Huisstijlsjablonen VVKSO - VVKSO - ICT
advertisement
CHEMIE DERDE GRAAD ASO LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS LICAP – BRUSSEL D/2006/0279/040 september 2006 (vervangt leerplan D/2004/0279/040 met ingang van september 2006) ISBN 978-90-6858-677-0 Vlaams Verbond van het Katholiek Secundair Onderwijs Guimardstraat 1, 1040 Brussel Inhoud INLEIDING........................................................................................................................... 3 1 ALGEMENE DOELSTELLINGEN EN GEMEENSCHAPPELIJKE EINDTERMEN .... 4 1.1 1.2 Algemene doelstellingen .................................................................................................................................. 4 Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen = W+nr ............................................................ 4 2 ALGEMENE DIDACTISCHE WENKEN ...................................................................... 7 2.1 2.2 Benodigdheden ................................................................................................................................................... 7 Experimenten....................................................................................................................................................... 7 3 LEERINHOUDEN EN DOELSTELLINGEN 1(2 GRAADUREN) ................................. 9 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Beginsituatie ........................................................................................................................................................ 9 Leerplanoverzicht ............................................................................................................................................... 9 Conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden .................................................................................. 11 Structuur en eigenschappen van de materie ............................................................................................ 13 De chemische reactie ...................................................................................................................................... 18 4 LEERINHOUDEN EN DOELSTELLINGEN 2(3 EN 4 GRAADUREN) ...................... 27 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Beginsituatie ...................................................................................................................................................... 27 Leerplanoverzicht ............................................................................................................................................. 27 Structuur en eigenschappen van de materie ............................................................................................ 32 De chemische reactie ...................................................................................................................................... 37 Kunstmatige en natuurlijke polymeren ....................................................................................................... 46 5 EVALUATIE .............................................................................................................. 50 6 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN ...................................................................... 53 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Basisinfrastructuur .......................................................................................................................................... 53 Veiligheid ............................................................................................................................................................ 53 Labomateriaal .................................................................................................................................................... 53 Visualiseringen ................................................................................................................................................. 53 Afvalverwijdering .............................................................................................................................................. 54 7 BIBLIOGRAFIE ......................................................................................................... 55 8 SUGGESTIES VOOR DE VRIJE RUIMTE................................................................ 58 8.1 8.2 Inleiding .............................................................................................................................................................. 58 Thema’s voor chemie ...................................................................................................................................... 58 9 EINDTERMEN ........................................................................................................... 63 9.1 9.2 9.3 Gemeenschappelijke eindtermen natuurwetenschappen derde graad = W+nummer.................... 63 Vakgebonden eindtermen chemie derde graad = C+nummer .............................................................. 64 Decretale specifieke eindtermen wetenschappen derde graad = SET+nummer ............................. 67 1 Voor de studierichtingen Economie-wiskunde, Grieks-wiskunde, Latijn-wiskunde, Moderne talen-wiskunde, Wiskundetopsport. 2 Voor de studierichtingen Grieks-wetenschappen, Latijn-wetenschappen, Moderne talen-wetenschappen, Sportwetenschappen, Wetenschappen-wiskunde, Economie-wetenschappen, Wetenschappen-topsport. 2 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Werken aan het christelijk-gelovig opvoedingsproject is een opdracht van de hele schoolgemeenschap. Deze uitdaging is zeker geen aangelegenheid van de leraar godsdienst alleen. Elk vak kan in zijn dialoog met de werkelijkheid een eigen bijdrage leveren tot een christelijk geïnspireerd zoeken naar waarheid. Elk vak biedt de kansen en de mogelijkheden om tot waardeverheldering of gelovige duiding te komen. In elk vak kunnen leraren voorbeelden aanreiken die jonge mensen brengen tot een christelijk-ethische reflectie op de inhouden, tot een houding van verwondering en bewondering, van solidariteit, van eerbied en dankbaarheid. INLEIDING Dit leerplan richt zich tot een gemotiveerde groep leerlingen die bewust kiezen voor een studierichting met sterke natuurwetenschappelijke en/of wiskundige component. Deze leerlingen mogen dan ook een behoorlijke vorming in de chemie, in de andere natuurwetenschappen en in de wiskunde verwachten. De vorming dient een garantie te bieden voor een vlotte aansluiting op alle vormen van hoger onderwijs met een belangrijk natuurwetenschappelijk vakkenpakket in de aanvangfase. Het leerplan Chemie voor de derde graad aso bouwt voort op de basisvorming in de chemie die alle leerlingen hebben gekregen in het eerste en het tweede leerjaar van de tweede graad aso en die beschreven staat in de leerplanbrochure Chemie aso tweede graad 2006 van het VVKSO. Leraren die niet vertrouwd zijn met de algemene en specifieke doelstellingen van het leerplan chemie voor de tweede graad worden verondersteld zich hierover te informeren. Nieuw in dit leerplan voor de derde graad is de expliciete integratie van de eindtermen in de leerplandoelstellingen. Het volgen van dit leerplan betekent dat men in orde is met de eindtermen die door de Vlaamse Regering zijn goedgekeurd. Vanuit bepaalde eindtermen dient er aandacht te zijn voor het gebruik van de computer door de leerlingen, het koppelen van leerinhouden aan maatschappelijk relevante en herkenbare contexten, het onderzoekend leren en het leren onderzoeken door leerlingen. Bij een juiste interpretatie biedt dit leerplan de leraar vrijheid om persoonlijke accenten te leggen, om aandacht te kunnen besteden aan ethische vragen, actualiteiten, wetenschappelijke literatuur, integratie van de computer in de brede betekenis, wetenschappelijke interesses van de leerlingengroep, om de relatie tussen chemie en maatschappij tot uiting te laten komen en om feedback te geven wat betreft toetsen, taken, practica. Bovendien zijn de samenstellers van mening dat het overbrengen van de wetenschappelijke denk- en werkmethode minstens even belangrijk is als het bijbrengen van pure chemische feitenkennis en hopen ze dat de leraren meer rekening kunnen houden met het formele denkniveau van de modale leerling. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de studierichtingen waarvoor dit leerplan is bedoeld indien men de voorliggende lessentabel van het VVKSO volgt. Studierichting Economie-wiskunde Moderne talen-wiskunde Latijn-wiskunde Grieks-wiskunde Wiskunde-topsport Moderne talen-wetenschappen Latijn-wetenschappen Grieks-wetenschappen Wetenschappen-wiskunde Sportwetenschappen Economie-wetenschappen Wetenschappen-topsport 3de graad aso AV Chemie Leerplan Leerplan met 2 graaduren Leerplan met 3 graaduren indien aan chemie 3 lestijden worden toegekend. Leerplan met 4 graaduren indien aan chemie 4 lestijden worden toegekend. 3 D/2006/0279/040 1 Algemene doelstellingen en gemeenschappelijke eindtermen 1.1 Algemene doelstellingen Tussen de exacte wetenschappen neemt de chemie een zeer belangrijke plaats in. Ze heeft als studieobject het onderzoek van de samenstelling van de stoffen en de mechanismen waardoor andere stoffen kunnen worden gevormd. Ze bestudeert niet alleen de eigenschappen en omzettingen van stoffen in de levenloze natuur maar evenzeer in de levende organismen. Het is de wetenschappelijke discipline bij uitstek waarlangs de leerlingen veilig en milieubewust leren omgaan met stoffen en inzicht verwerven in zowel nuttige als gevaarlijke toepassingen ervan. Meer nog dan in de tweede graad zullen in de lessen chemie met majorleerplan tijd en aandacht worden besteed aan het verzamelen van empirisch feitenmateriaal over de samenstelling en veranderingen van stoffen en aan de inzichtelijke verwerking ervan. Steeds wordt hierbij gewerkt volgens één of meer fasen uit de natuurwetenschappelijke methode. Het verzamelen van dit feitenmateriaal gebeurt onder diverse specifieke vormen: experimentele waarneming in het schoollabo, waarnemingen in de natuur en in het alledaagse leven, bekijken van audiovisueel materiaal, gegevens opzoeken in tabellenboeken, naslagwerken, geïnformatiseerde databanken, op het internet. De leerlingen worden geoefend in het kritisch analyseren en gebruiken van dit feitenmateriaal. Chemie is een vak met een uitermate hoge onderlinge verwevenheid van concepten, principes en wetmatigheden. Het nog relatief eenvoudige modeldenken in de tweede graad was hoofdzakelijk toegespitst op de correlatie tussen de macroscopische verschijnselen en hun modelvoorstelling met onzichtbare, corpusculaire deeltjes van diverse aard. Het modeldenken wordt in de derde graad uitgebreid tot het simultaan, analytisch, overzichtelijk en inzichtelijk leren gebruiken van een ganse verzameling van verklarende modellen in nieuwe situaties van het stoffenonderzoek. De grotere verscheidenheid en complexiteit van de stoffenstructuren vergen ook een grotere bedrevenheid in het gebruik van de chemische symbolentaal. Via een omvangrijke kennis van stoffenstructuren en hun classificaties en van de fysische en chemische eigenschappen van stoffen mondt de chemie van de derde graad uiteindelijk uit in de benadering van stofgedragingen als resultaat van een dynamisch evenwicht tussen stoffen. Het chemisch evenwichtsmodel is een verklarend model van corpusculaire en mathematische aard dat hoge cognitieve vaardigheden onderstelt. De toepassing ervan op concrete stoffensystemen moet de leerlingen een nieuwe en verrijkende visie bieden op het natuurgebeuren, op de ganse problematiek van bescherming van het leefmilieu en op de noodzaak tot zorgzame omgang met grondstoffen en eindproducten. Door de invoering van de verplichte leerlingenpractica krijgen de leerlingen kansen om experimentele vaardigheden te ontwikkelen, om een precieze waarneming te koppelen aan een nauwkeurige verslaggeving, om samenhang te ervaren tussen experiment en theorie, om heel betrokken kennis te maken met de natuurwetenschappelijke methode. Het empirisch karakter van de chemie wordt ongetwijfeld het sterkst geïmplementeerd tijdens de uitvoering van leerlingenproeven. Deze actieve leervorm werkt meestal bijzonder motiverend. Ze bevordert het samenwerken tussen de leerlingen bij het uitvoeren van de experimenten en ontwikkelt de verantwoordelijkheidszin bij het in orde brengen en afruimen van de experimenteerbenodigdheden. 1.2 Gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen = W+nr De gemeenschappelijke eindtermen voor wetenschappen gelden voor het geheel van de wetenschappen en worden op een voor de derde graad aangepast beheersingsniveau aangeboden. Dit betekent dat niet elke gemeenschappelijke eindterm (1 tot en met 31) in elk vak aan bod dient te komen. De gemeenschappelijke eindtermen worden gespreid over de verschillende natuurwetenschappelijke vakken. Om dit te waarborgen 4 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie binnen de school dienen heel concrete afspraken te worden gemaakt tussen de leraren van de drie natuurwetenschappelijke disciplines. Hiervoor kan men best aansluiten bij hierna volgend voorstel afgesproken tussen de leerplancommissies biologie, chemie en fysica. 1.2.1 Onderzoekend leren/leren onderzoeken Deze eindtermen zijn doorlopend in het vizier bij een degelijk experimenteel onderbouwd chemieonderwijs. Vooral concrete demonstratie- en leerlingenproeven komen hiervoor in aanmerking maar ook een meer descriptieve aanpak van een theoretisch probleem. Speciaal in de lessen chemie dienen volgende gemeenschappelijke eindtermen te worden verwezenlijkt: 1-4-8-9-12. Voor eindterm 1 kan dit bij het opzoeken en verwerken van gegevens omtrent: - oplosbaarheid van organische verbindingen bij het bereiden van industriële producten - het sterisch getal en bindingshoeken bij de ruimtelijke opbouw van moleculen - de factoren die de reactiesnelheid en het chemisch evenwicht beïnvloeden - waarden van K, Kz, Kb in het kader van het voorspellen van zuur-base-evenwichten - waarden van normelektrodepotentialen bij het voorspellen van redoxevenwichten, … Eindtermen 4 en 8 kunnen meermaals mooi uitgewerkt worden telkens men uitgaat van een probleemstelling die wordt gevolgd door een leergesprek en leidt tot een veralgemening zoals bij factoren die de reactiesnelheid en het chemisch evenwicht beïnvloeden, het al of niet oplossen van een stof in polaire en apolaire solventen, het onderzoek van de verschillende reactietypes in de koolstofchemie, ... Vermits de vakinhoudelijke eindtermen dienen te worden gerealiseerd in leersituaties die steunen op pijlers van chemie als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap komt eindterm 9 automatisch aan bod. De practica zijn aangewezen mogelijkheden voor de verwezenlijking van eindterm 12. 1.2.2 Wetenschap en samenleving Omdat de vakinhoudelijke eindtermen dienen te worden gerealiseerd in leersituaties die op een evenwichtige wijze steunen op pijlers van chemie als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap kunnen deze eindtermen verwezenlijkt worden door een doordachte keuze van de contexten. Speciaal in de lessen chemie dienen volgende gemeenschappelijke eindtermen worden verwezenlijkt: 13-14-19-20-21. Eindtermen 13 en 14 kunnen worden ingebouwd in de wetenschappelijke literatuur, de verdere historische ontwikkeling van het atoommodel, het pH-begrip, de zuur-base-theorie van Brönsted, de historiek van redoxprocessen (van Volta-element tot eigentijdse batterij), …. Eindterm 19 kan verwerkt worden in het verder aanwenden van modeldenken bij chemische evenwichtsreacties, de evolutie van het atoommodel na Bohr, ... Eindterm 20 kan worden verwezenlijkt door te illustreren dat chemische begrippen zoals pH (tuinvijver), concentratie, veiligheidsnormen, elektrodepotentialen (loodgieter), buffersystemen (geneeskunde), katalysator (auto) worden overgedragen naar een breed publiek. Denken we maar hoe vaak er in de overdrachtelijke betekenis wordt gesproken over de verzuring van de maatschappij en de lakmoestest voor bedrijven. De ethische dimensie of eindterm 21 kan vaak aan bod komen, bijvoorbeeld in de afvalproblematiek, het overmatig gebruik van (kunst)meststoffen en hun oplosbaarheid in water, de uitputting van grondstoffen door overmatige ontginning (stoichiometrische berekeningen), het gebruik van isotopen (radiotherapie) en de hierbij aansluitende problematiek van de berging van radioactief afval, … 3de graad aso AV Chemie 5 D/2006/0279/040 1.2.3 Attitudes Deze eindtermen worden doorlopend nagestreefd in een leergesprek, klasdiscussie, bij leerlingenproeven, persoonlijk werk, groepswerk, experimenteel werk, ... Tijdens de lessen chemie dienen volgende gemeenschappelijke eindtermen wezenlijke aandacht te krijgen: 22-23-24-25-26-27-28-29-30-31. Behalve voor het verwerven van een aantal experimenteervaardigheden en concrete aandacht voor de wetenschappelijke onderzoeksmethode lenen de leerlingenpractica zich eveneens tot het nastreven van een aantal attitudes zoals: - veilig en milieubewust omgaan met stoffen - experimenten op een verantwoorde wijze uitvoeren - meetresultaten objectief voorstellen en kritisch evalueren - zich wetenschappelijk en taalkundig correct uitdrukken - met anderen samenwerken en rekening houden met de mening van anderen - respect tonen voor het werk van anderen en voor het gebruikte materiaal - zelfstandig kennis verwerven. 6 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 2 Algemene didactische wenken De algemene didactische wenken zoals vermeld in de leerplanbrochure voor chemie aso in de tweede graad 2006 blijven gelden voor het onderwijs van de chemie in de derde graad. Volgende punten vragen echter bijzondere aandacht. 2.1 Benodigdheden Benodigdheden die absoluut noodzakelijk zijn om het leerplan te realiseren en aan de scholen worden opgelegd staan afzonderlijk vermeld in de rubriek Minimale materiële vereisten. Onder de rubriek ‘Benodigdheden’ van de Didactische wenken staan de minimale materiële vereisten telkens aangegeven met een ‘■’. Voor een eigentijdse didactische verwerking van de leerinhouden, aanschouwelijke demonstratieproeven en een vlotte organisatie van de leerlingenpractica wordt extra aandacht gevraagd voor de progressieve beschikbaarheid van: - computer met cd-romdrive voor weergave van simulatiemodellen, voor inoefenprogramma's en met internetaansluiting - een representatieve verzameling van alledaagse gebruiksproducten in hun gebruikelijke handelsverpakking teneinde de toepassingen van de chemie in de alledaagse leefwereld beter en intenser te kunnen illustreren - gebruiksvriendelijke materiaalsets om veilig, snel en efficiënt eenvoudige leerlingenproeven te kunnen uitvoeren - voldoend aantal precisiebalansen voor massabepalingen van stoffen door leerlingen in het kader van de samenstelling van oplossingen, rendementsbepalingen, ... - voldoende volumetrisch materiaal van behoorlijke kwaliteit om leerlingen titrimetrische en gasvolumetrische analysen te laten uitvoeren - eenvoudige pH-meters voor gebruik door leerlingen - geschikte apparatuur voor de bepaling van de elektrische spanning van chemische cellen en voor het uitvoeren van eenvoudige elektrolyses door leerlingen. 2.2 Experimenten 2.2.1 Veiligheidsaspecten Zoals reeds uitvoerig vermeld in de leerplanbrochure van de tweede graad, moeten voor de experimentele aspecten van het chemieonderwijs de noodzakelijke veiligheidsvoorzieningen worden gewaarborgd. Daartoe is een ernstig en regelmatig overleg tussen de schooldirectie, het diensthoofd veiligheid en de betrokken leraren chemie noodzakelijk. Het veilig leren omgaan met stoffen tijdens de chemielessen is niet uitsluitend te benadrukken vanuit het oogpunt van elementaire bescherming van leraren en leerlingen maar is tevens een wezenlijke doelstelling van het chemieonderwijs. De didactische vormgeving van "veilig leren omgaan met stoffen door chemie" is dan ook een opdracht voor elke school die kwaliteitsonderwijs beoogt. Het is enkel in een vak zoals chemie dat leerlingen op een kritischobjectieve wijze met bekende en onbekende stoffen kunnen leren omgaan zonder overdreven angstgevoelens, onverantwoorde slordigheid of roekeloosheid. De aanzet tot deze aspecten van veiligheidsonderricht, reeds gegeven in de tweede graad, mag zeker in de derde graad niet verloren gaan, integendeel. 3de graad aso AV Chemie 7 D/2006/0279/040 Het dragen van veiligheidsbril en beschermende kledij tijdens de uitvoering van laboratoriumproeven blijft verplicht. Ook is het strikt verboden vloeistoffen op te zuigen zonder gebruik te maken van geschikte pipetvullers. Er wordt ook aan herinnerd dat voor leerlingenpractica waarbij meer dan twintig leerlingen gelijktijdig experimenteel werk uitvoeren, omwille van de veiligheid en ook om didactische redenen, ofwel extra begeleiding moet worden voorzien ofwel een eenvoudigere invulling moet worden gegeven. Net zoals in de tweede graad wordt de concrete organisatie van de leerlingenpractica aan de creativiteit van de leraar overgelaten. De algemene veiligheidsvoorschriften of op te volgen algemene attitudes bij het uitvoeren van practica chemie moeten aan de leerlingen worden medegedeeld en toegelicht. Deze voorschriften blijven permanent, goed zichtbaar en leesbaar, in het vaklokaal uitgehangen. Een afdruk ervan moet aan de leerlingen jaarlijks, vóór het uitvoeren van het eerste practicum, worden bezorgd. Het is juridisch aan te bevelen naar de gewenste opvolging van deze voorschriften te verwijzen in het schoolreglement dat door ouders of leerlingen wordt ondertekend. De specifieke veiligheidsvoorschriften of aan te leren technieken tijdens welbepaalde practica moeten uiteraard in het gepaste practicum worden toegelicht. Hiertoe kan ook gebruik worden gemaakt van voorschriften vermeld in de gebruikte leerboeken, voor zover deze voldoende rekening houden met de specifieke omstandigheden van het vaklokaal voor chemie in de betrokken school. 2.2.2 Aanbevolen proeven Suggesties voor mogelijke experimenten staan vermeld in de pedagogisch-didactische wenken bij de leerplaninhouden. Over de concrete uitvoering kan meer informatie worden gevonden op bestaande cd-roms en verzamelbundels van demonstratie- en leerlingenproeven en in de beschikbare leerboeken. Ook door onderlinge gesprekken en uitwisseling van ervaringen, bijvoorbeeld in het kader van vakwerkgroepen voor chemie, kan nuttige informatie worden verkregen en verspreid. Vooraleer demonstratieproeven of leerlingenproeven uit te voeren raadpleegt men steeds de brochure ‘Chemicaliën op school’ om na te gaan of het wel verantwoord is die stof in die concentratie te gebruiken of te laten gebruiken door een bepaalde leerlingengroep. Voor de stoffen gebruikt tijdens de gekozen leerlingenproeven zoeken de leerlingen de R- en S-zinnen op en/of hertalen ze de nummers ervan in woorden. Experimenten voor de bereiding en/of het aantonen van chemische eigenschappen van enkelvoudige stoffen zijn niet steeds zonder gevaar. Men zal dus steeds goed controleren of men een geschikte, dit wil zeggen veilige experimentele werkwijze kan gebruiken en of men beschikt over de nodige veiligheidshulpmiddelen. Vooral voor de omgang met alkali- en aardalkalimetalen, met de halogenen en met waterstofgas wordt gewaarschuwd. Men zal ook bijzonder voorzichtig en oplettend zijn bij experimenten met fosfor (brandgevaar!). 8 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 3 Leerinhouden en doelstellingen 1 (2 graaduren) 3.1 Beginsituatie In de lessen chemie van de tweede graad werd een basisinitiatie in de natuurwetenschap chemie beoogd, met een beperkte overdracht van kennis en vaardigheden. De leerlingen werden gesensibiliseerd voor natuurwetenschappelijke studies en geëvalueerd in het vooruitzicht van hun capaciteiten en interesse voor voortgezette studie in een natuurwetenschappelijke studierichting. Inhoudelijk kwamen ze tot het inzicht dat de materie in haar macroscopische verschijningsvormen kan worden geanalyseerd van stoffenmengsel tot atoom en dat alle omzettingen die de stoffen kunnen ondergaan steeds terug te voeren zijn tot herschikking van atomen en elektronen, gepaard gaande met energie-uitwisselingen. 3.2 Leerplanoverzicht De opbouw van het leerplan met 2 graaduren (2 lestijden in het geheel van de derde graad) wordt hieronder schematisch voorgesteld. De twee helften van de binnenste cirkel stellen elk een graaduur voor, of beide (1 en 2) te geven in het vijfde jaar of beide (1 en 2) in het zesde jaar of lestijd 1 in het vijfde en lestijd 2 in het zesde jaar. In de twee lestijden zitten de eindtermen ET bedoeld voor de basisvorming chemie. Eventueel kan al dan niet vakoverschrijdend extra wetenschappelijke en/of chemische vorming worden aangeboden in een lestijd voor vrije ruimte, voorgesteld door de buitenste ring. 1ET 2ET Vrije ruimte Het leerplan Chemie met 2 graaduren omvat: - conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden - 2 hoofdrubrieken met chemie-inhouden: ‘Structuur en eigenschappen van de materie’ en ‘De chemische reactie’ te combineren met contexten. * Conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden Practica - minstens 4 lestijden per graad Gebruik van ICT in de chemie – minstens 2 lestijden per graad Chemie en beroepen – minstens 1 lestijd per graad, al dan niet verdeeld en al dan niet geïntegreerd Wetenschappelijke literatuur – te integreren Technische realisaties – te integreren Maatschappelijke aspecten – te integreren 1 Voor de studierichtingen Economie-wiskunde, Grieks-wiskunde, Latijn-wiskunde, Moderne talen-wiskunde. 3de graad aso AV Chemie 9 D/2006/0279/040 * * Structuur en eigenschappen van de materie Verdere kennismaking met de stofklassen - ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen De anorganische verbindingen De koolstofverbindingen Bouw van de stoffen - ca 2 lestijden voor de verplichte doelstellingen Atoommodel van Bohr-Sommerfeld Ruimtelijke bouw van de stoffen Eigenschappen van de stoffen - ca 3 lestijden voor de verplichte doelstellingen Polaire en apolaire stoffen Oplosbaarheid en beïnvloedende factoren De chemische reactie Materieaspecten - ca 6 lestijden voor de verplichte doelstellingen Isotopen Gemiddelde relatieve atoommassa Molair gasvolume Concentratie Stoichiometrie Dynamiek van chemische reacties - ca 4 lestijden voor de verplichte doelstellingen Reactiesnelheid en factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden Chemisch evenwicht en factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden Reactiesoorten - ca 8 lestijden voor de verplichte doelstellingen Zuur-base-reacties Redoxreacties Reactietypes in de koolstofchemie In het leerplan met 2 graaduren zijn de verplichte leerplandoelstellingen vetgedrukt. In het verplicht gedeelte zijn de eindtermen van de basisvorming opgenomen en aangeduid met C+Nr (vakgebonden eindtermen chemie) en/of W+Nr (gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen). De niet vetgedrukte leerplandoelstellingen zijn een niet verplichte uitbreiding die mag worden weggelaten of vervangen door persoonlijk gekozen vormende inhouden in verband met het chemieonderwijs. Partim bij een doelstelling betekent dat de vermelde eindterm slechts gedeeltelijk in de leerplandoelstelling aan bod komt. Voorbeelden van vormende inhouden kunnen zijn, al of niet in samenwerking met andere vakken: - het uitwerken door leerlingen van een presentatie over een voor de leerlingen nieuwe leerinhoud chemie - het geven van een spreekbeurt in een moderne vreemde taal of het uitschrijven van een wetenschappelijke tekst rond een thema uit de chemie - het verzorgen van een vakoverschrijdend eindwerk, projectwerk, tentoonstelling in verband met chemie. Leerplan Verplicht wordt aangegeven Uitbreiding 2 graaduren Vet-recht Niet vet-recht Het richtinggevend aantal lestijden geldt enkel voor de verplichte, dus vetgedrukte doelstellingen. Practica en ICT bieden mogelijkheden om vormen van actief en zelfstandig leren in te lassen. Actief en zelfstandig leren brengt niet alleen afwisseling. Deze werkvorm draagt ook positief bij tot de leerlingenactiviteit tijdens de les en biedt tevens de leraar de mogelijkheid in te spelen op de verschillende leerstijlen van de leerlingen. Bovendien dwingen de maatschappelijke noodzaak van levenslang leren en de continue confrontatie met nieuwe problemen en taken, het onderwijs om de leerlingen op ‘actief, zelfstandig en samenwerkend leren’ voor te bereiden. Door het feit dat leerlingen meer actief met studiemateriaal bezig zijn, ervaren zij een succeservaring wat hun motivatie doorgaans bevordert. Open onderzoeksopdrachten rond een eenvoudig chemisch probleem bieden hier interessante mogelijkheden. 10 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Door een oordeelkundige keuze van contexten kan wetenschappelijke literatuur worden geïntegreerd tijdens de lessen chemie. Aanbevolen wordt ook korte teksten in Moderne vreemde talen in te lassen om het vakoverschrijdend werken aan bod te laten komen. De leerstofafbakening voor chemie wordt hierna weergegeven onder vorm van drie rubrieken: - Leerinhouden: dit is het verplichte leerstofkader waarbinnen elke leraar de jaarplanning en concrete leerstofontwikkeling moet uitwerken. Dit leerstofkader is bindend voor elke leraar chemie in de betrokken studierichtingen. De chronologische volgorde is echter niet bindend. - Leerplandoelstellingen: dit zijn verduidelijkingen van het eigenlijke leerstofkader, ten behoeve van de leraar en geschreven in functie van de leerling. Ze geven ook aan wat er minimum van de leerling wordt verwacht vanuit de eindtermen en dus ook de minimale diepgang die de leraar moet aanbrengen via de gekozen leerstofontwikkeling. De nummers bij de doelstellingen en voorafgegaan door C verwijzen naar de vakgebonden eindtermen voor chemie, de nummers voorafgegaan door W hebben betrekking op de gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen. Partim (p) volgend op een getal betekent dat de bijbehorende eindterm slechts gedeeltelijk aan bod komt in de doelstelling. - Pedagogisch-didactische wenken: dit zijn niet-bindende adviezen waarmede de leraar kan rekening houden om het chemieonderwijs doelgericht, boeiend en efficiënt uit te bouwen. De rubriek ‘benodigdheden’ moet door directies en leraren worden behartigd. Een ‘’ voor de benodigdheden verwijst naar de minimale materiële vereisten. De rubriek ‘mogelijke experimenten’ biedt een reeks suggesties van mogelijke experimenten, waaruit de leraar een oordeelkundige keuze kan maken. De rubriek ‘wenken’ biedt een aantal aandachtspunten en bakent de grenzen af tussen leerstofaspecten voor de tweede en de derde graad. Overal in onderstaande teksten verwijzen de nummers tussen haakjes naar de eindtermen zoals vermeld in de lijst van de eindtermen achteraan deze brochure. De nummers voorafgegaan door C verwijzen naar de vakgebonden eindtermen voor chemie. De nummers voorafgegaan door W verwijzen naar de gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen. Een p achter een nummer betekent partim of gedeeltelijk verwezenlijkt. 3.3 Conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 1 veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en R- en S-zinnen opzoeken (C2–W30) 2 met eenvoudig materiaal een neutralisatiereactie uitvoeren (C3partim-W22 t.e.m. W31) 3 met eenvoudig materiaal een redoxreactie uitvoeren (C3partim-W22 t.e.m. W31) 4 de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode (C4) 5 de verschillende stappen van een chemische analyse in een concreet voorbeeld uitvoeren (C20- W22 t.e.m. W31). De leerlingen kunnen: 6 chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken en verwerken (C5partim- W1) 7 gevonden informatie weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen met behulp van ICT (C5partim). De leerlingen kunnen: 8 het belang van chemische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren (C6). 3de graad aso AV Chemie LEERINHOUDEN Practica een equivalent van minstens 4 lestijden, gespreid over de graad Gebruik van ICT in de chemie een equivalent van minstens 2 lesuren gespreid over de graad Chemie en beroepen minstens 1 lestijd al dan niet verdeeld 11 D/2006/0279/040 over de graad en al dan niet geïntegreerd De leerlingen kunnen: 9 mijlpalen in de geschiedenis van de chemie aangeven (W13) 10 technische realisaties uit het dagelijkse leven herkennen en/of in verband brengen met bestudeerde chemische concepten en/of werkwijzen (W15) 11 veranderingen in de samenleving koppelen aan nieuwe chemische inzichten en/of toepassingen (W16-W17-W18W214). Wetenschappelijke literatuur Technische realisaties Maatschappelijke aspecten DIDACTISCHE WENKEN Mogelijke onderwerpen voor practica zijn: - - Een neutralisatiereactie uitvoeren met huishoudproducten: een hoeveelheid tafelazijn neutraliseren met ‘Destop’ met fenolftaleïne als indicator (C3partim). Verbrandingsreacties uitvoeren(C3partim). Verdringingsreacties uitvoeren zoals een ijzeren spijker in een CuSO 4-oplossing brengen (C3partim). Identificatiereacties uitvoeren zoals CO2 aantonen met heldere kalkwater-oplossing, chloriden aantonen met een zilvernitraatoplossing, zuren/basen aantonen met zuur-base-indicatoren, Fe3+ aantonen met SCN1-; Fe2+ aantonen met Fe(CN)63-, I2 aantonen met zetmeel en vice-versa, onverzadigde koolstofverbindingen aantonen met een additie van dijood, alcoholtest, Fehlingreagens voor de identificatie van aldehyden, …. (C4). Studie van de fysische eigenschappen van stoffen zoals oplosbaarheid en polariteit (C10). Werken met molecuulmodellen. Studie van de reactiesnelheid en de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden. Studie van het chemisch evenwicht en de factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden. Bepaling van vitamine C in peterselie, fruitsappen, …. (C20). Analyse van aardappelchips, snoepjes, …. (C20). Open onderzoeksopdrachten in verband met eenvoudige chemische problemen naar keuze. Mogelijkheden voor ICT-gebruik door leerlingen tijdens de les chemie zijn: - - Op een CD-rom met productgegevens de brutoformule, R- en S-zinnen, gevarensymbolen van een opgegeven stof weervinden en gebruiken. Gegevens opzoeken op een internetsite, in tabellenboek of cataloog, deze gegevens elektronisch verzamelen en verwerken om bijvoorbeeld zelfstandig het grafisch verband tussen smeltpunt van koolstofverbindingen en het aantal koolstofatomen op te sporen. Raadplegen van het internet voor het opzoeken van informatie omtrent stereochemie, toepasselijke contexten, wetenschappers, beroepen en die informatie verwerken (C5). Zelfstudiepakketten die gebruik maken van ICT benutten. Metingen van grootheden en gegevensverwerking met ICT. Het gebruik van een grafisch rekentoestel bij het vergaren en verwerken van meetgegevens. Het maken van een laboverslag met tekstverwerker binnen de les en niet als taak. Gebruiken van computergestuurd oefen- en toetsmateriaal. ICT-opdrachten gekozen door de leraar. Wenken 12 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie - De eindterm C2 niet exclusief tijdens de practica aan bod laten komen, integreren telkens waar relevant en mogelijk. - Stoffen met zeer hoge vluchtigheid en zeer lage ontvlammingstemperatuur zoals propanon, pentaan, hexaan en andere, mogen slechts in zeer kleine hoeveelheden door leerlingen worden gebruikt tijdens practica en mits inachtneming van strikte veiligheidsnormen zoals het afsluiten van alle bunsenbranders en verwarmingsapparatuur op de leerlingentafels. De leraar moet objectief durven beslissen of een leerlingengroep over voldoende laboratoriumvaardigheid en zelfdiscipline beschikt om bepaalde experimenten, waarbij gevaar niet uitgesloten is, voldoende risicoloos uit te voeren. - Bepaalde stoffen mogen niet worden gebruikt door leerlingen tijdens practica, sommige evenmin tijdens demonstratieproeven. Voor meer concrete informatie in dit verband wordt verwezen naar de VVKSOchemicaliënlijst voor gebruik in schoollaboratoria: zie Bibliografie. - Rond het thema chemie en beroepen kan men eventueel informatie inwinnen bij de Federatie van de Chemische Nijverheid www.fedichem.be of de website www.jobschemie.be of http://www.feelthechemistry.nl raadplegen of informatieve leesteksten in verband met dit onderwerp met de leerlingen bespreken. Eventueel nodigt men personen die chemie in hun beroep gebruiken uit in de klas: chemicus, laborant, ingenieur, verpleegster, voedingsdeskundige, journalist, jurist, brandweerman, … Verder kunnen videoclips zoals ‘Actief met chemie’ van de Stichting C3 te Amsterdam hier goede dienst bewijzen. - Wat betreft de geschiedenis van de chemie kan men zich beperken tot een geïllustreerd overzicht van de mijlpalen of waar mogelijk een bepaalde mijlpaal verder uitdiepen: de vier elementen water, aarde, lucht, vuur in de oudheid, de alchemie in de oosterse landen, de verspreiding van het alchemistisch denken in de westerse wereld gekoppeld aan de verspreiding van het christendom, de ontwikkelingen van natuurwetenschappelijke inzichten in de veertiende en vijftiende eeuw, de toegepaste chemie in de zestiende eeuw, de ontwikkeling van de chemie als zelfstandige discipline in de zeventiende eeuw, de ontwikkeling van een begrippenkader en van de kwantitatieve chemie in de achttiende eeuw, de verklarende modellen, het PSE en de koolstofchemie in de negentiende eeuw, kernchemie, kunststoffen, biochemie en preparatieve chemie in de twintigste eeuw. 3.4 Structuur en eigenschappen van de materie 3.4.1 Verdere kennismaking met de stofklassen LEERPLANDOELSTELLINGEN: LEERINHOUDEN ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 1 formules en namen van anorganische ternaire zuren en zouten schrijven en begrijpen als uitbreiding van chemie in de tweede graad wat betreft oxidatiegetallen, atoomgroepen en naamgeving 2 van enkele veel gebruikte anorganische verbindingen de triviale naam, een typische toepassing in het dagelijkse leven en/of een eigenschap geven (C18 partim) 3 voorbeelden van chemische reacties tussen anorganische verbindingen in de leefwereld geven en gegeven contextuele voorbeelden interpreteren. De anorganische verbindingen De leerlingen kunnen: 4 met behulp van een determineertabel de aanwezige functionele groep(en) in een gegeven formule van monoen polyfunctionele koolstofverbindingen identificeren 3de graad aso AV Chemie De koolstofverbindingen Koolwaterstoffen: - lineair, vertakt en cyclisch 13 D/2006/0279/040 (C1-C7) 5 naam of formule van alkanen, alkenen, alkynen , 6 7 alkanolen, halogeenalkanen, alkoxyalkanen, alkanalen, alkanonen, alkaanzuren, alkylalkanoaten, alkaanamines en alkaanamiden schrijven op basis van respectievelijk de gegeven formule of naam het verband aangeven tussen gegeven eigenschappen van koolstofverbindingen en hun karakteristieke groep en/of koolstofskelet (C8) van een aantal representatieve koolstofverbindingen een toepassing en/of een typische eigenschap aangeven (C18partim). - verzadigd en onverzadigd - aromaten Monofunctionele koolstofverbindingen DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden - Stoffenverzameling van anorganische verbindingen en koolstofverbindingen. Etiketten, verpakkingen, reclamefolders, ... om het gebruik van anorganische en organische verbindingen in het dagelijkse leven te illustreren. - Oefenprogramma's voor naamgeving van stoffen en voor herkennen van verbindingsklassen. Stereomodellen voor koolstofverbindingen: bolmodellen, bolschilmodellen of bolstaafmodellen, naar keuze computerprogramma voor opbouw van molecuulskeletten. Determineertabel voor koolstofverbindingen conform eindterm C1. Overzichtstabel of PSE met aanduiding welke elementen meer dan één oxidatiegetal bezitten. Mogelijke experimenten - Illustratie van overeenkomstige eigenschappen voor stoffen in eenzelfde verbindingsklasse. Illustratie van chemische reacties tussen anorganische stoffen in de leefwereld. Representatieve voorbeelden van chemische reacties met huishoudchemicaliën uitvoeren. Illustratie van de brandbaarheid en lichtontvlambaarheid van koolstofverbindingen. Wenken - Al de stoffen vermeld onder C18 dienen ergens in de leerplanverwerking aan bod te komen. - De vermelde volgorde om leerinhouden aan te brengen is niet bindend. Naar eigen wens mag men de uitgebreidere kennismaking met chemische verbindingsklassen verschuiven naar een later stadium van de leerplanverwerking. Beginnen met deze leerinhoud heeft echter als voordelen dat een continue training van namen en formules automatisch kan worden ingebouwd evenals een betere coördinatie met het leerplan biologie wat betreft de formules van de koolstofverbindingen. - De systematische naam van anorganische verbindingen zal men vanaf nu vereenvoudigen door het weglaten van overbodige indices van atomen of atoomgroepen. Is in de naamgeving van verbindingen geen verwarring mogelijk dan is in de naamgeving de vermelding van de indices overbodig en worden de indices daar ook niet vermeld. Naamgeving met de juiste vermelding van overbodige indices kan echter niet als fout worden beschouwd. Is er wel verwarring mogelijk dan wordt de naamgeving met vermelding van de indices door Griekse telwoorden verder gebruikt ofwel wordt de stocknotatie gehanteerd. Leerlingen mogen een tabel raadplegen om te weten van welke elementen de atomen meer dan één oxidatiegetal kunnen aannemen. De 14 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie concrete waarden van de oxidatiegetallen hoeven niet in die tabel te worden vermeld, maar moeten blijken uit een gegeven naam en/of formule en uit de raadpleging van het PSE. - Het verband tussen het OG van een element en zijn plaats in het PSE wordt gegeven in volgende tabel: Groepsnummer Lading + ion Lading - ion Hoogste + OG Laagste - OG Ia +1 IIa +2 IIIa +3 Iva Va VIa VIIa +I +II +III +IV -IV -3 +V -III -2 +VI -II -1 +VII -I Het positief OG van een element komt overeen met het groepsnummer. Het negatief OG van een element komt overeen met het groepsnummer - 8. De hoogst mogelijke waarde voor een oxidatiegetal = +VII. De laagst mogelijke waarde voor een oxidatiegetal is -IV omdat elementen uit groepen Ia, IIa en IIIa nooit elektronen opnemen. Sommige elementen bezitten meer dan één OG. Het oxidatiegetal wordt altijd weergegeven door een Romeins cijfer, voorafgegaan door het ladingsteken. Voor het OG in een samengestelde stof geldt steeds: element uit Ia heeft OG = +I F heeft OG = -I element uit IIa heeft OG = + II O heeft OG = -II (behalve in peroxiden) element uit IIIa heeft OG = + III H heeft OG = +I (behalve in hydriden) - De te kennen zuren uit de tweede graad worden nu aangevuld met de ternaire zuren met in de naam per-aat, -iet of hypo-iet. Hieruit kunnen dan heel systematisch de namen van de overeenkomstige anionen worden afgeleid. - Wat betreft de naamgeving van koolstofverbindingen zullen de leerlingen op de eerste plaats worden getraind om gegeven namen om te zetten in de juiste chemische formule. Het kunnen geven van een juiste naam behorend bij een gegeven formule, kan beperkt blijven tot de formules die regelmatig in de chemielessen worden gebruikt. Voor het schrijven van formules of namen van koolstofverbindingen en voor het herkennen van stofklassen mogen de leerlingen gebruik maken van een determineertabel, ook op toetsen en examens. - Men zal er ook over waken niet onnodig veel lesuren aan "het inoefenen van nomenclatuur" te besteden. Eens de belangrijkste basisprincipes gegeven en ingeoefend zal men het gebruik van aanvaardbare stofnamen continu integreren in de chemielessen. De leerkrachten waken er over bij het 'lezen' van formules de namen van de stoffen te gebruiken in plaats van zich te beperken tot de spelling van formuleletters en indices. Een formule zoals HNO3 zal dus worden gelezen als 'waterstofnitraat' en niet als 'ha-en-o-drie'! Ook de aard van het betrokken deeltje (molecule, atoom, ion) formuleert men zo duidelijk mogelijk. - Een echte kennismaking met de verbindingen wordt heel wat boeiender door enkele eenvoudige experimenten in te lassen of door gebruik te maken van een stoffenverzameling, van etiketten, verpakkingen of reclamefolders om het gebruik in het dagelijkse leven te illustreren. - Men zal bij het experimenteren met koolstofverbindingen de noodzakelijke veiligheidsmaatregelen zeer goed in acht nemen, vooral in verband met de vluchtigheid en de brandbaarheid van vele organische stoffen. 3de graad aso AV Chemie 15 D/2006/0279/040 3.4.2 Bouw van de stoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN Ca 2 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 8 het atoommodel van Sommerfeld duiden als een aanpassing van het atoommodel van Bohr vanuit een betere spectraalanalyse 9 hoofdniveaus, subniveaus, magnetische niveaus en spin van een elektron onderscheiden voor het beschrijven van de energietoestand van een elektron 10 de basisregels voor de opvulling van de energieniveaus van de elektronen in de atomen toepassen 11 de symbolische voorstelling van de elektronenconfiguratie in een atoom interpreteren en weergeven 12 de waarde van de ionisatie-energie in verband brengen met de elektronenconfiguratie (W1) 13 het verband tussen de elektronenconfiguratie en de opbouw van het PSE met s, p, d en f-blok aangeven 14 de sterkte van metaal- en niet-metaalkarakter, de monoatomische ionvorming, afmetingen van atomen en monoatomische ionen en de meest voorkomende oxidatiegetallen verklaren en toepassen in relatie met het PSE of in verband brengen met de elektronenconfiguratie. De leerlingen kunnen: 15 lewisformules schrijven van polyatomische moleculen en ionen waarvan het skelet gegeven is, met identificatie van de bindende elektronenparen, de vrije elektronenparen, de normale atoombinding en de donor-acceptor-atoombinding 16 uit gegeven lewisformules de ruimtelijke opbouw van moleculen voorspellen aan de hand van het sterisch getal, bindingshoeken en bindingslengten 17 een sigma- en pi-binding onderscheiden wat betreft hun ruimtelijk voorkomen 18 uitleggen wat isomeren zijn (C9) 19 structuurformules van isomeren weergeven uitgaande van eenvoudige brutoformules (C9) 20 keten-, plaats-, functie-, cis-trans- en optische isomeren onderscheiden (C9). LEERINHOUDEN Atoommodel van Sommerfeld-Bohr Ruimtelijke bouw van de stoffen DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Periodiek systeem met aanduiding van s-, p-, d- en f-blok. Transparanten, afbeeldingen, dia's, stereomodellen en/of computersimulaties voor de visualisering van de verschillende bindingstypes, - en -bindingen, soorten isomerie. Mogelijke experimenten - Bouwen van molecuulmodellen. 16 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie - Het verschil in fysische en chemische eigenschappen van twee isomeren zoals methylethanoaat en propaanzuur experimenteel vaststellen. Wenken - Voor de studie van de isomerie zorgt men ervoor dat aangepaste sets met ruimtelijke modellen beschikbaar zijn voor de leerlingen. - De recentste IUPAC-richtlijnen voor de indeling van de soorten isomeren o.a. in constitutie-isomeren en enantiomeren, ... eventueel vermelden maar de toepassing ervan overlaten aan het hoger onderwijs. - Bij optische isomerie volstaat het de noodzakelijke aanwezigheid van minstens een asymmetrisch koolstofatoom te illustreren met voorbeelden en modelvoorstellingen. 3.4.3 Eigenschappen van de stoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 3 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 21 polaire en apolaire stoffen onderscheiden vanuit het verschil in EN-waarden tussen de bindingspartners en de gegeven geometrie van de molecule. De leerlingen kunnen: 22 de oplosbaarheid kwalitatief omschrijven als een maximale hoeveelheid opgeloste stof in een bepaald volume oplosmiddel 23 de oplosbaarheid van anorganische en organische stoffen in water en in andere solventen voorspellen steunend op interacties tussen polaire en/of apolaire stoffen (C10) 24 het belang van intermoleculaire krachten bij het oplosproces illustreren met voorbeelden uit de leefwereld LEERINHOUDEN Polaire en apolaire stoffen Oplosbaarheid en beïnvloedende factoren DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Tabel met EN-waarden. Stereomodellen van moleculen om het dipoolkarakter te kunnen waarnemen. Mogelijke experimenten - Onderzoek van de polariteit van moleculen via elektrostatische eigenschappen bijvoorbeeld via afbuigingsproeven van vloeistofstralen in een elektrisch veld. Waarnemingen voor stoffen naar keuze in verband met oplosbaarheid in water en organische solventen, dipoolkarakter. 3de graad aso AV Chemie 17 D/2006/0279/040 Wenken - De studie van de polariteit van stoffen is een uitbreiding van de tweede graad waar vanuit de geometrie enkel de polariteit van water werd uitgelegd. - Het onderscheid tussen het dipoolkarakter van de binding(en) en dat van de molecule kan worden gevisualiseerd door ruimtelijke molecuulmodellen waarop ‘ladingsvectoren’ worden aangebracht met een relatieve lengte evenredig met het verschil tussen de elektronegatieve waarde van de bindingspartners. Op die manier kunnen de leerlingen vlot inzien of de dipolen al dan niet elkaar opheffen. - De oplosbaarheid van een stof dient duidelijk te worden onderscheiden van het elektrolytgedrag. Bepalend voor de oplosbaarheid is de gelijke aard van opgeloste stof en oplosmiddel. 3.5 De chemische reactie 3.5.1 Materieaspecten LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN ca 6 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 25 definiëren wat isotopen zijn en de symbolische voorstelling van hun nucliden interpreteren 26 het verband leggen tussen de gemiddelde relatieve atoommassa uit het PSE en het procentueel voorkomen van de natuurlijke isotopen 27 de gemiddelde relatieve atoommassa berekenen uit het procentueel voorkomen van isotopen 28 het belang van isotopen illustreren in toepassingen voor het leefmilieu, de geologie, de geneeskunde, … (W15W16-W17). De leerlingen kunnen: 29 definiëren dat het molair gasvolume bij normale omstandigheden 22,4 liter per mol bedraagt en onafhankelijk is van de aard van het gas 30 het molair gasvolume, de massa en/of het aantal deeltjes bij normale omstandigheden en andere berekenen. De leerlingen kunnen: 31 andere concentratie-eenheden dan mol/liter en gram/liter definiëren en hun gebruik en belang in huishoudchemicaliën, milieu en veiligheid illustreren: massaprocent, volumeprocent, promille, ppm, ppb 32 berekeningen maken rond het verband tussen de massadichtheid van mengsels en hun concentratie in mol per liter, massaprocenten, volumeprocenten 33 concentratiegegevens op etiketten van handelsproducten interpreteren in termen van hoge en lage concentraties en van reële en vermeende gevaren (C2) 34 berekeningen maken van de gasdruk, de massa en/of het aantal deeltjes bij normale omstandigheden en andere. 18 D/2006/0279/040 Isotopen Gemiddelde relatieve atoommassa Molair gasvolume Concentratie: uitbreiding 3de graad aso AV Chemie De leerlingen kunnen: 35 massa en stofhoeveelheid berekenen van reagentia en reactieproducten bij aflopende reacties waarvan de reactievergelijking gegeven is (C14) 36 concentraties, dichtheden, gasvolumes bij normale omstandigheden en andere, berekenen bij stoichiometrische hoeveelheden en bij overmaat. Stoichiometrie DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Visuele voorstellingen van molhoeveelheden van vaste en vloeibare zuivere stoffen, van het molair gasvolume bij normale omstandigheden door een kubus of een bol met 22,4 liter inhoud. Etiketten, verpakkingen, ... om concentratiegegevens van stoffen en daaraan verbonden gevaren in het dagelijkse leven te illustreren en te interpreteren. - Toestellen voor de bepaling van druk, temperatuur, massa en volume van een gas zoals gasburet, gasmeetspuit, gegradueerde gasklok, gashouders, ... Mogelijke experimenten - Bepaling van de molaire massa van stoffen of van het molair gasvolume. Bereiding van oplossingen met bepaalde concentratie in mol/l en in g/l en in andere eenheden dan mol/liter en gram/liter. Verdunning van oplossingen. Kwantitatieve experimenten met gassen gebaseerd op de molaire druk van gassen. Wenken - In de tweede graad werd de internationale atoommassa-eenheid (1 u = 1,66.10-27 kg) bij benadering gelijk gesteld aan de absolute massa van één waterstofatoom. Na kennismaking met het isotoopbegrip wordt deze eenheidsmassa gelijk gesteld aan één twaalfde van de absolute massa van een 12C-atoom. Gelijktijdig wordt het begrip relatieve atoommassa opgefrist en het begrip gemiddelde relatieve atoommassa aangebracht. - Het is een maatschappelijke en ethische vereiste dat enkele basisbegrippen en toepassingen van kernchemie ergens in het algemeen vormend onderwijs aan bod komen. Voor het aspect ioniserende straling staan deze opgenomen in de eindtermen fysica. In de lessen chemie illustreren we het belang van isotopen in allerlei toepassingen. Overleg met de leraren fysica blijft echter noodzakelijk om overlappingen te voorkomen. - Het begrip mol is de draaischijf van waaruit alle chemische berekeningen van massa's, volumes, concentraties worden uitgevoerd. De basiswerkwijze aangebracht in de tweede graad wordt best even opgefrist omdat ze ook in de derde graad een uitgangspunt vormt voor oplossingsstrategieën van chemische vraagstukken. Het gebruik van formule-uitdrukkingen voor de berekening van de diverse grootheden wordt hierbij sterk aanbevolen. Bij de berekeningen worden ook steeds de eenheden vermeld en de benaderingsregels toegepast. - Vermits de ideale gaswet reeds behandeld werd in de fysica van het tweede leerjaar van de tweede graad, is het aan te bevelen, als toepassing daarop, ook problemen te behandelen waarin gassen zich niet in de normale omstandigheden bevinden. 3de graad aso AV Chemie 19 D/2006/0279/040 - De concentratieberekeningen worden best geïllustreerd met experimentele waarnemingen. - Bij de aanbreng van de procentuele concentratie-uitdrukkingen telkens vermelden of men de verhouding tussen de massa van de opgeloste stof tot massa van het mengsel (m%) bedoelt dan wel de verhouding tussen het volume van de opgeloste stof tot het volume van het mengsel (V%). - Dubbelzinnigheden in verband met m/V worden vermeden indien duidelijk wordt omschreven wat wordt bedoeld. Bij massaconcentratie is dat massa opgeloste stof/volume oplossing uitgedrukt in g/liter, bij dichtheid is dat massa van een stof/volume van diezelfde massa stof uitgedrukt in g/m³, eventueel omgezet naar g/liter. - Minstens 1 stoichiometrische berekening wordt experimenteel geïllustreerd. Men kan bijvoorbeeld het carbonaatgehalte in tabletten tegen maagpijn bepalen door aan een nauwkeurig afgewogen hoeveelheid tabletten voldoende waterstofchloride toe te voegen en het koolstofdioxidegas dat hierbij ontstaat kwantitatief op te vangen. Uit het gemeten volume koolstofdioxidegas kan de hoeveelheid calciumcarbonaat in een maagtablet worden berekend. - Voor het beantwoorden van stoichiometrische vraagstukken kunnen de leerlingen gebruik maken van een algemene standaardwerkwijze: * alle gegevens omzetten naar aantal mol * de chemische reactievergelijking correct opschrijven. De formules van de uitgangsstoffen en reactieproducten worden minstens gegeven in de opgave, eventueel in de reactievergelijking zonder coëfficiënten * de reactievergelijking interpreteren in aantal mol reagentia en reactieproducten of de theoretische hoeveelheden vermelden vanuit de volledige reactievergelijking * omrekening van de theoretische hoeveelheden naar de werkelijke hoeveelheden en de bekomen waarden herleiden naar de grootheden gevraagd in de opgave. - Het is de bedoeling in de vraagstukken een coördinatie van begrippen aan bod te laten komen zoals aantal mol, massa, concentratie, dichtheid, limiterend reagens, molaire massa, molair gasvolume bij normale omstandigheden en andere. Vermits de leerlingen voor de eerste maal in contact komen met dit soort vraagstukken start men met eenvoudige oefeningen om het algemeen principe in te oefenen alvorens wordt overgegaan naar de samengestelde stoichiometrie. - Men kan deze hoofdrubriek mooi afsluiten met enkele ethische reflecties. De essentie van de chemie blijkt de studie van stoffen en van de omzetting van stoffen, die gebonden is aan massa- en energiewetten. De ontginning en het gebruik van grondstoffen, de verwerking ervan tot natuurvreemde basisproducten en de inherente afvalproductie maken van de chemie geen vrijblijvende activiteit. Vragen kunnen worden gesteld naar het efficiënt gebruik van de beperkte voorraden aan materie en energie, naar de noodzakelijke ontwikkeling van productietechnieken die grondstoffen en energie besparen, naar onze consumptiementaliteit en onze zorg voor de natuur, de medemens en toekomstige generaties. - De mens blijkt competent stofomzettingen te beheersen, te beïnvloeden en te sturen voor nuttig en/of schadelijk gebruik. Kan de productie van natuurvreemde stoffen ongebreideld doorgaan of enkel binnen ethisch-verantwoorde grenzen? - Vermits elke stofomzetting gebonden is aan universele massa- en energiewetten kunnen geen atomen verdwijnen. Dit vormt het grondprobleem van afvalbergen en milieuverontreiniging. Welke zijn de ethische normen die kunnen/moeten worden gehanteerd bij het uitwerken van industriële processen en bij de problematiek van afvalproductie en afvalverwerking? - Onze bezorgdheid voor de natuur kan ons verder doen nadenken over roofbouw van grondstoffen, uitputting van petroleumvoorraden, vervuiling van water, bodem en lucht, verdwijning van plant- en diersoorten, giftigheid van stoffen en experimenten op levende wezens, recuperatie en recycling van stoffen uit afval, oplossingen voor het niet-biodegradabele afval, gebruik van een autokatalysator, ... 20 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 3.5.2 Dynamiek van chemische reacties LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN ca 4 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 37 reactiesnelheid omschrijven met behulp van de concentratieverandering van een stof binnen een bepaald tijdsverloop 38 reactiesnelheid omschrijven en kwalitatief verklaren in termen van effectieve botsingen tussen deeltjes en activeringsenergie (C15partim) 39 het onderscheid tussen activerings- en reactie-energie illustreren aan de hand van voorbeelden uit het dagelijkse leven 40 snelheidsbevorderende en snelheidsvertragende factoren voor een chemische reactie vermelden, illustreren met en identificeren in representatieve voorbeelden uit de leefwereld (C15partim). Reactiesnelheid en factoren reactiesnelheid beïnvloeden De leerlingen kunnen: 41 een aflopende reactie begrijpen als een reactie die verloopt tot één van de reagentia is opgebruikt (C16partim) 42 de chemische evenwichtstoestand definiëren en voorstellen als een dynamische stabiele toestand gekenmerkt door eenzelfde reactiesnelheid van twee reacties, die gelijktijdig verlopen in tegengestelde zin (C16partim) 43 de invloed van concentratie, druk, energie en katalysator op het chemisch evenwicht kwalitatief verklaren en voorspellen (C17) 44 evenwichtsconstanten, evenwichtsconcentraties en verschuiving van evenwicht bij eenvoudige voorbeelden van chemisch evenwicht berekenen 45 concrete illustraties van chemische evenwichten thuis, in de natuur en in de industrie toelichten zoals ademhaling, vorming van grotten en druipstenen of andere. die de Chemisch evenwicht en factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Uitgebreide sets molecuulmodellen voor demonstratiedoeleinden en voor gebruik door leerlingen. Eenvoudig labomateriaal voor de illustratie van het begrip reactiesnelheid en de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden: glaswerk, thermometer, chronometer, balans, ... Eenvoudig labomateriaal om het bestaan van chemische evenwichten te illustreren. Eenvoudig labomateriaal voor de illustratie van de factoren die de ligging van het chemisch evenwicht kunnen beïnvloeden. Mogelijke experimenten 3de graad aso AV Chemie 21 D/2006/0279/040 - Illustratie van het verschil in reactiesnelheid tussen twee reacties. Kwalitatief onderzoek van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden. Het bestaan van evenwichtsreacties aantonen. Kwalitatief onderzoek van de factoren die een chemisch evenwicht kunnen verschuiven. Wenken - Als inleiding op dit hoofdstuk kan het interessant zijn te illustreren dat reactietijden kunnen variëren tussen uitersten en dat de kennis ervan nuttig is voor toepassingen in het dagelijkse leven. - De snelheid van chemische reacties kan worden geïllustreerd met kwalitatieve waarnemingen zoals het snel of traag wegreageren van een vaste stof, veranderen van kleur, vormen van een neerslag of ontwikkelen van een gas. - Wat betreft de factoren die de snelheid van een chemische reactie beïnvloeden kan men bijvoorbeeld uitleggen hoe verbrandingsreacties kunnen gecontroleerd worden door een doordacht gebruik van energetische factoren zoals de ontbrandingstemperatuur en snelheidsbepalende factoren zoals de verdeeldheid, concentratie, … - Bij de bespreking van de factoren die de snelheid van chemische reacties kunnen beïnvloeden zal ook het belang ervan worden geïllustreerd in functie van het rendement en het veilig verloop van chemische processen in de industrie en elders. Vooral de invloed van de concentratie van de reagentia op de snelheid van chemische reacties zal worden benadrukt, onder andere in verband met toxicologische problemen en milieu-effecten. - Om het onderscheid tussen activeringsenergie en reactie-energie te illustreren maakt men best gebruik van grafische voorstellingen. - Wegens het complexe en abstracte karakter van het dynamische evenwichtsmodel van chemische reacties is het absoluut nodig deze leerinhouden sterk te visualiseren en te illustreren aan de hand van concrete stoffensystemen. De eerste kennismaking met chemische evenwichten zal dan ook proefondervindelijk worden ondersteund, hetzij met reële experimenten van kwalitatieve aard zoals kleurveranderingen, hetzij met beeldbandopnamen of (computer)simulaties. - De invloed van factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden kunnen ook in grafiek worden voorgesteld. De interpretatie van dergelijke grafische voorstellingen bevordert het inzicht in het verloop van chemische reacties. Het is echter niet de bedoeling de waarden voor de grafische voorstelling te berekenen. Inzichten in het verloop ervan volstaan. - Belangrijk is dat leerlingen goed inzien dat de blijvende aanwezigheid van alle reagentia bij chemisch evenwicht niets heeft te maken met een overmaat aan een van de uitgangsstoffen. - Evenwichtsconstanten kunnen als benoemde of als dimensieloze grootheden worden vermeld. Wel zal men in eenzelfde school hetzelfde systeem gebruiken in alle klassen. Voor de getalwaarden van de evenwichtsconstanten gaat men er steeds van uit dat de concentraties worden uitgedrukt in mol/liter. - Het wetenschappelijk gegeven dat er tussen stoffen in de levende en levenloze natuur dynamische evenwichten bestaan die nog volop evolueren en die door natuurfenomenen als druk, temperatuur, straling, concentraties, ... worden beïnvloed, roept ethische vragen op in hoeverre de mens kan/mag/moet ingrijpen. Enerzijds is er het enorme aanpassingsvermogen van stoffenevenwichten aan veranderende omgevingsfactoren, anderzijds is de milieuproblematiek deels het gevolg van evenwichtsverstoringen waarop de natuur niet snel genoeg meer kan reageren. 22 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 3.5.3 Reactiesoorten LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 8 lestijden voor de verplichte doelstellingen De leerlingen kunnen: 46 zuur-base-koppels volgens Brönsted-Lowry schrijven en opmerken dat sommige deeltjes in water zowel een zuurals een base-gedrag kunnen vertonen (C11) 47 de pH en pOH van oplossingen definiëren en berekenen voor waterige oplossingen van sterke zuren en van sterke basen (C19) 48 eenvoudige methoden hanteren om de zuurgraad van allerlei oplossingen uit het dagelijkse leven te bepalen (C19) 49 het pH-verloop tijdens een titratie van een sterk zuur of een sterke base kwalitatief verklaren (C3-C19) 50 het algemeen belang van buffermengsels illustreren met een concreet voorbeeld (C18partim). De leerlingen kunnen: 51 redoxreacties met binaire en ternaire verbindingen opstellen 52 de oxidator- en reductorsterkte in verband brengen met de spanningsreeks van de metalen 53 de oxidator en reductor herkennen in gegeven voorbeelden van elektrolyse en chemische cel (C12) 54 de werking van een chemische cel en elektrolyse onderscheiden als een respectievelijk voorbeeld van spontane en gedwongen chemische reactie en van een exoen endo-energetisch proces 55 voorbeelden van redoxprocessen in het dagelijkse leven geven en bespreken (W15-W16-W17-W18). De leerlingen kunnen: 56 in een gegeven chemische reactie tussen koolstofverbindingen, voorgesteld volgens een eenvoudig model, het reactietype identificeren als substitutie, additie, eliminatie, condensatie, polymeervorming en/of degradatie (C13) 57 reactiesoorten herkennen naar de: wijze waarop de binding wordt verbroken aard van het aanvallend reagensdeeltje 58 voorbeelden van bestudeerde reactietypes benutten om bepaalde verbindingen te identificeren (C4). LEERINHOUDEN Zuur-base-reacties Redoxreacties Reactietypes in de koolstofchemie DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Verzameling zuur-base-indicatoren, oplossingen van sterke zuren en sterke basen. Demonstratie pH-meter voorzien van de nodige elektrode. - Eenvoudige pH-meters voor gebruik door leerlingen. 3de graad aso AV Chemie 23 D/2006/0279/040 - Volumetrisch materiaal: buret, pipet, maatkolf. Titratiemateriaal: statief, trechter, pipetvuller, ... Magnetische roerder. Eventueel computer als meetinstrument, dus voorzien van meetpaneel met pH-sensor. Tabel met zuur-baseconstanten. Tabel met omslaggebieden van zuur-base-indicatoren. Chemicaliën voor de bereiding van buffermengsels en voor de controle van de bufferwerking. - Set van metalen en oplossingen van metaalionen. Set van niet-metalen en oplossingen van niet-metaalionen. Set van oplossingen van polyatomische ionen. Verzameling redoxindicatoren om het verloop van redoxreacties te volgen. Tabellen en/of wandkaarten en/of transparanten met normpotentialen. Eenvoudige elektrolysecel en chemische cel. Set elektroden: Fe, Cu, Pb, Zn, C(grafiet), eventueel Pt. Verzameling van chemische cellen, batterijen (geschakelde cellen), accu's (herlaadbaar). - Allerlei simulaties, bij voorkeur van dynamische aard, ter illustratie van skeletveranderingen van organische moleculen door reacties met aanvallende reagensdeeltjes: video, dia, transparant, computer, magneetbord, ... Uitgebreide sets molecuulmodellen voor demonstratiedoeleinden en voor gebruik door leerlingen. Basislaboratoriummateriaal voor de bereiding van organische stoffen. Elementaire reagentia en/of testkits voor de identificatie van organische stofklassen. - Eenvoudig syntheseschema met de mogelijke omzettingen tussen organische verbindingsklassen. - Stoffenverzamelingen van zuivere organische stoffen, hun belangrijkste toepassingsgebieden en hun voorkomen in het dagelijkse leven, bijvoorbeeld: azijnzuur-huishoudazijn, hexaan-benzine. Mogelijke experimenten - Bereiding van een buffermengsel en de werking ervan controleren. Bepaling van het omslaggebied van een zuur-base-indicator. Uitvoeren van titraties via klassieke titrimetrie met indicatoren. Bepaling van de geschikte zuur-base-indicator bij pH-bepalingen en titraties. - Studie van de reacties tussen redoxkoppels. Opstellen van verdringingsreeks van metalen of niet-metalen door waarneming van de optredende reacties. Rangschikking van redoxkoppels volgens sterkte door meting van halfcelpotentialen. Bereiden van stoffen via elektrolyse, vernikkelen, verzinken, verkoperen van voorwerpen. Samenstellen van chemische cellen en meten van celspanningen. - Bromering van alkanen en alkenen. Bereiding van ethyn uit calciumacetylide (gebruiksnaam calciumcarbide). Oxidatiereacties van primaire en secundaire alkanolen. Identificatiereacties van organische stoffen. Bereiding van een alkylalkanoaat, een zeep, ... Via een geschikte techniek een organische stof afzonderen uit een bestaand mengsel (planten, voedingsmiddelen, aardolie ...). De afgezonderde stof identificeren en het gehalte ervan in het oorspronkelijk mengsel bepalen. Synthese van een organische stof gekoppeld aan een identificatie en eventueel aan een opbrengstbepaling. - Wenken - Duiden dat het zuur-base-concept van Brönsted-Lowry een universeler karakter heeft dan dit van Arrhenius. 24 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie - De uitbreiding naar pOH kan functioneel praktisch zijn voor vlotte berekeningen van de pH van basische oplossingen maar is ondergeschikt aan het gebruik van het begrip pH. - De berekeningen van de pH worden eenvoudig gehouden en beperkt tot oplossingen met één opgeloste stof. Bij berekeningen van het pH-verloop tijdens titraties mag men zich beperken tot de berekening van de pH bij het startpunt en bij het equivalentiepunt van de titratie. - Oxidatoren en reductoren laten herkennen in experimentele voorbeelden van elektrolyse en chemische cel laat gelijktijdig toe het onderscheid tussen beide chemische processen aan te brengen: benadrukken dat de redoxreactie bij een chemische cel spontaan verloopt en energie levert, dat de redoxreactie bij een elektrolyse gedwongen verloopt en energie verbruikt. Didactisch belangrijk is dat men zowel de chemische cel als de elektrolyse illustreert met hetzelfde redoxevenwicht. Zo levert de spontane reactie tussen zinkmetaal en koper(II)-ionen elektrische energie (denk aan de daniëllcel) terwijl de gedwongen reactie tussen kopermetaal en zinkionen elektrische energie verbruikt (elektrolyse van zinksulfaatoplossing met koperelektroden). - Reductor- en oxidatorsterkte kunnen in verband worden gebracht met de normpotentiaal. Men gebruikt in eenzelfde school, in alle klassen, dezelfde tabel met normpotentialen, waarbij het redoxkoppel met de sterkste oxidator de hoogste (=positieve) normpotentiaalwaarde bezit en het redoxkoppel met de sterkste reductor de laagste (=negatieve) normpotentiaalwaarde heeft. - Overeenkomstig de IUPAC-Conventie van Stockholm wordt de benaming elektrodepotentiaal exclusief gebruikt voor de potentiaal van halfreacties voorgesteld als reducties Oxidator + n e- Reductor of OX/RED 2+ Zn + 2 e Zn(v) of Zn2+/Zn(v) E0 = - 0,763V De benaming oxidatiepotentiaal duidt op het omgekeerd proces en heeft het tegengesteld teken van de elektrodepotentiaal. - Eveneens overeenkomstig de IUPAC-Conventie van Stockholm wordt de benaming kathode gegeven aan de elektrode waar de reductie plaatsvindt en is de anode de elektrode waar de oxidatie plaatsvindt. - Wat betreft de toepassingen van elektrolyse en chemische cel gaat de voorkeur uit naar allerlei toepassingen in het dagelijkse leven. Denken we in dit verband aan industriële elektrolytische bereidingen van zuivere metalen, natriumhydroxide en dichloor, galvaniseren, verzilveren van voorwerpen, kathodische bescherming van schepen, ... - Bij de aanvang van de Reactietypes in de koolstofchemie kan het nodig zijn namen en formules van courante stoffen uit de monofunctionele organische verbindingsklassen vooraf even op te frissen. Een overzichtstabel met de verschillende klassen, de algemene naamvorming en een concreet voorbeeld kan de leerlingen hierbij ondersteunen. - De wijze waarop de binding wordt verbroken kan homolytisch (radicalair) of heterolytisch zijn. Reacties onderscheiden volgens de aard van het aanvallend reagensdeeltje betekent volgens de nucleofiele, elektrofiele of radicalaire aard van de deeltjes die een molecuulskelet aanvallen. Bij de indeling volgens de aard van de skeletverandering in het aangevallen substraat volstaat de kennismaking met substituties, addities en eliminaties. De veranderingen van de molecuulskeletten bij chemische reacties worden voorgesteld met structuurformules en best gevisualiseerd met stereomodellen. Het is dus niet de bedoeling de reactiemechanismen gedetailleerd aan de hand van elektronenverschuivingen in de betrokken reagentia te bespreken. - Gedacht wordt aan de identificatie van een onverzadigdheid door een additiereactie met dijood of dibroom, van een alkaan door het optreden van homolytische substituties, aan het onderscheiden van primaire, secundaire en tertiaire alcoholen via eliminatiereacties, … 3de graad aso AV Chemie 25 D/2006/0279/040 - Een bespreking van benzeen toevoegen is verantwoord omwille van zijn belang en als unieke illustratie van een elektrofiele substitutie. In het schoollabo zijn experimenten met benzeen volledig verboden. - Een overzichtsschema van elementaire synthesewegen wordt best progressief opgebouwd bij de studie van de chemische eigenschappen van de organische verbindingsklassen. Het is niet de bedoeling dat de leerlingen dit schema kunnen reproduceren. Bedoeling is dat ze inzicht verwerven in de onderlinge samenhang van de organische verbindingsklassen en dit schema kunnen gebruiken bij de studie van elementaire synthesewegen uitgaande van eenvoudige grondstoffen. 26 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 4 Leerinhouden en doelstellingen 2 (3 en 4 graaduren) 4.1 Beginsituatie In de lessen chemie van de tweede graad werd een basisinitiatie in de natuurwetenschap chemie beoogd, met een beperkte overdracht van kennis en vaardigheden. De leerlingen werden gesensibiliseerd voor natuurwetenschappelijke studies en geëvalueerd in het vooruitzicht van hun capaciteiten en interesse voor voortgezette studie in een natuurwetenschappelijke studierichting. Inhoudelijk kwamen ze tot het inzicht dat de materie in haar macroscopische verschijningsvormen kan worden geanalyseerd van stoffenmengsel tot atoom en dat alle omzettingen die de stoffen kunnen ondergaan steeds terug te voeren zijn tot herschikking van atomen en elektronen, gepaard gaande met energie-uitwisselingen. 4.2 Leerplanoverzicht De opbouw van het leerplan met 3 en 4 graaduren (3 of 4 lestijden in het geheel van de derde graad) wordt hieronder schematisch voorgesteld. De segmenten in de binnenste cirkel stellen elk een graaduur voor, 3 of 4 lestijden te spreiden over het vijfde en het zesde jaar. De nummers verwijzen elk naar een graaduur. In de eerste drie graaduren zitten de eindtermen voor de basisvorming ET en een aantal decretale specifieke eindtermen voor wetenschappen SET. Volgens afspraken in de Coördinatiecommissie Natuurwetenschappen moeten hiervan verplicht in het chemieleerplan volgende nummers voorkomen: SET Nr. 1, 2, 6, 7, 8, 13, 15, 16, 18, 25, 26, 27, 28, 29, 30 en 31. Eventueel kan al dan niet vakoverschrijdend extra wetenschappelijke en/of chemische vorming worden aangeboden in de lestijd voor vrije ruimte, voorgesteld door de buitenste ring. 2ET+SET 4 4 4 Vrije ruimte 1ET+SET 3ET+SET 4 Het leerplan Chemie met 3 en 4 graaduren omvat: - conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden - 3 hoofdrubrieken met chemie-inhouden: de verplichte rubrieken ‘Structuur en eigenschappen van de materie’ en ‘De chemische reactie’ en de uitbreidingsrubriek ‘Kunstmatige en natuurlijke polymeren’, telkens te combineren met contexten. * Conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden Practica – minstens 9 of 12 lestijden voor respectievelijk 3 of 4 graaduren Gebruik van ICT in de chemie – minstens 3 of 4 lestijden voor respectievelijk 3 of 4 graaduren Chemie en beroepen – minstens 1 lestijd per graad, al dan niet verdeeld en al dan niet geïntegreerd 2 Voor de studierichtingen Grieks-wetenschappen, Wetenschappen-sport, Wetenschappen-wiskunde. 3de graad aso AV Chemie Latijn-wetenschappen, Moderne talen-wetenschappen, 27 D/2006/0279/040 * * * Wetenschappelijke literatuur – te integreren Technische realisaties – te integreren Maatschappelijke aspecten – te integreren Structuur en eigenschappen van de materie Verdere kennismaking met de stofklassen - ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) De anorganische verbindingen De koolstofverbindingen Bouw van de stoffen - ca 5 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) Atoommodel van Bohr-Sommerfeld Ruimtelijke bouw van de stoffen Eigenschappen van de stoffen - ca 3 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) Polaire en apolaire stoffen Oplosbaarheid en beïnvloedende factoren De chemische reactie Materieaspecten - ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) Isotopen Gemiddelde relatieve atoommassa Molair gasvolume Concentratie Stoichiometrie Dynamiek van chemische reacties - ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) Reactiesnelheid en factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden Chemisch evenwicht en factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden Reactiesoorten - ca 13 lestijden voor de verplichte doelstellingen (3 graaduren) Zuur-base-reacties Redoxreacties Reactietypes in de koolstofchemie Kunstmatige en natuurlijke polymeren - uitbreidingsleerstof Kunststoffen Biopolymeren In het leerplan voor 3 en 4 graaduren zijn de vetgedrukte leerplandoelstellingen (recht en schuin) verplicht. Hierin zijn de eindtermen van de basisvorming opgenomen, aangeduid met C+Nr (vakgebonden eindtermen chemie) en W+Nr (gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen), evenals de verplichte decretale specifieke eindtermen, aangeduid met SET+ Nr. Partim bij een doelstelling betekent dat de vermelde eindterm slechts gedeeltelijk in de leerplandoelstelling aan bod komt. In het leerplan voor 4 graaduren komt daar voor het vierde graaduur bovenop: een verplichte keuze tussen ofwel de niet vet- én schuingedrukte doelstellingen aangeduid met een SET+Nr ofwel de studie van de kunstmatige en natuurlijke polymeren. De rest van de lessen mogen in elk van de leerplannen worden ingevuld door uitbreiding met niet-verplichte doelstellingen of door persoonlijk gekozen vormende inhouden in verband met het chemie-onderwijs. De tabel hieronder geeft dit alles overzichtelijk weer. Voorbeelden van vormende inhouden kunnen zijn, al of niet in samenwerking met andere vakken: - het uitwerken door leerlingen van een presentatie over een voor de leerlingen nieuwe leerinhoud chemie - het geven van een spreekbeurt in een moderne vreemde taal of het uitschrijven van een wetenschappelijke tekst rond een thema uit de chemie - het verzorgen van een vakoverschrijdend eindwerk, projectwerk, tentoonstelling in verband met chemie. Leerplan 2 graaduren 3 graaduren 4 graaduren 28 D/2006/0279/040 Verplicht wordt aangegeven Vet-recht Vet-recht + Vet-schuin Vet-recht + Vet-schuin + keuze uit niet vet-schuin (o.a.polymeren) Uitbreiding Anders gedrukt Anders gedrukt Anders gedrukt 3de graad aso AV Chemie Het richtinggevend aantal lestijden geldt enkel voor de verplichte, vetgedrukte doelstellingen. De andere leerplandoelstellingen zijn uitbreiding waaruit wordt gekozen voor de invulling van het vierde graaduur. Alle eindtermen, eventueel vermeld bij de leerplandoelstellingen in uitbreiding, komen elders in het leerplan aan bod indien ze verplicht zijn voor het leerplan chemie. De uitbreidingsleerstof is dus geen vereiste om de verplichte eindtermen aan te brengen maar biedt extra mogelijkheden. Practica en ICT bieden mogelijkheden om vormen van actief en zelfstandig leren in te lassen. Actief en zelfstandig leren brengt niet alleen afwisseling. Deze werkvorm draagt ook positief bij tot de leerlingenactiviteit tijdens de les en biedt tevens de leraar de mogelijkheid in te spelen op de verschillende leerstijlen van de leerlingen. Bovendien dwingen de maatschappelijke noodzaak van levenslang leren en de continue confrontatie met nieuwe problemen en taken, het onderwijs om de leerlingen op ‘actief, zelfstandig en samenwerkend leren’ voor te bereiden. Door het feit dat leerlingen meer actief met studiemateriaal bezig zijn, ervaren zij een succeservaring wat hun motivatie doorgaans bevordert. Open onderzoeksopdrachten rond een eenvoudig chemisch probleem bieden hier interessante mogelijkheden. Door een oordeelkundige keuze van contexten kan wetenschappelijke literatuur worden geïntegreerd tijdens de lessen chemie. Aanbevolen wordt ook korte teksten in Moderne vreemde talen in te lassen om het vakoverschrijdend werken aan bod te laten komen. De leerstofafbakening voor chemie wordt hierna weergegeven onder vorm van drie rubrieken: - Leerinhouden: dit is het verplichte leerstofkader waarbinnen elke leraar de jaarplanning en concrete leerstofontwikkeling moet uitwerken. Dit leerstofkader is bindend voor elke leraar chemie in de betrokken studierichtingen. De chronologische volgorde is echter niet bindend. - Leerplandoelstellingen: dit zijn verduidelijkingen van het eigenlijke leerstofkader, ten behoeve van de leraar en geschreven in functie van de leerling. Ze geven ook aan wat er minimum van de leerling wordt verwacht vanuit de eindtermen en dus ook de minimale diepgang die de leraar moet aanbrengen via de gekozen leerstofontwikkeling. De nummers bij de doelstellingen en voorafgegaan door C verwijzen naar de vakgebonden eindtermen voor chemie, de nummers voorafgegaan door W hebben betrekking op de gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen. Partim (p) volgend op een getal betekent dat de bijbehorende eindterm slechts gedeeltelijk aan bod komt in de doelstelling. - Pedagogisch-didactische wenken: dit zijn niet-bindende adviezen waarmede de leraar kan rekening houden om het chemieonderwijs doelgericht, boeiend en efficiënt uit te bouwen. De rubriek ‘benodigdheden’ moet door directies en leraren worden behartigd. Een ‘’ voor de benodigdheden verwijst naar de minimale materiële vereisten. De rubriek ‘mogelijke experimenten’ biedt een reeks suggesties van mogelijke experimenten, waaruit de leraar een oordeelkundige keuze kan maken. De rubriek ‘wenken’ biedt een aantal aandachtspunten en bakent tevens de grenzen af tussen leerstofaspecten voor de tweede en de derde graad. Overal in onderstaande teksten verwijzen de nummers tussen haakjes naar de eindtermen zoals vermeld in de lijst van de eindtermen achteraan deze brochure. De nummers voorafgegaan door C verwijzen naar de vakgebonden eindtermen voor chemie. De nummers voorafgegaan door W verwijzen naar de gemeenschappelijke eindtermen voor natuurwetenschappen. De specifieke eindtermen wetenschappen voor het fundamenteel gedeelte van de studierichting wetenschappen worden aangegeven met SET en een nummer. Een p achter een nummer betekent steeds partim of gedeeltelijk verwezenlijkt. 3de graad aso AV Chemie 29 D/2006/0279/040 Conceptoverschrijdende activiteiten en inhouden LEERPLANDOELSTELLINGEN Ca 13 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen algemeen: 1 een open opdracht bij een onderzoek van een eenvoudig chemisch probleem voorbereiden, uitvoeren en evalueren (SET30) 2 een onderzoeksvraag formuleren bij een eenvoudig natuurwetenschappelijk probleem (W2) 3 gepaste hulpmiddelen en informatietechnologie gebruiken om gegevens te verzamelen, relaties te onderzoeken en resultaten voor te stellen (SET29) 4 reflecteren over de gerapporteerde onderzoeksresultaten en over de aangewende methode (SET31) LEERINHOUDEN Practica een equivalent van minstens 9 lestijden voor 3 graaduren, minstens 12 lestijden voor 4 graaduren, telkens gespreid over de graad De leerlingen kunnen specifiek: 5 veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en R- en S-zinnen opzoeken (C2-W30) 6 met eenvoudig materiaal een neutralisatiereactie uitvoeren (C3partim- W22 t.e.m. W31) 7 met eenvoudig materiaal een redoxreactie uitvoeren (C3partim- W22 t.e.m. W31) 8 de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode (C4) 9 de verschillende stappen van een chemische analyse in een concreet voorbeeld uitvoeren (C20- W22 t.e.m. W31) 10 de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden kwalitatief onderzoeken (SET18-W22 t.e.m. W31) 11 de factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden kwalitatief onderzoeken (SET15- W22 t.e.m. W31). De leerlingen kunnen: 12 chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken en verwerken (C5partim-W1) 13 gevonden informatie weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen met behulp van ICT (C5partim). De leerlingen kunnen: 14 het belang van chemische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren (C6). De leerlingen kunnen: 15 de inhoud van allerlei mediamateriaal in verband brengen met bestudeerde chemische concepten, evalueren naar exactheid en vergelijken met andere visies (SET26) 16 mijlpalen in de geschiedenis van de chemie aangeven (W13-SET25) 17 technische realisaties uit het dagelijkse leven herkennen en/of in verband brengen met bestudeerde chemische concepten en/of werkwijzen (W15-SET27) 18 veranderingen in de samenleving koppelen aan nieuwe chemische inzichten en/of toepassingen (W16-W17-W18W21). 30 D/2006/0279/040 Gebruik van ICT in de chemie een equivalent van minstens 3 lesuren voor 3 graaduren, van minstens 4 lesuren voor 4 graaduren, gespreid over de graad Chemie en beroepen minstens 1 lestijd al dan niet verdeeld over de graad en al dan niet geïntegreerd Wetenschappelijke literatuur Technische realisaties Maatschappelijke aspecten 3de graad aso AV Chemie DIDACTISCHE WENKEN Mogelijke onderwerpen voor practica zijn: - - Een neutralisatiereactie uitvoeren met huishoudproducten: een hoeveelheid tafelazijn neutraliseren met ‘Destop’ met fenolftaleïne als indicator (C3partim). Verbrandingsreacties uitvoeren(C3partim). Verdringingsreacties uitvoeren zoals een ijzeren spijker in een CuSO4-oplossing brengen (C3partim). Identificatiereacties uitvoeren zoals CO2 aantonen met heldere kalkwater-oplossing, chloriden aantonen met een zilvernitraatoplossing, zuren/basen aantonen met zuur-base indicatoren, Fe3+ aantonen met SCN1-; Fe2+ aantonen met Fe(CN)63-, I2 aantonen met zetmeel en vice-versa, onverzadigde koolstofverbindingen aantonen met een additie van dijood, alcoholtest, Fehlingreagens voor de identificatie van aldehyden, …. (C4). Studie van de fysische eigenschappen van stoffen zoals oplosbaarheid en polariteit (C10). Werken met molecuulmodellen (SET2-SET3). Studie van de reactiesnelheid en de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden (SET18). Studie van het chemisch evenwicht en de factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden (SET15). Bepaling van vitamine C in peterselie, fruitsappen, …. (C20). Analyse van aardappelchips, snoepjes, …. (C20). Open onderzoeksopdrachten in verband met eenvoudige chemische problemen naar keuze (SET30). Mogelijkheden voor ICT-gebruik door leerlingen tijdens de les chemie zijn: - - Op een CD-rom met productgegevens de brutoformule, R- en S-zinnen, gevarensymbolen van een opgegeven stof weervinden en gebruiken. Gegevens opzoeken op een internetsite, in tabellenboek of cataloog, deze gegevens elektronisch verzamelen en verwerken om bijvoorbeeld zelfstandig het grafisch verband tussen smeltpunt van koolstofverbindingen en het aantal koolstofatomen op te sporen. Raadplegen van het internet voor het opzoeken van informatie omtrent stereochemie, toepasselijke contexten, wetenschappers, beroepen en die informatie verwerken (C5). Zelfstudiepakketten die gebruik maken van ICT benutten. Metingen van grootheden en gegevensverwerking met ICT. Het gebruik van een grafisch rekentoestel bij het vergaren en verwerken van meetgegevens. Het maken van een laboverslag met tekstverwerker binnen de les en niet als taak. Gebruiken van computergestuurd oefen- en toetsmateriaal. ICT-opdrachten gekozen door de leraar. Wenken - De eindterm C2 niet exclusief tijdens de practica aan bod laten komen, integreren telkens waar relevant en mogelijk. - Stoffen met zeer hoge vluchtigheid en zeer lage ontvlammingstemperatuur zoals propanon, pentaan, hexaan en andere, mogen slechts in zeer kleine hoeveelheden door leerlingen worden gebruikt tijdens practica en mits inachtneming van strikte veiligheidsnormen zoals het afsluiten van alle bunsenbranders en verwarmingsapparatuur op de leerlingentafels. De leraar moet objectief durven beslissen of een leerlingengroep over voldoende laboratoriumvaardigheid en zelfdiscipline beschikt om bepaalde experimenten, waarbij gevaar niet uitgesloten is, voldoende risicoloos uit te voeren. 3de graad aso AV Chemie 31 D/2006/0279/040 - Bepaalde stoffen mogen niet worden gebruikt door leerlingen tijdens practica, sommige evenmin tijdens demonstratieproeven. Voor meer concrete informatie in dit verband wordt verwezen naar de VVKSOchemicaliënlijst voor gebruik in schoollaboratoria: zie Bibliografie - Rond het thema chemie en beroepen kan men eventueel informatie inwinnen bij de Federatie van de Chemische Nijverheid www.fedichem.be of de website www.jobschemie.be of http://www.feelthechemistry.nl raadplegen of informatieve leesteksten in verband met dit onderwerp met de leerlingen bespreken. Eventueel nodigt men personen die chemie in hun beroep gebruiken uit in de klas: chemicus, laborant, ingenieur, verpleegster, voedingsdeskundige, journalist, jurist, brandweerman, … Verder kunnen videoclips zoals ‘Actief met chemie’ van de Stichting C3 te Amsterdam hier goede dienst bewijzen. - De inhoud van allerlei mediamateriaal kan worden benut voor het toetsen ervan aan bestudeerde, zuivere chemieconcepten, het opsporen en identificeren van aanwezige misconcepties en dubbelzinnig gebruik van termen uit de chemie. Verzuring van de maatschappij, de lakmoestest voor bedrijven, de katalysator van de auto, de begrippen element, analyse en synthese, neerslag, oxidatie, reductie, …, de entropie als synoniem voor wanorde, het door elkaar gebruiken van begrippen als verbranden, verwarmen, thermolyseren, … zijn alle voorbeelden die terug te vinden zijn in andere dan natuurwetenschappelijke kennisinhouden. - Wat betreft de geschiedenis van de chemie kan men zich beperken tot een geïllustreerd overzicht van de mijlpalen of waar mogelijk een bepaalde mijlpaal verder uitdiepen: de vier elementen water, aarde, lucht, vuur in de oudheid, de alchemie in de oosterse landen, de verspreiding van het alchemistisch denken in de westerse wereld gekoppeld aan de verspreiding van het christendom, de ontwikkelingen van natuurwetenschappelijke inzichten in de veertiende en vijftiende eeuw, de toegepaste chemie in de zestiende eeuw, de ontwikkeling van de chemie als zelfstandige discipline in de zeventiende eeuw, de ontwikkeling van een begrippenkader en van de kwantitatieve chemie in de achttiende eeuw, de verklarende modellen, het PSE en de koolstofchemie in de negentiende eeuw, kernchemie, kunststoffen, biochemie en preparatieve chemie in de twintigste eeuw. 4.3 Structuur en eigenschappen van de materie 4.3.1 Verdere kennismaking met de stofklassen LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 1 formules en namen van anorganische ternaire zuren en zouten schrijven en begrijpen als uitbreiding van chemie in de tweede graad wat betreft oxidatiegetallen, atoomgroepen en naamgeving 2 van enkele veel gebruikte anorganische verbindingen de triviale naam, een typische toepassing in het dagelijkse leven en/of een eigenschap geven (C18partim) 3 voorbeelden van chemische reacties tussen anorganische verbindingen in de leefwereld geven en gegeven contextuele voorbeelden interpreteren. De leerlingen kunnen: 4 met behulp van een determineertabel de aanwezige functionele groep(en) in een gegeven formule van monoen polyfunctionele koolstofverbindingen identificeren (C1-C7) 32 D/2006/0279/040 De anorganische verbindingen De koolstofverbindingen Koolwaterstoffen: - lineair, vertakt en cyclisch - verzadigd en onverzadigd 3de graad aso AV Chemie 5 naam of formule van alkanen, alkenen, alkynen, 6 7 8 alkanolen, halogeenalkanen, alkoxyalkanen, alkanalen, alkanonen, alkaanzuren, alkylalkanoaten, alkaanamines en alkaanamiden schrijven op basis van respectievelijk de gegeven formule of naam het verband aangeven tussen gegeven eigenschappen van koolstofverbindingen en hun karakteristieke groep en/of koolstofskelet (C8) een voorbeeld geven van een instrumentele methode voor structuuropheldering (SET4) van een aantal representatieve koolstofverbindingen een toepassing en/of een typische eigenschap aangeven (C18partim). - aromaten Monofunctionele koolstofverbindingen DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden - Stoffenverzameling van anorganische verbindingen en koolstofverbindingen. Etiketten, verpakkingen, reclamefolders, ... om het gebruik van anorganische en organische verbindingen in het dagelijkse leven te illustreren. - Oefenprogramma's voor naamgeving van stoffen en voor herkennen van verbindingsklassen. Stereomodellen voor koolstofverbindingen: bolmodellen, bolschilmodellen of bolstaafmodellen, naar keuze computerprogramma voor opbouw van molecuulskeletten. Determineertabel voor koolstofverbindingen conform eindterm C1. Overzichtstabel of PSE met aanduiding welke elementen meer dan één oxidatiegetal bezitten. Mogelijke experimenten - Illustratie van overeenkomstige eigenschappen voor stoffen in eenzelfde verbindingsklasse. Studie van smelt- en/of kookpunt bij toenemende ketenlengte. Illustratie van chemische reacties tussen anorganische stoffen in de leefwereld. Representatieve voorbeelden van chemische reacties met huishoudchemicaliën uitvoeren. Illustratie van de brandbaarheid en lichtontvlambaarheid van koolstofverbindingen. Wenken - Al de stoffen vermeld onder C18 dienen ergens in de leerplanverwerking aan bod te komen. - De vermelde volgorde om leerinhouden aan te brengen is niet bindend. Naar eigen wens mag men de uitgebreidere kennismaking met chemische verbindingsklassen verschuiven naar een later stadium van de leerplanverwerking. Beginnen met deze leerinhoud heeft echter als voordelen dat een continue training van namen en formules automatisch kan worden ingebouwd evenals een betere coördinatie met het leerplan biologie wat betreft de formules van de koolstofverbindingen. - De systematische naam van anorganische verbindingen zal men vanaf nu vereenvoudigen door het weglaten van overbodige indices van atomen of atoomgroepen. Is in de naamgeving van verbindingen geen verwarring mogelijk dan is in de naamgeving de vermelding van de indices overbodig en worden de indices daar ook niet vermeld. Naamgeving met de juiste vermelding van overbodige indices kan echter niet als fout worden beschouwd. Is er wel verwarring mogelijk dan wordt de naamgeving met vermelding van de indices door Griekse telwoorden verder gebruikt ofwel wordt de stocknotatie gehanteerd. Leerlingen mogen een tabel 3de graad aso AV Chemie 33 D/2006/0279/040 raadplegen om te weten van welke elementen de atomen meer dan één oxidatiegetal kunnen aannemen. De concrete waarden van de oxidatiegetallen hoeven niet in die tabel te worden vermeld, maar moeten blijken uit een gegeven naam of formule en/of uit de raadpleging van het PSE. - Het verband tussen het OG van een element en zijn plaats in het PSE wordt gegeven in volgende tabel: Groepsnummer Lading + ion Lading - ion Hoogste + OG Laagste - OG Ia +1 IIa +2 IIIa +3 IVa Va VIa VIIa +I +II +III +IV -IV -3 +V -III -2 +VI -II -1 +VII -I Het positief OG van een element komt overeen met het groepsnummer. Het negatief OG van een element komt overeen met het groepsnummer - 8. De hoogst mogelijke waarde voor een oxidatiegetal = +VII. De laagst mogelijke waarde voor een oxidatiegetal is -IV omdat elementen uit groepen Ia, IIa en IIIa nooit elektronen opnemen. Sommige elementen bezitten meer dan één OG. Het oxidatiegetal wordt altijd weergegeven door een Romeins cijfer, voorafgegaan door het ladingsteken. Voor het OG in een samengestelde stof geldt steeds: element uit Ia heeft OG = +I F heeft OG = -I element uit IIa heeft OG = + II O heeft OG = -II (behalve in peroxiden) element uit IIIa heeft OG = + III H heeft OG = +I (behalve in hydriden) - De te kennen zuren uit de tweede graad worden nu aangevuld met de ternaire zuren met in de naam per-aat, -iet of hypo-iet. Hieruit kunnen dan heel systematisch de namen van de overeenkomstige anionen worden afgeleid. - Wat betreft de naamgeving van koolstofverbindingen zullen de leerlingen op de eerste plaats worden getraind om gegeven namen om te zetten in de juiste chemische formule. Het kunnen geven van een juiste naam behorend bij een gegeven formule, kan beperkt blijven tot de formules die regelmatig in de chemielessen worden gebruikt. Voor het schrijven van formules of namen van koolstofverbindingen en voor het herkennen van stofklassen mogen de leerlingen gebruik maken van een determineertabel, ook op toetsen en examens. - Men zal er ook over waken niet onnodig veel lesuren aan "het inoefenen van nomenclatuur" te besteden. Eens de belangrijkste basisprincipes gegeven en ingeoefend zal men het gebruik van aanvaardbare stofnamen continu integreren in de chemielessen. De leerkrachten waken er over bij het 'lezen' van formules de namen van de stoffen te gebruiken in plaats van zich te beperken tot de spelling van formuleletters en indices. Een formule zoals HNO3 zal dus worden gelezen als 'waterstofnitraat' en niet als 'ha-en-o-drie'! Ook de aard van het betrokken deeltje (molecule, atoom, ion) formuleert men zo duidelijk mogelijk. - Een echte kennismaking met de verbindingen wordt heel wat boeiender door enkele eenvoudige experimenten in te lassen of door gebruik te maken van een stoffenverzameling, van etiketten, verpakkingen of reclamefolders om het gebruik in het dagelijkse leven te illustreren. - Men zal bij het experimenteren met koolstofverbindingen de noodzakelijke veiligheidsmaatregelen zeer goed in acht nemen, vooral in verband met de vluchtigheid en de brandbaarheid van vele organische stoffen. - Als voorbeeld van een instrumentele methode voor structuuropheldering kan men bijvoorbeeld eenvoudige spectra van gekende stoffen vergelijken met een analoog spectrum van een onbekende stof om de aanwezige functionele groepen in de onbekende stof te identificeren. 34 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 4.3.2 Bouw van de stoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 5 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 9 het atoommodel van Sommerfeld duiden als een aanpassing van het atoommodel van Bohr vanuit een betere spectraalanalyse (SET4-SET5) 10 hoofdniveaus, subniveaus, magnetische niveaus en spin van een elektron onderscheiden voor het beschrijven van de energietoestand van een elektron (SET12) 11 de basisregels voor de opvulling van de energieniveaus van de elektronen in de atomen toepassen 12 de symbolische voorstelling van de elektronenconfiguratie in een atoom interpreteren en weergeven 13 de waarde van de ionisatie-energie in verband brengen met de elektronenconfiguratie (SET12) 14 het verband tussen de elektronenconfiguratie en de opbouw van het PSE met s, p, d en f-blok aangeven (SET5) 15 de sterkte van metaal- en niet-metaalkarakter, de monoatomische ionvorming, afmetingen van atomen en monoatomische ionen en de meest voorkomende oxidatiegetallen verklaren en toepassen in relatie met het PSE of in verband brengen met de elektronenconfiguratie (SET12). De leerlingen kunnen: 16 lewisformules schrijven van polyatomische moleculen en ionen waarvan het skelet gegeven is, met identificatie van de bindende elektronenparen, de vrije elektronenparen, de normale atoombinding en de donoracceptor-atoombinding 17 uit gegeven lewisformules de ruimtelijke opbouw van moleculen voorspellen aan de hand van het sterisch getal, bindingshoeken en bindingslengten (SET1-SET2) 18 voorbeelden van sp3-, sp2- en sp-hybridisatie herkennen 19 een sigma- en pi-binding onderscheiden wat betreft hun ruimtelijk voorkomen (SET1-SET2) 20 uitleggen wat isomeren zijn (C9-SET2) 21 structuurformules van isomeren weergeven uitgaande van eenvoudige brutoformules (C9-SET2) 22 keten-, plaats-, functie-, cis-trans- en optische isomeren onderscheiden (C9-SET2-SET3) 23 het belang van kennis van de ruimtelijke bouw van moleculen illustreren met voorbeelden naar keuze uit de toegepaste chemie. 3de graad aso AV Chemie LEERINHOUDEN Atoommodel van Sommerfeld-Bohr Ruimtelijke bouw van de stoffen 35 D/2006/0279/040 DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden - Eenvoudige illustraties van lijnenspectra. Periodiek systeem met aanduiding van s-, p-, d- en f-blok. Transparanten, afbeeldingen, dia's, stereomodellen en/of computersimulaties voor de visualisering van de verschillende bindingstypes, - en -bindingen, soorten isomerie. - Databank in verband met bindingslengten, bindingshoeken en geometrie van moleculen. Mogelijke experimenten - Bouwen van molecuulmodellen. Het verschil in fysische en chemische eigenschappen van twee isomeren zoals methylethanoaat en propaanzuur experimenteel vaststellen. Wenken - Voor de studie van de isomerie zorgt men ervoor dat aangepaste sets met ruimtelijke modellen beschikbaar zijn voor de leerlingen. - De recentste IUPAC-richtlijnen voor de indeling van de soorten isomeren o.a. in constitutie-isomeren en enantiomeren, ... eventueel vermelden maar de toepassing ervan overlaten aan het hoger onderwijs. - Bij optische isomerie volstaat het de noodzakelijke aanwezigheid van minstens een asymmetrisch koolstofatoom te illustreren met voorbeelden en modelvoorstellingen. 4.3.3 Eigenschappen van de stoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 3 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 24 polaire en apolaire stoffen onderscheiden vanuit het verschil in EN-waarden tussen de bindingspartners en de gegeven geometrie van de molecule (SET1-SET2-SET3). De leerlingen kunnen: 25 de oplosbaarheid kwalitatief omschrijven als een maximale hoeveelheid opgeloste stof in een bepaald volume oplosmiddel 26 de oplosbaarheid van anorganische en organische stoffen in water en in andere solventen voorspellen steunend op interacties tussen polaire en/of apolaire stoffen (C10-SET3) 27 het belang van intermoleculaire krachten bij het oplosproces illustreren met voorbeelden uit de leefwereld. 36 D/2006/0279/040 LEERINHOUDEN Polaire en apolaire stoffen Oplosbaarheid en beïnvloedende factoren 3de graad aso AV Chemie DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Tabel met EN-waarden. - Databank in verband met polariteit van bindingen en van moleculen. Stereomodellen van moleculen om het dipoolkarakter en waterstofbrugvorming te kunnen waarnemen. Mogelijke experimenten - Onderzoek van de polariteit van moleculen via elektrostatische eigenschappen bijvoorbeeld via afbuigingsproeven van vloeistofstralen in een elektrisch veld. Waarnemingen voor stoffen naar keuze in verband met bijvoorbeeld aggregatietoestand, kleur, oplosbaarheid in water en organische solventen, elektrisch geleidingsvermogen, dipoolkarakter. De dehydratatie en hydratatie van een zout uitvoeren en waarnemen aan de hand van kleurveranderingen en/of massaveranderingen. Wenken - De studie van de polariteit van stoffen is een uitbreiding van de tweede graad waar vanuit de geometrie enkel de polariteit van water werd uitgelegd. - Als voorbeeld van intermoleculaire krachten dient zeker de waterstofbrugvorming aan bod te komen. Fysische eigenschappen als oplosbaarheid en relatief hoog kookpunt kunnen hiermee worden verklaard. - Het onderscheid tussen het dipoolkarakter van de binding(en) en dat van de molecule kan worden gevisualiseerd door ruimtelijke molecuulmodellen waarop ‘ladingsvectoren’ worden aangebracht met een relatieve lengte evenredig met het verschil tussen de elektronegatieve waarde van de bindingspartners. Op die manier kunnen de leerlingen vlot inzien of de dipolen al dan niet elkaar opheffen. - De oplosbaarheid van een stof dient duidelijk te worden onderscheiden van het elektrolytgedrag. Bepalend voor de oplosbaarheid is de gelijke aard van opgeloste stof en oplosmiddel. 4.4 De chemische reactie 4.4.1 Materieaspecten LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 28 definiëren wat isotopen zijn en de symbolische voorstelling van hun nucliden interpreteren (SET1) 29 het verband leggen tussen de gemiddelde relatieve atoommassa uit het PSE en het procentueel voorkomen van de natuurlijke isotopen (SET1) 30 de gemiddelde relatieve atoommassa berekenen uit het procentueel voorkomen van isotopen (SET1) 31 het belang van isotopen illustreren in toepassingen voor het leefmilieu, de geologie, de geneeskunde, … (W15W16-W17-SET1). 3de graad aso AV Chemie Isotopen Gemiddelde relatieve atoommassa 37 D/2006/0279/040 De leerlingen kunnen: 32 definiëren dat het molair gasvolume bij normale omstandigheden 22,4 liter per mol bedraagt en onafhankelijk is van de aard van het gas 33 het molair gasvolume, de massa en/of het aantal deeltjes bij normale omstandigheden en andere berekenen. De leerlingen kunnen: 34 andere concentratie-eenheden dan mol/liter en gram/liter definiëren en hun gebruik en belang in huishoudchemicaliën, milieu en veiligheid illustreren: massaprocent, volumeprocent, promille, ppm, ppb 35 berekeningen maken rond het verband tussen de massadichtheid van mengsels en hun concentratie in mol per liter, massaprocenten, volumeprocenten 36 concentratiegegevens op etiketten van handelsproducten interpreteren in termen van hoge en lage concentraties en van reële en vermeende gevaren (C2) 37 berekeningen maken van de gasdruk, de massa en/of het aantal deeltjes bij normale omstandigheden en andere. De leerlingen kunnen: 38 massa en stofhoeveelheid berekenen van reagentia en reactieproducten bij aflopende reacties waarvan de reactievergelijking gegeven is (C14) 39 concentraties, dichtheden, gasvolumes bij normale omstandigheden en andere, berekenen bij stoichiometrische hoeveelheden en bij overmaat (SET8) 40 een risicoanalyse uitvoeren voor een gevormd volume gas tijdens een chemische reactie en dit in verband brengen met explosiegevaar (C2). Molair gasvolume Concentratie: uitbreiding Stoichiometrie DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Visuele voorstellingen van molhoeveelheden van vaste en vloeibare zuivere stoffen, van het molair gasvolume bij normale omstandigheden door een kubus of een bol met 22,4 liter inhoud. Etiketten, verpakkingen, ... om concentratiegegevens van stoffen en de daaraan verbonden gevaren in het dagelijkse leven te illustreren en te interpreteren. - Toestellen voor de bepaling van druk, temperatuur, massa en volume van een gas zoals gasburet, gasmeetspuit, gegradueerde gasklok, gashouders, ... Mogelijke experimenten - Bepaling van de molaire massa van stoffen of van het molair gasvolume. Bereiding van oplossingen met bepaalde concentratie in mol/l en in g/l en in andere eenheden dan mol/liter en gram/liter. Verdunning van oplossingen. Kwantitatieve experimenten met gassen gebaseerd op de molaire druk van gassen. 38 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Wenken - In de tweede graad werd de internationale atoommassa-eenheid (1 u = 1,66.10-27 kg) bij benadering gelijk gesteld aan de absolute massa van één waterstofatoom. Na kennismaking met het isotoopbegrip wordt deze eenheidsmassa gelijk gesteld aan één twaalfde van de absolute massa van een 12C-atoom. Gelijktijdig wordt het begrip relatieve atoommassa opgefrist en het begrip gemiddelde relatieve atoommassa aangebracht. - Het is een maatschappelijke en ethische vereiste dat enkele basisbegrippen en toepassingen van kernchemie ergens in het algemeen vormend onderwijs aan bod komen. Voor het aspect ioniserende straling staan deze opgenomen in de eindtermen fysica. In de lessen chemie illustreren we het belang van isotopen in allerlei toepassingen. Overleg met de leraren fysica blijft echter noodzakelijk om overlappingen te voorkomen. - Het begrip mol is de draaischijf van waaruit alle chemische berekeningen van massa's, volumes, concentraties worden uitgevoerd. De basiswerkwijze aangebracht in de tweede graad wordt best even opgefrist omdat ze ook in de derde graad een uitgangspunt vormt voor oplossingsstrategieën van chemische vraagstukken. Het gebruik van formule-uitdrukkingen voor de berekening van de diverse grootheden wordt hierbij sterk aanbevolen. Bij de berekeningen worden ook steeds de eenheden vermeld en de benaderingsregels toegepast. - Vermits de ideale gaswet reeds behandeld werd in de fysica van het tweede leerjaar van de tweede graad, is het aan te bevelen, als toepassing daarop, ook problemen te behandelen waarin gassen zich niet in de normale omstandigheden bevinden. - De concentratieberekeningen worden best geïllustreerd met experimentele waarnemingen. - Bij de aanbreng van de fractionele concentratie-uitdrukkingen zoals procent, promille, ppm en ppb telkens vermelden of men de verhouding tussen de massa van de opgeloste stof tot massa van het mengsel (massaprocent of m%) bedoelt dan wel de verhouding tussen het volume van de opgeloste stof tot het volume van het mengsel (volumeprocent of V% of V°) of eventueel de verhouding tussen de massa van de opgeloste stof tot het volume van het mengsel (massa/volumeprocent of m/V%). - Dubbelzinnigheden in verband met m/V worden vermeden indien duidelijk wordt omschreven wat wordt bedoeld. Bij massaconcentratie is dat massa opgeloste stof/volume oplossing uitgedrukt in g/liter, bij de procentuele concentratie is dat massa opgeloste stof/volume oplossing uitgedrukt in g/100 milliliter, bij dichtheid is dat massa van een stof/volume van diezelfde massa stof uitgedrukt in g/m³, eventueel omgezet naar g/liter. - Het is best enkele omrekeningen te maken van concentratiegegevens naar ppm (deeltjes per miljoen) en ppb (deeltjes per miljard) opdat de leerlingen ppm- en ppb-waarden realistischer zouden kunnen interpreteren. Deze eenheden worden immers meer en meer gebruikt in allerlei wetenschappelijke en vulgariserende artikels over milieu- en veiligheidsproblematiek, spoorelementanalysen, ... - Minstens 1 stoichiometrische berekening wordt experimenteel geïllustreerd. Men kan bijvoorbeeld het carbonaatgehalte in tabletten tegen maagpijn bepalen door aan een nauwkeurig afgewogen hoeveelheid tabletten voldoende waterstofchloride toe te voegen en het koolstofdioxidegas dat hierbij ontstaat kwantitatief op te vangen. Uit het gemeten volume koolstofdioxidegas kan de hoeveelheid calciumcarbonaat in een maagtablet worden berekend. - Voor het beantwoorden van stoichiometrische vraagstukken kunnen de leerlingen gebruik maken van een algemene standaardwerkwijze: * alle gegevens omzetten naar aantal mol 3de graad aso AV Chemie 39 D/2006/0279/040 * de chemische reactievergelijking correct opschrijven. De formules van de uitgangsstoffen en reactieproducten worden minstens gegeven in de opgave, eventueel in de reactievergelijking zonder coëfficiënten * de reactievergelijking interpreteren in aantal mol reagentia en reactieproducten of de theoretische hoeveelheden vermelden vanuit de volledige reactievergelijking * omrekening van de theoretische hoeveelheden naar de werkelijke hoeveelheden en de bekomen waarden herleiden naar de grootheden gevraagd in de opgave. - Het is de bedoeling in de vraagstukken een coördinatie van begrippen aan bod te laten komen zoals aantal mol, massa, concentratie, dichtheid, limiterend reagens, molaire massa, molair gasvolume bij normale omstandigheden en andere. Vermits de leerlingen voor de eerste maal in contact komen met dit soort vraagstukken start men met eenvoudige oefeningen om het algemeen principe in te oefenen alvorens wordt overgegaan naar de samengestelde stoichiometrie. - Men kan deze hoofdrubriek mooi afsluiten met enkele ethische reflecties. De essentie van de chemie blijkt de studie van stoffen en van de omzetting van stoffen, die gebonden is aan massa- en energiewetten. De ontginning en het gebruik van grondstoffen, de verwerking ervan tot natuurvreemde basisproducten en de inherente afvalproductie maken van de chemie geen vrijblijvende activiteit. Vragen kunnen worden gesteld naar het efficiënt gebruik van de beperkte voorraden aan materie en energie, naar de noodzakelijke ontwikkeling van productietechnieken die grondstoffen en energie besparen, naar onze consumptiementaliteit en onze zorg voor de natuur, de medemens en toekomstige generaties. - De mens blijkt competent stofomzettingen te beheersen, te beïnvloeden en te sturen voor nuttig en/of schadelijk gebruik. Kan de productie van natuurvreemde stoffen ongebreideld doorgaan of enkel binnen ethisch-verantwoorde grenzen? - Omdat elke stofomzetting gebonden is aan universele massa- en energiewetten kunnen geen atomen verdwijnen. Dit vormt het grondprobleem van afvalbergen en milieuverontreiniging. Welke zijn de ethische normen die kunnen/moeten worden gehanteerd bij het uitwerken van industriële processen en bij de problematiek van afvalproductie en afvalverwerking? - Onze bezorgdheid voor de natuur kan ons verder doen nadenken over roofbouw van grondstoffen, uitputting van petroleumvoorraden, vervuiling van water, bodem en lucht, verdwijning van plant- en diersoorten, giftigheid van stoffen en experimenten op levende wezens, recuperatie en recycling van stoffen uit afval, oplossingen voor de niet-biodegradabele afval, gebruik van een autokatalysator, ... - Een risicoanalyse uitvoeren voor een gevormd gas betekent dat men vooraf nadenkt over de aard van het gas dat tijdens de chemische reactie kan ontstaan, over de eigenschappen ervan zoals giftigheid, oplosbaarheid, vluchtigheid, ontvlambaarheid en brandbaarheid en uit de prognose maatregelen treft om het gas veilig en verantwoord op te vangen, te stockeren of te verwijderen. 4.4.2 Dynamiek van chemische reacties LEERPLANDOELSTELLINGEN LEERINHOUDEN ca 7 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 41 reactiesnelheid omschrijven als concentratieverandering van een stof binnen een bepaald tijdsverloop (SET18) 42 reactiesnelheid omschrijven en kwalitatief verklaren in termen van effectieve botsingen tussen deeltjes en activeringsenergie (C15partim) 43 het onderscheid tussen activerings- en reactie-energie illustreren aan de hand van voorbeelden uit het 40 D/2006/0279/040 Reactiesnelheid en factoren reactiesnelheid beïnvloeden die de 3de graad aso AV Chemie dagelijkse leven (SET6) 44 snelheidsbevorderende en snelheidsvertragende factoren voor een chemische reactie vermelden, illustreren met en identificeren in representatieve voorbeelden uit de leefwereld (C15partim) 45 een voorbeeld geven van een chemische reactie die wordt beïnvloed door lichtenergie (SET9). De leerlingen kunnen: 46 een aflopende reactie begrijpen als een reactie die verloopt tot één van de reagentia is opgebruikt (C16partim) 47 de chemische evenwichtstoestand definiëren en voorstellen als een dynamische stabiele toestand gekenmerkt door eenzelfde reactiesnelheid van twee reacties, die gelijktijdig verlopen in tegengestelde zin (C16partim-SET13) 48 de verschillende mogelijkheden van procesverloop kwalitatief beschrijven en in verband brengen met de verandering van enthalpie en van entropie (SET6-SET13-SET16) 49 de invloed van concentratie, druk, energie en katalysator op het chemisch evenwicht kwalitatief verklaren en voorspellen (C17-SET15) 50 evenwichtsconstanten, evenwichtsconcentraties en verschuiving van evenwicht bij eenvoudige voorbeelden van chemisch evenwicht berekenen (SET15) 51 concrete illustraties van chemische evenwichten thuis, in de natuur en in de industrie toelichten zoals ademhaling, vorming van grotten en druipstenen of andere (SET11). Chemisch evenwicht en factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Uitgebreide sets molecuulmodellen voor demonstratiedoeleinden en voor gebruik door leerlingen. Eenvoudig labomateriaal voor de illustratie van het begrip reactiesnelheid en de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden: glaswerk, thermometer, chronometer, balans, ... Eenvoudig labomateriaal voor een meer kwantitatieve benadering van het begrip reactiesnelheid: glaswerk, thermometer, chronometer, balans, ... Eenvoudig labomateriaal om het bestaan van chemische evenwichten te illustreren. Eenvoudig labomateriaal voor de illustratie van de factoren die de ligging van het chemisch evenwicht kunnen beïnvloeden. Mogelijke experimenten - Illustratie van het verschil in reactiesnelheid tussen twee reacties. Kwalitatief onderzoek van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden. Het bestaan van evenwichtsreacties aantonen. Kwalitatief onderzoek van de factoren die een chemisch evenwicht kunnen verschuiven. Wenken 3de graad aso AV Chemie 41 D/2006/0279/040 - Als inleiding op dit hoofdstuk kan het interessant zijn te illustreren dat reactietijden kunnen variëren tussen uitersten en dat de kennis ervan nuttig is voor toepassingen in het dagelijkse leven. - De snelheid van chemische reacties kan kwantitatief worden vastgesteld door de tijd te meten nodig voor het wegreageren van een vaste stof, het veranderen van kleur, het vormen van een neerslag of het ontwikkelen van een gas. - Wat betreft de factoren die de snelheid van een chemische reactie beïnvloeden kan men bijvoorbeeld uitleggen hoe verbrandingsreacties kunnen gecontroleerd worden door een doordacht gebruik van energetische factoren zoals de ontbrandingstemperatuur en snelheidsbepalende factoren zoals de verdeeldheid, concentratie, … - Bij de bespreking van de factoren die de snelheid van chemische reacties kunnen beïnvloeden zal ook het belang ervan worden geïllustreerd in functie van het rendement en het veilig verloop van chemische processen in de industrie en elders. Vooral de invloed van de concentratie van de reagentia op de snelheid van chemische reacties zal worden benadrukt, onder andere in verband met toxicologische problemen en milieu-effecten. - Om het onderscheid tussen activeringsenergie en reactie-energie te illustreren maakt men best gebruik van grafische voorstellingen. - Wegens het complexe en abstracte karakter van het dynamische evenwichtsmodel van chemische reacties is het absoluut nodig deze leerinhouden sterk te visualiseren en te illustreren aan de hand van concrete stoffensystemen. De eerste kennismaking met chemische evenwichten zal dan ook proefondervindelijk worden ondersteund, hetzij met reële experimenten van kwalitatieve aard zoals kleurveranderingen, hetzij met beeldbandopnamen of (computer)simulaties. - De invloed van factoren die het chemisch evenwicht beïnvloeden kunnen ook in grafiek worden voorgesteld. De interpretatie van dergelijke grafische voorstellingen bevordert het inzicht in het verloop van chemische reacties. Het is echter niet de bedoeling de waarden voor de grafische voorstelling te berekenen. Inzichten in het verloop ervan volstaan. - Belangrijk is dat leerlingen goed inzien dat de blijvende aanwezigheid van alle reagentia bij chemisch evenwicht niets heeft te maken met een overmaat aan een van de uitgangsstoffen. - Evenwichtsconstanten kunnen als benoemde of als dimensieloze grootheden worden vermeld. Wel zal men in eenzelfde school hetzelfde systeem gebruiken in alle klassen. Voor de getalwaarden van de evenwichtsconstanten gaat men er steeds van uit dat de concentraties worden uitgedrukt in mol/liter. - Het wetenschappelijk gegeven dat er tussen stoffen in de levende en levenloze natuur dynamische evenwichten bestaan die nog volop evolueren en die door natuurfenomenen als druk, temperatuur, straling, concentraties, ... worden beïnvloed, roept ethische vragen op in hoeverre de mens kan/mag/moet ingrijpen. Enerzijds is er het enorme aanpassingsvermogen van stoffenevenwichten aan veranderende omgevingsfactoren, anderzijds is de milieuproblematiek deels het gevolg van evenwichtsverstoringen waarop de natuur niet snel genoeg meer kan reageren. 4.4.3 Reactiesoorten LEERPLANDOELSTELLINGEN ca 13 lestijden voor de verplichte doelstellingen (zie tabel in 4.2) De leerlingen kunnen: 52 zuur-base-koppels volgens Brönsted-Lowry schrijven en opmerken dat sommige deeltjes in water zowel een zuur- 42 D/2006/0279/040 LEERINHOUDEN Zuur-base-reacties 3de graad aso AV Chemie als een base-gedrag kunnen vertonen (C11) 53 de pH en pOH van oplossingen definiëren en berekenen voor waterige oplossingen van sterke zuren en van sterke basen (C19) 54 eenvoudige methoden hanteren om de zuurgraad van allerlei oplossingen uit het dagelijkse leven te bepalen (C19) 55 het pH-verloop tijdens een titratie van een sterk zuur of een sterke base kwalitatief verklaren (C3-C19-SET16) 56 het algemeen belang van buffermengsels illustreren met een concreet voorbeeld (C18partim). De leerlingen kunnen: 57 redoxreacties met binaire en ternaire verbindingen opstellen 58 de oxidator- en reductorsterkte in verband brengen met de spanningsreeks van de metalen (SET7) 59 de oxidator en reductor herkennen in gegeven voorbeelden van elektrolyse en chemische cel (C12) 60 de werking van een chemische cel en elektrolyse onderscheiden als een respectievelijk voorbeeld van spontane en gedwongen chemische reactie en van een exo- en endo-energetisch proces (SET6-SET16-SET24) 61 Voorbeelden van redoxprocessen in het dagelijkse leven geven en bespreken (W15-W16-W17-W18). De leerlingen kunnen: 62 in een gegeven chemische reactie tussen koolstofverbindingen, voorgesteld volgens een eenvoudig model, het reactietype identificeren als substitutie, additie, eliminatie, condensatie, polymeervorming en/of degradatie (C13) 63 reactiesoorten herkennen naar: wijze waarop de binding wordt verbroken (SET9) aard van het aanvallend reagensdeeltje (SET24) 64 voorbeelden van bestudeerde reactietypes benutten om bepaalde verbindingen te identificeren (C4-SET4) 65 aan de hand van een gegeven overzichtsschema een elementaire syntheseweg voor een eenvoudige koolstofverbinding voorstellen (SET3). Redoxreacties Reactietypes in de koolstofchemie DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden - Verzameling zuur-base-indicatoren, oplossingen van sterke zuren en sterke basen. Demonstratie pH-meter voorzien van de nodige elektrode. Eenvoudige pH-meters voor gebruik door leerlingen. Volumetrisch materiaal: buret, pipet, maatkolf. Titratiemateriaal: statief, trechter, pipetvuller, ... Magnetische roerder. Eventueel computer als meetinstrument, dus voorzien van meetpaneel met pH-sensor. Tabel met zuur-baseconstanten. Tabel met omslaggebieden van zuur-base-indicatoren. 3de graad aso AV Chemie 43 D/2006/0279/040 - Chemicaliën voor de bereiding van buffermengsels en voor de controle van de bufferwerking. - Set van metalen en oplossingen van metaalionen. Set van niet-metalen en oplossingen van niet-metaalionen. Set van oplossingen van polyatomische ionen. Verzameling redoxindicatoren om het verloop van redoxreacties te volgen. Tabellen en/of wandkaarten en/of transparanten met normpotentialen. Eenvoudige elektrolysecel en chemische cel. Set elektroden: Fe, Cu, Pb, Zn, C(grafiet), eventueel Pt. Verzameling van chemische cellen, batterijen (geschakelde cellen), accu's (herlaadbaar). - Allerlei simulaties, bij voorkeur van dynamische aard, ter illustratie van skeletveranderingen van organische moleculen door reacties met aanvallende reagensdeeltjes: video, dia, transparant, computer, magneetbord, ... Uitgebreide sets molecuulmodellen voor demonstratiedoeleinden en voor gebruik door leerlingen. Basislaboratoriummateriaal voor de bereiding van organische stoffen. Elementaire reagentia en/of testkits voor de identificatie van organische stofklassen. - Basisset met glaswerk, best voorzien van schroefdoppen of slijpstukken, voor de snelle montage van proefopstellingen voor de organische chemie. - Eenvoudig syntheseschema met de mogelijke omzettingen tussen organische verbindingsklassen. - Stoffenverzamelingen van zuivere organische stoffen, hun belangrijkste toepassingsgebieden en hun voorkomen in het dagelijkse leven, bijvoorbeeld: azijnzuur-huishoudazijn, hexaan-benzine. Mogelijke experimenten - Bereiding van een buffermengsel en de werking ervan controleren. Bepaling van het omslaggebied van een zuur-base-indicator. Uitvoeren van titraties via klassieke titrimetrie met indicatoren. Bepaling van de geschikte zuur-base-indicator bij pH-bepalingen en titraties. - Studie van de reacties tussen redoxkoppels. Opstellen van verdringingsreeks van metalen of niet-metalen door waarneming van de optredende reacties. Rangschikking van redoxkoppels volgens sterkte door meting van halfcelpotentialen. Bereiden van stoffen via elektrolyse, vernikkelen, verzinken, verkoperen van voorwerpen. Samenstellen van chemische cellen en meten van celspanningen. - Bromering van alkanen en alkenen. Bereiding van ethyn uit calciumacetylide (gebruiksnaam calciumcarbide). Oxidatiereacties van primaire en secundaire alkanolen. Identificatiereacties van organische stoffen. Bereiding van een alkylalkanoaat, een zeep, ... Via een geschikte techniek een organische stof afzonderen uit een bestaand mengsel (planten, voedingsmiddelen, aardolie ...). De afgezonderde stof identificeren en het gehalte ervan in het oorspronkelijk mengsel bepalen. Synthese van een organische stof gekoppeld aan een identificatie en eventueel aan een opbrengstbepaling. - Wenken - Duiden dat het zuur-base-concept van Brönsted-Lowry een universeler karakter heeft dan dit van Arrhenius. - De uitbreiding naar pOH kan functioneel praktisch zijn voor vlotte berekeningen van de pH van basische oplossingen maar is ondergeschikt aan het gebruik van het begrip pH. 44 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie - De berekeningen van de pH worden eenvoudig gehouden en beperkt tot oplossingen met één opgeloste stof. Bij berekeningen van het pH-verloop tijdens titraties mag men zich beperken tot de berekening van de pH bij het startpunt en bij het equivalentiepunt van de titratie. - Het aanleren van de symbolische schrijfwijze van redoxreacties met binaire en ternaire verbindingen wordt progressief aangebracht. Na het schetsen en toelichten van een algemene werkwijze vertrekt men van eenvoudige voorbeelden. Het is pedagogisch interessant deze voorbeelden experimenteel te illustreren. Men kan deze rubriek nuttig koppelen aan een experimentele studie van de invloed die de pH, aard en concentratie van de reagentia hebben op de aard van de reactieproducten. - Reductor- en oxidatorsterkte kunnen in verband worden gebracht met de normpotentiaal. Men gebruikt in eenzelfde school, in alle klassen, dezelfde tabel met normpotentialen, waarbij het redoxkoppel met de sterkste oxidator de hoogste (=positieve) normpotentiaalwaarde bezit en het redoxkoppel met de sterkste reductor de laagste (=negatieve) normpotentiaalwaarde heeft. - Overeenkomstig de IUPAC-Conventie van Stockholm wordt de benaming elektrodepotentiaal exclusief gebruikt voor de potentiaal van halfreacties voorgesteld als reducties Oxidator + n e- Reductor of OX/RED Zn2+ + 2 e- Zn(v) of Zn2+/Zn(v) E0 = - 0,763V De benaming oxidatiepotentiaal duidt op het omgekeerd proces en heeft het tegengesteld teken van de elektrodepotentiaal. Het teken van de elektrodepotentiaal wordt bepaald door het gedrag van de halfcel ten opzichte van de standaard-waterstof-elektrode. Bevindt de halfcel zich op een hogere potentiaal dan de standaard-waterstofelektrode, dan krijgt de elektrodepotentiaal een positief teken. Bevindt de halfcel zich op een lagere potentiaal dan de standaard-waterstof-elektrode, dan krijgt de elektrodepotentiaal een negatief teken. Anders gezegd: een positieve elektrodepotentiaal betekent dat de reductie van de oxidator spontaan verloopt ten opzichte van de standaard-waterstof-elektrode, een negatieve elektrodepotentiaal betekent dat de reductie van de oxidator onmogelijk is ten opzichte van de standaard-waterstof-elektrode. Zo verloopt volgende reactie spontaan en is de elektrodepotentiaal positief 2 Ag1+ + H2(g) 2 Ag(v) + 2 H1+ E0 = + 0,799V De negatieve elektrodepotentiaal geeft aan dat de volgende, analoge reactie spontaan onmogelijk is. Zn2+ + H2(g) Zn(v) + 2 H1+ E0 = - 0,763V - Als referentie fungeert dus de standaard-waterstof-elektrode. Voor het redoxkoppel 2 H3O1+ + 2 e- H2 + 2 H2O wordt bij afspraak de elektrodepotentiaal op 0,00V gesteld. Het verschil tussen de potentiaal van een willekeurig redoxkoppel en de potentiaal van de standaard-waterstof-elektrode komt dan overeen met de elektrodepotentiaal E van het beschouwde redoxkoppel. De norm-elektrodepotentiaal E0 van een redoxkoppel is dan de gemeten spanning tussen het beschouwde redoxkoppel en de standaard-waterstofelektrode, beide in normomstandigheden of STP: alle concentraties = 1 mol/liter, T=25°C= 298 K en pgas= 1013 hPa. - Eveneens overeenkomstig de IUPAC-Conventie van Stockholm wordt de benaming kathode gegeven aan de elektrode waar de reductie plaatsvindt en is de anode de elektrode waar de oxidatie plaatsvindt. - Oxidatoren en reductoren laten herkennen in experimentele voorbeelden van elektrolyse en chemische cel laat gelijktijdig toe het onderscheid tussen beide chemische processen aan te brengen: benadrukken dat de redoxreactie bij een chemische cel spontaan verloopt en energie levert, dat de redoxreactie bij een elektrolyse gedwongen verloopt en energie verbruikt. 3de graad aso AV Chemie 45 D/2006/0279/040 - Het heeft weinig belang of men eerst het elektrolyseproces dan wel de chemische cel behandelt. Vanuit de experimentele bepaling van normpotentialen kan men mooi aansluiten op de rubriek chemische cel en daarna het elektrolyseproces bespreken als een omgekeerd gedwongen redoxproces. Om het begrip normpotentiaal beter te onderscheiden van celpotentiaal kan het pedagogisch verantwoord zijn na de invoering van E0 eerst elektrolyseprocessen te behandelen en nadien de chemische cel. Bovendien lijkt deze volgorde beter aan te sluiten bij de actieve kennis van elektrische verschijnselen eerder aangebracht in de lessen fysica. Didactisch belangrijk is dat men zowel de chemische cel als de elektrolyse illustreert met hetzelfde redoxevenwicht. Zo levert de spontane reactie tussen zinkmetaal en koper(II)-ionen elektrische energie (denk aan de daniëllcel) terwijl de gedwongen reactie tussen kopermetaal en zinkionen elektrische energie verbruikt (elektrolyse van zinksulfaatoplossing met koperelektroden). - Wat betreft de toepassingen van elektrolyse en chemische cel gaat de voorkeur uit naar allerlei toepassingen in het dagelijkse leven. Denken we in dit verband aan industriële elektrolytische bereidingen van zuivere metalen, natriumhydroxide en dichloor, galvaniseren, verzilveren van voorwerpen, kathodische bescherming van schepen, ... - Bij de aanvang van de Reactietypes in de koolstofchemie kan het nodig zijn namen en formules van courante stoffen uit de monofunctionele organische verbindingsklassen vooraf even op te frissen. Een overzichtstabel met de verschillende klassen, de algemene naamvorming en een concreet voorbeeld kan de leerlingen hierbij ondersteunen. - De wijze waarop de binding wordt verbroken kan homolytisch (radicalair) of heterolytisch zijn. Reacties onderscheiden volgens de aard van het aanvallend reagensdeeltje betekent volgens de nucleofiele, elektrofiele of radicalaire aard van de deeltjes die een molecuulskelet aanvallen. Bij de indeling volgens de aard van de skeletverandering in het aangevallen substraat volstaat de kennismaking met substituties, addities en eliminaties. De veranderingen van de molecuulskeletten bij chemische reacties worden voorgesteld met structuurformules en best gevisualiseerd met stereomodellen. Het is dus niet de bedoeling de reactiemechanismen gedetailleerd aan de hand van elektronenverschuivingen in de betrokken reagentia te bespreken. - Gedacht wordt aan de identificatie van een onverzadigdheid door een additiereactie met dijood of dibroom, van een alkaan door het optreden van homolytische substituties, aan het onderscheiden van primaire, secundaire en tertiaire alcoholen via eliminatiereacties, … - Een bespreking van benzeen toevoegen is verantwoord omwille van zijn belang en als unieke illustratie van een elektrofiele substitutie. In het schoollabo zijn experimenten met benzeen volledig verboden. - Een overzichtsschema van elementaire synthesewegen wordt best progressief opgebouwd bij de studie van de chemische eigenschappen van de organische verbindingsklassen. Het is niet de bedoeling dat de leerlingen dit schema kunnen reproduceren. Bedoeling is dat ze inzicht verwerven in de onderlinge samenhang van de organische verbindingsklassen en dit schema kunnen gebruiken bij de studie van elementaire synthesewegen uitgaande van eenvoudige grondstoffen. 4.5 Kunstmatige en natuurlijke polymeren Deze rubriek is een alternatieve invulling voor de verplichte keuze in het vierde lesuur. 4.5.1 Kunststoffen LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen: 66 polymeren weergeven naar samenstelling en vorming 67 thermoplasten, thermoharders en elastomeren onderscheiden 46 D/2006/0279/040 LEERINHOUDEN Bereiding van kunststoffen Vormgeving, eigenschappen, toepassingen 3de graad aso AV Chemie op basis van de vernetting tussen de ketens en voorbeelden geven van natuurlijke en synthetische polymeren (SET1) 68 vormgeving, eigenschappen en toepassingen van kunststoffen toelichten met representatieve voorbeelden 69 identificatie en recyclage (mogelijkheden / problemen) van polymeren toelichten (SET4). 3de graad aso AV Chemie en recyclage van kunststoffen 47 D/2006/0279/040 DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Basislaboratoriummateriaal voor de bereiding van kunststoffen. Verzameling kunststoffen. Molecuulmodellen van kunststoffen. Illustraties van gebruik van kunststoffen in het dagelijkse leven. Mogelijke experimenten - Bereiding van enkele kunststoffen zoals bakeliet, nylon, polyurethaanschuim, polystyreen, … Identificaties van kunststoffen. Wenken - De behandeling van de macromoleculaire verbindingsklassen zal zich beperken tot een elementaire kennismaking met de structuur en de belangrijkste skeletonderdelen van dergelijke moleculen. Ingewikkelder structuurmodellen van macromoleculen kunnen wel bij wijze van illustratie worden getoond, maar hoeven niet te worden verklaard. - De toepassingen van kunststoffen bij verpakkingen kunnen hier worden behandeld. 4.5.2 Biopolymeren LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen: 70 polyfunctionele organische verbindingen interpreteren als afgeleid van KWS waarbij meer dan één H-atoom vervangen is door gelijke of verschillende karakteristieke groepen 71 de basisstructuren van lipiden, sachariden en proteïnen verduidelijken en visualiseren 72 het verband tussen de molecuulstructuur van lipiden, sachariden en proteïnen en hun belangrijkste chemische en fysische eigenschappen illustreren (SET3). LEERINHOUDEN De lipiden De sachariden De proteïnen DIDACTISCHE WENKEN Benodigdheden Elementaire reagentia en/of testkits voor de identificatie van lipiden, sachariden en proteïnen. Stoffenverzamelingen van zuivere polyfunctionele organische verbindingen, hun belangrijkste toepassingsgebieden en hun vormen van voorkomen in het dagelijkse leven, bijvoorbeeld sacharose als poedersuiker, kristalsuiker, klontjessuiker. Mogelijke experimenten - Identificatiereacties van mono- en disachariden, zetmeel, proteïnen, lipiden, onverzadigde vetten. Hydrolyse van oligo- en polysachariden, proteïnen, lipiden. Alcoholische gisting van sachariden, coagulatie van proteïnen, oxidatie van lipiden. 48 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Wenken - De behandeling van de polyfunctionele organische verbindingsklassen zal zich beperken tot een kennismaking met de structuur van de belangrijkste functionele groepen van dergelijke moleculen. Ingewikkelder structuurmodellen van bijvoorbeeld polysachariden, proteïnen en andere macromoleculen kunnen bij wijze van illustratie worden getoond maar worden niet verklaard. - Optische isomerie kan occasioneel worden opgefrist bij de kennismaking met de structuur van de sachariden. Dit kan echter beperkt blijven tot het aanduiden van een verband tussen het aantal asymmetrische koolstofatomen en het aantal optische isomeren. De betekenis van bijvoorbeeld -D-glucose en -D-glucose behoort niet tot de basisleerstof. - Biochemische aspecten van de polyfunctionele organische verbindingen kwamen reeds aan bod in de lessen biologie van de derde graad. Om mogelijke overlappingen te vermijden is een goed overleg met de collega biologie nodig. In de lessen chemie beoogt men in eerste instantie de structuur en de chemische eigenschappen te bespreken mede in het kader van de reactiesoorten. - Bij de bespreking van de lipiden kan gewezen worden op het voorkomen, de winning en eigenschappen van vetstoffen in de voeding. Hier kan eventueel ook uitgebreid worden naar de reinigende werking van natuurlijke zepen en synthetische wasmiddelen. - In het kader van drugpreventie is het verantwoord en aangewezen om ook de alkaloïden aan bod te laten komen bijvoorbeeld als keuzethema. Leerplannen van het VVKSO zijn het werk van leerplancommissies, waarin begeleiders, leraren en eventueel externe deskundigen samenwerken. Op het voorliggende leerplan kunt u als leraar ook reageren en uw opmerkingen, zowel positief als negatief, aan de leerplancommissie meedelen via e-mail ([email protected]). Vergeet niet te vermelden over welk leerplan u schrijft: vak, studierichting, graad, nummer. Langs dezelfde weg kunt u zich ook aanmelden om lid te worden van een leerplancommissie. In beide gevallen zal de coördinatiecel leerplannen zo snel mogelijk op uw schrijven reageren. 3de graad aso AV Chemie 49 D/2006/0279/040 5 Evaluatie Onderwijs is niet alleen kennisgericht. Het ontwikkelen van leerstrategieën, van algemene en specifieke attitudes en de groei naar actief leren krijgen een centrale plaats in het leerproces. Hierbij neemt de leraar naast vakdeskundige de rol op van mentor, die de leerling kansen biedt en methodieken aanreikt om voorkennis te gebruiken, om nieuwe elementen te begrijpen en te integreren. Evaluatie is een onderdeel van de leeractiviteiten van leerlingen en vindt bijgevolg niet alleen plaats op het einde van een leerproces of op het einde van een onderwijsperiode. Evaluatie maakt integraal deel uit van het leerproces en is dus geen doel op zich. Evalueren is noodzakelijk om feedback te geven aan de leerling en aan de leraar. Door rekening te houden met de vaststellingen gemaakt tijdens de evaluatie kan de leerling zijn leren optimaliseren. De leraar kan uit evaluatiegegevens informatie halen voor bijsturing van zijn didactisch handelen. Behalve het bijsturen van het leerproces en/of het onderwijsproces is een evaluatie ook noodzakelijk om andere toekomstgerichte beslissingen te ondersteunen zoals remediëren, oriënteren en delibereren. Bij evalueren staat steeds de groei van de leerling centraal. De te verwerven kennis, vaardigheden en attitudes worden bepaald door de leerplandoelstellingen. Naast klassieke toetsen en examens is het aangewezen ook andere evaluatievormen te gebruiken zoals zelfevaluatie, co-evaluatie en peerevaluatie. Het gaat immers niet op dat men tijdens de leerfase het leerproces benadrukt, maar dat men finaal alleen het leerproduct evalueert Een goede evaluatie moet gespreid zijn in de tijd en moet voldoen aan criteria van validiteit, betrouwbaarheid, efficiëntie, objectiviteit, doorzichtigheid en normering. Enkel waardevolle toetsen kunnen betrouwbare informatie opleveren. Bepalend voor de kwaliteit van een toets zijn niet enkel de kenmerken van de toetsvragen maar ook een verantwoorde puntenverdeling over de vragen en een analytisch correctiemodel dat empathisch is met de denkprocessen van de leerlingen. Summatieve toetsen dienen valide en representatief te zijn naar leerplandoelstellingen en gevarieerd te zijn wat betreft vraagtype, opdrachtinhoud en onderstelde cognitieve vaardigheden. Dit betekent onder meer dat naast korte en langere formuleringsvragen ook keuzevragen van diverse aard en sorteervragen een plaats mogen krijgen in een waardevolle toets. Het getuigt van een enge opvatting omtrent evaluatie in de chemie wanneer men het schrijven van namen, formules, reactievergelijkingen overdreven aan bod laat komen in de toetsen, hetzij in het aantal vragen hetzij in het aantal punten. Naar onderstelde cognitieve vaardigheden beperkt men zich niet tot reproductieve kennis- en reproductieve toepassingsvragen maar is er tevens aandacht voor het begrijpen, productief en creatief toepassen, analyseren en synthetiseren. Omdat de zuiver conceptuele aanpak van het chemieonderwijs meer en meer plaats moet maken voor de contextuele aanbreng is het verantwoord toetsvragen te construeren in een context met geïntegreerde figuren, krantenknipsels, etiketten, grafieken, tabellen met gegevens, ... . Dit komt opvallend weinig voor in concrete toetsen, vermoedelijk omdat de redactie ervan extra creativiteit en het continu verzamelen van bruikbaar materiaal veronderstelt. Voorbeelden ter inspiratie kan men onder meer vinden in het Cahier voor didactiek ‘Chemische vorming in het onderwijs’ (zie bibliografie). Uiteraard mogen de leerlingen tijdens de toetsen gebruik maken van het PSE. Ook tabellen met veel gebruikte anionen en kationen en hun oxidatiegetal, oplosbaarheidtabellen, bereidingsschema van anorganische stoffen, ... mogen tijdens een toets worden geraadpleegd. In het kader van leren leren en probleemoplossend denken in het chemieonderwijs is het immers belangrijker dat leerlingen zulke gegevens kunnen interpreteren en verwerken dan dat ze deze gegevens kunnen reproduceren. De lay-out van een toets verdient de nodige aandacht. Moeilijk leesbare kopieën zijn niet aanvaardbaar. Gebruik liefst een getypte versie en zorg ervoor dat vraag en antwoord gelijktijdig zichtbaar kunnen zijn zonder dat een leerling telkens het blad moet omkeren. 50 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Aansluitend op de evaluatie-inhouden voor chemie, vermeld in de leerplanbrochure chemie voor de tweede graad, worden de leerlingen in de derde graad grondiger geëvalueerd wat betreft: - een ruimere hoeveelheid parate kennis van stofklassen, naamgeving, formule en eigenschappen van stoffen - het gebruiken van feitenkennis en inzichtelijke concepten in gekende oplossingsstrategieën en in probleemoplossend gerichte vragen - het coördineren van begrippen en verklarende modellen bij chemische berekeningen en bij verklaringen van complexere chemische verschijnselen - het verwoorden van chemische verschijnselen, probleemstellingen, verklaringen en experimentele waarnemingen met de juiste wetenschappelijke terminologie - het zelfstandig zorgzaam, veilig en efficiënt uitvoeren van laboratoriumexperimenten als antwoord op een eenvoudige, open onderzoeksvraag of gegeven instructie. Evalueren van attitudes en manuele vaardigheden gebeurt best permanent tijdens practica, bij het uitvoeren van ICT-opdrachten of in lessen waar ‘actief leren’ aan bod komt. Attitudes zoals doorzetting, motivatie, nauwkeurigheid, netheid en ordelijkheid, samenwerking, zin voor veiligheid, verantwoordelijkheidszin, werkmethodiek, zelfstandigheid, … kunnen worden geëvalueerd tijdens het uitvoeren van die taken. Een attitudekaart kan hierbij een praktische ondersteuning bieden. Het voorbeeld hieronder is gebaseerd op de SAMschaal of schaal voor attitudemeting ontwikkeld door VKW-Oost-Vlaanderen. Telkens het zinvol en haalbaar is vult de leraar en/of leerling een onderdeel van een attitudekaart in. Voor het evalueren van vaardigheden kan een analoge vaardighedenlijst een praktische hulp betekenen. Het opstellen van deze kaarten en lijsten gebeurt best tijdens een vakvergadering. Cognitieve aspecten van de opdrachten kunnen steeds deel blijven uitmaken van het examen. Attitude Onvoldoende O – Matig M – Goed G – Uitstekend U Beoordeling O–M–G–U 1ste Doorzetting Motivatie Nauwkeurigheid Netheid en ordelijkheid Samenwerking Veiligheid Verantwoordelijkheidszin 3de graad aso AV Chemie 2de 3de O = geeft snel op M = werkt door mits ondersteuning G = werkt een planning af binnen de voorziene tijd U = extra werk of inspanning is geen probleem O = is niet gemotiveerd M = het werk mag niet veel inspanning vragen G = heeft belangstelling voor het werk U = zoekt extra informatie op O = werkt onnauwkeurig M = werkt nauwkeurig onder toezicht G = werkt voldoende nauwkeurig U = werkt onberispelijk O = werkt slordig en onoverzichtelijk M = werkt net maar ongeordend G = volgt de regels omtrent orde en netheid U = werkt spontaan onberispelijk O = kijkt alleen toe of geeft orders aan de anderen M = werkt samen na aandringen G = wil samen iets bereiken U = maakt goede afspraken en houdt er zich aan O = geeft geen aandacht aan veiligheid M = volgt de voorschriften mits aanmaning G = volgt de voorschriften reproductief op U = denkt vooraf oordeelkundig na en handelt ernaar O = draagt geen verantwoordelijkheid M = is betrouwbaar mits toezicht G = heeft verantwoordelijkheidszin 51 D/2006/0279/040 Werkmethodiek Zelfstandigheid U = neemt spontaan verantwoordelijkheid op O = werkt eerder impulsief M = werkt planmatig mits ondersteuning G = toont een goede werkmethodiek U = werkt spontaan zeer planmatig en vooruitziend O = kan niet zelfstandig werken M = moet regelmatig geleid worden G = werkt zelfstandig op basis van richtlijnen U = werkt persoonlijk op zelfstandige basis Ook kan de vakgroep onderzoeken of de klassieke evaluatievormen met geschreven of mondelinge vraagantwoordtoetsen niet beter kunnen worden vervangen door kleine studieopdrachten met geschreven of mondelinge rapportering. Dergelijke evaluatievormen hoeven geen afbreuk te doen aan de door dit leerplan gestelde eisen, met andere woorden ze moeten ernstig worden genomen door leraren, leerlingen en klassenraden. 52 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 6 Minimale materiële vereisten De huidige regelgeving in verband met veiligheidsaspecten en afvalbehandeling in het schoollaboratorium dient opgevolgd te worden. De uitrusting en de inrichting van het laboratorium dient te voldoen aan de technische voorschriften inzake arbeidsveiligheid van de Codes over welzijn op het werk, van het Algemeen Reglement voor Arbeidsbescherming (ARAB) en van het Algemeen Reglement op Elektrische Installaties (AREI). Minimale materiële benodigdheden die absoluut noodzakelijk zijn om een leerplanrubriek te verwezenlijken zijn onder de rubriek ‘Benodigdheden’ van de Didactische wenken telkens aangegeven met een ‘’. 6.1 Basisinfrastructuur Noodzakelijk: - Demonstratietafel met water- en veilige energievoorzieningen. Leerlingenwerktafels met water- en veilige energievoorzieningen. Voorziening voor afvoer van schadelijke dampen en gassen. 6.2 Veiligheid Noodzakelijk: - Afsluitbare kasten geschikt voor veilige stockage van chemicaliën. Pipetvullers, veiligheidsbrillen, beschermende handschoenen. Laboschorten, al dan niet persoonlijk bezit van de leerlingen. Oogdouches (antizuur = 0,1M NaHCO3, antibase = 0,1 M H3BO3). Brandbeveiliging: CO2-brandblusser, branddeken, emmer zand, eenvoudige nooddouche, twee efficiënte vluchtuitgangen voor snelle ontruiming van het lokaal. EHBO-doos. Wettelijke etikettering van chemicaliën, lijst met R-en S-zinnen, gevarenlogo's, pictogrammen. 6.3 Labomateriaal Noodzakelijk: - Chemicaliën voor demonstratieproeven. Chemicaliën voor de gekozen leerlingenproeven. Basislaboratoriummateriaal voor demonstratie- en leerlingenproeven: glaswerk, volumetrisch materiaal, statieven, balans, thermometers, pH-meter, stroom- en spanningsmeter, ... 6.4 Visualiseringen Noodzakelijk: - Stoffententoonstelling. Periodiek systeem van de chemische elementen als wandkaart, met duidelijke afbakening van korte en lange perioden en aanduiding van s-, p-, d- en f-blokelementen Stereomodellen voor de visualisering van molecuul- en roosterstructuren Tabellen met EN-waarden, evenwichtsconstanten, zuur- en base-constanten, normpotentialen, geometrie, bindingslengten, bindingshoeken, omslaggebieden van zuur-base-indicatoren. Determineertabel voor koolstofverbindingen. Wenselijk: - Overheadprojector en transparanten 3de graad aso AV Chemie 53 D/2006/0279/040 - Videoprojector, eventueel gemeenschappelijk met andere vakken Computer, eventueel gemeenschappelijk met andere vakken Dataprojector, eventueel gemeenschappelijk met andere vakken 6.5 - Afvalverwijdering Mogelijkheden tot recuperatie van chemicaliën en tot milieubewuste verwerking en/of verwijdering van chemisch afval uit de school. Dit aspect van de omgang met chemicaliën is een belangrijk onderdeel van de milieubewuste opvoeding in de chemielessen. 54 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 7 Bibliografie Volgende werken kunnen de verwerking van dit leerplan in de dagelijkse lespraktijk ondersteunen: 1 Publicaties in verband met het ACTIEPLAN NATUURWETENSCHAPPEN (1993-1996) Brochure 1: Visie op en actiepunten voor een actualisering van het natuurwetenschappenonderwijs in het aso Brochure 2: Didactische infrastructuur voor het onderwijs in de natuurwetenschappen Brochure 3: Natuurwetenschappen en ethiek: tegenspraak of samenspraak? Dossiers voor de klaspraktijk Brochure 4: Didactisch materiaal per vak en per leerplan voor het onderwijs in de natuurwetenschappen Brochure 5: Chemicaliën op school, versie januari 2003 – http://ond.vvkso-ict.com/vvksomain/ 2 De Vlaamse Chemie-Olympiaden, Vragenbundels Werkgroep chemie-olympiaden Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging (KVCV) Celestijnenlaan 200F, 3001 Leuven-Heverlee Tel 016 29 32 14. http://www.uhasselt.be/olympiades/chemie/ 3 EChO: Essays voor chemieonderwijs, Uitgaven van KVCV sectie Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging Celestijnenlaan 200F, 3001 Leuven-Heverlee Tel 016 29 32 14. onderwijs 4 Wetenschappelijk vademecum, Een synthese van de leerstof chemie en fysica Nachtegael, Bernus, Geerts Uitgeverij Pelckmans, ISBN 90-289-2197-4 5 Chemische vorming in het onderwijs - Cahier voor didactiek L. Brandt, G. Moens, M. J. Janssens, J. Jansen, A. Nevens, E. Peumans Academisch Lerarenopleiding Chemie, Celestijnenlaan 200G, 3001 Leuven-Heverlee 6 Anders evalueren in het chemieonderwijs – cd-rom Academisch Lerarenopleiding Chemie, Celestijnenlaan 200G, 3001 Leuven-Heverlee http://www.chem.kuleuven.be/aloch/ 7 Chemische feitelijkheden Actuele encyclopedie over chemie in relatie tot gezondheid, milieu en veiligheid. H. D. Tjenk Willink. Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging. Uitgeverij: Samson (Wolters-Kluwer) 8 Uitgaven van de Wetenschappelijke Bibliotheek Natuurwetenschap & Techniek, Postbus 75, NL-6190 AB BEEK 9 Uitgaven van De Wetenschappelijke Biografie. Natuurwetenschap & Techniek, Postbus 75, NL-6190 AB BEEK 10 Chemie in druppels. Eenvoudige practica met beperkte middelen. Stichting C3. Nieuwe Achtergracht 129, 1018 WS Amsterdam 11 Reclame, informatiebrochures van hobby- en doe-het-zelf-centra en/of clubs, tijdschriften, ... 12 The Timetables of Science. Alexander Hellemans and Bryan Bunch Sidgwick & Jackson. London ISBN 0-283-99926-8 13 200 Ans de Science:1789-1989. Speciaal nummer van Science et Vie. N° 166 - Maart 1989 14 Chemiepractica. CD-Rom met uitgeschreven practica. Werkgroep DiNAC. Holleen, Breekiezel 20, 3670 Meeuwen-Gruitrode 3de graad aso AV Chemie 55 D/2006/0279/040 15 Chemistry: Molecules, Matter and Change. Third Edition. Peter Atkins – Loretta Jones W.H. Freeman And Company New York 1997. ISBN 0-7167-2832-x Audiovisueel materiaal 1 Didac-beeldmateriaal, KVCV, Celestijnenlaan 200 F, 3001 Leuven-Heverlee Gratis downloadbaar van http://www.iupac.org/didac/ 2 Chemie voor vandaag en morgen. Lespakket met video en transparantenserie: uitgave van de Federatie voor chemische nijverheid (FCN) en de Scheikundige Industrie Regio Vlaanderen (SIREV) 3 Chem-Bits (1-12 en 13-24) en Science Bank Scheikunde (1-4, 5-6 en 7-8). Video-opnamen uitgezonden door Stichting SchoolTV Teleac/NOT, Hilversum, ([email protected]) - www.telacnot.nl). Te koop bij Uitgeverij EPO, Lange Pastoorstraat 25-27, 2600 Berchem Tel. 03 218 52 21, Fax 03 218 46 04 (Uitgeverij @epo.be) 4 In het kader van de integratie van ICT in de vakken wordt geadviseerd gebruik te maken van het internet en cd-roms. Raadpleeg voor informatie regelmatig de maandberichten van de pedagogische begeleiding en de websites van nascholingscentra. Syllabi van nascholingen georganiseerd door pedagogische en didactische centra zoals 1 CNO, Centrum Nascholing Onderwijs, Universiteitsplein 1, 2610 Wilrijk Tel: 03 820 29 60, fax: 03 820 22 49 – http://www.ua.ac.be/cno 2 Centrum voor Nascholing Bisdom Antwerpen, Noorderlaan 108, 2030 Antwerpen Tel: 03 543 97 08, fax: 03 544 98 49 - http://www.dko.be 3 DiNAC, Diocesaan Nascholingscentrum, Bonnefantenstraat 1, 3500 Hasselt Tel: 01l 23 68 24, fax: 011 23 68 25 – http://www.diohasselt.be/dinac 4 Eekhoutcentrum, Universitaire Campus, E. Sabbelaan 53, 8500 Kortrijk Tel: 056 24 61 11, fax: 056 24 69 99 – http://www.eekhoutcentrum.be 5 PEDIC, Diocesaan Pedagogisch Didactisch Centrum, Coupure Rechts 314, 9000 Gent Tel: 09 225 37 34, fax: 09 269 14 88 – http://www.vsko.be/kogent 6 PDCL, Pedagogisch Didactisch Centrum Leuven, Naamsesteenweg 355, 3001 Heverlee Tel: 016 39 92 24, fax: 016 40 70 87 – http://www.dlo.khleuven.be 7 Vliebergh-Senciecentrum KULeuven, Zwarte Zusterstraat 2, 3000 Leuven. Tel: 016 32 94 09, fax: 016 32 94 01 – http://www.kuleuven.be/vliebergh Publicaties in verband met veiligheid 1 Chemiekaarten - Gegevens voor veilig werken met chemicaliën, Uitgeverij Kluwer 2 Gevaarlijke Stoffen en Preparaten - Risico's en Veiligheidsaanbevelingen door Etikettering, Commissariaat-Generaal voor de bevordering van de Arbeid, Belliardstraat 51, 1040 Brussel 3 Chemie en Veiligheid - Praktische handleiding, DE TEY, M., CORNELIS, K., NVVA, Gachardstraat 88, Bus 4, 1050 Brussel 4 Veiligheidsvoorschriften voor het chemielabo, Provinciaal Veiligheidsinstituut, Antwerpen, Jezusstraat 28, 2000 Antwerpen 56 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 5 VWR, Chemicals, Vel, Material Safety Data Sheets, Vel, Leuven (Haasrode), CD-ROM Te bestellen via http://www.vwr.com Aanbevolen tijdschriften en periodieken 1 Natuurwetenschap en Techniek 2 EOS 3 MENS: Milieu-Educatie, Natuur en Samenleving. Milieugericht tijdschrift. 4 Jij en chemie. Publicaties van de Federatie van de Chemische Nijverheid van België 5 Chemie Magazine. Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging 6 Velewe. Tijdschrift van de vereniging van leraars in de wetenschappen. Mollenveldwijk 30, 3271 Zichem 7 NVOX, Tijdschrift van de Nederlandse Vereniging voor Onderwijs in de Natuurwetenschappen (NVON) 8 Chemie Aktueel. Tijdschrift voor scheikunde-onderwijs met tijdschriftartikels als contexten Katholieke Universiteit Nijmegen, Uitgeverij Ten Brink, Postbus 41, 7940 AA Meppel - Nederland Websites 1 Ministerie van Onderwijs (http://www.ond.vlaanderen.be) Allerlei documenten en info in verband met het onderwijs 2 VVKSO (http://ond.vsko.be) De website van het VVKSO wordt continu uitgebouwd met bruikbaar materiaal. Om de chemielinks te vinden klikt men achtereenvolgens op publicaties - lesmateriaal - links per vak 3 Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging (http://www.kvcv.be) 4 Federatie van de Chemische Nijverheid (http://www.fedichem.be). Op deze website kan men een aantal interessante publicaties bestellen. Tevens kan men er informatie vinden over de Chemische Industrie in België. 5 Periodiek Systeem der elementen in het Nederlands (http://www.periodieksysteem.com) 6 Edict: http://www.edict.be Edict is een vereniging van leerkrachten die een aantal CD’s hebben ontwikkeld met bruikbaar materiaal voor de chemielessen. 7 Chemie site : (http://www.ping.be/at_home) Op deze Franstalige site vind je heel veel materiaal om de chemieles aantrekkelijker te maken. 8 Chemische encyclopedie (http://www.wikipedia.org). Een meertalige en aangroeiende encyclopedie op het web. 9 ICT-project Science Across Europe (Part of Science Across the World) http://www.bp.com.saw 3de graad aso AV Chemie 57 D/2006/0279/040 8 Suggesties voor de vrije ruimte 8.1 Inleiding De lessentabellen voor de derde graad aso laten de scholen, afhankelijk van de studierichting, één tot vier uren ruimte. Dit is de Vrije ruimte. Een school/scholengemeenschap bepaalt autonoom hoe zij de basisvorming en het fundamentele gedeelte van de lessentabel aanvult tot 32 uren. De Vrije ruimte biedt een extra stimulans om als schoolteam verder werk te maken van onderwijsvernieuwing en om de lopende experimenten en projecten in het reguliere lestijdenpakket een plaats te geven. Het VVKSO suggereert, behalve invulling met vakken: zelfstandig leren/seminaries, overgang naar hoger onderwijs, vakoverschrijdende thema’s, projecten en ook clustering van vakken. Hieronder vind je een aantal voorbeelden van clustering. Het zijn suggesties met telkens vermelding van de betrokken vakken. Een bundeling van alle thema’s vind je terug in het Inspiratiehandboek Werken in de Vrije Ruimte. Hierin wordt ook aandacht besteed aan methodieken, inhouden, evaluatievormen en aan de praktische consequenties voor de schoolorganisatie (infrastructuur, uurrooster). We hopen dat deze vakkencombinerende thema’s je inspireren om met collega’s een initiatief naar maat van de studierichting(en) en van de school uit te werken. Een multidisciplinaire benadering kan, in combinatie met het uitdiepen van nieuwe didactische werkvormen, die ook al aan bod komen binnen het vak, een meerwaarde betekenen voor leraar én leerling. 8.2 Thema’s voor chemie 8.2.1 Thema 1: Wetenschappelijke literatuur, ook in Moderne vreemde talen 8.2.1.1 Betrokken disciplines Aardrijkskunde, biologie, chemie, fysica, Nederlands, Frans, Engels, Duits, Klassieke talen, geschiedenis, plastische opvoeding, gedragswetenschappen 8.2.1.2 Beschrijving Bedoeling is wetenschappelijke teksten met natuurwetenschappelijke diepgang te lezen, te bespreken, te bediscussiëren of te verwerken aan de hand van opdrachten. De leraar talen begeleidt de leerlingen bij de analyse van de taalaspecten, opbouw en structuureigenschappen, woordbetekenissen en een eventuele vertaling vanuit of naar een Moderne vreemde taal of vanuit een Klassieke taal. De leraar wetenschappen helpt bij de hertaling, geeft toelichting en speurt mee naar natuurwetenschappelijke verduidelijkingen, uitdieping en illustraties in de brede betekenis van het woord. Bij een gevarieerde keuze van de teksten kan men komen tot een mooie synthese van de natuurwetenschappen. Teksten worden gekozen in overleg tussen de betrokken leraren en de leerlingen. Door leerlingen aangebrachte onderwerpen kennen ongetwijfeld een verzekerde interesse. Allerlei teksten uit natuurwetenschappelijke tijdschriften, kranten en folders, van het internet en kaderend rond inhouden van de natuurwetenschappen komen in aanmerking. De inhoud kan ook geëvalueerd worden naar exactheid en worden getoetst aan de inhoud van andere teksten, eventueel experimenteel worden uitgetest. Leerlingen kunnen rond een thema naar keuze individueel of in groepjes een zelfstudie verrichten, een presentatie voorbereiden en brengen als spreekoefening. Onderwerpen die aan bod kunnen komen: - Natuurwetenschappelijke actualiteit 58 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie - Milieuproblemen en de oplossing ervan geboden door de natuurwetenschappen - Nieuwe technologieën - Nieuwe materialen, hun eigenschappen en gebruik - Ethische aspecten van de natuurwetenschappen - Geschiedenis van de natuurwetenschappen of het historische verhaal van de conceptuele ontwikkelingen van de natuurwetenschappen geplaatst in hun tijdskader - Natuurwetenschappen en geschiedenis of hoe wetenschappelijke kennis en geschiedenis elkaar beïnvloeden, met speciale aandacht voor de onderliggende veranderingen in mens- en vooral wereldbeeld (zie ook Geschiedenis, thema 1) - Maatschappelijke impact van natuurwetenschappelijke ontdekkingen (zie ook Godsdienst, thema 3) - Wetenschapsfilosofie - Natuurwetenschappen en gezondheid - Natuurwetenschappen en fotografie - Natuurwetenschappen en sport (zie Lichamelijke opvoeding, thema 1) - Natuurwetenschappen en kunst (zie ook Plastische opvoeding – thema 1 en thema 5) - Natuurwetenschappen – misdaad en misdaadopheldering - Natuurwetenschappen in de Oudheid (zie ook Klassieke talen – thema 3) - Astronomie en kosmografie - Biografie van natuurwetenschappers (zie ook Duits – thema 2) - Belangrijke vrouwen in de natuurwetenschappen. 8.2.1.3 Werkvormen Klassikale lectuur of zelfstudiepakket, beantwoorden van vragen of uitvoeren van opdrachten in verband met de tekstinhoud, eventueel de tekst vertalen, herschrijven naar een breder publiek, een standpunt formuleren, een presentatie voorbereiden (zie ook Plastische opvoeding – thema 1), een spreekbeurt brengen, …. 8.2.1.4 Bronnen • Allerlei tijdschriften zoals MENS, EOS, Natuurwetenschap & Techniek, Kosmos, Scientific American, National Geographic, Dossiers pour la Science, Découverte, Science & Vie, … Wetenschappelijke documentaires en beeldmateriaal zoals uitgezonden door ‘National Geographic’ kunnen moeilijkere onderwerpen toegankelijker maken. • Tekstboeken omtrent Natuurwetenschappen in Moderne vreemde talen. • Natuurwetenschappen en ethiek: tegenspraak of samenspraak? Dossiers voor de klaspraktijk – VVKSO • Uitgaven van De Wetenschappelijke Bibliotheek. Natuurwetenschap & Techniek • Uitgaven van De Wetenschappelijke Biografie. Natuurwetenschap & Techniek • Uitgaven van Fedichem (www.fedichem.be) zoals: - Biotechnologie Jij en chemie Chemie verhoogt de sportieve prestaties Geen duurzame ontwikkeling zonder chemie • Extracten uit werken van Max Wildiers, Etienne Vermeersch, Paul Schotsmans, …. • Extracten uit Lessen voor de eenentwintigste eeuw, Universitaire Pers Leuven en Davidsfonds 3de graad aso AV Chemie 59 D/2006/0279/040 • Toneelstuk Copenhagen – Michael Frayn • Tekstmateriaal geplukt van het internet 8.2.2 Thema 2: Open onderzoeksopdrachten 8.2.2.1 Betrokken disciplines Chemie, aardrijkskunde, biologie, fysica, wiskunde, informatica, Nederlands, Frans, Engels, Duits, plastische opvoeding 8.2.2.2 Beschrijving Leerlingen doen als project opzoek- en onderzoekswerk rond een bepaald thema en werken dat breed uit. Voor het voorbeeld 'Chemie en kleur' zou dit kunnen zijn: - peilen naar de betekenis van kleur in chemie, biologie, fysica, taal en sociologie - analyse en synthese van kleurstoffen en verven - identificatie van kunstwerken op basis van chemische samenstelling van de gebruikte materialen - bedrijfsbezoek(en) - toepassingen van kleurstoffen in het dagelijkse leven: materialen, voeding, cosmetica, fotografie, textiel, kunst, indicatoren van veiligheid en stoffen … - een namiddag 'chemie ontdekken' in een basisschool - tekstvertalingen uit Moderne vreemde talen naar Nederlands en omgekeerd - enquête en excelverwerking Andere mogelijkheden zijn: - Chemie en voeding - Chemie, afval en recyclage - Chemie en verpakking - Chemie en kunststoffen - Chemie en constructiematerialen - Chemie en sport - Chemie en geneeskunde - …… 8.2.2.3 Werkvormen Onderzoeksvragen worden gesteld, info gezocht in tijdschriften en op het internet, teksten vertaald, experimenten uitgetest, verzamelde experimentele gegevens statistisch verwerkt (zie ook wiskunde –thema 4), overzichtelijk gerapporteerd, kritisch geëvalueerd en indien wenselijk aan bijkomend onderzoek onderworpen. Via een tentoonstelling, spreekbeurt en/of presentatie wordt het werk voorgesteld aan een breder publiek (zie ook plastische opvoeding – thema 1). 8.2.2.4 • Bronnen www.scheikundeprojecten.kncv.nl 60 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie • Jongens & wetenschap (ISBN-90-5466-771-0) • Tijdschrift Chemie Actueel • Lernen an Stationen, Unterricht Chemie, augustus 2000 8.2.3 Thema 3: Ontwerpen van een eindwerk, symposium, spel, quiz, tentoonstelling rond verworvenheden van de chemie en de impact ervan op de maatschappij vroeger en nu 8.2.3.1 Betrokken disciplines Chemie, aardrijkskunde, biologie, fysica, Nederlands, Frans, Engels, Duits, economie, esthetica, geschiedenis, gedragswetenschappen, klassieke talen, plastische opvoeding, godsdienst, ... 8.2.3.2 Beschrijving Leerlingen ontvangen en bestuderen, verwerven en verwerken ook zelfstandig informatie omtrent allerlei maatschappelijke verworvenheden door de natuurwetenschappen. (Zie ook aardrijkskunde – thema 3 en economie – thema 1). Aan bod kunnen komen: • Nieuwe materialen en hun toepassingen: nieuwe vezels, constructiematerialen, prothesen, de ontwikkeling van een nieuw geneesmiddel … • Alternatieve energiebronnen en socio-economische implicaties: windenergie, zonne-energie, bio-energie, waterkracht, geothermische energie, afvalverbranding, kernenergie. • Technologieën: maken van wijn, bier, margarine, parfum, zeep, verf, bereiden en bewaren van voedsel … • Industriële processen: van aardolie tot plastiek, van suikerbiet tot klontje, van kleurstof tot verf, waterzuiveringen … • Koolstofdateringen: voorbeelden van toepassing in de geschiedenis, in de aardrijkskunde, in de archeologie, in de schilderkunst … • Geloof en wetenschap: Beide stonden in het westerse verleden dikwijls op gespannen voet tegenover elkaar. In het kijken naar de actuele vragen van persoon, samenleving en cultuur ontmoeten beide perspectieven elkaar veelvuldig. Hoe verhouden ze zich t.o.v. elkaar: inspirerend, informerend, bevragend, aanvullend …? Zet wetenschap op het spoor van de verwondering? Zet verwondering aan tot wetenschap? Is geloof ook een wetenschap? Veronderstelt wetenschap geloof? (zie ook Godsdienst – thema 3). 8.2.3.3 Werkvormen Materiaal verzamelen: informatie zoeken en selecteren, enquête opstellen, afnemen, verwerken - interview afnemen - proefondervindelijk onderzoek inlassen - fotoreportage maken - ICT-gebruik als communicatiemiddel, informatiebron en presentatiemedium (zie ook Plastische opvoeding – thema 1) 8.2.3.4 Bronnen • http://chemie.pagina.nl • www.havovwo.nl en naar profielwerkstukken • www.betasteunpunt.rug.nl • www.farmersatwork.be • science across the world http://www.bp.com/saw • Is Science Necessary? Max Perutz (ISBN 0-19-286118-2) • Rocks of Ages – Science and Religion in the Fullness of Life. Stephen Jay Gould (ISBN O-345-430009-3) 3de graad aso AV Chemie 61 D/2006/0279/040 • Fides et Ratio, spreken over wonderen 8.2.4 Bijkomende suggesties • Multidisciplinaire excursies • Projectweek • Voorbereiden op de artsenproef en natuurwetenschappelijk sterke studies in het hoger onderwijs. Leerlingen die in de basisvorming een beperkt pakket natuurwetenschappen aangeboden kregen kunnen aan de hand van begeleide zelfstudie tijdens de Vrije ruimte zich voorbereiden op de artsenproef en/of studies die een sterke basis natuurwetenschappen veronderstellen. • Chemie en Aardrijkskunde: Spin off/ praktische toepassingen van de ruimtevaart (als onderdeel van micro en macro in de kosmos) = aardrijkskunde - thema 1. Enkele nieuwe toepassingen op basis van ruimtevaarttechnologie die aan bod kunnen komen zijn: nieuwe kunststoffen, lichte materialen, brandwerende verfstoffen, vuurwerende materialen, beschermende kledij, krasbestendige brilglazen, pyjama tegen wiegendood, opslaan van koolstofdioxide, astronautenvoeding, bescherming tegen inademen van rook, verfijnde technologie bij biopsie, …. • Chemie en Biologie: Aanleggen en onderhouden van een educatief reservaat = biologie thema 1. Op basis van de resultaten van chemische analyses van regenwater, vijverwater, bodem, voedingsstoffen voor vissen en planten, … het onderhoud van het reservaat opvolgen en sturen. • Chemie en Economie: Verantwoord ondernemen – duurzaam ondernemen = economie – thema 1. In chemie kunnen vooreerst de chemische processen die ondernemen op het milieu teweegbrengt en de factoren die de keuze van een productieproces bepalen aan bod komen. Verder kan aandacht gaan naar nieuwe, milieuvriendelijkere productietechnologieën, de keuze voor alternatieve energiebronnen zoals de brandstofcel, de ontwikkeling van nieuwe materialen in functie van besparing aan stoffen en energie, de recuperatie van energie uit afvalverbranding, de recyclage van kunststoffen en andere materialen, enkele voorbeelden van initiatieven van de chemische industrie in een geest van duurzame ontwikkeling. Inspiratie bieden alvast: Geen duurzame ontwikkeling zonder chemie – Uitgave Fedichem (www.fedichem.be) en Duurzame ontwikkeling: zo gezegd, zo gedaan - Tijdschrift MENS Nr. 36 (Universiteit Antwerpen) • Chemie en Geschiedenis: Reflectie op zingeving in de westerse cultuur en geschiedenis = Geschiedenis – thema 1 • Chemie en Klassieke talen: Wetenschappen in de oudheid en vandaag = Klassieke talen - thema 3. Dat kan op heel wat verschillende manieren. Hier volgen slechts enkele van de vele mogelijkheden: een inventaris van termen in de chemie die van Griekse of Latijnse oorsprong zijn, huidige wetenschappelijke opvattingen vergelijken met die uit de oudheid, lezen of een vertaling maken van Latijnse of Griekse wetenschappelijke teksten. Dat kan een tekst zijn van Lucretius - De Rerum Natura – Boek 2: De beweging van de atomen maar ook Latijnse teksten uit de 16de of 17de eeuw. • Chemie en Lichamelijke opvoeding: Lichamelijke opvoeding beoogt de totale persoonsvorming = Lichamelijke opvoeding - thema 1. Sport en doping. Inspanningsfysiologie: melkzuur, energiecyclus (Krebs-), verbranding (spieren). Mineralen, vitaminen, voedingssupplementen, … • Chemie en Plastische opvoeding: Presentatieopdracht – grafische vormgeving van een schoolactiviteit = Plastische opvoeding – thema 1. 62 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 9 Eindtermen 9.1 Gemeenschappelijke eindtermen natuurwetenschappen derde graad = W+nummer Gemeenschappelijke eindtermen gelden voor het geheel van de wetenschappen en worden op een voor de derde graad aangepast beheersingsniveau aangeboden. Volgens afspraken in de Coördinatiecommissie Natuurwetenschappen worden de schuingedrukte eindtermen opgenomen in het leerplan chemie: zie algemene doelstellingen. 1 Onderzoekend leren/leren onderzoeken Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven, hierover informatie opzoeken en deze oordeelkundig aanwenden. 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven hoe deze kan worden onderzocht. 3 voorwaarden en omstandigheden die een hypothese (bewering, verwachting) weerleggen of ondersteunen, herkennen of aangeven. 4 ideeën en informatie verzamelen om een hypothese (bewering, verwachting) te testen en te illustreren. 5 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden, inschatten. 6 aangeven welke factoren een rol kunnen spelen en hoe ze kunnen worden onderzocht. 7 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte, rekening houdend met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden. 8 resultaten van experimenten en waarnemingen verantwoord en bij wijze van hypothese, veralgemenen. 9 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden. 10 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen. 11 waarnemings- en andere gegevens mondeling en schriftelijk verwoorden en weergeven in tabellen, grafieken, schema's of formules. 12 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er een verslag over uitbrengen. 2 Wetenschap en samenleving De leerlingen kunnen met betrekking tot de vakinhoudelijke eindtermen 13 voorbeelden geven van mijlpalen in de historische en conceptuele ontwikkeling van de natuurwetenschappen en ze in een tijdskader plaatsen. 14 met een voorbeeld verduidelijken hoe de genese en de acceptatie van nieuwe begrippen en theorieën verlopen. 15 de wisselwerking tussen de natuurwetenschappen, de technologische ontwikkeling en de leefomstandigheden van de mens met een voorbeeld illustreren. 16 een voorbeeld geven van positieve en nadelige (neven)effecten van natuurwetenschappelijke toepassingen. 17 met een voorbeeld sociale en ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen illustreren. 18 met een voorbeeld illustreren dat economische en ecologische belangen de ontwikkeling van de natuurwetenschappen kunnen richten, bevorderen of vertragen. 19 met een voorbeeld de wisselwerking tussen natuurwetenschappelijke en filosofische opvattingen over de werkelijkheid illustreren. 20 met een voorbeeld verduidelijken dat natuurwetenschappen behoren tot cultuur, nl. verworven opvattingen die door meerdere personen worden gedeeld en die aan anderen overdraagbaar zijn. 21 met een voorbeeld de ethische dimensie van natuurwetenschappen illustreren. 3de graad aso AV Chemie 63 D/2006/0279/040 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 of vermoedens. 27 *beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief. 28 *trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden. 29 *hebben aandacht voor het correct en nauwkeurig 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. Voorkomen van de gemeenschappelijke eindtermen W in het leerplan: overzicht Algemene doelstellingen Conceptoverschrijdende activiteiten + inhouden Nr verplichte LPD = W+Nr. In leerplan 2 graaduren W1-W4-W8-W9-W12-W13W14-W19-W20-W21 W22 t.e.m. W31 W1-W13-W15-W16-W17W18-W21-W22 t.e.m. W31 Nr verplichte LPD = W+Nr. In leerplan 3 graaduren W1-W4-W8-W9-W12-W13W14-W19-W20-W21 W22 t.e.m. W31 W1-W2-W13-W15-W16W17-W18-W21-W22 t.e.m. W31 28 = W15-W16-W17 31 = W15-W16-W17 Structuur en eigenschappen Stofklassen Bouw van de stoffen Eigenschappen van stoffen De chemische reactie Materieaspecten Dynamiek van een chemische reactie Reactiesoorten 9.2 Vakgebonden eindtermen chemie derde graad = C+nummer 1 Algemene eindtermen Algemene eindtermen zijn vakgebonden eindtermen die niet aan een welbepaalde vakinhoud zijn gebonden. De leerlingen kunnen C1 een determineertabel gebruiken met minstens volgende stofklassen 64 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie Algemene Formule R-H R-CH=CH-R’ R-C≡C-R’ R-OH R-X R-NH2 R-CHO R-CO-R’ R-COOH R-COO-R’ R-CO-NH2 R-O-R’ Stofklassen Naam Alkanen Alkenen Alkynen Alcoholen (Alkanolen) Halogeniden (Halogeenalkanen) Aminen (Alkaanaminen) Aldehyden (Alkanalen) Ketonen (Alkanonen) Carbonzuren (Alkaanzuren) Esters (Alkylalkanoaten) Amiden (Alkaanamiden) Ethers (Alkoxyalkanen) C2 veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en R- en Szinnen opzoeken. C3 met eenvoudig materiaal een neutralisatiereactie en een redoxreactie uitvoeren. C4 de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode. C5 chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken, en met behulp van ICT weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen. C6 het belang van chemische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren. 2 Vakinhoudelijke eindtermen De vakinhoudelijke eindtermen worden gerealiseerd in leersituaties die op een evenwichtige wijze steunen op de pijlers van chemie als wetenschap, als maatschappelijk verschijnsel en als toegepaste en praktische wetenschap. 2.1 Structuur en eigenschappen van de materie De leerlingen kunnen C7 koolstofverbindingen aan de hand van een gegeven structuurformule of naam toewijzen aan een stofklasse met behulp van een determineertabel. C8 gegeven eigenschappen van monofunctionele koolstofverbindingen in verband brengen met karakteristieke groep en koolstofskelet. C9 het begrip isomerie uitleggen aan de hand van representatieve voorbeelden van structuur- en stereoisomerie. C10 het oplosproces in verband brengen met het polaire of apolaire karakter van de opgeloste stof en het oplosmiddel. 2.1.1 Chemische interactie tussen deeltjes De leerlingen kunnen C11 in een gegeven zuur-base-evenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de protonenoverdracht, identificeren als zuur of als base. C12 in een gegeven redoxevenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de elektronenoverdracht, identificeren als oxidator of als reductor. C13 een reactie uit de koolstofchemie, die volgens een eenvoudig model is voorgesteld, toewijzen aan één van de volgende reactietypes: substitutie, additie, eliminatie, condensatie, vorming van macromolecule, skeletafbraak. C14 voor een aflopende reactie, waarvan de reactievergelijking gegeven is, en op basis van gegeven stofhoeveelheden of massa's, de stofhoeveelheden en massa's bij de eindsituatie berekenen. 2.3 Dynamiek van chemische processen 3de graad aso AV Chemie 65 D/2006/0279/040 De leerlingen kunnen C15 de invloed van snelheidsbepalende factoren van een reactie verklaren in termen van botsingen tussen deeltjes en van activeringsenergie. C16 het onderscheid tussen een evenwichtsreactie en een aflopende reactie beschrijven. C17 de evolutie van een reactie in evenwicht voorspellen na een verstoring van het evenwicht door verandering van temperatuur of van concentratie. 2.4 Chemische analyse De leerlingen kunnen C18 van volgende stoffen of mengsels een typische toepassing of eigenschap aangeven: * methaan, wasbenzine, white spirit, paraffine * methanol, ethanol, glycerol, glycol, * azijnzuur * natriumhypochloriet, waterstofperoxide, * een buffermengsel C19 een gemeten of gegeven pH van een oplossing in verband brengen met de concentratie aan oxonium- en aan hydroxide-ionen. C20 de verschillende stappen van een chemische analyse (nemen van een representatief staal, voorbereiden en uitvoeren van de analyse, interpreteren van de resultaten) beschrijven en met een voorbeeld illustreren. Voorkomen van de eindtermen chemie C in het leerplan: overzicht Nr verplichte LPD = C+Nr. In leerplan 2 graaduren 1 = C2 2 + 3 = C3 4 = C4 5 = C20 6 + 7 = C5 8 = C6 Nr verplichte LPD = C+Nr. In leerplan 3 graaduren 5 = C2 6 + 7 = C3 8 = C4 9 = C20 12 + 13 = C5 14 = C6 Stofklassen 2 + 7 = C18 partim 4 = C1 + C7 6 = C8 2 + 8 = C18 partim 4 = C1 + C7 6 = C8 Bouw van de stoffen 18 + 19 + 20 = C9 20 + 21 + 22 = C9 Eigenschappen van stoffen 23 = C10 26 = C10 33 = C2 35 = C14 38 + 40 = C15 41 + 42 = C16 43 = C17 46 = C11 47 + 48 = C19 49 = C19 + C3 50 = C18 partim 53 = C12 56 = C13 58 = C4 36 = C2 38 = C14 42 + 44 = C15 46 + 47 = C16 49 = C17 52 = C11 53 + 54 = C19 55 = C19 + C3 56 = C18 partim 59 = C12 62 = C13 64 = C4 Conceptoverschrijdende activiteiten + inhouden Structuur en eigenschappen van materie De chemische reactie Materieaspecten Dynamiek van chemische reacties Reactiesoorten 66 D/2006/0279/040 3de graad aso AV Chemie 9.3 Decretale specifieke eindtermen wetenschappen derde graad = SET+nummer Volgens afspraken in de Coördinatiecommissie Natuurwetenschappen moeten hiervan verplicht in het chemieleerplan volgende nummers voorkomen: SET Nr. 1, 2, 6, 7, 8, 13, 15, 16, 18, 25, 26, 27, 28, 29, 30 en 31, alle hieronder schuin gedrukt weergegeven. A Structuren De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 1 structuren classificeren en beschrijven op basis van samenstelling, eigenschappen en functies. 2 structuren met behulp van een model of schema voorstellen en hiermee eigenschappen verklaren. 3 relaties leggen tussen structuren. 4 methoden beschrijven om structuren te onderzoeken. 5 structuren op grond van observeerbare of experimentele gegevens identificeren en classificeren. B Interacties De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 6 processen waarbij energie wordt getransformeerd of getransporteerd beschrijven en herkennen in voorbeelden. 7 vorming, stabiliteit en transformatie van structuren beschrijven, verklaren, voorspellen en met eenvoudige hulpmiddelen experimenteel onderzoeken. 8 berekeningen uitvoeren bij energie- en materieomzettingen. 9 effecten van de interactie tussen materie en elektromagnetische straling beschrijven en in voorbeelden herkennen. De leerlingen kunnen 10 beweging en verandering in bewegingstoestand kwalitatief beschrijven, in eenvoudige gevallen experimenteel onderzoeken en berekenen. 11 verbanden leggen tussen processen op verschillende schaalniveaus. 12 fundamentele wisselwerkingen verbinden met hun rol voor de structurering van de materie en met energieomzettingen. C Systemen De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 13 uitleggen hoe systemen een toestand van evenwicht bereiken en behouden. 14 relaties tussen systemen beschrijven en onderzoeken. 15 vanuit een begintoestand de evenwichtstoestand van een systeem en effecten van storingen kwalitatief onderzoeken en in eenvoudige gevallen berekenen. 16 de evolutie van een open systeem kwalitatief beschrijven. D Tijd De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 17 voorbeelden geven van cyclische processen en deze cycli op een tijdschaal plaatsen. 18 de levensduur van structuren en systemen en de snelheid van processen vergelijken en de factoren die hierop een invloed uitoefenen verklaren en in eenvoudige gevallen onderzoeken. 19 relaties tussen cyclische processen illustreren. 20 uitleggen hoe cyclische processen worden aangewend om de tijdsduur te bepalen. 21 methoden beschrijven om structuren relatief en absoluut te dateren. 3de graad aso AV Chemie 67 D/2006/0279/040 E Genese en ontwikkeling De leerlingen kunnen op verschillende schaalniveaus 22 fasen in de evolutie van structuren en systemen beschrijven en ze op een tijdschaal ordenen. 23 relaties leggen tussen evoluties van systemen en structuren. 24 mechanismen beschrijven die de stabiliteit, verandering en differentiatie van structuren of systemen in de tijd verklaren. F Natuurwetenschap en maatschappij De leerlingen kunnen 25 met voorbeelden illustreren dat de evolutie van de natuurwetenschappen gekenmerkt wordt door perioden van cumulatieve groei en van revolutionaire veranderingen. 26 natuurwetenschappelijke kennis vergelijken met andere visies op kennis. 27 de relatie tussen natuurwetenschappelijke ontwikkelingen en technische toepassingen illustreren. 28 effecten van natuurwetenschap op de samenleving illustreren, en omgekeerd. G Onderzoekscompetentie De leerlingen kunnen 29 zich oriënteren op een onderzoeksprobleem door gericht informatie te verzamelen, te ordenen en te bewerken. 30 een onderzoeksopdracht met een wetenschappelijke component voorbereiden, uitvoeren en evalueren. 31 de onderzoeksresultaten en conclusies rapporteren en ze confronteren met andere standpunten. Voorkomen van de decretale specifieke eindtermen (SET + nummer) in het leerplan: overzicht Nr verplichte LPD = C+Nr. In leerplan 3 graaduren Conceptoverschrijdende activiteiten + inhouden 1 = SET30 3 = SET29 4 = SET31 10 = SET18 11 = SET15 15 = SET26 16 = SET25 17 = SET27 18 = SET28 Structuur en eigenschappen van materie Stofklassen Bouw van de stoffen Eigenschappen van stoffen 17 + 19 = SET1 17 + 19 + 20 + 21 + 22 = SET2 24 = SET1 + SET2 + SET3 26 = SET3 De chemische reactie Materieaspecten Dynamiek van chemische reacties Reactiesoorten 68 D/2006/0279/040 28 + 29 + 30 + 31 = SET1 39 = SET8 41 = SET18 43 = SET6 47 = SET13 49 + 50 = SET15 55 = SET16 58 = SET7 60 = SET6 + SET16 + SET24 63 = SET9 + SET 24 64 = SET4 3de graad aso AV Chemie Verdeling van de decretale specifieke eindtermen wetenschappen (SET + nummer) over de vakken A Structuren B Interacties 1 Aa Bi Ch Fy 6 2 Aa Bi Ch Fy 7 3 Aa Bi Fy 8 4 Bi Fy 9 5 Bi Fy 10 Aa Bi Ch Bi Ch Fy Ch Fy Aa Fy Fy 11 Bi 12 C Systemen 13 14 Bi D Tijd 17 Ch Aa 18 Aa 15 16 Fy Bi Bi Ch Ch 19 Aa Ch 20 Aa Fy 21 Aa Fy E Genese en ontwikkeling F Natuurwetenschap en maatschappij 22 Aa Bi Voor elk vak 23 Aa Bi G Onderzoekscompetentie 24 Aa 3de graad aso AV Chemie Fy Voor elk vak 69 D/2006/0279/040
