In het thema Materie, tijd en ruimte komen onderwerpen uit verschillende wetenschappen aan bod: sterrenkunde, natuurkunde, scheikunde en biologie en ook geologie en paleontologie.
Sterrenkundigen of astronomen houden zich bezig met de wetenschap van alle hemellichamen en van het heelal zelf. Zij onderzoeken de eigenschappen van hemellichamen (bijvoorbeeld hun grootte, samenstelling, temperatuur), hun groeperingen, hun onderlinge afstanden en bewegingen. Ook onderzoeken zij het ontstaan van het heelal en voorspellen ze hoe het in de toekomst eruit zal gaan zien.
Natuurkundigen onderzoeken alle verschijnselen in de levenloze natuur, waaronder materie (stoffen), krachten en straling. Scheikundigen houden zich ook bezig met het bestuderen van materie en dan vooral met de bouw van atomen en moleculen. Ze kijken naar de eigenschappen van stoffen en onderzoeken de manier waarop die stoffen met elkaar reageren.
Natuurkundigen en scheikundigen bestuderen de veranderingen die onder bepaalde omstandigheden plaatsvinden en proberen in dat alles wetten en patronen te ontdekken.
Soms is de scheidslijn tussen deze wetenschappen niet helder en vullen de wetenschappen elkaar juist goed aan. En ook op school zal je vast merken dat onderwerpen bij meerdere vakken terugkomen en elkaar dus aanvullen.
Dit blok richt zich vooral op scheikunde, maar je zult ook delen van aardrijkskunde tegenkomen (bouw van het zonnestelsel en waterkringloop).
Startopdracht A
Planeet Aarde in de wetenschap
Zowel sterrenkundigen, natuurkundigen, scheikundigen, geologen, biologen als paleontologen kijken allemaal naar (de geschiedenis van) planeet Aarde. Waar kijken deze onderzoekers dan naar?
Geef van de zes wetenschappen voorbeelden van onderzoeken die hebben plaatsgevonden of waar nu aan wordt gewerkt.
Wissel de antwoorden uit in de klas.
Startopdracht B
Vier aardse elementen
Stoffen bestaan uit moleculen: kleine delen waar stoffen uit bestaan. Maar de Griekse wijsgeer Empedocles (490-430 v.Chr.) ging ervan uit dat alle stoffen zijn opgebouwd uit vier elementen, namelijk: water, aarde, lucht en vuur.
Aarde was het zwaarste element en zat dus ook het laagst. Water was het element dat net boven de Aarde lag. Lucht bevond zich daar weer boven. Vuur, streefde naar een nog hogere plaats en dit kwam tot uiting door het stijgen van de vlammen.
Je ziet hieronder vier afbeeldingen: vuur, aarde, lucht en water.
Noteer bij elke afbeelding begrippen die bij je opkomen.
Zoek informatie op over deze vier elementen, bijvoorbeeld met Wikikids.
Deel de begrippen en aanvullende informatie met je klas zodat een overzicht ontstaat van de vier elementen.
Het idee van deze vier elementen bleef tot in de tweede helft van de 18e eeuw bestaan.
Startopdracht C
Powers of Ten
De ‘Powers of Ten’ is een korte documentaire uit 1977 die verhoudingen van dingen van microscopisch tot kosmisch niveau toont in machten van tien.
De film start met een picknick; waarbij het beeld een breedte van één meter heeft. Vervolgens wordt er uitgezoomd: eerst naar een beeld met tien meter (of 101m) doorsnede, daarna 100 meter (102m), dan 1 kilometer (103m).
Zo wordt duidelijk dat de picknick plaatsvindt in Chicago, Illinois, USA. Dit gaat zo verder tot het beeld 1024 meter als doorsnede heeft. De camera zoomt dan terug in: eerst op het melkwegstelsel, dan het zonnestelsel, de aarde, terug op Chicago, het park en de picknick. Daar aangekomen gaat de camera door naar de hand van een man, de huid, de cellen, de celkern, het DNA, de moleculen, de atomen en nog verder tot de protonen en quarks (de doorsnede is dan 10−16 meter).
In dit blok kijk je naar de bouw van ons grote zonnestelsel tot de bouw van stoffen die uit kleine moleculen bestaan.
Die kleine moleculen bestaan op hun beurt uit nog kleinere onderdelen, namelijk atomen met nog kleinere protonen, neutronen en elektronen. Van groot naar klein!
Dat de aarde draait om de zon en de maan vervolgens om de aarde, wist je waarschijnlijk wel. Maar wist je dat in al die kleine deeltje ook volop beweging zit?
Bekijk het zelf maar eens en beantwoord daarna de vragen.
Voordat je begint
Benodigdheden:
meloen
suikerkorrels
peperkorrels
graankorrels
kerstomaten
erwten
landmeter en/of rolmaat
rekenmachine
piepschuim bollen en/of klei
verf en kwasten
plastic wegwerpbeker
vriezer
ijsblokje
klok, wekker of smartphone
molecuulbouwdoos
aardappelzetmeel (uit pakje)
glycerol (te koop bij apotheek of drogist)
mixer
maatbeker
eetlepel
steelpan
kookplaat
snijplank
mes
limonadeglazen en groter glas
rubber handschoenen
eetlepel
latex
schoonmaakazijn
Tijd blok:
10 uur
Leerdoelen en vaardigheden
Leerdoelen
Je kunt:
de bouw van ons zonnestelsel uitleggen aan de hand van een model.
de grootte van planeten, afstanden tot de zon en tussen de planeten toelichten met een model.
de beweging van de aarde om de zon uitleggen.
de waterkringloop met behulp van een afbeelding uitleggen.
de verschillende fasen waarin stoffen zich kunnen bevinden benoemen.
de verschillende fase-overgangen benoemen.
uitleggen wat de watervoetafdruk betekent en hoe je deze berekent.
uitleggen dat stoffen bestaan uit moleculen.
uitleggen dat moleculen bestaan uit één of enkele atomen.
enkele eigenschappen van metalen noemen en uitleggen wanneer je metalen kunt gebruiken.
enkele eigenschappen van niet-metalen noemen en uitleggen wanneer je de stoffen kunt gebruiken.
enkele eigenschappen van edelgassen noemen en uitleggen wanneer je edelgassen kunt gebruiken.
uitleggen hoe het Periodiek Systeem is opgebouwd en daarbij metaal en niet-metalen elementen en edelgassen aanwijzen.
het symbool noteren wanneer je de namen van elementen krijgt (zie elementen) en omgekeerd.
de namen en formules van koolwaterstoffen (van methaan tot hexaan) benoemen.
de molecuulformule noteren wanneer je de namen van de moleculen krijgt (zie moleculen) en omgekeerd.
de verbrandingsreactie maken van de verbranding van aardgas (methaan) en glucose.
uitleggen dat de fase waarin een stof zich bevindt, afhangt van de beweging van moleculen.
uitleggen wat dichtheid betekent.
met behulp van de formule de dichtheid of het volume of de massa berekenen.
uitleggen dat een atoom is opgebouwd uit protonen, neutronen en elektronen.
met behulp van het atoomnummer en het massagetal de atoombouw (aantal protonen, neutronen en elektronen) afleiden en andersom.
verschillen tussen de kernen van isotopen beschrijven.
eigenschappen van kunststoffen benoemen.
een aantal verschillende kunststoffen opnoemen.
eigenschappen van verschillende kunststoffen benoemen en aangeven waarvoor je ze kunt gebruiken.
Vaardigheden
Je kunt:
werken met verhoudingen en op schaal rekenen.
een model op schaal maken van een planeet of dwergplaneet.
een model op schaal maken van ons zonnestelsel.
je eigen watervoetafdruk berekenen.
een 3D-model maken van een molecuul.
met de massa en het volume de dichtheid van een stof berekenen.
een 3D-model maken van een atoom met protonen, neutronen en elektronen met behulp van het atoomnummer en het massagetal.
Elementen (naam, symbool en eigenschappen)
koolstof
fosfor
chloor
stikstof
jood
zuurstof
zwavel
fluor
nikkel
natrium
magnesium
calcium
boor
aluminium
ijzer
zink
lood
helium
neon
argon
xenon
Moleculen (naam en molecuulformule)
ammoniak
glucose
koolstofdioxide
water
zuurstof
koolzuurgas
koolzuur
stikstof
keukenzout
ijzer(roest)
goud
koolstof
helium
methaan
Stap 1: Aarde en zonnestelsel
Opdracht 1
Planeet Aarde en het zonnestelsel
In het zonnestelsel is de zon het enige hemellichaam dat licht geeft. De planeten en de manen in dit zonnestelsel weerkaatsen dit licht. De aarde is een van de planeten in het zonnestelsel. Rondom de aarde draait één maan, andere planeten hebben meerdere manen. Door de weerkaatsing van het zonlicht zie je soms delen van de maan of zie je andere planeten van ons zonnestelsel aan de hemel.
De ontelbare sterren die je ’s nachts kunt zien, zijn de zonnen van andere zonnestelsels. In het sterrenstelsel (of melkwegstelsel) waar planeet aarde onderdeel van is, zijn ongeveer 200 miljard sterren!
Ons zonnestelsel: verhoudingen
Bekijk het filmpje over ons zonnestelsel.
Bestudeer twee onderdelen uit de Kennisbank Aardrijkskunde:
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Hoe groot is het zonnestelsel? Dat ga je onderzoeken met je hele klas.
Je let daarbij op de grootte van de planeten en de afstanden ertussen.
Het is dus belangrijk dat je rekening houdt met verhoudingen!
Voor deze opdracht heeft de Aarde op schaal een doorsnede van 1,3 mm en de afstand van de zon tot aan de Aarde is 15,0 m. Dat is alvast ingevuld in het schema op het werkblad.
Ook de echte doorsnedes van de zon en de planeten staan ingevuld.
Vul nu zelf de afmetingen op schaal in van de zon en de overige planeten.
Een meloen (zie afbeelding) stelt de zon voor. De meloen is ongeveer 10 biljoen keer zo klein als de echte zon.
1 mm komt dus overeen met 10 miljoen km in het echt.
Kies nu voor elk van planeten een ‘model’ voedingsmiddel. Kies uit: suiker, peper, graan, kerstomaat of erwten.
Noteer de gekozen voedingsmiddelen op het werkblad.
Nu is het hele werkblad ingevuld. Verdeel de planeten en de zon als verschillende ‘rollen’ over de klas en ook de bijbehorende voedingsmiddelen.
Ga met je klas naar het schoolplein.
‘De zon’ gaat aan de rand van het schoolplein staan.
Vervolgens gaat ‘de Aarde’ op de juiste afstand van de zon staan. Gebruik de landmeter.
Lukt het om alle planeten een plaatsje te geven op het schoolplein? Zo nee, waarom niet?
Het is eigenlijk niet mogelijk om een zonnestelsel precies op schaal te maken. Meestal kiezen ontwerpers er dus voor om planeten en afstanden een aparte schaal te geven.
Opdracht 3
Ons zonnestelsel: de planeten
Bekijk het filmpje.
Je gaat met de gehele klas een zonnestelsel maken.
Je werkt in groepjes en elk groepje krijgt een planeet (of dwergplaneet bij een grote groep) om na te maken.
Spreek vooraf met elkaar af op welke schaal je de modellen gaat maken.
Een voorbeeld voor een lokaal van 7 meter lengte:
afstanden tussen planeten en de zon: 1 000 000 km = 0,15 cm
afmetingen planeten: 5 000 km = 1 cm
Benodigdheden:
piepschuim bollen en/of klei
verf en kwasten
Uitvoering:
Ga op zoek naar eigenschappen van jullie planeet of dwergplaneet.
Beantwoord samen de volgende vragen en verwerk de antwoorden in een of enkele PowerPoint dia’s.
Wat is de grootte van de planeet?
Wat is de afstand tot de zon?
Hoe groot moet het model van de planeet worden?
Hoe ver moet het model van de zon af worden geplaatst?
Waarom is de planeet bijzonder? Denk aan temperatuur, dagen en jaren, stoffen op de planeet.
Maak de planeet op de juiste schaal en laat de planeet lijken op de ware planeet.
Zet met de klas het zonnestelsel in elkaar en presenteer de eigenschappen van de planeten aan elkaar.
Maak enkele foto’s van het gehele zonnestelsel en de planeet waar je aan hebt gewerkt.
Beoordeling:
Beoordeel het model eerst zelf en vraag vervolgens de docent of een medeleerling dit te doen.
Score onderdelen
Maximale score
Leerling
Docent
Verhouding grootte- berekening
2
Verhouding afstand- berekening
2
Verhouding grootte- model
2
Verhouding afstand- model
2
Bijzonderheden planeet - onderzoek
2
Bijzonderheden planeet - model
3
Presentatie - dia's
2
Presentatie - Uitleg
3
Totaal
20
Stap 2: Watermoleculen
Opdracht 1
In het thema 'Kijken naar kenmerken' (het blok: 'Stoffen om je heen') heb je al gekeken naar stoffen en de bijbehorende eigenschappen.
Een stof met geheel dezelfde chemische samenstelling noem je ook wel een zuivere stof.
Zuiver water bestaat dus uit alleen moleculen H2O en geen andere stoffen, zoals kalk of zouten. De moleculen water bestaan weer uit twee verschillende elementen, namelijk: waterstof (H) en zuurstof (O). Er is 1 O-atoom aanwezig. Het getal 2 bij de H, betekent dat er twee H-atomen aanwezig zijn in het molecuul. Totaal bestaat een molecuul water dus uit drie atomen.
Moleculen zijn eigenlijk altijd in beweging. Pas bij een temperatuur van -273 ०C (of 0 Kelvin) staan moleculen echt stil. Deze temperatuur noem je ook wel het absolute nulpunt.
Fasen en faseovergangen
In het blok 'Stoffen om je heen' (stap 3) heb je gekeken naar de verschillende fases waarin water zich kan bevinden en de fase-overgangen.
Weet je het nog welke fasen er zijn en welke fase-overgangen je kunt onderscheiden?
Schrijf ze dan even voor jezelf op.
Of wil je eerst nog even terugkijken in de Kennisbank?
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Water maakt leven op aarde mogelijk. Eigenlijk gaat de totale hoeveelheid water nooit verloren.
Watermoleculen zijn alleen steeds op andere plaatsen en in andere vormen terug te vinden.
Je spreekt dan ook van de waterkringloop.
Bekijk het volgende filmpje.
Bestudeer de tweede pagina in de Kennisbank over de waterkringloop.
Ondanks dat de aarde voor een grootste deel uit water bestaat, is slechts een klein deel zoet water. Van dit zoete water is maar een deel oppervlaktewater (rivieren, sloten en meren). Voor ons dagelijks leven hebben we met zijn allen veel zoet water nodig, als drinkwater, water om te wassen maar onder andere ook om producten van te maken. Op aarde wonen steeds meer mensen die voedsel nodig hebben. Om voedsel te produceren is veel water nodig! Je kunt ook wel zeggen: de druk op de watervoorziening neemt toe.
Daarnaast zorgt klimaatverandering ervoor dat het op plaatsen op aarde steeds droger wordt en is steeds meer water onbruikbaar door vervuiling.
De Nederlandse hoogleraar Arjen Hoekstra ontwikkelde de watervoetafdruk om landen, bedrijven en consumenten bewust te maken van hun waterverbruik (en de watervervuiling). De watervoetafdruk geeft je een beeld van je waterverbruik. Het gaat om je directe (dat wat je ziet) waterverbruik en je indirect waterverbruik. Indirect waterverbruik betekent de totale hoeveelheid zoet water die nodig is om alle producten te maken die je gebruikt.
Voorbeeld:
Als je een flesje met 0,5 liter cola drinkt, verbruik je eigenlijk 36 liter water!
De watervoetafdruk ziet er als volgt uit:
0,44 liter water
27,6 liter om de suiker te produceren
5,3 liter voor PET-fles en dop
3,0 liter voor overige ingrediënten en proces
Je kunt natuurlijk om water te besparen korter douchen en de tuin minder sproeien. Maar in feite komt hooguit 2% van het water dat je gebruikt uit je eigen kraan. Ruim 98% van je waterverbruik is dus onzichtbaar: het zit verborgen in de producten die je koopt zoals voeding, kleding en andere producten.
Enkele feiten en cijfers:
Dagelijks gebruikt een volwassen Nederlander gemiddeld 127 liter kraanwater en ongeveer 3300 liter indirect water.
De watervoetafdruk van Nederland is bijna 2 x zo groot als de jaarlijkse hoeveelheid regen in ons land.
Wereldwijd ligt de gemiddelde waterafdruk op 1,4 miljoen liter (=1400 kubieke meter) per jaar per inwoner.
Slechts 0,3% van het water op aarde is beschikbaar als drinkwater.
Voor 1 kilo rundvlees is maar liefst 15.000 liter water nodig.
Bespreek in de klas hoe je de watervoetafdruk binnen de school kunt verbeteren.
Maak hiervoor met elkaar een actieplan.
Stap 3: Atomen en moleculen
Opdracht 1
Overal om ons heen zijn stoffen. Stoffen noem je ook wel materie.
Materie is alles wat massa heeft en ruimte inneemt. Dus de tafel waaraan je zit is materie, net als het glas waar je uit drinkt. En je bent het natuurlijk ook zelf!
Ook de lucht die je inademt, is materie. Je kijkt er dan wel dwars doorheen en hij lijkt niks te wegen, maar toch is dat niet zo. Ook de lucht om je heen is opgebouwd uit heel kleine deeltjes met een heel klein beetje massa: de atomen.
In de wereld om ons heen komen ontzettend veel verschillende stoffen voor. Al die stoffen zijn opgebouwd uit slechts 117 verschillende soorten atomen: elementen.
Om zo veel verschillende stoffen te kunnen vormen, zijn er behalve stoffen die alleen uit atomen bestaan, ook stoffen die bestaan uit moleculen. Moleculen zijn groepjes atomen, die ‘samenwerken’. Door bepaalde krachten wordt een aantal atomen, vaak van verschillende soorten, bij elkaar gehouden.
Moleculen, atomen en elementen
Bestudeer de Kennisbank. Lees de pagina's 1 (Atomen), 2 (Periodiek systeem) en 5 (Soorten stoffen: moleculaire stoffen).
Maak daarna de oefeningen.
Werk vanaf hier verder in expert-groepjes.
Elke groep onderzoekt in ronde 1 een groep stoffen en deelt in ronde 2 de wetenswaardigheden in de deelgroepen. In ronde 3 maak je enkele vragen.
Wie is na afloop de ‘kenner van het PS’?
Groepen stoffen:
niet-metalen: koolstof, fosfor, chloor en stikstof
niet-metalen: jood, zuurstof, zwavel en fluor
metalen: nikkel, natrium, magnesium en calcium
metalen: boor, aluminium, ijzer, zink en lood
edelgassen: helium, neon, argon en xenon
Ronde 1
In je expert-groep.
Ga met behulp van deze website op zoek naar de wetenswaardigheden over deze unieke elementen.
Ga ook na wat ze met elkaar gemeen hebben.
In deze link zie je een weergave van het huidige Periodiek Systeem.
Iedereen in het groepje noteert de wetenswaardigheden, je hebt ze namelijk nodig voor ronde 2.
Ronde 2
In je deelgroep.
Deel de wetenswaardigheden over ‘jouw’ elementen en luister naar de wetenswaardigheden die jij hoort over de andere elementen.
Maak aantekeningen, die kun je gebruiken bij ronde 3.
Opdracht 3
Elementen domino
In het Periodiek Systeem staan veel elementen en gelukkig is het niet nodig alles uit je hoofd te leren. Een aantal elementen kom je zo vaak tegen, dat het wel handig is om ze te kennen.
Knip de kaartjes uit en oefen met het dominospel waarin de meest voorkomende elementen staan. Leg steeds het juiste symbool aan de naam van het element.
Een watermolecuul kun je weergeven als H2O. Het bestaat uit twee waterstofmoleculen en één zuurstof molecuul. Je kunt dit molecuul ook ruimtelijk, in 3D weergeven.
Wat heb je nodig?
moleculenbouwdoos
Ook van andere moleculen kun je een driedimensionaal model maken.
Je krijgt een bouwdoos om molecuul-modellen te maken. Alle bolletjes zijn atomen, de bouwstenen van moleculen.
Voorbeeld: Water is opgebouwd uit 2 waterstofatomen (H) en één zuurstofatoom (O). De formule van water is dan ook H2O, de laag-geschreven 2 betekent dat het molecuul 2 H-atomen bevat.
Als je een molecuul water gaat bouwen, pak je 2 witte balletjes (de waterstofatomen) en 1 rood balletje (het zuurstofatoom). Die verbind je met elkaar door middel van de verbindingsstukjes (de atoombindingen).
Oefening 1: Moleculen bouwen
Je gaat nu meer moleculen bouwen. Gebruik daarvoor de volgende atoomsoorten:
Atoomsoort
Kleur
Symbool
waterstof
wit
H
zuurstof
rood
O
koolstof
zwart
C
Bouw de volgende moleculen. Het zijn allemaal koolwaterstoffen, en nog preciezer alkanen.
Dat is een groep stoffen die uitsluitend bestaan uit koolstof en waterstof.
methaan, molecuulformule CH4
ethaan, molecuulformule C2H6
propaan, molecuulformule C3H8
butaan, molecuulformule C4H10
hexaan, molecuulformule C6H14
Beantwoord daarna de volgende vragen.
Als je naar de moleculen kijkt die je hebt gemaakt, zit er dan een regelmaat in de hoeveelheid C-atomen ten opzichte van de H-atomen?
Zo ja, wat is de regelmaat?
Bespreek de antwoorden in de klas.
Isomeren
Moleculen die hetzelfde aantal atomen van de verschillende elementen bezitten, maar waarin de atomen op een andere manier aan elkaar gekoppeld zijn, noem je isomeren.
Opdracht 5
Namen van moleculen
Water bestaat uit watermoleculen en je noteert het als H2O. H2O is de molecuulformule.
Maar ook andere moleculen van stoffen die je vaak tegenkomt, kun je noteren als een moleculaire stof.
Bekijk het filmpje. Hierin komt een aantal moleculen en hun schrijfwijze voorbij.
Je hoeft niet alle namen en schrijfwijzen van moleculen uit je hoofd te leren, maar sommige kom je zo vaak tegen dat het wel handig is.
Het getal achter de letter geeft steeds het aantal atomen aan van het element, dat in het molecuul aanwezig is.
Beantwoord de volgende vragen.
★ Opdracht 6
Kleuren
Heb je er nog geen genoeg van?
Of wil je meer doen met het Periodiek systeem en de elementen die daar op staan?
Dan kun je deze kleurplaat gebruiken en boven je bed hangen!
Aardgas (of ook wel methaan), is een alkaan en wordt in Nederland gebruikt om huizen te verwarmen en op te koken. Aardgas is een fossiele brandstof dat zich onder de grond heeft opgehoopt gedurende vele jaren.
Bekijk het filmpje.
In Stap 3 heb de molecuulformule van methaan gezien: CH4.
De verbranding van methaan met zuurstof is heel belangrijk voor ons leven. Bij de verbranding ontstaan koolstofdioxide en water en vooral ook warmte!
De reactie kun je weergeven in een schema (een reactievergelijking):
methaan + zuurstof → koolstofdioxide + water + warmte.
De chemische energie van het aardgas wordt omgezet in warmte-energie.
De warmte-energie die ontstaat kan vervolgens worden omgezet in elektrische energie (elektriciteit), die jij weer nodig hebt om bijvoorbeeld je laptop of tablet te gebruiken.
Wil je daar eerst meer over weten? Kijk dan naar dit filmpje.
Beantwoord daarna de vragen.
De reactievergelijking van de verbranding van methaan is:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O
Bij het kloppend maken van reactievergelijking verander je de coëfficiënt.
De coëfficiënt is het getal dat vóór een molecuulformule staat (blauw). Het geeft aan hoe vaak het molecuul van die stof wordt gebruikt in de reactievergelijking.
Als er voor de formule geen getal staat vermeld, dan lees je daar een 1 voor.
In het voorbeeld zijn dus 2 moleculen zuurstof nodig voor de verbranding van 1 methaanmolecuul.
De index van een formule, het getalletje rechts onder een symbool (roze), mag je nooit wijzigen bij het kloppend maken van een reactievergelijking!
Let op: je noteert alleen de stoffen en niet de energie die hierbij vrijkomt!
Kun je nu meer reactievergelijkingen kloppend maken?
Ga naar www.phet.colorado.edu en ga eerst naar de ‘introduction’.
In het blok ‘Kijken naar stoffen’ heb je al eens gekeken naar de dichtheid van stoffen.
Heb je dit blok nog niet gedaan? Doe dat dan eerst.
De dichtheid van een stof is de massa van 1 cm3 of 1 dm3 van die stof.
Dichtheid geef je aan in g/cm3 of kg/dm3.
Het symbool voor de dichtheid is ρ (rho).
De massa van 1 liter (=1 dm3) water is 1 kg.
De dichtheid van water is dus: 1 kg/dm3 of 1 g/cm3.
Wil je je kennis nog even opfrissen met de Kennisbank? Bekijk pagina 4 (dichtheid) en pagina 5 (rekenen).
De dichtheid is meestal aangegeven bij kamertemperatuur (20 graden Celsius). Dit komt omdat de dichtheid afhankelijk is van de temperatuur. Als de temperatuur toeneemt dan zullen de moleculen sneller bewegen.
Voorbeeld:
100 gram van een bepaalde stof die vast is bij 20 ºC, zal bij een hogere temperatuur smelten en vloeibaar worden. Verwarm je de stof nog meer, dan zal de stof uiteindelijk een gas worden. Het volume neemt toe; de moleculen nemen steeds meer ruimte in. Maar er zal niets veranderen aan de massa. Die is en blijft 100 gram. En daardoor neemt de dichtheid af.
In het kort:
Hoe dichter de moleculen op elkaar zitten, hoe groter de dichtheid van de stof.
Hoe verder de moleculen van elkaar, hoe kleiner is de dichtheid van de stof.
Dichtheden van een aantal stoffen
Vaste stoffen
Stof
Dichtheid (g/cm3)
aluminium
2,70
diamant
3,52
glas
2,60
goud
19,30
hout balsa
0,15
hout eiken
0,78
lood
11,35
papier
0,90
suiker
1,58
ijs
0,92
ijzer
7,87
zink
7,14
zout
2,17
Vloeistoffen
Stof
Dichtheid (g/cm3)
alcohol
0,79
benzine
0,72
olie
0,90
melk
1,03
water
1,00
zeewater
1,02
Gassen
Stof
Dichtheid (g/cm3)
aardgas
0,0000833
koolstofdioxide
0,002
lucht
0,00129
waterdamp
0,000598
zuurstof
0,00143
Opdracht 2
Een uitzondering: water
Hoe dichter de moleculen op elkaar zitten hoe groter de dichtheid van de stof.
Hoe verder de moleculen van elkaar hoe kleiner de dichtheid van de stof.
Dit geldt voor de meeste stoffen.
De grote uitzondering is de stof water.
Om dit te laten zien, doe je het volgende proefje.
Stap 6: Atomen
Opdracht 1
In de vorige stappen heb je gekeken naar de bouw van moleculen. Moleculen bestaan uit nog kleinere deeltjes.
Atomen bestaan uit een kern en daaromheen draaien elektronen. Die kern bestaat uit protonen en neutronen in de kern. Elk uniek element bestaat uit een bepaald aantal protonen, neutronen en elektronen.
Maar hoe weet je nu hoeveel protonen, neutronen en elektronen er in een atoom zitten? Daarvoor kun je het Periodiek Systeem weer goed gebruiken.
Lees daarvoor de Kennisbank Soorten stoffen. Bekijk pagina 1 (atomen), 2 (periodiek systeem) en 3 (ionen).
Het atoomnummer geeft het aantal protonen en het aantal elektronen aan.
Dus N (stikstof) heeft atoomnummer 7.
Een atoom N bevat dus 7 protonen in de kern en 7 elektronen.
Het massagetal is 14, dat betekent dat een atoom N dus 14-7=7 neutronen bezit.
Boor (B) heeft atoomnummer 5 en dus 5 protonen en 5 elektronen.
Boor heeft daarnaast 11-5= 6 neutronen in de kern.
Fosfor (P) heeft atoomnummer 15 en een atoommassa van 31. Er zijn dus 15 protonen en 15 elektronen. Daarnaast zijn er 31-15=16 neutronen in de kern.
Oefening 1: Bouw een atoom
Je hebt eerder al geoefend met het bouwen van moleculen.
Nu ga je oefenen met het bouwen van atomen. Gebruik hierbij de website Build an atom.
Je kunt hier zelf een atoom opbouwen met protonen, neutronen en elektronen.
Je zult merken dat als je voldoende elektronen toevoegt, het begrip ‘neutraal atoom’ verschijnt. Ook merk je dat de elektronen vanzelf naar de juiste plek worden toegebracht. De ‘elektronenschil’ dicht bij de kern noem je de eerste schil. Daarna volgt een tweede schil en zo verder.
Als je extra neutronen toevoegt, kun je er soms meer toevoegen dan je zou verwachten. Atomen waarbij het woord ‘stabiel’ verschijnt, is een mogelijkheid. Zie je het woord instabiel, dan is het niet zo’n goede combinatie!
★ Opdracht 2
Isotopen en C14-datering
Er zijn dus atomen met hetzelfde atoomnummer maar met verschillende massagetallen. Dit noem je isotopen.
Isotopen van een atoom hebben dus hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen.
Hieronder het voorbeeld van N (stikstof):
Wat heb je eraan, kun je je afvragen.
Er bestaan twee stabiele isotopen, namelijk 12C en 13C. Er bestaat ook een derde, onstabiele vorm en dat is 14C (met 14 neutronen).
Onstabiel betekent dat 14C heel langzaam overgaat in 14N en 1 elektron het atoom verlaat. Deze reactie verloopt heel langzaam.
De halfwaardetijd ervan is 5730 jaar. Dat betekent dat elke 5730 jaar de hoeveelheid 14C halveert. De stikstof (14N) die ontstaat, is stabiel.
14C kun je heel goed gebruiken om de ouderdom van resten van organismen te bepalen.
Tijdens het leven neemt een organisme voortdurend koolstof op, en dat is in dezelfde 12C en 14C verhouding als zijn omgeving.
Op het moment dat een organisme dood gaat, stopt de opname van 12C en 14C.
Vanaf dat moment neemt de hoeveelheid 14C af (omdat deze onstabiel is), terwijl de hoeveelheid 12C gelijk blijft (die is stabiel). Dat betekent dat de verhouding tussen 14C en 12C alsmaar kleiner wordt.
De halfwaardetijd is bekend, dus als je de beginverhouding weet, dan kun je uit de eindverhouding berekenen hoe lang geleden het organisme is gestopt met 14C opnemen. Dus ook hoe lang geleden het organisme dood ging.
Deze ouderdomsbepaling noem je de C14-datering.
In de natuur zijn stoffen veelal opgebouwd uit moleculen. Kleine moleculen zoals zuurstof (O2) en water (H2O). Maar in de natuur komen ook heel grote moleculen voor, zoals de langgerekte DNA-moleculen. DNA bestaat uit een heel langgerekte ketting van moleculen. Je noemt zo’n ketting ook wel een polymeer.
Mensen leren veel van de natuur. Geïnspireerd op wat ze daar zien, zijn mensen kunststoffen of plastics in fabrieken gaan maken.
Kunststof
Kunststof bestaat uit polymeren wordt gemaakt in fabrieken, vaak uit aardolie.
Bekijk eerst het filmpje en ga dan door naar het practicum in Stap 2.
Opdracht 2
Practicum: Maak je eigen bioplastic
Naast plastic dat van aardolie is gemaakt, kun je ook plastic maken van andere grondstoffen, zoals aardappelen of maïs.
Straks ga je je eigen bioplastic maken.
Bekijk eerst het filmpje.
Let goed op de werkwijze en maak aantekeningen. Die heb je straks ook nodig voor je verslag.
Schrijf je een verslag van een onderzoek voor biologie of NaSk, dan wordt dit een natuurwetenschappelijk verslag genoemd. Het is hierbij vooral belangrijk dat het doel van je onderzoek en de manier waarop je het uitvoert zo duidelijk mogelijk wordt weergegeven. Het schrijven van zo’n verslag gebeurt in verschillende stappen.
Opdracht 3
Gunstige eigenschappen van kunststoffen
Verpakkingsmaterialen, apparatuur, waspoeder en wattenstaafjes. Bijna overal zit kunststof in! Dat is niet voor niets, want kunststoffen hebben veel gunstige eigenschappen waardoor mensen het graag gebruiken.
Daarnaast zijn er ook veel nadelige eigenschappen, denk maar eens aan dat het heel lang duurt voor dat kunststof gemaakt uit aardolie, in de natuur wordt afgebroken. Met als resultaat enorm veel afval, op het land en vooral ook op het water!
In deze opdracht ga je eerst eens kijken naar de voordelen van kunststoffen. In het thema 'Evenwicht en kringlopen' kijk je ook naar de nadelen.
Er zijn vier soorten kunststof te onderscheiden:
thermoplasten
thermoharders
elastomeren
composieten
Daarnaast bestaat er ook rubber met overeenkomstige eigenschappen, maar het is geen kunststof.
Het is wel een stof die bestaat uit polymeren.
Verzamel in tweetallen informatie over een van deze soorten kunststoffen òf over rubber.
Gebruik hiervoor de website www.kunststofoveral.nl
Zoek informatie op over:
bouw van de polymeren
typische eigenschappen zoals mate van elasticiteit, sterkte, hardheid
toepassingen en gebruik in het dagelijks leven
mogelijkheden voor hergebruik
Maak een Padlet of collage waarin je de informatie deelt met de rest van de klas. Gebruik hierbij woorden en beelden.
Beantwoord tot slot de vragen in de quiz 'Ben jij een rubber- en kunststofexpert?.
Een collage bestaat uit knipsels die op een ander papier geplakt zijn en samen een nieuwe afbeelding vormen.
★ Opdracht 4
Stuiterballen
Rubber is elastisch, buigbaar en veerkrachtig. Daardoor kun je rubber heel goed gebruiken om stuiterballen mee te maken. Je gaat zelf een stuiterbal maken uit natuurrubber.
Natuurrubber gemaakt uit het sap van de rubberboom heet latex. Latex bevat rubberdeeltjes in water. Door hier zuur bij te voegen, klonteren die deeltjes samen tot rubber.
Practicum: stuiterbal maken
Benodigdheden:
2 limonadeglazen
1 groter glas
rubber handschoenen
eetlepel
latex
schoonmaakazijn
Werkwijze:
Zet de twee limonadeglazen voor je neer.
Schenk in het ene glas een bodempje witte latex.
Schenk in het andere glas een bodempje schoonmaakazijn.
Zet het grotere glas voor je neer.
Til de twee limonadeglazen op en schenk tegelijkertijd de latex en de schoonmaakazijn in het grotere glas.
Roer het mengsel door elkaar met een eetlepel.
Trek rubber handschoenen aan en pak het klontje dat is ontstaan uit het glas.
Spoel het goed af onder de kraan.
In dit blok heb je veel verschillende stoffen leren kennen; stoffen die bestaan uit een enkel atoom of meerdere atomen samen in een molecuul. Ook heb je kleine en grote moleculen gezien.
Maak een keuze uit een van de twee afsluitende opdrachten.
Opdracht 1
Je favoriete element
Maak een portret van je favoriete element op A3-karton en laat daar op zien:
de bouw van het atoom (stabiele vorm en eventueel isotopen)
de bouw van in ieder geval één molecuul met dit element
eventueel de bouw van isomeren
de eigenschappen van het gekozen molecuul
waar je het molecuul voorkomt en/of de toepassingen het het molecuul
Presenteer je portret aan je klasgenoten.
Opdracht 2
Quiz
In tweetallen.
Verdeel de leerdoelen van dit blok over de verschillende stappen.
In welke stap is welk leerdoel aan bod gekomen?
Hebben jullie de leerdoelen behaald?
Maak vervolgens bij elke stap die je hebt gedaan drie vragen.
Verzamel met je klasgenoten alle vragen per stap.
Wijs één quizmaster aan. Hij of zij maakt van de ingeleverde vragen een quiz.
Speel met elkaar de quiz, bijvoorbeeld met Quizlet live.
Het arrangement Blok: Van groot naar klein - hv123 is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Dit blok hoort bij het thema 'Materie, tijd en ruimte', en is onderdeel van de arrangeerbare leerlijn van de Stercollecties voor Mens en Natuur voor niveau hv123. In dit blok komen verschillende disciplines aan bod, waaronder sterrenkunde, natuurkunde, scheikunde, biologie, geologie en paleontologie. Je krijgt inzicht in de bouw van ons zonnestelsel en de beweging van planeten. Je leert over de waterkringloop en fase-overgangen van stoffen en gaat meer leren over scheikundige begrippen zoals: moleculen, metalen, edelgassen aan de hand van het periodiek systeem. Ten slotte ga je leren over de verbrandingsreactie, dichtheid, atomen, isotopen en kunststoffen. Ook komen er praktische vaardigheden aan bod. Je gaat werken met verhoudingen en rekenen op schaal, een model op schaal maken van het zonnestelsel, je waterafdruk berekenen, een 3D-model maken van een molecuul en van een atoom en dichtheid van een stof berekenen.
Wanneer je alle opdrachten hebt doorlopen heb je de keuze uit twee opdrachten om het blok af te sluiten. Opdracht 1 is het maken van een portret van je favoriete element. Opdracht 2 is samen met een klasgenoot een quiz maken over de leerdoelen van dit blok. Veel succes!
Leerniveau
VWO 2;
HAVO 1;
VWO 1;
HAVO 3;
VWO 3;
HAVO 2;
Leerinhoud en doelen
Energie;
Materie;
Mens en natuur;
Scheikunde;
Bouw van de materie;
Stoffen en eigenschappen van stoffen;
Kennis en technologie;
Ontstaan van heelal, aarde en leven;
Natuurkunde;
Verbranden en verwarmen;
Eindgebruiker
leerling/student
Moeilijkheidsgraad
gemiddeld
Studiebelasting
10 uur en 0 minuten
Trefwoorden
arrangeerbaar, hv123, materie tijd en ruimte, mens en natuur, moleculen, periodiek systeem, stercollectie, van groot naar klein, waterkringloop, zonnestelsel
Dit blok hoort bij het thema 'Materie, tijd en ruimte', en is onderdeel van de arrangeerbare leerlijn van de Stercollecties voor Mens en Natuur voor niveau hv123. In dit blok komen verschillende disciplines aan bod, waaronder sterrenkunde, natuurkunde, scheikunde, biologie, geologie en paleontologie. Je krijgt inzicht in de bouw van ons zonnestelsel en de beweging van planeten. Je leert over de waterkringloop en fase-overgangen van stoffen en gaat meer leren over scheikundige begrippen zoals: moleculen, metalen, edelgassen aan de hand van het periodiek systeem. Ten slotte ga je leren over de verbrandingsreactie, dichtheid, atomen, isotopen en kunststoffen. Ook komen er praktische vaardigheden aan bod. Je gaat werken met verhoudingen en rekenen op schaal, een model op schaal maken van het zonnestelsel, je waterafdruk berekenen, een 3D-model maken van een molecuul en van een atoom en dichtheid van een stof berekenen.
Wanneer je alle opdrachten hebt doorlopen heb je de keuze uit twee opdrachten om het blok af te sluiten. Opdracht 1 is het maken van een portret van je favoriete element. Opdracht 2 is samen met een klasgenoot een quiz maken over de leerdoelen van dit blok. Veel succes!
arrangeerbaar, hv123, materie tijd en ruimte, mens en natuur, moleculen, periodiek systeem, stercollectie, van groot naar klein, waterkringloop, zonnestelsel
In het thema 'Kijken naar kenmerken' (het blok: 'Stoffen om je heen') heb je al gekeken naar stoffen en de bijbehorende eigenschappen.
Als je een flesje met 0,5 liter cola drinkt, verbruik je eigenlijk 36 liter water!
Om serieus water te besparen, is dus meer nodig dan korter douchen.
Overal om ons heen zijn stoffen. Stoffen noem je ook wel materie.
De dichtheid is meestal aangegeven bij kamertemperatuur (20 graden Celsius). Dit komt omdat de dichtheid afhankelijk is van de temperatuur. Als de temperatuur toeneemt dan zullen de moleculen sneller bewegen.
In de vorige stappen heb je gekeken naar de bouw van moleculen. Moleculen bestaan uit nog kleinere deeltjes.
In dit blok heb je veel verschillende stoffen leren kennen; stoffen die bestaan uit een enkel atoom of meerdere atomen samen in een molecuul. Ook heb je kleine en grote moleculen gezien.
