwoorden. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 24 Gevaarsymbolen WENKEN Voor de symbolische voorstelling steunt men op wat reeds behandeld werd bij de studie van de chemische binding. Het onderscheid tussen een enkelvoudige stof en een element dient benadrukt te worden. Bij heel wat enkelvoudige stoffen komt de naam overeen met de naam van het element, het is aan te raden dit steeds duidelijk aan te geven. Ook moet het onderscheid tussen een element in een enkelvoudige en in een samengestelde stof duidelijk geaccentueerd worden, bijvoorbeeld wanneer men spreekt over het loodgehalte in benzine, het ijzergehalte in het bloed of het stikstofgehalte van de grond en van meststoffen, Na- en K-meststoffen. 25 Het normaal voorkomen van enkelvoudige stoffen bestaande uit halogeenatomen kan vergeleken worden. Eigenschappen kunnen door het raadplegen van gegevens via geschikte informaticatoepassingen afgeleid opgezocht worden. De problemen van de atmosferische en de stratosferische ozon kunnen besproken worden met hun mogelijke oplossingen. 26 Volgende toepassingen kunnen hier besproken worden: - het gebruik in de veeartsenij van in ethanol opgelost dijood voor het ontsmetten van verwondingen; - silicium in zonnecellen; - het gebruik van aluminium voor constructies; - het onderscheid tussen grafiet en diamant op basis van atoomgroeperingen; - lampen (gloeilamp, TL-lamp, halogeenlamp, natriumlamp, spaarlamp); - soldeersel; - grafietfilter als bescherming bij het sproeien; - het spuiten van zwavel ter bestrijding van meeldauw; - dijood als middel om zetmeel op te sporen; Toegepaste chemie D/2001/0279/022 26 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - en andere. 27 Bij het bespreken van de eigenschappen en toepassingen wordt er op de veiligheidsaspecten gewezen. Men laat de leerlingen de betekenis van R- en S-zinnen opzoeken en via wandkaarten of transparanten wordt hen de betekenis van de gevaarsymbolen aangeleerd. De betekenis van de gevaarsymbolen moet door de leerlingen gekend zijn. Bijkomende toepassingen zijn weer te vinden in de tabel 'Periodiek systeem der elementen met toepassingen van chemische stoffen' uitgegeven door SIREV (zie bibliografie). TWEEDE LEERJAAR Minstens zes leerlingenpractica naar keuze 5.6 Samengestelde anorganische stoffen (oxiden, zuren, hydroxiden en zouten) 5.6.1 Indeling en naamvorming LEERPLANDOELSTELLINGEN 28 LEERINHOUDEN Het criterium ter indeling van samengestelde anorgani- Criterium en indeling sche stoffen verwoorden. 29 Oxiden, zuren, hydroxiden en zouten definiëren op Definitie en samenstelling basis van hun samenstelling. 30 Een principe van de naamvorming weergeven en Naamvorming toepassen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 27 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 28 WENKEN Aan de hand van schema's kan een ordening voor de indeling van de samengestelde stoffen gemaakt worden met een verwijzing naar de regels voor de naamvorming. 29 De zuur-basedefinitie geschiedt volgens Arrhenius, de definitie volgens Brönsted wordt in de derde graad gegeven. 30 Hieronder wordt de naamvorming uiteengezet voor de samengestelde anorganische verbindingen. De leraar mag zelf een keuze maken in de voorgestelde regels in verband met de naamvorming van anorganische samengestelde verbindingen. Voor de zuren worden de vereenvoudigde systematische namen gebruikt waarbij het aantal H door een telwoord mag worden aangeduid. Voor sommige zuren bestaan er nog veel triviale namen die men best ook geeft zoals: H2S : diwaterstofsulfide of waterstofsulfide HCl : waterstofchloride (met zoutzuur als een triviale benaming voor de oplossing). H2SO4 : diwaterstofsulfaat of waterstofsulfaat (met zwavelzuur als triviale naam) HNO2 : waterstofnitriet (met salpeterigzuur als triviale naam). H3PO4 : triwaterstoffosfaat of waterstoffosfaat. Voor de naamvorming van oxiden, hydroxiden en zouten moeten we rekening houden met het feit dat de verhouding van het aantal atomen en (of) atoomgroepen in de neutrale verbinding al dan niet door het vaste bindingsvermogen of door het vaste oxidatiegetal van de partners vastligt. Indien het positief gedeelte van de formule slechts één oxidatiegetal (OG) heeft dan moeten we deze natuurlijk niet vermelden en mogen de namen van de bindingspartners (positief en negatief gedeelte) voorafgegaan worden door Griekse numerieke voorvoegsels. Wanneer het positief gedeelte van de formule meer dan één OG (oxidatiegetal) heeft dan zijn er voor de verbinding twee mogelijkheden voor wat de naamvorming betreft namelijk: - een systematische naamgeving met verplichte Griekse numerieke voorvoegsels om het aantal weer te geven Toegepaste chemie D/2001/0279/022 28 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO - een stocknotatie, hierbij wordt het OG (oxidatiegetal) van het metaal of van het niet-metaal tussen haakjes achter de naam van het betreffende element geschreven en gevolgd door de naam van het niet-metaal of van het anion (het oxidatiegetal wordt steeds door een Romeins cijfer voorgesteld). We illustreren dit met enkele voorbeelden: Al2O3 : dialuminiumtrioxide of aluminiumoxide N2O5 : distikstofpentaoxide of stikstof(V)oxide Cr2(SO4)3 : dichroomtrisulfaat of chroom(III)sulfaat Men zal voor de naamvorming voorbeelden geven van stoffen die met de leerlingen in de loop van het jaar zullen besproken worden. In het later beroepsleven van de leerling worden er nogal wat triviale namen gebruikt zoals bijtende soda, ongebluste kalk. Hoewel deze namen in wetenschappelijke teksten niet veel meer voorkomen, is het toch interessant om hiervoor de triviale namen samen met de correcte te vermelden. Eigenschappen (zie volgend leerstofpunt) mogen ook geïntegreerd besproken worden in dit leerstofpunt. Zo kunnen bij de bespreking van zuren volgende toepassingen vermeld worden: - waterstofchloride als ontkalkingsproduct van melkkoeltanks en melkleidingen; - waterstofnitraat als grondstof om ammoniumnitraat (meststof) te vormen; - fosforzuur als grondstof voor fosfaathoudende meststoffen; - koolzuur dat in de bodem aanleiding geeft tot vorming van carbonaten. Het gebruik van sterke basen bij het wassen en ontvetten van melktoestellen wordt hier ook als toepassing vermeld. Verder wordt ook het gebruik van azijn- of citroenzuur voor het ontkalken gegeven. 5.6.2 Eigenschappen LEERPLANDOELSTELLINGEN 31 32 LEERINHOUDEN Het verband tussen fysische eigenschappen en Eigenschappen en bindingstype verwoorden. bindingstype Het begrip elektrolyt omschrijven. Elektrolyt Toegepaste chemie D/2001/0279/022 29 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 33 De invloed van een elektrolyt op het geleidingsvermogen van een oplossing toelichten. 34 Gedrag in water - toelichting Het voorkomen van kristalwater verklaren als een - hydratatie gevolg van de hydratatie. 35 De ionisatie- en dissociatievergelijkingen voor - symbolische voorstelling elektrolyten in water interpreteren. 36 De pH -schaal weergeven en de pH -waarde van een Kennismaking met de pH oplossing interpreteren. schaal 37 Het belang van de pH -waarde illustreren. Belang van de pH-waarde 38 Reacties door interacties tussen deeltjes (moleculen; Recombinatiereacties met ionen, atomen) toelichten. ionen: zuur-base-, neerslagreactie, gasvormingsreactie Eenvoudige redoxreacties 39 De aanwezigheid van een ionsoort in een oplossing Kwalitatieve analyse kunnen aantonen. 38 Enkele toepassingen in de land- en/of tuinbouwsector Toepassingen weergeven de land- en/of tuinbouwsector PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 31 in WENKEN Voor wat het bindingstype betreft steunt men op het principe ervan dat gezien werd in het eerste leerjaar van de tweede graad. Men kan stellen dat ionenverbindingen (ionenrooster) normaal in een vaste toestand voorkomen en covalente verbindingen normaal in een vaste, vloeibare en gasvormige toestand kunnen voorkomen. De leerlingen moeten zelf geen ionen- en covalente verbindingen onderscheiden op basis van hun formule. 32 Een elektrolyt wordt omschreven als een samengestelde stof die in water vrije gehydrateerde ionen geeft. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 30 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 33 De geleidbaarheid van enkele oplossingen kan nagegaan worden, bijvoorbeeld van natriumchloride in water, azijn en eventueel andere dagelijkse producten. Zo zal men de geleidbaarheid van een natriumchloride-oplossing vergelijken met deze van de componenten namelijk natriumchloride en water. Op deze wijze kunnen ook verschillende meststoffen vergeleken worden, het verband met de oplosbaarheid in water en in de bodem kan gelegd worden. De EC (Electric Conductivity)-waarde kan hier ter illustratie aangebracht worden. 34 De hydratatie van ionen wordt op een eenvoudige wijze uitgelegd steunend op interactie tussen deeltjes. Het warmte-effect bij het oplossen van elektrolyten in water kan hier ook belicht worden. 35 De leerlingen moeten enkel gegeven dissociatievergelijkingen en ionisatievergelijkingen kunnen interpreteren, ze moeten zelf het onderscheid tussen beide soorten vergelijkingen niet kunnen maken. Het onderscheid tussen ionogene en ionofore stoffen kan hier worden gemaakt. 36 De pH wordt gemeten voor enkele dagelijkse producten zoals bijvoorbeeld azijn, frisdrank, zeepoplossing, shampoo, bleekwater, regenwater, bodemwater, verschillende bodemsoorten. Het is sterk aanbevolen hier als laboratoriumoefening de pH van verschillende bodemsoorten te bepalen. 37 Het belang van de pH in de natuur kan met één van volgende voorbeelden besproken worden: - zuur regenwater, grondwater, putwater; - de zuurtegraad van de bodem; - erosie en sedimentatie. Hierbij kan ter illustratie het belang van de pH in drinkwater, frisdranken, aquaria, geneesmiddelen en in het bloed vermeld worden. 38 Sommige van deze reacties kunnen in vorige punten geïntegreerd aan bod gekomen zijn. 39 De aanwezigheid van volgende ionen in een waterige oplossing kan aangetoond worden: chloride-, nitraat-, fosfaat-, sulfaat-, ammonium-, calcium-, koper-, natrium-, ijzer-, kaliumionen. De leerlingen maken gebruik van een oplosbaarheidstabel en van Toegepaste chemie D/2001/0279/022 31 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO gegevens over reacties met kleurverandering. Ook vlamproeven en sneltesten kunnen in aanmerking komen. 40 De hiernavermelde toepassingen kunnen besproken worden - Constructiematerialen (glas, isolatie, bouwsteen, ...) in land- en tuinbouw. - Enkele milieuproblemen met hun mogelijke oplossing zoals het broeikaseffect, zure regen, mogelijke vorming van gassen in varkensstallen zoals ammoniak en waterstofsulfide. - Het belang van sommige metaalionen in varkensvoeder en in veevoeder. - De verkleuring van ijzerhoudende grond, waar de zomerstand (roestkleur) en de winterstand (zwarte kleur) duidelijk te zien. - Hygroscopische stoffen. - Hardheid van water. - Ontijzeren van grondwater. - Dubbelzouten (kali-aluin als verzurende meststof). 5.7 Kwantitatieve aspecten 5.7.1 Stechiometrie LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 41 De eenheid van stofhoeveelheid definiëren. Stofhoeveelheid: eenheid mol 42 De molmassa definiëren. 43 Het verband tussen stofhoeveelheid en aantal deeltjes Aantal deeltjes Molmassa weergeven. 44 De procentuele samenstelling van een stof aan de Procentuele samenstelling van hand van de gegeven formule berekenen. een component van een meststof 45 Stechiometrische verhoudingen bij een gegeven Stechiometrische verhouding Toegepaste chemie D/2001/0279/022 32 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO reactievergelijking bepalen en interpreteren. 46 Eenvoudige stechiometrische berekeningen maken. Stechiometrische berekeningen toegepast op land- en/of tuinbouwsector PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN 41 Het is zinvol enkele stoffen te tonen met als hoeveelheid één mol. 42 Het aantal deeltjes per mol wordt weergegeven door de constante van Avogadro. De leerlingen worden er attent op gemaakt dat deze deeltjes niet alleen moleculen, atomen of ionen doch ook elektronen, protonen en neutronen kunnen zijn. Om het verband tussen stofhoeveelheid en massa weer te geven en verder over te gaan tot toepassingen voor de interpretatie van reactievergelijkingen (eenvoudige stechiometrische berekeningen) kunnen volgende stappen gezet worden die logisch zijn voor de leerlingen: - de atomen hebben een massa afhankelijk van hun samenstelling (elementaire deeltjes); - de atoommassa's van de elementen in het PSE hebben een relatieve betekenis; - de massa van een atoom kan in grote lijnen beschouwd worden als zijnde de atoommassa van een element zoals deze in het PSE wordt weergegeven vermenigvuldigd met de geünifieerde atoommassa-eenheid voorgesteld door (u) en waarvan de waarde gegeven wordt; S de eenheid van stofhoeveelheid in het SI is één mol (basiseenheid); S het aantal atomen per mol is steeds gelijk en wordt weergegeven door de constante van Avogadro, als de atoommassa-eenheid (u) in gram wordt uitgedrukt dan komt het omgekeerde van zijn numerieke waarde overeen met het getal van Avogadro; S het aantal deeltjes (atomen, moleculen, ionen) per mol is steeds gelijk en wordt weergegeven door de constante van Avogadro; S de massa van een molecule of van een samengesteld ion kan weergegeven worden als de som van de massa's van de samenstellende atomen; S de massa van een mol deeltjes (atomen, moleculen, ionen) is de massa van een deeltje vermenigvuldigd met het getal van Avogadro; S de stofhoeveelheid is de verhouding van de gegeven massa (g) en de molmassa (g/mol). Toegepaste chemie D/2001/0279/022 33 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Vervolgens geeft men een voorbeeld van een chemische reactie waarbij enkel moleculen betrokken zijn. De verhouding van de coëfficiënten (voorgetallen) geeft dan de verhouding tussen de betrokken moleculen in de reactie weer. Vermits het aantal moleculen per mol steeds gelijk is stelt de verhouding van coëfficiënten ook een verhouding van stofhoeveelheden voor van stoffen betrokken bij de reactie. Het is belangrijk dat de leerlingen de verhouding van de coëfficiënten in een reactievergelijking kunnen interpreteren. Bij de stechiometrische berekeningen zet men massagegevens om in stofhoeveelheden en maakt men gebruik van stechiometrische verhoudingen. Enkel eenvoudige oefeningen komen aan bod. Het is af te raden om berekeningen te maken door (herhaaldelijk) de 'regel van drie' toe te passen. Bij de berekeningen moeten de leerlingen alert blijven voor de weergave van het aantal beduidende of kenmerkende cijfers in het resultaat. De benaderingsregels zoals ze gegeven werden in het vak Toegepaste fysica van het eerste leerjaar van de tweede graad worden hier toegepast. De stechiometrische berekeningen geschieden met toepassingen uit de land- en tuinbouwsector, bijvoorbeeld: - het bepalen van hydratatiewater bij strooizouten; - bereiding van een meststof. 5.7.2 Oplossingen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN 47 De massaconcentratie definiëren. Massaconcentratie 48 De molariteit (molaire concentratie) van een oplossing Molaire concentratie definiëren en berekenen uit massa- en volumegegevens. 49 Massa- en volumefractie van oplossingen definiëren en Massa- en volumefractie interpreteren. 50 De begrippen ppm, ppb omschrijven en een MAC- ppm, ppb en MAC-waarde Toegepaste chemie D/2001/0279/022 34 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO waarde interpreteren. PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE 47 WENKEN De massaconcentratie wordt weergegeven in gram per liter. Het verband met de ECwaarde kan weergegeven worden, bijvoorbeeld bij het doseren van meststoffen toegediend via de regenleiding. 48 De molariteit van een oplossing is een concentratie gelijk aan de verhouding van stofhoeveelheid en volume van de oplossing. Deze kan bepaald worden voor een opgeloste stof en voor deeltjes (ionen, moleculen, atomen) in een oplossing. Het is ook nuttig laboefeningen te geven op verdunningsreeksen. Er kunnen ook stechiometrische berekeningen gemaakt worden met concentratiegegevens . 49 Massafractie (massaprocent) en volumefractie (volumeprocent) worden geïllustreerd met gegevens van etiketten op verpakkingen. 50 Ppm staat voor parts per million of volumedeeltjes per miljoen; ppb staat voor parts per billion of volumedeeltjes per miljard. De deeltjes kunnen verspreid zijn in een gas, een vloeistof of een vaste stof. ppm wordt veel gebruikt als kwaliteitsnorm voor stallucht (NH3, H2S). Voor heel wat chemicaliën die in de land- en tuinbouw gebruikt worden bestaat een maximaal toelaatbare 'concentratie' of 'Maximum Allowable Concentration'. Vermits deze concentraties zeer klein kunnen zijn gebruikt men ppm om deze uit te drukken. Ter illustratie worden enkele MAC-waarden gegeven. 6 EVALUATIE De evaluatie moet informatie verstrekken over de mate waarin de leerlingen de algemene doelstellingen en de leerplandoelstellingen bereikt hebben. Hierdoor kan de leraar remediërend optreden tijdens het schooljaar en adviserend optreden voor wat de oriëntering van de leerling betreft op het einde van het schooljaar. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 35 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Tijdens de les kan nagegaan worden in welke mate algemene doelstellingen bereikt zijn, dit kan door een leergesprek gevoerd tijdens het bespreken van een probleem en via de summatieve toetsen (proefwerken). De evaluatie van de laboratoriumoefeningen geschiedt hoofdzakelijk via het verslag maar houdt ook rekening met vaardigheden en attitudes. Verder kunnen doelstellingen geëvalueerd worden door middel van formatieve toetsen dit wil zeggen toetsen over een klein leerstofgedeelte (occasioneel) en over een groter leerstofgedeelte (systematisch), en natuurlijk ook door summatieve toetsen (schriftelijk of mondeling). In de vraagstelling bij de summatieve toetsen moet er variatie zijn voor wat betreft de vorm en de aard van de opdrachten. Denkvragen zijn nodig zodat de leerlingen de verworven kennis kunnen toepassen. Normaal gezien mogen de leerlingen tijdens de toetsen gebruikmaken van de tabel met het PSE (periodiek systeem der elementen). 7 7.1 MINIMALE MATERIELE VEREISTEN Basisinfrastructuur S Aangepaste demonstratietafel met water- en energievoorziening S Voorziening voor afvoer van schadelijke dampen en gassen S Aangepaste werktafels voor leerlingenpractica 7.2 Basismateriaal voor chemie S Volumetrisch materiaal S Pipetvullers S Balans S Thermometers S Recipiënten (allerhande) S Statieven met toebehoren Toegepaste chemie D/2001/0279/022 36 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 7.3 - Verwarmingselementen Bijvoorbeeld bunsenbranders elektrische verwarmingsplaat met roersysteem verwarmingsmantel en dergelijke 7.4 Materiaal voor het uitvoeren van metingen - Stroom- en spanningsmeter met laagspanningsbron (regelbare) of een geleidingsmeter (conductiemeter) - Universele indicator en pH-meter 7.5 Stoffen - Chemicaliën voor demonstratie- en leerlingenexperimenten - Veiligheidspictogrammen en lijst met R- en S-zinnen - Voorzieningen voor een correct afvalbeheer 7.6 Materiaal voor het visualiseren in de chemie - Stereomodellen - Projectietoestel met benodigdheden - Computer met aangepaste software Toegepaste chemie D/2001/0279/022 37 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO De uitrusting en de inrichting van de lokalen, inzonderheid de werkplaatsen, de vaklokalen en de laboratoria, dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake arbeidsveiligheid van de Codex over het welzijn op het werk, van het Algemeen Reglement voor Arbeidsbescherming (ARAB) en van het Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties (AREI). 8 8.1 BIBLIOGRAFIE Leerboeken De leraar zal catalogi van leerboeken chemie voor het secundair onderwijs uitgegeven door de educatieve uitgeverijen raadplegen. 8.2 Naslagwerken LEENE, H.R., Het chemisch practicum, Uitgeverij nib, 1995, ISBN 90 034 14 303. VAN DE WEERDT, J., Formules en namen in de anorganische chemie, De Sikkel. Uitgaven van de Wetenschappelijke Bibliotheek, Natuur en Techniek, NL 6160 VK BEEK. Reeks Chemie Overal, Educaboek BV, Culemborg, Nederland. Chemie MAVO, Wolters-Noordhoff, Groningen. Chemie Totaal!, Overzicht/Beschrijvingen, Leermiddelen Scheikunde, ISBN90 329 1263 1. NICL (Nationaal Informatie Centrum Leermiddelen), Postbus 2041, NL7500 CA Enschede. VAN POL, H.W., GILISSEN, L., VAN SOEST, H., Scheikunde in de land- en tuinbouw, ISBN 90 401 0477 8, Educatieve Partners Nederland/Stam Techniek, Postbus 666, Toegepaste chemie D/2001/0279/022 38 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO NL 3990 DR Houten. Scheikunde voor middelbaar agrarisch onderwijs, Wolters Noordhof, ISBN 9001 807151 en 9001 349560. 8.3 Tijdschriften - publicaties 'Chemicaliën op school', maart 1999, een aanvulling van de brochure 'Didactische infrastructuur voor het onderwijs in de natuurwetenschappen' mei 1993, een uitgave van het VVKSO. Tijdschrift van de Vereniging van Leraars in Natuurwetenschappen (VELEWE), Mollenveldwijk 30, 3271 Zichem. Uitgaven van pedagogisch-didactische centra en navormingscentra, - DINAC, Bonnefantenstraat 1, 3500 Hasselt - Eekhoutcentrum, KULAK, Universitaire Campus, 8500 Kortrijk - PEDIC, Coupure Rechts 314, 9000 Gent - Vliebergh-Sencie Centrum, Zwarte Zustersstraat 2, 3000 Leuven Uitgaven van de Fedichem, Maria-Louisasquare 49, 1040 Brussel. EChO (Essays voor Chemie Onderwijs), een reeks naslagwerken chemie, KVCV (Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging), Groot Begijnhof 6, 3000 Leuven. TJENK WILLINK, H.D., Chemische feitelijkheden, Actuele encyclopedie over chemie in relatie tot gezondheid, milieu en veiligheid, Koninklijke Nederlands Chemische Vereniging, Samsom, (Wolters-Kluwer). Toegepaste chemie D/2001/0279/022 39 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO Chemie Actueel, Tijdschrift voor scheikunde-onderwijs, Katholiek Pedagogisch Centrum (KPC), Postbus 482, NL5201 AL, Den Bosch. Periodiek systeem der elementen en toepassingen van chemische stoffen, SIREV, Maria-Louizasquare 49, 1040 Brussel. 8.4 Computertoepassingen - Cd-rom: zie catalogi van educatieve uitgeverijen. - Chemie en samenleving, Van kleurstof tot kunstmest. - Het digitale archief. - Digitale wetenschappelijke bibliotheek Natuur & Techniek 1999. - Educatieve sites in Vlaanderen: http://www.innet.net/edu - ICT-project: Science Across Europe (Part of Science Cross the Word) http://www.bp.com/saw Elke unit bevat doelgroep, kopieerbaar leerlingenmateriaal en een handleiding voor de leraar Unit 1 Zure regen over Europa Unit 2 Energiegebruik thuis Unit 3 Vernieuwbare energiebronnen Unit 4 Drinkwater Unit 5 Wat heb je gegeten? Unit 6 Broeikaseffect Unit 7 Huishoudelijk afval Unit 8 Verkeersveiligheid Unit 9 Blijf gezond Unit 10 Leven met chemie Unit 11 Eten en drinken Unit 12 Zonne-energie 8.5 Audiovisueel Toegepaste chemie D/2001/0279/022 40 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 8.5.1 Video Stichting Teleac-NOT, 1200 BB Hilversum Reeks: 'Chem-bits Middenbouw' 2 delen met elk 12 eenheden Reeks: 'Mijlpalen in de natuurwetenschap Natuurkunde en techniek ' Reeks: 'Mijlpalen in de scheikunde' Science bank: 'Scheikunde 1 tot en met 4' Chemie voor vandaag en morgen, Fedichem. 8.5.2 Transparanten Didac-reeks (1 - 5), Fedichem. 9 LIJST VAN DE GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN VOOR NATUURWETENSCHAPPEN 9.1 Onderzoekend leren Met betrekking tot een concreet natuurwetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen, kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven en hierover doelgerichte informatie opzoeken. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven waarop deze steunt. 3 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden inschatten. 4 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover verwachte resultaten rekening houdende met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden. 5 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 6 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting waarnemen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 41 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 7 alleen of in groep waarnemings- en andere gegevens mondeling of schriftelijk verwoorden. 8 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er verslag over uitbrengen. 9 informatie op elektronische dragers raadplegen en verwerken. 10 een fysisch, chemisch of biologisch verschijnsel of proces met behulp van een model voorstellen en uitleggen. 11 in het kader van een experiment een meettoestel aflezen. 12 samenhangen in schema's of andere ordeningsmiddelen weergeven. 9.2 Wetenschap en samenleving De leerlingen kunnen 13 voorbeelden geven van mijlpalen in de historische en conceptuele ontwikkeling van de natuurwetenschappen en ze in een tijdskader plaatsen. 14 de wisselwerking tussen de natuurwetenschappen, de technologische ontwikkeling en de leefomstandigheden van de mens met een voorbeeld illustreren. 15 een voorbeeld geven van nadelige (neven)effecten van natuurwetenschappelijke toepassingen. 16 met een voorbeeld sociale en ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen illustreren. 17 met een voorbeeld illustreren dat economische en ecologische belangen de ontwikkeling van de natuurwetenschappen kunnen richten, bevorderen en vertragen. 18 met een voorbeeld verduidelijken dat natuurwetenschappen behoren tot cultuur, namelijk verworven opvattingen die door meerdere personen worden gedeeld en die aan anderen overdraagbaar zijn. 19 met een voorbeeld de ethische dimensie van natuurwetenschappen illustreren en een eigen standpunt daaromtrent argumenteren. 20 het belang van chemie in het beroepsleven illustreren. 21 natuurwetenschappelijke kennis veilig en milieubewust toepassen bij dagelijkse activiteiten en observaties. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 42 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO 9.3 Attitudes De leerlingen *22 zijn gemotiveerd om een eigen mening te verwoorden. *23 houden rekening met de mening van anderen. *24 zijn bereid om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen. *25 zijn bereid om samen te werken. *26 onderscheiden feiten van meningen en vermoedens. *27 beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief. *28 trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden. *29 hebben aandacht voor het correcte en nauwkeurige gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen eenheden en data. *30 zijn ingesteld op het veilig en milieubewust uitvoeren van een experiment. *31 houden zich aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten. *32 hebben aandacht voor de eigen gezondheid en die van anderen. Toegepaste chemie D/2001/0279/022 43 Plant-, dier- en milieutechnieken 2de graad TSO
