polaire en apolaire stoffen
POLAIRE EN APOLAIRE STOFFEN In de twee lessen ‘Olie op water’ en ‘De kracht van water’ krijgen de leerlingen inzicht in de eigenschappen van polaire en apolaire stoffen. De eerste les bevat een reeks eenvoudige observatie- en denkoefeningen aan de hand waarvan de leerlingen zich verdiepen in het fenomeen van de oplosbaarheid van stoffen. Daarnaast maken ze kennis met een voorbeeld van de ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen en met het gebruik van natuurwetenschappelijke kennis bij dagelijkse activiteiten. In de tweede les ontdekken de leerlingen wat polariteit precies is en bestuderen ze de verklaring daarvan op moleculair niveau. Afhankelijk van de richting en het bijbehorende leerplan kan de leerkracht na deze lessen verder werken aan een meer formele uitwerking van polariteit en de betekenis daarvan voor het proces van chemische binding.
Doelstellingen de leerlingen kunnen: onderzoekend leren • •
een eigen hypothese formuleren een fysisch verschijnsel of proces met behulp van een model voorstellen of uitleggen
wetenschap en samenleving • •
voorbeelden geven van de ecologische gevolgen van natuurwetenschappelijke toepassingen voorbeelden aanhalen en praktische toepassingen herkennen en/of verklaren van alledaagse fenomenen waarin oplosbaarheid een rol speelt
vakgebonden • • •
polaire en apolaire stoffen onderscheiden op basis van hun oplosbaarheid in water polaire en apolaire stoffen onderscheiden op basis van hun reactie op statische elektriciteit en aan de hand van hun ruimtelijke structuur uitleggen hoe temperatuur en druk de oplosbaarheid van stoffen beïnvloedt
1
polaire en apolaire stoffen
Leerinhouden • •
definitie van oplosbaarheid identificatie van polaire en niet polaire stoffen op basis van moleculaire structuur
Beginsituatie de leerlingen: • • • •
kennen de verschillende bindingstypes in een molecule kunnen de componenten herkennen en benoemen van een atoombinding, een ionbinding en een metaalbinding kunnen uitleggen hoe in een atoombinding elektronen gemeenschappelijk gebruikt worden om de edelgasconfiguratie te bereiken kennen het verschijnsel elektrostatische spanning
2
zwemmen in de olie • lesopzet
Zwemmen in de olie Inhoud De leerlingen bestuderen een bericht over de gevolgen van een olieramp en proberen uit te maken hoe het kan dat olie op water drijft en wat de oorzaak is van de verdrinkingsdood van met olie besmeurde watervogels. Ze stellen een hypothese op over het drijven van de olie en doen proefjes om die hypothese te verifiëren. Tevens proberen ze om op basis van de resultaten van hun onderzoek de reden te vinden voor het feit dat het vet in het verenkleed van vogels door olie beschadigd wordt.
Lesschema
fase
werkvorm
activiteit
materiaal
1
per twee of vier
de leerlingen lezen een tekst over een olieramp en zoeken een verklaring voor het drijven van olie op water en de verdrinkingsdood van met olie besmeurde vogels
werkblad 1
2
per twee of vier
de leerlingen doen twee proefjes waarbij ze de oplosbaarheid van olie en alcohol in water testen
werkblad 2 en 3 materiaal proefjes
de leerlingen stellen op basis hiervan hun hypothese bij over het drijven van olie op water
3
per vier
de leerlingen testen de oplosbaarheid van stoffen aan de hand van een vlekkentest en vervolledigen op basis hiervan hun hypothese
klassikaal
de leerkracht overloopt het denkproces van de les en vraagt verder naar een verklaring voor het fenomeen van de oplosbaarheid de leerkracht werkt met de leerlingen toe naar een volgende hypothese en kondigt verder onderzoek aan in de volgende les
3
zwemmen in de olie • lesopzet
Lesverloop Fase 1 Hypothese opstellen Introduceer het onderwerp door de leerlingen de tekst over de milieugevolgen van een olieramp op werkblad 1 te laten lezen. Laat ze in groepjes nadenken over hoe komt het dat de olie op het water drijft en het verenkleed van watervogels kapot maakt. Verzamel eerst de ideeën over het drijven van de olie. Bespreek de verschillende hypotheses en ga dan verder in op het idee dat olie drijft omdat het lichter is dan water. Alternatief: Laat de leerlingen een televisiereportage over de gevolgen van een olieramp zien. Voorbeelden daarvan zijn via het trefwoord ‘olieramp’ te vinden op de website van de VRT Nieuwsdienst http://www.vrtnieuws.net. Fase 2 Hypothese verifiëren Beredeneer samen met de leerlingen dat als deze hypothese klopt, ze moet opgaan voor alle vloeistoffen die lichter zijn dan water. Bedenk via sturende hints samen met en leerlingen hoe je kunt checken of die hypothese opgaat: via een proef met een andere stof die ook lichter is dan water. Laat in groepjes van twee of vier een proef uitvoeren waarbij een paar druppels gekleurde alcohol worden toegevoegd aan water. Bespreek de resultaten en werk toe naar het besluit dat de hypothese niet afdoende is. Alcohol is lichter dan water maar het lost volledig op. Herhaal de proef met slaolie. Laat de leerlingen goed roeren en vaststellen dat de olie niet volledig vermengd raakt in het water. Denk samen met hen na over wat oplossen eigenlijk precies betekent. Werk naar het besluit toe dat het drijven van de olie op het water al minstens door twee fenomenen kan worden verklaard: olie is lichter dan water en olie lost niet op in water. Stel vervolgens de vraag of olie dan wel oplosbaar is in een andere stof. Hebben ze wel eens en vetvlek in hun kleren gekregen? Kunnen ze die met water eruit krijgen? Stel voor de oplosbaarheid van stoffen uit te zoeken aan de hand van een vlekkentest. Geef de leerlingen werkblad 2 en een lap stof, voorzie in diverse ingrediënten om vlekken te maken en traditionele middeltjes (water, zeep, wasbenzine) om vlekken te verwijderen. Laat de leerlingen eerst een voorspelling doen over de uitkomst van de vlekkentest en pas daarna de test uitvoeren. Nadat ze de test hebben uitgevoerd, moeten ze proberen een lijn in de resultaten van hun onderzoek te ontdekken en trachten het (slechte) effect van zeep in combinatie met koud water te verklaren.
4
zwemmen in de olie • lesopzet
Bespreek de vragen en werk toe naar de conclusie dat vlekken met zout, suiker en alcohol blijkbaar beter oplossen in water en vethoudende vlekken beter in wasbenzine. Bepaalde stoffen lossen dus samen op en andere weer niet. Bespreek het effect van zeep met koud water en werk naar de conclusie toe dat temperatuur ook een rol speelt bij oplosbaarheid. Laat de leerlingen tenslotte nog eens nadenken over de tweede vraag van werkblad 1, de verklaring voor de verdrinkingsdood van de met olie besmeurde vogels. Help eventueel met de suggestie dat benzine gemaakt wordt van de ruwe aardolie uit olietankers. Vraag of ze hun aanvankelijke hypothese bij willen stellen en werk naar de conclusie toe dat het hier ook gaat om een voorbeeld van oplosbaarheid: het vet van het verenkleed van de vogels lost op in de olie uit de tanker. Fase 3 Evaluatie en nieuwe hypothese opstellen Evalueer het denkproces in de les en vraag ter afsluiting nog eens verder. Er zijn dus blijkbaar twee verschillende soorten stoffen. Wat zou er nu precies anders zijn aan die stoffen? Laat de leerlingen nog eens goed kijken naar de olie op het water van de eerste proef. Ze moeten er eens in roeren, kijken wat er gebeurt en proberen een verklaring te bedenken. Verzamel de hypotheses: oliedeeltjes trekken elkaar aan, waterdeeltjes en oliedeeltjes niet, ... en speel in op het fenomeen aantrekking. Leg uit dat er in de volgende les verder gewerkt gaat worden aan deze hypothese.
5
zwemmen in de olie • werkblad 1
Opdracht: Olierampen kosten vaak het leven aan duizenden vogels. Waarom is olie juist voor watervogels zo levensgevaarlijk? Lees de tekst en probeer een antwoord op de vragen op de volgende bladzijde te bedenken.
Olieramp destrastreus voor watervogels Het zal je maar overkomen. Je brengt zowat het hele jaar door in grote delen van de noordelijke Noordzee, maar in de winter ga je dan toch iets zuidelijker om van de zachte wintertemperaturen te genieten. Daar blijkt dan per toeval een scheepswrak te liggen waaruit olie lekt. Je raakt verstrikt in de olievlek die op het water drijft en verdrinkt door uitputting. Op het verkeerde ogenblik op de verkeerde plaats zijn, heet zoiets. Voor alle duidelijkheid: we horen meestal alleen spreken over de vogels die een hoge tol betalen bij dit soort rampen. Vissen, wieren, plankton, weekdieren, bacteriën en zoveel andere soorten organismen komen dikwijls nog in veel grotere aantallen om het leven, maar die zijn meestal minder zichtbaar. Cijfers over dit soort slachtoffers ontbreken zowat volledig. De aangespoelde slachtoffers kunnen we wel tellen. Bij de ramp met de olietanker Prestige lag van de zowat 9.000 aangespoelde vogels al de helft dood op het strand. Ongeveer 25 procent moest in de opvangcentra worden opgegeven, van de overblijvende 25 procent schat men dat hooguit 20 procent een ernstige kans heeft om te overleven. Dat wil zeggen dat slechts een 500 dieren van de 9.000 het kunnen halen. Hoeveel slachtoffers in zee blijven liggen, is zelfs niet bij benadering te schatten, maar bedraagt minstens het tienvoud van het aantal dat op het strand aanspoelde. Hoe sterven de met olie besmeurde vogels? Door de smurrie is hun verenpak niet meer waterdicht. Dat heeft twee gevolgen. De dieren koelen af, wat kan leiden tot longontsteking. En ze kunnen niet meer naar voedsel duiken omdat hun drijfvermogen te zwaar is aangetast. Vogels die toch nog trachten vis te bemachtigen onder de waterlijn, verdrinken. Een andere belangrijke doodsoorzaak is de inwendige aantasting van de slokdarm. Als olie in de bek terechtkomt, ontstaan door verbranding perforaties in de slokdarmwand en maag, waardoor een normale voedselopname niet meer mogelijk is.
6
zwemmen in de olie • werkblad 1
Vragen:
De vogels raken besmeurd, omdat ze verstrikt raken in de olie die op het water drijft. Waarom blijft olie eigenlijk drijven en zinkt die niet naar de bodem? Schrijf hieronder je verklaring op.
....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... .......................................................................................................................................
De oliesmurrie zorgt ervoor dat het verenpak van de vogels niet meer waterdicht is. Vind je dat niet vreemd? Vogels blijven drijven omdat ze van zichzelf vette veren hebben, dus een beetje meer olie of vet zou zo erg niet moeten zijn. Weet je een verklaring hiervoor? ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ...................
7
zwemmen in de olie • werkblad 2
Opdracht 1:
De vlekkentest
Om de oplosbaarheid van stoffen te bestuderen ga je een vlekkentest doen. Je krijgt hiervoor de beschikking over deze drie middeltjes: • water • zeep • wasbenzine Probeer eerst te voorspellen waarmee je volgende vlekken het beste kunt verwijderen. Maak dan drie vlekken van elke soort op ofwel de lichte of de donkere lap en neem de proef op de som. Bedenk voordat je de vlekken maakt op welke lap de vlek het beste te bestuderen is. Gebruik een wattenstaafje om de vlek te bewerken.
soort vlek
beste te verwijderen met voorspelling
resultaat proef
bier boter chocola cola confiture koffie lippenstift mayonaise motorolie pekelwater rode wijn verf
8
zwemmen in de olie • werkblad 2
Opdracht 2:
Bekijk nu eens de resultaten van je onderzoek in de tabel. Hebben de vlekken die beter met het ene dan met het andere middeltje te verwijderen zijn, iets gemeenschappelijks? Wat is dat dan? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Hoe werkte de zeep? Beter of slechter dan je verwachtte? Probeer hiervoor een verklaring te geven. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………...
Opdracht 3:
Denk nog eens terug aan het probleem van de vogels die het slachtoffer van een olieramp werden. Kun je nu een andere verklaring geven voor het feit dat hun verenkleed door de olie niet meer waterdicht is? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………......................................................................................
9
de kracht van water • lesopzet
DE KRACHT VAN WATER Inhoud Aan de hand van vier proefjes ontdekken de leerlingen de speciale eigenschappen van water. Ze proberen een hypothese op te stellen om het gedrag van water te verklaren. Vervolgens lezen ze een leertekst over de chemie van water en zoeken ze daarin naar de scheikundige verklaringen voor hun waarnemingen. Ze krijgen daardoor inzicht in de structuur van een watermolecule, het begrip polariteit en de oppervlaktespanning van vloeistoffen. Een demonstratieproef bevestigt het apolaire karakter van andere vloeistoffen zoals olie.
Lesschema fase
werkvorm
activiteit
materiaal
1
klassikaal
de leerkracht komt terug op de discussie over de eigenschappen van water en olie.
2
per twee of vier
de leerlingen doen vier proefjes met water en stellen een hypothese op om het gedrag van water te verklaren
werkblad 1 materiaal proefjes
3
per twee of vier
de leerlingen zoeken in een leertekst naar scheikundige verklaringen.
werkblad 2
klassikaal
de leerkracht bespreekt de vragen en controleert of iedereen de leertekst begrepen heeft
4
klassikaal
de leerkracht sluit de les af met een materiaal proef demonstratieproef met een apolaire stof en een elektrostatische staaf
5
klassikaal
de leerkracht legt uit wat de leerlingen van deze en de vorige les moeten weten en kunnen
10
de kracht van water • lesopzet
Lesverloop Fase 1 Herhaling Herinner de leerlingen aan de hypothese die ze aan het eind van de vorige les hebben opgesteld. Er is blijkbaar een onderlinge aantrekkingskracht tussen watermoleculen en tussen oliemoleculen. Vertel dat wetenschappers die aantrekkingskracht bestudeerd hebben door goed naar het gedrag van stoffen zoals water te kijken. De leerlingen gaan dit in deze les een vergelijkbaar onderzoek uitvoeren. Om te beginnen zullen ze het gedrag van water bestuderen. Fase 2 Hypothese verifiëren Geef de leerlingen werkblad 1 en laat ze de proefjes uitvoeren. Voorzie in verschillende werkstations, zodat de leerlingen daartussen kunnen rouleren. Bespreek de resultaten. Hebben ze hun ideeën over aantrekkingskracht tussen moleculen van water bevestigd gezien? Wat is hun conclusie over de proef met de elektrostatische staaf en de straal water? Werk naar de conclusie toe dat watermoleculen blijkbaar elektrisch geladen zijn. Fase 3 Vaststelling theorie Deel werkblad 2 uit en vertel de leerlingen dat ze daarin alle scheikundige verklaringen kunnen vinden voor het gedrag van water en voor alle verschijnselen die ze tijdens hun onderzoek hebben waargenomen. De opdracht is om samen die verklaringen in de tekst op te zoeken en zodoende een antwoord te vinden op de belangrijkste vraagstellingen uit deze en de vorige les. Sommige antwoorden zijn letterlijk in de tekst te vinden, voor andere moeten ze wat meer denkwerk verrichten. Loop rond en geef zo nodig extra uitleg bij de tekst. Bespreek de antwoorden en controleer of de leerlingen het begrip polariteit onder de knie hebben gekregen. Fase 4 Terugkoppeling theorie Vraag de leerlingen tenslotte te voorspellen wat er zal gebeuren wanneer er een elektrostatische staaf bij een straaltje van een apolaire stof wordt gehouden. Voer de proef uit met pentaan en bespreek de waarneming van deze proef. Fase 5 Evaluatie en leerinstructie Evalueer het denkproces van de les en geef een toelichting bij de leerinstructie.
11
de kracht van water • werkblad 1
Opdracht 1: Laat de kraan zo langzaam lopen dat hij druppelt. Observeer de druppels, schrijf op wat je hebt waargenomen en probeer er een verklaring voor te geven. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Opdracht 2: Wrijf eerst de staaf goed op met de wollen doek. Laat dan uit de kraan een straaltje water lopen en houd de staaf ernaast. Kijk goed wat er gebeurt. Schrijf op wat je hebt waargenomen en probeer er een verklaring voor te bedenken. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Opdracht 3: Vul het glas tot aan de rand toe met water en probeer voorzichtig de paperclip bovenop het water te leggen zonder dat hij zinkt. Probeer het een paar keer, wanneer het niet meteen lukt. Maak elke keer voordat je een nieuwe poging doet de paperclip goed droog Schrijf op wat je hebt waargenomen en probeer er een verklaring voor te bedenken. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………..
12
de kracht van water • werkblad 1
Lees het fragment van het gedicht over de waterkever van Guido Gezelle en probeer het gedrag van dit beest te verklaren op basis van de waarnemingen in je vorige proef. O krinklende winklende waterding met ’t zwarte kabotseken aan, wat zien ik toch geren uw kopke flink al schrijven op ’t waterke gaan! Gij leeft en gij roert en gij loopt zo snel, al zie ‘k u noch arrem noch been; gij wendt en gij weet uwen weg zo wel, al zie ‘k u geen ooge, geen één. Wat waart, of wat zijt, of wat zult gij zijn? Verklaar het en zeg het mij, toe! Wat zijt gij toch, blinkende knopke fijn, dat nimmer van schrijven zijt moe? Gij loopt over ’t spegelend water klaar, en ’t water niet meer en verroert dan of het een gladdige windtje waar, dat stille over ’t waterke voert.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………......................................................................................
Opdracht 4: Leg de munt op de kroonkurk. Vul de pipet met water en probeer dan langzaam zoveel mogelijk druppels op de munt te laten vallen. Doe de proef drie keer. Wrijf daarna wat zeep over de munt en herhaal de proef nog eens drie keer. Tel bij elke poging het aantal druppels, noteer dit in de tabel en reken het gemiddelde uit van de proef zonder en met zeep.
proef zonder zeep met zeep
poging 1
poging 2
13
poging 3
gemiddeld
de kracht van water • werkblad 1
Schrijf op wat je hebt waargenomen en probeer er een verklaring voor te bedenken. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………......................................................................................
14
de kracht van water • werkblad 2
Opdracht: In de tekst De chemie van water kun je de scheikundige verklaring vinden voor alle verschijnselen die je in deze en de vorige les hebt gezien. Lees de tekst en probeer dan met behulp van de informatie de vragen te beantwoorden.
De chemie van water Sommige stoffen lossen in elkaar op en andere niet. Dit wil zeggen dat als je stoffen bij elkaar brengt , ze in sommige gevallen een egaal en stabiel mengsel vormen. In andere gevallen echter zullen er, als het mengsel even stil heeft gestaan, lagen of ogen gevormd worden en is er dus geen sprake van een oplossing. Hoe komt dat? De bouwstenen van water Om bovenstaand probleem op te lossen moeten we gaan kijken naar de kleinste bouwstenen van een stof: de moleculen. Laten we beginnen bij water. Een watermolecule bestaat uit twee waterstofatomen en een zuurstofatoom. Deze hangen aan elkaar vast doordat ze elektronen van elkaar gebruiken. Zuurstof laat elk van beide waterstofatomen een elektron mee gebruiken, en de waterstofatomen gebruiken op hun beurt elk ook een elektron van zuurstof. Zo komen er gemeenschappelijke elektronenparen te liggen tussen zuurstof en elk van de twee waterstofatomen. De elektronenparen liggen echter niet precies in het midden tussen zuurstof en waterstof want zuurstof trekt de elektronen harder naar zich toe dan waterstof. Polariteit De kracht waarmee atomen elektronen naar zich toe trekken noemt men in de scheikunde elektronnegativiteit. De waarde voor elektronnegativiteit staat voor elk element rechts onderaan in de tabel van Mendeljev. De elektronnegativiteit van zuurstof is dus veel groter dan die van waterstof. Dit wil zeggen dat zuurstof harder trekt en de gemeenschappelijke elektronenparen meer aan de zuurstofkant terechtkomen. Omdat elektronen altijd negatief geladen zijn, krijgt de zuurstofkant van de watermolecule hierdoor een negatieve lading. De andere kant van de molecule, de waterstofkant, krijgt bijgevolg een positieve lading. De moleculen van water hebben dus een positieve en een negatieve pool, daarom noemt men water een polaire stof. Zie het model van de watermolecule bovenaan de tekst links. Als je naar het tweede model van de watermolecule kijkt, waar de bindingen getekend zijn, zie je dat de atomen niet precies op één lijn liggen. Het is precies door deze geknikte (asymmetrische) vorm dat er een duidelijk positieve en een negatieve kant in een molecule kan ontstaan.
15
de kracht van water • werkblad 2
De moleculen van eigenschappen:A
polaire
stoffen
kenmerken
zich
dus
door
twee
1.
Enerzijds is er een groot verschil in elektronnegatieve waarde tussen de atomen .
2.
Anderzijds hebben de moleculen een asymmetrische verbindingen liggen niet op één lijn maar vormen een hoek).
bouw
(de
Door die positieve en negatieve polen trekken watermoleculen elkaar onderling aan. De positieve polen richten zich naar de negatieve polen en omgekeerd. Die eigenschap van water zorgt er ook voor dat de zogenaamde oppervlaktespanning van water heel hoog is. De oppervlaktespanning van water is hoger dan die van alle andere vloeistoffen met uitzondering van kwik. Met andere woorden: water kan zijn eigen gewicht dragen, wat verklaart waarom een waterdruppel gedurende een ogenblik aan het uiteinde van de waterkraan kan hangen. Door de bindende krachten van water kleeft het aan vele andere substanties zoals klei of glas. Giet je heel voorzichtig zoveel mogelijk water in een glas, dan kan je de oppervlaktespanning aan het werk zien. Als het glas heel vol is, zal je merken dat het wateroppervlak een beetje bol staat. De huid van het water, de oppervlaktespanning, zorgt ervoor dat het glas niet overloopt. Diezelfde bindende kracht treedt ook op wanneer polaire moleculen van verschillende stoffen worden vermengd. Water en alcohol bijvoorbeeld. De positieve polen richten zich naar de negatieve polen en omgekeerd. Polaire moleculen raken hierdoor makkelijk vermengd onder elkaar, de stoffen lossen met andere woorden in elkaar op: Polair lost op in polair.
16
de kracht van water • werkblad 2
Apolaire moleculen Apolaire moleculen daarentegen, moleculen zonder geladen polen, oefenen veel minder aantrekkingskracht uit op elkaar. Ze bewegen vrij om elkaar heen. Ook wanneer apolaire moleculen van verschillende stoffen onder elkaar vermengd worden gebeurt dat, in een mengsel van olijfolie en zonnebloempitolie bijvoorbeeld. Apolair lost op in apolair. Onoplosbaarheid Maar wanneer olie in water komt, een apolaire stof in een polaire, zien we dat de polaire stof enkel haar eigen moleculen aantrekt. De polaire stof vormt op die manier een soort weefsel waar de apolaire moleculen moeilijk tussenraken. De apolaire moleculen worden hierdoor afgestoten. Polair los niet op in apolair. Maar… Er zijn echter omstandigheden waarin apolaire stoffen toch kunnen oplossen in polaire en dat is bijvoorbeeld wanneer men het mengsel opwarmt. Als je water met een klein beetje olie erin verwarmt, zal de olie stilaan oplossen. Dit komt omdat moleculen door opwarming sterker gaan bewegen. Als de bewegingskracht sterker wordt dan de aantrekking tussen de moleculen, laten deze elkaar los. Zo raken de oliemoleculen toch tussen de polaire watermoleculen vermengd en lossen olie en water wel in elkaar op. Daarom verdwijnen de vetbolletjes op de soep wanneer je die opwarmt en wassen we vette pannen best met warm water af. Ook als polaire en apolaire stoffen onder hoge druk gebracht worden, lossen ze beter op. Het gas in frisdrank en spuitwater bijvoorbeeld is het apolaire CO2. Het blijft opgelost zolang de dop op de fles geschroefd zit of het blikje dicht blijft. In de fles en het blikje zit immers druk. Door de fles open te schroeven of het blikje open te trekken verminder je de druk. Het gas ontsnapt onmiddellijk. Het blijft niet langer in het water opgelost. Onder normale omstandigheden is CO2 immers niet oplosbaar in water. Naast de polariteit van stoffen hebben dus ook druk en temperatuur invloed op de oplosbaarheid van stoffen.
17
de kracht van water • werkblad 2
De truc van zeep Een andere truc om vet toch in water ‘opgelost’ te krijgen, is door een hulpstof te gebruiken, bijvoorbeeld zeep. Zeepmoleculen zijn langgerekte moleculen, die bestaan uit een polaire kop en een apolaire staart. De polaire kop wil graag mengen met water, maar de apolaire staarten niet. Je krijgt een soort bolletje waarbij de apolaire staarten in het midden bij elkaar zitten, terwijl de polaire koppen aan de buitenkant zitten, in contact met de watermoleculen. In dat bolletje kunnen andere apolaire stoffen ingekapseld worden, zoals vetmoleculen en ander vuil, die in de bolletjes meegelift door het water zweven. Het is dus niet echt een ‘oplossing’ (in scheikundige zin), maar voor een huisvrouw/man die de vetvlekken uit een broek wil wassen, is het oplossing genoeg …
Vragen: Waarom lost olie gewoonlijk niet op in water? Geef een verklaring waarbij je de gegevens uit de tekst gebruikt.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………........................................................................... Hoe kan je olie toch oplossen in water? Gebruik de gegevens uit de tekst bij je antwoord.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 18
de kracht van water • werkblad 2
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………............................................................................ Waarom buigt een waterstraal af wanneer je er een elektrostatisch geladen staaf bijhoudt? Geef een verklaring met behulp van de gegevens uit de leertekst.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………........................................................................... Waarom kan een paperclip drijven op water en een waterkever erop lopen? Geef een verklaring waarbij je de gegevens uit de leertekst gebruikt.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………........................................................................... Waarom verliest het verenkleed van vogels door olie zijn waterdichtheid? Geef een verklaring waarbij je de gegevens uit de leertekst gebruikt.
………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………................................
19
leerinstructie
Wat je moet leren uit de lessen ‘Zwemmen in de olie’ en ‘De kracht van water’.
Je moet kunnen uitleggen dat polaire stoffen in polaire stoffen oplossen en apolaire in apolaire.
Je moet drie voorbeelden van een polaire en drie van een apolaire stof kunnen noemen.
Je moet deze kennis kunnen toepassen, bijvoorbeeld door uit te leggen waarom olie op water drijft en waarom alcohol in water oplost.
Je moet de kenmerken van een molecuul van een polaire en van een apolaire stof kunnen verwoorden en kunnen uitleggen welke invloed dit heeft op de oplosbaarheid.
Je moet de twee andere factoren kunnen noemen die van invloed zijn op oplosbaarheid.
Je moet kunnen uitleggen hoe zeep werkt.
Je moet een voorbeeld kunnen noemen van een praktische toepassing van oplosbaarheid, bijvoorbeeld bij vlekken verwijderen.
20
