Verbrandingen. Gidsmodule Viervlakschemie onderwijs. leerling. docent 1.1

1.1.

Verbrandingen

Gidsmodule Viervlakschemie onderwijs

leerling

docent

context

chemie

Jan Apotheker, Menno Keij Rijksuniversiteit Groningen September 2004

Voorwoord Voor u ligt de gidsmodule ‘verbrandingen’. Deze module is tot stand gekomen in samenwerking met een groep docenten en TOA’s, die deelnamen aan het project ‘Studiestijgers’ van de Rijksuniversiteit Groningen. Gedurende het schooljaar 2003/ 2004 is de module ontworpen, uitgeprobeerd en geëvalueerd. In deze gidsmodule vindt u de lesschema’s van de verschillende docenten, het gebruikte materiaal en de evaluatie van elke docent. Tevens is er de beschrijving van de bijeenkomsten en de evaluatie van de gevolgde werkwijze. De docenten en TOA Hilbert Kramer, Roel Lageveen, Frerik Los, Ben Nusse en Joris Schouten hebben de module uitgevoerd. Bij de discussies in studiestijgers rondom de module zijn daarnaast Alex van der Berg, Carel Hegeman, Harma Heitmeier, Peter van der Linde en Gerrit Post betrokken geweest. De tekstbijdragen in deze module zijn van Jan Apotheker en Menno Keij. Menno Keij heeft ook de redactie gevoerd en de bundel uiteindelijk in deze vorm samengesteld. Uiteindelijke verantwoordelijkheid voor de module ligt bij Jan Apotheker. De bundel wordt gepubliceerd en uitgegeven door de SLO. Voor het werk aan deze gidsmodule is door de stuurgroep ‘nieuwe scheikunde’ en financiele bijdrage geleverd. We hopen dat de module een bijdrage kan leveren aan de tot stand koming van nieuwe module’s in Nederland, die gebruikt kunnen worden in het nieuwe viervlaks chemie onderwijs. Voor eventuele vragen of opmerkingen kunt u contact opnemen met Jan Apotheker Chemie-didactiek Rijksuniversiteit Groningen Nijenborgh 4 9747 AG Groningen tel. 050-363 4365 fax: 050-363 4500 e-mail: [email protected] De samenstellers, Jan Apotheker, Menno Keij

context

leerling

chemie

docent

Inhoudsopgave 1. Inleiding 1.1. Leren vanuit een context 1.2. De ontwikkeling van de module ‘verbrandingen’ 1.2.1. Voorbereiding van de module 1.2.2. Uitvoering van het project 2. Module Verbrandingen 2.1. Roel Lageveen en Jo Hoekstra 2.1.1. Lessenopbouw 2.1.2. Evaluatie docenten 2.1.3. Evaluaties leerlingen 2.2. Freerik Los 2.2.1. Lessenopbouw 2.2.2. Evaluatie docent 2.2.3. Evaluaties leerlingen 2.3. Ben Nusse 2.3.1. Lessenopbouw 2.3.2. Evaluatie docent 2.3.3. Evaluaties leerlingen 2.4. Joris Schouten 2.4.1. Lessenopbouw 2.4.2. Evaluatie docent 2.4.3. Evaluaties leerlingen 3. Voorschriften 3.1. Roel Lageveen en Jo Hoekstra 3.2. Frerik Los 3.3. Ben Nusse 3.4. Joris Schouten 4. Referenties 5. Bijlage 6. Cd-rom 6.1. Presentaties Roel Lageveen 6.2. Presentatie Freerik Los 6.3. Posters Freerik Los 6.4. Posters Ben Nusse

1. Inleiding 1.1 Leren vanuit een context In het rapport ‘Chemie tussen context en concept’ van de commissie van Koten (Driessen, Meinema, 2003) worden suggesties gedaan voor de modernisering van het scheikunde curriculum in Nederland. De commissie baseert zich daarbij onder andere op ‘Chemie im Kontext’ (ChiK), een lesmethodiek voor scheikunde die ontwikkeld is in aan het IPN in Kiel (Parchman, Ralle 1998). Wat de ChiK methode onderscheidt van de huidige manier van lesgeven is dat leerlingen via een algemene introductie een beeld krijgen van de chemische vragen die spelen rondom een bepaalde context. De leerlingen bepalen uiteindelijk zelf welke aspecten van een context ze gaan onderzoeken. Vervolgens rapporteren ze klassikaal hun resultaten. De docent heeft vervolgens de taak deze kennis in te kaderen in de systematiek van chemische kennis in het algemeen. Aan de Rijksuniversiteit Groningen wordt al een aantal jaren in het project ‘Studiestijgers’ samengewerkt tussen het Instituut voor Didactiek en Onderwijsontwikkeling en een aantal docenten van scholen voor het voortgezet onderwijs. Binnen de Studiestijgers heeft zich vorig jaar een groep gevormd die een nieuwe scheikunde module voor havo en vwo 3 heeft ontwikkeld, gebaseerd op de ChiK methode. De groep bestond uit vertegenwoordigers van het Liudger College uit Drachten, Het Belcampo College, Het Gomarus College, Het Maartens College, Het Willem Lodewijk Gymnasium, allen uit Groningen, het Bogerman College uit Sneek en het Comenius College uit Hilversum. De begeleiding vanuit de RUG werd door de didacticus Jan Apotheker verzorgd. De module die ontwikkeld is, gaat over ‘verbrandingen’. Over het algemeen krijgen leerlingen aan het einde van de derde klas les in dit onderwerp. Vijf docenten hebben de nieuwe module onderwezen aan één of meerdere havo en vwo klassen. Chemie tussen context en concept (Chemie im Kontext) Karakteristiek voor ‘Chemie tussen context en concept’ is dat leerlingen vanuit een context chemische vragen ontwikkelen die ze vervolgens zelf gaan onderzoeken. Een voorbeeld is dat leerlingen gaan onderzoeken welke brandstoffen (Benzine, biodiesel, waterstof) de minste uitstoot van schadelijke verbrandingsproducten veroorzaken. Of wat voor verbrandingsprocessen er in je lichaam plaatsvinden als je gaat sporten. Binnen deze methode worden vier fasen onderscheiden (Apotheker 2004); de introductiefase, de nieuwsgierigheids- en planningsfase, de verwerkingsfase en de verdiepingsfase. Deze fasen zijn afgebeeld in figuur 1. Tijdens de introductiefase wordt de context waarbinnen het project zich gaat afspelen geïntroduceerd. Dit kan op een aantal manieren. Zo kan de docent een stukje film laten zien, bijvoorbeeld over bosbranden en brandbestrijding. Ook kan de

docent een demonstratieproef uitvoeren, zoals het uitstrooien van koffiemelkpoeder boven een vlam om een kleine stofexplosie teweeg te brengen. Een goede manier om de interactie met de leerlingen te bevorderen, is het maken van een conceptmap. In een korte tijd schrijven de leerlingen dan alle aspecten van verbranding op die ze kunnen bedenken (?). De ervaring leert dat de inleiding de meeste leerlingen enthousiast maakt voor het onderwerp.

1. Introductiefase Inleiding, motivatie, vragen van leerlingen, aanknopen

2. Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Structurering door vragen van leerlingen en het plannen van de werkzaamheden

3. Verwerkingsfase Bij voorkeur zelfstandig en zelf georganiseerd werken

4. Verdiepingsfase Verdieping van de chemische inhoud, opbouw van basisconcepten, verbinding met andere contexten

Figuur 1 De opbouw van ‘Chemie tussen context en concept’ in vier afzonderlijke fasen De tweede fase is de plannings- en nieuwsgierigheidsfase. Tijdens deze fase gaan de leerlingen in groepjes werken. Ze mogen vervolgens zelf kiezen welke chemische aspecten ze willen onderzoeken. Daarvoor moeten ze een onderzoeksvraag opstellen. Vervolgens plannen ze hoe de uitvoering van de proef en de presentatie van de resultaten zal verlopen. De derde fase is de verwerkingsfase. De groepjes gaan één of meerdere proeven uitvoeren om antwoord te krijgen op hun onderzoeksvraag. De resultaten presenteren ze vervolgens klassikaal a.d.h. van een zelfgemaakte poster of powerpointpresentatie of m.b.v. een demonstratieproef. Tijdens de vierde fase, de verdiepingsfase, komt de leraar weer aan het woord. Aan de hand van de resultaten van de leerlingen moet de docent proberen meer lijn te brengen in de resultaten van de leerlingen. Bovendien is een veelheid van chemische begrippen aan de orde gekomen. De docent probeert hier meer systematiek in aan

te brengen. De begrippen moeten uit de context gehaald worden en teruggebracht worden naar meer abstracte kennis. Een meer algemeen begrip van de basisconcepten die achter het chemisch begrippen kader liggen, moeten worden besproken. Van de leerlingen wordt verwacht dat ze die begrippen vervolgens in een andere context weer kunnen toepassen. Didactisch gezien spelen een aantal aspecten een belangrijke rol. Door de leerlingen zelf te laten kiezen wat ze gaan onderzoeken worden ze meer betrokken bij het onderzoek. Het is hun eigen probleem geworden. Ze moeten niet meer vanwege een boek werken, maar kiezen zelf wat ze willen weten. Daardoor verandert hun leermotivatie. Een ander aspect is dat leerlingen in een andere rol ten opzichte van elkaar komen. Vaak is het in een klas zo, dat negatief wordt gereageerd als een leerling op een vraag van een docent kennis naar voren brengt. In deze manier van werken, wordt dat juist gestimuleerd. Het is wel nodig deze vorm van samenwerkend leren te reguleren en ervoor te zorgen dat de inbreng van de leerlingen gelijkwaardig is. Door het project af te sluiten met een schriftelijke toets blijft de individuele verantwoordelijkheid voor het leerproces overeind, naast de gemeenschappelijke druk om te komen met een kwalitatief voldoende presentatie, die een antwoord geeft op de eerder geformuleerde onderzoeksvraag. Viervlaks-chemie Tijdens de 18de Internationale Conferentie over Chemie Educatie in Istanbul van 2 tot 8 augustus hield Peter Mahaffy(Mahaffy, 2004) uit Canada samen met Peter Atkins de openingslezing. Hij introduceerde daar de term tetrahedral chemistry education. Hij bedoelde daarmee een vorm van chemie onderwijs, waarbij een viertal facetten (leerling, docent, context, chemie) steeds een rol spelen bij het scheikunde onderwijs. De vormen die hij beschreef sluiten goed aan bij zowel ‘chemie tussen context en concept’ als bij de manier van werken in de nieuwe scheikunde, zoals de commissie van Koten die voorstelt. De module ‘verbrandingen’ past goed binnen deze viervlaks-structuur. Aangezien ‘chemie tussen context en concept’ een vertaling is uit het Duits van ‘Chemie im Kontext’ hadden we in Nederland nog geen eigen term voor deze manier van werken. Daarom is de term viervlaks-chemieonderwijs geïntroduceerd (Apotheker 2004). Deze term verwijst naar van’t Hoff, die 100 jaar geleden zijn Nobelprijs ontving voor de tetraëder structuur van koolstofverbindingen. Daarnaast is het zo dat het tetraëder of viervlak een goede illustratie biedt van alle aspecten die een rol spelen bij de nieuwe scheikunde. Alle vier aspecten die bij de nieuwe scheikunde aan de orde komen, worden hier op een gelijkwaardige manier weergegeven (zie figuur 2). Bovendien is het zo, dat het viervlak telkens gedraaid wordt, al naar gelang het moment binnen een module. Bij het ontwerp van de module staat het vlak docent, chemie, context naar voren (rood). In de eerste fase van Chemie in Kontext, de introductiefase staat het vlak leerling, docent, context (oranje) op de voorgrond. De docent introduceert de context aan de leerling. Vervolgens draait het tetraëder naar het vlak leerling, context en chemie (geel). Dit symboliseert de tweede fase van ChiK, de nieuwsgierigheids- en planningsfase, waarin de leerling chemische vragen formuleert en een onderzoek verzint, maar ook de derde fase van ChiK, de verwerkingsfase, waarin de leerling het onderzoek uitvoert en de resultaten klassikaal presenteert. De

vierde fase van ChiK is de verdiepingsfase. Nu komt het blauwe vlak leerling, chemie en docent naar voren. De docent probeert in deze fase de resultaten van de leerlingen te ordenen binnen de systematiek van de chemische kennis. Tenslotte, draait het weer naar het tweede vlak, waar de leerlingen hun opgedane kennis moeten toepassen op een nieuwe context. De term viervlaks-chemie onderwijs (4planar chemistry education, Vierflacher Chemieunterricht) lijkt kortom een mooie Nederlandse omschrijving van de nieuwe scheikunde, zoals die door de commissie van Koten wordt voorgesteld. In de gidsmodule zullen deze verschillende vlakken als symbolen gebruikt worden, om aan te geven om welke fase van de methode het gaat.

context

leerling

chemie

leerling chemie

docent

docent leerling

leerling

context

docent context

context

chemie

chemie

docent

Figuur 2 Verbeelding van het viervlaks-chemieonderwijs. Het rode vlak verbeeld de ontwikkeling van een module. Het oranje vlak staat gelijk aan de introductiefase, de gele aan zowel de nieuwsgierigheids- en planningsfase als de verwerkingsfase. Het blauwe vlak symboliseert de verdiepingsfase.

1.2 De ontwikkeling van de module ‘verbrandingen’ Deze paragraaf gaat voornamelijk om de evaluatie van de organisatie rondom het werken aan de module ‘verbrandingen’. Het gaat voornamelijk over zaken als welk chemisch begrippenkader de leerlingen in ieder geval moeten leren, welke methodes voor welke fasen het beste zijn en welk materiaal er gebruikt kan worden. Uit dit hoofdstuk, maar voornamelijk het derde hoofdstuk zal naar voren komen dat de leraren ieder een eigen draai hebben gegeven aan de manier waarop ze de module onderwezen hebben. In totaal hebben docenten en TOA’s van 7 verschillende scholen meegewerkt aan het project. Uiteindelijk hebben 4 scholen ervoor gekozen om de module ook daadwerkelijk uit te voeren. Twee scholen hebben een deel van de module uitgevoerd. In totaal zijn 9 bijeenkomsten met deze groep gepland, telkens op de vrijdagmiddag van 14.00 tot 16.30. De uitvoerende scholen zijn daar steeds bij aanwezig geweest. Ook is in januari een werkbezoek gebracht aan het ‘LeibnitzInstitut für Pädagogik der Natürwisseschaften’ in Kiel.

Tabel 1 Werkzaamheden die zijn uitgevoerd tijdens de bijeenkomsten Bijeenkomst 3 oktober 24 21 16 30 20 19 23 11

oktober november januari januari februari maart april juni

Agenda Introductie ideeën en achtergronden ChiK/ keuze onderwerp module aan de hand van Duitse voorbeelden Bespreking chemische vaardigheden Verzameling van beschikbaar materiaal voor de module Discussie over introductiefase en vervolg Reis naar IPN Kiel Inrichten onderzoeksfase/ discussie presentatievormen Discussie over verdere vormgeving, uitwisseling van het materiaal Rapportage aan elkaar over uitvoering Evaluatie project, start eindrapportage

1.2.1 Voorbereiding van de module Keuze onderwerp Tijdens de eerste bijeenkomst is uitgebreid gesproken over de opbouw en didactische achtergronden van ChiK, zoals die in paragraaf 2.1 vermeld staan. Vervolgens heeft de groep docenten gekozen voor verbrandingen als context. De maatschappelijke context van verbrandingen is vooral gelegen in problematische branden, zoals bosbranden en de bestrijding van brand. Daarnaast speelt verbranding in het lichaam een rol. Tijdens de discussie over de context zijn verschillende opties aan de orde geweest, waaruit de docenten een keuze hebben gemaakt.

Bij alle discussies was de aanwezigheid van een aantal TOA’s erg nuttig. Zij zijn degenen die bij uitstek weten welk materiaal aanwezig is in de school en hebben vaak ook een goed idee over de mogelijkheden die er zijn voor bepaalde proeven. Wat opviel tijdens de bespreking van de verschillende fasen, is dat er ook bij de docenten tamelijk veel materiaal aanwezig was, dat gebruikt kon worden. Soms lag dat al jaren op de plank en kon nu weer gebruikt worden. Een tweede opvallend aspect is, dat hoewel we tijdens de besprekingen meestal wel consensus bereikten over de te volgen lijn tijdens de introductie uiteindelijk iedereen voor de uitvoering een eigen keuze heeft gemaakt in de uitvoering. De eerste docent heeft ervoor gekozen verschillende korte introducties te geven, die op Internet zijn gevonden. Deels zijn ook demonstratie proeven gevonden. Anderen hebben gebruik gemaakt van ‘Chembits' (van Gerwen, 2003) Ook een andere video, een kopie van een programma van ‘Discovery Channel’ over vuur en vuurbestrijding is gebruikt als introductie. Een laatste docent heeft een veertigtal vragen geproduceerd, die voorgelegd zijn aan de leerlingen als introductie van het onderwerp verbrandingen. Zo zijn uiteindelijk vier verschillende projecten ontstaan vanuit het verzamelde uitgang materiaal. Het benadrukt nogmaals de vrijheid die de docenten hebben bij de uitvoering van module’s zoals deze. In de te publiceren gidsmodule zal een uitgebreide beschrijving komen van de lessenserie van elke deelnemende docent. Chemische vaardigheden In de tweede bijeenkomst draaide de discussie om de vraag welke chemische vaardigheden de leerling in ieder geval moet leren tijdens de module en welke chemische vaardigheden we bekend veronderstellen bij de leerling. Voor de vormgeving van de onderzoeksopdrachten is dit een belangrijk aspect. Er moet bekend zijn welke kennis de leerling al heeft. In dit geval bijvoorbeeld werd ervan uitgegaan, dat de leerlingen al wel een reactievergelijking kloppend konden maken. Ook werden molecuulformules en naamgeving bekend verondersteld. De uiteindelijke door de docenten geformuleerde doelstelling van deze module was het aanleren van kennis en vaardigheden rondom verbrandingen. In onderstaande tabel is weergegeven hoe we die kennis hebben geformuleerd (zie ook Apotheker, 2004). Tabel 2 Chemische voorkennis van leerlingen en gewenste kennis leerlingen aan het eind van de module ‘verbrandingen’ Bekend veronderstelde chemische kennis en vaardigheden Kennis van molecuul formules en verhoudingsformule’s Kunnen een reactievergelijking kloppend maken Weten iets van scheidingsmethodes Kunnen rekenen met verhoudingen

Aan te leren chemische kennis en vaardigheden Opstellen van een reactievergelijking van een verbranding Kennen de formule’s van enkele oxiden, zoals H2O, CO2, SO2, Verbranding van glucose in het lichaam Kunnen bepaalde oxiden aantonen Verschillen in reactiesnelheid: roesten, lichaam, verbranding en explosies Blusdriehoek Endotherm en exotherm

Ontwerp van het project Bij de vervolgbijeenkomsten brachten de docenten het verschillende materiaal in, dat beschikbaar was. Er kwamen steeds meer vragen aan de orde over de manier waarop de onderzoeksfase georganiseerd moest worden. Een gebrek aan ervaring met deze manier van werken speelde daarbij een rol. De meeste docenten hadden wel ervaring met het afnemen van examen onderzoeken in het verleden. Meestal werd er dan in het begin erg gestructureerd gewerkt, bijvoorbeeld aan de hand van de bijzondere onderwerpen, die door Wolters Noordhoff werden gepubliceerd bij de methode ‘Chemie’ (bijvoorbeeld ‘Chemie in het groot’). Later werden docenten veel flexibeler en tegen het eind was het zo dat leerlingen met eigen onderzoeksprojecten aan kwamen. De begeleiding daarvan verliep meestal zonder problemen. De verwachting is dat dat bij deze manier van werken ook het geval zal zijn. Werkbezoek Kiel De reis naar het Leibnitz instituut in Kiel kwam wat dat betreft op het goede moment. Door het contact met de groep daar was het mogelijk een antwoord te krijgen op de vragen die inmiddels gerezen waren bij de docenten. Het ging vooral over de lesorganisatie. Ook vroeg men zich af hoe deze manier van werken zou verlopen. De meeste vragen konden in Kiel beantwoord worden. Vooral de ervaring van het werken met een open structuur in de klas was een belangrijk punt. Wat naar voren kwam, is dat er twee manieren van werken zijn. De eerste is, dat leerlingen allemaal wat anders doen. De andere manier wordt ook wel bij dbk natuurkunde gebruikt, waarbij een tiental proeven klaarstaan, die in willekeurige volgorde door de leerlingen worden uitgevoerd. Na terugkomst uit Kiel werd de definitieve vormgeving aangepakt en kwamen ook de verschillen tussen de docenten aan de orde.

1.2.2 Uitvoering van het project In dit gedeelte komt de uitvoering van het project in grote lijnen aan bod. Voor een uitgebreidere beschrijving kunt u de individuele evaluaties van de leraren in hoofdstuk drie doorlezen. De beschrijving van hun manier van werken en hun ervaringen met de lesmethode staan hierin nauwkeurig omschreven. Introductie, of eerste fase leerling

chemie docent

context

Zoals al eerder aangegeven hebben de docenten hun eigen keuze’s gemaakt voor de inleiding en presentatie van de context aan de leerlingen. Verschillende soorten films zijn gebruikt, verschillende demonstratieproeven zijn geïntroduceerd. Eén docent heeft gebruik gemaakt van een uitgebreide vragenlijst om het geheel te introduceren.

Tweede en derde fase

leerling

In deze tweede fase, de plannings- of nieuwsgierigheid fase, kunnen de leerlingen zelf kiezen welke aspecten van de context ze willen onderzoeken. In de derde fase, de verwerkingsfase, voeren ze het onderzoek ook uit en presenteren de gevonden resultaten aan de klas.

docent

Ook hier traden verschillen in de uitvoering tussen de verschillende docenten naar voren. De ene docent had een beperkt aantal projecten beschikbaar en liet de leerlingen daaruit kiezen. In een enkel geval liet hij ook een ander experiment toe. Een andere docent wilde per sé dat de leerlingen eerst een goede onderzoeksvraag formuleerden. Het gevolg hiervan is dat de leerlingen hier een paar lessen mee bezig zijn geweest. De docent die begonnen was met de vragenlijst heeft een tiental vragen uitgekozen die door de leerlingen vaak verkeerd werden beantwoord. Om een juist antwoord op de vraag te laten vinden liet deze docent een aantal experimenten uitvoeren, die aan antwoord gaven op de vragen. Ook hier blijkt weer dat er veel ruimte is voor een eigen inbreng van de docent in de uitvoering van de module.

context

chemie

In alle gevallen moesten de leerlingen een verslag schrijven en een presentatie houden van het door hun uitgevoerde onderzoek. Vierde fase

leerling

context chemie

docent

De docent probeert de door de leerlingen gevonden chemische kennis en vaardigheden in een chemisch kader te plaatsen. De systematische kennis van de scheikunde staat voorop. De bedoeling is om de verworven kennis te verwerken en in te passen in de bestaande kennisstructuur van de leerlingen. De bedoeling is dat de leerlingen deze kennis weer kunnen toepassen in een nieuwe context, waarbij het viervlak opnieuw draait naar de uitgangspositie.

Hier is ook enig verschil tussen de docenten opgetreden. Een van de docenten heeft dit gekoppeld aan de besprekingen van de leerlingen en heeft daarbij steeds de chemische kennis aangevuld. De docent met de vragenlijst heeft alle vragen besproken.

Toetsing Als laatste is getoetst in hoeverre de leerlingen de stof beheersten door middel van een gewoon proefwerk, waarbij zowel de door de leerlingen gepresenteerde projecten onderdeel van de stof waren als de gewone proefwerkopgaven, zoals die normaal op de betreffende school gebruikt werden. De proefwerken waren niet altijd even goed gemaakt. De leerlingen, met name de havo-leerlingen hadden er moeite mee dat de presentaties van de medeleerlingen deel uit maakten van de stof. Overigens was het niet zo, dat de leerlingen wier presentatie deel uit maakte van de stof de vraag significant beter beantwoorden. Ook was het zo dat de indruk bestond, dat de leerlingen de proefwerken wat slechter maakten dan anders. De meeste docenten lieten bij de beoordeling de presentaties of posters die de leerlingen samen gemaakt hadden meetellen bij de beoordeling Wat de resultaten van de proefwerken betreft geldt als algemene conclusie, dat de gymnasium en atheneumklassen het duidelijk veel beter deden dan de havo-klassen. Het is lastig een gedegen vergelijking te maken tussen de verschillende docenten, omdat ze allemaal hun eigen proefwerken gemaakt hebben. Ook hebben ze allemaal hun eigen project uitgevoerd. Toch is het zo dat bij de drie docenten die de module zowel aan havo als aan vwo onderwezen hebben de havo-groep slechter scoorde. Uiteraard hebben we wel besproken waar dat aan zou kunnen liggen. Een belangrijk aspect, dat naar voren werd gebracht en onderschreven werd door de meeste docenten is dat de havo-leerlingen duidelijk minder aandacht hadden voor de presentaties van de medeleerlingen. Omdat die wel een rol speelden bij de proefwerken, scoorden ze hier lager op. Het lijkt erop dat de algemene leerhouding tevens een belangrijke rol speelt. Ook bij de school waarbij gewerkt werd met de vragenlijst bleek het zo te zijn dat de havo-leerlingen slechter scoorden. Omdat deze uitvoering zich kenmerkte door een strakke structuur, mag je concluderen dat de mate van gestructureerdheid van een module geen invloed heeft op de resultaten op het havo. Verschillen tussen havo en vwo zullen op een andere manier tot uitdrukking moeten worden gebracht. Dat kan door het niveau, maar wellicht door de soort projecten die uitgevoerd gaan worden. Leerling-evaluaties In hoodstuk drie komen de evaluaties van de leerlingen uitgebreid naar voren. Conclusies De in Groningen gevolgde werkwijze levert een goed werkende module op. De docenten waren in het algemeen tevreden over de manier van werken en ook over het tempo waarin de werkzaamheden hebben plaatsgevonden. De docenten hadden in het algemeen het gevoeld at er voldoende ruimte was voor eigen inbreng. Een aantal docenten had in het kader van studiestijgers, het project waarin dit project plaatsvond rond de 60 SLU taakverlichting gekregen van hun school. Anderen werden niet gecompenseerd, hoewel iedereen in staat gesteld werd de bijeenkomsten te bezoeken. In het rooster werd daarvoor tijd vrijgehouden. In de keuze van het onderwerp heeft de tijdsindeling ook een rol gespeeld. Door te kiezen voor verbandingen, wat vrij laat in het jaar aan de orde komt, was het mogelijk in één jaar zowel het ontwerp de uitvoering als de evaluatie te doen. Iedereen was daar

tevreden over. De tijd voor de bijeenkomsten was aan de krappe kant. Een aantal keren hadden we liever iets meer tijd gehad voor de besprekingen. Het feit dat één van de scholen in Hilversum staat was geen beletsel. De communicatie via blackboard en e-mail kon dat opvangen. Aanbevelingen Vier uitvoerende scholen en drie daaromheen, die adviseren, cq delen uitvoeren is een goed aantal. Veel meer dan dit aantal moet je in een netwerk niet hebben. Dat zou ten koste gaan van de ruimte die een ieder heeft om zijn of haar specifieke problemen in te brengen. Het aantal bijeenkomsten van 9 is voldoende om een module te ontwikkelen. Het lijkt erop alsof het aantal bijeenkomsten op ongeveer 1 per maand moet worden gesteld en niet veel vaker. Anders komen de docenten in tijdsproblemen. De druk wordt dan te groot. Als je vaker wilt vergaderen, dan zul je de hoeveelheid beschikbare tijd per docent moeten verhogen van 60 naar 120 SLU. Nu is het zo, dat ze ongeveer 30 SLU nodig hebben voor het bijwonen van de bijeenkomsten. Ze hebben dan nog 30 SLU over voor ontwikkelingswerk binnen de school. Dat is aardig krap. Als je de frequentie gaat verdubbelen, dan moet je de docenten meer tijd geven in school. Het is nodig dat vooraf bekend is welke chemische kennis en vaardigheden de leerlingen hebben aan het begin van een module. Het is ook nuttig om de docenten te laten bespreken welke chemische kennis en vaardigheden in het project aan de orde moeten komen. Voor een eventuele toets is dat ook noodzakelijk. Door deze kennis vooraf te formuleren is het mogelijk een serie op elkaar aansluitende modules te laten ontwerpen. De keuze voor de chemische inhoud zal centraal gemaakt moeten worden, eventueel in overleg tussen de verschillende netwerken. Blackboard is een geschikt leerplatform voor een module. Voorwaarde is wel dat de school is aangesloten op een dergelijk platform, zoals brainbox in het noorden van het land. Rondom de meeste universiteiten bestaan dergelijke netwerken. Er is dan ook makkelijk uitwisseling mogelijk tussen de universiteit en de scholen. Door in Groningen bijvoorbeeld het bètasteunpunt in te schakelen kunnen vragen van leerlingen via blackboard gesteld en beantwoord worden. Ook het eventueel op de universiteit uitvoeren van experimenten, bijvoorbeeld rond GCMS of NMR, is dan eenvoudig te regelen, desnoods kunnen de resultaten online ingevoerd worden. Halverwege het ontwerpproces zullen bij de groepen vragen naar voren komen rondom de uitvoering van het project. Om die vragen te bespreken is een bezoek aan een groep, die al ervaring heeft met deze manier van werken een goede oplossing. Chemisch Nederland gaat een interessant jaar tegemoet, nu op een aantal plaatsen netwerken gestart zijn met het ontwerpen van module’s die passen in het nieuwe viervlaks chemie onderwijs. De taak van de stuurgroep zal vooral bestaan uit het scheppen van een kader en het op elkaar afstemmen van de werkzaamheden binnen de netwerken.

2. Module verbrandingen In dit hoofdstuk kunt u de omgang en ervaringen van de verschillende leraren en de leerlingen met de nieuwe module lezen. Elk van de vier paragrafen is gewijd aan één van de scholen waar het project is uitgevoerd. De paragrafen zijn opgebouwd uit drie delen. Het eerste deel beschrijft de lessenopbouw, het tweede deel de ervaringen van de docent(en) en het derde deel de evaluaties van de leerlingen. Het gebruikte lesmateriaal van de verschillende leraren kunt u in hoofstuk vier terugvinden. Bent u geïnteresseerd in de presentaties van de leerlingen, dan kunt u de cd-rom raadplegen. Hierop staan foto’s van de gemaakte posters en powerpointpresentaties.

2.1 Roel Lageveen en Jo Hoekstra (C.S.G. Liudger in Drachten) 2.1.1 Lessenopbouw Inleidingsfase Les 1

• Demoproeven: Aardgasblikje, H2-orgel, thermiet reactie, stofexplosie • Start maken mindmap, vormen van groepjes, bedenken onderzoek

Les 2

• Videofragmenten (zie 3,1,2 Inleidingsfase) • Klassikaal mindmap maken, kiezen van onderzoek

Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Les 3

• Werkplan maken • Aanvraagformulier materiaal invullen • Enkel groepje begint met proef

Verwerkingsfase Les 4

• Vrijwel alle groepjes werken aan proeven

Les 5,6 • Groepjes werken goed aan proeven Les 7,8 • Meeste groepjes bereiden presentatie voor Les 9

• Enkele groepjes maken proef af • Meeste groepjes bereiden presentatie voor in computerlokaal en mediatheek

Les 10, • Meeste groepjes houden Powerpoint presentatie 11, 12 • Sommige groepjes presenteren op bord of m.b.v. demoproef

Verdiepingsfase Les 13, • Samenvoegen en op rij zetten leerstof door docent 14 • Ontbrekende basisstof alsnog aanbrengen

Les 15 •

Repetitie

2.1.2 Evaluatie docenten Algemeen Op het C.S.G Liudger in Drachten hebben twee docenten meegewerkt aan het project. Roel Lageveen heeft de module onderwezen aan een gymnasium 3 klas, Jo Hoekstra aan aan een havo 3 klas. De evaluatie is in samenspraak met technisch onderwijsassistent Hylke Kramer ingevuld. “Chemie tussen Context en Concept (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfas, werkfase en verdiepingsfase) in principe een goede manier om kennis over te dragen. De motivatie van de leerlingen is tijdens de werkfase veel beter. Helaas viel de inhoudelijke kennisoverdracht tegen. De repetitie van gymnasium was slechter gemaakt dan anders. Er moet dus meer aandacht besteedt worden aan de verdiepingsfase.” “Deze methode kost in principe meer tijd dan de conventionele manier van lesgeven, toch lukte het om de module in deze vorm binnen de beschikbare tijd uit te voeren. De voorbereiding van de lessen voor de docenten kostte wel meer tijd. Ook was het begeleiden van de lessen intensiever.’ “Het is moeilijker om overzicht te houden tijdens de uitvoer van de verschillende proeven. Er zijn enkele gevaarlijke situaties ontstaan. Zo is in gymnasium 3 een zelf gemaakte spiritus brander in de brand gevlogen. In de havo 3 groep heeft een leerling brandende witte fosfor op zijn arm gekregen. Om de veiligheid te waarborgen, is meer TOA-ondersteuning vereist.” Uiteindelijk zijn de leerlingen aan de hand van een proefwerk getoetst. Een volgende keer willen de docenten ook de presentaties beoordelen. Inleidingsfase De inleiding van de module bestond uit enkele demonstratieproeven en videofragmenten. De videofragmenten waren afkomstig van Chembits deel 15, waar 13 verbrandingen aan bod komen (10 minuten) en Chembits 12, die over verbradingen in relatie met energie gingen (20minuten). De leerlingen raakten enthousiast in het onderwerp. Vervolgens hebben de leerlingen een mindmap opgesteld. Dit verliep nogal onrustig en moeizaam. Misconcepten over het thema kwamen niet duidelijk naar voren. Nieuwsgierigheids- en planningsfase Vanaf deze fase hebben de leerlingen in groepjes gewerkt. De leerlingen hebben zelf groepjes samengesteld. De samenwerking verliep het beste in groepjes van drie leerlingen. De groepjes hebben geprobeerd zelf een vraagstelling te bedenken die ze wilden onderzoeken. Dit ging de leerlingen lastig af. Twee groepjes in gymnasium 3 wilden zelf een onderzoek kiezen. Ze hebben stofexplosies en verdelingsgraad onderzocht. De overige groepjes van de gymnasium 3 klas en alle groepjes van de havo 3 klas hebben gekozen uit een lijst met zes proeven (zie bijlage).

Werkfase Er was genoeg materiaal beschikbaar voor de experimenten. Niet al het materiaal stond daarentegen op tijd klaar. Dit komt omdat sommige leerlingen het materiaal niet op tijd aan hadden gevraagd. Daardoor ontstond er veel wachttijd voor de leerlingen. Elk groepje heeft twee à drie proeven gedaan. De meeste leerlingen hebben hun resultaten uiteidelijk gepresenteerd met een powerpoint presentatie. Enkele groepjes hebben hun resultaten mondeling gepresenteerd met behulp van een demo-proef. Eén groepje heeft een poster presentatie gehouden. De presentaties waren van goed niveau. Vaak duurden ze wel langer dan gepland. De inhoud van de presentaties kwam helaas niet altijd goed over op de leerlingen. Dit komt mede omdat de vraagstelling van de presentaties niet altijd duidelijk was. Er moeten dus meer gerichte vragen gesteld worden bij de proeven. Ook moeten de leerlingen meer aandacht besteden aan reactievergelijkingen. Verdiepingsfase Tijdens de verdiepingsfase heeft de havo 3 klas enkele definities, berekeningen en reactievergelijkingen die met verbranding te maken hebben geleerd. Ook hebben ze enkele opdrachten uit het boek gemaakt. In de gymnasium 3 klas zijn alleen de reactievergelijkingen bij de gegeven presentaties behandeld. De uiteindelijke resultaten op het proefwerk van gymnasium 3 vielen zoals eerder genoemd tegen. De leerlingen wisten niet goed wat ze moesten leren.

2.1.3 Evaluaties leerlingen Gesloten vragen De resultaten van de gesloten vragen staan in figuur 3. De havo groep is positief over het project. 70% van de leerlingen zou vaker zo’n project willen doen (vr.1) en vinden het project leerzamer en prettiger dan werken uit het boek (vr.2,6). Tweederde van de leerlingen zegt dat het project buiten school minder tijd kost (vr.3), terwijl 60% zegt in de klas meer te doen (vr.4). De meeste leerlingen (80%) vonden het leuk om samen te werken. De gymnasium-groep is fifty-fifty verdeeld over de vraag of ze zo’n soort project nog een keer willen doen en of ze het leuker vinden dan het boek (vr1,6). Veel leerlingen (70%) vinden het project minder leerzaam dan het boek. 70% van de leerlingen zegt dat het project buiten school minder tijd kost, maar dat ze in de les meer doen (vr 3,4). 70% van de leerlingen vond het leuk om samen te werken. Havo-leerlingen zijn positiever over het project gestemd dan de gymnasiumleerlingen. De havo-groep wil vaker zo’n project doen (vr. 1) en vindt het project leerzamer en prettiger dan werken uit het boek (vr. 2 en 6) dan de gymnasiumgroep. Tabel 3 Gesloten vragen van de leerlingevaluatie Vraag 1 2 3 4 5 6 7

Zou je een soortgelijk project vaker willen doen? Vind je dit project leerzamer dan werken uit het boek? Kost het project je buiten school meer tijd? Doe je in de les meer? Vond je het leuk om samen te werken? Werk je liever met het project dan uit het boek? Wat voor cijfer jou je het project willen geven (0-100)?

Ja

Nee

Figuur 2 In de grafiek staan de gemiddelde scores op de gesloten vragen (tabel 2) van de klassen van het C.S.G Liudger afgebeeld.De rode balken zijn de antwoorden van de havo klas, de blauwe die van de gymnasium klas.

Open vragen gymnasium-klas van Roel Lageveen Bij bijna alle leerlingen viel het doen van de proefjes het meest in de smaak. Ze benadrukken dat ze het vooral leuk vinden dat ze zelf de proefjes mogen bedenken en vervolgens uitvoeren. Ook vinden ze het leuk om zelf dingen te ontdekken aan de hand van de proefjes. Sommige leerlingen vinden gevaarlijke proeven zoals stofexplosies veroorzaken en giftige stof verbranden spannend en leuk. Een paar leerlingen vinden het werken in groepjes fijn en iemand zegt dat hij het fijn vindt om niet de hele tijd naar de leraar te hoeven luisteren. Een ruime helft van de leerlingen zegt dat ze de repetitie het vervelendst van het project vonden. Dit komt voornamelijk omdat de leerstof onduidelijk was. Sommige leerlingen hadden er moeite mee dat ze proefwerkvragen kregen naar aanleiding van de presentaties. Ze hadden de presentaties niet altijd begrepen, omdat ze soms erg onduidelijk waren. Verder vonden een aantal leerlingen het vervelend dat ze toch nog een hoofdstuk uit het boek moesten leren. Naast de repetitie vonden een aantal leerlingen dat er slecht uitgelegd werd en dat de organisatie chaotisch was. Zo moesten een paar leerlingen lang wachten op de materialen voor de proef en werkte sommige materialen niet goed. Tot slot vonden een paar leerlingen het presenteren vervelend of vonden ze de presentaties van de ander onduidelijk. Open vragen havo-klas van Jo Hoekstra Driekwart van de leerlingen vond de proefjes het leukst, omdat je dan zelfstandig mag werken en omdat het praktischer is dan werken uit het boek. Tevens vielen de spectaculaire proeven in de smaak en werd samenwerken als prettig ervaren. Een aantal leerlingen vond het leuk om de presentatie voor te bereiden en te presenteren. Meer dan de helft van de leerlingen daarentegen vond de presentatie maken of het presenteren het vervelendste onderdeel van het project. Dit komt omdat het voorbereiden veel tijd vergde. Andere leerlingen waren er onzeker over of hun presentatie wel lang genoeg was en of de informatie die ze overdroegen wel correct was. Sommige leerlingen vonden het lastig om zelf een vraagstelling te verzinnen. Dit was te moeilijk voor ze. Verder duurde het tijdens de proef soms lang voordat er begeleiding beschikbaar was. Eén leerling vond het saai om thuis te werken, een ander vond de repetitie te moeilijk. Tot slot gaven drie leerlingen aan dat ze eigenlijk alles leuk vonden.

2.2 Freerik Los (Gomarus College in Groningen) 2.2.1 Lessenopbouw Inleidingsfase Les 1

• • •

Les 2

•

Demoproef: Koffiemelkproef (zie 3,2,2 Inleidingsfase) Video (zie 3,2,2 Inleidingsfase) Voorbeelden verbranding Klassikaal mindmap maken, ideeën verzamelen

Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Les 3,4

• •

In groepsverband vraagstellingen bedenken Werkplannen maken en bespreken

Verwerkingsfase Les 5,6

•

De groepjes doen elk één experiment

Les 7,8

•

Groepjes bereiden posters en presentaties voor

Les 9,10

• • •

Meeste groepjes houden een posterpresentatie Drie groepjes houden een powerpoint presentatie Presentaties samenvatten

Verdiepingsfase Les 11

• •

Les 12

•

Nabespreken van de presentaties Resultaten presentaties vergelijken met gegevens uit het boek

Proefwerk

2.2.2 Evaluatie docent Algemeen Freerik Los is verbonden aan het Gomarus College in Groningen. Hij heeft de module onderwezen aan een havo 3 en een gymnasium 3 klas. Chemie tussen Context en Concept (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepingsfase) is in principe een goede manier om kennis over te dragen. De leerlingen gaan dieper op een aspect in en ze leren onderzoeksvaardigheden zoals opzoek-, onderzoeks- en presentatievaardigheden. Er wordt een beroep gedaan op eigen inbreng en inzet. Toch viel de inhoudelijke kennis van de leerlingen aan het einde van de module tegen. De repetitie is slechter gemaakt dan andere jaren. De methode is dus geschikt voor het aanleren van onderzoeksvaardigheden, maar minder geschikt voor het overbrengen van inhoudelijke kennis. Daarom zou dhr. Los niet uitsluitend op deze manier willen werken, maar vindt de methode ter afwisseling een verrijking. De gymnasium klas ging het beste met deze methode om. De leerlingen zijn erg leergierig en vinden het leuk om zelf dingen uit te zoeken. De havo groep neemt een afwachtende houding aan, ze tonen minder initiatief. Er was genoeg lestijd beschikbaar om de module in deze vorm uit te voeren, maar het uitwerken van de presentaties kostte wel teveel tijd. Het voorbereiden van de module door de docent kost wel meer tijd. Ook gebeuren er tijdens het project veel onvoorziene dingen. Tijdens het project moet er nog veel bijgemaakt of opgezocht worden. De leerlingen zijn beoordeeld op basis van de posterpresentatie (20%) en de individuele eindtoets (80%). Inleidingsfase De inleiding van de module bestond uit een demonstratieproef met koffiemelkpoeder. Dit komt erop neer dat een eetlepel poeder vanaf ongeveer anderhalve meter boven een brander wordt uitgestrooid. Daarna hebben de leerlingen een aantal filmfragmenten van Discovery-Channel gezien over branden en brandbestrijding. De leerlingen vonden de inleiding leuk en werden enthousiast voor verbrandingen. Misschien worden ze wel teveel in de richting van spectaculaire verschijnselen gedreven. Dit vormt een probleem bij het kiezen van onderzoekjes, omdat niet iedereen een spectaculaire proef kan gaan doen. Er moeten ook andere aspecten van verbranding bestudeerd worden. Vervolgens hebben de leerlingen een mindmap opgesteld. De leerlingen gingen minder creatief met deze methode om als gedacht. Aangezien ze zelf niet met verrassende dingen kwamen, heeft dhr. Los zelf een paar voorbeelden genoemd. De leerlingen richten zich vervolgens heel sterk op die voorbeelden. Dhr. Los was daarom sturender dan de bedoeling is bij het opstellen van een mindmap.

Nieuwsgierigheids- en planningsfase Vanaf deze fase hebben de leerlingen in groepjes gewerkt. De leerlingen hebben zelf groepjes gevormd op basis van onderwerp of vriendjesvoorkeur. De groepjes bestonden uit drie tot vijf leerlingen. Een groepsgrootte van vijf is te groot voor een goede samenwerking. Bij vier personen gaat dat al een stuk beter, maar de ideale groepsgrootte is drie. Vervolgens hebben de groepjes zelf een onderzoeksvraag opgesteld. De meeste groepjes van de vwo groep lukte het om zelf een vraag te bedenken. In de havo groep slaagde de helft van de groepjes hierin. Het bedenken van een goede vraagstelling kostte wel veel tijd (bijna 2 lessen). Werkfase Elk groepje heeft 1 experiment uitgevoerd. De experimenten zijn voornamelijk op het laatste moment bedacht, omdat de leerlingen zelf hun onderzoeksvraag hebben opgesteld. Daarom was niet al het benodigde materiaal vooraf aanwezig. Een deel moest worden opgezocht of meegenomen van huis. De leerlingen moesten de resultaten van hun experiment presenteren voor de klas. De meeste groepjes deden dit aan de hand van een poster. Drie groepjes hebben een powerpoint presentatie gemaakt. De leerlingen hebben weinig geleerd van de presentaties. Het is moeilijk om goed op te letten bij de onderwerpen van andere groepjes, omdat het allemaal nieuwe onderwerpen zijn. Verdiepingsfase Tijdens de verdiepingsfase zijn conclusies getrokken aan de hand van de posterpresentaties. Toch leverde dit te weinig inhoudelijke kennisoverdracht op. Het proefwerk, wat hetzelfde was als het jaar ervoor, was vooral door de havo-, maar ook door de vwo-groep minder goed gemaakt. Ze wisten minder hoe onvolledige verbrandingen in elkaar zaten en ze hadden minder feitenkennis.

2.2.3 Evaluaties leerlingen Gesloten vragen De resultaten van de gesloten vragen staan in figuur 4. Wat opvalt is dat alledrie de klassen de module ongeveer gelijk beoordelen. Een groot verschil tussen de havo groepen en vwo groep is ook niet te vinden. Het enige verschil is dat de vwo groep iets liever een soortgelijk project vaker wil doen (vr.1). Van de leerlingen zou 70% vaker een soortgelijk project willen doen (vr.1). Ook vinden de meesten (85%) het project leuker dan werken met het boek (vr.6). Bovendien vinden ze het ook leerzamer (80%) (vr.2). Het project kost buiten school evenveel tijd (vr.3), maar in de les zegt een kleine meerderheid (60%) dat ze meer doet (vr.4). Het samenwerken viel in goede aarde, want 90% van de leerlingen vond dit leuk. Tabel 2 Gesloten vragen van de leerlingevaluatie Vraag 1 2 3 4 5 6 7

Zou je een soortgelijk project vaker willen doen? Vind je dit project leerzamer dan werken uit het boek? Kost het project je buiten school meer tijd? Doe je in de les meer? Vond je het leuk om samen te werken? Werk je liever met het project dan uit het boek? Wat voor cijfer jou je het project willen geven (0-100)?

Ja

Nee

Figuur 3 In de grafiek staan de gemiddelde scores op de gesloten vragen (tabel Figure 0 2) van de klassen van het Gomarus College afgebeeld. De rode en oranje balken zijn de antwoorden van de havo klassen, de blauwe die van de gymnasium klas.

Open vragen havo 3b-klas Veel leerlingen vonden het doen van proefjes het leukst. Vooral de proeven waarin verbrand mocht worden, vielen in de smaak. Een groot deel van de leerlingen vond het zelf kiezen van een onderwerp het leukst. De vrijheid om te onderzoeken wat je zelf wil is erg fijn. Eén leerling vond het leuk om te presenteren. De leerlingen vonden het maken van de presentatie het minst leuk. Ook het maken van een verslag werd niet als leukste klus ervaren. Twee leerlingen vonden het vervelend dat je alles zelf moest uitzoeken. Tot slot vond iemand het project teveel tijd kosten, een ander ergerde zich aan de luiheid van zijn groepsgenoten en één leerling was teleurgesteld dat het proefje niet goed lukte. Open vragen havo 3c-klas Ook in deze klas vonden de leerlingen het zelfstandig doen van de proefjes het leukst. Ook vonden een paar het leuk dat ze zelf mochten verzinnen wat ze gingen onderzoeken. In deze klas viel het maken van een poster bij velen in de smaak. Een paar leerlingen vonden het verbranden van de poster het leukst (slechts de rand, niet de gehele poster (zie cd-rom voor de posters van de leerlingen)). Eén leerling vond het leuk dat ze moesten vluchten voor de stank die bij één van de proeven vrijkwam. Het maken van de poster was welliswaar leuk, het presenteren van de poster vonden veel leerlingen niet leuk. Twee leerlingen vonden het vervelend dat de samenwerking in hun groep slecht ging. Eén leerling vond het verslag vervelend één leerling was minder blij met de eerdergenoemde stank. Open vragen vwo-klas Ook in deze klas vonden de leerlingen het doen van de proefjes het leukst, net zoals het maken van de poster. Ook het zelf kiezen van het onderzoek werd wederom in dank afgenomen. Leerlingen omschrijven het project als vrij, creatief, leerzaam en praktisch. Twee leerlingen vonden het groepswerk het leukst. Presenteren blijkt voor geen enkele klas favoriet, ook in deze klas vonden velen het vervelend. Veel leerlingen ergerden zich aan het gebrek aan medewerking van hun groepsgenoten. Anderen vonden het vervelend dat ze te weinig tijd hadden om het project goed uit te voeren. Sommige groepjes hadden hetzelfde onderwerp. Dit vonden een paar leerlingen ook niet leuk. Sommige leerlingen vinden het vervelend dat je niet de experimenten van de andere groepjes kunt zien.

2.3 Ben Nusse (Maartenscollege in Groningen) 3.3.1 Lessenopbouw Introductiefase Les 1

• •

Met groepjes van vier leerlingen een mindmap maken Resultaten mindmap verzamelen op groot papier en indelen in rubrieken

Les 2

• •

Videofragmenten (zie 3.3.1 Inleiding en cd-rom) Demoproeven; verschillende metaalpoeders verbranden, effect zuivere zuurstof op verbranding

Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Les 3

•

Leerlingen proberen in groepjes vraagstellingen / experimenten te verzinnen

Verwerkingsfase Les • 4 t/m 9 • •

Les 10, • 11

Beschikbare experimenten onder leerlingen verdeeld Groepjes werken aan experimenten Leerlingen verwerken resultaten in poster en bereiden presentatie voor Groepjes houden een posterpresentatie

Verdiepingsfase Les 13, • 14

Docent bundelt theorie n.a.v. de posters

Les 15 •

Repetitie

2.3.2 Evaluatie docent Algemeen Ben Nusse is verbonden aan het Maartenscollege in Groningen. Hij heeft de module onderwezen aan een atheneum 3 klas. Chemie tussen Context en Concept (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepingsfase) is in principe een goede manier om kennis over te dragen. De leerlingen vinden het leuker. Ze zijn actiever en gaan dieper op een aspect in. Bovendien leren ze van elkaar en ontwikkelen ze vaardigheden zoals zelfstandig onderzoek doen en resultaten presenteren. Helaas waren een aantal leerlingen ook minder gemotiveerd, maar dat lag niet echt aan het project. Gebrek aan motivatie had meer te maken met het feit dat het schooljaar bijna voorbij was en dat de keuze tussen M en N al gemaakt was. De repetitie was met een gemiddelde van 5,5 het laagste proefwerkcijfer van het jaar, maar dat hoeft niet per se aan het project te liggen, ook bovengenoede factoren kunnen een rol spelen. Er was genoeg lestijd beschikbaar om de module in deze vorm uit te voeren. Wel was de organisatie veel lastiger dan bij standaardlessen. Er wordt veel meer met de toa besproken. Ook de lestijden (45 min) zijn niet erg praktisch en efficiënt. De leerlingen zijn uitsluitend beoordeeld aan de hand van de individuele eindtoets. Hier waren de leerlingen niet blij mee. Ze wilden graag ook beoordeeld worden op de posterpresentatie. Bij een volgend project zou Ben Nusse de posters inhoudelijk willen beoordelen. Inleidingsfase Aan het begin van de inleiding hebben de leerlingen in groepjes van vier een conceptmap gemaakt. Alles wat ze in relatie tot verbrandingen konden bedenken, hebben ze opgeschreven. Vervolgens zijn al deze termen ondergebracht in rubrieken (zie bijlage). Tijdens de tweede les hebben de leerlingen twee videoclips bekeken, afkomstig van beeldbank.kennisnet.nl. Deze clips gingen over gewenste en ongewenste verbrandingen en stofexplosies. Vervolgens heeft de docent een aantal demonstratieproeven uitgevoerd. Deze proeven bestonden uit het verbranden van verschillende metaalpoeders en het effect van zuivere zuurstof op verbranding. De leerlingen reageerden met enthousiasme op deze inleiding. Nieuwsgierigheids- en planningsfase Vanaf deze fase hebben de leerlingen in groepjes gewerkt. De leerlingen zijn at random ingedeeld in groepjes. De samenwerking verliep het beste in groepjes van drie à vier leerlingen.

Vervolgens hebben de groepjes geprobeerd te verzinnen wat ze wilden onderzoeken. Dit verliep niet zo heel goed. De leerlingen zijn nog niet gewend aan dit soort vaardigheden. Slechts twee groepjes slaagden er in om een bruikbaar onderzoek te bedenken. De rest van de groepjes hebben gekozen uit een aantal reeds beschikbare proeven. Werkfase Er was genoeg materiaal beschikbaar voor de verschillende experimenten. Helaas waren sommige groepjes niet op tijd met het aanvragen van materiaal. Hierdoor verliep de organisatie wat slordig. Er moest veel geïmproviseerd worden. De verschillende groepjes hebben aan het einde hun resultaten verwerkt in een poster en deze gepresenteerd aan de rest van de klas. Verdiepingsfase De laatste twee lessen zijn gebruikt om de theorie te bundelen naar aanleiding van de verschillende posters.

3.3.3 Evaluaties leerlingen Gesloten vragen De resultaten van de gesloten vragen staan in figuur 6. 60% van de leerlingen zou een soortgelijk project vaker willen doen (vr.1). Bovendien vond 70% het project leuker en leerzamer dan werken uit het boek (vr.2 en 6). Het project kost voor een lichte meerderheid (60%) meer tijd buiten de les (vr.3). In de les doet 60% van de leerlingen meer (vr.4). De meesten (80%) vinden het leuk om samen te werken. Tabel 2 Gesloten vragen van de leerlingevaluatie Vraag 1 2 3 4 5 6 7

Zou je een soortgelijk project vaker willen doen? Vind je dit project leerzamer dan werken uit het boek? Kost het project je buiten school meer tijd? Doe je in de les meer? Vond je het leuk om samen te werken? Werk je liever met het project dan uit het boek? Wat voor cijfer jou je het project willen geven (0-100)?

Ja

Nee

Figuur 4 In de grafiek staan de gemiddelde scores op de gesloten vragen Figure (tabel 02) van de vwo-klas van het Maartenscollege afgebeeld.

Open vragen vwo-klas Op één leerling na vonden ze allemaal de proefjes het leukste. Ze vonden het leerzamer dan het boek en leuk om de proefjes te bedenken en te ontdekken waarom bepaalde processen plaatsvonden. Bovendien vonden ze het leuk om samen te werken. Ongeveer 40% van de leerlingen vond het thuis voorbereiden van de presentatie vervelend, omdat het veel tijd koste. Ook vonden een paar leerlingen het vervelend om te presenteren of om de presentaties van anderen te volgen. Een aantal leerlingen hadden zich geërgerd aan groepsleden die niets deden. Twee leerlingen vonden de theorie te lastig. Een leerling was teleurgesteld omdat het eigen proefje niet zo leuk was als dat van anderen. Verder was een leerling ontstemd over het feit dat het lang duurde voordat ze met hun proef konden beginnen.

2.4 Joris Schouten (Comenius College in Hilversum) 2.4.1 Lessenopbouw Inleidingsfase Les 1

• Videofragmenten (zie 2.4.2 Inleidingsfase) • Leerlingen beantwoorden een lijst met chemische vragen • Docent analyseert antwoorden en zoekt de moeilijke vragen eruit

Plannings- en nieuwsgierigheidsfase Les 2

• • • •

Les 3

• Experimenten opzetten en plannen uit lijst

Vormen van groepjes Discussie per groepje over moeilijke vragen Resultaten discussie opschrijven in formulieren Onderzoeksvragen verzinnen

Verwerkingsfase Les 4,5 • De groepjes voeren de experimenten uit • Groepjes beantwoorden vragen die bij experiment horen

Verdiepingsfase Les 6

• Verzamelen antwoorden van alle experimenten en in een tabel zetten • Uitdelen van de tabel en klassikaal bespreken

Les 7

• Samenwerking en project evalueren • Zelfde lijst met chemische vragen beantwoorden als bij de inleiding

2.4.2 Evaluatie docent Algemeen Joris Schouten is verbonden aan het Comenius College in Hilversum. Hij heeft de module onderwezen aan een havo 3 en een gymnasium 3 klas. U zult merken dat zijn methode het meest afwijkt van wat de andere leraren gedaan hebben. De belangrijkste verschillen zijn dat Joris werkt met vragenformulieren, de leerlingen geen presentatie houden en dat de module met 7 lessen erg compact is. Wat interessant is, is dat de leerlingen aan het begin een toets met 40 vragen kregen en aan het eind precies dezelfde toets nog een keer gemaakt hebben. Daardoor is een leereffect te meten. De resultaten van de havo staan in tabel 3 figuur 8, die van het gymnasium in tabel 4 en figuur 9. Chemie tussen Context en Concept (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepingsfase) is op zich een goede manier om kennis over te dragen. De leerlingen vinden het leuk en gaan er op een intensieve en serieuze manier mee om. De havo-klas heeft meer aan het ‘doen’, de gymnasiumklas meer aan het ‘denken’. Uiteindelijk leert gymnasium 3 meer met betrekking tot de chemische concepten (zie tabellen 3 en 4 en figuren 8 en 9). Het was door de duidelijke formulierenstructuur, de motivatie en de vrijheid makkelijk om de orde te bewaren. Vooral de normaliter drukke havo 3 klas scoorde op dit vlak fantastisch. Ook was er genoeg lestijd beschikbaar om de module in deze vorm uit te voeren. Wel kostte het meer voorbereidingstijd. Vooral het nakijken van alle vragenformulieren was een behoorlijke klus. Daarom is zo’n module maximaal twee keer per jaar wel genoeg. De leerlingen zijn op meerdere vlakken beoordeeld. Allereerst zijn ze beoordeeld op de toets die ze aan het begin en het eind gemaakt hebben (46%). Daarnaast zijn de leerlingen beoordeeld op het discussieformulier (9%) en het onderzoeksvragenformulier (9%) (zie kopje ‘nieuwsgierigheids- en planningsfase’ en bijlage). De gemaakte planning telde voor 9% mee en uitvoer van de experimenten voor 18% mee. Tot slot hebben de leerlingen hun groepsgenoten een beoordeling gegeven (9%)(zie formulier in bijlage). Inleidingsfase De inleiding van de module bestond uit een oude video over reacties en reactiesnelheid, waarbij verschillende soorten verbrandingen werden gebruikt. De havo klas reageerde enthousiast op deze inleiding, de gymnasium klas daarentegen ietwat verveeld. Vervolgens zijn de leerlingen aan de hand van een begintoets met 40 chemische vragen (zie bijlage) getoetst. De vragen waarop slecht gescoord werd (zie tabellen 3 en 4), waren uitgangspunt voor de rest van de module. De belangrijkste misconcepten die naar boven kwamen, waren dat een verbrandingsreactie onomkeerbaar is en dat het gewicht van een stof die verbrand wordt kan toenemen. Nieuwsgierigheids- en planningsfase

Vanaf deze fase hebben de leerlingen in groepjes gewerkt. De leerlingen mochten eerst zelf kiezen bij wie ze in de groep wilden, vervolgens hield de leraar de mogelijkheid open tot herrangschikken voor de goede orde of karaktermix. De samenwerking verliep het beste in groepjes van drie à vier leerlingen. De groepjes hebben eerst een discussie gehouden over de vragen waarop tijdens de begintoets slecht gescoord was. De resultaten van deze discussie moesten ze noteren op een formulier (zie bijlage). Deze werkvorm verliep goed. De havo klas kon het gedisciplineerd discussiëren minder lang volhouden dan de gymnasium klas. Vervolgens probeerden de groepjes een onderzoeksvraag te verzinnen. Ook deze vulden ze in op een formulier (zie bijlage). In sommige gevallen lukte dit. De volgende stap was dat de groepjes mochten kiezen uit een lijst met proeven om antwoord te krijgen op hun onderzoeksvraag (zie voorschriften). Eén groepje heeft niet gekozen en zelf een onderzoek uitgevoerd naar aanleiding van hun onderzoeksvraag. Werkfase De groepjes hebben de experimenten die ze gekozen hebben uitgevoerd. Bij elke proef moesten een paar vragen beantwoord worden. Elk groepje heeft 3 tot 5 proeven gedaan. Verdiepingsfase Alle antwoorden van de experimenten zijn verzameld en in een tabel gezet (zie materiaal). Deze tabel is uitgedeeld aan de leerlingen en behandeld in de les. Uiteindelijk hebben de leerlingen de begintoets nog een keer gemaakt (tabellen 3 en 4 en figuren 8 en 9).

Tabel 3 De resultaten van havo 3. De moeilijke discussievragen in kolom 1 zijn afgeleid van de toetsvragen (zie bijlage) in kolom 2. In kolom 3 t/m 5 staan hoe de leerlingen de vragen maakten aan het begin en het eind van de module en wat het verschil tussen beide is (leereffect). Moeilijke discussievragen

Bij verbranding wordt de brandstof omgezet in as. Het totale gewicht wordt daardoor minder omdat gassen geen gewicht hebben. De eigenschappen van de uitgangsstof ná de verbranding zijn compleet anders dan voor de verbranding. De totale massa kan bij verbranding meer of minder worden of hetzelfde blijven omdat de uitgangsstoffen verschillen van de producten. Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen. Het koken van water is eigenlijk hetzelfde als verbranden. Er onstaat dan waterstof- en zuurstofgas. De verbranding is onomkeerbaar, dus kan niet worden teruggedraaid zodat de beginstoffen weer ontstaan. Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen. Verbranding is een afbrekend proces. Verbruik van suiker in het lichaam is eigenlijk hetzelfde proces als verbranding van suiker in een experiment. Totaal

Toetsvraag

% goed voor 59%

% goed na 54%

Leereffect

19

52%

79%

27%

36

24%

50%

26%

31

45%

36%

-9%

42

17%

32%

15%

18

72%

64%

-8%

28

17%

32%

15%

9

10%

61%

50%

42

17%

32%

15%

25

28%

25%

-3%

6

28%

29%

1%

34%

45%

11%

7

-5%

Figuur 5 Op de x-as staan de nummers van de vragen uit de vragenlijst die het moeilijkst waren (zie bijlage). Op de y-as staat hoe goed de leerlingen de vragen de tweede keer hebben beantwoord t.o.v de eerste keer (leereffect).

Tabel 4 De resultaten van gymnasium 3. De moeilijke discussievragen in kolom 1 zijn afgeleid van de toetsvragen (zie bijlage) in kolom 2. In kolom 3 t/m 5 staan hoe de leerlingen de vragen maakten aan het begin en het eind van de module en wat het verschil tussen beide is (leereffect). Moeilijke discussievragen

Bij verbranding wordt de brandstof omgezet in as. Het totale gewicht wordt daardoor minder omdat gassen geen gewicht hebben. De eigenschappen van de uitgangsstof ná de verbranding zijn compleet anders dan voor de verbranding. De totale massa kan bij verbranding meer of minder worden of hetzelfde blijven omdat de uitgangsstoffen verschillen van de producten. Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen. Het koken van water is eigenlijk hetzelfde als verbranden. Er onstaat dan waterstof- en zuurstofgas. De verbranding is onomkeerbaar, dus kan niet worden teruggedraaid zodat de beginstoffen weer ontstaan. Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen. Verbranding is een afbrekend proces. Verbruik van suiker in het lichaam is eigenlijk hetzelfde proces als verbranding van suiker in een experiment. Totaal

Toetsvraag

% goed voor 73%

% goed na 88%

Leereffect

19

87%

94%

7%

36

53%

62%

9%

31

47%

50%

3%

42

13%

56%

43%

18

87%

88%

1%

28

33%

56%

23%

9

13%

94%

80%

42

13%

56%

43%

25

20%

44%

24%

6

53%

50%

-3%

45%

67%

22%

7

14%

Figuur 6 Op de x-as staan de nummers van de vragen uit de vragenlijst die het moeilijkst waren (zie bijlage). Op de y-as staat hoe goed de leerlingen de vragen de tweede keer hebben beantwoord t.o.v de eerste keer (leereffect).

2.4.3 Evaluaties leerlingen Gesloten vragen Joris Schouten heeft een ander evaluatieformulier voor de leerlingen gebruikt dan de andere docenten (zie bijlage). In tabel 5 staan de gesloten vragen van zijn evaluatie, in figuur 10 en 11 staan de resultaten. Tabel 5 Gesloten vragen van de leerlingevaluatie Vraag 1 2 3 4

Wat vond je van de manier waarop dit project gegeven werd? Wat vond je van het feit dat er veel keuzemogelijkheden waren? Heb je nu meer geleerd dan uit het boek, wat je de vorige periode hebt gedaan? Vind je zo'n project leuk en leerzaam genoeg om vaker in het jaar te doen?

Figuur 7 In de grafiek staan de gemiddelde scores op de gesloten vragen (tabel 5) van de havo-klas van het Comenius College afgebeeld. De leerlingen van de havo zijn erg positief over de module. Meer dan 90% van de leerlingen vond de manier waarop de module gegeven werd goed (vr.1). Ook vinden ze de het goed dat er veel keuzemogelijkheden zijn (vr.2). 90% van de leerlingen zegt dat ze deze module meer geleerd hebben van het project dan in de vorige module van het boek (vr.3). Bijna alle leerlingen willen zo’n project vaker in het jaar doen (90%)(vr.6).

Figuur 8 In de grafiek staan de gemiddelde scores op de gesloten vragen (tabel 5) van de gymnasium-klas van het Comenius College afgebeeld.

De gymnasium klas is ook positief over het project, zei het wat minder extreem als de havo klas. 70% van de leerlingen vond de manier waarop het project gegeven werd goed (vr.1). De meeste leerlingen (80%) vinden het ook goed dat er meer keuzemogelijkheden zijn (vr.2). 70% van de leerlingen zegt dat ze deze module meer geleerd hebben van het project dan in de vorige module van het boek (vr.3). Bijna alle leerlingen (95%) willen zo’n project vaker in een jaar doen. [Open vragen havo-klas] [Open vragen gymnasium-klas]

4. Voorschriften In dit hoofdstuk staan alle voorschriften die door de verschillende leraren zijn gebruikt of ontwikkeld voor deze module. Aangezien docenten elkaars voorschriften gebruikt hebben, vindt er overlap plaats. In die gevallen is het voorschrift slechts één keer geplaatst en zal er voor de rest met vewijzingen gewerkt worden. Overigens moet vermeld worden dat niet alle docenten hun leerlingen met voorschriften hebben laten werken. Sommige leerlingen hebben hun zelf verzonnen onderzoek uitgevoerd. Als u toch een idee wil krijgen wat de leerlingen onderzocht hebben, kunt u het beste de cd-rom raadplegen. Hierop staan de posters en powerpoint-presentaties die de leerlingen gemaakt hebben.

4.1 Roel Lageveen en Jo Hoekstra Roel Lageveen en Jo Hoekstra hebben gebruik gemaakt van meerdere voorschriften: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Energie en aardgas Massaverhoudingen en gasvolumes Aanstekergas/verbrandingsproducten/benodigdheden voor verbranding Vlampunt van alcohol en explosiviteit van benzinedamp Blussen Verbranding van brandstoffen en ontstaan van koolstofdioxide

Voorschriften 1 en 2 zijn door Roel Lageveen zelf geschreven. Het derde voorschrift is door Joris Schouten ontwikkeld. Voorschrift 4 is door [?] geschreven. Het voorschrift over blussen is afkomstig uit ChiK en bewerkt door Roel Lageveen en Hylke Kramer. Voorschrift 6 komt uit [?]. Op de volgende pagina’s staan de voorschriften in dezelfde volgorde als hierboven.

Energie en aardgas Inleiding Aardgas wordt gebruikt als energiebron. De meeste c.v.-ketels werken op aardgas. Aardgas is een handige, schone en energierijke brandstof. Vraagstelling: Hoeveel energie levert aardgas? In het BINAS tabellenboekje vindt je de stookwaarde van aardgas. Als je de stokwaarde zelf probeert te bepalen zul je een veel lagere waarde vinden. Waarom? Lang niet alle warmte die je produceert kun je weer opvangen. Het rendement is lang geen 100 %. Je kunt dit meten door een hoeveelheid vloeistof, waarvan je weet hoeveel warmte het bij temperatuurstijging opneemt (de soortelijke warmte), op te warmen met de vrijkomende warmte bij verbranding van een hoeveelheid aardgas. Doel van het experiment: Het bepalen van het rendement van verwarming bij verbranding van aardgas. Opdracht: Omschrijf een experiment waarmee je de hoeveelheid warmte die bij verbranding van aardgas wordt overgedragen aan een vloeistof kunt meten. Bedenk welke grootheden allemaal gemeten moeten worden. Denk om de nauwkeurigheid van de metingen. Voer vervolgens het experiment uit.

Uitwerking Materialen: - Aardgas, aardgasmeter, brander - Water - Blikje of bekerglas - Thermometer - Balans Theorie: De soortelijke warmte van een stof geeft aan hoeveel energie (aangegeven in Joule) nodig is om een een stndaardhoeveelheid stof (één gram) een standaard hoeveelheid in temperatuur te laten stijgen (één graad). De soortelijke warmte van water is 4,18 J per gram en per graad, dus om één gram water één graad in temperatuur te laten stijgen is 4,18 Joule energie nodig. Als je een bekend aantal gram water een bekend aantal graden opwarmt kun je dus uitrekenen hoeveel energie daarvoor nodig is geweest.

Proefvoorschrift: - Neem een bekerglas van 100 mL of een colablikje en vul dit met 50 mL = 50 gram water. - Meet de temperatuur van het water. - Sluit de gasbrander aan op een gasmeter; steek de brander aan. - Noteer de stand van de gasmeter als je begint met verwarmen. - Verwarm het water met de gasbrander tot de temperatuur ongeveer 20 graden is gestegen. - Zet de brander uit. - Noteer de eindtemperatuur van het water, en de eindstand van de gasmeter. Verwerking: - Bereken hoeveel energie door het water is opgenomen. (hoeveel gram water is hoeveel graden opgewarmd?) - Zoek in het binas-tabellenboekje de stookwaarde van aardgas op. - Bereken hoeveel energie door het aardgas is geleverd. - Bereken hoeveel van de geleverde energie in het water terecht is gekomen.

Massaverhoudingen en gasvolumes Inleiding Verschillende brandstoffen zoals aardgas, houtskool (koolstof), benzine, spiritus worden gebruikt als energiebron door ze te verbranden. Hierbij komt energie vrij. Bij verbranding wordt zuurstof (uit de lucht) verbruikt en ontstaan er verbrandingsproducten. Maar welke en hoeveel? Voorkennis: Je weet dat bij een chemische reactie stoffen verdwijnen en nieuwe stoffen ontstaan. Hierbij kunnen geen atomen zoek raken, dus blijft de totale massa van alle stoffen voor en na de reactie gelijk. Bij een verbrandingsreactie zijn de reagerende stoffen een brandstof en zuurstof. De verbrandingsproducten zijn oxiden: verbindingen met zuurstof. (Weet je met welke reagentia je koostofdioxide en water aan kunt tonen? Als dat niet zo is, vraag het dan aan je docent of zoek het op in je scheikundeboek.) Vragen: - Hoe groot is de hoeveelheid zuurstof in de lucht? - Wat is de samenstelling van (de genoemde) brandstoffen? - Welke stoffen ontstaan er bij verbranding en hoeveel van elk? - Is de hoeveelheid zuurstof die nodig is bij verbranding voor verschillende branstoffen gelijk? - Hoeveel zuurstof is nodig voor de verbranding van 1 gram (of 1 mL) brandstof? Je kunt door het meten van de verandering van volume de hoeveelheid zuurstof in de lucht meten. Je kunt de samenstelling van brandstoffen onderzoeken doordat je sommige verbrandingsproducten met reagentia kunt aantonen. Door het wegen van begin- en eindproducten kun je meer over de massaverhoudingen bij de reactie te weten komen. Je moet dan wel weten welke stoffen er meedoen en in welke fase. Je kunt ook de volumes van meereagerende gassen meten. Doel van het experiment: Het bepalen van de samenstelling van enkele brandstoffen. Opdrachten - Bedenk een experiment on de aanwezigheid van zuurstof in de lucht aan te tonen en vervolgens ook de zuurstofconcentratie (de hoeveelheid zuurstof per hoeveelheid lucht). Bedenk welke stoffen hiervoor geschikt zijn. Denk om de nauwkeurigheid van de metingen. Voer vervolgens het experiment uit. (De hoeveelheid zuurstof in de lucht kan gemeten worden d.m.v. de verbranding van (witte) forfor; maar dit experiment mag je zelf niet uitvoeren, vraag hulp van de docent.) - Omschrijf een experiment waarmee je kunt onderzoeken of bij verbranding van een brandstof de verbrandingsproducten water en koolstofdioxide ontstaan en voer dit onderzoek uit voor aardgas, houtskool en spiritus. - Bedenk een experiment om te meten hoeveel ijzeroxide ontstaat bij de verbranding van een (afgewogen) hoeveelheid ijzer en voer dit experiment uit.

-

Bedenk een experiment waarmee je kunt onderzoeken of de hoeveelheid zuurstof die nodig is voor de verbranding van verschillende brandstoffen (spiritus, kaarsvet, benzine) verschillend is. Voer vervolgens het experiment uit.

Toelichting: De hoeveelheid zuurstof in de lucht kan worden gemeten door een stukje witte fosfor in een drijvend schaaltje in een bak water aan te steken en er dan een (glazen) stolp overheen te zetten. Nadat de reactie is gestopt (omdat alle zuurstof op is), de rook is opgetrokken (dit is een vaste stof die oplost in het water) en de overblijvende lucht weer is afgekoeld tot de begintemperatuur, kun je de hoeveelheid lucht die is verdwenen aflezen, doordat het water omhoog gezogen is in de stolp. De verdwenen lucht was zuurstof. Materialen: - Fosfor - Grote bak met water - Glazen stolp - Drijvend schaaltje

Experiment 1: De verbrandingsproducten De vraag in dit project: Wat gebeurt er met een brandstof bij verbranding? Hypothesen: - De brandstof wordt vernietigd en er worden gassen gevormd - De brandstof verdunt of verdampt (bv. bij spiritus) Benodigdheden: Porseleinen schaaltje, trechter, drie glazen buizen met een hoek van 90 graden, drie stukjes slang die passen op de glazen buizen, een u-buis met rubber stoppen met doorvoer voor glazen buizen, een wasflesje, een waterstraalpomp, brandstof (bv benzine, spiritus, hout, kaarswas), kobaltchloride papier of kopersulfaatpapier of kopersulfaatwatten, pincet, aansteker. Proefopstelling: Bouw een opstelling zoals hieronder afgebeeld: Naar de waterstraalpomp

5

4 2 1

3

Uitvoering: Doe ongeveer 3 cm kalkwater in het wasflesje (4)(hiermee toon je koolstofdioxide aan) en leg met behulp van de pincet een strookje / stukje kobaltchloridepapier / kopersulfaat (hiermee toon je water aan) watten in linker buis van de U-buis (3). Doe dan wat brandstof in het porseleinen schaaltje (1) en steek dit aan, doe de waterstraalpomp (5) aan en zorg dat de gassen van de verbranding door de trechter (2) wordt opgevangen en worden afgezogen. Voer dit experiment met de brandstof spiritus ook uit zonder deze brandstof aan te steken. Waarnemingen: Conclusies: Enkele vragen: - Is hier sprake van chemische reacties (stoffen veranderen in andere stoffen) of is dit nu alleen verdamping of iets dergelijks? - Welke stoffen komen hier nu vrij bij verbranding? - Zijn dit nu atomen of moleculen of beiden die hier aan deelnemen? - Je moet warmte toevoeren (aansteker) en er komt warmte vrij (verbranding). Komt er nu in totaal warmte vrij of moet er warmte bij worden gestopt? - Etc.

Experiment 2: Samenstelling van aanstekergas De vraag in dit project: Wat is de samenstelling van aanstekergas? Hypothesen: - Aanstekergas bestaat uit één soort gas - Aanstekergas bestaat uit meerdere gassen en/of vloeistoffen Benodigdheden: Aanstekers van verschillende merken, CoachLab II, de Nano GLC inclusief de bijbehorende pomp en injectienaalden, een Coach5 opstelling met computer, Met een gaschromatograaf kan je moleculen splitsen. Vaak is één piek in het chromatogram één zuiver molecuul. Proefopstelling: Bouw een opstelling zoals hieronder afgebeeld:

Uitvoering: Volg voor dit experiment de aanwijzingen op het scherm. Voor het bemonsteren kan de injectienaald van de spuit worden verwijderd. Plaats de injectienaald met beschermhoesje direct na het bemonsteren weer op de spuit. Voor de analyse van gassen uit aanstekers volstaat 0,3 ml gas. De injectienaalden zijn erg scherp. Loop nooit met een onbeschermde naald door een ruimte. Let op: bij de analyse van het gas wordt gewerkt met brandbare gassen. De oppervlakte onder een piek is een maat voor de hoeveelheid gas die in een mengsel zit. De verhouding van de pieken geeft de verhouding van de gassen in de aansteker weer. Waarnemingen: Conclusies: Enkele vragen: - Zit er in aanstekergas maar één soort molecuul? Zo nee, hoeveel heb je er dan kunnen onderscheiden op het chromatogram? - Kunnen brandstoffen dus uit mengsels bestaan? - Weet je hoe het mogelijk is deze mengsels weer uit elkaar te halen met chemische technieken? - Heb je een idee hoe deze techniek werkt? - Etc.

Experiment 3: Wat is er nodig voor verbranding? De vraag in dit project: Wat is er nog meer nodig voor verbranding en hoe is de zuurstof op aarde gekomen? Hypothesen: - Voor verbranding is ook nog een andere stof nodig dan de brandstof - Deze andere stof wordt in de natuur door planten gemaakt. Benodigdheden: Lange aansteker voor fornuis / open haard (1). Een glazen fles (2) met daarin een kleine plant. Een goed afsluitende stop waar de aanstekerschacht goed afgesloten doorheen gestoken kan worden. Bouw een opstelling zoals hieronder afgebeeld

1

2

Uitvoering: Ontsteek de aansteker die door de rubber stop in de fles gestoken is aan en houdt deze aan. Noteer je waarnemingen. Laat deze opstelling gedurende een dag in goed licht tot de volgende morgen staan. Herhaal dan dit experiment en noteer je waarnemingen. Waarnemingen: Conclusies: Enkele vragen: - Is er behalve brandstof nog meer nodig voor verbranding? - Zijn planten in staat genoeg van deze stof te maken in dit experiment? - In de eerdere experimenten heb je gezien dat er koolstofdioxide wordt gevormd bij verbranding. Als je er van uitgaat dat planten koolstofdioxide kunnen binden en tegelijkertijd zuurstof kunnen produceren, heb je enig idee gekregen wat de koolstofcyclus is? - Kan je de koolstofcyclus tekenen? - Etc.

Vlampunt van alcohol en explosiviteit van benzinedamp Aardolie werd al vanaf het begin gebruikt als brandstof. Aanvankelijk werd de petroleum alleen in lampen en in petroleumbranders gebruikt. Later gebruikte men aardoliefracties meer en meer als brandstof voor motoren. We zullen ons beperken tot het gebruik van benzine als brandstof. Benzine is brandbaar. Toch is het maar de vraag of benzine onder alle omstandigheden even brandbaar is. Bij een brandbare vloeistof is vooral de damp bij de verbranding betrokken. Benzine kan pas ontbranden als er boven de benzine voldoende benzinedamp aanwezig is. De laagste temperatuur waarbij een brandbare vloeistof aangestoken kan worden, noemen we het vlampunt van die vloeistof. Er is dan boven de vloeistof zoveel damp aanwezig, dat deze begint te branden als deze wordt aangestoken. Het vlampunt van benzine ligt ongeveer bij -18°C. We kunnen deze temperatuur niet gemakkelijk meten. Daarom nemen we in de volgende proef alcohol.

Experiment 1: Vlampunt van alcohol Uitvoering: We meten de temperatuur van alcohol die uit de diepvries komt en proberen of we de alcohol met een lucifer kunnen aansteken. Als de alcohol niet ontvlamt, wachten we tot de temperatuur ervan een paar graden is gestegen en onderzoeken we opnieuw of de alcohol wil ontvlammen. Vragen bij de proef: - Wat is het vlampunt van alcohol? - Benzine is een mengsel van alkanen, waarin voornamelijk pentaan, hexaan, heptaan en octaan voorkomen. Leg uit waarom het vlampunt van benzine lager is dan dat van alcohol. Het vlampunt van brandstof is een belangrijke eigenschap. De brandstof die in een motor wordt gebruikt, moet een laag vlampunt hebben. Als de brandstof wordt aangestoken, moet deze onmiddellijk gaan branden. In een motor maken we gebruik van de explosiviteit van een brandstof. In de derde klas hebben we al gezien dat een speciaal mengsel van aardgas en lucht tot een hevige explosie kan leiden. Voorwaarde is dat de verhouding tussen de hoeveelheden brandstof en lucht goed is. Bij benzinedamp is dat ook zo.

Experiment 2: Explosiviteit van benzinedamp Uitvoering: - We nemen een lange buis van dik glas. We sluiten deze aan één kant met een stop af en doen een paar kraaltjes in de buis. We laten drie druppels (was)benzine in de buis vallen. We sluiten de buis met een tweede stop af en draaien de buis tien keer, zodat door de bewegende kraaltjes de benzine

-

homogeen wordt verdeeld door de buis. De benzine verdampt en er ontstaat een homogeen gasmengsel. We klemmen de buis horizontaal in een statief en halen één stop weg. Voor dit open uiteinde houden we even de blauwe vlam van een brander. Hierna halen we ook de andere stop van de buis en verwijderen de kralen. Het gasmengsel kan bijvoorbeeld worden verwijderd door met een lange staaf een prop papier door de buis te duwen. Vervolgens herhalen we de proef met 4, 5, 6, 7 en 8 druppels.

Vragen bij de proef: - Bij hoeveel druppels is het benzine-luchtmengsel het meest explosief? - Tussen welke grenzen bevindt zich het explosiegebied? - Waarom is de ontbranding buiten de explosiegrenzen niet explosief? Bij een tankstation mag je niet roken, omdat bij het tanken brand kan ontstaan. Als de benzinedamp en lucht in de juiste verhouding zijn gemengd, ontstaat een explosief mengsel. In de derde klas hebben we gezien dat een mengsel van aardgas en lucht kan exploderen. Als de verhouding tussen het gas en de lucht in het blik juist is, verloopt de verbranding letterlijk in één klap! In een motor worden benzinedamp en lucht in de juiste reactieverhouding gemengd en tot ontploffing gebracht.

Blussen Experiment 1: Blussen met water Materiaal: Driepoot, porseleinen driehoek, slaolie, brander en spuitfles met water.

Proef a: houtbrand blussen Uitvoering: Doe een aantal houtspaanders in een porseleinen schaaltje. Steek de houtspaanders aan. Blus de brandende houtspaanders met water uit een spuitflesje.

Proef b: benzinebrand blussen Uitvoering: Deze proef in de zuurkast uitvoeren onder toezicht van docent of toa. Doe 10 druppels wasbenzine in een porseleinen schaaltje. Steek dit aan . Probeer met water uit het spuitflesje de brand te blussen.

Proef c : vlam in de pan Uitvoering: Deze proef in zuurkast uitvoeren onder toezicht van docent of toa. Verhit met ruisende vlam een hoeveelheid slaolie in een porseleinen schaaltje tot de ontwijkende damp vlam vat (zie afbeelding). Doe het deksel op het schaaltje en haal dit er weer af. Probeer de vlam met water uit de spuitfles te blussen (Haal docent of toa erbij !) Vragen: - Is water een geschikt blusmiddel. ? - Waarom slaat de vlam bij proef c alleen bij heel hoge temperaturen in de pan ?

Experiment 2: Hoe werkt een schuimblusser ? Materiaal: Veiligheidsbril, bekerglas, erlenmeyer 100 mL(breedhals), 1 dubbel doorboorde kurk of 1 erlenmeyer met zijuitgang, 1 enkel doorboorde kurk, 1 scheitrechter, 1 rechthoekig gebogen gasbuis, natriumwaterstofcarbonaat, wijnsteenzuur, statief met klem, spuitflesje, spatel, porseleinen schaaltje, wasbenzine, druppelpipet, aansteker, houtspaander en afwasmiddel. Uitvoering: - Weeg af 4,2 g natriumwaterstofcarbonaat en 3,8 g wijnsteenzuur in een bekerglas en meng de chemicaliën grondig. - Breng het mengsel in de erlenmeyer. - Bouw nu de scheitrechter , die voor 2/3 gevuld is met water en een scheut afwasmiddel, met gesloten kraan op de erlenmeyer en zet het geheel vast met een statief en klem. (zie afbeelding) - Doe nu 10 druppels (niet meer !) wasbenzine met een druppelpipet in een porceleinen schaaltje - Zet het porseleinen schaaltje zo neer , dat het schuim uit de rechthoekig gebogen glasbuis in het porseleinen schaaltje “valt”. - Open de kraan van de scheitrechter en laat langzaam water in de erlenmeyer lopen. - Als de erlenmeyer voor 2/3 met schuim gevuld is, steek dan de benzine in het porseleinen schaaltje aan.

Opdracht: -

Noteer de waarnemingen Waarop berust de werking van de schuimblusser ? Waarom kan de schuimblusser ook bij een benzinebrand worden ingezet ? Water + een scheut afwasmiddel

Mengsel van Natriumwaterstofcarbonaat en wijnsteenzuur

Experiment 3: Hoe werkt een poederblusser ? Materiaal: Veiligheidsbril, doorboorde kurken, gasoverleidbuisje, bekerglas, theelichtje, gasbrander, statief, klem, natriumwaterstofcarbonaat, aansteker, houtspaander, porseleinen schaaltje, driepoot, spatel en een reageerbuis. Uitvoering: Proef a: Bouw de opstelling volgens afbeelding en verhit een reageerbuis voor ! gevuld met natriumwaterstofcarbonaat. Leid het ontstane gas over de brandende kaars. Proef b: Leg de brandende houtspaander in een porseleinen schaaltje. Strooi fijn verpoederd natriumwaterstofcarbonaat er overheen. Opdracht: - Noteer de waarnemingen - Waarop berust de werking van het bluspoeder ? - Voor welke soort branden is deze blusser in te zetten ?

Experiment 4: Blussen met een spuitflesje Materiaal: Veiligheidsbril, doorboorde kurken, gasuitlaatbuisje, bekerglas, theelichtje, flesje met mineraalwater, aansteker, en een driepoot . Uitvoering: Als je een flesje met mineraalwater opent, moet je er eerst wat water uitgieten. Het gas kan dan beter uit de vloeistof ontsnappen. De fles wordt afgesloten met een doorboorde kurk , waardoor een gebogen glasbuis steekt. ( zie afbeelding). Het gas uit het mineraalwater wordt in een bekerglas, waarin het theelichtje brandt, geleid. Daarbij wordt de fles voorzichtig geschud. Opdracht: - Noteer de waarnemingen - Welke eigenschappen heeft het gas uit de fles.? - Welk gas kan het in ieder geval niet zijn? Leg uit.

Experiment 5: Theoretisch station. Eigenschappen van koolstofdioxide Vergelijking van brandblussers: - Natblussers: bevatten water als blusmiddel. Eén van de bekendste blusmiddelen is water. In vrijwel alle gebouwen zijn wel brandslangen aanwezig. Bij brandende elektrische installaties moet je voorzichtig zijn met water, omdat je onder spanning kan komen te staan. - Droogblussers: bevatten natriumwaterstofcarbonaat als bluspoeder. In de warmte ontleedt deze verbinding zich o.a. in koolstofdioxide. Dit gas verstikt de brand, omdat er geen zuurstof bij kan komen. Omdat er geen vloeistof bij komt, zijn deze droogblussers geschikt voor blussen van brandende elektrische installaties en auto’s - Koolzuursneeuwblussers: bevatten vloeibare koolstofdioxide onder hoge druk. Bij het openen van de kraan ontwijkt onder grote kracht het koolstofdioxide. Daarbij koelt dit zo sterk af, dat er koolzuursneeuw ontstaat bij een temperatuur onder - 78 ºC. Er komt koolstofdioxide gas, dat de zuurstoftoevoer afsluit. - Schuimblussers: deze zet men in bij benzine-, olie- of vetbranden. Door een chemische reactie ontstaat bij dit soort blusmiddel koolstofdioxide. Dit gas geeft met water of een ander blusmiddel schuimvorming. Een dikke schuimlaag bedekt de brandhaard. Hierbij vindt afkoeling plaats en afsluiting van zuurstof. Bij een noodlanding van vliegtuigen wordt vaak een schuimtapijt gelegd, om een brand te voorkomen. Opdrachten : - Beschrijf in jullie verslag voor ieder blustype, volgens welk principe de brand geblust wordt. - Welke type brandblussers zijn er in het scheikundelokaal aanwezig ? - Waarom mogen brandblussers niet op mensen worden gericht ? - Hoe kunnen brandende mensen worden geholpen ? - Welke brandbestrijdingsmiddelen , behalve de brandblussers, zijn in het scheikundelokaal nog meer aanwezig? - Voor brandbestrijding wordt koolstofdioxide ingezet. Verzamel eigenschappen van koolstofdioxide. Vul de informatie uit de tekst hierboven aan met jullie informatie, verkregen uit de proeven. - Wat moet je doen bij brandalarm op school. Informeer naar het ontruimingsplan van de school. Deze opdracht pas doen als alle 3 stations doorlopen zijn: - Kun je nog meer blusmethoden bedenken , die we nog niet behandeld hebben ?

Ontstaat bij verbranding van brandstoffen koolstofdioxide? De laatste jaren zijn er steeds meer aanwijzingen dat het klimaat op aarde aan het veranderen is. Een van die veranderingen houdt in dat de gemiddelde temperatuur op aarde toeneemt. Wetenschappers denken dat de laatste tientallen jaren, door de toename van de industriële activiteiten en de toename van verkeer op de wegen en in de lucht, veel meer verbrandingsgassen, waaronder koolstofdioxide, in de atmosfeer terecht zijn gekomen. Het gevolg is dan ook dat in de atmosfeer meer warmtestraling wordt geadsorbeerd: de temperatuur op aarde stijgt. In onderstaand experiment ga je van een aantal brandstoffen na of er bij de verbranding ervan koolstofdioxide vrijkomt. Je gaat de volgende stoffen verbranden: hout(snippers), (was)benzine, spiritus ( alcohol ), aardgas en waterstofgas. Om koolstofdioxide te kunnen aantonen heb je een hulpstof nodig. Daarvoor gebruik je een oplossing van calciumoxide; dit wordt kalkwater genoemd. Vooraf moet je nagaan wat er gebeurt als je koolstofdioxide door kalkwater laat borrelen. Vraag aan de docent / toa om je te helpen met uitvoering van deze test met koolstofdioxide uit een cilinder. Voor het verbranden van hout , (was)benzine en spiritus gebruik je de opstelling zoals hiernaast is afgebeeld: - Doe enkele houtsnippers of een paar druppels vloeistof in het porseleinen schaaltje - Steek de brandstof aan en vang de verbrandingsgassen op in het droge reageerbuisje ( die kun je met je hand vasthouden ); gebruik voor elke brandstof een nieuwe buis - Na 1 of 2 minuten doe je ongeveer een mL kalkwater in het reageerbuisje en even flink schudden - Trek je conclusie uit je waarneming Voor verbranding van de gassen heb je het porseleinen schaaltje niet meer nodig. - Zet in plaats van het schaaltje de gasbrander onder de trechter - Steek de brander aan (kleine , kleurloze vlam) en laat even (1/2 tot 1 min) branden - Verder: zoals boven (kalkwater enz) Het waterstofgas moet je van tevoren maken met hulp van de docent / toa ; hiervoor gebruik je het toestel van Hofmann. - Schakel het toestel van Hofmann in en wacht tot circa 15 mL waterstof gas is gevormd - Vang deze 15 mL waterstofgas op in een droge reageerbuis - Steek - zo snel mogelijk - met een brandende lucifer het gas aan Verder: zoals boven ( kalkwater enz)

4.2

Freerik Los

Freerik Los heeft de leerlingen voornamelijk zelfbedachte experimenten laten uitvoeren. De vooschriften die hij wel gebruikt heeft, zijn de volgende: 1. Energie en aardgas 2. Aanstekergas/verbrandingsproducten/benodigdheden voor verbranding 3. Stookwaarden van verschillende soorten brandstof De eerste twee voorschriften zijn al in de vorige paragraaf aan bod geweest, omdat Roel Lageveen en Jo Hoekstra ze ook gebruikt hebben. Het derde voorschrift is door Roel Lageveen geschreven en is op de volgende pagina weergegeven.

Stookwaarden van verschillende soorten brandstof Inleiding Aardgas wordt gebruikt als energiebron. De meeste c.v.-ketels werken op aardgas. Aardgas is een handige, schone en energierijke brandstof. Vraagstelling: Hoeveel energie levert aardgas? In het BINAS tabellenboekje vindt je de stookwaarde van aardgas en van andere stoffen zoals benzine en/of spiritus. Als je de stookwaarde zelf probeert te bepalen zul je een veel lagere waarde vinden. Waarom? Lang niet alle warmte die je produceert kun je weer opvangen. Het rendement is lang geen 100 %. Maar dit geldt voor de andere brandstoffen ook, en we nemen voor het gemak even aan in gelijke mate. Je gaat de hoeveelheid warmte die aardgas levert vergelijken met die van een andere brandstof. Doel van het experiment: Het vergelijken van de stookwaarden bij verbranding van brandstoffen. Opdracht: Omschrijf een experiment waarmee je de hoeveelheid warmte die bij verbranding van een brandstof wordt overgedragen aan een vloeistof kunt meten. Bedenk welke grootheden allemaal gemeten moeten worden en wat je precies wilt vergelijken. Denk om de nauwkeurigheid van de metingen. Voer vervolgens het experiment uit.

Uitwerking Materialen: - Verschillende brandstoffen, brander - Water - Blikje of bekerglas - Thermometer - Balans Theorie: De soortelijke warmte van een stof geeft aan hoeveel energie (aangegeven in Joule) nodig is om een een stndaardhoeveelheid stof (één gram) een standaard hoeveelheid in temperatuur te laten stijgen (één graad). De soortelijke warmte van water is 4,18 J per gram en per graad, dus om één gram water één graad in temperatuur te laten stijgen is 4,18 Joule energie nodig. Als je een bekend aantal gram water een bekend aantal graden opwarmt kun je dus uitrekenen hoeveel energie daarvoor nodig is geweest.

Proefvoorschrift: - Neem een bekerglas van 100 mL of een colablikje en vul dit met 50 mL = 50 gram water. - Meet de temperatuur van het water. - Neem steeds 10 gram (of 10 mL) brandstof in een porseleinen kroesje. - Als je een vloeistof geruikt, zet er een lont van katoen of glas in, zodat je een soort olielampje hebt. - Om goed te kunnen vergelijken moet je steeds evenveel water nemen en die evenveel graden verwarmen. - Weeg dit geheel voor en na het verwarmen van het water. Verwerking: - Bereken hoeveel energie door het water is opgenomen. (hoeveel gram water is hoeveel graden opgewarmd?) - Zoek in het binas-tabellenboekje de stookwaarde van de brandstoffen op. - Bereken hoeveel energie door de brandstoffen is geleverd. - Bereken hoeveel van de geleverde energie in het water terecht is gekomen.

3.3 Ben Nusse Ben Nusse heeft de volgende voorschriften gebruikt: 1. 2. 3. 4. 5.

Aanstekergas/verbrandingsproducten/benodigdheden voor verbranding Blussen [Brandstoffen en broeikaseffect] [Bepaling van de hoeveelheid zuurstof in de lucht] [Volendam; factoren die de snelheid van verbranding van kleding beïnvloeden.]

De eerste twee voorschriften zijn al beschreven in de paragraaf 3.1. Het derde voorschrift is afkomstig uit [?]. Het vierde en vijde voorschrift zijn afkomstig van Freerik Los.

3.4 Joris Schouten Joris heeft alle voorschriften zelf geschreven: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Brandende bellen De verbrandingsproducten Flitsend proefje Geflambeerd geld Gewichtstoename na verbranding? Het papieren keteltje Is het koken van water hetzelfde als verbranden of ontleden van water? Hoe werkt een katalysator? Omkeerbaarheid van verbranding met toestel van Hofman

Brandende bellen Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Stuk slang - Trechter - Bekerglas met zeepoplossing - Lange aansteker - Brandblusser Wat moet je doen: Zet de brandblusser vlak bij de experimenteertafel, of doe dit vlak bij een brandblusser. Bevestig met behulp van een slang een trechtertje aan de gaskraan. Doe deze een klein beetje open en blaas voorzichtig door een zeepoplossing. Het lukt alleen als je de gaskraan een klein beetje openzet. Zorg dat de gasbellen van de trechter loslaten. Steek dan pas de opstijgende gasbellen met een lange aansteker aan voordat ze het plafond bereikt hebben. Waarnemingen:

Vragen: Stijgen de bellen sneller of langzamer dan gewone zeepbellen, of dalen ze? Waarom?

Zit er lucht of aardgas in de bel, of beiden?

Wat kan je zeggen over de reactiesnelheid?

Waarom mag dit nooit met gas uit het fornuis of uit de bunsenbrander?

De verbrandingsproducten Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: Porseleinen schaaltje, trechter, drie glazen buizen met een hoek van 90 graden, drie stukjes slang die passen op de glazen buizen, een u-buis met rubber stoppen met doorvoer voor glazen buizen, een wasflesje, een waterstraalpomp, brandstof (bv benzine, spiritus, hout, kaarswas), kobaltchloride papier of kopersulfaatpapier of kopersulfaatwatten, pincet, aansteker. Wat moet je doen: Bouw een opstelling zoals hieronder afgebeeld: Naar de waterstraalpomp

5

4 2 1

3

Doe ongeveer 3 cm kalkwater in het wasflesje (4)(hiermee toon je koolstofdioxide aan) en leg met behulp van de pincet een strookje / stukje kobaltchloridepapier / kopersulfaat (hiermee toon je water aan) watten in linker buis van de U-buis (3). Doe dan wat brandstof in het porseleinen schaaltje (1) en steek dit aan, doe de waterstraalpomp (5) aan en zorg dat de gassen van de verbranding door de trechter (2) wordt opgevangen en worden afgezogen. Mogelijke brandstof: Spiritus, magnesiumlint, suiker wat door de sigaretteas is gewikkeld, houtsnippers, kaars, zelfs water kan je verhitten en verbranden? Schrijf je waarnemingen op. Herhaal deze proef, maar adem nu zachtjes in de trechter. Schrijf je waarnemingen weer op.

Waarnemingen:

Vragen: Is hier sprake van chemische reacties (stoffen veranderen in andere stoffen) of is dit nu alleen verdamping of iets dergelijks?

Welke stoffen komen hier nu vrij bij verbranding? Geldt dat voor alle verbrandingen?

Zijn dit nu atomen of moleculen of beiden die hier aan deelnemen?

Je moet warmte toevoeren (aansteker) en er komt warmte vrij (verbranding). Komt er nu in totaal warmte vrij of moet er warmte bij worden gestopt?

Geven alle stoffen die duidelijk vuurverschijnselen geven (verbranden) ook CO2 productie? Verklaar dit voor iedere stof.

Kan je ook CO2 productie krijgen zonder vuurverschijnselen?

Flitsend proefje Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: 4 Reageerbuizen Kalium- of natrium nitraat Brander / lucifers Statief plus reageerbuisklem Koolstofpoeder plus spatelpuntje Wat moet je doen: Doe je veiligheidsbril op. Doe in een reageerbuis een spatelpunt kalium- of natriumnitraat. Gebruik vooral niet teveel, een beetje is al voldoende. Verhit het zout tot het smelt. Verhit de ontstane vloeistof nog even, soms zijn kleine bellen waarneembaar. Haal de buis uit de vlam en voeg met behulp van een spatel of lepel een beetje koolstofpoeder toe aan de hete inhoud. Schrijf je waarnemingen op. Waarnemingen:

Vragen: Wat zie je als het kalium of natriumnitraat in de reageerbuis wordt verhit?

Wat gebeurt er als je het koolstofpoeder in de buis doet?

Hoe zou je de reactie van het koolstofpoeder kunnen karakteriseren?

Wat is er voor een dergelijke reactie nodig?

Hoe zou die stof dan daar terechtkomen?

Geflambeerd geld Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Bankbiljet - Jenever - Petrischaal van15 cm diameter - Knijper - Aansteker of lucifer Wat moet je doen: Giet een laagje jenever in de petrischaal, doordrenk het biljet met de jenever door het een paar keer door het petrischaaltje te halen. Doe het biljet in de knijper. Droog je handen nu goed af. Doe je veiligheidsbril op. Steek dan het biljet aan en laat het uitbranden. Schrijf alle waarnemingen hieronder goed op en beantwoord de vragen Waarnemingen

Vragen: Waarom brand dit biljet?

Waarom gaan de vlammen uit?

Waarom brand het biljet niet verder?

Is er gebrek aan zuurstof?

Is er gebrek aan brandstof?

Wat is er te zeggen over de temperatuur van het biljet?

Lukt deze proef ook met 100 % water? Waarom?

Lukt deze proef ook met 100 % alcohol? Waarom?

Gewichtstoename na verbranding? Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Een porceleinen schaaltje - Een electronische weegschaal - Lucifers Wat moet je doen: Doe je veiligheidsbril op. Doe een stukje magnesiumlint in het droge, schone porceleinen schaaltje. Weeg dit zo precies mogelijk en schrijf dit gewicht met alle cijfers achter de komma op. Steek dan het magnesium aan. Als het lint is uitgebrandt, weeg dan het schaaltje opnieuw. Vergelijk dit getal met het eerste getal en beantwoord de vragen. Waarnemingen

Vragen: Wat voor conclusie trek je uit de beide gewichtsmetingen?

Hoe kan je dit gewichtsverschil verklaren?

Wat voor conclusie trek je hieruit ten aanzien van het gewicht van gassen, zoals zuurstof?

Denk je dat het gewicht van alle stoffen die aan de verbranding deelnemen hetzelfde blijft of niet?

Hoe kan je het antwoord van de vorige vraag nu laten kloppen met je waarneming in deze proef?

Het papieren keteltje Inleiding: Papier brandt, dat weten we allemaal. Maar is dat altijd zo? Doel van de proef: Dit experiment kan worden gebruikt om het begrip ontbrandingstemperatuur te introduceren. Twee papieren keteltjes (zelf te vouwen) worden verhit met behulp van een brander. In één ketel zit niets en in de andere ketel zit water. De ketel met niets erin zal spoedig verbanden, de ketel met water echter zal niet verbranden, omdat de ontbrandingstemperatuur niet zal worden bereikt, het water zal eerst gaan koken. Benodigdheden: Gasbrander, 1 driepoot, 1 gaasje, vellen glanzend dik papier bijvoorbeeld uit een glossy tijdschrift (voorwaarde is dat het papier niet te dun is en niet sterk waterabsorberend is, opdat het papieren keteltje niet in elkaar zakt, zodra water is toegevoegd), plakband, water, lucifers Uitvoering: Vouw de 2 papiertjes volgens onderstaande tekening: 4 cm

8 cm 4 cm

Vorm een opstaande rand en vouw de hoeken naar binnen, en plak deze vast met plakband aan de bovenrand. Doe de brander aan en zet deze op een niet-ruisende blauwe vlam. Plaats boven de brander een driepoot en leg daar bovenop het gaasje. Plaats het papieren keteltje (zonder water!) op het gaasje. Als deze verbrand is, verwijder je de resten in een vuurvaste afvalbak, er kunnen nog brandende resten zijn. Daarna wordt ook het papieren keteltje met een laagje water van ongeveer 1 cm op het gaasje boven de vlam gezet. Verklaring: Het papieren keteltje zonder water zal spoedig verbranden, en het papieren keteltje met water niet. Door het water dat in het keteltje zit, wordt het papier niet warm genoeg, waardoor de ontbrandingstemperatuur niet zal worden bereikt. Tips: Didaktische tips: Probeer zo weinig mogelijk te vertellen, laat de leerlingen reageren op vragen in de werkbladen. Sluit de demonstratie af met een klassengesprek, waarin de verklaringen van de leerlingen zullen leiden tot

Tips bij het uitvoeren: De beide experimenten kunnen ook tegelijkertijd worden ingezet. Er zijn dan 2 branders, 2 driepoten en 2 gaasjes nodig.

Werkblad bij ‘Het papieren keteltje’ Vragen voordat het experiment is uitgevoerd: 1. Wat zal er gebeuren als papier in een vlam gehouden wordt? ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... 2. Wat verwacht je dat er zal gebeuren met het papieren keteltje zonder water als het in de vlam wordt gehouden? ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... 3. Wat verwacht je dat er zal gebeuren met het papieren keteltje met water als het in de vlam wordt gehouden? ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... Waarnemingen: 4. Wat zag je gebeuren toen het papieren keteltje zonder water boven een vlam werd gehouden? ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... ...................................................................................................................... .......................... 5. Wat zag je gebeuren toen het papieren keteltje met water boven een vlam werd gehouden? ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... ...................................................................................................................... .......................... 6. Is er gebeurd wat jij had verwacht? ...................................................................................................................... .......................... ...................................................................................................................... .......................... Verklaring 7. Geef een verklaring voor de gebeurtenissen in de beide experimenten. ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... .................................................... ...................................................................................................................... .......................... ...................................................................................................................... .......................... ...................................................................................................................... ..........................

Is het koken van water hetzelfde als verbranden of ontleden van water? Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Deze proef gaat in combinatie met de proef van het toestel van Hofman. Dit toestel wordt op dezelfde dag gebruikt, probeer de resultaten hiervan te bemachtigen van je klasgenoten. - Een bekerglas met een laagje kraanwater. - Een brander met gaasje - Lucifers Wat moet je doen: Doe je veiligheidsbril op. Steek de brander aan en verwarm tot het water kookt. Probeer dan de ontsnappende gassen aan te steken. Vergelijk deze resultaten met de gassen die ontsnappen bij het toestel van Hofman (experiment 2). Waarnemingen

Vragen: Kon je de ontsnappende gassen aansteken?

Heb je begrepen of gehoord of je de ontsnappende gassen van water uit het toestel van Hofman aangestoken konden worden?

Hoe verklaar je dit verschil?

Waar bestaat het gas uit wat ontsnapt na het koken?

Is er in dit experiment nu sprake geweest van verbranding? Waarom?

Wat is een katalysator? Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Een porceleinen schaaltje - Een paar suikerklontjes - Een beetje sigarette-as - Een brander en lucifers Wat moet je doen: Doe je veiligheidsbril op. Steek de brander aan en probeer een suikerklontje in het porceleinen schaaltje aan te steken. Maak het bakje schoon na afloop. Wrijf nu een ander suikerklontje in met as en herhaal het experiment. Waarnemingen

Vragen: Kon je het eerste blokje zonder as goed laten branden?

Kon je het tweede blokje met as goed laten branden?

Hoe verklaar je dit verschil?

Een stof die een reactie zoals een verbranding kan laten versnellen noem je een katalysator. Kan je een verklaring geven hoe deze werkt?

Waarom is er een katalysator in een auto nodig?

Omkeerbaarheid van verbranding met toestel van Hofman Schrijf de namen van je groep hier op:

Wat heb je nodig: - Toestel van Hofman, vraag de docent of TOA - Reageerbuizen - Lucifers - Houtspaanders. Wat moet je doen: Dit experiment doe je samen met de docent of TOA. Aan het begin van het experiment mag er geen gas boven de vloeistof bovenin de beide buizen zijn. Zet het toestel van Hofman aan door de stroom in te schakelen. Schrijf je waarnemingen in het waarnemingenblok en beantwoord zoveel mogelijk de vragen. Het toestel moet ongeveer 20 minuten aanstaan, dus nu kan je een ander experiment gaan doen wat ongeveer deze tijd duurt. Na 20 minuten keer je terug naar het toestel. Schrijf je waarneming in het waarnemingenblok en beantwoord de vragen. Laat dan de docent gas aftappen uit de kolom met het meeste gas, en laat dit opvangen in een reageerbuis. Steek dit aan, kijk goed wat er in de reageerbuis gebeurt en schrijf dit op. Vang nu het gas uit de andere kolom op in een reageerbuis en hou een gloeiende spaander of lange lucifer in deze buis. Schrijf je waarnemingen op. Waarnemingen:

Vragen: Wat zit er in de grootste gaskolom?

Wat zit er in de kleinste gaskolom?

Waar komen deze gassen vandaan?

Waarom is de ene gaskolom groter dan de andere?

Komt er bij dit proces energie vrij of moet en energie worden toegevoerd?

Wat voor proces vindt er plaats in de beide regeerbuizen?

Komt er bij deze processen energie vrij of moet er energie worden toegevoerd?

Wat voor stoffen worden er geproduceerd in iedere buis?

Is hiermee bewezen dat een verbranding omkeerbaar is? Waarom?

Is de toegevoerde energie dezelfde als de geproduceerde energie in deze hele proef?

4.

Referenties

[Nog niet gereed]

5.

Bijlage

In de bijlage staan een aantal formulieren en tabellen. De bijlages 3 t/m 9 behoren allen tot de methode van Joris Schouten. 1. Het evaluatieformulier waarmee docenten de module hebben beoordeeld 2. [Het evaluatieformulier waarmee leerlingen de module hebben beoordeeld] 3. Het evaluatieformulier waarmee de leerlingen van Joris Schouten de module hebben beoordeeld 4. De lijst met chemische vragen als begin- en eindtoets voor leerlingen (Joris Schouten) 5. Formulier om resultaten van discussie van moeilijke vragen te noteren (Joris Schouten) 6. Formulier om resultaten van bedenken van onderzoeksvragen te noteren (Joris Schouten) 7. Resultatentabel van havo 3 (Joris Schouten) 8. Resultatentabel van gymnasium 3 (Joris Schouten) 9. Evaluatie groepsgenoten (Joris Schouten)

Evaluatie module ‘verbrandingen’ Algemeen 1. Heeft u deze module onderwezen aan een HAVO 3 klas, een Gym 3 klas of allebei? Indien u aan beiden les heeft gegeven, wilt u dan bij de vragen die met *** gemarkeerd zijn eventuele verschillen tussen beide groepen vermelden? =>

2. Vindt u de opbouw van ChiK (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepings- en verbindingsfase) een goede manier om kennis over te dragen op leerlingen? *** =>

3. Kunt u de lessenopbouw beschrijven? Belangrijk is hoeveel lessen u besteed heeft aan de verschillende onderdelen (inleidingsfase, nieuwsgierigheids- en planningsfase, werkfase en verdiepings- en verbindingsfase). Deze beschrijving mag in woorden of m.b.v. een schema. *** =>

Inleidingsfase 4a. Hoe heeft u de module ingeleid (film, krantenartikel, probleemstelling, etc.)? *** => 4b. Prikkelde deze context in voldoende mate het enthousiasme van de leerlingen? *** =>

5a. Welke werkvorm heeft u gekozen om de leerlingen met de context te laten spelen (mindmap, discussie)? *** => 5b. Hoe gingen de leerlingen met deze werkvorm om?***

=>

6a. Kwamen misconcepten over het thema duidelijk naar voren? *** => 6b. Welke misconcepten kwamen het meeste voor?*** =>

Nieuwsgierigheids- en planningsfase 7a. U heeft vanaf deze fase de leerlingen in groepjes laten werken. Hoe groot was de groepsgrootte? => 7b. Was deze groepsgrootte bevorderlijk voor de samenwerking? => 7c. Wat vindt u de ideale groepsgrootte? =>

8. Hoe is de samenstelling van de groepjes tot stand gekomen (zelf kiezen, at random, etc.)? =>

9. Hoe hebben de groepjes vervolgens gekozen wat ze wilden onderzoeken (zelf vraagstelling, kiezen uit een lijst, etc.)? =>

Werkfase 10a. Kunt u kort noemen welke experimenten de leerlingen hebben gedaan (uitgebreidere informatie wordt aan het einde van de evaluatie gevraagd)?

=> 10b. In hoeverre heeft u op het laatste moment nieuwe experimenten opgesteld, bijvoorbeeld n.a.v. een eigen bedachte vraagstelling? =>

11a. Was er genoeg materiaal beschikbaar voor de experimenten? => 11b. Was er genoeg tijd om niet beschikbaar materiaal te bestellen? =>

12. Hoeveel experimenten heeft elk groepje gedaan? =>

13. In welke vorm moesten leerlingen hun resultaten presenteren (protocol, poster, presentatie, etc.) ? vrije keuze =>

Verdiepings- en verbindingsfase 14. Hoe heeft u de verdiepings- en verbindingsfase ingevuld? =>

Beoordeling 15. Aan de hand waarvan heeft u de leerlingen beoordeeld (protocol, poster, presentatie, evaluatie groepsleden, tussentijdse vragen, proefwerk, etc.) en wat was de weging van elk onderdeel?*** =>

Effectiviteit 16. Was er genoeg lestijd beschikbaar om de module in deze vorm uit te voeren? =>

17. Zijn de misconcepten aan het begin van de module aan het eind significant verminderd?*** =>

18a. Leren leerlingen meer als ze werken vanuit een context, of werkt de conventionele manier beter?*** => 18b. Heeft u dit getoetst en zo ja, hoe?*** =>

19a. Vindt u deze manier van lesgeven een verbetering t.o.v. de conventionele manier van lesgeven?*** => 19b. Zo ja/nee, waarom?*** De uiteindelijke resultaten in 3 gym vielen me erg tegen. Proefwerk in 3 havo is 22-6-04 geweest =>

20. Is deze methode een extra belasting voor u als docent in de zin van ordehandhaving / voorbereidingstijd?*** =>

21. Heeft u nog relevante opmerkingen die in de voorgaande vragen niet of onvoldoende aan bod zijn gekomen?

=>

Dank u voor het invullen van de evaluatie. U kunt de evaluatie terugsturen naar mijn e-mail-adres: [email protected] Wilt u mij ook, bij voorkeur digitaal, de volgende documenten/bestanden (indien beschikbaar) opsturen? Als de documenten/bestanden op het internet beschikbaar zijn (bijv. op Brainbox) , kunt u ook volstaan met een link. Opbouw van de lessen/ studiewijzer Films/krantenknipsels die gebruikt zijn om de context te schetsen Beschrijving van de praktica (leerlingenmateriaal + eventueel materiaal voor docent/toa) papier no 1 t.e.m. 6 aan Vragenlijsten voor de leerlingen Evaluaties van de leerlingen(_aan Jan Apotheker gegeven) Proefwerken + cijfers ; cijfers Zie brainbox Roel Posters/ Powerpoint zie brainbox Roel Eventueel ander materiaal Tip: Bij het versturen van bestanden naar een e-mail adres of naar Brainbox is het handig om alle bestanden in te pakken als 1 *.zip of *.rar bestand. Zo hoeft u maar 1 attachment te versturen in plaats van een heleboel. Indien materiaal niet digitaal aangeleverd kan worden, kunt u documenten opsturen naar: J.Apotheker Chemiedidactiek Nijenborgh 4 9747 AG Groningen

[Evaluatie leerlingen]

Evaluatie project verbrandingen Mocht je ruimte tekort komen, dan kan je de vragen op de achterkant van het blaadje afmaken 1. Wat heb je van dit project geleerd? Qua samenwerking …………………………………………………………………………………………………... Qua leerstof …………………………………………………………………………………………………... 2. Wat vond je leuk aan dit project? …………………………………………………………………………………………………... 3. Wat vond je minder leuk aan dit project? …………………………………………………………………………………………………... 4. Wat vond je van de manier waarop dit project gegeven werd? …………………………………………………………………………………………………... 5. Wat vond je van het feit dat er veel keuzemogelijkheden waren? …………………………………………………………………………………………………... 6. Heb je nu meer geleerd dan uit het boek, wat je vorige periode hebt gedaan? …………………………………………………………………………………………………... 7. Vind je zo’n project leuk en leerzaam genoeg om vaker in het jaar te doen? …………………………………………………………………………………………………... .

Chemische vragen verbrandingen Vraag Wat weet je van verbrandingen?

Goed Fout

1

Tijdens verbranding reageert de brandstof met de zuurstof Zodra een brandstof en zuurstof bij elkaar komen begint de verbranding altijd meteen

O

O

O

O

3

In het menselijk lichaam vinden geen verbrandingen plaats omdat er geen vuurverschijnselen te zien zijn.

O

O

4

Ruim 200 jaar geleden dachten belangrijke wetenschappers dat in een brandbare stof relatief veel “flogiston” zit dat bij verbranding ontwijkt en de vuurverschijnselen opwekt, bijvoorbeeld in de vlam van een kaars. Deze theorie geldt nog steeds.

O

O

5

Door de hitte in de vlam kan de verbranding plaatsvinden O

O

6

Verbruik van suiker in het lichaam is eigenlijk hetzelfde proces als verbranding van suiker in een experiment

O

O

7

Bij verbranding wordt de brandstof omgezet in as. Het totale gewicht wordt daardoor minder.

O

O

8

Een stof blijft tijdens verbranding hetzelfde, maar verandert alleen naar een andere vorm.

O

O

9

De verbranding is onomkeerbaar dus kan niet worden teruggedraaid zodat de beginstoffen weer ontstaan

O

O

10

Zuurstof doet niet mee in de verbrandingsreactie

O

O

11

Verbrandingen leveren warmte op, maar moeten eerst op O gang worden geholpen.

O

12

Zuurstof is nodig om de vlam gaande te houden

O

O

13

Verbranding is een chemische reactie

O

O

14

Zuurstof gaat apart in een andere stof over tijdens verbranding Tijdens verbranding is zuurstof nodig

O

O

O

O

16

De vlam die je ziet bij verbranding is het bewijs van een chemische reactie

O

O

17

Zuurstof wordt door de vlam omgezet en opgebruikt

O

O

18

Het koken van water is eigenlijk hetzelfde als verbranden O

O

2

15

Vraag Wat weet je van verbrandingen?

Goed Fout

19

Gassen zoals lucht of zuurstof hebben geen gewicht

O

O

20

De vlam bevat zowel de brandstof als zuurstof die met elkaar aan het reageren zijn.

O

O

21

Materie kan worden omgezet in warmte

O

O

22

Als staalwol verbrand dan ontstaat er koolstofdioxide

O

O

23

Tijdens verbranding veranderen de stoffen van de ene vorm naar de andere, of veranderen naar “niets”

O

O

24

Sommige eigenschappen blijven behouden.

O

O

25

Verbranding is een afbrekend proces

O

O

26

De productie van warmte in een verbranding is niet te verklaren De vlam bevat alleen de brandstof

O

O

O

O

28

Als water wordt gekookt tot stoom ontstaat er waterstofen zuurstofgas

O

O

29

De vlam bevat alleen zuurstof

O

O

30

O

O

O

O

32

De producten van een verbranding bevatten dezelfde atomaire bouwstenen als de uitgangsstoffen maar in een andere combinatie. De totale massa kan meer of minder worden of hetzelfde blijven omdat de uitgangsstoffen verschillen van de producten. De vlam bevat zowel brandstof als zuurstof

O

O

33

Voor verbranding is alleen brandstof nodig

O

O

34

Eigenschappen van de uitgangsstoffen blijven niet bewaard De totale massa van de uitgangsstoffen én producten blijft voor en na de verbranding hetzelfde.

O

O

O

O

36

De eigenschappen van de uitgangsstof ná de verbranding O zijn compleet anders dan voor de verbranding

O

37

Leg uit in je eigen woorden en met behulp van een tekening wat jij verstaat onder het begrip “verbranding”

27

31

35

Vraag Wat weet je van verbrandingen? 38

Wat gebeurt er met een stof die verbrand?

39

Wordt er iets geproduceerd bij de verbranding van hout? O Ja O Nee O Weet ik niet Verklaar je antwoord

40

Kijk naar de onderstaande tekening. De kaars onder de glazen stolp gaat uit na een aantal seconden.

A: Wat gebeurt er met de was van de kaars?

B: Wat is er gebeurd met de lucht onder de stolp?

C: Wordt er iets gevormd in deze seconden? Zo ja, wat is dat?

Vraag Wat weet je van verbrandingen? 41

Waaruit bestaat een vlam?

42

Een student verwarmt 6 gram magnesium strip in een porseleinen schaaltje en verbrand het naar wit poeder. Na afloop weegt de student het schaaltje weer en ziet dat het witte poeder nu 10 gram weegt. Waardoor neemt het gewicht toe? Maak een keuze uit de volgende mogelijkheden door één rondje aan te kruisen: O De zuurstof van de lucht mengde met het magnesium, waardoor het gewicht toenam O Toen het magnesium verwarmd werd zette het uit, waardoor het zwaarder werd O Het magnesium reageerde met de zuurstof uit de lucht waardoor het gewicht toenam O Het magnesium kreeg warmte van de vlam, waardoor het gewicht toenam. O Dit resultaat kan niet. Het gewicht kan nooit toenemen.

Discussievragen Verbrandingen 3 G Groep

Deelnemers

Beantwoord de volgende discussievragen door de antwoordvakken in te vullen. Als je het niet eens bent over de antwoorden moet je dit ook invullen.

Bij verbranding wordt de brandstof omgezet in as. Het totale gewicht wordt daardoor minder omdat gassen geen gewicht hebben.

De eigenschappen van de uitgangsstof ná de verbranding zijn compleet anders dan voor de verbranding

De totale massa kan bij verbranding meer of minder worden of hetzelfde blijven omdat de uitgangsstoffen verschillen van de producten. Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen

Het koken van water is eigenlijk hetzelfde als verbranden. Er onstaat dan waterstof- en zuurstofgas

De verbranding is onomkeerbaar dus kan niet worden teruggedraaid zodat de beginstoffen weer ontstaan

Het gewicht van een uitgangsstof kan bij verbranding nooit toenemen.

Verbranding is een afbrekend proces

Verbruik van suiker in het lichaam is eigenlijk hetzelfde proces als verbranding van suiker in een experiment

Onderzoeksvragen Verbrandingen 3 G Groep

Deelnemers

Maak hieronder minstens drie onderzoeksvragen die je naar aanleiding van de discussievragen zou willen onderzoeken. Geef ook aan hoe je dit denkt te onderzoeken

Nr. 1

2

3

4

5

6

Wat wil je onderzoeken?

Hoe wil je dit onderzoeken?

Resultatentabel havo 3 Resultaten

Goede antwoord

Grp1: Gas ipv zuurstof Grp4: Ze stijgen omdat er gas in zit Grp6: Sneller waant het gas blaast ze de lucht in.

Bellen stijgen sneller, omdat aardgas lichter is dan lucht

1

Stijgen de bellen sneller of langzamer dan gewone zeepbellen, of dalen ze? Waarom?

2

Zit er lucht of aardgas in de bel, Grp 1: Beiden of beiden? Grp 4: alleen aardgas Grp 6: Beiden

Alleen aardgas, het komt direct vanuit de slang in de vloeistof waaruit een bel ontstaat

3

Wat kan je zeggen over de reactiesnelheid?

Grp 1: Je moet snel zijn Grp 4: Het brandt heel snel

Er vindt geen explosie plaats omdat het gas nog niet met lucht is gemengd. Dit gebeurt pas als de bel stukgaat.

4

Waarom mag dit nooit met gas uit het fornuis of uit de bunsenbrander?

Grp 1: Misschien giftige stoffen Grp 4: te grote toevoer van gas

Het gas wat uit het fornuis komt is al gemengd met lucht! Als je dat in een zeepbel doet knalt het wel. Niet doen, gevaarlijk!!

1

Wat zit er in de grootste gaskolom?

Grp Grp Grp Grp

1: 2: 4: 6:

Waterstof en water Waterstof en water Waterstof en water Waterstof

2

Wat zit er in de kleinste gaskolom?

Grp Grp Grp Grp

1: 2: 4: 6:

Zuurstof en water Water en zuurstof Zuurstof en water Zuurstof

Waterstof, omdat in water 2 maal zoveel waterstof zit dan zuurstof, kijk maar naar de formule: H2O. Aan de plus-electrode ontstaat waterstof (hoef je nog niet te onthouden) Zuurstof, omdat in water veel minder zuurstof zit dan waterstof. Aan de minelectrode ontstaat zuurstof (hoef je nog niet te onthouden)

Omkeerbaarheid van verbranding met toestel van Hoffman vamvanoffmanHofmann

Brandende bellen

Prf Vr. Omschrijving

3

Waar komen deze gassen vandaan?

4

Waarom is de ene gaskolom groter dan de andere?

5

Komt er bij dit proces energie vrij of moet en energie worden toegevoerd?

6

Wat voor proces vindt er plaats in de beide regeerbuizen?

7

Komt er bij deze processen energie vrij of moet er energie worden toegevoerd?

8

Wat voor stoffen worden er geproduceerd in iedere buis?

Grp 1: uit het water door electriciteit Grp 2: uit het water door electriciteit Grp 4: Door energie toe te voeren ontleedt het zichzelf Grp 1: Omdat er meer waterstof dan zuurstof in het water zit Grp 2: omdat die meer waterstof bevat Grp 4: Omdat de ene vloeistof sterker reageert op de stroom dan de ander Grp 6: In de ene zit meer waterstof dan de andere Grp1: Toegevoerd Grp 2: Er wordt gas toegevoegd, daardoor zakt het Grp 4: Toegevoerd Grp 6: Toegevoerd Grp 1: het gas duwt het water omlaag Grp 2: Electrolyse, 2 stoffen worden gescheiden: Grp 4: zuurstofgas: verbranden houtspaander, Waterstofgas verbranden tot water Grp 6: Het ontleden van water Grp 1: Er komt energie vrij Grp2: Toegevoerd (stroom) Grp 4: Er komt energie vrij Grp 6: Toegevoerd Grp 1: Waterstof en zuurstof Grp 2: Waterstof en zuurstof Grp 4: Waterstof en zuurstof Grp 6: Waterstof en zuurstof

Deze ontstaan door ontleding van het water

In water zit 2 maal zoveel waterstof als zuurstof. Kijk maar naar de formule: H2O

Ontleden van water kost energie, dat kan je zien omdat er stroom aan wordt toegevoerd! Ongeveer 12 volt, 0,5 ampere = 6 Watt Verbrandingen

Er komt energie vrij, iedere verbranding levert warmte op

In de buis waarin waterstof wordt aangestoken, wordt water geproduceerd, wat je kan zien aan de waterdruppeltjes die aan de wand verschijnen na de explosie. In de buis met de zuurstof is een gloeiende houtspaander gestoken die door de zuurstof opvlamde of veel harder gloeide. Hieruit is dan koolzuur en water ontstaan.

De verbrandingsproducten

9

Is hiermee bewezen dat een verbranding omkeerbaar is? Waarom?

10

Is de toegevoerde energie dezelfde als de geproduceerde energie in deze hele proef?

1

Is hier sprake van chemische reacties (stoffen veranderen in andere stoffen) of is dit nu alleen verdamping of iets dergelijks?

2

Welke stoffen komen hier nu vrij bij verbranding? Geldt dat voor alle verbrandingen?

Grp 1: Ja, want bij verbranding komt weer damp Grp 2: Ja, want bij verbranding komt weer damp Grp 4: Als je de waterstof aansteekt wordt het weer water Grp 6: Grp 1: Nee, want in het begin kon je water niet verbranden en later wel. Grp 2: Nee, want in het begin kon je water niet verbranden en later wel Grp 4: Nee, want stroom kan je geen houtspaanders laten branden en waterstofgas laten knallen. Grp 6: Grp 1: Ja, want water wordt troebel en poeder verkleurt. Grp 2: Kalkwater is troebel geworden Grp 5: Verdamping omdat de stof alleen verandert van kleur en niet van stof Grp 7: Alleen verdamping, er komen geen chemische stoffen vrij Grp1: Er komt witte rook vrij. Koolstofdioxide en waterstof Grp 2: In het buisje komt koolstofdioxide vrij en in het u-buisje toon je water aan Grp 5: koolstofdioxide en waterdamp Grp 7: Stikstof en waterstof, en witte rook

Ja, want eerst hebben we water ontleedt in waterstof en zuurstof, en daarna hebben we de waterstof weer verbrandt tot water

Dat is voor jullie niet na te meten, maar misschien wel te beredeneren: Ja, omdat het dezelfde reactie is in omgekeerde richting, hoort daar ook de energiebalans bij die voor deze reactie geldt: 2H2O + Energie <-> 2H2 + O2 Chemische reactie, want de stoffen veranderen geheel van eigenschappen

Uit de meeste verbrandingen komt koolzuur (kalkwater wordt troebel) en water (wit kopersulfaat wordt blauw)

3

Zijn dit nu atomen of moleculen of beiden die hier aan deelnemen?

Grp Grp Grp Grp

1: 2: 5: 7:

Atomen Beiden Atomen Moleculen

Moleculen, want die bestaan weer uit atomen. In een chemische reactie krijgen de deelnemende moleculen een andere samenstelling van atomen, bijvoorbeeld in de verbranding van aardgas:

Geflambeerd geld

CH4 + 2O2 -> 2H2O + CO2

4

Je moet warmte toevoeren (aansteker) en er komt warmte vrij (verbranding). Komt er nu in totaal warmte vrij of moet er warmte bij worden gestopt?

Grp 1: Er komt meer warmte vrij en je moet veel water toevoegen voor verdamping Grp 2: Beide Grp 5: Er moet warmte bij worden gestopt om water te verdampen Grp 7: Warmte bij die weer vrijkomt Grp 1: Ja, kaars en alcohol geven duidelijke verkleuring van het kalkwater Grp 2: Kan je met kalkwater aantonen Grp 5: Ja, kaars en alcohol, kalkwater verkleurd Grp 7: Ja, bij iedere verbranding komt CO2 vrij.

5

Geven alle stoffen die duidelijk vuurverschijnselen geven (verbranden) ook CO2 productie? Verklaar dit voor iedere stof.

6

Kan je ook CO2 productie krijgen zonder vuurverschijnselen?

1

Waarom brand dit biljet?

Grp Grp Grp Grp Grp

2

Waarom gaan de vlammen uit?

Grp 6: Als de alcohol opgebrand is

1: 2: 5: 7: 6:

Ja, Bijv. in het lichaam Ja, bijv. in het lichaam Ja, uitademing Omdat het nat is van de jenever

Aan deze reactie kan je zien dat je atomen (C, H en O) op een andere manier samengaan en andere moleculen vormen met andere eigenschappen. Dit is belangrijk om goed te begrijpen. In totaal komt er warmte vrij. Vergelijk maar eens als je de brander aansteekt. Hiervoor is een klein vlammetje voldoende, terwijl er heel veel warmte vrijkomt.

CO2-productie gebeurt alleen bij die verbrandingen waar ook C-atomen in de brandstof zitten! Dus, er vindt geen CO2productie plaats in de verbranding van Magnesium (Mg). Je ziet meteen aan de brandstof Mg dat er geen C-tjes inzitten. Ja, in de langzame verbrandingen in levende wezens, zoals ons eigen lichaam

Vanwege de alcohol in het 50%/50% alcohol/water mengsel die aan het biljet kleeft. Omdat de alcohol verbrandt is.

3

Waarom brand het biljet niet verder?

Grp 6: Het vuur zit in de alcohol en gaat er niet uit

4

Is er gebrek aan zuurstof?

Grp 6: Nee, er is genoeg in het lokaal

5

Is er gebrek aan brandstof?

6

Wat is er te zeggen over de temperatuur van het biljet?

7

Lukt deze proef ook met 100 % water? Waarom? Lukt deze proef ook met 100 % alcohol? Waarom?

Grp 6: Nee, alcohol en biljet kunnen allebei branden Grp 6: Die is te laag omdat de alcohol sneller brand en het biljet door het water teveel is afgekoeld Grp 6: Nee, want water brand pas bij hele hoge temperatuur Grp 6: Nee, want dan gaat de vlam niet meer uit.

8

Omdat het water uit het alcohol / water mengsel de temperatuur te laag houdt voor verdere verbranding van het biljet. Het biljet wordt wel een beetje warm, mar niet warm genoeg. Nee, dit kan uit de lucht komen Nee, het biljet zou ook kunnen branden Deze is te laag voor verdere verbranding

Nee, want het water aan de buitenkant kan niet branden. Nee, want dan vliegt het hele biljet ook in de brand, omdat het niet koel gehouden wordt door het water in het alcohol / water mengsel

Resultatentabel gymnasium 3 Prf Vr. Omschrijving

Omkeerbaarheid van verbranding met toestel van Hofmann

Brandende bellen

1

2

Resultaten

Stijgen de bellen sneller of langzamer dan gewone zeepbellen, of dalen ze? Waarom? Zit er lucht of aardgas in de bel, of beiden?

Bellen stijgen sneller, omdat aardgas lichter is dan lucht

3

Wat kan je zeggen over de reactiesnelheid?

4

Waarom mag dit nooit met gas uit het fornuis of uit de bunsenbrander?

1

Wat zit er in de grootste gaskolom?

Grp 1: Waterstof Grp 2: Water nee zuurstof nee waterstof

2

Wat zit er in de kleinste gaskolom?

Grp 1: Zuurstof Grp 2: Water nee zuurstof en waterstof nee zuurstof

3

Waar komen deze gassen vandaan? Waarom is de ene gaskolom groter dan de andere? Komt er bij dit proces energie vrij of moet en energie worden toegevoerd?

Grp 1: Ontleedt uit water Grp 2: Uit de reactie tussen water en stroom Grp 1: Het is H2 2 waterstof en 1 zuurstof Grp 2: Omdat 2H 1O is Grp 1: Toegevoerd, als je dat niet doet gebeurd er niets Grp 2: toegevoerd

4 5

Goede antwoord

Alleen aardgas, het komt direct vanuit de slang in de vloeistof waaruit een bel ontstaat Er vindt geen explosie plaats omdat het gas nog niet met lucht is gemengd. Dit gebeurt pas als de bel stukgaat. Het gas wat uit het fornuis komt is al gemengd met lucht! Als je dat in een zeepbel doet knalt het wel. Niet doen, gevaarlijk!! Waterstof, omdat in water 2 maal zoveel waterstof zit dan zuurstof, kijk maar naar de formule: H2O. Aan de plus-electrode ontstaat waterstof (hoef je nog niet te onthouden) Zuurstof, omdat in water veel minder zuurstof zit dan waterstof. Aan de minelectrode ontstaat zuurstof (hoef je nog niet te onthouden) Deze ontstaan door ontleding van het water In water zit 2 maal zoveel waterstof als zuurstof. Kijk maar naar de formule: H2O Ontleden van water kost energie, dat kan je zien omdat er stroom aan wordt toegevoerd! Ongeveer 12 volt, 0,5 ampere = 6 Watt

6

Wat voor proces vindt er plaats in de beide regeerbuizen? Komt er bij deze processen energie vrij of moet er energie worden toegevoerd? Wat voor stoffen worden er geproduceerd in iedere buis?

Grp 1: Verbranding (wordt omgekeerd) Grp 2: Ontledingsproces Grp 1: Allebei, vuur toegevoerd, reageert met een stof en er komt nieuwe energie vrij Grp2: Toegevoerd Grp 1: in de ene waterstof en in de andere zuurstof Grp 2: H en O2

9

Is hiermee bewezen dat een verbranding omkeerbaar is? Waarom?

10

Is de toegevoerde energie dezelfde als de geproduceerde energie in deze hele proef?

Grp 1: Ja, water is een verbrandingsproduct van waterstof en zuurstof. Grp 2: Ja, als je water ontleed ontstaat er waterstof en zuurstof. Als je waterstof weer verbrand ontstaat er weer water. Grp 1: Nee, bij de toegevoegde is het elektrische energie, de geproduceerde energie is warmte. Grp 2: Het is dezelfde reactie alleen omgekeerd, dus de energie is dezelfde

1

Is hier sprake van chemische reacties (stoffen veranderen in andere stoffen) of is dit nu alleen verdamping of iets dergelijks? Welke stoffen komen hier nu vrij bij verbranding? Geldt dat voor alle verbrandingen?

7

De verbrandingsproducte n

8

2

Grp 1: Nee, er komen geen andere stoffen Grp 2: Ja, het kopersulfaat werd blauw Grp 3: Ja, het kopersulfaat werd blauw en er komt gas vrij van de alcohol Grp1: CO2 en waterdamp. Geldt niet voor allemaal, er komt niet altijd waterdamp bij Grp 2: CO2 Daardoor werd het water ook troebel. Dat geldt voor alle verbrandingen Grp 3: CO2 : Ja dit geldt bij alles

Verbrandingen Er komt energie vrij, iedere verbranding levert warmte op In de buis waarin waterstof wordt aangestoken, wordt water geproduceerd, wat je kan zien aan de waterdruppeltjes die aan de wand verschijnen na de explosie. In de buis met de zuurstof is een gloeiende houtspaander gestoken die door de zuurstof opvlamde of veel harder gloeide. Hieruit is dan koolzuur en water ontstaan. Ja, want eerst hebben we water ontleedt in waterstof en zuurstof, en daarna hebben we de waterstof weer verbrandt tot water

Dat is voor jullie niet na te meten, maar misschien wel te beredeneren: Ja, omdat het dezelfde reactie is in omgekeerde richting, hoort daar ook de energiebalans bij die voor deze reactie geldt: 2H2O + Energie <-> 2H2 + O2 Chemische reactie, want de stoffen veranderen geheel van eigenschappen

Uit de meeste verbrandingen komt koolzuur (kalkwater wordt troebel) en water (wit kopersulfaat wordt blauw)

3

Zijn dit nu atomen of moleculen of Grp 1: Beiden, het kan niet uit alleen beiden die hier aan deelnemen? moleculen / atomen bestaan Grp 2: Beiden, moleculen bestaan uit atomen, en in elke stof komen moleculen voor Grp 3: Beiden

Moleculen, want die bestaan weer uit atomen. In een chemische reactie krijgen de deelnemende moleculen een andere samenstelling van atomen, bijvoorbeeld in de verbranding van aardgas: CH4 + 2O2 -> 2H2O + CO2

Je moet warmte toevoeren (aansteker) en er komt warmte vrij (verbranding). Komt er nu in totaal warmte vrij of moet er warmte bij worden gestopt?

5

Geven alle stoffen die duidelijk vuurverschijnselen geven (verbranden) ook CO2 productie? Verklaar dit voor iedere stof.

6

Kan je ook CO2 productie krijgen zonder vuurverschijnselen?

1

Waarom brand dit biljet?

Geflam beerd geld

4

Grp 1: Meer warmte vrij, alcohol hoeft maar één keer aangestoken te worden Grp 2: Er komt meer warmte vrij, het vuur bleef lange tijd aan, je hoefde het maar 1x maal aan te steken Grp 3: Er komt meer warmte vrij, je hoefde het maar 1x maal aan te steken Grp 1: Ja, voor elke verbranding is brandstof + zuurstof + aansteker nodig, en de zuurstof resulteert in CO2 Grp 2: Bij het verbranden van alcohol komt CO2 vrij Grp 3: Ja, voor elke vorm van vuur heb je brandstof, zuurstof en warmte nodig en zuurstof verbrandt in CO. Grp 1: Ja, als je ademt komt er ook CO2 vrij Grp 2: Nee, of ja, in je adem bv. zit ook CO2 zonder verbranding / vuurverschijnselen. Grp 3: Nee, CO2 is een verbrandingsproduct

Aan deze reactie kan je zien dat je atomen (C, H en O) op een andere manier samengaan en andere moleculen vormen met andere eigenschappen. Dit is belangrijk om goed te begrijpen. In totaal komt er warmte vrij. Vergelijk maar eens als je de brander aansteekt. Hiervoor is een klein vlammetje voldoende, terwijl er heel veel warmte vrijkomt.

CO2-productie gebeurt alleen bij die verbrandingen waar ook C-atomen in de brandstof zitten! Dus, er vindt geen CO2productie plaats in de verbranding van Magnesium (Mg). Je ziet meteen aan de brandstof Mg dat er geen C-tjes inzitten. Ja, in de langzame verbrandingen in levende wezens, zoals ons eigen lichaam

Vanwege de alcohol in het 50%/50% alcohol/water mengsel die aan het biljet kleeft.

2

Waarom gaan de vlammen uit?

Omdat de alcohol verbrandt is.

3

Waarom brand het biljet niet verder?

4

Is er gebrek aan zuurstof?

Omdat het water uit het alcohol / water mengsel de temperatuur te laag houdt voor verdere verbranding van het biljet. Het biljet wordt wel een beetje warm, mar niet warm genoeg. Nee, dit kan uit de lucht komen

5

Is er gebrek aan brandstof?

Nee, het biljet zou ook kunnen branden

6

Wat is er te zeggen over de temperatuur van het biljet? Lukt deze proef ook met 100 % water? Waarom? Lukt deze proef ook met 100 % alcohol? Waarom?

Deze is te laag voor verdere verbranding

7

Gewichtstoename na verbranding

8

1

Wat voor conclusie trek je uit de beide gewichtsmetingen?

Grp 3: Het weegt na de verbranding minder

2

Hoe kan je dit gewichtsverschil verklaren?

Grp 3: Er is gas vrijgekomen dat je niet meer kunt wegen

3

Wat voor conclusie trek je hieruit ten aanzien van het gewicht van gassen, zoals zuurstof?

Grp 3: Dat gas heel licht is

Nee, want het water aan de buitenkant kan niet branden. Nee, want dan vliegt het hele biljet ook in de brand, omdat het niet koel gehouden wordt door het water in het alcohol / water mengsel Er is eigenlijk een probleem met deze proef. Omdat de magnesium zo hard brandt, verdwijnt er veel magnesiumoxide in de lucht. Als je alle magnesium zou opvangen (bv. in een omgekeerd bekerglas) dan zou je gewichtstoename meten, net zoals in de laatste vraag van je toets! Magnesium reageert met zuurstof tot magnesiumoxide, wat natuurlijk zwaarder is! 2Mg + O2 -> 2MgO Het gas zuurstof heeft zeker ook gewicht!

4

Denk je dat het gewicht van alle stoffen die aan de verbranding deelnemen hetzelfde blijft of niet?

5

Hoe kan je het antwoord van de Grp 3: In de proef werd de magnesium ook vorige vraag nu laten kloppen met lichter je waarneming in deze proef?

1

Wat zal er gebeuren als papier in een vlam gehouden wordt? Wat verwacht je dat er zal gebeuren met het papieren keteltje zonder water als het in de vlam wordt gehouden? Wat verwacht je dat er zal gebeuren met het papieren keteltje met water als het in de vlam wordt gehouden? Wat zag je gebeuren toen het papieren keteltje zonder water boven een vlam werd gehouden? Wat zag je gebeuren toen het papieren keteltje met water boven een vlam werd gehouden? Is er gebeurd wat jij had verwacht?

Ontbrandingstemperatuur

2

3

4

5

6

Grp 3: Nee, het magnesium wordt lichter omdat er een deel verandert in gas

Grp 4: Het verbrandt

Ja, als je alle deelnemende stoffen tijdens een verbranding goed bij elkaar zou houden, kan je aantonen dat het totale gewicht van die deelnemende stoffen hetzelfde blijft Vóórdat de verbranding begon heb je wel het magnesium gewogen, maar niet de zuurstof die óók aan de verbranding deelnam. Dat vliegt in de brand

Grp 4: Het verbrandt

Dat vliegt ook in de brand

Grp 4: Wordt warm, water verdampt, daarna fikt bakje af

Dat vliegt niet in de brand

Grp 4: De vlam slaat er in

Vloog in de brand

Grp 4: Verbrandde nog niet, water ging koken Vloog niet in de brand, het water erin ging na verloop van tijd zelfs koken! Grp 4: Ja

?

Samenstelling aanstekergas Flitsend proefje

7

Geef een verklaring voor de gebeurtenissen in de beide experimenten.

1

Bevat het aanstekergas nog iets anders dan propaan en butaan en zo ja, wat? Welke aansteker bevat in verhouding het meeste propaan?

2 3

1

2

In welke aansteker denk je dat bij kamertemperatuur de druk het hoogst is? Wat zie je als het kalium of natriumnitraat in de reageerbuis wordt verhit? Wat gebeurt er als je het koolstofpoeder in de buis doet?

Grp 4: Bakje zonder water verbrandt, dat is logisch. Er was geen koelstof. Het papier bij het bakje met water werd door het water koel gehouden. Toen het water verdampt was, was er geen koelstof meer, bakje alsnog verbrandt.

Grp 3: Ja, het bevatte ook methylpropaan Grp 3: Aansteker 2 (de lange) Grp3: De kleine, want er zit meer in.

Grp 2: het wordt vloeibaar, je neemt kleine belletjes waar en het wordt geel van kleur Grp 3: Het smelt en wordt een heldere vloeistof Grp 2: Er ontstaan vuurverschijnselen en het koolstofpoeder spuit eruit Grp 3: Er komt een vlam in het buisje, het koolstofpoeder verbrandt

Het papieren keteltje zonder water ging in de brand zoals ieder papier in de brand gaat, omdat er een vlam onder wordt gehouden. Het papieren keteltje met water gaat niet in de brand omdat het water in het keteltje het papier zo koel houdt dat de ontbrandingstemperatuur van papier niet kan worden bereikt, waardoor het dus ook niet in de brand vliegt. Deze ontbrandingstemperatuur ligt ook hoger dan het kookpunt van water, omdat het water wel kan koken en het papier nog steeds niet brandt Ja, nog een andere stof: iso-propaan

? In die aansteker met het meeste propaan

Na flink verhitten zie je belletjes

Dan krijg je kleine vonkjes en soms wat vuur in de buis

3

Hoe zou je de reactie van het koolstofpoeder kunnen karakteriseren?

4

Wat is er voor een dergelijke reactie nodig?

5

Hoe zou die stof dan daar terechtkomen?

1

Kon je de ontsnappende gassen aansteken? Heb je begrepen of gehoord of je de ontsnappende gassen van water uit het toestel van Hofman aangestoken konden worden? Hoe verklaar je dit verschil?

Is koken verbranden of ontleden?

2

3

4 5

Waar bestaat het gas uit wat ontsnapt na het koken? Is er in dit experiment nu sprake geweest van verbranding? Waarom?

Grp 2: Met aanraking van het natriumnitraat en het koolstofpoeder vat het koolstofpoeder vlam Grp 3: Door de hitte van de vloeistof ontvlamt de koolstof Grp 2: vuur, nee natriumnitraat, nee koolstofpoeder: zuurstof. Grp 3: Hitte, brandstof, zuurstof Grp 2: Bij verbranding, nee, door koolstofpoeder bij het gesmolten natriumnitraat toe te voegen komt er zuurstof vrij Grp 3: De hitte van de vlam trekt zuurstof aan, als het natrium kookt, komen er bellen, dat is de zuurstof. Grp 1: Nee

Als een verbranding

Grp 1: Ja, de waterstof kon worden aangestoken en de O2 bevorderde slechts de verbranding van een gloeiende sintel.

Ja, dat kon!

Grp 1: Water is een verbrandingsproduct. Dat kan niet nog eens aangestoken worden. Als het weer H2 of O2 is, dan kan de waterstof aangestoken worden. De conclusie, het koken van water is niet hetzelfde als verbranden van water.

In dit experiment bestaat het gas boven het kokende water uit water in gasvorm (waterdamp), wat niet kan branden. In het toestel van Hofman bestaan de gassen uit waterstof en zuurstof. Waterstof kan branden, zuurstof kan meedoen aan de verbranding van een gloeiende houtspaander. Het zijn dus totaal verschillende gassen. Waterdamp

Grp 1: waterdamp Grp1: Nee, omdat de ontstane gassen niet aangestoken konden worden.

Brandstof, zuurstof en een temperatuur boven de ontbrandingstemperatuur Brandstof is het koolstofpoeder, de temperatuur is boven de ontbrandingstemperatuur, dus de zuurstof moet uit die belletjes komen!

Nee

Nee. Het is niet ontleedt, er was dus ook geen chemische reactie. De moleculen blijven hetzelfde.

Katalysator Brandendelamp

1

Kon je het eerste blokje zonder as goed laten branden?

Grp 2: Nee Grp 4: formulier zoek?

Nee, dit smelt weg tot caramel

2

Kon je het tweede blokje met as goed laten branden?

Grp 2: Wel aardig Grp 4: formulier zoek?

Ja, met enige moeite door de brander erop te zetten kan je dit blokje laten branden

3

Hoe verklaar je dit verschil?

Op de één of andere manier stimuleert de as de verbranding van de suiker

4

Een stof die een reactie zoals een verbranding kan laten versnellen noem je een katalysator. Kan je een verklaring geven hoe deze werkt?

Grp 2: Soms heb je een katalysator nodig voor verbranding Grp 4: formulier zoek? Grp 2: Grp 4: formulier zoek?

5

Waarom is er een katalysator in een auto nodig?

Grp 2: Grp 4: formulier zoek?

1

Hoe kan je deze felle flits verklaren?

2

Wat is er met deze lamp gebeurd voordat deze aangezet werd?

Grp 1: zuurstof , brandstof + vonk reageren = verbranden. Het is snel afgelopen omdat de zuurstof heel snel op is Grp 2: Zekering vatte vlam Grp 3: Te veel stroom door de gloeidraad waardoor de draad springt en er een vlam ontstat Grp 4: Er zat geen zuurstof bij maar nu wel = vuur Grp 1: Gasvulling was weggehaald Grp 2: Zonder zuurstof kan het geen vlam vatten dus is er waarschijnlijk zuurstof toegevoegd Grp 3: Gaatje in de lamp gemaakt Grp 4: Gaatje in de lamp gemaakt

Een verklaring kan zijn dat de as in staat is de suikermoleculen en de zuurstofmoleculen te binden, dichter bij elkaar te brengen en daardoor de kans te vergroten dat ze elkaar raken, en dus kunnen reageren Om de niet-verbrande brandstof alsnog te verbranden zodat deze niet in het milieu terechtkomen. De wolfraamdraad verbrandde omdat er kennelijk zuurstof of lucht in de lamp zat.

Er is op de één of andere manier zuurstof of lucht in de lamp toegelaten.

3

Fosforexperiment

1

2

Waarom is de gasvulling van een gloeilamp nodig?

Grp 1: Dan blijft die doorbranden Grp 2: Om de lamp te kunnen laten gloeien Grp 3: Anders gaat hij branden Grp 4: Dan is er geen zuurstof tegen ontvlamming

Dat is een moeilijke vraag. De reden is om de verdamping van de gloeidraad tegen te gaan door de gasdruk. Als er geen gas zou zijn (vacuüm) dan zou de hete gloeidraad verdampen en zou deze metaaldamp tegen het koude glas neerslaan. Dat zou het glas steeds ondoorzichtiger maken en de gloeidraad zou sneller op- of stukgaan. Waarom neemt het volume van de Grp 1: Bij de verbranding komt rook vrij, rook Omdat door de ontwikkelde warmte de lucht onder de klok toe? heeft volume, daardoor wordt het water gassen onder de klok uitzetten, en die het omlaag gedrukt water in de klok omlaag drukken Grp 2: Wij hadden verwacht dat het volume vd lucht af zou nemen omdat zuurstof afneemt bij verbranding dus weten we hier geen antwoord op te geven. Grp 3: Er komt een gas vrij waardoor het waterpeil in de klok daalt Grp 4: Vaste fosfor wordt gas -> volume groter Waar komt de rook vandaan en Grp 1: Uit de fosfor en gaat naar boven (de De rook is het verbrandingsproduct P2O5, waar gaat deze later naar toe? stop) een vaste stof!! Geen gas dus. Deze vaste Grp 2: De rook ontstaat uit verbranding van stof lost op in het water in de klok fosfor. Rook stijgt van nature maar kan er nu niet uit. Dus wordt de dichtheid van de rook groter. Grp 3: Van dat fosfor, in het water. Grp 4: Van de verbranding af, gaat het naar de lucht, ontsnapt langzaam via de dop

3

4

Eigen experiment groep 4

1

2

3

Waarom neemt het volume van de Grp 1: Het koelt af en lost op (i.h.water) lucht onder de klok later weer af? Grp 2: Doorgestreept: Zie het antwoord hierboven, de rookdichtheid wordt groter. Nieuw antwoord: Rook reageert met de oxide van fosfor die is vrijgekomen Grp 3: Rook lost op in het water waardoor het onder de klok vacuüm wordt gezogen Grp 4: Gas ging weg Hoe kan je uit dit experiment de Grp 1: Meetstreepjes op de klok zetten en hoeveelheid zuurstof in de lucht waar nu het water zit, was zuurstof. Dan meet meten? je het d.m.v. de meetstreepjes. Grp 2: We weten dat voor verbranding zuurstof nodig is, het vuur doofde, dus was de zuurstof in de pot op Grp 3: Lengte van de brand, nee, Massa van de fosfor Grp 4 (wij hadden het het eerste) Hoe meer fosfor erin blijft, hoe minder O2 in de lucht. Kan je de fosfor wegen, weet je het O2 gehalte. Kunnen we hout volledig Grp 4: willen we uitproberen in een verbranden zodat er geen as zelfbedacht experiment met zuivere zuurstof. overblijft door er extra zuurstof aan toe te voegen? Wat was het verschil tussen het Grp 4: Verbranding zonder zuurstof gaf gewicht van het hout voor en na gewicht (inclusief porceleinen schaaltje) voor verbranding, zonder extra verbranding: 26,03 gr en na verbranding zuurstof? 25,80 gram. Er is dus 0,17 gram verbrandt. Wat was het verschil tussen het gewicht van het hout voor en na verbranding, met extra zuurstof?

Grp 4: Verbranding met extra zuurstof gaf gewicht voor verbranding:26,03 gr en na verbranding 25,73. Er is dus 0,30 gram verbrandt.

Als de gassen weer afkoelen na verloop van tijd krimpen ze weer in, én de zuurstof uit de lucht onder de klok is opgebruikt.

Door het volumeverschil te meten uit de waterniveau’s vóór en ná het experiment. Het volumeverschil is de gebruikte hoeveelheid zuurstof. Vóór het experiment kon je ook de totale hoeveelheid lucht onder de klok meten,

4

Wat is je conclusie hieruit?

Grp 4:Er is dus meer verbrandt met extra zuurstof dan zonder. Theoretisch kan je dus verbranden zonder as maar we weten dat niet zeker omdat we niet zover zijn gegaan.

Evaluatieformulier groepsproject verbrandingen Naam: Klas:

Naam groepsgenoot 1:

Naam groepsgenoot 2:

Naam groepsgenoot 3:

Naam groepsgenoot 4:

Datum: Ikzelf

groepsgenoot 1

groepsgenoot 2

groepsgenoot 3

1. Kan zelfstandig werken 2. Begrijpt wat er gedaan moet worden 3. Kan anderen helpen 4. Kan goed in een groep werken 5. Houdt tijdens experimenten rekening met anderen 6. Werkt tijdens experimenten nauwkeurig en netjes 7. Kan resultaten goed verwerken Hier was ik erg goed in:

Hier waren mijn groepsgenoten erg goed in: Groepsgenoot 1:

Groepsgenoot 2:

Groepsgenoot 3:

Groepsgenoot 4:

groepsgenoot 4