Proefbeschrijvingen van: - Onderzoek de waterkwaliteit - Hoe zout is zeewater? - Zuiver zelf het water - Bouw een zonnedestillator

Proefbeschrijvingen van: - Onderzoek de waterkwaliteit - Hoe zout is zeewater? - Zuiver zelf het water - Bouw een zonnedestillator

Inhoud Inleiding.. .......... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. 2 Proefbeschrijvingen voor de leerlingen: Experiment 1: Onderzoek de waterkwaliteit . . . . .............................................................................. 3 Experiment 2: Hoe zout is zeewater? . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................. 5 Experiment 3: Zuiver zelf het water . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. 8 Experiment 4: Bouw een zonnedestillator . . . . . . ............................................................................. 13

Bijlagen: Bijlage A: Gegevens invoeren in de internationale database ............................................................ 22 Bijlage B: Achtergrondinformatie: Water, een chemische oplossing . ................................................ 23 Bijlage C: Waterquiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................ 25

Colofon De voorschriften in dit document zijn gebaseerd op de experimenten van de website van het internationale Jaar van de Chemie: http://water.chemistry2011.org. Vertaling van de proeven Karin Gubbens, Karin Wetenschap en Techniek

Vormgeving Ontwerpbureau vitamine C, Den Haag

Eindredactie Petra Buiter, Stichting C3

De rechten van dit lesmateriaal (uiteraard niet van de bronnen) berusten bij Stichting C3 te Den Haag. Het materiaal mag voor niet-commerciële doeleinden vrij worden gebruikt.

Projectcoördinatie en contact Stichting C3 Petra Buiter e: [email protected] t: 070 337 87 85 www.c3.nl

Met dank aan:

Uiteraard is dit lesboekje met veel zorg tot stand gekomen. Stichting C3 aanvaardt echter geen aansprakelijkheid voor schade die eventueel is ontstaan bij het uitvoeren van de proeven uit dit lesboekje.

© Stichting C3, Petra Buiter, juli 2011

Instituut voor Engineering & Applied Science



X-Flow

en alle natuur- en scheikundeopleidingen aan de Nederlandse universiteiten. Instituut voor Engineering & Applied Science

Global Chemistry Experiment | 1

Docentenhandleiding: Experiment 1: Onderzoek de waterkwaliteit . . . . ............................................................................. 15 Experiment 2: Hoe zout is zeewater? . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................ 17 Experiment 3: Zuiver zelf het water. . . . . . . . . . . . . . . . . ............................................................................ 19 Experiment 4: Bouw een zonnedestillator. . . . . . . ............................................................................. 21

Inleiding Water speelt een belangrijke rol in ons leven. De aarde is voor 70% bedekt met water en ons lichaam bestaat voor 65% uit water. In de oceanen op aarde leven veel vissen en planten waarvoor een goede waterkwaliteit van levensbelang is. Maar water is natuurlijk ook van levensbelang voor mensen. Door gebrek aan water sterven elke dag 6000 mensen. Water hebben we namelijk nodig als drinkwater, maar ook om voedsel te verbouwen en voor een goede hygiëne. Om jongeren bewust te maken van het belang van schoon (drink)water heeft het Internationaal Jaar van de Chemie een wereldwijd onderzoek naar water opgezet: het Global Chemistry Experiment. In dit onderzoek voeren jongeren wereldwijd vier proeven uit met water. In dit lesboekje vind je de Nederlandse vertaling van deze proeven met extra achtergrondinformatie.

Meer informatie Wil je meer weten over het Global Chemistry Experiment? Bezoek dan onderstaande websites: http://water.chemistry2011.org Hier vind je de internationale database en kun je foto’s bekijken van andere scholen die mee hebben gedaan. http://www.globalchemistryexperiment.nl Dit is de website van het Global Chemistry Experiment in Nederland. Hier kun je zien wie allemaal meedoen aan het project.


De proeven kun je uitvoeren met een eigen watermonster (uit bijvoorbeeld een zee, meer, rivier in de buurt) en vergelijken met resultaten van scholen uit de rest van de wereld. Alle resultaten worden namelijk verzameld in een internationale database. Vergeet daarom niet om ook zelf je resultaten in te voeren in de database. In bijlage A staat beschreven hoe je dat moet doen.

Proefbeschrijving

Experiment 1: Onderzoek de waterkwaliteit In dit experiment meet je de pH (zuurgraad) van je watermonster. Voor planten en vissen die leven in het water is het belangrijk dat het water in bijvoorbeeld een vijver niet te zuur is. Een goede pH-waarde in een vijver voor de vissen en planten ligt bijvoorbeeld tussen de 7 en 8,5.

Bepalen van de pH 1. Nummer de bekerglazen 1 t/m 6. 2. Vul bekerglazen 1 t/m 3 met 5 mL van het watermonster. 3. Meet de temperatuur van het watermonster en noteer deze hieronder. Omdat de pH afhankelijk is van de temperatuur is het belangrijk om de temperatuur tijdens de meting te weten.

….......... °C

4. Voeg 3 druppels broomthymolblauwoplossing toe aan elk van de drie bekerglazen en zwenk goed om de oplossingen te mengen. 5. Gebruik het kleurenschema op pagina 5 om de pH van elke oplossing te bepalen. Noteer het resultaat voor elk bekerglas met een nauwkeurigheid van één decimaal in onderstaande tabel. 6. Is de pH lager dan 7.6 dan kun je meteen door naar vraag 7. Als de pH van het monster gelijk of hoger is dan 7.6, moet je de test herhalen met de m-cresolpaarsoplossing. Gebruik hiervoor bekerglazen 4 t/m 6. Noteer het resultaat ook in onderstaande tabel. Bekerglas

Gebruikte indicator

1

Broomthymolblauw

2

Broomthymolblauw

3

Broomthymolblauw

4

m-Cresolpaars

5

m-Cresolpaars

6

m-Cresolpaars

Gemiddelde

-

pH van het watermonster


Benodigdheden (voor een groepje van 2-4 leerlingen) - 200 mL watermonster (uit bijvoorbeeld een rivier, vijver of sloot in de buurt) - 6 bekerglazen van 100 mL - 1 druppelpipet - Broomthymolblauwoplossing - m-Cresolpaarsoplossing - Thermometer - Markeerstift

7. Bereken de gemiddelde pH-waarde van je watermonster aan de hand van de resultaten uit je tabel. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

8. Bereken het gemiddelde van alle gemiddelde pH-waardes van de gehele klas. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

Kleurenschema

Broomthymolblauw

m-cresolpaars


. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

Proefbeschrijving

Experiment 2: Hoe zout is zeewater? Het zoutgehalte van het water in zeeën op de wereld verschilt. De Noordzee bevat niet erg veel opgelost zout, gemiddeld 3,45%. Een voorbeeld van een zee waar heel veel zout in zit opgelost is de Dode Zee. Deze bevat maar liefst 34% opgelost zout! Hierdoor kunnen er geen vissen overleven in de Dode Zee. In dit experiment bepaal je het zoutgehalte van een watermonster uit een zee of een door de docent klaargemaakte zoutoplossing.

Indampen van het watermonster 1. Weeg het bekerglas op 1 decimaal nauwkeurig en noteer hieronder het resultaat. mb = ….......... g 2. Meet ongeveer 100 mL zeewater af. Noteer hieronder het precieze volume. Vzw = ….......... ml 3. Giet het zeewater in het bekerglas. Weeg het bekerglas en het water samen en noteer het resultaat. mb+zw = ….......... g 4. Verwarm het zoute water totdat het kookt door het in het bekerglas te verwarmen op de verwarmingsplaat. Zorg dat het water niet te veel gaat spetteren. 5. Als al het water is verdampt, haal dan het bekerglas van de verwarmingsplaat en laat het bekerglas even afkoelen.


Benodigdheden (voor een groepje van 2-4 leerlingen) - 100 mL zeewater of zoutoplossing - Bekerglas van 500 mL - Maatcilinder van 100 mL - Weegschaal - Verwarmingsplaat - Vergrootglas / miscroscoop - Thermometer

Droogtecontrole 6. Weeg het bekerglas met het zout op 1 decimaal nauwkeurig en noteer hieronder het resultaat. mb+z = ….......... g 7. Plaats het bekerglas weer op de verwarmingsplaat gedurende 10 minuten. 8. Haal het bekerglas van de verwarmingsplaat en laat het bekerglas afkoelen. 9. Weeg het bekerglas met het zout opnieuw. Noteer hieronder het resultaat. mb+z = ….......... g 10. Als de massa bij punt 9 minder is dan bij punt 7 dan is nog niet al het water verdampt. Herhaal stappen 7 t/m 9. Doe dit net zolang totdat de massa niet meer verandert. 11. Noteer hieronder de uiteindelijke massa van het bekerglas met het zout.

Zoutgehalte berekenen 12. Bereken eerst hoeveel zout er in het zeewatermonster zat. Gebruik hiervoor de volgende formule: mz = mb+z – mb = ….......... g 13.

Bereken de massa van het zeewater waarmee je begon:

mzw = mb+zw –mb = ….......... g 14.

Bereken het zoutgehalte (S) met behulp van de volgende formule:

S= mz/mzw = ….......... g/g * 1/1000 = ….......... g/kg

15.

Bereken de dichtheid (ρ) van het watermonster met de volgende formule:

ρ = mzw/Vzw = ….......... g/mL


mb+z = ….......... g

Vragen 1. Kijk of je kristallen kunt zien in het bekerglas met zout. Kristallen glinsteren in het licht, omdat ze platte zijkanten hebben die als ze groot genoeg zijn het licht reflecteren. Vaak kun je de kristallen goed zien met een eenvoudige microscoop of vergrootglas. Beschrijf hoe het zout in je bekerglas eruit ziet. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

2. Bereken het gemiddelde zoutgehalte van het watermonster met de resultaten van de gehele klas. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

3. Vergelijk het gemiddelde zoutgehalte gemeten in de klas met het gemiddelde zoutgehalte voor zeewater in de wereld (S=35 g/kg). Als het gemiddelde zoutgehalte verschilt, verklaar dan waarom de waarde van de klas anders is dan het wereldwijd gemiddelde. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

4. Wanneer je zwemt in zout water kun je merken dat de dichtheid van zout water groter is dan van gewoon water. Geef aan waar je dit aan kunt merken . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .


. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

Proefbeschrijving

Experiment 3: Zuiver zelf het water Voordat je water uit een rivier of meer kunt drinken moet het gezuiverd worden. Tijdens het zuiveren van water wordt eerst het zichtbare vuil, zoals dode bladeren en afvalresten, uit het water gefilterd. Daarna is het belangrijk om ziektekiemen te doden. Die zijn te klein zijn om door het filter te worden tegengehouden. Een simpele methode hiervoor is chloor aan het water toevoegen.

Benodigdheden - 1 liter water van een rivier, vijver of sloot uit de buurt - Ongeveer 1 L kraanwater - 2 frisdrankflessen (van 1-2 liter) - 1 maatbeker van 1 liter - 1 bekerglas van 100 mL - 2 eetlepels aluin - 1,5 kopje fijn zand - 1,5 kopje grof zand - 1 kopje met kleine kiezels - 1 koffiefilterzakje - 1 elastiek - 1 eetlepel - 1 schaar - 1 stopwatch Zuiveren van het water1 1. Schenk 100 mL van je watermonster in een bekerglas. a. Beschrijf de geur van het watermonster: . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

b. Beschrijf hoe het water eruit ziet: . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

1

Gebaseerd op http://www.epa.gov/safewater/kids/flash/flash_filtration.html


In dit experiment ga je zelf een vies watermonster zuiveren en desinfecteren.

2. Giet de rest van je watermonster (900 mL) in de frisdrankfles. Draai de dop op de fles en schud de fles 30 seconden hard heen en weer. Schenk het water over in de maatbeker van 1 liter en vervolgens weer terug in de fles. Schud de fles weer gedurende 30 seconden. Herhaal dit proces tien keer. Er mogen nu geen bellen meer zichtbaar zijn in het watermonster.

In deze stap heb je lucht toegevoegd aan het water. Hierdoor kunnen de opgeloste gassen in het water ontsnappen. Ook wordt in deze stap zuurstof toegevoegd aan het water. De zuurstof helpt bij het doden van ziektekiemen. Dit onderdeel van het waterzuiveringsproces heet ventilatie.

3. Voeg twee eetlepels aluin toe aan het water in het bekerglas. Roer voorzichtig gedurende 5 minuten.

Met het toevoegen van aluin zorg je ervoor dat de drijvende vaste deeltjes in het water aan elkaar klitten tot vlokken. Dit onderdeel van het waterzuiveringsproces heet stremming.

Tijd

Waarnemingen

5 minuten na toevoegen aluin.. . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . 10 minuten na toevoegen aluin. . . . . . . . . . . . . . . ......................................................................................... . . . . 15 minuten na toevoegen aluin. . . . . . . . . . . . . . . ......................................................................................... . . . . 20 minuten na toevoegen aluin. . . . . . . . . . . . . . . ......................................................................................... . . . . Na 20 minuten zijn de vlokken naar de bodem van het bekerglas gezakt. Dit onderdeel van het waterzuiverings proces heet sedimentatie.

5. Bouw het filter als volgt: a. Knip de frisdrankfles op een derde van de onderkant in de breedte door. b. Pak het bovenste deel van de fles en bind het koffiefilterzakje om de nek van de fles met het elastiek. c. Draai het geheel om en voeg eerst de kiezels, dan het grove zand en als laatste het fijne zand toe. Je hebt nu een filter gebouwd. d. Pak nu de afgeknipte onderkant van de fles. Prik in de zijkant een klein gaatje. Zet het filter in de onderkant van de fles zoals in de afbeelding rechts. e. Giet voorzichtig schoon water door het filter heen. Giet het water dat door het filter heen is gelopen weg. Doe dit een aantal keren totdat het water dat door het filter is gelopen helder is. Het filter is nu klaar voor gebruik.


4. Laat het water staan in het bekerglas. Bekijk het water 20 minuten lang elke 5 minuten. Schrijf op wat je ziet. Gebruik hiervoor onderstaande tabel:

6. Giet als je klaar bent met stap 4 voorzichtig het watermonster door het filter. Als er een dikke laag sediment op de bodem van het bekerglas zit, giet dan alleen het daarop liggende water door de filter. Vang tenminste 500 mL gezuiverd water op voor de volgende stap.

Met behulp van het zelfgebouwde filter haal je het vuil uit het water. Dit onderdeel van het waterzuiveringsproces heet filtratie.

7. Als je het gezuiverde water vergelijkt met het ongezuiverde water, wat is er dan veranderd? . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

9. Zet het bekerglas met het ongezuiverde watermonster naast het gezuiverde watermonster en maak hiervan een foto voor in de database van het Global Chemistry Experiment.


8. Denk je dat het veilig is om het gezuiverde water te drinken? Licht je antwoord toe.

Het desinfecteren van water Tijdens het desinfecteren van water wordt vaak chloor in de vorm van bleekwater toegevoegd. Het chloor doodt de aanwezige ziektekiemen. Om te voorkomen dat nieuwe ziektekiemen in het water komen wordt nog een beetje extra chloor toegevoegd. Dit extra beetje chloor kan gemeten worden met chloorteststrips. In deze proef gebruik je chloorteststrips om het vrije chloorgehalte van je gezuiverde water rond de 2 ppm te krijgen. Dan is je watermonster gedesinfecteerd.

Werkwijze 1. Giet 500 mL van het gezuiverde water van de vorige stap in het bekerglas. 2. Doop een chloorteststrip in het water en bepaal met behulp van de kleurenindicatie op de verpakking hoeveel chloor zich vrij in het water bevindt. Vul de gevonden waarde in de tabel op de volgende pagina in. 3. Voeg twee druppels bleekwater toe en roer gedurende vijf seconden. Doe meteen een nieuwe test. met een chloorteststrip. Herhaal deze stap totdat je chloor (1-3 ppm) kan meten met de strip. Hou bij hoeveel druppels je toevoegt en noteer de resultaten in de tabel op de volgende pagina in. 4. Wacht 10 minuten en meet het chloorniveau opnieuw. Meet je nog steeds een chloorniveau van minstens 1 ppm? Sla stap 6 dan over. Je watermonster is nu gedesinfecteerd en er bevindt zich een beetje extra chloor in het water om nieuwe ziektekiemen geen kans te geven. 5. Als je bij stap 4 geen chloor meer meet, voeg dan weer twee druppels bleekwater toe. Kijk vervolgens of je 10 minuten na het toevoegen een hoeveelheid chloor kan meten van minstens 1 ppm. Als dit niet het geval is ga dan door met het toevoegen totdat je minstens 1 ppm chloor kan meten na 10 minuten wachten. 6. Hoeveel druppels bleekwater heb je in totaal moeten toevoegen om het water te desinfecteren? . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

7. Bereken het gemiddeld aantal druppels bleekwater dat in de klas nodig was om het watermonster te desinfecteren . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

8. Denk je dat het veilig is om het gezuiverde en gedesinfecteerde water te drinken? Licht je antwoord toe. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .


Benodigdheden - Bekerglas van 500 mL - bleekwater - 10 chloorteststrips - een pipet - een grote lepel - een stopwatch

Tabel: Desinfecteren van het water Aantal druppels toegevoegd Stap 2: Nog geen bleekwater toegevoegd

Kleur van chloorteststrip

Vrij aanwezig chloor/ppm

0

Stap 3: Aantal druppels toegevoegd totdat chloor meetbaar (minstens 1 ppm) was Stap 4: Na 10 minuten wachten

0

Stap 5: Aantal druppels toegevoegd om een meetbaar niveau chloor (1-3 ppm) na 10 minuten wachten te krijgen


Totaal aantal druppels

Proefbeschrijving

Experiment 4: Bouw een zonnedestillator In dit experiment bouw je een zonnedestillator. Een zonnedestillator maakt gebruik van de zon om water te zuiveren.

Schematische opstelling van een zonnedestillator Het bouwen van een zonnedestillator 1. Giet heet water in de bak tot ongeveer 1 cm hoog. Noteer hoeveel milliliter water je in de bak hebt gedaan . . . . . . . . mL 2. Voeg een theelepel zout toe. 3. Neem alle spullen mee naar buiten naar een zonnige en vlakke plek. 4. Plaats nu het ondiepe glas in het midden van de bak. Zorg ervoor dat er geen water in het glas spettert. 5. Bedek de bak losjes met huishoudfolie. Voorkom kiertjes: Sluit de huishoudfolie goed tegen de rand van de bak (gebruik plakband of touw indien nodig). 6. Plaats het steentje in het midden van de folie boven het glas (zie tekening). 7. Laat de opstelling tenminste een uur (hoe langer, hoe beter) in de zon staan. 8. Neem de opstelling weer mee naar binnen, verwijder de folie en pak het glas op zonder te morsen. 9. Giet het water uit het glas in een maatbeker. Noteer de hoeveelheid water ........ mL 10. Denk je dat het water nog zout is? Licht je antwoord toe . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................................................................................ . . . . . . .

11. Bereken het percentage van het water dat is gezuiverd. Dit is het rendement van je zonnedestillator. Gebruik hiervoor de volgende formule. % gezuiverd water = opgevangen volume x 100= ........ % beginvolume in de zonnedestillator


Benodigdheden - een grote metalen of plastic bak, bijvoorbeeld afwasteil - een klein ondiep glas (rand hoger dan 1 cm), bijvoorbeeld borrelglaasje - een maatcilinder - plastic huishoudfolie - 1 klein steentje - warm water uit de kraan - 1 theelepel zout

12. Beschrijf hoe de destillator werkt. . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . .

13. Hoe zou je je destillator kunnen verbeteren?

. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . .


. . ................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....................................................................................... . . . . . .

Docentenhandleiding

Experiment 1: Onderzoek de waterkwaliteit De leerlingen bepalen de pH van het water uit een rivier, vijver of sloot uit de buurt met behulp van indicatorenoplossingen. De leerlingen kunnen in groepjes van 2-4 werken. Tijdsduur: 50 minuten

Stoffen

Verkrijgbaar bij

200 mL watermonster

Rivier, meer, sloot of vijver in de buurt

broomthymolblauw

School

m-cresolpaars

School

Materialen

Verkrijgbaar bij

6 bekerglazen 100 mL

Rivier, meer, sloot of vijver in de buurt

1 druppelpipet of pipet

School

Thermometer

School

Markeerstift

School

Veiligheid Vermijd contact met de indicatoren in poedervorm, omdat deze irritatie kunnen veroorzaken. Aan dit practicum zijn verder geen bijzondere risico’s verbonden. Neem de gebruikelijke veiligheidsmaatregelen tijdens een practicum in acht. Benodigde informatie voor de internationale database De resultaten van dit experiment kun je invoeren in de internationale database onder experiment 1. In bijlage A staat beschreven hoe je dit moet doen. Hierbij worden de volgende gegevens gevraagd: - Datum waarop monster werd genomen - Naam van de waterbron - Aard van het water (bijv. zoet-, zout- of kraanwater) - Aantal deelnemende leerlingen - Gemiddelde pH van het watermonster - Temperatuur van het watermonster (tijdens de pH-meting) Watermonster Neem de watermonsters in plastic frisdrankflessen. Als de monsters even bewaard moeten worden, doe dit dan in de koelkast. Laat voor gebruik het water weer opwarmen tot kamertemperatuur en gebruik het monster direct na het openen van de fles.


Benodigdheden per groepje:

Docentenhandleiding

Voorschrift voor de broomthymolblauwoplossing Los 0,10 g broomthymolblauw op in 16 mL 0,01 M NaOH-oplossing. Voeg na oplossen langzaam 234 mL water (gedestilleerd, indien mogelijk) toe. Bewaar de oplossing op kamertemperatuur. Voorschrift voor de m-cresolpaars oplossing Los 0,10 g m-cresolpaars op in 26 mL 0,01 M NaOH. Voeg na oplossen langzaam 224 mL water (gedestilleerd, indien mogelijk) toe. Bewaar de oplossing op kamertemperatuur. Universele indicator Het is handig om universele indicator beschikbaar te hebben voor het geval dat de leerlingen watermonsters meenemen waarvan de pH buiten het bereik van de twee indicatoren ligt.

Extra activiteiten Om leerlingen een gevoel voor pH-waardes te geven, kun je de leerlingen de pH van een aantal stoffen uit onderstaande tabel laten raden. Oplossing

pH

Natronloog

14,0

Kaliloog

13,0

Huishoudammonia

11,5

Zeepsop

10,5

Bleekwater

9,5

Zeewater, darmsap

8,5

Eieren

7,5

Menselijk bloed

7,4

Gedestilleerd water (Neutraal)

7,0

Melk

6,7

Speeksel

6,5

Regen, urine

6,0

Licht zure regen

5,0

Tomaten, druiven

4,5

Zure regen, tomatensap

4,0

Consumptieazijn, bier, wijn, zuurkool

3,0

Cola

2,8

Maagzuur, citroensap

2,0

Zwavelzuur, accuzuur

1,0

Zoutzuur

0,0


Meetresultaten De meest gangbare pH van zoet water ligt tussen de 6,0 en de 8,0. In bijvoorbeeld een vijver leven planten en dieren die bij een pH tussen de 7,0 en 8,5 het beste kunnen overleven. Ligt de pH te hoog of te laag dan kunnen de vissen hierdoor ziek worden en uiteindelijk doodgaan. De pH voor zeewater ligt meestal tussen de 8,1 en 8,4.

Docentenhandleiding

Experiment 2: Hoe zout is zeewater? De leerlingen bepalen tijdens dit experiment het zoutgehalte van een zoutwatermonster door middel van indampen. Ze kunnen in groepjes van 2-4 werken. Tijdsduur: 50 minuten

Stoffen

Verkrijgbaar bij

100 mL zeewatermonster

Zee

Materialen

Verkrijgbaar bij

1 bekerglas 500 mL

School

1 maatcilinder 100 mL

School

Weegschaal

School

Vergrootglas/microscoop

School

Verwarmingsplaat

School

Veiligheid Tijdens het indampen van het zeewater, staat het bekerglas direct op de verwarmingsplaat. Controleer of het bekerglas hier tegen kan. Verder zijn er geen bijzondere risico’s aan dit practicum verbonden. Neem de gebruikelijke veiligheidsmaatregelen tijdens een practicum in acht. Benodigde informatie voor de internationale database De resultaten van dit experiment kun je invoeren in de internationale database onder experiment 2. In bijlage A staat beschreven hoe je dit moet doen. Hierbij worden de volgende gegevens gevraagd: - Naam van de waterbron - Aard van het water (bijv. zeewater of brak water) - Aantal deelnemende leerlingen - Zoutgehalte (g/kg) - Zoutgehalte (massaprocent) Zeewatermonster Voor deze proef heb je een zeewatermonster nodig. Filtreer het monster voor het doen van de proef als het nog zichtbare vervuiling bevat. Als je geen zeewater tot je beschikking hebt kun je het experiment doen met een zelfgemaakte zoutwateroplossing. Los hiervoor ongeveer 35 gram tafelzout op in 1 liter water. Meetresultaten Gemiddeld is het zoutgehalte van zeewater 35 g/kg.



Antwoorden op de vragen 1. Het zout is waarschijnlijk een beetje bruin. Het meeste zal poedervormig zijn met hier en daar kleine stukjes die glinsteren als er licht op valt. 3. De waarde kan bijvoorbeeld iets afwijken van het gemiddelde doordat het zeewatermonster is genomen in de periode dat het veel heeft geregend of dat de zon juist veel heeft geschenen. 4. Je merkt dat de dichtheid van zoutwater groter is, omdat je makkelijker blijft drijven in zout water dan in gewoon water


Extra activiteiten - Laat de leerlingen het zoutgehalte van andere monsters bepalen. Denk bijvoorbeeld aan een fysiologische zoutoplossing (0,9% NaCl). - Bepaal het zoutgehalte met een geleidbaarheidsmeter. De resultaten van de geleidbaarheidsmeter kunnen de leerlingen vervolgens vergelijken met de resultaten van het verdampingsexperiment.

Docentenhandleiding

Experiment 3: Zuiver zelf het water De leerlingen zuiveren in twee stappen water uit een rivier, sloot of vijver uit de buurt. Eerst wordt de zichtbare verontreiniging uit het water gefilterd. Daarna wordt het water gedesinfecteerd met behulp van chloor in de vorm van bleekwater. Ze kunnen in groepjes van 2-4 werken. Tijdsduur: 100 minuten Benodigdheden per groepje: Stoffen

Verkrijgbaar bij

1L watermonster

Rivier, vijver, sloot uit de buurt

Ongeveer 1L kraanwater

School

2 eetlepels aluin (ongeveer 20 g)

Drogist

1,5 kopje fijn zand

Bouwmarkt

1,5 kopje g grof zand

Bouwmarkt

1 kopje met kleine kiezels

Bouwmarkt

5 mL bleekwater (met een concentratie van ongeveer 6% natriumhypochloriet)

Supermarkt

Materialen

Verkrijgbaar bij

2 lege frisdrankflessen

School / Kantine

1 maatbeker van 1L

School

1 koffiefilterzakje

School

1 elastiek

School

1 schaar

School

1 stopwatch

School

Voor het desinfecteren: 1 bekerglas 500 mL

School

10 chloorteststrips

Zwembadwinkel of webwinkel (bijv. www.goedkoopzwemmen.nl)

1 pipet

School

1 bekerglas 100 mL

School

1 roerstaaf

School

1 stopwatch

School

Veiligheid Het gezuiverde water is niet drinkbaar. Probeer huidcontact met aluin en bleekwater te vermijden, deze kunnen irritaties geven. Laat leerlingen hun handen na afloop van het experiment wassen met water en zeep. Je kunt ervoor kiezen om het desinfectiegedeelte vanwege de veiligheid als demonstratieproef te doen. Verder zijn aan dit practicum geen bijzondere risico’s verbonden. Neem de gebruikelijke veiligheidsmaatregelen tijdens een practicum in acht.


Voor het desinfecteren:

Benodigde informatie voor de internationale database De resultaten van dit experiment kun je invoeren in de internationale database onder experiment 3. In bijlage A staat beschreven hoe je dit moet doen. Hierbij worden de volgende gegevens gevraagd: - Naam van de waterbron - Aard van het water ( bijv. zoet water of kraanwater) - Aantal deelnemende leerlingen - Gemiddeld aantal druppels bleek die nodig waren om 500 mL water te desinfecteren - Temperatuur van het watermonster - Namen van de bestanden van de foto’s

Verpoederen aluin Aluin is verkrijgbaar bij de drogist (het wordt gebruikt om bloedingen te stelpen na het scheren). Vaak kun je het kopen in de vorm van een blok. Verpoeder dan het aluin van het blok door er met een mesje langs te schrapen. Zand/steentjes voor filter Zorg dat je van de steentjes en het fijne en grove zand in ieder geval voldoende hebt om een egale laag in de frisdrankfles te verkrijgen. - Fijn zand: Gebruik speelzand of schoon, fijn bouwzand dat gebruikt wordt voor het pleisteren van muren. - Grof zand: Neem bouwzand dat gebruikt wordt voor het maken van cement of ander zand met een grotere korrelgrootte dan het fijne zand. - Steentjes: Gebruik kleine aquariumsteentjes of natuurlijke kiezels met een diameter van ongeveer 1-2 cm. Meetresultaten Het aantal druppels dat nodig is om het water te desinfecteren is afhankelijk van het watermonster. In Europa varieert het benodigde aantal druppels van 2 tot 10. Antwoorden op de vragen: 4. Na het toevoegen van het aluin zullen de vuildeeltjes aan elkaar klonteren tot vlokken. Deze vlokken zakken in 20 minuten langzaam naar de bodem. 7. Het gezuiverde water is een stuk helderder vergeleken met het ongezuiverde water. 8. Het gezuiverde water is nog niet veilig om te drinken, het kan nog ziektekiemen bevatten. Bij het onderdeel desinfecteren: 10. Omdat je onvoldoende weet van de kwaliteit van het water is het niet veilig om het water te drinken.


Watermonster Gebruik voor dit experiment zoet, vuil water. Neem het watermonster zo kort mogelijk voor het moment dat het experiment door de klas wordt uitgevoerd. En vergeet niet de temperatuur van het water tijdens het nemen van het monster te bepalen.

Docentenhandleiding

Experiment 4: Bouw een zonnedestillator De leerlingen maken met behulp van huis-tuin- en keukenmaterialen een zonnedestillator waarmee ze zout water kunnen zuiveren. Tijdsduur: 100 minuten

Stoffen

Verkrijgbaar bij

Heet water (hoeveelheid afhankelijk van plastic bak)

Warmwaterkraan

1 tl zout

School

Materialen

Verkrijgbaar bij

1 plastic bak (bijv. afwasteiltje)

School / Leerlingen meenemen van huis

1 ondiep glas, bijv. borrelglaasje

School / Leerlingen meenemen van huis

1 maatcilinder (grootte afhankelijk van grootte bak)

School

1 rol huishoudfolie

School

1 steentje

Schoolplein

Veiligheid Er zijn aan dit practicum geen bijzondere risico’s verbonden. Neem de gebruikelijke veiligheidsmaatregelen tijdens een practicum in acht. Benodigde informatie voor de internationale database De resultaten van dit experiment kun je invoeren in de internationale database onder experiment 4. In bijlage A staat beschreven hoe je dit moet doen. Hierbij worden de volgende gegevens gevraagd: - Naam van de waterbron - Aard van het water (bijv. zee- of kraanwater) - Aantal deelnemende leerlingen - Rendement van de meest efficiënte destillator van de klas - Naam van bestand tekening/foto Zon Voor deze proef is een droge, warme en zonnige dag nodig. Bij bewolkt of halfbewolkt weer lukt het niet om voldoende water te verdampen. Gebruik eventueel een warmtelamp. Extra activiteit - Als extra uitdaging kun je leerlingen de opdracht geven hun zonnedestillator te verbeteren. Ze zouden bijvoorbeeld verschillende kleuren bakken kunnen gebruiken om te zien welke kleur het beste zonlicht absorbeert.



Bijlage

Bijlage A: Gegevens invoeren in de internationale database Bij elk experiment staat aangegeven welke gegevens er worden gevraagd voor in de database. Voordat je je data kunt invoeren moet je je eerst registreren bij European Schoolnet OpenID. Dat doe je als volgt:

Bovenstaande hoef je maar één keer te doorlopen. Je kunt vanaf nu meteen inloggen om resultaten in de database door te voeren. Het invoeren van de resultaten De resultaten van je school of klas kun je per experiment invoeren in de database. Dat doe je als volgt: 12. 13. 14.

Als je nog niet ingelogd bent: log in bij Sign In Klik links op Submit Data (onder de titel Get Involved) Vul de resultaten van je school of klas per experiment in

Alle resultaten bekijken De door jou ingevoerde resultaten zijn vanaf nu zichtbaar in de database. Je kunt de door jou ingevoerde gegevens (en ook de gegevens van andere scholen in Nederland en de rest van wereld) als volgt bekijken: 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Ga naar de website http://water.chemistry2011.org Klik rechts op de wereldkaart Kies vervolgens het experiment waar je de gegevens van wilt zien Kies onder Select country (direct onder het wereldkaartje) Nederland Je ziet nu verschillende gekleurde rondjes verspreid over Nederland Klik op een gekleurd rondje voor meer informatie over de resultaten van het experiment


Registreren 1. Ga naar de website http://water.chemistry2011.org 2. Kies onder Sign In (staat links) create account 3. Vul het formulier in en klik op registreren 4. Ga terug naar de website http://water.chemistry2011.org 5. Vul je net aangemaakte gebruikersnaam (username) in en klik op Sign in 6. Vul je wachtwoord in en klik op go 7. Je identiteit is geverifieerd. Klik op doorgaan 8. Ga terug naar http://water.chemistry2011.org 9. Kies onder het blokje Get Involved (2 blokjes onder Sign In) Register 10. Klik onder Registration portlet op Register 11. Vul alle tabs in van het formulier in totdat er staat dat je geregistreerd bent

Bijlage

Bijlage B: Achtergrondinformatie Het Global Chemistry Experiment heeft internationaal als titel “Water: A Chemical Solution”. De titel doelt aan de ene kant op de eigenschap van water dat er veel stoffen in op kunnen lossen. Maar het verwijst ook naar alle oplossingen die de chemie biedt voor problemen rond water. Hieronder worden drie voorbeelden behandeld van chemische oplossingen.

-

-

-

-

Zeep. Zeep helpt bij het oplossen van vuil in water. Vuil bestaat uit hydrofobe en hydrofiele stoffen. Hydrofiele (=waterlievende) stoffen lossen makkelijk op in water, maar hydrofobe (=watervrezende) stoffen niet. Om toch een hydrofobe stof, bijvoorbeeld een vetvlek, te verwijderen gebruiken we zeep. Zeepmoleculen zijn bijzondere moleculen, omdat ze bestaan uit een hydrofiele kop en een staart die hydrofoob is. Doordat een zeepmolecuul zijn kop in het water steekt en zijn staart in de vuile vetvlek lost de vetvlek op. Zeolieten. Zeolieten ontharden het water. In ons drinkwater zitten calciumverbindingen opgelost. Calciumionen binden graag aan zeepmoleculen en gaan zo de werking van zeep tegen. Zeolieten vangen de calciumionen weg uit het water, zodat het zeep zijn werk kan doen. Enzymen. Enzymen helpen bij het afbreken van grote moleculen waardoor er alleen kleine moleculen overblijven. Zo kan zeep makkelijker het vuil oplossen. Bleek. Door de was een beetje te bleken wordt de witte was weer wat witter.

Energie opwekken Kennis van scheikunde wordt ook gebruikt om nieuwe manieren te vinden om energie op te wekken. Een voorbeeld daarvan is het opwekken van energie uit het mengproces van zoet en zout water. Wanneer een rivier uitmondt in een zee, stroomt zoet water in zoutwater. Het mengen van zoet en zout water levert energie op, het is namelijk een exotherm proces. Deze energie kan omgezet worden in elektriciteit. Het zoete en het zoute water wordt daarvoor in verschillende compartimenten geplaatst met als scheiding een membraan. Het membraan laat alleen zoet water door. Door osmose (=de diffusie van water naar de kant met de grootste concentratie opgeloste stoffen) stroomt het zoete water naar het compartiment met zout water. De druk in het compartiment met het zoute water wordt dan zo groot dat daarmee stroom opgewekt kan worden. Deze technologie wordt nog niet zoveel gebruikt, omdat de membranen die daarvoor nodig zijn erg duur zijn. Ook zijn de onderhoudskosten van de membranen hoog. Hier ligt dus nog een taak voor onderzoekers in de chemie om dit te verbeteren.


Wasmiddel Als je kleding in alleen water wast gaan niet alle vlekken eruit. Daarom gebruiken we wasmiddel. Het wasmiddel zorgt er namelijk voor dat de meeste vlekken oplossen in het water. Wasmiddel bevat verschillende stoffen die helpen bij het verwijderen van vlekken, namelijk:

Drinkbaar rivierwater in Londen In Londen wordt het water uit de rivier de Theems op een bijzondere manier gezuiverd. Het water in de Theems is brak water en bevat dus nog zout. Ook is het water erg vuil. Het is lastig om van dit water drinkwater te maken. Om het water toch te zuiveren is in Londen een grote ontziltingsinstallatie gebouwd. De installatie heet de Thames Gateway Water Treatment Works en heeft 320 miljoen euro gekost. De installatie kan 150 miljoen liter drinkwater per dag produceren, genoeg voor 400.000 huishoudens.

Handige en leuke websites - http://nl.wikipedia.org/wiki/Water website over de fysische en chemische eigenschappen van water - http://www.lenntech.nl/water-trivia-feiten.htm website met waterweetjes en leuke feitjes over water - http://www.youtube.com/watch?v=SaOEx_O2nKs Een filmpje waarin Patrick Laan iets vertelt over zijn werk bij het Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee. - http://www.exactwatjezoekt.nl/interactief/flyers/denk-jij-duurzaam In de flyer ‘Denk jij duurzaam?’ vind je korte interviews met mensen die in de waterwereld werken.


In deze speciale ontziltingsinstallatie vinden eerst een aantal stappen plaats die je ook ziet bij het zuiveren van zoet water. Namelijk het verwijderen van de vaste stoffen uit het water en het reinigen van het water met filters. Om ook het zout uit het water te verwijderen wordt het water onder druk door zeer fijne membranen gespoeld. Dit proces heet omgekeerde osmose. Het zoute water blijft namelijk achter en het zoete water loopt door het membraan heen. Dit proces kost veel energie. Daarom is het de kunst om de concentratie opgelost zout in het te zuiveren water zo laag mogelijk te houden. De ontziltingsinstallatie is daarom zo aan de rivier gebouwd dat er alleen water in stroomt als het water zakt. Dit is nuttig, omdat bij zakkend water het water drie keer minder zout is. Zo kost het zuiveren van het water zo min mogelijk energie.

Bijlage

Bijlage C: Waterquiz (bron: De Nationale Wetenschapsquiz) 1) Je wilt graag een zachtgekookt eitje. Moet er iets veranderen aan de kooktijd van een ei als je geen gewoon kraanwater gebruikt, maar zeewater?

a) Ja, het ei moet korter koken. b) Ja, het ei moet langer koken. c) Nee, het ei moet even lang koken.

2 ) In de poolzee drijft een enorme ijsberg. Onder invloed van het broeikaseffect smelt hij. Wat gebeurt er met het zeewaterpeil?

a) Dat stijgt. b) Dat daalt. c) Dat blijft gelijk.

a) De teil zonder het blok. b) Ze wegen beide even veel. c) De teil met het blok.

4) Je strooit een kilo droogijs in een bak met 50 liter water van 20 graden Celsius. Er vormt zich een spectaculaire nevel. Zodra de vaste stof uit de bak is verdwenen, is het volume van het water:

a) hetzelfde als vóór de toevoeging van het droogijs. b) groter dan vóór de toevoeging van het droogijs. d) kleiner dan vóór de toevoeging van het droogijs.

5) Wat gebeurt er als je een met water gevuld plastic boterhamzakje vlak boven een brandende kaars houdt?

a) De zak blijft heel en het water wordt warm. b) Er springt prompt een gat in de zak en het water dooft de kaars. c) De zak gaat sterk krimpen.

6) Je maakt een kuil in een ijsblok en vult de kuil met water. Je verwarmt het geheel in de magnetron. Wat gebeurt er?

a) Het water wordt heet en het ijs blijft ijs. b) Het water blijft koud totdat het ijs is gesmolten. c) Het ijs ontploft.

7) Kan water branden? a) Ja, bij zeer hoge druk gecombineerd met zeer hoge temperatuur en voldoende zuurstoftoevoer b) Ja, bij zeer lage druk gecombineerd met voldoende koolzuurtoevoer c) Nee


3) Op twee weegschalen staan identieke teilen met water. In één teil drijft een blok. Het waterpeil is in beide teilen even hoog. Welke teil weegt het meest?

8) Welke sneeuw smelt het snelst? a) Schone sneeuw b) Vuile sneeuw c) Stuifsneeuw 9) Wat is de zuinigste manier om je bad te laten vollopen met water van 38 graden Celsius?

a) Eerst het koude water erin. b) Eerst het warme water erin. c) Meteen de mengkraan goed afstellen.

a) Kouder dan 7 °C en precies een liter b) 7 °C graden en iets meer dan een liter c) Warmer dan 7 °C graden en iets minder dan een liter


10) Je neemt een halve liter gedestilleerd water en lengt die aan met een halve liter zuivere alcohol, beide uit de koelkast (7 °C). Direct na het mengen is het mengsel:

Antwoorden Waterquiz De vragen komen uit verschillende jaargangen van ‘De Nationale Wetenschapsquiz’. Meer vragen zijn te vinden op http://www.nwo.nl/nwohome.nsf/pages/NWOP_5VGJ6V

2) Het goede antwoord is c. Water neemt als vloeistof minder volume in dan water als vaste stof. Watermoleculen bevinden zich in ijs namelijk in een rooster (door de waterstofbruggen) dat meer ruimte inneemt dan de bewegende watermoleculen in een vloeistof. Daarom zal een drijvende ijsberg die smelt het zeewaterpeil laten dalen. Veel mensen zijn bang dat onder invloed van het broeikaseffect de zeeën zullen stijgen. Deze stijging is echter het gevolg van het smelten van ijs dat zich op het land bevindt. Als dit ijs smelt en in de zee terecht komt, stijgt het waterpeil wel. 3) Het goede antwoord is b. De wet van Archimedes zegt dat de opwaartse kracht gelijk is aan de massa van de verplaatste vloeistof. De opwaartse kracht in de teil met het blok is dus gelijk aan de massa van het water dat door het deel van het blok dat onder water zit, is verplaatst. Dat is precies gelijk aan de extra hoeveelheid water die in de andere teil zit, want de waterniveaus zijn even hoog. 4) Het goede antwoord is c. Er wordt geen gas opgenomen in het water. Dat betekent dat er geen sprake is van een volumetoename. In essentie zou het volume dus gelijk moeten blijven... maar droogijs (bevroren koolzuur) is zeer koud. Het water koelt dus door de toevoeging van het droogijs sterk af. Aangezien koud water een kleiner volume heeft dan warm water, is antwoord c het goede antwoord. Het volume wordt kleiner, zij het slechts weinig. 5) Het goede antwoord is a. Water kan zeer veel warmte opnemen. Die grote warmtecapaciteit is ook de reden waarom men al eeuwen lang brand met water blust. Het water koelt het zakje dat daardoor niet de kans krijgt om te smelten of te verbranden. Dus alleen het water wordt warm en er gebeurt verder niets. 6) Het goede antwoord is a De elektromagnetische straling van de magnetron vergroot de beweging van watermoleculen. Watermoleculen in vloeibaar water bewegen al een beetje. Elektromagnetische straling vergroot deze al bestaande beweging makkelijk. Maar watermoleculen in ijs bevinden zich in een star rooster met waterstofbruggen. Ze bewegen bijna niet en daarom lukt het de magnetron moeilijk om deze watermoleculen in beweging te krijgen. Een magnetron is goed in het opwarmen (laten bewegen van moleculen) van vloeibaar water, maar minder goed in het opwarmen van ijs. Het water wordt dus heet en het ijs blijft ijs. 7) Het goede antwoord is c. Water kan niet branden omdat het in een mengsel van zuurstof met waterstof het meest stabiele eindproduct vormt. Een reactie tot water is dus geen evenwichtsreactie, maar geheel aflopend naar de kant van het water. Als je bijvoorbeeld waterstof toevoegt aan waterstofperoxide, reageert de uit het waterstofperoxide vrijgekomen zuurstof tot... water! En dit is een onomkeerbaar proces.


1) Het goede antwoord is a. Zeewater kookt bij een hogere temperatuur dan kraanwater. Het water verdampt minder makkelijk in een zoutoplossing door het opgeloste zout. Dit komt doordat de polaire natrium- en chloride-ionen van het opgeloste zout zich sterk binden aan de watermoleculen. Daarom zal het water minder snel verdampen en dus pas bij een hogere temperatuur gaan koken. Je kunt zelf aantonen dat water met opgelost zout bij een hogere temperatuur kookt. Als je een handje zout in kokend water gooit stopt het water met koken. Als je het doorverwarmt begint het na een vrij korte tijd opnieuw te koken bij een hogere temperatuur.

8) Het goede antwoord is b. Vanwege het vuil is er sprake van smeltpuntverlaging. Doordat de schone sneeuw met ‘viezigheid’ is vermengd, verlaagt het smeltpunt waardoor het zelfs al onder de 0 graden Celsius zal beginnen te smelten. Watermoleculen zijn bij vaste toestand netjes gerangschikt. De moleculen van de ‘viezigheid’ komen tussen de watermoleculen te zitten. Hierdoor wordt die nette rangschikking (het rooster) verstoord en zal het water eerder in de vloeibare fase komen. Ditzelfde principe geldt voor het strooien van zout om gladheid op de wegen tegen te gaan.

10) Het goede antwoord is c. Het totale volume aan vloeistof neemt af en de temperatuur stijgt. De hoeveelheid vloeistof neemt af doordat de water- en alcoholmoleculen extra waterstofbruggen gaan vormen. Door deze waterstofbruggen tussen het water en het alcohol pakken de moleculen dichter op elkaar. Het gevolg is dat het totale volume kleiner wordt. Eén liter (1000 ml) wordt zo 975 ml. Bij het vormen van deze extra waterstofbruggen komt ook energie vrij, het is een exotherme reactie, met als gevolg dat de temperatuur stijgt. Bij het mengen van een halve liter pure alcohol met een halve liter zuiver water, beide van 7° Celsius, kan de temperatuur boven de 20 graden uitkomen.


9) Het goede antwoord is a. De hoeveelheid warmte die je verliest aan de omgeving is recht evenredig met het verschil in temperatuur tussen het water en zijn omgeving. Om het warmtelek minimaal te houden, moet je dus dit temperatuurverschil zo lang mogelijk klein houden. Dat doe je door eerst het koude water in het bad te doen. Het koude water is meestal kouder dan de lucht en onttrekt dus warmte aan die lucht, in plaats van dat het warmte afstaat. Als het warme water er aan het einde wordt bijgevoegd is de temperatuur van het water in het bad gedurende de hele vultijd lager geweest dan de gewenste waarde, en is het warmtelek het kleinst.

Proefbeschrijvingen van: - Onderzoek de waterkwaliteit - Hoe zout is zeewater? - Zuiver zelf het water - Bouw een zonnedestillator

Recommend Documents