VOLWASSENENONDERWIJS

VOLWASSENENONDERWIJS Organisatie:

Lineaire opleiding

Onderwijsvorm:

HOSP

Categorie:

Technisch

Aantal leerjaren:

3-jarige opleiding

Totale opleiding:

1080 lestijden

Opleiding:

SCHEIKUNDE optie Chemie

Nummer GO:

2005/045L (vervangt 2004/676L)

Nummer inspectie:

04-05/1293/G (vervangt 03-04/1052/G)

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Toegepaste Hogere Wiskunde en Statistiek – 1ste jaar (1 lestijd / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken ...................................................................................................................... 10 Pedagogisch - didactische wenken............................................................................................ 10 Didactische hulpmiddelen ........................................................................................................... 10 Evaluatie ................................................................................................................................................ 12 Bibliografie ............................................................................................................................................. 15


VISIE De gegradueerde in de chemie heeft als primaire taak het assisteren van de laboratoriumhoofden. Hij/zij moet in de loop van tijd wel in staat zijn om zelfstandig te werken en moet desnoods als vervanger van het laboratoriumhoofd kunnen optreden. Naast een strikt chemische basis moet hij/zij ook kennis hebben van gegevensverwerking en voldoende talenkennis hebben voor het lezen en begrijpen van literatuurgegevens en handleidingen. Hij/zij moet dus naast algemene beroepskennis ook over de nodige ondersteunende kennis beschikken. Ook het kunnen werken in teamverband is een noodzaak. Inhoudelijk heeft het studieprogramma een grondige vorming tot doel, gericht op verschillende aspecten van het praktisch werk in het laboratorium en het chemische bedrijf. Deze praktijk moet steunen op een sterke theoretische basis, die moet toelaten zelfstandig oplossingen uit te werken voor problemen die zich stellen bij de uitoefening van de beroepsactiviteiten. Het studieprogramma omvat derhalve zowel theoretische als praktische vakken met betrekking tot de verschillende domeinen van de chemie.

2


BEGINSITUATIE Daar de cursisten uit alle studierichtingen van de derde graad TSO, KSO, ASO en BSO kunnen komen en kunnen instromen zonder diploma secundair onderwijs of gelijkgestelde, mits het slagen voor een toelatingsproef, is slechts een elementaire technisch-wetenschappelijke voorkennis vereist. Er wordt van de cursisten evenwel verwacht dat ze een spontane belangstelling tonen voor de maatschappelijke en sociale dimensies van de technische en praktische vakken en dat ze bovendien een warme belangstelling opbrengen voor alle aspecten van chemie en techniek.

3


4

ALGEMENE DOELSTELLINGEN In essentie streeft de opleiding naar een praktijkgerichte evenwichtige en dynamische relatie tussen mens en techniek. Op lange termijn beoogt men het vormen van een aantal basiscompetenties die de chemie maatschappelijk bespreekbaar maakt en oplossingen insinueert aangaande productieproblemen. Het kan een aanzet zijn tot een proactieve en kritische houding in een professionele loopbaan. Dit impliceert het realiseren van een aantal algemene doelstellingen die eerder betrekking hebben op vaardigheden, waarden en attitudes dan op kennis en inzichten: • • • • • • • • • • • •

Het verwerven van vaardigheden met betrekking tot de toepassing van chemische relaties Het inzien van relaties tussen de chemie en andere vakgebieden Het kunnen aanwenden van ICT ten aanzien van relaties, structuren en oplossingsmethodes Een verzorgd en wetenschappelijk verantwoord verslag kunnen schrijven Aan de hand van verworven kennis en inzicht in verband met de chemische relaties de plaats van de techniek in de samenleving kunnen bepalen en milieubewust handelen Het kunnen deelnemen aan groepswerk met zin voor verantwoordelijkheid Het gefascineerd kunnen zijn door de chemie en hiertoe de nodige bedachtzaamheid aan de dag kunnen leggen in de omgang met levende wezens en omgeving Het opbrengen van aandacht voor de actualiteit met betrekking tot chemie en techniek Het inzien dat de beïnvloeding van de chemische techniek ecologische, socio-economische, ethische en esthetische implicaties inhoudt Het bereid zijn om in het eigen gedrag rekening te houden met de principes qua duurzame ontwikkeling Het verwerven van onderzoeksvaardigheden Het streven naar een correcte, zorgvuldige en punctuele houding in het realiseren van leeropdrachten


5

LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN LEERPLANDOELSTELLINGEN

LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen 1

Vertellen wat het domein en bereik van een functie zijn en weten hoe je dit moet opschrijven;

1

Lineaire functies en vergelijkingen

2

Kwadratische functies en vergelijkingen

Vertellen wat een lineaire functie is en hoe het functievoorschrift van een lineaire functie eruitziet; De grafiek van een lineaire functie tekenen met behulp van het nulpunt van een functie, de richtingscoëfficiënt en de as-afsnede; Bij de grafiek van een lineaire functie het functievoorschrift van de lijn opstellen; Het snijpunt van twee lineaire functies bepalen; De oplossing van twee lineaire vergelijkingen bepalen met de eliminatieen substitutiemethode; Vertellen wat de absolute waarde of moduluswaarde van een getal is; De grafiek tekenen van een lineaire modulusfunctie; De snijpunten berekenen van een lineaire modulusfunctie en een lineaire functie. 2

Vertellen wat een kwadratische functie is en hoe het functievoorschrift van een kwadratische functie eruitziet; De grafiek van een kwadratische functie tekenen; Snijpunten van twee kwadratische functies of een kwadratische functie en een lineaire functie bepalen met de grafiek; Snijpunten van twee kwadratische functies of een kwadratische functie met een lineaire functie berekenen met de abc-formule; De grafiek tekenen van een kwadratische modulusfunctie; De snijpunten berekenen van een kwadratische modulusfunctie met een lineaire functie;


6

LEERPLANDOELSTELLINGEN

LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen Hogere machtsvergelijkingen van het type xn=a oplossen. 3

Vertellen wat een eerstegraads gebroken functie is, en hoe het functievoorschrift van een eerstegraads gebroken functie eruitziet;

3

Gebroken functies

4

Exponentiële functies

5

Logaritmische functies

De grafiek van een eerstegraads gebroken functie tekenen; De horizontale en verticale asymptoot van een eerstegraads gebroken functie berekenen; De snijpunten van een eerstegraads gebroken functie en een lineaire functie bepalen met behulp van de grafiek; De snijpunten van een eerstegraads gebroken functie en een eerstegraadsfunctie berekenen; De grafiek tekenen van een eerstegraads gebroken modulusfunctie; De snijpunten bepalen van een eerstegraads gebroken modulusfunctie en een lineaire functie met behulp van een grafiek. 4

Vertellen wat exponentiële groei is en hoe het functievoorschrift van een exponentiële functie eruitziet; De grafiek van een exponentiële functie tekenen; Het verschil uitleggen tussen een machtsfunctie en een exponentiële functie; Snijpunten van een exponentiële functie en een lineaire functie bepalen; Snijpunten van twee exponentiële functies bepalen als beide functies te schrijven zijn met hetzelfde grondtal.

5

Een grafiek van een eenvoudige logaritmische functie tekenen op lineair, enkelvoudig logaritmisch en dubbel logaritmisch papier; Een grafiek van een logaritmische functie op lineair, enkelvoudig en dubbellogaritmisch papier lezen; De snijpunten van een lineaire functie en een logaritmische functie bepalen met behulp van een grafiek; De inverse functie van een logaritmische functie bepalen.


7


LEERINHOUDEN


Vertellen wat een wortelfunctie is;

6

Wortelfuncties

7

Goniometrische functies

8

Foutenleer

9

Gegevens verzamelen en weergeven

De grafiek van een wortelfunctie tekenen; De snijpunten van een wortelfunctie met een lineaire functie bepalen met behulp van de grafiek; De snijpunten berekenen van een tweedemachtswortelfunctie en een lineaire functie. 7

Uitleggen waarom f(x) = sin x, f(x) = cos x en f(x) = tan x periodieke functies zijn; De grafieken van f(x) = a · sin (bx + c) + d, f(x) = a · cos (bx + c) + d en f(x) = a · tan (bx + c) + d lezen en begrijpen; De grafieken van f(x) = a · sin (bx + c) + d, f(x) = a · cos (bx + c) + d en f(x) = a · tan (bx + c) + d in graden en radialen tekenen; De periode en amplitude berekenen van de functies f(x) = a · sin (bx + c) + d, f(x) = a · cos (bx + c) + d en f(x) = a · tan (bx + c) + d; De horizontale en verticale verschuiving van f(x) = a · sin (bx + c) + d, f(x) = a · cos (bx + c) + d en f(x) = a · tan (bx + c) + d bepalen.

8

Vertellen wat toevallige en systematische meetfouten zijn; De absolute en relatieve fout van een meetwaarde bepalen; De onnauwkeurigheid van een meetwaarde bepalen met behulp van de klasse van een meetinstrument; Meetwaarden met het juiste aantal significante cijfers, de juiste absolute en / of relatieve meetfout en de juiste eenheden weergeven; Het resultaat van een berekening met meetwaarden op de juiste manier weergeven.

9

Vertellen wat een statistisch onderzoek is en aangeven waarom we onderzoek verrichten; Vertellen uit welke stappen een statistisch onderzoek bestaat; Vertellen aan welke eisen een tabel moet voldoen en zelf een tabel


8


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen maken; Een beeld-, een staaf-, een kruisjes-, een cirkel-, een punten-, en een stapeldiagram maken; Vertellen wat de voor- en nadelen van deze diagrammen zijn en wanneer je ze gebruikt; Uitleggen wat interpoleren en extrapoleren is; Aan de hand van gegevens zelf interpoleren of extrapoleren. 10

Een frequentietabel opstellen en hieruit een histogram tekenen;

10

Statistische begrippen

11

Normale verdeling

12

Steekproeven

De relatieve frequentie berekenen; De spreidingsbreedte bepalen en de klassebreedte berekenen; Het ongewogen en gewogen gemiddelde berekenen; De modus en mediaan bepalen; De variantie, standaarddeviatie en variatiecoëfficiënt berekenen. 11

De kenmerken van een normale verdeling noemen en herkennen; Vertellen wat een Gauss-kromme is; De relatie tussen de spreidingsmaten en de normale verdeling weergeven; Berekeningen uitvoeren met gegevens uit een normale verdeling; Vertellen wat een somverdeling is; Berekeningen uitvoeren met een somverdeling; Een gestandaardiseerde Z-waarde berekenen; Een normaalverdelingstabel gebruiken bij berekeningen.

12

De uitschieters van een steekproef bepalen; Het gemiddelde en de standaarddeviatie van een steekproef berekenen; Uitleggen wat het verschil is tussen het gemiddelde en de standaarddeviatie van een populatie en het gemiddelde en de


9


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen standaarddeviatie van een steekproef; De afronding van waarnemingen berekenen; Vertellen wat betrouwbaarheid en betrouwbaarheidsintervallen zijn; De betrouwbaarheidsintervallen van het gemiddelde en de standaarddeviatie van een populatie berekenen; Het verschil tussen twee steekproeven aangeven en bepalen of het verschil significant is. 13

Uitleggen wat correlatie betekent;

13

Correlatie en regressie

14

Kansberekening

De correlatie tussen twee grootheden berekenen en interpreteren; Een puntendiagram interpreteren; Het functievoorschrift van de regressielijn opstellen met behulp van de kleinste kwadratenmethode; Een regressielijn tekenen; De relatie tussen correlatie en regressie uitleggen. 14

Uitleggen wat een empirische kans en een theoretische kans is; De kans op een gunstige of ongunstige uitkomst bij een kansexperiment berekenen; Uitleggen wat de wet van de grote aantallen betekent; De rekenregels met betrekking tot kansberekening gebruiken; Uitleggen wat een binominaal kansexperiment is; Een kansberekening uitvoeren bij een binominaal kansexperiment; Een kansberekening voor een normale verdeling maken.


10

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Enerzijds geeft de cursus een overzicht van de algemene wiskunde, zoals de cursisten die verder nodig hebben in hun opleiding. Anderzijds komen statistische begrippen aan bod. Het is aangewezen dat de leerstof gegeven wordt vanuit het oogpunt van de toepassing in de praktijk, aan de hand van concrete voorbeelden die voor hen relevant zijn. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen, afgewisseld met het inoefenen van de leerstof, individueel of in kleine groepen. De nadruk moet liggen op de toepassingen, waarbij de theorie een ondersteuning vormt.

DIDACTISCHE HULPMIDDELEN1 MINIMALE MATERIËLE VEREISTEN

Klaslokaal Normaliter dienen de lessen steeds gegeven worden in het daartoe bestemde lokaal, een laboratoriumklas voorzien van een goed uitgeruste leraarstafel en cursistentafels met water, gas en elektriciteit. Het lokaal moet demonstratie- en cursistenproeven toelaten en is uitgerust voor projecties (met tv, video en/of cd-rom, overhead- en diaprojector). Er moet dus kunnen verduisterd worden. De uitrusting en inrichting van de lokalen dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake de vigerende wetgeving: Codex, ARAB, AREI en Vlarem. Bij het gebruik van toestellen, materiaal en materieel dient men reeds bij aankoop te letten op de specifieke normen. Duidelijke, Nederlandstalige handleidingen evenals een technisch dossier dienen aanwezig te zijn. Alle gebruikers dienen de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften te kennen en correct te kunnen toepassen. De collectieve veiligheidsvoorzieningen mogen nooit gemanipuleerd worden. Daar waar de wetgeving het vereist, moeten de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig zijn en gedragen worden. Tevens dient er ook minimum één goed uitgeruste computer (met cd-romdrive, printer, mogelijkheden voor projectie en internetaansluiting) aanwezig te zijn. Uitzonderlijk kunnen de lessen die handelen over informatiedatabanken ook doorgaan in een vaklokaal waar demonstraties en projectie mogelijk is en internetaansluiting voorhanden. Extra-murosactiviteiten, al dan niet individueel of in groep, dienen in passende omstandigheden en met het oog op veiligheid doorgang te kunnen vinden. Dit impliceert dat de cursisten ingelicht zijn over een passende houding en de specificiteit van de opdracht.

1

Inzake veiligheid is de volgende wetgeving van toepassing: -

Codex ARAB AREI Vlarem.

Deze wetgeving bevat de technische voorschriften die in acht moeten genomen worden m.b.t.: -

de uitrusting en inrichting van de lokalen; de aankoop en het gebruik van toestellen, materiaal en materieel.

Zij schrijven voor dat: -

duidelijke Nederlandstalige handleidingen en een technisch dossier aanwezig moeten zijn; alle gebruikers de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften dienen te kennen en correct kunnen toepassen; de collectieve veiligheidsvoorschriften nooit mogen gemanipuleerd worden; de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig moeten zijn en gedragen worden, daar waar de wetgeving het vereist.


11

Didactisch materiaal

Voor het uitvoeren van demonstraties, laboratoriumproeven en observaties moet voldoende basisuitrusting aanwezig te zijn, om de leerplandoelstellingen te kunnen bereiken. De uitrusting en inrichting van de lokalen waarin chemie wordt gegeven, dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake de vigerende wetgeving: Codex, ARAB, AREI en Vlarem. Bij het gebruik van toestellen, materiaal en materieel dient men reeds bij aankoop te letten op de specifieke normen. Duidelijke, Nederlandstalige handleidingen evenals een technisch dossier dienen aanwezig te zijn. Alle gebruikers dienen de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften te kennen en correct te kunnen toepassen. De collectieve veiligheidsvoorzieningen mogen nooit gemanipuleerd worden. Daar waar de wetgeving het vereist, moeten de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig zijn en gedragen worden. Om aan de nodige veiligheidsvoorschriften te voldoen dienen o.a. aanwezig te zijn: veiligheidskast voor de opslag van gevaarlijke producten (voorzien van de overeenkomstige gevarensymbolen), blustoestel, emmer met zand, branddeken, metalen papiermand, veiligheidsbrillen, oogdouche of oogwasfles, handschoenen, EHBO-kit met brandzalf. Om overbodige uitgaven te vermijden kan de leraar nagaan of minder courant gebruikte toestellen en voorwerpen aanwezig zijn in andere laboratoria van de school. Gemeenschappelijke aankoop en gebruik van dergelijk materiaal kan best gecoördineerd worden op het niveau van de vakgroepwerking.


12

EVALUATIE Doelstellingen De evaluatie dient aan de cursisten informatie te geven over de mate waarin hij of zij er in geslaagd is om zowel de kennis als de vaardigheden te beheersen die mogen verwacht worden na het leerproces. De evaluatie moet aan de leerkracht de feedback geven om vast te stellen of hij of zij de meest aangepaste methode hanteert om de gestelde doelen te bereiken. Een evaluatie is meer dan een getal om een examencijfer te berekenen. Het is een werkinstrument waarbij permanent en wederzijds (cursist-leraar) besluiten dienen getrokken te worden over het onderwijs- en leerproces. In het kader van het Schoolreglement en het Schoolwerkplan is het aangewezen om cursisten tijdig over de wijze van evalueren in te lichten.

Eigenschappen van een goede evaluatie Door te evalueren wil men bij de cursisten nagaan in hoeverre de doelstellingen die men met het leerproces wilde bereiken, bereikt zijn. De evaluatie moet daarom volgende kenmerken bezitten: ze moet valide, betrouwbaar en efficiënt zijn. Validiteit: mate waarin de toets of de eindproef overeenstemt met het gegeven onderwijs. Dit betekent o.a. dat er bij de evaluatie voldoende vragen rond de behandelde contexten moeten voorkomen. Betrouwbaarheid: het uitschakelen van toevalsinvloeden en het aanwenden van objectieve meetmethoden. Efficiëntie: de tijd nodig voor het voorbereiden en het afnemen van de toets moet in verhouding staan tot het bekomen van relevante informatie, liefst in een minimum van tijd. Onvoldoende resultaten bij individuele cursisten of bij gedeelten van de klasgroep, zullen de leraar ertoe aanzetten om remediërend in te grijpen. Indien nodig zal de leraar voor andere werkvormen en leermiddelen kiezen. Een evaluatie kan een signaal geven om doelstellingen en /of leerinhouden bij te sturen. Verder is de evaluatie een belangrijk gegeven bij de pedagogische begeleiding en bij de controle door de inspectie. Voor de cursist is het van belang, om door de evaluatie te weten te komen, hoe zijn evolutie is binnen het leerproces. Een evaluatiecijfer voor praktijkoefeningen zal dus noodzakelijker wijze gesteund zijn op veelvuldige evaluatiemomenten die zowel kennis, vaardigheden als attitudevorming omvatten.

Permanente evaluatie Oriënterende proeven hebben vooral als doel na te gaan of de cursisten de genoemde doelstellingen in voldoende mate hebben bereikt. Cursisten met achterstand zullen bijkomende opdrachten en taken krijgen om zo snel mogelijk bij te benen. Het is een belangrijke taak voor de leraar om de cursisten individueel te begeleiden, en om de oorzaken van de achterstand te achterhalen en, mits aangepaste remediëring, deze cursisten te helpen. ‘Leren leren’ krijgt zo een meer concrete betekenis. Via bepaalde technieken zoals beheersingsleren, geprogrammeerde instructie, hulp van medecursisten en eventueel van externe deskundigen zullen deze cursisten geholpen worden.

Voor cursisten die in de betreffende studierichting niet op hun plaats zitten, zal middels afspraken met collega’s, directie of op de vakgroep zo snel mogelijk een oplossing gezocht worden. De hoofdbedoeling moet blijven, om zo veel als mogelijk cursisten mee over de meet te krijgen. Verwacht meer en je zult meer krijgen. Hoge verwachtingen zijn voor iedereen belangrijk, zowel voor cursisten die moeilijk meekunnen en voor zij die zich niet erg willen inspannen als voor goede, gemotiveerde cursisten. Het evaluatiecijfer van de praktische vakken is gesteund op een zo breed mogelijke permanente evaluatie van het afgelopen jaar. Zowel cognitieve als affectieve en psychomotorische doelstellingen komen hierbij aan bod. De leerkracht houdt hiervoor een evaluatieschrift bij. Bij elk cijfergegeven moet summier weer te vinden zijn wat de bedoeling van de evaluatie was.


13

Hiervoor kan de leraar beschikken over: •

notities over het leergedrag van de cursist in de klas;

•

klasgesprekken;

•

mondelinge toetsing;

•

korte schriftelijke toetsen;

•

herhalingstoetsen (grotere leerstofgedeelten);

•

huis- en klastaken;

•

kwalitatieve beoordeling aangaande praktische oefeningen, laboratoriumwerk;

•

notities over de mate van het beheersen van de vaardigheden;

Examens Examens houden een productevaluatie in. Na analyse van de resultaten wordt ook hier door de leraar een diagnose opgesteld, die aanleiding kan zijn tot bijsturing van het leerproces. Tevens kunnen remediërende maatregelen voor individuele cursisten ook hier weer uit voortspruiten. Zowel het gepast aanbieden van de leerstof en de evaluatie als het aanbieden van remediërende opdrachten zijn essentieel in het door ons beoogde totale leerproces.

Via een grote variatie in vraagvormen (open en halfopen, invulvragen, juist- onjuist vragen, sorteervragen, rangschikkingvragen en meerkeuzevragen) zullen vooral de minimumdoelstellingen getoetst worden. Uitsluitend theorievragen moeten vermeden worden. De examens worden afgenomen in aanwezigheid van de vakleraar. Hij deelt de cursisten, bij aanvang van de proef, mee dat bijkomende vragen ter verduidelijking kunnen gesteld worden. Elke bijkomende toelichting wordt hardop gegeven, zodat alle cursisten op een gelijke wijze worden behandeld.

Een exemplaar van de gestelde vragen met aanduiding van de puntenverdeling wordt samen met de verbeterde examenkopijen in het archief bewaard. Dit exemplaar wordt tevens aangevuld met een niet absolute modeloplossing (de leerling kan terecht een andere oplossingsmethode gebruiken) of met een opsomming van de aandachtspunten die aanwezig moeten zijn voor oplossingen op open vragen en taken. Na de proeven hebben de leerlingen het recht de modeloplossing in te zien. Ook hebben zij het recht, op hun vraag, om hun gecorrigeerd examen in te zien.

Algemene richtlijnen i.v.m. vraagformulering De vragen/opdrachten met aanduiding van de cijferverdeling op de modeloplossing en de aanwijzingen voor de oplossing van de open vragen, worden opgesteld en vooraf aan de directeur overhandigd. Om achteraf discussies te vermijden zorgt men ervoor dat de cursisten beschikken over: •

een duidelijk beeld van wat van hen verwacht wordt;

•

de vragen en opdrachten die reeds zijn voorgekomen gedurende het didactisch proces;

•

een schriftelijk overzicht van de voor het examen te kennen leerstof;

•

een geschreven mededeling waarin staat welke informatiebronnen en welk materiaal ze mogen/moeten meebrengen op het examen;

•

een blad met vragen om overschrijffouten te vermijden.


14

Correctie Objectieve correctienormen zijn vanzelfsprekend een noodzaak. Wanneer een antwoord verschillende elementen inhoudt, is het aangewezen per essentieel element een puntenverdeling te maken. De leraar die aan zelfevaluatie wil doen, zal in tabelvorm een overzicht van de behaalde resultaten per cursist en per vraag opstellen. Daarop aansluitend wordt dan verwacht dat de leraar zijn besluiten trekt in verband met de gebruikte onderwijsmethode. Tevens is dit een uitstekend hulpmiddel om gefundeerde remediërende maatregelen t.o.v. de cursisten te treffen.


15

BIBLIOGRAFIE Klaessens J, Van Leeuwen H. Praktische, statistiek voor het laboratorium, Ten Hagen Stam, Den Haag, ISBN 90-71694-52-6 Draper N.R., Smith H., Applied Regression Analysis, John Wiley & Sons, Inc., New York London Sydney Berendts B.Th., Blaauw H.J.A., Smit J.C.,Tijs S.H., Foutenleer en statistiek, Agon Elsevier Amsterdam/Brussel, ISBN 90-10-10446 X

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Organische Chemie – 1ste jaar (1 lestijd / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................6 Pedagogisch - didactische wenken...............................................................................................6 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................6 Evaluatie ...................................................................................................................................................8 Bibliografie ............................................................................................................................................. 11



2


BEGINSITUATIE Daar de cursisten uit alle studierichtingen van de derde graad TSO, ASO, KSO en BSO kunnen komen en kunnen instromen zonder diploma secundair onderwijs of gelijkgestelde, mits het slagen voor een toegangsproef, is slechts een elementaire technisch-wetenschappelijke voorkennis vereist. Er wordt van de cursisten evenwel verwacht dat ze een spontane belangstelling tonen voor de maatschappelijke en sociale dimensies van de technische en praktische vakken en dat ze bovendien een warme belangstelling opbrengen voor alle aspecten van chemie en techniek.

3


4




5


LEERINHOUDEN


Binding-lijn (“bond line”) formules toepassen;

1

Nomenclatuur van organische verbindingen

Regels voor de systematische nomenclatuur toepassen;

•

Verzadigde en onverzadigde alifatische koolwaterstoffen;

Substitutieve naamgeving, radicofunctionele naamgeving en/of het gebruik • van triviale namen toepassen; • Namen en structuren van veel gebruikte verzadigde en onverzadigde • alifatische koolwaterstoffen , monocyclische (alicyclische , arenen) en polycyclische koolwaterstoffen , alcoholen , fenolen , thiolen , ethers , • halogeenkoolwaterstoffen , aminen , nitroverbindingen , carbonzuren , • carbonzuurzouten , esters , zuurhalogeniden , zuuranhydriden , amiden , imiden , aldehyden , ketonen en nitrillen afleiden; • M.b.v. een tabel de voorrang van een functionele groep op een andere • vaststellen; • M.b.v. substitutieve naamgeving en radicofunctionele naamgeving een aantal polyfunctionele verbindingen weergeven;

Monocyclische (alicyclische , arenen) en polycyclische koolwaterstoffen; Alcoholen , fenolen en thiolen; Ethers; Halogeenkoolwaterstoffen; Aminen; Nitroverbindingen; Carbonzuren en carbonzuurzouten; Carbonzuurderivaten : esters, zuurhalogeniden, zuuranhydriden, amiden, imiden;

•

Aldehyden en ketonen;

•

Nitrillen;

•

Polyfunctionele verbindingen.


6

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN De cursus omvat de nomenclatuur van organische verbindingen Dit aspect dient aangebracht te worden met de nodige interactieve mogelijkheid van de cursist. Specifieke probleemstellingen dienen geoefend te worden op basis van oefeningen. Bovendien moeten er extra oefeningen aanwezig zijn zodat de cursist, indien gewenst, zich op een zelfstandige wijze kan bekwamen in de leerstof.



1








7




8






9



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•



Via een grote variatie in vraagvormen (open en halfopen, invulvragen, juist - onjuist vragen, sorteervragen, rangschikkingvragen en meerkeuzevragen) zullen vooral de minimumdoelstellingen getoetst worden. Uitsluitend theorievragen moeten vermeden worden. De examens worden afgenomen in aanwezigheid van de vakleraar. Hij deelt de cursisten, bij aanvang van de proef, mee dat bijkomende vragen ter verduidelijking kunnen gesteld worden. Elke bijkomende toelichting wordt hardop gegeven, zodat alle cursisten op een gelijke wijze worden behandeld.

Een exemplaar van de gestelde vragen met aanduiding van de puntenverdeling wordt samen met de verbeterde examenkopijen in het archief bewaard. Dit exemplaar wordt tevens aangevuld met een nietabsolute modeloplossing (de leerling kan terecht een andere oplossingsmethode gebruiken) of met een opsomming van de aandachtspunten die aanwezig moeten zijn voor oplossingen op open vragen en taken. Na de proeven hebben de leerlingen het recht de modeloplossing in te zien. Ook hebben zij het recht, op hun vraag, om hun gecorrigeerd examen in te zien.



•


•


•


•



10



BIBLIOGRAFIE Ege, S.N. Organic Chemistry D.C. Heath and Company , Lexington, Massachusetts , 3de druk , 1994

March, J. Advanced Organic Chemistry John Wiley & Sons, Inc. , New York , 4de druk , 1992

Mourik, J. van , J.H. van Dijk Chemie voor het HBO , Deel 2 (Heron-reeks) Bohn Stafleu Van Loghum , Houten , 3de druk , 1996

Solomons, T.W.G. Fundamentals of Organic Chemistry John Wiley & Sons, Inc. , New York , 4de druk , 1994

KNCV en VCV Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie , secties A en B Den Haag KNCV , 1987

KNCV en VCV Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie , sectie C Den Haag KNCV , 1987

ACDLabs FreeWare , version 5.0 for Microsoft Windows

http://www.acdlabs.com/iupac/nomenclature/

http://www.fedichem.be

11

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Algemene Chemie - 1ste jaar (2 lestijden / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .......................................................................................................................15 Pedagogisch - didactische wenken..............................................................................................15 Didactische hulpmiddelen ............................................................................................................15 Evaluatie .................................................................................................................................................17 Bibliografie ..............................................................................................................................................20

HOSP - TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Algemene Chemie - 1ste jaar (2 lestijden / week)

2



3

BEGINSITUATIE Daar de cursisten uit alle studierichtingen van de derde graad TSO, ASO, KSO en BSO kunnen komen en kunnen instromen zonder diploma secundair onderwijs of gelijkgestelde, mits het slagen voor een toelatingsproef, is slechts een elementaire technisch-wetenschappelijke voorkennis vereist. Er wordt van de cursisten evenwel verwacht dat ze een spontane belangstelling tonen voor de maatschappelijke en sociale dimensies van de technische en praktische vakken en dat ze bovendien een warme belangstelling opbrengen voor alle aspecten van chemie en techniek.


4


Het verwerven van vaardigheden met betrekking tot de toepassing van chemische relaties Het inzien van relaties tussen de chemie en andere vakgebieden Het kunnen aanwenden van ICT ten aanzien van relaties, structuren en oplossingsmethodes Een verzorgd en wetenschappelijk verantwoord verslag kunnen schrijven Aan de hand van verworven kennis en inzicht in verband met de chemische relaties de plaats van de techniek in de samenleving kunnen bepalen en milieubewust handelen Het kunnen deelnemen aan groepswerk met zin voor verantwoordelijkheid Het gefascineerd kunnen zijn door de chemie en hiertoe de nodige bedachtzaamheid aan de dag kunnen leggen in de omgang met levende wezens en omgeving Het opbrengen van aandacht voor de actualiteit met betrekking tot chemie en techniek Het inzien dat de beïnvloeding van de chemische techniek verschillende ecologische, socioeconomische, ethische en esthetische implicaties inhoudt Het bereid zijn om in het eigen gedrag rekening te houden met de principes qua duurzame ontwikkeling Het verwerven van onderzoeksvaardigheden Het streven naar een correcte, zorgvuldige en punctuele houding in het realiseren van leeropdrachten


5


LEERINHOUDEN


1. INLEIDING •

de elementaire bouw van het atoom uitleggen

•

de bouw en de eigenschappen van de atoomkern beschrijven

•

het verband tussen lading en massa van neutronen, protonen en elektronen geven

•

de betekenis van Z en A geven

•

het onderscheid tussen atoomsoort en isotopen maken

•

de betekenis protonengetal, nucleonengetal uitleggen

•

de betekenis van de begrippen isotope nucliden, nuclidemassa, gemiddelde atoommassa uitleggen en berekenen

•

betekenis van de eenheid van de atoommassa uitleggen en berekenen

•

onderscheid maken tussen de a- en b-groepen in het periodiek systeem

•

de plaats van typische metalen en niet-metalen aanduiden in het periodiek systeem

•

de trends van de ENW en atoomstraal in het periodiek systeem aangeven

•

de systematische naam geven van enkelvoudige, binaire en ternaire verbindingen

•

de triviale naam geven van veelgebruikte verbindingen

•

de naam geven van pseudobinaire verbindingen

1.1 Algemene structuur van het atoom Subatomaire deeltjes Elektron – neutron- proton Atoommassa Atoomnummer Z – neutronengetal – massagetal A Isotopen Atoommassa-eenheid Nuclidemassa – atoommassa Atoommassa en periodiek systeem Perioden – groepen Metalen en niet-metalen Elektronegativiteit – atoomstraal

1.2 Naamgeving Enkelvoudige stoffen Binaire verbindingen Ternaire ( oxy ) verbindingen


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen •

de gebruikelijke, pseudobinaire ( en systematische ) naam geven van de binaire zuren en de oxyzuren

•

de naam geven van zouten afgeleid van binaire zuren en oxyzuren

•

het oxidatiegetal bepalen van een atoom in een neutrale molecule

•

het oxidatiegetal bepalen van een atoom in een ion

2

Binaire zuren / oxyzuren / sterke basen /zouten

1.3 Oxidatiegetal Neutrale moleculen – ionen 2. STOICHIOMETRIE

•

•

het aantal beduidende cijfers bepalen van een meetresultaat, rekening houdend met de nauwkeurigheid van de gebruikte apparatuur uit de procentuele samenstelling van een verbinding (aantal g van elk element in 100 g verbinding) de verhoudingsformule van een stof berekenen

2.1 Chemische formules 2.1.1 Nauwkeurigheid en beduidende cijfers 2.1.2 Verhoudingsformule (empirische formule) 2.1.3 Brutoformule

•

indien de molmassa gekend is de brutoformule afleiden uit de verhoudingsformule

•

indien de brutoformule gekend is de molmassa (formulemassa) van de verbinding bereken

•

de voornaamste definities van concentratiegrootheden ( m/m %; vol/vol %; molariteit; equivalenten (normaal); molfractie) geven

2.2.1 Procentuele samenstelling

•

de waarde van het equivalentiegetal bepalen voor verschillende types reacties

2.2.2 Molaire samenstelling

•

de concentratie van een opgeloste stof berekenen als massaconcentratie , volumeconcentratie, molaire concentratie, molfractie, molaliteit

2.2.3 Equivalentmassa – equivalentiegetal a - normaliteit

2.2 Samenstelling van oplossingen

2.2.4 Molfractie


7


LEERINHOUDEN


de verdunningsregel gebruiken

•

berekenen van de stofhoeveelheid nodig voor het bereiden van oplossingen van een bepaalde concentratie

•

omzettingen van de ene concentratie naar een andere berekenen

•

de werkwijze voor het bereiden van oplossingen beschrijven

•

correct een chemische reactievergelijking opschrijven rekening houdend met het behoud van atoomsoort en -aantal en met het behoud van elektrische lading

•

stofhoeveelheden berekenen van de reagentia en de gevormde producten

•

deze stofhoeveelheden uitdrukken in massa, volume van oplossingen met een bepaalde concentratie

•

de algemene gaswet toepassen bij reacties waarbij gassen betrokken zijn

•

gedurende het vorderen van de cursus aangepaste oefeningen oplossen ( redox …)

•

het rendement berekenen t.o.v. een bepaald reagens en omgekeerd de opbrengst bij een gegeven rendement

•

vraagstukken oplossen met een overmaat van een reagens of een limiterend reagens

•

vraagstukken oplossen waarbij moet rekening gehouden worden met de zuiverheid van een reagens

2.2.5 Verdunningsregel 2.2.6 Equivalentiepunt of stoichiometrisch punt

2.3 Stoichiometrische vraagstukken 2.3.1

Chemische reactievergelijkingen

2.3.2

Rendement van een reactie


8


LEERINHOUDEN


3.

REACTIES IN OPLOSSING

•

voorspellen wanneer een metathese reactie doorgaat

•

aantonen dat een reactie doorgaat omdat een ( weinig oplosbaar ) gas wordt gevormd

•

enkele gassen opnoemen ( H2S , CO2 , SO2 , NH3 , …)

•

uitleggen dat door het verdrijven van het gas ( verwarmen ) de reactie verschuift en aflopend wordt

•

het algemeen schema weergeven van goed oplosbare en slecht oplosbare verbindingen volgens de aard van het metaal en de aard van het anion

3.1.2 Reacties waarbij een neerslag wordt gevormd

•

het onderscheid maken tussen zwakke en sterke elektrolyten

3.1.3 Oplosbaarheidregels voor verbindingen

•

het onderscheid maken tussen oplosbaarheid en ionisatie

•

aantonen waarom neutralisatiereacties aflopend doorgaan

•

het oxidatiegetal van de betrokken atomen bepalen

•

de deelreacties opschrijven en het aantal opgenomen of afgestane elektronen correct bepalen

•

de oxidans, de reductans, de oxidatiereactie en de reductiereactie aanduiden

•

de oplosmethode voor het bepalen van de voorgetallen van de reagentia en producten van een redoxreactie, mits de redoxkoppels zijn opgegeven

•

de oplosmethode in zuur of in basisch milieu

•

het aantal uitgewisselde elektronen bepalen en aldus equivalente hoeveelheden bepalen

3.1 Metathese reacties

AB + CD → AD + BC

3.1.1 Reacties waarbij gassen worden gevormd

3.1.4 Reacties waarbij een zwak elektrolyt wordt gevormd 3.2 Redoxreacties 3.2.1 Deelreacties

3.2.2 Opstellen van de redoxreactie


LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen

9

LEERINHOUDEN 3.3 Neutralisatiereacties ( theorie Arrhenius )

•

uitleggen wat een zuur is

•

uitleggen wat een base is

•

onderscheid maken tussen zwakke en sterke zuren of basen

•

bij de neutralisatiereactie voorspellen welke zouten worden gevormd

•

uitleggen hoe basen worden gevormd uit metaaloxiden

•

uitleggen waarom oxyzuren worden gevormd uit oxiden van nietmetalen

•

aantonen dat amfotere oxiden zowel zure als basische eigenschappen hebben

•

neutralisatiereacties correct opschrijven

•

equivalente hoeveelheden zuur en base berekenen

•

het stoichiometrisch punt bepalen voor eenvoudige neutralisatiereactie

•

het principe van een zuur-base titratie ( SZ + SB ) en de titratiecurve uitleggen en interpreteren

3.3.1 Definitie van een zuur 3.3.2 Definitie van en base 3.3.3 Sterke en zwakke zuren of basen 3.3.4 Zuurvormende, basevormende en amfotere oxiden Metaaloxiden – niet -metaaloxiden Amfotere oxiden

3.3.5 Neutralisatiereacties

3.4 Complexvormingsreacties •

uitleggen waarom bepaalde zouten met water complexen vormen zowel in de vaste toestand als in oplossing

•

uitleggen welk type binding wordt gevormd

•

enkele voorbeelden opnoemen van hydraten met een typische kleur

3.4.1 Hydraten – kristalwater


10


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

•

de correcte naam geven van complexe ionen

•

uitleggen wat een ligand is

•

uitleggen wat het coördinatiegetal is en het verband geven met de elektronenconfiguratie van het centraal atoom

•

enkele voorbeelden geven van complexe ionen en hun naam

•

enkele toepassingen geven van complexe ionen in de analytische chemie

3.4.2 Complexe ionen

4. REACTIESNELHEID 4

•

de definitie geven van de reactiesnelheid

•

de snelheidsvergelijking opschrijven voor éénstapsreacties

•

de orde van een reactie en de orde in een reagens bepalen uit de snelheidsvergelijking

•

de betekenis geven van de snelheidsconstante en de invloed van de temperatuur

4.1 Definitie – snelheidsvergelijking – snelheidsconstante –orde

4.2 Elementaire reacties – complexe reacties •

uitleggen wat een elementaire reactie is

•

het verband tussen de moleculariteit en de reactieorde geven voor een elementaire reactie

•

uit experimentele gegevens k berekenen


LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen •

uit experimentele gegevens de orde van elementaire of complexe reacties berekenen en omgekeerd

•

de botsingstheorie voor elementaire reacties uitleggen

•

uitleggen wanneer botsingen effectief zijn

•

in een schema het verband tussen de energie en het reactieverloop weergeven

•

de betekenis van de activeringsenergie en de reactiesnelheid uitleggen

•

de werking van een katalysator verklaren

11

LEERINHOUDEN

4.3 Botsingstheorie – theorie van het geactiveerd complex

4.4 Parameters die de reactiesnelheid beïnvloeden •

de verschillende parameters opnoemen die de reactiesnelheid bepalen

•

kwalitatief hun invloed weergeven

•

de invloed van de temperatuur op de snelheidsconstante berekenen ( Arrheniusbetrekking ) 4.5 Verandering van de concentratie met de tijd

•

voor een eerste en een tweede orde reactie de concentratie van de reagentia en producten berekenen

•

het concentratieverloop vs de tijd grafisch voorstellen

•

het begrip halveringstijd uitleggen en berekenen

•

inzien dat een complexe reactie zich kan gedragen als een (elementaire ) reactie waarbij slechts één stap de snelheid bepaalt

4.6 Snelheidsbepalende stap SBS ( U ) Benadering met de stationaire toestand ( U )


12


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

•

complexe reactiemechanismen vereenvoudigen door gebruik te maken van de benadering met de stationaire toestand

•

een bepaald reactiemechanismen verifiëren met de snelheidsvergelijking of de snelheidsvergelijking afleiden 5 CHEMISCH EVENWICHT 5.1 Afleiding van het chemisch evenwicht

•

uit het bereiken van dynamisch evenwicht tussen de voorwaartse en achterwaartse reactiesnelheid de evenwichtsconstante afleiden (in principe voor een elementaire reactie waarvoor de wet van Guldberg en Waage geldt)

•

correct de uitdrukking van het chemisch evenwicht opschrijven

•

het begrip concentratiequotiënt Q

•

de betekenis van Kp ,KC en Kx en hun verband berekenen

•

de betekenis van K interpreteren

•

een evenwichtsconstante berekenen uit de evenwichtssamenstelling en omgekeerd de evenwichtssamenstelling uit K

•

het begrip vorderingsgraad gebruiken bij berekeningen

5.1.1 Evenwichtsconstanten Kp , KC en Kx

5.1.2 Betekenis K ; aflopende reacties

5.2 •

kwalitatief (en ev. kwantitatief) de invloed van de verschillende parameters op Kp , KC en Kx geven

•

het principe van Le Chatelier verwoorden en toepassen

•

De invloed van parameters op de molaire concentratie van een

Parameters die het evenwicht beïnvloeden of de richting van een reactie beïnvloeden Druk , concentratie , temperatuur Principe van Le Chatelier


13


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen evenwichtsmengsel in eenvoudige gevallen berekenen (p, T) 5.3 •

Vergelijking van van ’t Hoff (U)

De vergelijking van van ’t Hoff toepassen

6. ZUUR - BASE EVENWICHTEN IN WATER 6

•

zuren ( protondonors ) en basen ( protonacceptors ) herkennen

•

een zuur en zijn geconjugeerde base bepalen

•

inzien dat een sterk zuur steeds geconjugeerd is met een zwakke base en omgekeerd

•

de definitie geven van de pH en de pOH geven

•

de betekenis en de waarde van KW geven

•

de evenwichtsconstante van zuren en basen opschrijven

•

het verband tussen KZ en Kb geven

•

het onderscheid maken tussen sterke zuren en zwakke zuren m.b.v. de pKZ ; idem voor basen

•

de pH berekenen van sterke zuren en sterke basen

•

het pH verloop berekenen van de titratie van een sterk zuur met een sterke base

•

betekenis en de bepaling van het equivalentiepunt ( stoichiometrisch punt ) met behulp van indicatoren bespreken

6.1 BrØnsted – Lowry theorie

6.2 De pH , ionenproduct van water

6.3 Zuurconstante KZ en pKZ Basiciteitsconstante Kb en pKb

6.4 pH van een sterk zuur en een sterke base

6.5 Principe van ZB – titratie / indicatoren / bepaling pH


LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen •

14

LEERINHOUDEN

eventueel andere methoden om het EP te bepalen aangeven

7. NEERSLAG- EN COMPLEXVORMINGSREACTIES 7

•

de definitie van KS geven

•

de oplosbaarheid berekenen uit KS

•

KS berekenen uit de oplosbaarheid

•

Berekenen wanneer een slecht oplosbare verbinding begint neer te slaan

7.1 Oplosbaarheidsproduct KS Oplosbaarheid S

7.2 Factoren die de oplosbaarheid beïnvloeden gemeenschappelijk ion-effect – zouteffect temperatuur

•

de factoren opnoemen die de oplosbaarheid beïnvloeden

•

de oplosbaarheid van een verbinding berekenen in aanwezigheid van een overmaat gemeenschappelijke ionen

•

kwalitatief uitleggen waarom de oplosbaarheid stijgt als de zoutconcentratie toeneemt

•

de oplosbaarheid berekenen van hydroxiden bij een bepaalde pH

•

(U) de oplosbaarheid berekenen bij een bepaalde pH voor anionen die hydrolyseren

•

de verschillende stabiliteitsconstanten kunnen opschrijven

•

de instabiliteitsconstante (dissociatieconstante) van de deelreacties en de totale reacties kunnen opschrijven

7.3.1 Evenwichtsconstanten

•

berekenen welk percentage van een metaalion gecomplexeerd is

7.3.2 Invloed op de oplosbaarheid

•

de invloed van de complexvorming op de oplosbaarheid berekenen

pH – hydrolyse (U)

7.3 Evenwichten met complexe ionen


15

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Naast een aantal inleidende begrippen omvat de cursus de stoichiometrie, het gedrag van reacties in oplossing, reactiesnelheid en chemisch evenwicht, met een speciale aandacht voor zuur-base evenwichten in water, neerslagen complexvormingsreacties. De verschillende aspecten van de leerstof dienen aangebracht te worden met de nodige interactieve mogelijkheid van de cursist. Specifieke probleemstellingen dienen geoefend te worden op basis van oefeningen. Bovendien moeten er extra oefeningen aanwezig zijn zodat de cursist, indien gewenst, zich op een zelfstandige wijze kan bekwamen in de leerstof.



1








16

Didactisch materiaal Voor het uitvoeren van demonstraties, laboratoriumproeven en observaties moet voldoende basisuitrusting aanwezig te zijn, om de leerplandoelstellingen te kunnen bereiken. De uitrusting en inrichting van de lokalen waarin chemie wordt gegeven, dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake de vigerende wetgeving: Codex, ARAB, AREI en Vlarem. Bij het gebruik van toestellen, materiaal en materieel dient men reeds bij aankoop te letten op de specifieke normen. Duidelijke, Nederlandstalige handleidingen evenals een technisch dossier dienen aanwezig te zijn. Alle gebruikers dienen de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften te kennen en correct te kunnen toepassen. De collectieve veiligheidsvoorzieningen mogen nooit gemanipuleerd worden. Daar waar de wetgeving het vereist, moeten de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig zijn en gedragen worden. Om aan de nodige veiligheidsvoorschriften te voldoen dienen o.a. aanwezig te zijn: veiligheidskast voor de opslag van gevaarlijke producten (voorzien van de overeenkomstige gevarensymbolen), blustoestel, emmer met zand, branddeken, metalen papiermand, veiligheidsbrillen, oogdouche of oogwasfles, handschoenen, EHBO-kit met brandzalf. Om overbodige uitgaven te vermijden kan de leraar nagaan of minder courant gebruikte toestellen en voorwerpen aanwezig zijn in andere laboratoria van de school. Gemeenschappelijke aankoop en gebruik van dergelijk materiaal kan best gecoördineerd worden op het niveau van de vakgroepwerking.


17



Permanente evaluatie Oriënterende proeven hebben vooral als doel na te gaan of de cursisten de genoemde doelstellingen in voldoende mate hebben bereikt. Cursisten met achterstand zullen bijkomende opdrachten en taken krijgen om zo snel mogelijk bij te benen. Het is een belangrijke taak voor de leraar om de cursisten individueel te begeleiden, en om de oorzaken van de achterstand te achterhalen en, mits aangepaste remediëring, deze cursisten te helpen. ‘Leren leren’ krijgt zo een meer concrete betekenis. Via bepaalde technieken zoals beheersingsleren, geprogrammeerde instructie, hulp van medecursisten en eventueel van externe deskundigen zullen deze cursisten geholpen worden. Voor cursisten die in de betreffende studierichting niet op hun plaats zitten, zal middels afspraken met collega’s, directie of op de vakgroep zo snel mogelijk een oplossing gezocht worden. De hoofdbedoeling moet blijven, om zo veel als mogelijk cursisten mee over de meet te krijgen. Verwacht meer en je zult meer krijgen. Hoge verwachtingen zijn voor iedereen belangrijk, zowel voor cursisten die moeilijk meekunnen en voor zij die zich niet erg willen inspannen als voor goede, gemotiveerde cursisten. Het evaluatiecijfer van de praktische vakken is gesteund op een zo breed mogelijke permanente evaluatie van het afgelopen jaar. Zowel cognitieve als affectieve en psychomotorische doelstellingen komen hierbij aan bod. De leerkracht houdt hiervoor een evaluatieschrift bij. Bij elk cijfergegeven moet summier weer te vinden zijn wat de bedoeling van de evaluatie was.


18



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•


Examens Examens houden een productevaluatie in. Na analyse van de resultaten wordt ook hier door de leraar een diagnose opgesteld, die aanleiding kan zijn tot bijsturing van het eerproces. Tevens kunnen remediërende maatregelen voor individuele cursisten ook hier weer uit voortspruiten. Zowel het gepast aanbieden van de leerstof en de evaluatie als het aanbieden van remediërende opdrachten zijn essentieel in het door ons beoogde totale leerproces. Via een grote variatie in vraagvormen (open en halfopen, invulvragen, juist - onjuist vragen, sorteervragen, rangschikkingvragen en meerkeuzevragen) zullen vooral de minimumdoelstellingen getoetst worden. Uitsluitend theorievragen moeten vermeden worden. De examens worden afgenomen in aanwezigheid van de vakleraar. Hij deelt de cursisten, bij aanvang van de proef, mee dat bijkomende vragen ter verduidelijking kunnen gesteld worden. Elke bijkomende toelichting wordt hardop gegeven, zodat alle cursisten op een gelijke wijze worden behandeld. Een exemplaar van de gestelde vragen met aanduiding van de puntenverdeling wordt samen met de verbeterde examenkopijen in het archief bewaard. Dit exemplaar wordt tevens aangevuld met een nietabsolute modeloplossing (de leerling kan terecht een andere oplossingsmethode gebruiken) of met een opsomming van de aandachtspunten die aanwezig moeten zijn voor oplossingen op open vragen en taken. Na de proeven hebben de leerlingen het recht de modeloplossing in te zien. Ook hebben zij het recht, op hun vraag, om hun gecorrigeerd examen in te zien.



•


•


•


•



19



BIBLIOGRAFIE NASLAGWERKEN

ATKINS P. W. – JONES L. , CHEMISTRY – Molecules, Matter and Changes – , 3d ed. 1997 W. H. Freeman and company – New York ( met CD – rom ) ATKINS P.W , Physical Chemistry , 4th ed. 1990 Oxford University Press COTTON, F.A en WILKINSON, G. , Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley, New York 1988 ZUMDAHL, S.S. , Chemical Principles, D.C. Heath, Lexington, 1992

BROCHURES EN REPETORIA Chemiekaarten, Gegevens voor veilig werken met chemicaliën, Kluwer Editorial, Diegem Tabellenblad ‘ Periodiek systeem der elementen ‘ , uitgegeven door De Boeck, Antwerpen VAN DE WEERDT, J. , Tabellenboekje voor chemie, De Sikkel ( De Boeck ), Oostmalle

TIJDSCHRIFTEN Laboratorium – Praktijk, Kluwer Editorial, Diegem Natuur en Techniek, NL – 1000 BM Amsterdam CHEMIE-Magazine, tweemaandelijkse uitgave van de Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, Leuven Velewe, Vereniging Leraars Wetenschappen, Zichem

20


21

CD-rom’s Chemie Interactief , Van Paemel, reeks CD-rom’s voor het ASO Chemie en Samenleving, Van kleurstof tot tot kunstmest, De Digitale Wetenschappelijke Bibliotheek – Natuur en Techniek 1999 , Amsterdam Het Digitale Archief - Natuur en Techniek, Deel 1 en 2 Science Deluxe, Math Soft ( www. Mathsoft.com ) ChemDAT, The Merck Chemical Database, met o.a Material Safety Data Sheets VWR, Leuven ( GRATIS ) DEMONSTRATIEPROEVEN Prof. B. SHAKHASKIRI : Chemical Demonstrations – ‘ A Handbook for Teachers of Chemistry ‘ , Volumes 1, 2, 3 en 4. Uitgegeven door The University of Wisconsin Press

Voor tekstmateriaal, visualisaties, animaties en videofragmenten i.v.m. (demonstratie)proeven http://www.scifun.org http://www.ping.be/at home/ http://www.chem;leeds.ac.uk/delights/texts/ http://jchemed.chem.wisc.edu/JCESoft/index.html http://ice.chem.wisc.edu/seraphim/html

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Fysico-chemie – 1ste jaar (2 lestijden / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................7 Pedagogisch - didactische wenken................................................................................................7 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................7 Evaluatie ...................................................................................................................................................9 Bibliografie ............................................................................................................................................. 12



2


BEGINSITUATIE Daar de cursisten uit alle studierichtingen van de derde graad TSO, KSO, ASO en BSO kunnen komen en kunnen instromen zonder diploma secundair onderwijs of gelijkgestelde, mits het slagen voor een toelatingsproef, is slechts een elementaire technisch-wetenschappelijke voorkennis vereist. Er wordt van de cursisten evenwel verwacht dat ze een spontane belangstelling tonen voor de maatschappelijke en sociale dimensies van de technische en praktische vakken en dat ze bovendien een warme belangstelling opbrengen voor alle aspecten van chemie en techniek.

3


4




5

LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN


LEERINHOUDEN


De principes van de atoombouw en de atoommodellen uitleggen en toepassen in oefeningen.

1

Bouw van het atoom Elementaire deeltjes Kwantumtheorie van het licht Waterstofspectrum Atoommodel van Bohr Atoommodel van Bohr-Sommerfeld

2

Begrippen zoals orbitaal, angulair deel, radiaal deel verklaren. De voorstelling van het angulaire deel weergeven en de onderlinge ruimtelijke verhouding van de verschillende orbitalen.

2

Golfmechanica en atoomstructuur Golfkarakter van elektronen Schrödinger vergelijking en orbitalen Kwantumgetallen

3

De elektronenconfiguraties schrijven, rekening houdend met de verschillende regels. De plaats en de eigenschappen van de elementen in het periodiek systeem verklaren aan de hand van de elektronenconfiguraties.

3

Periodieke eigenschappen Elektronenconfiguratie Verband elektronenconfiguratie en het periodiek systeem, verbodsregel van Pauli, regel van Hund Ionisatie-energie, elektronenaffiniteit

4

De verschillende bindingstypen uitleggen en aan de hand hiervan de vorming van verbindingen verklaren en eigenschappen ervan geven.

4

Chemische binding Molecule H2 Moleculen van het type A2 Moleculen van het type AXn en hybridisatie Moleculen met meervoudige bindingen Complexen Ionbinding en covalente binding Lewisstructuren, formele lading, oxidatiegetal, mesomerie, polariteit van bindingen en moleculen

5

Intermoleculaire krachten

De structuur van een molecule geven en verklaren.

5

De verschillende intermoleculaire krachten beschrijven en hun invloed op het gedrag van stoffen verklaren.

6

De principes van de verschillende aggregatietoestanden verklaren. Aan de 6 hand van de kennis van de gaswetten oefeningen hierover oplossen.

Aggregatietoestanden De vaste toestand


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

De vloeibare toestand De gasvormige toestand 7

Aan de hand van de kennis van het principe van het toestandsdiagramma oefeningen hierover oplossen.

7

8

Aan de hand van concentratie-uitdrukkingen en het gedrag van vloeistoffen 8 oefeningen hierover oplossen. De verschillende begrippen uitleggen en gebruiken in oefeningen.

9

Thermochemische begrippen verklaren zoals enthalpie, entropie, inwendige energie en vrije energie en thermochemische vraagstukken oplossen.

9

Evenwichten tussen verschillende fasen Fasenregel van Gibbs Oplossingen – oplosbaarheid Verdelingswet van Nernst Bepaling van de molaire massa van opgeloste stoffen door middel van kookpuntsverhoging, vriespuntsverlaging, osmotische druk Energetische aspecten van de chemische reactie Inwendige energie en enthalpie Soortelijke warmte Wet van Hess – Born Habercyclus Eerste en tweede hoofdwet Gibbs vrije energie


7

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Enerzijds wordt een overzicht van de bouw van de materie op atomaire en moleculaire schaal gegeven. Hierbij is de wiskunde soms een noodzakelijk hulpmiddel, maar geen doel. Het is aangewezen dit zo visueel mogelijk voor te stellen, met behulp van modellen en schetsen. Anderzijds komen ook de macroscopische eigenschappen van de materie aan bod. Hierbij kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen, afgewisseld met het inoefenen van de leerstof, individueel of in kleine groepen. Andere vakken sluiten aan bij en bouwen voort op de leerstof.



1








8




9






10



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



11



12


Atkins P.W., Physical Chemistry, Oxford University Press Oxford Melbourne Tokyo, ISBN 0-19-855730-2 Eyring H., Walter J., Kimball G.E., Quantum Chemistry, John Wiley & Sons Inc, ISBN 0-471-24981-5 Hondebrink J., Scheikunde de basis, Ten Hagen Stam Den Haag, ISBN 90-76304-41-6 Fast J.D., Materie en leven, Natuur en Techniek Maastricht Fast J.D., Energie uit atoomkernen, Natuur en Techniek Maastricht ISBN 90-70157-15-2 Potting J.A., Algemene en anorganische chemie, Heron Reeks Bohn Stafleu Van Loghum, ISBN 90-1005059-9

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Labo Algemene Chemie – 1ste jaar (3 lestijden / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .......................................................................................................................13 Pedagogisch - didactische wenken..............................................................................................13 Didactische hulpmiddelen.......................................................................................................................14 Evaluatie .................................................................................................................................................16 Bibliografie ..............................................................................................................................................19

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Labo Algemene Chemie – 1ste jaar (3 lestijden / week)

2



BEGINSITUATIE Daar de cursisten uit alle studierichtingen van de derde graad TSO, KSO, ASO en BSO kunnen komen en kunnen instromen zonder diploma secundair onderwijs of gelijkstelde, mits het slagen voor een toelatingsproef, is slechts een elementaire technisch-wetenschappelijke voorkennis vereist. Er wordt van de cursisten evenwel verwacht dat ze een spontane belangstelling tonen voor de maatschappelijke en sociale dimensies van de technische en praktische vakken en dat ze bovendien een warme belangstelling opbrengen voor alle aspecten van chemie en techniek.

3


4




5


LEERINHOUDEN


1

INLEIDING:

VEILIGHEID

VEILIGHEID Veiligheid is een proces dat continu wordt aangeleerd bij het werken in laboratoria . Gedurende alle practica worden de cursisten uitdrukkelijk attent gemaakt op het belang van het veilig omgaan met chemische stoffen, glaswerk, opstellingen enz. zowel voor henzelf, hun medecursisten als het milieu.

1.1 ALGEMEEN

Vanaf de eerste practica worden zeker enkele belangrijke veiligheidsprincipes die van toepassing zijn in de chemie behandeld, zoals het gebruik van bepaalde beschermingsmiddelen, gevarensymbolen en etiketteringen. Tevens worden de plaatsen in het labo waar zich de aanwezige beschermingsmiddelen bevinden ( brandblussers, branddekens, oogspoelflessen, verbandkistje enz. ) getoond en de werking van de beschermingsmiddelen uitgelegd. Aan alle nieuwe cursisten wordt ook een veiligheidsbrochure overhandigd waarin gewezen wordt op de gevaren verbonden bij bepaalde handelingen met bepaalde stoffen of materialen en waarin eventueel beschreven wordt welke de beste procedure is om veilig en zonder gevaar te werken in een labo 1.2 VEILIGHEID •

de betekenis van de gevarensymbolen begrijpen

•

de betekenis van R / S zinnen opzoeken en interpreteren

1.2.1.

Etikettering ; R / S-zinnen


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

1.2.2. -

het juiste beschermingsmiddel kiezen en het goede gebruik van deze beschermingsmiddelen voor de bescherming van de ogen, aangezicht, handen, huid en ademhalingswegen

-

beslissen wanneer in een zuurkast moet gewerkt worden

-

de gevaren inzien verbonden met het werken met glaswerk (bijv. bij het verwijderen van stoppen of slangen van koelers)

-

uitmaken of er brandgevaar is bij bepaalde proeven

-

veilig werken met brandgevaarlijke producten

-

in geval van brand de nodige handelingen uitvoeren om de brand te bestrijden

-

veilig werken in een zuurkast

-

uitmaken wanneer in een zuurkast moet gewerkt worden

-

de gevaren en de nodige voorzorgen nemen om glasbewerkingen uit te voeren

-

beslissen of aanwezig glaswerk nog geschikt is voor verder gebruik in het labo ( beschadiging, barsten … )

-

uitmaken wanneer glaswerk mag verwarmd worden of niet ( zowel qua veiligheid als qua gebruik )

-

de juiste werkwijze toepassen voor het verwarmen van glaswerk / kroezen

Bescherming Ogen / aangezicht Handen / huid Ademhalingswegen

1.2.3.

Brandgevaar

1.2.4.

Gebruik van zuurkasten

1.2.5.

Glaswerk en glasbewerkingen


7


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

-

het etiket op een verpakking interpreteren en de nodige voorzorgen nemen om met het product te werken

-

de voorzorgen nemen indien bijv. teveel product werd genomen , product werd gemorst …

-

een juist etiket aanbrengen op producten die bewaard worden

-

beslissen wat met afvalproducten moet gebeuren en de afspraken volgen die hierover gemaakt werden

-

rein werken en rekening houden met hun medecursisten en studenten die eventueel na hen hun laboplaats zullen innemen ; tevens rekening houden met het personeel dat instaat voor het reinigen van het labo

-

de juiste voorzorgen nemen bij kwikverlies (bijv. gebroken thermometer )

1.2.6.

Omgaan met chemicaliën

1.2.7.

Afvalverwerking / milieu

2 2 -

correct werken met de balansen aanwezig in het labo

-

uitmaken welk type balans gebruikt moet worden voor een weging ( analytische balans, bovenweger )

-

de werkwijze voor een correcte weging ( nulpuntinstelling, temperatuur, luchtstroom …)

BASISHANDELINGEN IN HET LABO

2.1 WEGEN


8


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

-

correct werken met een bunsenbrander

-

de verschillende methoden voor het verwarmen ( oliebad , zandbad, verwarmingsmantel ) afwegen en toepassen

-

de voorzorgen nemen bij het verwarmen van vloeistoffen, brandbare producten…

-

correct het gebruik van thermometers (bijv. waar te plaatsen bij een destillatie )

-

voorzorgen nemen bij het gloeien van kroesjes alsmede de juiste werkwijze voor hun weging

2.2 VERWARMEN

2.3 GLASBEWERKINGEN / VERBINDINGEN -

veilig werken met glasbuizen ( snijden, buigen , …)

-

het boren van kurken

-

het aanbrengen van verbindingsslangen 2.4 OPSTELLINGEN

-

een opstelling maken zoals aangegeven in een figuur

-

werken met wasflessen

-

werken met doseertrechters, roerders, koelers…

-

opstellingen maken voor het bereiden en opvangen van gassen


9


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

3 -

de berekeningen maken voor het bereiden van oplossingen met een bepaalde concentratie

-

onderscheid maken tussen oplossingen die gebruik worden als reagentia en oplossingen bestemd voor analytische bepalingen

-

oplossingen maken via verdunning

-

oplossingen maken niet bedoeld voor analytisch gebruik en het juiste glaswerk kiezen

-

oplossingen maken voor analytisch gebruik

-

het verschil tussen het gebruik en de toepassingen van de verschillende soorten pipetten

-

een standaardoplossing bereiden met een exacte titer ( oer-titerstof )

BEREIDING VAN OPLOSSINGEN

3.1 Niet voor analytisch gebruik m/m % vol / vol % m / vol % 3.2 Standaardoplossingen M ( molariteit ) N ( normaliteit of equivalenten ) 3.3 Etikettering

-

het juiste gevarenetiket aanbrengen op flessen die bewaard worden

-

de gegevens aanbrengen op het etiket eventueel volgens afgesproken regels


10


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

-

het smelt- en kookpunt bepalen van een stof en hieruit gegevens afleiden over haar zuiverheid

-

gegevens opzoeken i.v.m. fysische eigenschappen van bepaalde verbindingen

-

eventueel onzuivere stoffen zuiveren (zie scheidingstechnieken )

4

Bepaling van fysische eigenschappen van een stof Smeltpunt – kookpunt Andere grootheden zoals bijv. brekingsindex ( refractometer ), draaiingshoek ( polarimeter ) , oplosbaarheid , dichtheid enz.

5

Beschrijvende anorganische chemie

-

een bereidingsvoorschrift kritisch analyseren

-

de verschillende stappen in een synthese onderscheiden en een planning maken voor een efficiënte werkwijze

-

bij een synthese de gevarenrisico’s bepalen

-

de reactieparameters bepalen en analyseren ( p, T, pH …)

-

een opstelling maken zoals weergegeven in een figuur

-

de eigenschappen van de reagentia en de gevormde producten opzoeken

zwavelverbindingen ;

-

nauwkeurig een syntheserecept uitvoeren en het verloop ervan objectief noteren in een laboschrift

metalen en hun verbindingen

-

methoden bepalen en uitvoeren om het eindproduct te identificeren en eventueel te zuiveren

zuren en basen

-

waarnemingen objectief en correct neerschrijven

-

kritisch de bekomen resultaten onderzoeken en eventueel verklaringen geven waarom een experiment mislukt is.

Bereiding en eigenschappen van enkelvoudige en samengestelde verbindingen Voorbeelden: H2 ; O2 ; Cl2 ; Br2 Chloorverbindingen ; stikstofverbindingen ; fosforverbindingen ;

oxidantia en reductantia


11


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

-

vragen formuleren over het waarom van bepaalde bewerkingen

-

alternatieven formuleren i.v.m het gebruik van andere reagentia, wijziging bepaalde stappen, aanpassing apparatuur 6

-

de minimale formule van een verbinding bepalen uit zelf bepaalde experimentele gegevens

-

de molmassa van een gas bepalen door het meten van de dichtheid van een zelf gesynthetiseerd en gezuiverd gas en toepassing van de algemene gaswet

-

het reducerend vermogen van metalen vergelijken en door geschikte experimenten deze in een reeks rangschikken

-

de in theorie geziene parameters die het evenwicht, de reactiesnelheid en de oplosbaarheid beïnvloeden experimenteel verifiëren en eventueel kwantitatief verwerken

Deze proeven sluiten nauw aan bij begrippen en principes gezien in het theorievak Algemene Chemie 6.1 Bepalen van de minimale formule van een verbinding Voorbeeld : MgO 6.2 Bepalen van de molmassa van een gas uit zijn dichtheid Voorbeeld : CO2 6.3 Spanningsreeks der metalen Voorbeeld : reeks Na, Cu, Zn, Fe, Pb, Mg , Ag, H 6.4 Parameters die de oplosbaarheid beïnvloeden 6.5 Parameters die de reactiesnelheid beïnvloeden 6.6 Parameters die het chemisch evenwicht beïnvloeden

7 -

kationen scheiden in verschillende groepen naargelang hun oplosbaarheid in bepaalde omstandigheden

-

kationen identificeren met selectieve of specifieke reagentia

ALGEMENE CHEMIE

SEMI-MICRO ANALYSE VAN KATIONEN EN ANIONEN

7.1 Identificatie van kationen Voorbeeld : Al3+ ; Ca2+ ; Ag+ ; Pb2+ ; Hg+ ; Cu2+; Cd2+ ; Fe2+ / Fe3+ ; Zn2+ ; Cr3+


12


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen 7.2 Identificatie van anionen -

Idem voor anionen

-

eventueel gebruik maken van testkits

Voorbeeld: Cl- ; Br- ; I- ; S2- ; SO42- ; SO32- ; CO32-


13

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Naast de veiligheidsaspecten in laboratoria, leert de cursist elementaire bewerkingen en handelingen. Aandacht wordt besteed aan de bereiding van oplossingen en de bepaling van een aantal fysische eigenschappen van een stof. Tevens leert de cursist op experimentele wijze de kennis verworven tijdens het vak Algemene Chemie toe te passen. M.b.v. zelfstandig uitgevoerde proeven verwerft de cursist enig inzicht in anorganische stoffen en in de identificatie van ionen. Belangrijk hierbij is dat de cursist de mogelijkheid geboden wordt zijn / haar experimentele vaststellingen te interpreteren en op een duidelijke wijze te formuleren.


14



1








15

Didactisch materiaal Voor het uitvoeren van demonstraties, laboratoriumproeven en observaties moet voldoende basisuitrusting aanwezig te zijn, om de leerplandoelstellingen te kunnen bereiken. De uitrusting en inrichting van de lokalen waarin chemie wordt gegeven, dienen te voldoen aan de technische voorschriften inzake de vigerende wetgeving: Codex, ARAB, AREI en Vlarem. Bij het gebruik van toestellen, materiaal en materieel dient men reeds bij aankoop te letten op de specifieke normen. Duidelijke, Nederlandstalige handleidingen evenals een technisch dossier dienen aanwezig te zijn. Alle gebruikers dienen de werkinstructies en onderhoudsvoorschriften te kennen en correct te kunnen toepassen. De collectieve veiligheidsvoorzieningen mogen nooit gemanipuleerd worden. Daar waar de wetgeving het vereist, moeten de persoonlijke beschermingsmiddelen aanwezig zijn en gedragen worden. Om aan de nodige veiligheidsvoorschriften te voldoen dienen o.a. aanwezig te zijn: veiligheidskast voor de opslag van gevaarlijke producten (voorzien van de overeenkomstige gevarensymbolen), blustoestel, emmer met zand, branddeken, metalen papiermand, veiligheidsbrillen, oogdouche of oogwasfles, handschoenen, EHBO-kit met brandzalf. Om overbodige uitgaven te vermijden kan de leraar nagaan of minder courant gebruikte toestellen en voorwerpen aanwezig zijn in andere laboratoria van de school. Gemeenschappelijke aankoop en gebruik van dergelijk materiaal kan best gecoördineerd worden op het niveau van de vakgroepwerking.


16






17



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



18




ATKINS P. W. – JONES L. , CHEMISTRY – Molecules, Matter and Changes – , 3d ed. 1997 W. H. Freeman and company – New York ( met CD – rom ) ATKINS P.W , Physical Chemistry , 4th ed. 1990 Oxford University Press COTTON, F.A en WILKINSON, G. , Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley, New York 1988

ZUMDAHL, S.S. , Chemical Principles, D.C. Heath, Lexington, 1992

BROCHURES EN REPETORIA

Chemiekaarten, Gegevens voor veilig werken met chemicaliën, Kluwer Editorial, Diegem

Tabellenblad ‘ Periodiek systeem der elementen ‘ , uitgegeven door De Boeck, Antwerpen

VAN DE WEERDT, J. , Tabellenboekje voor chemie, De Sikkel ( De Boeck ), Oostmalle

TIJDSCHRIFTEN

Laboratorium – Praktijk, Kluwer Editorial, Diegem

Natuur en Techniek, NL – 1000 BM Amsterdam

CHEMIE-Magazine, tweemaandelijkse uitgave van de Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, Leuven

Velewe, Vereniging Leraars Wetenschappen, Zichem

19


CD-rom’s

Chemie Interactief , Van Paemel, reeks CD-rom’s voor het ASO

Chemie en Samenleving, Van kleurstof tot tot kunstmest, De Digitale Wetenschappelijke Bibliotheek – Natuur en Techniek 1999 , Amsterdam

Het Digitale Archief - Natuur en Techniek, Deel 1 en 2

Science Deluxe, Math Soft ( www. Mathsoft.com )

ChemDAT, The Merck Chemical Database, met o.a Material Safety Data Sheets VWR, Leuven ( GRATIS )

DEMONSTRATIEPROEVEN

Prof. B. SHAKHASKIRI : Chemical Demonstrations – ‘ A Handbook for Teachers of Chemistry ‘ , Volumes 1, 2, 3 en 4. Uitgegeven door The University of Wisconsin Press

Voor tekstmateriaal, visualisaties, animaties en videofragmenten i.v.m. (demonstratie)proeven

http://www.scifun.org http://www.ping.be/at home/ http://www.chem;leeds.ac.uk/delights/texts/ http://jchemed.chem.wisc.edu/JCESoft/index.html http://ice.chem.wisc.edu/serphim/html

20

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Organische Chemie – 2de jaar (2 lestijden / week)




2


BEGINSITUATIE Geslaagd voor het 1e jaar Scheikunde optie chemie.

3


4




5


1 1.1

1

Een verband leggen tussen de structuur van het koolstofatoom en 1.1 Structuur van het koolstofatoom zijn bindingsmogelijkheden;

1.2 1.2.1

De chemische binding in organische verbindingen

1.2 Aard van de koolstofbindingen sp³-hybridisatie beschrijven bij methaan;

1.2.1

Enkelvoudige bindingen

1.2.2

Meervoudige bindingen

Polariteit van een covalente binding in organische verbindingen op basis van verschil in elektronegativiteit vaststellen; Dipoolmoment van organische dipoolmoleculen bepalen; Verband tussen bindingslengte en bindingssterkte vaststellen; 1.2.2

Voor een dubbele binding beroep doen op sp²-hybridisatie; sp²-hybridisatie beschrijven bij etheen; Voor een drievoudige binding beroep doen op sp-hybridisatie; sp-hybridisatie beschrijven bij ethyn; Op basis van hybridisatie vereenvoudigde orbitaalmodellen weergeven van organische moleculen;

2 2.1

2 Het begrip isomerie definiëren; Structuurisomerie (ketenisomerie, plaatsisomerie, functionele isomerie) bij organische moleculen vaststellen; Een onderscheid maken tussen ketenisomerie, plaatsisomerie en functionele isomerie; Op basis van een brutoformule de namen en structuren van structuurisomeren bepalen;

De ruimtelijke structuur van organische moleculen

2.1 De opbouw van organische verbindingen


2.2 2.2.1

6

2.2 De ruimtelijke structuur van acyclische verbindingen De verschillende conformaties bij ethaan, propaan en butaan bepalen;

2.2.1

Acyclische verbindingen met enkelvoudige bindingen

2.2.2

Acyclische verbindingen met meervoudige bindingen

Newman-projectieformules weergeven; De Pitzer- of torsiespanning definiëren; M.b.v. Newman-projectieformules de verschillende uiterste conformaties van eenvoudige organische moleculen bepalen, alsook het verschil in stabiliteit; 2.2.2

Geometrische isomerie bij organische moleculen vaststellen; Een onderscheid maken tussen de geometrische isomeren van organische moleculen op basis van cis-trans en de E,Znomenclatuur;

2.3

Verband tussen ruimtelijke structuur en stabiliteit afleiden uit verbrandingsenthalpieën; Vaststellen dat de ringspanning bepaald wordt door de hoek- of Baeyerspanning en de Pitzer- of torsiespanning; De hoek- of Baeyerspanning definiëren; De ruimtelijke structuren van cyclopropaan, cyclobutaan, cyclopentaan en cyclohexaan analyseren; De meest voorkomende configuratie(s) bij mono- en digesubstitueerd cyclohexaan bepalen;

2.3 De ruimtelijke structuur van cyclische verbindingen


2.4

De begrippen optisch isomeer of enantiomeer, chiraal centrum, optische draaiingshoek, specifieke rotatie, racemisch mengsel of racemaat definiëren;

7

2.4 Optische isomerie

Het verband tussen optische isomeren en hun chemische en fysische eigenschappen algemeen weergeven; Fischer-projectieformules weergeven; De absolute configuratie van een chiraal centrum bepalen m.b.v. de R,S-nomenclatuur; Optische isomerie bepalen bij moleculen met meer dan één chiraal centrum; De begrippen diastereomeren, mesovorm, erythro en threo definiëren; Een onderscheid maken tussen resolutie en racemisatie; 3 3.1

3 Het begrip inductief effect definiëren;

De elektronenverdeling in organische verbindingen

3.1 Inductief effect

Bepalen of een atoom of atoomgroep een positief of een negatief inductief effect uitoefent; 3.2

De begrippen mesomerie of resonantie, grens- of mesomere structuren, resonantiehybride, resonantie-energie beheersen;

3.2 Mesomerie of resonantie ; mesomeer effect

Regels voor het opstellen van grensstructuren toepassen; Vaststellen wanneer mesomerie optreedt; De grensstructuren en resonantiehybride van organische verbindingen bepalen; Het begrip mesomeer effect definiëren; Bepalen of een atoom of atoomgroep een positief of een negatief mesomeer effect uitoefent; 3.3

De gezamenlijke invloed van het inductief en mesomeer effect toepassen.

3.3 Combinatie van inductief en mesomeer effect


3.4

De aromatische structuur van benzeen weergeven;

8

3.4 Aromaticiteit

Verklaren waarom de delokalisatie van de π-elektronen in de aromatische ring tot een bijzondere stabiliteit leidt; Bepalen of de structuur van een organische verbinding al dan niet aromatisch is; 4 4.1

4 Een onderscheid maken tussen homolytische en heterolytische reacties, en deze reacties definiëren;

Organische reacties

4.1 Soorten organische reacties en reagentia

Een onderscheid maken tussen nucleofiele en elektrofiele reagentia en reacties, en deze reagentia en reacties definiëren; Een onderscheid maken tussen substitutie-, additie- en eliminatiereacties, en deze reacties definiëren; 4.2

4.2 Reactiemechanismen

4.2.1

De structuur weergeven van de voornaamste reactieintermediairen (carbokation, carbanion, koolstofradicaal);

4.2.1

Reactie-intermediairen

4.2.2

Een energiediagram van een organische reactie interpreteren;

4.2.2

Effectieve botsingen, overgangstoestand en activeringsenergie

4.2.3

Het reactiemechanisme van een elektrofiele aromatische substitutiereactie weergeven;

4.2.3

Substitutiereacties

Belangrijke elektrofiele aromatische substitutiereacties (alkylering, acylering, halogenering, nitrering, sulfonering) weergeven m.b.v. een reactiemechanisme; De invloed van de substituenten op de reactiviteit en de oriëntatie bij elektrofiele aromatische substitutiereacties nagaan; Een onderscheid maken tussen een SN1- en een SN2mechanisme; Nagaan welke factoren het reactiemechanisme van een nucleofiele substitutie bepalen; Het reactiemechanisme van een nucleofiele acylsubstitutie weergeven.


4.2.4

Een onderscheid maken tussen een nucleofiele en een elektrofiele additie m.b.v. reactiemechanismen;

9

4.2.4

Additiereacties

4.2.5

Eliminatiereacties

4.2.6

Redoxreacties

Regioselectiviteit (regel van Markovnikov , anti-Markovnikov) toepassen bij elektrofiele additiereacties; 4.2.5

Een onderscheid maken tussen het E1- en het E2-mechanisme; Problematiek van de competitie tussen resp. E1 en SN1 , en E2 en SN2 begrijpen en toepassen; Zaitsev-regel toepassen bij E2-eliminatie; Rekening houden met stereospecificiteit E2-eliminatie;

4.2.6

Het belang van het oxidatiegetal inzien bij organische reacties; Het oxidatiegetal in organische verbindingen bepalen; Een totale vergelijking van een redoxreactie opstellen;


10

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN De cursus omvat de studie van de chemische binding in organische verbindingen, de opbouw en de structuur van organische verbindingen, de elektronenverdeling in organische moleculen, de soorten organische reacties, reagentia en reactiemechanismen. Deze aspecten dienen aangebracht te worden met de nodige interactieve mogelijkheid van de cursist. Specifieke probleemstellingen dienen geoefend te worden op basis van oefeningen. Bovendien moeten er extra oefeningen aanwezig zijn zodat de cursist, indien gewenst, zich op een zelfstandige wijze kan bekwamen in de leerstof.



1








11




12






13



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



14












15

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Analytische Chemie - 2de jaar (2 lestijden/week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................7 Pedagogisch-didactische wenken..................................................................................................7 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................7 Evaluatie ...................................................................................................................................................9 Bibliografie ............................................................................................................................................. 12



2



3


4



HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Analytische Chemie – 2de jaar (2 lestijden/week)

5



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • • • • • • • • • • • •

doel en principe van volumetrie uitleggen. belangrijke begrippen uit de volumetrie verwoorden. nauwkeurig aangeven wat het equivalentiepunt is. eisen gesteld aan de reacties in de volumetrie aangeven. de eindpuntdetectie bij een titratie aangeven. een indeling geven van de soorten titraties. een overzicht geven van de gebruikte apparatuur. volumetrische berekeningen maken. uitleggen hoe de bereiding van titreeroplossingen gebeurt. de begrippen oertiterstof en standaardoplossingen uitleggen. aangeven hoe de titerstelling gebeurt. de eindpuntdetectie van een zuur-base-titratie aangeven. directe en terugtitratie typeren. titratiekrommen berekenen en schetsen.

• •

het principe van de redoxtitraties geven. een indeling van de verschillende methodes van redoxtitraties verwoorden. redoxvergelijkingen opstellen. basisgebrippen, gebruikt bij redoxtitraties verwoorden. de invloed van de zuurtegraad op het oxiderend vermogen van kaliumpermanganaat aangeven. aangeven hoe de eindpuntdetectie d.m.v. redoxindicatoren gebeurt. de gebruikte reagentia en standaardoplossingen bij permanganometrie aangeven.

• • • • •

Deel I: Volumetrie 1 2 3 4 5

Inleiding Principe van de titratie Standaardoplossingen Verschillende titratiemethoden Toepassingen van zuur-base titraties

Deel II: Zuur-base-titraties 6 7 8 9 10 11

Inleiding Zuur-base indicatoren Titreercurven Titreerfouten Praktische aspecten bij zuur-base-titraties Automatisering bij titraties

Deel III: Redoxtitraties 12 13 14 15 16 17 18

Inleiding Definities Opstellen van redoxtitraties in waterig milieu Redoxtitraties in watervrij milieu Berekeningen van redoxevenwichten Permanganometrie Jodometrie


6


LEERINHOUDEN


toepassingen van permanganometrie opsommen.

• • • •

het principe van de neeslagtitraties uitleggen. het evenwicht tussen twee neeslagen beschrijven. het principe en toepssingen van argentometrie geven. de eindpuntbepaling volgens Mohr, Volhard en Fajans omschrijven.

• •

uitleggen wat complexen zijn en hoe ze gevormd kunnen worden. Deel V: Complexvormingstitraties de stabiliteit en de stabiliteitsconstante van een complex 24 Inleiding kenschetsen. 25 Terminologie het principe van EDTA uitleggen. 26 Toepassingen complexvorming de titratiekromme van een EDTA-titratie berekenen en uitleggen. 27 Complexometrische titraties toepassingen van complexometrische titraties geven. 28 Praktische aspecten het principe van de elektrogravimetrie geven. Deel VI: Elektrochemie de wet van Faraday geven en uitleggen. 29 Inleiding de stroomspanningscurve afleiden en de ontledingspotentiaal 30 Elektrochemische cellen en elektrodeprocessen aangeven. 31 Elektrodepotentiaal, de wet van Nernst elektrode-reacties schrijven en uitleggen. 32 Redoxevenwichten de apparatuur en de gebruikte electroden bij elektrogravimetrie 33 Invloed nevenreacties identificeren. 34 Potentiometrie toepassingen van elektrogravimetrie geven. het principe van potentiometrie geven. de potentiometrische pH-meting uitleggen. de potentiometrische zuur-base-titraties kenschetsen. potentiometrische redoxtitraties kenschetsen. potentiometrsiche neeslagreacties kenschetsen.

• • • • • • • • • • • • • •

Deel IV: Neerslagtitraties 19 20 21 22 23

Inleiding Berekening van de oplosbaarheid Het gemeenschappelijk ion-effect Het zouteffect Invloed van andere factoren op de oplosbaarheid


7

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN In Deel I geeft een overzicht van het kader van de volumetrie. In delen II, III, IV en V komen de verschillende titraties met theoretische uitwerkingen en oefening uit de praktijk aan bod. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen om meer te evolueren naar groepswerk en begeleid zelfstandig leren. Een groepering van de lessen Analytische Chemie en Labo Analytische Chemie is zeer waardevol voor de integratie van leerinhouden en de vaak noodzakelijke tijdspanne om zelfstandig werk of groepswerk vlot te laten verlopen. Andere vakken uit het fundamenteel gedeelte kunnen aansluiten bij de leerstof. Vooral de inbreng van technische vakken is betekenisvol en een bijdrage in de laboratoria of het eindwerk kan effectief zijn.



1








8




9






10

Hiervoor kan de leraar beschikken over: • • • • • • • •

notities over het leergedrag van de cursist in de klas; klasgesprekken; mondelinge toetsing; korte schriftelijke toetsen; herhalingstoetsen (grotere leerstofgedeelten); huis- en klastaken; kwalitatieve beoordeling aangaande praktische oefeningen, laboratoriumwerk; notities over de mate van het beheersen van de vaardigheden;

Examens Examens houden een productevaluatie in. Na analyse van de resultaten wordt ook hier door de leraar een diagnose opgesteld, die aanleiding kan zijn tot bijsturing van het eerproces. Tevens kunnen remediërende maatregelen voor individuele cursisten ook hier weer uit voortspruiten. Zowel het gepast aanbieden van de leerstof en de evaluatie als het aanbieden van remediërende opdrachten zijn essentieel in het door ons beoogde totale leerproces.



Algemene richtlijnen i.v.m. vraagformulering De vragen/opdrachten met aanduiding van de cijferverdeling op de modeloplossing en de aanwijzingen voor de oplossing van de open vragen, worden opgesteld en vooraf aan de directeur overhandigd. Om achteraf discussies te vermijden zorgt men ervoor dat de cursisten beschikken over: • • • • •

een duidelijk beeld van wat van hen verwacht wordt; de vragen en opdrachten die reeds zijn voorgekomen gedurende het didactisch proces; een schriftelijk overzicht van de voor het examen te kennen leerstof; een geschreven mededeling waarin staat welke informatiebronnen en welk materiaal ze mogen/moeten meebrengen op het examen; een blad met vragen om overschrijffouten te vermijden.


11



12

BIBLIOGRAFIE NASLAGWERKEN GEERLINGS P., Spiegelsymmetrie in de natuur (Over chiraliteit in de exacte en natuurwetenschappen), VUBPRESS, Brussel, 1998, ISBN 90-5487-179-2 ANGENON, A, Werken met grootheden en wettelijke eenheden, Die Keure, Brugge,1998 ATKINS, P., JONES, L., Chemical Principles, W.H. Freeman, New York, 1999 SIMMONS J., De Top-100 van wetenschappers, Uitgeverij Het Spectrum, 1997, Utrecht CHALMERS, A.F., Wat heet Wetenschap?, Boom, Amsterdam, 1994 SCHRIVER F. , ATKINS P. W. and LANGFORD C. H., Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1990 NUNN, A., The essential chemical industry, The Salters Institute of Industrial Chemistry, Department of Chemistry, University of York, Heslington, YO1 5DD, York, Third Edition, 1995 DREXLER, E., Nanosystems: Molucular Machinery, Manufacturing and Computation, John Wiley GLÖCKNER, W. e.a., Handbuch der experimentellen Chemie, Aulis Verlag Deubner & Co, KG Köln, 1997 BUKATSCH, F. e.a., So Interessant ist Chemie, Aulis Verlag Deubner & Co, KG Köln, 1997 BROEK (VAN DE), J., Het geheim van een goede sneeuwbal, Chemie in beeld, Uitg. Ten Hagen & Stam uitgevers, Rijswijk, 1994 ATKINS, P., Chemistry - Molecules, Matter and Change, Uitgeverij Freeman HONDEBRINK, J.G., Scheikunde de basis, Uitg. tenHagenStam, Den Haag, 1999, ISBN 070-304 58 88 STÖRIG, H. J., Geschiedenis van de Wetenschap, 3 delen, Prisma, Utrecht

TIJDSCHRIFTEN Natuur en Techniek, NL Amsterdam Chemie Magazine, Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging Velewe, Vereniging Leraars Wetenschappen Journal of Chemical Education, New York. EOS-Magazine, Wetenschap en Technologie voor Mens en Maatschappij, Uitg. Cascade, www.eos.be MENS (Milieu-Educatie, Natuur & Samenleving), driemaandelijks tijdschrift, Groeneborgerlaan 171, 2020 Antwerpen, www.2mens.com

BROCHURES EN REPERTORIA Chemiekaartenboek 8ste editie, Kluwer Editoriaal, Zaventem. BERNUS, O., GEERTS, M. en NACHTEGAEL, M., Wetenschappelijk Vademecum, (een synthese van de leerstof chemie en fysica), De Nedelandsche Boekhandel: Pelckmans, Kapellen, 1996 CORNELIS, K. en DE TEY, M., Chemie en veiligheid, De Sikkel, Oostmalle. KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de anorganische chemie, Den Haag KNCV 1983. KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie, secties A en B, Den Haag KNCV 1987.


13

KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie, sectie C, Den Haag KNCV 1987. Tabellenblad "Periodiek systeem der elementen", uitgegeven door De Boeck & Larcier VAN DE WEERDT, J., Tabellenboekje voor chemie, De Sikkel, Oostmalle

CD-ROM’S Chemiepractica, Holleen, Meeuwen-Gruitrode Het Digitale Archief - Natuur & Techniek, Deel 1 en 2 Chemie en Samenleving, Van kleurstof tot kunstmest, De Digitale Wetenschappelijke Bibliotheek – Natuur & Techniek 1999, Amsterdam Corel ChemLab, A realistic, interactive chemistry lab, Corel Corporation Chemistry for Windows, XinMicro Corporation, 1996 Nederlandstalige Encyclopedie, SoftKey, Amsterdam, ISBN: 90-5432-168-7 The Chemistry Set, (geavanceerd Periodiek Systeem met veel video, o.a. moleculestructuren), Cambridge De Grote Encyclopedie '98, ISBN: 90-5167-655 Science Interactive Encyclopedie, Hachette Multimedia Encarta Encyclopedie, Winkler Prins Editie, Microsoft

NUTTIGE ADRESSEN Antwerps Centrum Toegepaste Automatiseringstechniek, www.acta-vzw.be Putsesteenweg 53, 2920 Kalmthout Administratie Milieu-, Natuur-, Land- en Waterbeheer, www.mina.be Koning Albert II-laan 20, 1000 Brussel (Tel. 02-553 80 93) Antigifcentrum (Tel. 070/245.245), www.poisoncentre.be/ p/a Militair Hospitaal Koningin Astrid, Bruynstraat 1, 1120 Brussel Belgisch Instituut voor Normalisatie, www.bin.be Brabançonnelaan 29, 1000 Brussel Belgisch Federatie Tegen Kanker, www.kanker.be Leuvensesteenweg 479, 1030 Brussel Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen, www.favv.fgov.be Simon Bolivarlaan 30, 1000 Brussel Federaal Ministerie van Tewerkstelling en Arbeid, www.meta.fgov.be Belliardstraat 51, 1040 Brussel Federatie van de Voedingsindustrie, www.fevia.be Kortenberglaan 172, 1000 Brussel Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, www.kvcv.be Celestijnenlaan 200 F, 3001 Heverlee Natuur & Techniek, www.natutech.nl Postbus 3144, 4800 DC Breda


Nutrition Information Center,www.nicevzw.be Treurenberg 16, 1000 Brussel Nutriënten België, www.nubel.com Esplanadegebouw, lokaal 11.04, 1010 Brussel Onderzoeks- en informatiecentrum van de Verbruikersorganisaties, www.oivo-crioc.org/ Riddersstraat 18, 1050 Brussel Provinciaal Veiligheidsinstituut, http://bold.belnet.be/BOLD/HTML/EN/bibpvi.html Jezusstraat 28, 2000 Antwerpen Scheikundige Industrie Regio Vlaanderen (SIREV), www.fedichem.be Maria-Louizasquare 49, 1000 Brussel SchooltvTeleac, www.teleacnot.nl Postbus 1070, 1200 BB Hilversum

14

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Chemische Technologie - 2de jaar (2 lestijden / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken ...................................................................................................................... 11 Pedagogisch - didactische wenken............................................................................................. 11 Didactische hulpmiddelen ........................................................................................................... 11 Evaluatie ................................................................................................................................................ 13 Bibliografie ............................................................................................................................................. 16



2



3


4




5



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen De begrippen gelijkstroom, tegenstroom en dwarsstroom bij warmtewisselaars uitleggen Het gemiddelde temperatuurverschil berekenen bij het mee- en tegenstroomprincipe Het verband uitleggen tussen de afgestane warmte, de opgenomen warmte en de overgedragen warmte Het verband aangeven tussen de snelheid en de warmteoverdrachtscoëfficiënt Berekeningen maken over verschillende typen warmtewisselaars Berekeningen maken over verdampers en condensors De continuïteitsvergelijking toepassen De wet van Bernouilli beschrijven Vertellen wanneer je de wet van Torricelli kunt gebruiken Vertellen wat contractie is Technische toepassingen van de wet van Bernouilli beschrijven en uitleggen Berekeningen maken met de wet van Bernouilli bij stroming zonder energie-uitwisseling met de omgeving Uitleggen wat dynamische en kinematische viscositeit is Het verband aangeven tussen de viscositeit van een vloeistof of gas en de temperatuur Onderscheid maken tussen de diverse soorten stroming Het kental van Reynolds berekenen De relatie weergeven tussen het kental van Reynolds en het stromingspatroon De algemene wet van Bernouilli toepassen De Fanningvergelijking beschrijven en hiermee berekeningen

Deel I: Eenheidsoperaties 1

Warmtewisselaars

2 Stroming 2.1 De wet van Bernouilli voor ideale vloeistoffen

2.2 Kenmerken van stroming

2.3 De algemene wet van Bernouilli


LEERPLANDOELSTELLINGEN De cursisten kunnen uitvoeren Met behulp van het Moody-diagram de frictiefactor bepalen als functie van het Reynoldsgetal en de relatieve wandruwheid De wet van Hagen-Poiseuille voor laminaire stroming toepassen De k-waarden en de methoden van de equivalente lengte gebruiken om de weerstand van leidingen en appendages te bepalen De benodigde pompdruk voor een leidingsysteem berekenen De leidingkarakteristiek van een leidingsysteem bepalen De relatie leggen tussen de pompen de leidingkarakteristiek Vertellen waarom een centrifugaalpomp een korte zuigleiding moet hebben en zo laag mogelijk moet staan Vertellen wat we onder het rendement van een pomp verstaan Vertellen wat het verband is tussen het debiet, het toerental en het vermogen van een centrifugaalpomp Beschrijven wat het effect is al je identieke pompen parallel of in serie zet Een T,x,y-diagram tekenen en lezen De hefboomregel toepassen in een T,x,y-diagram Uitleggen wat relatieve vluchtigheid is En x,y-diagram tekenen en lezen Berekeningen uitvoeren met gegevens in een T,x,y- en x,y-diagram Vertellen wat een minimum en maximum azeotroop is Vertellen hoe een batchdestillatie verloopt met behulp van het T,x,yen het x,y-diagram Berekeningen uitvoeren bij een batchdestillatie met behulp van het T,x,y- en het x,y-diagram, massabalansen en de formule van Raleigh Vertellen hoe een continu-destillatie verloopt met behulp van het T,x,y- en het x,y-diagram Berekeningen uitvoeren bij een continu-destillatie verloopt met behulp van het T,x,y- en het x,y-diagram Vertellen tussen welke grenzen de samenstelling van het destillaat en het residu ligt bij continu-destillatie met behulp van het T,x,y- en het x,y-diagram

6

LEERINHOUDEN

2.4 Pomp- en leidingkarakteristieken

3 Destillatie en rectificatie 3.1 Fysische achtergronden van destillatie en rectificatie

3.2 Batchdestillatie en continu-destillatie


7


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen Uitleggen welk effect de relatieve vluchtigheid heeft op de scheiding Uitleggen hoe je de zuiverheid van het destillaat of het residu van een destillatie kunt verbeteren Vertellen wat batchrectificatie is Een werklijn voor een batchrectificatie tekenen in het x,y-diagram Het aantal theoretische schotels van een rectificatiekolom bepalen Uitleggen dat je batchrectificatie kunt uitvoeren met een constante destillaatsamenstelling of met een constante refluxverhouding Uitleggen wat totale en minimale reflux is bij batchrectificatie Beschrijven wat de gevolgen zijn van een verandering in de reflux voor de batchrectificatie Uitleggen wat de HETP van een gepakte kolom is Beschrijven welke metingen en regelingen je op een batchrectificatiekolom kunt vinden en wat hun doel is Vertellen wat continu-rectificatie is De relatie aangeven tussen de vloeistof-damp-verhouding in de voeding en de q-lijn De bovenste werklijn, de onderste werklijn en de q-lijn tekenen in het x,y-diagram Het aantal theoretische schotels bepalen Het benodigde aantal schotels bij totale reflux bepalen De minimum refluxverhouding en de warmte inhoud van de voeding op de scheiding verklaren De functie beschrijven van meet- en regelapparatuur op een continurectificeerkolom Uitleggen wat vaste stof -vloeistofextractie is Een driehoeksdiagram maken voor een ternair systeem Vertellen wat de hefboomregel is Berekeningen uitvoeren met behulp van de hefboomregel Een onderstroom-werklijn tekenen in een driehoeksdiagram Het aantal theoretische trappen van een meervoudige tegenstroomextractie bepalen

3.3 Batchrectificatie

3.4 Continu-rectificatie

4 Extractie 4.1 Vaste stof -vloeistofextractie


8


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen Uitlegen wat vloeistof -vloeistofextractie is Een driehoeksdiagram maken voor een ternair systeem Uitleggen wat de oplosbaarheidskromme, het ontmenggebied en de conjugatielijnen zijn Berekeningen uitvoeren met extracties waarbij geen volledige ontmenging optreedt Berekeningen uitvoeren met volledige ontmenging Het aantal theoretische trappen van een meervoudige extractie bepalen bij onvolledige en volledige ontmenging Laminarie en turbulente stroming rond een deeltje onderscheiden Beschrijven met welke twee methoden we vaste deeltjes kunnen laten bezinken De bezinksnelheid en de bezinktijd onder invloed van de zwaartekracht en onder invloed van centrifugaalkracht berekenen De stijgsnelheid en de stijgtijd bij flotatie berekenen Vertellen wanneer gehinderde bezinking optreedt Uitleggen wat we onder sedimenteren en classificeren verstaan Verschillende sedimentatie-apparaten beschrijven Berekeningen maken over bezinkinstallaties (verblijftijd, deeltjesgrootte, oppervlakte) Uitleggen wat we onder oppervlaktebelasting verstaan Berekeningen maken over indikkers (verblijftijd, deeltjesgrootte, oppervlakte) Classificeer-apparaten beschrijven en berekeningen maken Uitleggen wat we onder maaltolerantie verstaan Berekeningen maken over de capaciteit van een batch- en continucentrifuge Verschillende doelen van filtratie benoemen De verschillende factoren die invloed hebben op filtratie noemen Berekeningen uitvoeren aan een batchfiltratie bij een constant drukverschil een bij een constante volumestroom Berekeningen uitvoeren aan continu-filters

4.2 Vloeistof -vloeistofextractie

5 Bezinken 5.1 Bezinksnelheid

5.2 Bezinkapparatuur

6

Filtratie


9


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen De werking van verschillende typen reactoren beschrijven Beschrijven welk type reactor geschikt is voor welk type reactie De verschillende aspecten van de procescondities beschrijven De wet van Henry en de constante van Henry beschrijven De grenslaagtheorie beschrijven De drijvende krachten van absorptie noemen De factoren noemen die de absorptiesnelheid beïnvloeden Op grafische wijze het aantal evenwichtstrappen van een absorptieproces bepalen met behulp van de werklijn en de evenwichtslijn Op algebraïsche wijze het aantal evenwichtstrappen van een absorptieproces bepalen De kenmerken noemen van schotelkolommen en gepakte kolommen De stuwgrens van een absorptiekolom berekenen Het verschil uitleggen tussen ruimtelijk en lineair transport De apparaten gebruikt voor het transport van vaste stoffen beschrijven en hun werking verklaren De karakteristieken van pijpleidingen, pijpverbindingen, pijpfittingen, flenzen en afsluiters geven Het verschil tussen een verdringerpomp en een impulspomp geven De bouw en de werking van een centrifugaalpomp geven Het principe van een verdringerpomp uitleggen Het doel van meet- en regeltechniek uitleggen Het blokschema van een regelkring weergeven en verklaren Het doel van standaardsignalen aangeven Het doel van een corrigerend orgaan in de kring aangeven Het principe van de PID regeling geven Van een eenvoudig proces een blokschema maken Een blokschema interpreteren en verklaren

7

Reactoren

8

Absorptie

9

Transport van vaste stoffen, vloeistoffen en gassen

10

Pompen

Deel II: Meet- en regeltechniek 1 Inleiding • Sturen en regelen • De regelkring • Standaardsignalen • Het corrigerend orgaan • De regelaar 2 Blokschema’s


10


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen Een PID kunnen lezen en interpreteren Het principe van de meetapparaten uitleggen Voorbeelden geven van apparaten voor het meten van procesgrootheden

3 4 • • • • • •

Symbolen Meten Druk en drukverschilmetingen Niveaumetingen Temperatuurmetingen Debietmetingen Kwaliteitsmetingen Transmittersystemen

OSP – HO – HOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Chemische Technologie - 2de jaar (2 lestijden / week)

11

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Deel I geeft een overzicht van de belangrijkste eenheidsoperaties die gebruikt worden in de chemische industrie. In deel II komt de basis van de meet- en regeltechniek aan bod. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen om te evolueren naar groepswerk en begeleid zelfstandig leren.



1








12




13






14



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



15




I.J. Breimer, Procesautomatisering 1: grondslagen meet- en regeltechniek, Stam techniek Procestechnologie deel 1-4, VAPRO

16

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Laboratorium Analytische Chemie – 2de jaar (3 lestijden/week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................8 Pedagogisch - didactische wenken...............................................................................................8 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................8 Evaluatie ................................................................................................................................................ 10 Bibliografie ............................................................................................................................................. 13



2



3


4



HOSP – HOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Labo Analytische Chemie – 2de jaar (3 lestijden/week)

5



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • • • • • • • • • • • •

doel en principe van volumetrie uitleggen. belangrijke begrippen uit de volumetrie verwoorden. nauwkeurig aangeven wat het equivalentiepunt is. eisen gesteld aan de reacties in de volumetrie aangeven. de eindpuntdetectie bij een titratie aangeven. een indeling geven van de soorten titraties. een overzicht geven van de gebruikte apparatuur. volumetrische berekeningen maken. uitleggen hoe de bereiding van titreeroplossingen gebeurt. de begrippen oertiterstof en standaardoplossingen uitleggen. aangeven hoe de titerstelling gebeurt. de eindpuntdetectie van een zuur-base-titratie aangeven. directe en terugtitratie typeren. titratiekrommen berekenen en schetsen.

Deel I Volumetrie

• •

het principe van de redoxtitraties geven. een indeling van de verschillende methodes van redoxtitraties verwoorden. redoxvergelijkingen opstellen. basisbegrippen, gebruikt bij redoxtitraties verwoorden. de invloed van de zuurtegraad op het oxiderend vermogen van kaliumpermanganaat aangeven. aangeven hoe de eindpuntdetectie d.m.v. redoxindicatoren gebeurt. de gebruikte reagentia en standaardoplossingen bij permanganometrie aangeven. toepassingen van permanganometrie opsommen.

Deel III Redoxtitraties

• • • • • •

1

Richtlijnen voor het labo. Veiligheid.

2

Verwerking waarnemingen. Glaswerk.

3

Elementaire technieken. Oplossingen en reagentia.

4

Elementaire technieken. Oplossingen en reagentia. Het verslag.

Deel II Zuur-base-titraties 1

Stellen van een standaardoplossing.

2

Bepaling van het zuurgehalte in tafelazijn en wijn.

3

Bepaling van het acetylzuurgehalte in pijnstillers.

4

Water-vrijmilieutitraties.

1

Permanganometrie : Bepaling van ijzer(II) v/h Mohrs zout.

2

Permanganometrie : Bepaling van ijzer(III) in het erts hematiet.

3

Jodometrie : Bepaling van hypochloriet in javel.


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • •

• • • • • • • • • • • • • • • • •

het principe van de neerslagtitraties uitleggen. het evenwicht tussen twee neerslagen beschrijven. het principe en toepassingen van argentometrie geven. de eindpuntbepaling volgens Mohr, Volhard en Fajans omschrijven.

uitleggen wat complexen zijn en hoe ze gevormd kunnen worden. de stabiliteit en de stabiliteitsconstante van een complex kenschetsen. het principe van EDTA-titraties uitleggen. de titratiekromme van een EDTA-titratie berekenen en uitleggen. toepassingen van complexometrische titraties geven. het principe van de elektrogravimetrie geven. de stroomspanningscurve afleiden en de ontledingspotentiaal aangeven. elektrode-reacties schrijven en uitleggen. de apparatuur en de gebruikte elektroden bij elektrogravimetrie identificeren. toepassingen van elektrogravimetrie geven. het principe van potentiometrie geven. de potentiometrische pH-meting uitleggen. de potentiometrische zuur-base-titraties kenschetsen. potentiometrische redoxtitraties kenschetsen. potentiometrsiche neerslagreacties kenschetsen. de verschillende instrumentele technieken nauwkeurig uitvoeren. een verzorgd en wetenschappelijk verantwoord verslag over de instrumentele analyseresultaten afleveren.

Deel IV Neerslagtitraties 1

Bepaling van het Cl--gehalte in oppervlaktewater volgens Mohr.

2

Bepaling van het Cl--gehalte volgens Volhard.

3

Bepaling van het Br--gehalte volgens Fajans.

4

Kationenanalyse. Kwalitatieve bepaling van ionen.

Deel V Complexvormingstitraties 1 2 3

Bepaling van Mg door een directe titratie. Bepaling van Ca in krijt door een substitutietitratie. Bepaling van Pb en Sn in soldeer door een indirecte titratie.

Deel VI Elektrochemie 1

Potentiometrie. Bepaling van het Fe-gehalte in een ijzererts.

2

Potentiometrie. Bepaling van het Cl--gehalte in brood en mosterd.

3

Conductometrie. Bepaling van het NaOH-gehalte in ontstopper.

4

Bi-ampèrometrie. Bepaling v/h watergehalte met Karl-Fischer titrator.

5

Elektrochemische cel. Bepaling van koper in kopererts d.m.v. elektrolyse.

6

De galvanische cel. Bepaling van het zinkgehalte in een zinkerts.

Deel VII Instrumentele analyse 1 Optische analysen. Polarimetrie. Bepaling van de specifieke rotatie van fructose. 2 Optische analysen. UVV-spectrometrie. Bepaling van ijzer in een vitaminetablet. 3 Optische analysen. UVV-spectrometrie. Bepaling van de pH.


7


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen 4 5 6 7 8

Scheidingsmethoden. Papierelektroforese. Scheiding van indicatoren. Scheidingsmethoden. Kolomchromatografie. Bepaling v/e mengsel van KMnO4 en K2Cr2O7. Scheidingsmethoden. Gaschromatografie. Scheiding van componenten in White Spirit. Atomaire absorptie-spectrometrie. Bepaling van het zinkgehalte in een zinkerts. Atomaire emissie-spectrometrie. Bepaling van het loodgehalte in een looderts.

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Labo Analytische Chemie – 2de jaar(3 lestijden/week)

8

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN In Deel I geeft een overzicht van het kader van de volumetrie en de elementaire handelingen in het laboratorium. In delen II, III, IV en V komen de verschillende titraties met theoretische uitwerkingen en oefening uit de praktijk aan bod. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen om meer te evolueren naar groepswerk en begeleid zelfstandig leren. Een groepering van de lessen Labo Analytische Chemie en Analytische Chemie is zeer waardevol voor de integratie van leerinhouden en de vaak noodzakelijke tijdspanne om zelfstandig werk of groepswerk vlot te laten verlopen. Andere vakken uit het fundamenteel gedeelte kunnen aansluiten bij de leerstof. Vooral de inbreng van technische vakken is betekenisvol en een bijdrage in de laboratoria of het eindwerk kan effectief zijn.



1








9




10






11



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



12



13

BIBLIOGRAFIE NASLAGWERKEN GEERLINGS P., Spiegelsymmetrie in de natuur (Over chiraliteit in de exacte en natuurwetenschappen), VUBPRESS, Brussel, 1998, ISBN 90-5487-179-2 ANGENON, A, Werken met grootheden en wettelijke eenheden, Die Keure, Brugge,1998 ATKINS, P., JONES, L., Chemical Principles, W.H. Freeman, New York, 1999 SIMMONS J., De Top-100 van wetenschappers, Uitgeverij Het Spectrum, 1997, Utrecht CHALMERS, A.F., Wat heet Wetenschap?, Boom, Amsterdam, 1994 SCHRIVER F. , ATKINS P. W. and LANGFORD C. H., Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1990 NUNN, A., The essential chemical industry, The Salters Institute of Industrial Chemistry, Department of Chemistry, University of York, Heslington, YO1 5DD, York, Third Edition, 1995 DREXLER, E., Nanosystems: Molucular Machinery, Manufacturing and Computation, John Wiley GLÖCKNER, W. e.a., Handbuch der experimentellen Chemie, Aulis Verlag Deubner & Co, KG Köln, 1997 BUKATSCH, F. e.a., So Interessant ist Chemie, Aulis Verlag Deubner & Co, KG Köln, 1997 BROEK (VAN DE), J., Het geheim van een goede sneeuwbal, Chemie in beeld, Uitg. Ten Hagen & Stam uitgevers, Rijswijk, 1994 ATKINS, P., Chemistry - Molecules, Matter and Change, Uitgeverij Freeman HONDEBRINK, J.G., Scheikunde de basis, Uitg. tenHagenStam, Den Haag, 1999, ISBN 070-304 58 88 STÖRIG, H. J., Geschiedenis van de Wetenschap, 3 delen, Prisma, Utrecht

TIJDSCHRIFTEN Natuur en Techniek, NL Amsterdam Chemie Magazine, Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging Velewe, Vereniging Leraars Wetenschappen Journal of Chemical Education, New York. EOS-Magazine, Wetenschap en Technologie voor Mens en Maatschappij, Uitg. Cascade, www.eos.be MENS (Milieu-Educatie, Natuur & Samenleving), driemaandelijks tijdschrift, Groeneborgerlaan 171, 2020 Antwerpen, www.2mens.com

BROCHURES EN REPERTORIA Chemiekaartenboek 8ste editie, Kluwer Editoriaal, Zaventem. BERNUS, O., GEERTS, M. en NACHTEGAEL, M., Wetenschappelijk Vademecum, (een synthese van de leerstof chemie en fysica), De Nedelandsche Boekhandel: Pelckmans, Kapellen, 1996 CORNELIS, K. en DE TEY, M., Chemie en veiligheid, De Sikkel, Oostmalle. KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de anorganische chemie, Den Haag KNCV 1983. KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie, secties A en B, Den Haag KNCV 1987.


KNCV en VCV, Regels voor de nomenclatuur van de organische chemie, sectie C, Den Haag KNCV 1987. Tabellenblad "Periodiek systeem der elementen", uitgegeven door De Boeck & Larcier VAN DE WEERDT, J., Tabellenboekje voor chemie, De Sikkel, Oostmalle

CD-ROM’S Chemiepractica, Holleen, Meeuwen-Gruitrode Het Digitale Archief - Natuur & Techniek, Deel 1 en 2 Chemie en Samenleving, Van kleurstof tot kunstmest, De Digitale Wetenschappelijke Bibliotheek – Natuur & Techniek 1999, Amsterdam Corel ChemLab, A realistic, interactive chemistry lab, Corel Corporation Chemistry for Windows, XinMicro Corporation, 1996 Nederlandstalige Encyclopedie, SoftKey, Amsterdam, ISBN: 90-5432-168-7 The Chemistry Set, (geavanceerd Periodiek Systeem met veel video, o.a. moleculestructuren), Cambridge De Grote Encyclopedie '98, ISBN: 90-5167-655 Science Interactive Encyclopedie, Hachette Multimedia Encarta Encyclopedie, Winkler Prins Editie, Microsoft

NUTTIGE ADRESSEN Antwerps Centrum Toegepaste Automatiseringstechniek, www.acta-vzw.be Putsesteenweg 53, 2920 Kalmthout Administratie Milieu-, Natuur-, Land- en Waterbeheer, www.mina.be Koning Albert II-laan 20, 1000 Brussel (Tel. 02-553 80 93) Antigifcentrum (Tel. 070/245.245), www.poisoncentre.be/ p/a Militair Hospitaal Koningin Astrid, Bruynstraat 1, 1120 Brussel Belgisch Instituut voor Normalisatie, www.bin.be Brabançonnelaan 29, 1000 Brussel Belgisch Federatie Tegen Kanker, www.kanker.be Leuvensesteenweg 479, 1030 Brussel Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen, www.favv.fgov.be Simon Bolivarlaan 30, 1000 Brussel Federaal Ministerie van Tewerkstelling en Arbeid, www.meta.fgov.be Belliardstraat 51, 1040 Brussel Federatie van de Voedingsindustrie, www.fevia.be Kortenberglaan 172, 1000 Brussel Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging, www.kvcv.be Celestijnenlaan 200 F, 3001 Heverlee Natuur & Techniek, www.natutech.nl Postbus 3144, 4800 DC Breda

14


Nutrition Information Center,www.nicevzw.be Treurenberg 16, 1000 Brussel Nutriënten België, www.nubel.com Esplanadegebouw, lokaal 11.04, 1010 Brussel Onderzoeks- en informatiecentrum van de Verbruikersorganisaties, www.oivo-crioc.org/ Riddersstraat 18, 1050 Brussel Provinciaal Veiligheidsinstituut, http://bold.belnet.be/BOLD/HTML/EN/bibpvi.html Jezusstraat 28, 2000 Antwerpen Scheikundige Industrie Regio Vlaanderen (SIREV), www.fedichem.be Maria-Louizasquare 49, 1000 Brussel SchooltvTeleac, www.teleacnot.nl Postbus 1070, 1200 BB Hilversum

15

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Instrumentele Analyse – 3de jaar (2 lestijden / week)




2



3


4




5



LEERINHOUDEN


De kenmerken van elektromagnetische straling opsommen en de bijhorende vergelijkingen geven en toepassen.

1

Kenmerken van elektromagnetische straling. Interactie van straling en materie.

De interactie tussen straling en materie beschrijven aan de hand van het atoommodel van Bohr. 2

De algemene bouw van een spectrometer en de bouw en de functie van de 2 onderdelen beschrijven.

Bouw van een spectrometer.

De verschillende soorten stralingsbronnen opsommen, beschrijven en hun toepassingsgebied weergeven. De verschillende soorten monochromators opsommen, beschrijven en hun toepassingsgebied weergeven. De verschillende soorten detectors opsommen, beschrijven en hun toepassingsgebied weergeven. 3

De wet van Lambert-Beer weergeven, de verschillende termen verklaren en oefeningen oplossen als toepassing van de wet van Lambert-Beer.

3

Wet van Lambert-Beer.

4

De principes van de moleculespectrometrie uitleggen, de bouw van een spectrometer beschrijven, de meetprincipes verklaren.

4

Moleculespectrometrie: UV-VIS, fluorometrie, turbidimetrie, nefelometrie.

5

Atoomabsorptiespectrometrie (Vlam AAS, grafiet oven AAS).

6

Atoomemissiespectrometrie (AES, ICP, boog, vonk).

7

Overzicht van algemene begrippen: spanning, stroomsterkte, weerstand,

Aangeven wanneer deze techniek bruikbaar / aangewezen is. 5

De principes van de atoomabsorptiespectrometrie uitleggen, de bouw van een spectrometer beschrijven, de meetprincipes verklaren. Aangeven wanneer deze techniek bruikbaar / aangewezen is.

6

De principes van de atoomemissiespectrometrie uitleggen, de bouw van een spectrometer beschrijven, de meetprincipes verklaren. Aangeven wanneer deze techniek bruikbaar / aangewezen is.

7

De termen verklaren, gebruiken in de juiste context, toepassen in


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

8

oefeningen.

geleiding, elektrolyten.

De vergelijking van Nernst verklaren en aangeven wat het belang is van de 8 verschillende termen.

Vergelijking van Nernst, thermodynamische celpotentiaal, overspanning.

Het onderscheid tussen elektrodepotentiaal en celpotentiaal aangeven. Een thermodynamische potentiaal berekenen. Het belang van de spanningsreeks aangeven. Het begrip overspanning verklaren en het belang ervan aangeven. 9

Het principe uitleggen.

9

Potentiometrie.

10

Conductometrie.

11

Voltametrie en polarografie.

12

Coulometrie.

13

Elektrolyse.

14

Amperometrie.

De verschillende types elektroden geven en hun principe uitleggen. Directe potentiometrie en potentiometrische titraties uitleggen en gebruiken in oefeningen. 10 De basisbegrippen en het principe verklaren. Het verloop van een conductometrische titratie verklaren. 11 De basisbegrippen en het principe verklaren. Het verloop van een polarografische bepaling verklaren. Een beschrijving geven van de gebruikte apparatuur. 12 De basisbegrippen en het principe verklaren. Een beschrijving geven van de gebruikte apparatuur. 13 De basisbegrippen en het principe verklaren. Een beschrijving geven van de gebruikte apparatuur. Toepassingen oplossen. 14 De basisbegrippen en het principe verklaren. Een beschrijving geven van de gebruikte apparatuur.

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Instrumentele Analyse – 3de jaar ( 2 lestijden / week)

7

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN De cursus geeft een overzicht van de belangrijkste instrumentele analysetechnieken die in een modern laboratorium gebruikt worden. Vooreerst wordt een overzicht van de spectroscopische technieken, vervolgens van de elektrochemische technieken gegeven. Het is belangrijk dat naast de algemene bouw en werking van de toestellen, ook aandacht besteed wordt aan de mogelijkheden en beperkingen van de verschillende technieken. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen, afgewisseld indien mogelijk met groepswerk of begeleid zelfstandig leren. Instrumentele analyse sluit aan bij de vakken Algemene en analytische chemie van het eerste en tweede jaar en is daar een logische voortzetting van.



1








8




9






10



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



11



12


D.A. Skoog, D.M. West, Fundamentals of Analytical Chemistry, Holt-Saunders International Editions S.M. Van der Kerk, W. Heerma, Inleiding tot de molecuulspectroscopie, Bohn, Scheltema & Holkema, Heron reeks J.O’M. Bockris, A.K.N., Reddy, Modern Elektrochemistry 1 A, Plenum/Rosetta Edition J.O’M. Bockris, A.K.N. Reddy, Modern Elektrochemistry 2 A, Plenum/Rosetta Edition T. Riley, A. Watson, Polarography and other Voltametric methods, Analytical Chemistry by open Learning, John Wiley & Sons M.T.C. de Loos-Vollebregt, Atoomspectrometrie, Bohn Stafleu Van Loghum, Heron reeks D.A. Skoog, F.J. Holler, T.A. Nieman, Principles of Instrumental Analysis, Brooks/Cole Thomson learning

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Scheidingstechnieken en Gecombineerde Spectra-analyse – 3de jaar (1 lestijd/week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................8 Pedagogisch-didactische wenken..................................................................................................8 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................8 Evaluatie ................................................................................................................................................ 10 Bibliografie ............................................................................................................................................. 13



2



3


4




5



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

het verband tussen de monstername en de analyseresultaten geven. het effect van de fysische en van chemische eigenschappen van stoffen op de voorbehandeling van het staal verklaren. de ontsluiting van een monster uitleggen. de verschillende werkwijzen voor extractie verwoorden. het verband leggen tussen de verdelingscoëfficiënt en het aantal extracties en het rendement. de begrippen cleanup, rectificatie en schotelgetal omschrijven. de verschillende werkwijzen voor destillatie beschrijven. de indeling van chromatografische technieken weergeven. het effect van de polariteit van verbindingen op de elutiesnelheid verklaren en met voorbeelden illustreren. eigenschappen van de stationaire fasen geven en verklaren. het begrip adsorptie-isotherm met eigen woorden uitleggen. de begrippen ionenwisseling en selectiviteit uitleggen. ionenpaarchromatografie kenschetsen. met voorbeelden de scheiding van stoffen op basis van molecuulgrootte verduidelijken. stoichiometrische vraagstukken maken met praktijkvoorbeelden uit de chromatografie. en zo nodig de algemene gaswet, alsook van het gehalte van oplossingen. vraagstukken maken over de begrippen destillatie en extractierendement. de praktische uitvoering van papierchromatografie formuleren. uitleggen wat de effecten zijn van de stationaire fase en het

Deel I Monstervoorbehandeling 1

Monstername

2

Voorbehandeling

Deel II Chromatografische scheidingen 1 2 3 4 5 6 7

Indeling van de chromatografische technieken Adsorptie Verdeling Ionenwisseling Ionenpaarchromatografie Molecuulgrootte Affiniteit

Deel III Chromatografische technieken 1

Papierchromatografie



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

opbrengen van een component bij dunnelaag-chromatografie. uitleggen welk voordeel een tweedimensionale elutie heeft. kolomchromatografie en HPLC definiëren. de elutietijd inschatten uitgaande van de eigenschappen van de producten. de begrippen retentie en resolutie formuleren. steunend op de schoteltheorie de schotelhoogte van een kolom bepalen. stoichiometrische berekeningen maken waarin de begrippen uit de schoteltheorie voorkomen. de snelheidstheorie (Van Deemter) en de elektroforese definiëren. de relatie kwaliteitssystemen en de gangbare praktijk in een laboratorium aangeven. de definitie van het kwaliteitshandboek geven. het belang van etikettering en validering verklaren. het belang en de moeilijkheden omschrijven bij kalibratie en ijking. het verband leggen tussen de analyseresultaten van het staal en het controlemonster. de wet van Lambert-Beer uitleggen. het begrip elektromagnetisch spectrum verklaren. experimenten in het elektromagnetisch spectrum interpreteren als bevestiging van de invloed van de verschillende factoren op de absorptie van licht. het verband tussen absorptie en kleur uitleggen. het belang van de UV-VIS-spectrometrie verklaren. het IR-spectrum aangeven. voorbeelden van trillingen in het IR-spectrum duiden. het belang verklaren van de wisselwerking tussen moleculen in een oplosmiddel. de apparatuur voor IR-spectrometrie schematisch voorstellen.

6

2 3 4 5

Dunnelaag-chromatografie Kolomchromatografie Gaschromatografie Elektroforese

Deel IV Kwaliteitsborging 1 2 3

Algemene begrippen Het kwaliteitshandboek Kwaliteitsnormen

Deel V Structuuropheldering 1 2 3 4

Algemene begrippen Het elektromagnetisch spectrum Inleiding tot de absorptiespectrometrie Ultraviolet- en zichtbaar licht-spectrometrie

Deel VI Infraroodspectrometrie 1 2 3

Algemene begrippen Aard van de molecuultrillingen Mogelijke trillingen in een molecuul



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen • • • • • • • • • • • • • • • • • •

het belang van de cuvetten beschrijven. toepassingen van IR-spectrometrie in de kwalitatieve analyse uitleggen. NMR-spectrometrie schematisch voorstellen. de resonantievoorwaarden formuleren. het begrip chemische verschuiving uitleggen. de regels voor de chemische verschuiving gebruiken. het begrip spin-spin koppeling verklaren. de regels voor de spin-spin koppeling hanteren. de apparatuur voor NMR-spectrometrie schematisch voorstellen. toepassingen van NMR-spectrometrie in de kwalitatieve analyse uitleggen. de begrippen ionisatie en fragmentatie bij MS-spectrometrie uitleggen. de theoretische achtergrond van MS-spectrometrie verwoorden. het massa/ladingsverhoudingsgetal interpreteren. effecten van isotooppieken en diffuse pieken inschatten. fragmentatiereacties weergeven. de apparatuur voor MS-spectrometrie schematisch voorstellen. toepassingen van NMR-spectrometrie in de kwalitatieve analyse uitleggen. opgaven maken van gecombineerde spectra.

7

4 5

Wisselwerking binnen en tussen moleculen Apparatuur

Deel VII Kernmagnetische resonantiespectrometrie 1 2 3 4 5 6 7

Algemene begrippen Resonantievoorwaarde De chemische verschuiving De spin-spin koppeling Indeling van de absorptiepatronen Koppeling van protonen met andere kernspins Apparatuur

Deel VIII 1 2 3 4 5 6

Algemene begrippen Algemeen aanzicht van het massaspectrum Exacte massabepaling Isotooppieken en diffuse pieken Fragmentatiereacties Apparatuur

Deel IX Gecombineerde spectra


8

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Delen I, II en III geven een overzicht van de scheidingstechnieken die men in de industrie en onderzoekscentra hanteert. In deel IV gaat men nader in op het belang van de kwaliteitsborging in het laboratorium. In delen V,VI,VII,VIII en IX worden de beginselen van de Gecombineerde Spectra-analyse toegelicht. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen om meer te evolueren naar groepswerk en begeleid zelfstandig leren. Een groepering van de lessen Scheidingstechnieken en Gecombineerde Spectra-analyse met de vakken Organische Chemie en Laboratorium Organische Chemie is zeer waardevol voor de integratie van leerinhouden en de vaak noodzakelijke tijdspanne om zelfstandig werk of groepswerk vlot te laten verlopen. Andere vakken uit het fundamenteel gedeelte kunnen aansluiten bij de leerstof. Vooral de inbreng van technische vakken is betekenisvol en een bijdrage in de laboratoria of het eindwerk kan effectief zijn.



1








9




10






11









12

Correctie

Objectieve correctienormen zijn vanzelfsprekend een noodzaak. Wanneer een antwoord verschillende elementen inhoudt, is het aangewezen per essentieel element een puntenverdeling te maken. De leraar die aan zelfevaluatie wil doen, zal in tabelvorm een overzicht van de behaalde resultaten per cursist en per vraag opstellen. Daarop aansluitend wordt dan verwacht dat de leraar zijn besluiten trekt in verband met de gebruikte onderwijsmethode. Tevens is dit een uitstekend hulpmiddel om gefundeerde remediërende maatregelen t.o.v. de cursisten te treffen.


13


Monstervoorbehandeling NEN 7310, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Monstervoorbehandeling – Algemene aanwijzingen (1995) NVN 7311, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Monstervoorbehandeling - Monsteropslag en –conservering (1995) NVN 7312, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Monstervoorbehandeling - Monstervoorbehandeling voor bepaling van uitlooggedrag en gehalte aan anorganische componenten (1995) NVN 7313, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Monstervoorbehandeling - Monstervoorbehandeling voor bepaling van uitlooggedrag en gehalte aan organische componenten (1995) NEN 7360, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige materialen en afvalstoffen – Termen en definities (concept) NVN 5870, Afvalstoffen. Analyse van afvalstoffen - Monstervoorbehandeling voor de bepaling van het gehalte aan organische en anorganische parameters (1995) Method for sampling of soils for Volatile Organic Compounds”, LISEC Accreditatieprogramma bouwstoffenbesluit – Onderdeel monstervoorbehandeling (AP04-V), versie 3, SIKB (dec 2001) Uitvoeringsregeling Bouwstoffenbesluit, Bijlage F, hoofdstuk 1, Gebruikersprotocol schone grond en bouwstoffen (Staatscourant, 1998) Uitvoeringsregeling Bouwstoffenbesluit, Bijlage F, hoofdstuk 3, Handhavingsprotocol bouwstoffen (versie 13 maart 2001) Lamé, F.J.P., Uitlogen op karakter, Handboek uitloogkarakterisering, I Testmethoden, CROW, ISBN 90 6628 (1994) NEN 7341, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Uitloogproeven – Bepaling van de beschikbaarheid voor uitloging van anorganische componenten (1995) NEN 7343, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Uitloogproeven – Bepaling van de uitloging van anorganische componenten uit poeder- en korrelvormige materialen met de kolomproef (1995) NEN 7345, Uitloogkarakteristieken van vaste grond- en steenachtige bouwmaterialen en afvalstoffen – Uitloogproeven – Bepaling van de uitloging van anorganische componenten uit vormgegeven en monolitische materialen met de diffusieproef (1995) prEN12457, Characterisation of waste – Leaching – Compliance test for leaching of granular waste materials and sludges (jan 2002) ASTM C702-98, Standard Practice for Reducing Samples of Aggregates to Testing Size ISO 11074-2, Soli Quality – Vocubalary – part 2 : Terms and definitions relating to sampling Website Retsch, http://www.retsch.de


14

Scheidingstechnieken

R.W. Taft and M.J. Kamlet. The solvatochromic comparison method. I. The beta-scale of solvent hydrogen-bond acceptor (HBA) basicities. J. Am. Chem. Soc., 98:377–383, 1976. M.J. Kamlet and R.W. Taft. The solvatochromic comparison method. II. The alpha-scale of solvent hydrogen-bond donnor (HBD) acidities. J. Am. Chem. Soc., 98:2886–2894, 1976. M.H. Abraham. Chem. Soc. Rev., pages 73–83, 1993. Leahy D.E. Intrinsic molecular volume as a measure of the cavity term in linear solvatation energy relationship: octanol-water partition coefficients and aqueous solubilites. J. Pharm. Sci., 75:629–636, 1986. P. Seiler. Eur. J. Med. Chem., 9:663–665, 1974. G. Steyaert, G. Lisa, P. Gaillard, G. Boss, F. Reymond, H.H. Girault, P.A. Carrupt, and B. Testa. Intermolecular forces expressed in 1,2- dichloroethane-water partition coefficients. J.Chem.Soc., Faraday Trans., 93(3):401–406, 1997. G. Caron, A. Pagliara, P. Gaillard, P.-A. Carrupt, and B. Testa. Ionization and partitioning profiles of zwitterions: the case of the anti-inflammatory drug azapropazone. Helvetia Chimica Acta, 79:1683–1695, 1996. G. Caron, F. Reymond, P.A. Carrupt, H.H. Girault, and B. Testa. Combined molecular lipophilicity descriptors and their role in understanding intramolecular effects. Pharm. Sci. Technolog. Today, 2:327– 335, 1999. T. Fujita, J. Iwasa, and C. Hansch. J. Am. Chem. Soc., 86:5175–5180, 1964. P. Vallat, W. Fan, N. El Tayar, P.-A. Carrupt, and B. Testa. Solvatochromic analysis of the retention mechanism of two novel stationary phases used for measuring lipophilicity by RP-HPLC. J. Liq. Chrom., 15(12):2133–2151, 1992. P.J. Taylor. Comprehensive Medicinal Chemistry: The rational Design, Mechanistic Study and Therapeutic Application of Chemical Compounds., volume 4. Pergamon press, 1990. A.J.P. Martin. Some theoretical aspects of partition chromatography. Biochem. Soc. Symp., 3:4–20, 1949. C. Horvath and S.R. Lipsky. Nature, 211:748–749, 1966. S.H. Unger, P.S. Cheung, G.H. Chiang, and J.R. Cook. Pergamon Press, Oxford, 1986. F. Geiss. Fondamentals for thin layer chromatography. Hüthig, Heidelberg, 1987. Y. Ito. Crit. Rev. Anal. Chem., 17:65–148, 1986. N. El Tayar, R.-S. Tsai, P. Vallat, C. Altomare, and B. Testa. Measurements of partition coefficients by various centrifugal chromatographic techniques: A comparative evaluation. J. Chromatogr., 556:181–194, 1991. N. El Tayar, R.-S. Tsai, B. Testa, P.-A. Carrupt, C. Hansch, and A. Leo. Percutaneous penetration of drugs: a quantitative structure-permeability relationship study. J. Pharm. Sci., 80:744–749, 1991. A. Avdeef. pH-metric log P. Part 1. Difference plots for determining ionpair octanol-water partition coefficients of multiprotic substances. Quant. Struct.-Act. Relat., 11:510–517, 1992. A. Avdeef. A pH-metric log P. II: refinement of partition coefficients and ionization constants of multiprotic substances. J. Pharm. Sci., 82:1–8, 1993. J.J. Kaufman, N.M. Semo, and W.S. Koski. J. Med. Chem., 18:647–655, 1975. A. Avdeef. Lipophilicity in Drug Action and Toxicology, chapter Assessment of distribution-pH profiles, pages 109–139. VCH Publishers: Weinheim, 1996. C. Gavach, T. Mlodnicka, and J.C.R. Gustalla. Acad. Sci., C266:1196, 1968. Z. Samec, Marecek. V., J. Koryta, and M.W. Khalil. Investigation of Ion Transfer Across the Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions by Cyclic Voltammetry. J. Electroanal. Chem., 83:393–397, 1977.


15

H.H. Girault and D.J. Schiffrin. Theory of the kinetics of ion transfer across liquid/liquid interfaces. J. Electroanal. Chem., 195:213–227, 1985. R. Schurhammer and G. Wipff. About the TATB hypothesis: solvation of As4+ and B4- ions and their tetrahedral ans spherical analogues in aqueous/ nonaqueous solvents and at a water-chloroform interface. New J. Chem., 23:381–391, 1999. F. Berny, R. Schurhammer, and G. Wipff. Distribution of hydrophilic vs amphiphilic vs hydrophilic ions at a liquid-liquid interface: a molecular dynamics investigation. Inorg. Chim. Acta, 1999. E.J.W. Verwey and K.F. Niessen. Philos. Mag., 28:435–446, 1939. D.L. Chapman. Philos. Mag., 25:475–481, 1913. G. Gouy. C.R.Acad. Sci., 149:654–657, 1910. O. Stern. Z. Elektrochem., 30:508–516, 1924. C. Gavach, P. Seta, and B. d’Epenoux. The double layer and ion adsorption at the interface between two non miscible solutions. Part I. Interfacial tension measurements for the water-nitrobenzene tetraalkylammonium bromide systems. J. Electroanal. Chem., 83:225–235, 1977. D. Homolka, P. Hajkova, V. Marecek, and Z. Samec. The double layer at the interface between two immiscible electrolyte solutions. structure of the water/nitrobenzene interface. J. Electroanal. Chem., 159:233–238, 1983. H.H. Girault and D.J. Schiffrin. Thermodynamics of a polarised interface between two immiscible electrolyte solutions. J. Electroanal. Chem., 170:127– 141, 1984. W. Schmickler. A model for ion transfer through liquid/liquid interfaces. J. Electroanal. Chem., 426:5–9, 1997. I. Benjamin. Chemical reactions and solvation at liquid interfaces: a microscopic perspective. Chem. Rev., 96:1449–1475, 1996. A. Piron, Brevet P.-F., and H.H. Girault. Surface second harmonic generation monitoring of the anion methyl orange during ion transfer reactions across a polarised water /1,2-dichloroethane interface. J. Electroanal. Chem., 483:29–36, 2000. H. Nagatani, R.A. Iglesias, D. Fermin, P.-F. Brevt, and H.H. Girault. Adsorption behavior of charged zinc porphyrins at the water/1,2-dichloroethane interface studied by potential modulated fluorescence spectroscopy. J. Phys Chem. B, 104:6869–6876, 2000. Z. Samec, A. Lhotsky, H. Janchenova, and V. Marecek. Interfacial tension and impedance measurements of interfaces between two immiscible electrolyte solutions. J. Electroanal. Chem., 483:47–56, 2000. A.G. Volkov and D.W. Deamer. Liquid-Liquid Interfaces: Theory and Methods. CRC press, Boca Raton, New York, London, Tokyo, 1996. H. Lodish, D. Baltimore, A. Berk, S.L. Zipursky, P. Matsudaira, and J. Darnell. Molecualr cell biology, chapter The biomembranes and Organelles of the Eukatyotic cell, pages 166–176. Scientific American Books, Inc. A.A. Stewart, G. Taylor, and H.H. Girault. Voltammetry at microITIES supported at the tip of a micropipette. J. Electroanal. Chem., 296:491–515, 1990. A.A. Stewart. Electrochemical Studies of Polarisable Liquid/Liquid Interfaces. PhD thesis, University of Edinburgh, 1990. F. Reymond, G. Steyaert, P.-A. Carrupt, B. Testa, and H.H. Girault. Mechanism of transfer of a basic drug across the water/1,2-dichloroethane interface: the case of quinidine. Helv. Chim. Acta, 79:101–117, 1996.

Kwaliteitsborging

Beleidsvisie 2000. Medisch Centrum Alkmaar, januari 2000 Bartels PCM en Schoorl M. Doelgericht communiceren om voortdurend te verbeteren. CCKL-Bulletin 1999; 14: 5-7.


16

Handleiding positiebepaling & verbeteren; organisaties zonder winstoogmerk. Instituut Nederlandse Kwaliteit. ‘s Hertogenbosch, 2e druk 1995. Bartels PCM en Schoorl M. Zelfevaluatie II volgens het Model van het Instituut voor Nederlandse Kwaliteit. 6 november 1998; Medisch Centrum Alkmaar. Bartels PCM en Schoorl M. Zelfevaluatie III volgens het Model van het Instituut voor Nederlandse Kwaliteit. 20 januari 2000, Medisch Centrum Alkmaar. Camp RC. Bench marking. Kluwer Bedrijfsinformatie b.v., Deventer 1998. Maas JGV. Professionaliteit. Kluwer/INK, Deventer 1999. Bartels PCM en Schoorl M. CCKLtest Kwaliteitshandboek Laboratorium voor KCHI. 1 augustus 1999. Thomasson JPR. Waardering door klanten. Kluwer/INK, Deventer 1998. Ned Tijdschr Klin Chem 2000, vol. 25, no. 3

Gecombineerde Spectra

'Spectroscopische Technieken', H.E. Hilderson, IHR-CTL, 1990 'Physical Chemistry', P.W. Atkins; Oxford University Press, 1999 'Spectroscopic Methods in Organic Chemistry', Williams and Fleming; McGraw-Hill, 1995 'Principles of Instrumental Analysis', Skoog e.a.; Saunders College Publi., 1998

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Kunststoffen – 3de jaar (1 lestijd / week)

INHOUD Visie ..........................................................................................................................................................2 Beginsituatie .............................................................................................................................................3 Algemene doelstellingen ..........................................................................................................................4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden......................................................................................................5 Methodologische wenken .........................................................................................................................8 Pedagogisch-didactische wenken..................................................................................................8 Didactische hulpmiddelen ..............................................................................................................8 Evaluatie ................................................................................................................................................ 10 Bibliografie ............................................................................................................................................. 13



2



3


4




5



LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

1

Een omschrijving geven van een kunststof.

1

Definitie en belang van kunststoffen

2

Polymeerstructuur en polymerisatie:

Het belang van kunststoffen voor de maatschappij schetsen. 2

Een beschrijving geven van de structuurkenmerken van een polymeer en dit herkennen in een polymeerstructuur.

• • Methoden geven om de polymerisatiegraad, ketenlengte en molaire massa • van een polymeer te bepalen. De begrippen die een polymeer kenmerken omschrijven en gebruiken.

De verschillende reactiepatronen beschrijven en toepassen op een concreet voorbeeld. 3

De algemene kenmerken van een thermoplast opsommen en in verband brengen met de moleculaire structuur.

Structuur van polymeren, Polymerisatiegraad, ketenlengte en molaire massa, Ketenreactiepolymerisatie (radicaal-, anionische en kationische polymerisatie, stereospecifieke polymerisatie), stapreactiepolymerisatie (polycondensatie, polyadditie).

3

Thermoplasten

4

Thermoharders

5

Elastomeren

Voorbeelden geven van thermoplastische kunststoffen. De structuur en wijze van synthetiseren van de belangrijkste thermoplastische polymeren geven. 4

De algemene kenmerken van een thermoharder opsommen en in verband brengen met de moleculaire structuur. Voorbeelden geven van thermohardende kunststoffen. De structuur en wijze van synthetiseren van de belangrijkste thermohardende polymeren geven.

5

De algemene kenmerken van een elastomeer opsommen en in verband brengen met de moleculaire structuur. Voorbeelden geven van elastomere kunststoffen.


6


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

De structuur en wijze van synthetiseren van de belangrijkste elastomere polymeren geven. 6

Een log E versus temperatuur-curve schetsen van een amorf en een kristallijn polymeer.

6

Fasen en fase-overgangen van amorfe en kristallijne polymeren

De eigenschappen van polymeren in verband brengen met de structuur en de toepassingen.

7

Eigenschappen van kunststoffen:

• • • • • •

Mechanische eigenschappen Elektrische eigenschappen Thermische eigenschappen Diffusie en permeabiliteit Chemische en biologische aantasting Brandbaarheid

Een omschrijving geven van de belangrijke industriële polymerisatietechnieken.

8

Industriële polymerisatietechnieken:

De fase-overgangen verklaren aan de hand van de structuur van een polymeer. Een omschrijving geven van de eigenschappen van de verschillende fasen. De fase-overgangen beschrijven van homogene en heterogene polymeermengsels en copolymeren. 7

8

Van de industriële polymerisatietechnieken de voor- en nadelen bespreken.

9

Een omschrijving geven van de technieken voor de verwerking van polymeren. Een voorbeeld geven van een voorwerp gemaakt door middel van een verwerkingstechniek.

• • • • 9

Blokpolymerisatie Polymerisatie in oplossing Emulsiepolymerisatie Suspensiepolymerisatie Verwerking van kunststoffen: mengen, extrusie, spinnen, spuitgieten, kalanderen, persen, gieten, schuimen.


7


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen

10 Een opsomming geven van de belangrijkste additieven.

10

Kunststofadditieven

11

Milieuproblematiek

Het doel van de additieven beschrijven. 11 Een beeld schetsen van de milieuproblemen die eigen zijn aan polymeren.


8

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN In de cursus wordt aandacht besteed aan polymeerstructuur en polymerisatie, thermoplasten, thermoharders en elastomeren, fasen en faseovergangen bij kunststoffen, eigenschappen van kunststoffen, industriële polymerisatietechnieken, vormgevingstechnieken, milieuproblematiek betreffende kunststoffen. Er kan uitgegaan worden van eerder sterk aanbiedende werkvormen, afgewisseld indien mogelijk met groepswerk of begeleid zelfstandig leren. Kunststoffen sluit eveneens aan bij het vak organische chemie.



1








9




10






11









12

Correctie

Objectieve correctienormen zijn vanzelfsprekend een noodzaak. Wanneer een antwoord verschillende elementen inhoudt, is het aangewezen per essentieel element een puntenverdeling te maken. De leraar die aan zelfevaluatie wil doen, zal in tabelvorm een overzicht van de behaalde resultaten per cursist en per vraag opstellen. Daarop aansluitend wordt dan verwacht dat de leraar zijn besluiten trekt in verband met de gebruikte onderwijsmethode. Tevens is dit een uitstekend hulpmiddel om gefundeerde remediërende maatregelen t.o.v. de cursisten te treffen.



R. Van der Laan, Kunststof- en polymeerchemie, Bohn Stafleu Van Loghum, Heron reeks A.E. Schouten, A.K. van der Vegt, Plastics, Delta Press

13





2



3


4




5



LEERINHOUDEN


Op basis van tabellen met smelt- en kookpunten van (cyclo)alkanen en hun structuur de vluchtigheid verklaren; Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van (cyclo)alkanen verklaren;

1

Koolwaterstoffen

1.1 Alkanen en cycloalkanen 1.1.1 Fysische eigenschappen

Enkele synthesemethoden (vb. Wurtz-reactie) m.b.v. reactiemechanismen kunnen omschrijven;

1.1.2 Synthese

De veelal lage reactiviteit van (cyclo)alkanen t.o.v. vele reagentia verklaren;

1.1.3 Chemische eigenschappen

De halogenering en oxidatie van (cyclo)alkanen omschrijven en verklaren; Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele (cyclo)alkanen;

1.1.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van alkenen en tabellen met kookpunten de 1.2 Alkenen vluchtigheid verklaren; 1.2.1 Fysische eigenschappen Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van alkenen verklaren; Enkele synthesemethoden (vb. dehydratatie van alcoholen, dehydrohalogeneren van halogeenalkanen) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Omleggingsreacties toepassen;

1.2.2 Synthese


Katalytische hydrogenatie van alkenen toepassen;

6


Additiereacties met alkenen m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Gedeeltelijke oxidatie (vb. epoxidatie, ozonolyse) van alkenen m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele alkenen;

1.2.4 Toepassingen

Een onderscheid maken tussen diënen met gecumuleerde, geïsoleerde en geconjugeerde dubbele bindingen;

1.3 Diënen en polyenen

Het belang van geconjugeerde diënen inzien;

1.3.1 Indeling en structuur

De synthese van een geconjugeerd dieen door dehydratatie van een diol omschrijven;

1.3.2 Synthese van geconjugeerde diënen

1,2- en 1,4-additie kunnen verklaren;

1.3.3 Chemische eigenschappen van geconjugeerde diënen

Diels-Alder-reactie m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele diënen en polyenen;

1.3.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van alkynen en tabellen met kookpunten de 1.4 Alkynen vluchtigheid verklaren; 1.4.1 Fysische eigenschappen Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van alkynen verklaren; Enkele synthesemethoden (vb. uit dihalogeenalkanen) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

1.4.2 Synthese

Katalytische hydrogenatie van alkynen toepassen;


Additiereacties met alkynen m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van ethyn of acetyleen;

1.4.4 Toepassingen


Op basis van de structuur van aromatische koolwaterstoffen en tabellen met smelt- en kookpunten de vluchtigheid verklaren; Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van aromatische koolwaterstoffen verklaren;

2

7

1.5 Aromatische koolwaterstoffen 1.5.1 Fysische eigenschappen

Enkele synthesemethoden (vb. Wurtz-Fittig-reactie, Friedel-Crafts alkylering) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

1.5.2 Synthese

Verklaren dat aromatische koolwaterstoffen zich goed lenen tot elektrofiele substitutiereacties;


Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele aromatische koolwaterstoffen;

1.5.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van halogeenkoolwaterstoffen en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

2

Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van halogeenkoolwaterstoffen verklaren;

Halogeenkoolwaterstoffen

2.1 Fysische eigenschappen

Enkele synthesemethoden (vb. uit alcoholen) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

2.2 Synthese

Verklaren dat halogeenkoolwaterstoffen zich goed lenen tot nucleofiele substitutiereacties en eliminatiereacties;

2.3 Chemische eigenschappen

Vorming van organometaalverbindingen (vb. Grignardreagentia) weergeven;

3

Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele halogeenkoolwaterstoffen;

2.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van alcoholen en fenolen en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

3

Alcoholen, fenolen en thiolen

3.1

Alcoholen en fenolen

Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van alcoholen en fenolen verklaren;

3.1.1 Fysische eigenschappen

Enkele methoden voor de synthese van alcoholen (vb. 3.1.2 Synthese Grignardreactie, reductie van aldehyden en ketonen) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven; Enkele methoden voor de synthese van fenolen m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Organische Chemie – 3de jaar (2 lestijden / week) Het zuur karakter van alcoholen en fenolen verklaren;

8


Het mechanisme van de verestering weergeven; De oxidatie van alcoholen en fenolen weergeven; Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele alcoholen en 3.1.4 Toepassingen fenol; De vluchtigheid en oplosbaarheid van thiolen vergelijken met die van alcoholen; Inzicht verwerven in de typische geur van thiolen;

4

3.2 Thiolen 3.2.1 Fysische eigenschappen

Enkele methoden voor de synthese van thiolen omschrijven;

3.2.2 Synthese

Belangrijke overeenkomsten en verschillen tussen de chemische eigenschappen van thiolen en die van alcoholen weergeven;


Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van thiolen;

3.2.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van ethers en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

4

Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van ethers verklaren;

Ethers en sulfiden

4.1 Ethers 4.1.1 Fysische eigenschappen

Enkele methoden voor de synthese van ethers (vb. Williamsonsynthese) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

4.1.2 Synthese

Weten dat ethers over het algemeen weinig reactieve verbindingen zijn;


Het mechanisme van de ethersplitsing met HBr of HI weergeven; De oxidatie van ethers weergeven; Inzicht verwerven in het belang en een aantal toepassingen van diethylether en epoxiden (oxiranen);

4.1.4 Toepassingen

Enkele synthesewegen van sulfiden weergeven;

4.2 Sulfiden

Oxidatie van sulfiden weergeven; 5

Op basis van de structuur van aminen en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

5

Aminen

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Organische Chemie – 3de jaar (2 lestijden / week) Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van aminen verklaren;

9


Inzicht verwerven in de typische geur van aminen; Enkele synthesemethoden (vb. reducties, Gabriel-synthese) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

5.2 Synthese

Het basisch karakter van aminen verklaren;


Primaire, secundaire en tertiaire aminen onderscheiden door reacties met salpeterig zuur; Het reactiemechanisme van de diazotering weergeven; De Hofmann eliminatie toepassen; Inzicht verwerven in de problematiek van de nitrering van aniline;

6

Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele aminen;

5.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van aldehyden en ketonen en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

6

Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van aldehyden en ketonen verklaren; Enkele synthesemethoden (vb. oxidatie van alcoholen en fenolen, reductie van zuurchloriden, Friedel-Crafts acylering) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

Aldehyden en ketonen


6.2 Synthese


Verklaren m.b.v. reactiemechanismen dat aldehyden en ketonen zich lenen tot nucleofiele additiereacties;

10


Enolisatie van aldehyden en ketonen (keto-enol-tautomerie) weergeven; De aldolcondensatie en de Cannizzaro reactie toepassen; Het gebruik van zwakke oxidatoren (vb. Fehlingreagens, Tollensreagens) om een aldehyd van een keton te onderscheiden weergeven; Het gebruik en het mechanisme van de haloformreactie weergeven; De reductie van de carbonylgroep tot een methyleengroep (vb. Clemmensen reductie) toepassen;

7

Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele aldehyden en ketonen;

6.4 Toepassingen

Op basis van de structuur van carbonzuren en carbonzuurderivaten en tabellen met kookpunten de vluchtigheid verklaren;

7

Carbonzuren en carbonzuurderivaten


Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van carbonzuren en carbonzuurderivaten verklaren; Enkele methoden voor de synthese van carbonzuren (vb. additie van Grignardreagentia op CO2 , hydrolyse van nitrillen en carbonzuurderivaten) m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

7.2 Synthese

Enkele methoden voor de synthese van carbonzuurderivaten m.b.v. reactiemechanismen omschrijven;

7.2.2 Synthese van esters, zuurhalogeniden, zuuranhydriden en amiden

7.2.1 Synthese van carbonzuren


11

Het zuur karakter van carbonzuren verklaren;


Carbonzuurzoutvorming weergeven;

7.3.1 Chemische eigenschappen van carbonzuren

Het reactiemechanisme van de decarboxylering van carbonzuren weergeven; Het reactiemechanisme van de nucleofiele acylsubstitutie weergeven; De relatieve reactiviteit t.o.v. een nucleofiel reagens verklaren; Enkele chemische eigenschappen van esters kunnen weergeven (vb. hydrolyse van esters, omestering, claisencondensatie);

8

7.3.2 Chemische eigenschappen van carbonzuurderivaten

Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van enkele carbonzuren en carbonzuurderivaten;

7.4 Toepassingen

Inzicht verwerven in een aantal dicarbonzuren;

8

De malonestersynthese m.b.v. een reactiemechanisme toepassen;

8.1 Dicarbonzuren

Synthese van het α-ketocarbonzuur pyrodruivenzuur door pyrolyse van druivenzuur weergeven;

8.2 Ketocarbonzuren

Carbonzuren met een 2de functionele groep

De acetylazijnestersynthese m.b.v. een reactiemechanisme toepassen; De synthese van lactonen en lactiden uit hydroxycarbonzuren weergeven;

8.3 Hydroxycarbonzuren

Synthesewegen voor hydroxycarbonzuren kunnen weergeven; Inzicht verwerven in het belang van enkele hydroxycarbonzuren; α-aminozuren als amfolyten omschrijven; Strecker-synthese kunnen weergeven;

8.4 Aminocarbonzuren


9

12

Op basis van de structuur van nitrillen en tabellen met kookpunten 9 Nitrillen de vluchtigheid verklaren; 9.1 Fysische eigenschappen Op basis van hun structuur de oplosbaarheid van nitrillen verklaren; Enkele synthesewegen (vb. dehydratatie van amiden) weergeven; 9.2 Synthese Hydrolyse van nitrillen m.b.v. een reactiemechanisme weergeven; 9.3 Chemische eigenschappen Reductie van nitrillen m.b.v. een reactiemechanisme weergeven; Inzicht verwerven in het belang van nitrillen als tussenproducten in organische synthesen;

9.4 Toepassingen

Inzicht verwerven in een aantal toepassingen van acrylonitril; 10

Inzicht verwerven in de problematiek van heterocyclische verbindingen in het algemeen en in die van vijfring en zesring heterocyclische aromatische verbindingen in het bijzonder;

10

Beknopte kennismaking met heterocyclische verbindingen


13

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN De cursus omvat de studie (synthese, fysische en chemische eigenschappen, toepassingen) van de voornaamste organische functionele groepen. Deze aspecten dienen aangebracht te worden met de nodige interactieve mogelijkheid van de cursist. Specifieke probleemstellingen dienen geoefend te worden op basis van oefeningen. Bovendien moeten er extra oefeningen aanwezig zijn zodat de cursist, indien gewenst, zich op een zelfstandige wijze kan bekwamen in de leerstof.



1








14




15






16



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



17












18

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak: Laboratorium Organische Chemie – 3de jaar (3 lestijden / week)



2




3


4



HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Laboratorium Organische Chemie – 3de jaar (3 lestijden / week)

5


LEERINHOUDEN

De cursisten kunnen 1.

Inzicht verwerven in de veiligheidsaspecten m.b.t. een chemisch laboratorium en (organische) stoffen; Inzicht en kennis verwerven in de voornaamste scheidings- en zuiveringstechnieken in de organische chemie;

2.

Organische synthesen op een efficiënte en veilige wijze kunnen uitvoeren;

De noodzakelijke experimentele vaardigheden leren ontwikkelen;

De noodzakelijk uit te voeren processen om het rendement van de organische synthese te verhogen leren bepalen;

De voornaamste scheidings- en zuiveringstechnieken leren beheersen en nagaan welke technieken het meest geschikt zijn bij een organische synthese;

Van het bekomen product (of producten) het rendement op basis van een rendementsberekening kunnen bepalen;

Kwaliteitsonderzoek van het bekomen product kunnen uitvoeren.

1

Inleiding

•

Veiligheid in het laboratorium

•

Belangrijke scheidings- en zuiveringstechnieken in de organische chemie

2

Organische synthesen en kwaliteitsonderzoek organische stoffen

•

Acetylering (vb. acetylsalicylzuur);

•

Halogenering van een alcohol (vb. tertiair butylchloride);

•

Ethersynthese : door dehydratatie van een alcohol (vb. dibutylether) , via de Williamsonsynthese (vb. benzylethylether);

•

Verestering : met overmaat reagens (vb. ethylbenzoaat (+ hydrolyse in basisch milieu)) , via azeotrope destillatie (vb. pentylacetaat);

•

Synthese en gebruik van Grignardreagens (vb. ethylmagnesiumbromide, synthese van 3-hexanol);

•

Synthese van m-nitrofenol uit m-nitroaniline uit m-dinitrobenzeen uit nitrobenzeen via respectievelijk een diazotering, partiële reductie en nitrering;

HOSP – TeHOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Laboratorium Organische Chemie – 3de jaar (3 lestijden / week)

6


LEERINHOUDEN


Synthese van o- en p-nitrofenol uit fenol , gevolgd door de scheiding van beide producten d.m.v. een stoomdestillatie;

•

Synthese van een kleurstof (vb. fluoresceïne);

•

Synthese van een indicator (vb. methyloranje);

•

Cannizzaro reactie (vb. synthese van bezylalcohol en benzoëzuur);

•

Malonestersynthese (vb. diethylisopropylmalonaat);

•

Haloformreactie (vb. jodoformreactie met synthese van jodoform en identificatie van een methylketon);

•

Synthese van een heterocyclische verbinding (vb. benzimidazool);

•

De isolering van het fosfoproteïne caseïne en de suiker lactose uit melk;

•

Identificatie van aldehyden en ketonen (m.b.v. Tollensreagens en Fehlingreagens), en enkele specifieke reacties met aceetaldehyd (vb. aldolcondensatie).

Indien noodzakelijk kunnen gelijkaardige synthesen bepaalde weergegeven synthesen vervangen.

HOSP – HOKT – Basisopleiding Scheikunde optie chemie Vak : Laboratorium Organische Chemie – 3de jaar (3 lestijden / week)

7

METHODOLOGISCHE WENKEN PEDAGOGISCH - DIDACTISCHE WENKEN Tijdens de praktijklessen leert de cursist organische synthesen op een efficiënte en veilige wijze uit te voeren. Bovendien leert hij/zij de voornaamste scheidings- en zuiveringstechnieken, noodzakelijk voor een zo groot mogelijk rendement van het gesynthetiseerde product, te beheersen, alsook het berekenen van het rendement en het uitvoeren van een kwaliteitsonderzoek van het bekomen product. Belangrijk hierbij is dat de cursist de mogelijkheid geboden wordt zijn/haar praktische vaardigheden, met name het inzicht in de uitgevoerde synthesen en de afwerking van de gesynthetiseerde producten, en de mate van uitvoering ervan, alsook de vlotheid en de nauwgezetheid waarmee gewerkt wordt, te vervolmaken en zijn/haar resultaten op een duidelijke wijze te formuleren.



1








8




9

EVALUATIE Doelstellingen De evaluatie dient aan de cursisten informatie te geven over de mate waarin hij of zij er in geslaagd is om zowel de kennis als de vaardigheden te beheersen die mogen verwacht worden na het leerproces. De evaluatie moet aan de leerkracht de feedback geven om vast te stellen of hij of zij de meest aangepaste methode hanteert om de gestelde doelen te bereiken. Een evaluatie is meer dan een getal om een examencijfer te berekenen. Het is een werkinstrument waarbij permanent en wederzijds (cursist - leraar) besluiten dienen getrokken te worden over het onderwijs- en leerproces. In het kader van het Schoolreglement en het Schoolwerkplan is het aangewezen om cursisten tijdig over de wijze van evalueren in te lichten.





10



•

klasgesprekken;

•


•


•


•

huis- en klastaken;

•


•







•


•


•


•



11



BIBLIOGRAFIE Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry Longman Scientific & Technical , Essex , 4de druk , 1987

The Merck Index Merck & Co., Inc. , Rahway , New Jersey , 11de druk , 1989

CRC Handbook of Chemistry and Physics CRC Press, Inc. , Cleveland , Ohio , 56ste druk , 1976

Chemiekaarten , veilig werken met chemicaliën Kluwer Editorial , Diegem



12

VOLWASSENENONDERWIJS

Recommend Documents