Introductie
Wat hebben planten nodig
Veel mensen op de wereld lijden honger. In Nederland wordt geen honger geleden. Gelukkig maar! Dit is echter niet altijd zo geweest.
Planten zijn de basis voor al ons voedsel. Ook voor vlees, vis of zuivel zijn planten nodig. Een koe eet tenslotte gras.
De contextvragen zijn:
- Wat hebben planten nodig om goed te groeien?
- Hoe zorg je ervoor dat planten krijgen wat ze nodig hebben?
- Hoe doe je dat op een duurzame manier?
Wat ga je doen?
Jullie gaan:
- Engage: een kijkje nemen naar het verleden. Hoe dachten mensen vroeger over planten?
- Explore: uitzoeken wat planten nodig hebben.
- Explain: uitzoeken hoe planten krijgen, wat ze nodig hebben om te overleven, te groeien en gezond te blijven.
- Evaluate: evalueren wat je geleerd hebt.
In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent.
| Activiteit |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
2 |
| Explore |
Activiteit 2 |
1 |
| |
Activiteit 3 |
1 |
| |
Activiteit 4 |
2 |
| |
Activiteit 5 |
2 |
| |
Activiteit 6 |
1 |
| Explain |
Activiteit 7 |
2 |
| |
Activiteit 8 |
1 |
| |
Activiteit 9 |
0,5 |
| Evaluate |
Activiteit 10 |
0,5 |
| |
Totaal |
13 |
Samenwerken
Sommige vragen maak je individueel, sommige in duo’s, en weer andere in een groep van vier. De vragen die je individueel maakt, staan gewoon online, in deze module.
Vragen die je in duo’s maakt, schrijf je in het duoboekje:
Duoboekje Wat hebben planten nodig?
Vragen die je met je team maakt, schrijf je in het teamboekje:
Teamboekje Wat hebben planten nodig?
Zorg ervoor dat er bij elke activiteit duidelijk één leerling schrijver is. Hij of zij zorgt ervoor dat antwoorden die jullie samen bedenken, worden opgeschreven in het teamboekje.
De duo- en teamboekjes blijven op school en zijn voor de docent ter inzage. Je levert de beide ‘boekjes’ aan het eind van de module in bij de docent. Ze worden beoordeeld. Je docent vertelt je hoe deze precies meetellen in de beoordeling.
Wat ga je leren?
Deze eisen kun je terugvinden op deze site.
Je gaat leren:
Inhoudelijk
- Subdomein B1: Deeltjesmodellen. Je kunt deeltjesmodellen beschrijven en gebruiken.
- Subdomein B3: Bindingen en eigenschappen. Je kunt met behulp van kennis van bindingen eigenschappen van stoffen en materialen toelichten en beschrijven.
- Subdomein C1: Chemische processen. Je kunt chemische reacties en fysische processen beschrijven in termen van vormen en verbreken van (chemische) bindingen.
Vaardigheden
- Subdomein A1: Informatievaardigheden gebruiken. Je kunt doelgericht informatie zoeken, beoordelen, selecteren en verwerken.
- Subdomein A3: Reflecteren op leren. Je kunt bij het verwerven van vakkennis en vakvaardigheden reflecteren op eigen belangstelling, motivatie en leerproces
Engage
Activiteit 1
01 - individueel
Lees bron 1 en maak de volgende vragen.
Bron 1: Een duik in de geschiedenis, 5000 jaar landbouw
- Wat hebben zandverstuivingen met landbouw te maken?
Gebruik in je antwoord het woord afplaggen.
- Mest van vee kan de vruchtbaarheid van de bodem verbeteren, maar vee maakt het probleem om voldoende voedsel te produceren ook groter. Leg dat uit.
- Hoe zou het komen dat door een jaar braak liggen de vruchtbaarheid weer toeneemt?
- Wat zou een middeleeuwse boer geantwoord hebben op de vraag “Wat hebben planten nodig?”.
- Wissel je antwoord uit met je buurman/-vrouw. (Dit doe je dus in tweetallen.)
02 - individueel
Lees bron 2 en maak de volgende vragen.
Bron 2: De 19e eeuw
- Kun je uitleggen hoe Van Helmont door een proef dacht dat planten alleen water nodig hebben?
- Hoe zou jij bewijzen dat planten \(\small{C}{O}_{{{2}}}\) uit de lucht halen?
- Wat doen planten met die \(\small{C}{O}_{{{2}}}\)?
Aan de slag 1: Liebig - teamopdracht
Lees de volgende bron:
Bron 3: Mens en natuur - Mest
Bekijk vervolgens in je team het filmpje:
- Wat heeft Liebig uitgevonden?
- Wat hebben planten nodig, volgens Liebig?
- Zoek op internet informatie op over Liebig's 'wet van het minimum' en leg die in je eigen woorden uit.
- Wat heeft het plaatje hiernaast te maken met de 'wet van het minimum'?
Explore
Activiteit 2 - Introductie
Er zijn verschillende manieren om er achter te komen wat planten nodig hebben om goed te kunnen groeien.
Één van die manieren is planten in water zetten waarin je alle stoffen oplost die volgens jou nodig zijn om de plant te laten groeien. Vervolgens laat je telkens één van die stoffen weg.
03 - individueel
Maak de onderstaande vragen. Als je er niet uitkomt, zoek de antwoorden dan op het internet op.
- Wat gebeurt er als je zelf lang helemaal geen eiwit zou eten of geen vitamine C binnen zou krijgen?
- Wat ademen planten?
- Wat drinken planten?
- Waarom moet je jouw planten voor deze proef in water zetten en niet in grond?
Activiteit 2 - Practicum 1
Opdracht 1: Practicum - duo's
Jullie gaan bestuderen hoe kleine plantjes uit zonnebloempitten groeien of 'armoe lijden' als ze in verschillende voedingsoplossingen worden gezet. In elke voedingsoplossing ontbreekt steeds één element.
Noteer de controles in het duoboekje en maak één grafiek met daarin de gegevens over de lentegroei van alle plantjes.
Uitvoering
Benodigdheden
zonnebloempitten, watjes
verschillende voedingsoplossingen, plek met licht (niet direct zonlicht!)
een deksel met gaten, potjes
Werkwijze
- Vraag aan de docent of de TOA welke voedingsoplossingen jullie gaan maken en hoeveel plantjes /potjes jullie inzetten.
- Zorg voor voldoende voedingsoplossing (je zult de plantjes regelmatig moeten laten drinken).
- Spreek af hoever de plantjes boven het deksel van de pot moeten uitsteken. Als iedereen dat anders doet, heeft vergelijken geen zin.
- Maak voor elk potje drie goed ontwikkelde plantjes voorzichtig los uit het zand. Spoel de wortels schoon onder een zachte waterstraal.
- Steek de plantjes met de wortels naar beneden door de gaten in het deksel. Eerst iets te ver naar beneden, zodat je een stukje watten om de steeltjes kunt doen. Daarmee zet je het plantje iets hoger vast in het deksel. Controleer of iedereen het op dezelfde manier gedaan heeft.
- Zet de potjes op een lichte plaats, maar nooit in direct zonlicht. In de winter moeten TL-buizen (kleur 33) boven de planten worden gehangen. De buizen moeten zo laag mogelijk hangen, maar niet zo laag dat de temperatuur bij de plantjes boven de 25 °C stijgt. Alle plantjes moeten natuurlijk vrijwel evenveel licht krijgen.
- Spreek met de hele groep af wanneer de controles worden gedaan en maak een schema wie wat doet. Deze controles noteer je in de tabellen in het duoboekje.
- Bepaal bij elke controle hoeveel de plantjes gegroeid zijn. Let ook op afwijkingen in bijvoorbeeld kleur, bladontwikkeling, spichtigheid en stevigheid.
Op een geschikt moment tijdens deze module worden de gegevens uit de groeiproeven van de verschillende groepen vergeleken.
Aan de slag 2: Vergelijken practicum - teamopdracht
Vergelijk nu de resultaten van het practicum over de planten in volledig medium van alle groepen. Beantwoord daartoe de vragen en noteer ze in jullie teamboekje.
- Zijn er grote verschillen? Zijn die verklaarbaar vanuit (onbedoelde) verschillen in uitvoering?
- Welke harde conclusies kunnen uit de verzamelde proeven worden getrokken?
Activiteit 2 - Practicum 2
Hoe wisten we wat we wel of niet konden weglaten? Het zou toch best kunnen dat planten ook heel andere elementen nodig hebben om goed te kunnen groeien?
Je kunt je misschien wel voorstellen dat wat planten opnemen, in de planten zal zitten. En omgekeerd, dat wat in planten zit, ze hebben opgenomen. Liebig onderzocht de as van planten op de aanwezigheid van de meeste, toen bekende, elementen. In ieder geval zullen de elementen die in planten zitten, ergens vandaan moeten komen, toch?
Opdracht 2: Practicum, onderzoek naar as van planten - duo's
Om te zien wat een plant opneemt, gaan we kijken wat er in (het as van) een plant zit. Het practicum staat in de popup maar natuurlijk ook in jullie duoboekje. Beantwoord de vragen en noteer ze in jullie duoboekje.
Voorbereiding
Benodigdheden
porseleinen kroes, een handvol vers gras
droogoven, brander
vierpoot, weegschaal
Werkwijze
- Weeg een porseleinen kroes.
- Hak een handvol vers gras in zeer kleine stukjes. Doe ze in de kroes en weeg het geheel.
- Plaats de gevulde kroes in een droogoven en bepaal het gewicht op gezette tijden tot het gewicht constant geworden is.
- Bereken het watergehalte van het gras.
- Verhit de kroes daarna eerst voorzichtig en daarna sterk. Gebruik een open vlam en roer de massa voorzichtig, zodat de as aan de lucht wordt blootgesteld.
- Laat de as afkoelen en bepaal het gewicht.
- Leg uit dat het verschil tussen de uitkomsten bij stappen 1 en 6 het gewicht van de organische stoffen in het gras is.
- Bereken het gehalte aan organische stoffen in as in massa%.
Activiteit 2 - Practicum 3
Vuurwerkmakers weten dat bepaalde metalen bepaalde kleuren geven. Chemici doen het omgekeerde en gebruiken die kleuren juist om de aanwezigheid van metalen in een onbekende stof aan te tonen. Dit wordt een vlamtest genoemd.
Voordat we plantenas gaan onderzoeken is het verstandig eerst te oefenen met bekende stoffen, zodat je de kleuren kunt herkennen en koppelen aan het juiste metaal. Zie Binas tabel 65A.
Vraag je begeleider hoe jullie gaan oefenen met de vlamtest en oefen met de beschikbare bekende stoffen. Bekijk ook de tips in de popup.
Opdracht 3: Practicum, gekleurde vlammen - duo's
Nu gaan jullie het as van de planten onderzoeken. Lees eerst de volgende tips door, die kunnen je goed helpen bij dit practicum. Schrijf jullie resultaten in de tabel in jullie duoboekje, deze tabel staat ook onderaan de pagina.
Tips
- Laat de metaaldraad uitgloeien, totdat de vlam kleurloos is. Dip dan de punt eerst in zoutzuur en daarna in de te onderzoeken vaste stof en hou de punt meteen in het heetste deel van de vlam.
- Voer de proef uit op een zo donker mogelijke plek, zodat je de kleuren van de vlammen goed kan zien.
- Natrium is een element dat overal aanwezig is (met name doordat zweet van onze handen natriumchloride bevat). Natrium geeft een goed zichtbare gele vlamkleur en je moet steeds je best doen om andere kleuren nog te herkennen als ook natrium de vlam kleurt. Gebruik als hulpmiddel het blauwe kobaltglaasje. Dit houdt de gele kleur van natrium tegen.
- Maak van de as minstens 6 porties. (Het is handig nog wat over te hebben voor als er iets niet goed lukt.)
Practicum
Benodigdheden
verdund salpeterzuur (\(\small{H}{N}{O}_{{{3}}}\)), bariumchloride-oplossing
bloedloogzout, water
moniummolybdaatoplossing, difenylamine-oplossing (0,5 %)
geconcentreerd zoutzuur (\(\small{H}{C}{l}\)), geconcentreerd zwavelzuur (\(\small{H}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\))
filtreerpapiertje, zilvernitraatoplossing
Werkwijze
- Bepalen ijzer:
los een beetje as op in verdund salpeterzuur. Voeg een beetje geel bloedloogzout toe. Een blauwe kleur of een blauw neerslag duidt op de aanwezigheid van ijzer.
- Bepalen fosfor:
los een beetje as op in verdund salpeterzuur. Voeg daarna moniummolybdaat-oplossing toe. Een kanariegele kleur of een kanariegele neerslag wijst op de aanwezigheid van fosfor.
- Bepalen zwavel:
los een beetje as op in geconcentreerd zoutzuur. Giet af, verdun en filtreer als dit noodzakelijk is. Voeg bariumchloride- oplossing toe. Een witte neerslag (goed te zien tegen een donkere achtergrond) wijst op de aanwezigheid van zwavel.
- Bepalen stikstof:
schud een portie as met water. Voeg daarna een beetje (0,5%) difenylamineoplossing in geconcentreerd zwavelzuur toe. Een blauwe kleur wijst op de aanwezigheid van stikstof.
- Bepalen chloor:
los een beetje as op in verdund salpeterzuur. Voeg een beetje zilvernitraatoplossing toe. Een witte kleur of een witte neerslag wijst op de aanwezigheid van chloor.
Resultaten
| Test op element |
Test met |
Positief dan |
Aanwezig? |
| Natrium |
Vlam |
Geel |
|
| Kalium |
Vlam + kobaltglaasje |
Zwak violet |
|
| IJzer |
Geel bloedloogzout |
Blauwe op./blauw neerslag |
|
| IJzer(III) |
Kaliumthiocyanaatopl. |
Bloedrode opl. |
|
| Zwavel |
Bariumchlorideopl. |
Wit neerslag |
|
| Stikstof |
Difenylamineopl. |
Blauwe opl. |
|
| Chloor |
Zilvernitraatopl. |
Wit neerslag |
|
Vragen
a. Welke elementen hebben jullie in planten as (en dus in het plantenmateriaal) aangetoond?
b. Welke elementen moeten de planten zeker uit de bodem halen?
c. Voor welk element is dat zonder nader onderzoek niet zeker?
Activiteit 3 - Inleiding
In bron 2 hebben jullie gelezen hoe in de 19e eeuw getwijfeld werd of organische stoffen wezenlijk verschilden van de anorganische stoffen. Ook las je dat stoffen die afkomstig waren van planten of dieren (organische stoffen) als heel bijzonder werden beschouwd. Men veronderstelde dat deze stoffen levenskracht in zich hadden en daardoor wezenlijk verschillend waren van de anorganische stoffen. Organische stoffen zouden alleen door levende organismen gemaakt kunnen worden en zeker niet door middel van een chemische reactie uit anorganische, levenloze stoffen. Er zouden hele andere regels gelden voor organische stoffen dan voor anorganische stoffen.
Toen het lukte uit anorganische stoffen organische stoffen te maken, raakte het idee van stoffen met levenskracht op de achtergrond. Toch is in de scheikunde de indeling in organische en anorganische stoffen blijven bestaan.
In deze activiteit gaan jullie zelf stoffen in groepen indelen.
Dit doen jullie door eigenschappen te vergelijken.
Activiteit 3 - Stoffen indelen
Aan de slag 3: Stoffen indelen - teamopdracht
Lees eerst de tekst in de popup over het onderzoeken van stoffen op verschillende eigenschappen. Vul daarna de tabel in jullie teamboekje in. Je kan hierbij gebruik maken van een schaal, bedenk zelf of dit handig is voor de te onderzoeken eigenschappen en hoe groot die schaal dan moet zijn. Is dat bijvoorbeeld van 1 tot 5 of 1 tot 3? Beantwoord de vragen in jullie teamboekje.
Onderzoeken verschillende eigenschappen
- Hardheid onderzoek je bijvoorbeeld door met een pincet in het voorwerp te prikken. Probeer een paar stoffen uit en beoordeel of je een soort grove schaal wilt invoeren van bijvoorbeeld ‘erg hard’ tot ‘boterzacht’.
- Onder brosheid verstaat men in hoeverre een stof of materiaal gemakkelijk versplintert. Brosheid onderzoek je door het materiaal met een tang kapot te knijpen (als het kan). Ook hier is het handig met een schaal te werken om je onderzoeksgegevens te ordenen.
- De reactie van een stof als gevolg van verhitten in de vlam stel je vast door een klein stukje van het materiaal met een metalen tang in de vlam te houden. Bij een poedervormige stof gebruik je een spatel. Houd in ieder geval de stof zo lang in de vlam totdat je er zeker van bent dat de verkoling of een andere reactie is afgelopen. De vlam zorgt ervoor dat de stank die verkoling kan veroorzaken achterwege blijft.
- Het wel of niet geleiden van stroom onderzoek je met een multimeter. Zorg dat deze in de Ohm (Ω) stand staat. Houd de twee stekkers van de multimeter tegen het brokje stof en lees de meter af. Een hoge waarde voor de weerstand betekent een slechte geleiding. Onderzoek vooraf wat de meter aangeeft als er géén stroomkring is (dus als er helemaal geen geleiding is) en wat de meter aangeeft als je de stekkers kortsluit.
Verschillende stoffen
| Materiaal |
Hardheid |
Brosheid |
Reactie op sterk verhitten |
Geleiding |
| Aluminium |
|
|
|
|
| Citroenzuur |
|
|
|
|
| Glas |
|
|
|
|
| Grind |
|
|
|
|
| Hout |
|
|
|
|
| IJzer |
|
|
|
|
| Kandij-suiker |
|
|
|
|
| Koper |
|
|
|
|
| Kopersulfide |
|
|
|
|
| Kunstmest |
|
|
|
|
| Magnesia* |
|
|
|
|
| Plastic |
|
|
|
|
| Soda |
|
|
|
|
| Spaghetti |
|
|
|
|
| Vitamine C |
|
|
|
|
| Zout |
|
|
|
|
| Zuiveringszout |
|
|
|
|
| Planten as |
|
|
|
|
*Dit is het witte 'magnesium' poeder dat bij turnen gebruikt wordt.
Vragen
- Wat geeft de multimeter (in de ‘Ohmstand’, Ω) aan als je de twee stekkers tegen elkaar houdt?
- Probeer de stoffen in drie groepen in te delen. Geef deze groepen een naam en noem de gemeenschappelijke kenmerken.
- Levert een indeling van de stoffen in verkolende en niet verkolende stoffen een resultaat dat je had verwacht of zijn er stoffen die je vooraf anders had ingedeeld? Licht toe.
- Welke eigenschap hebben alle organische stoffen in ieder geval gemeen?
- Noem enkele stoffen die volgens jou in geen van de drie groepen thuishoren. En vul de tweede tabel in jullie teamboekje in.
Activiteit 4 - Introductie
Tabel 2 in het teamboekje is van belang voor ons onderzoek naar de groei van planten. De as die bij de ‘slash-and-burn’ landbouw voor de plantenvoeding zorgt, bestaat namelijk uit zouten. En die zouten komen uit de bodem. Met organische stoffen hebben we al wat ervaring uit de modules ‘Ecoreizen – de brandstof’. Je gaat je nu concentreren op zouten en onderzoeken hoe zouten zich gedragen onder invloed van elektriciteit.
Als stroom door een metaaldraad gaat, blijft het metaal hetzelfde ofwel onaangetast. Hooguit wordt de draad warm. De stroom veroorzaakt geen chemische effecten. Heel anders is het als stroom door een zout gaat. In deze activiteit ga je dit ontdekken.
04 - individueel
Wat hebben jullie in de natuurkundeles geleerd over elektrische stroom door een draad? Wat is ‘stroom’? Wat stroomt er? Vergelijk je antwoord met dat van iemand anders en leer van elkaar.
Activiteit 4 - Practicum zoutoplossing
In practicum 2 hebben jullie gekeken naar de geleiding van elektriciteit door de zuivere vaste stof. Dat leverde op dat alleen metalen stroom geleiden.
Aan de slag 4: Zoutoplossing - teamopdracht
In dit practicum gaan jullie kijken hoe het zit met de geleiding van elektrische stroom door zuiver water en door water waarin stoffen zijn opgelost. Jullie werken weer met de multimeter (in de Ohmstand). Nu moet je de uiteinden van beide meetdraden (stekkers) naast elkaar in de vloeistof steken. Bepaal van elk van de vloeistoffen in de tabel of deze elektrische stroom geleidt. Noteer de resultaten in jullie teamboekje
| Vloeistof of stof in oplossing |
Geleidt wel/niet |
Geleidt wel/niet met water erbij |
| Water |
|
|
| Alcohol |
|
|
| Suiker |
|
|
| Keukenzout |
|
|
| Citroenzuur |
|
|
| Soda |
|
|
| Kunstmest |
|
|
| Krijt (kalksteen) |
|
|
| Zinkchloride |
|
|
| Planten as |
|
|
Activiteit 4 - Gesmolten zout
Opdracht 4: Gesmolten zout - duo's
Er zijn verschillende manieren om te kijken of een gesmolten zout stroom geleidt.
Je kunt dat bijvoorbeeld doen door kaliumchloride en natriumchloride in een mortier fijn te maken en het mengsel te smelten in een ruisende vlam. Smelt het mengsel op een theelepeltje dat je vastzet met behulp van een statief(klem). Je kunt de stroomgeleiding testen door er uiteinden van twee uitgevouwen paperclips in te steken die verbonden zijn met de stekkers van een universeel-meter (Ohmstand, Ω).
Of door glas te smelten! Het lijkt misschien vreemd, maar glas is ook een zout. Klem een dun glasbuisje aan een statief. Steek er aan weerszijden een koperdraad in. Verbind die koperdraden met behulp van krokodilklemmen via een lamp aan een spanningsbron. Verhit nu het glasbuisje voorzichtig met een ruisende vlam.
Vragen
- Maak een tekening hoe je stroom kan leiden door gesmolten glas. Vergelijk jullie tekening met die van een ander duo.
- Vraag waar deze proef kan worden uitgevoerd of wordt gedemonstreerd. Verwerk de resultaten van deze proef in een soortgelijke tabel zoals tabel 3 van jullie teamboekje.
- Jullie hebben waarschijnlijk wel eens kennis gemaakt met het toestel van Hofmann. Dan weet je ook wat er gebeurt als je met behulp van twee platina draden elektrische stroom door water stuurt waarin ook zwavelzuur is opgelost. Wat gebeurt er dan?
- Hoe wordt dit proces genoemd?
Wat betekent het woord precies?
Kun je nu aangeven waarom zonder zwavelzuur niets gebeurt bij deze proef?
- Welk belangrijk verschil is er bij de stroomdoorgang door een oplossing en bij stroomdoorgang door een stukje metaal?
- In welk opzicht lijkt gesmolten zinkchloride op een oplossing ervan? In welk opzicht is er verschil?
Activiteit 4 - Dingen die lopen
Aan de slag 5: "Dingen" die lopen - teamopdracht
Je zag dat een oplossing van keukenzout in water geleidt. Zoutzuur, dat is in water opgelost waterstofchloride, geleidt ook. Maar er zijn duidelijke verschillen tussen de stroomgeleiding van metalen en die van zouten. We gaan kijken naar die verschillen.
Benodigdheden
- Een rekje met 4 reageerbuizen
- Kopersulfaat, kaliumjodide, bariumnitraat
Werkwijze
- Vul twee reageerbuizen met kopersulfaat, één met kaliumjodide en één met bariumnitraat.
- Giet de kaliumjodide-oplossing bij een van de buizen met kopersulfaat.
- Giet de bariumnitraatoplossing bij de andere buis met kopersulfaat.
Vragen
- Als je weet dat ‘nitr’ verwijst naar nitrogenium, stikstof, welke zijn dan de elementen in bariumnitraat?
- Hoe ziet het reactieproduct van kopersulfaatoplossing en kaliumjodideoplosing er uit?
- Hoe ziet het reactieproduct van kopersulfaat- en bariumnitraatoplossing er uit?
Activiteit 4 - Elektrolyten en stroom
Elektrolyten en stroom
We gaan onderzoeken wat stroom doet met een kopersulfaatoplossing.
Om dit te onderzoeken gebruiken we een petrischaal met daarin een gel met putjes en gootjes, zie figuur hiernaast. In een gel kunnen opgeloste stoffen zich maar heel langzaam door het water verspreiden. We kunnen dus beter in de gaten houden of er door de elektrische stroom iets gebeurt. Gel ken je als het spul voor je haren, maar pudding, gebonden sauzen en jam zijn ook voorbeelden van een gel. We gebruiken een stevige gel met als bindmiddel agar, een stof die wordt gewonnen uit zeewier. Biologen gebruiken zulke gels om te kijken hoe bacteriën en schimmels groeien. De agar-gel zorgt ervoor dat die schimmels op hun plek blijven. De bovenste afbeelding is een schematische opstelling. De andere afbeelding is een foto van dezelfde opstelling.
Aan de slag 6: Elektrolyten en stroom - teamopdracht
We gaan onderzoeken wat stroom doet met een kopersulfaatoplossing. In een gel kunnen opgeloste stoffen zich maar heel langzaam door het water verspreiden. We kunnen dus beter in de gaten houder of er door de elektrische stroom iets gebeurt.
Benodigdheden
(blauwe) kopersulfaat-, kaliumjodide- en bariumnitraatoplossing
agar gel met gleuven in een petrischaaltje
Koperenplaatjes, gelijkspanningsbrond
Werkwijze
- Doe (blauwe) kopersulfaatoplossing in het centrale gootje, kaliumjodide in de bovenste putjes (links en rechts), en bariumnitraatoplossing in de onderste twee (links en rechts).
- Maak de volgende vraag eerst individueel en bespreek daarna het antwoord met je buurman/-vrouw; Wat verwacht je dat er gebeurt als je deze opstelling verder met rust laat?
- Sluit de linker koperplaat aan op de pluspool van een gelijkspanningsbron en de rechter koperplaat op de minpool. Stel de spanning in op ongeveer 10 volt.
Vragen
- Teken in het figuur in jullie teamboekje wat je hebt gezien. Hiernaast staat dezelfde afbeelding.
- Kijk nog eens naar het antwoord van vraag a van deze ‘Aan de slag’ en vraag c van ‘Aan de slag 5’. Wat zie je daarvan bij deze proef terug?
- Deze reacties vinden nu blijkbaar niet plaats in de putjes maar er tussen in! Waaraan moet je het verschil toeschrijven?
- Leg uit dat uit deze proef niet volgt dat kopersulfaat in zijn geheel naar links of naar rechts gaat.
- Als iets uit kopersulfaat naar rechts gaat en iets anders naar links, wat kan daarvan de oorzaak zijn?
- Welke conclusie trek je uit het feit dat reactieproducten niet in de putjes van kaliumjodide en bariumnitraat ontstaan maar daar ergens tussenin?
Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar rechts gegaan en heeft daar met (iets uit) kaliumjodide gereageerd. Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar links gegaan en heeft daar met (iets uit) bariumnitraat gereageerd.
- Welke conclusie trek je uit het feit dat je het reactieproduct van de reactie tussen kopersulfaat en kaliumjodide wel rechts maar niet links ziet ontstaan?
Activiteit 4 - Positief of negatief?
Opdracht 5: Positief of negatief? - duo's
Deze proeven maken het aannemelijk dat in kopersulfaatoplossing twee ‘delen’ aanwezig zijn die elk een eigen kant op gaan als er een plus- en een minpool in de oplossing gestoken worden.
Het ligt voor de hand aan te nemen dat die twee delen respectievelijk positief en negatief geladen zijn omdat ze allebei hun eigen kant op gaan zodra de spanningsbron wordt aangesloten.
Die twee componenten van kopersulfaat kunnen blijkbaar los van elkaar hun eigen gang gaan. Ze zijn onafhankelijk, autonoom.
Vragen
- Is het deel van kopersulfaat dat met kaliumjodide reageert, positief of negatief geladen?
- Is het deel van kopersulfaat dat met bariumnitraat reageert, positief of negatief geladen?
Maak de rest van de opgaven op de volgende pagina.
In alle oplossingen van elektrolyten blijken zulke autonome plus- en min-geladen componenten voor te komen. We noemen ze ionen. De naam ion is afgeleid uit het Grieks en betekent ‘gaande’, iets dat ergens heen gaat, een reiziger.
- Wat bepaalt volgens jou in welke richting een ion gaat?
Een van de basisregels in de scheikunde is dat de totale massa niet kan veranderen door een reactie of door mengen. Net zo een regel geldt voor elektrische lading. De totale lading blijft altijd gelijk, wat je ook probeert.
- Hoe is het dan mogelijk dat er uit keukenzout en water zomaar ionen met een lading ontstaan?
- Leg uit waarom het aannemelijk is dat er in een oplossing van een elektrolyt altijd plus én min ionen aanwezig zijn, nooit alleen maar een van de twee.
- Verklaar nu waarom bij de elektrolyse van koperchloride-oplossing het chloorgas en het koper tegelijkertijd maar niet op dezelfde plaats kunnen vrijkomen.
Activiteit 4 - Samenvatten
Opdracht 6: Samenvatting - duo's
Bestudeer nu de samenvatting. Maak vervolgens een tekening waarin jullie weergeven hoe jullie je een oplossing van ionen voorstellen. Zoek vervolgens een ander duo en bespreek overeenkomsten en verschillen.
Oplossingen van zouten in water geleiden stroom. Oplossingen van zuren doen dat ook. We noemen zulke stoffen elektrolyten. De manier waarop stroom door een elektrolyt-oplossing loopt, verschilt nogal van wat er gebeurt bij stroom door een metaaldraad.
Als een zout in water oplost ontstaan twee delen die we ionen noemen. (Het woord ionen zou je kunnen vertalen als: reizigers). Die naam krijgen de twee delen omdat ze gaan bewegen zodra een plus- en een minpool in de oplossing worden gebracht. We weten daardoor ook dat deze delen elk elektrisch geladen zijn, de ene positief en de andere negatief, doordat ze elk op weg gaan naar een bepaalde pool, de ene naar de positieve, de andere naar de negatieve. Deze delen kunnen blijkbaar onafhankelijk van elkaar reageren. Ze zijn vrij van elkaar. We noemen ze vrije ionen. Als we ervan uitgaan dat alle materie uit atomen en moleculen bestaat - en dat doen alle chemici - ligt het voor de hand aan te nemen dat die bewegende dingen, de ionen, deeltjes zijn. Ionen zijn dus atomen en/of moleculen met een elektrische lading.
Activiteit 5
In activiteit 3 heb je stoffen ingedeeld in drie categorieën, door naar overeenkomsten in eigenschappen te kijken. Vaste stoffen geleiden soms stroom. Deze groep heb je de metalen genoemd. Er was ook een groep zouten, die in de vaste toestand geen stroom geleiden. In activiteit 4 heb je ontdekt dat gesmolten zouten wél stroom geleiden. En zouten in oplossing ook. De stroom lijkt het zout echter te splitsen in twee delen, die vervolgens hun eigen weg gaan.
Opdracht 7: "Eenvoudig" - duo's
In deze opdracht worden jullie aan de hand van vragen geholpen bij het ontdekken van hoe zouten en ionen in elkaar zitten. Maak deze opdracht op een apart blaadje zodat je de ruimte hebt om alles uit te rekenen. Deze opdracht kan je hier nogmaals downloaden.
Je weet nu dat er heel veel stoffen zijn die in oplossing ionen kunnen opleveren. Gelukkig zit er wel systeem in, zodat het niet zo moeilijk is om overzicht te krijgen. In de volgende opdracht ga je oefenen. Het zou namelijk echt te veel tijd kosten als je later telkens de naam of de formule van een zout of zuur moet opzoeken.
05 - individueel
Maak de volgende vragen individueel in je (digitale) schrift. Gebruik hierbij de tabel in de popup.
- Vul de ontbrekende gegevens van de tabel in.
- In het laatste vak van de tweede invulrij staan geen stippellijntjes. Verzin voor dat vak zelf een naam en formule. Gaat er bij jou een lichtje branden? Vergelijk je antwoorden met iemand anders.
Natriumchloride
\(\small{N}{a}{C}{l}\) |
Kaliumchloride
\(\small{K}{C}{l}\) |
Koperchloride
\(\small{C}{u}{C}{l}_{{{2}}}\) |
Magnesiumchloride
\(\small{M}{g{{C}}}{l}_{{{2}}}\) |
Waterstofchloride
\(\small{H}{C}{l}\) |
Natriumbromide
\(\small{N}{a}{B}{r}\) |
Kaliumbromide
\(\small{K}{B}{r}\) |
...
... |
...
... |
...
... |
Natriumoxide
\(\small{N}{a}_{{{2}}}{O}\) |
...
... |
...
... |
...
... |
...
... |
Natriumnitraat
... |
...
\(\small{K}{N}{O}_{{{3}}}\) |
...
... |
...
... |
... =
Salpeterzuur |
Natriumsulfaat
... |
Kaliumsulfaat
\(\small{K}_{{{2}}}{S}{O}_{{{4}}}\) |
Kopersulfaat
... |
Magnesiumsulfaat
... |
Waterstofsulfaat =
Zwavelzuur |
Natriumcarbonaat
... |
...
... |
Kopercarbonaat
\(\small{C}{u}{C}{O}_{{{3}}}\) |
...
\(\small{M}{g{{C}}}{O}_{{{3}}}\) |
... =
Koolzuur |
...
\(\small{N}{a}_{{{3}}}{P}{O}_{{{4}}}\) |
...
... |
...
... |
...
... |
... =
Fosforzuur |
Activiteit 6 - Practicum
Opdracht 8: Gaan ze samen of niet? - duo's
Keukenzout lost goed op in water, glas niet bepaald. Er zijn ook zouten waarvan wel iets, maar niet veel oplost. Die noemen we matig, dan wel slecht oplosbaar. Je kunt de oplosbaarheid van zouten onderzoeken door na te gaan hoeveel gram ervan je in bijvoorbeeld 100 mL water kunt oplossen, maar dan ben je wel even bezig: telkens een schepje van 1 g erin en roeren.
Zeker om een eerste indruk te krijgen is het makkelijker en sneller oplossingen te maken van zouten waarvan je al weet dat ze oplosbaar zijn en dan verschillende combinaties bij elkaar te gieten. We leerden dat zouten in positieve en negatieve ionen splitsen als ze oplossen. Voer het practicum uit en schrijf de antwoorden op in jullie duo boekje.
Practicum
Benodigdheden
- Een rekje met reageerbuizen
- Soda
- Calciumchloride
- Demiwater
Werkwijze
- Maak van calciumchloride en soda oplossingen in verschillende reageerbuisjes.
- Voeg de soda en calciumchloride oplossingen bij elkaar.
Vragen
- Soda en calciumchloride zijn beiden goed oplosbaar. Schrijf voor beide een vergelijking uit voor het oplossen.
- In het practicum heb je oplossingen van soda en calciumchloride bij elkaar gevoegd. Schrijf een vergelijking op waarmee je die waarneming verklaart.
- We noemden ionen ‘dingen’ die gaan. Verklaar de titel van dit practicum.
Activiteit 6 - Vragen
Jullie hebben zojuist onderzoek gedaan naar de oplosbaarheid van een paar zouten. Chemici hebben een eindeloze reeks van dergelijke proeven gedaan. De resultaten daarvan zijn verzameld in Binas tabel 45A.
Aan de hand van tabel 45A kun je begrijpen hoe we in een van de voorgaande practica vaststelden of er chloride-ionen in plantenas aanwezig waren.
06 - individueel
Stel je mengt plantenas met water en filtreert dit mengsel. Bij het filtraat druppel je zilvernitraatoplossing. De vloeistof wordt wit en troebel. Na een tijdje ligt er witte vaste stof op de bodem van de reageerbuis.
Vragen
- Leg uit dat Binas tabel 45 aangeeft dat de chloride-ionen zeer waarschijnlijk in de oplossing terecht komen en niet in het filter.
- Leg uit dat als je bij het filtraat een oplossing met zilverionen giet, de chloride-ionen en de zilverionen niet in de oplossing blijven maar samengaan en vast zilverchloride vormen.
Je onderzoekt nu of een plant het element zwavel bevat. Je lost de plantenas op, filtreert, en voegt bij het filtraat een oplossing van bariumnitraat. Een witte neerslag wijst op zwavel.
- Welke ionsoorten slaan neer uit een oplossing als je bij die oplossingen bariumnitraat toevoegt?
- Wat vind je van de conclusie dat als er een witte vaste stof wordt gevormd, er zwavel in de plant moet zitten?
Je weet nu welke elementen planten nodig hebben om goed te groeien. Liebig gaf op grond van zijn kennis advies aan boeren over het bemesten van hun land.
Eerst dacht hij, dat hij zouten moest kiezen die niet oplossen. Van zouten die wel oplossen, zouden volgens hem de nuttige ionsoorten juist uitspoelen en dan hadden de planten er niets aan. Maar boeren die zijn raad opvolgden zagen hun planten niet beter groeien.
- Leg uit hoe dat kwam.
Explain
Activiteit 7
Aan de slag 7: Vitalisten vs Liebig - teamopdracht
Over het welzijn van planten werd en wordt veel ruzie gemaakt. Je hebt gelezen over vitalisten en over Liebig. Nu luidt de tegenstelling: biologische landbouw versus reguliere landbouw.
Mensen die voor biologische kweekmethoden zijn, zou je de nieuwe vitalisten kunnen noemen. En de kunstmeststrooiers Liebigianen. De verschillen zijn overigens niet beperkt tot de opvatting over bemesting: ook het al dan niet gebruiken van strooi- en spuitmiddelen tegen ziekten en vraat is een strijdpunt, evenals het gebruik van antibiotica in de veeteelt.
Maar wie heeft er gelijk? Of ligt de waarheid in het midden? Beantwoord de volgende vragen in jullie teamboekje.
Vragen
- Is practicum 1, het practicum met de zonnebloempitten die 'armoe lijden', een practicum van de vitalisten of van de Liebigianen?
- Geef nog eens aan welke elementen jullie planten blijkbaar nodig hadden. Hoe zouden de vitalisten weten welke elementen de planten nodig hebben?
- Zoek in bron 2 of je kunt vinden waar de plant zijn mineralen vandaan haalt als er alleen humus of compost wordt gegeven. Schrijf wat je gevonden hebt op.
Uit practicum 1 volgt niet alleen welke mineralen nodig zijn, maar ook dat niet overal evenveel van nodig is. Op die wijsheid zijn de bemestingsadviezen gebaseerd die kwekers van professionele instanties kunnen krijgen. Eerst wordt dan een analyse gemaakt van hun bodem.
Of je nu vitalist bent of Liebigiaan, als je planten wilt telen kom je niet om het gebruik van natuurlijke mest of kunstmest heen. Voor de fabricage van bio-brandstof gaat het om enorme hoeveelheden. Maar ook voor het voeden van de nog steeds groeiende wereldbevolking is veel nodig.
Biologische boeren hebben die mineralen ook nodig. Alleen gebruiken ze andere meststoffen dan die voor de reguliere landbouw. Denk nog eens aan het feit dat er dan veel dieren nodig zijn om mest te produceren.
Opdracht 9: Niet 'te' - duo's
In deze opdracht ga je rekenen aan stoffen en kom je daarbij meer te weten over de verschillende stoffen in kunstmest. Beantwoord de vragen in je duo boekje. Deze opdracht kan je hier nogmaals downloaden.
Activiteit 8 - Inleiding
Het maakt voor een boer, tuinder of tuinier, biologisch of regulier, nogal wat uit op wat voor grond hij/zij ‘boert’. Klei geldt van oudsher als vruchtbare grond, zand is uitgesproken mager.
Pas aan het eind van de 19e eeuw kon dit verschil minder worden, doordat kunstmest toen redelijk goedkoop beschikbaar kwam.
Dat grote verschil wordt veroorzaakt door drie zaken:
- Klei houdt veel langer water vast dan zand. Dat betekent dat juist in de zomer, waarin planten de meeste groei vertonen, vocht beschikbaar is.
- Klei levert bij de verwering, die langzaam verloopt maar wel altijd doorgaat, stoffen die planten gebruiken voor hun groei.
- Klei heeft een groot adsorptievermogen. Wat dat betekent, ga je bestuderen in het volgende practicum.
07 - individueel
De volgende vragen zijn inleidend voor het practicum. Noteer ze in je (digitale) schrift.
Je weet uit de practica bij activiteit 2 dat planten bestanddelen uit zouten nodig hebben om goed te kunnen groeien.
- Waarom staat er ‘bestanddelen uit zouten’ en niet ‘zouten’?
Je hebt ook gelezen dat niet alle grondsoorten even vruchtbaar zijn. In het volgende practicum onderzoek je één van de factoren die daarop van invloed zijn.
- Noem nog eens de elementen waarvan relatief veel nodig is.
Stel je de volgende situatie voor: je hebt net met veel zorg jouw moestuin bemest met de juiste hoeveelheid kunstmest. (Wat juist zou zijn heb je gehoord van een laboratorium dat een monster van jouw tuin had onderzocht.) Nu begint het hard te regenen en dat houdt dagenlang aan. Je weet ook, dat de zouten die jij hebt gestrooid, behoorlijk oplosbaar zijn in water.
- Welk gevolg verwacht je van deze twee factoren?
Activiteit 8 - Practicum grondsoorten
Aan de slag 8: Grondsoorten onderzoek - teamopdracht
In dit practicum gaan jullie onderzoeken wat het verschil is tussen klei- en zandgrond. Voer het practicum uit en beantwoord vervolgens de vragen.
Benodigdheden
- Kleigrond
- Zandgrond
- Broedstoof
- Trechter
- Gedestilleerd water
- Mortier met stamper
- Testset van Merck voor nitraat en fosfaat
- Weegschaal
- Maatcilinder van 50 mL
- Filtreerpapier
- 2 erlenmeyers van 100 mL
- Pipetjes
- Kunstmestoplossing 1 (kaliumfosfaat)
- Kunstmestoplossing 2 (ammoniumnitraat)
Werkwijze
Vooraf:
- Maak luchtdroge kleigrond en zandgrond. Dit maak je door de grond 2 dagen in een broedstoof bij 40 °C te verwarmen. Misschien is dit al voor je gedaan.
- Maak de grond fijn met behulp van een mortier.
Tijdens het practicum zelf:
- Doe in een erlenmeyer van 100 mL 10,0 gram zandgrond en voeg 50 mL van de gegeven kunstmestoplossing 1 toe.
- Schud dit 5 minuten goed door elkaar.
- Laat het bezinken (minimaal 10 minuten, maar het kan ook een dag duren totdat de vloeistof helder is).
- Giet de bovenste vloeistof voorzichtig af (je mag ook met druppelpipetjes de bovenste waterlaag eraf halen) en schenk dit over een filter in een erlenmeyer van 100 mL.
- Meet met de testset van Merck het fosfaatgehalte. Noteer al je gegevens overzichtelijk in een tabel.
- Doe hetzelfde nogmaals met kleigrond.
- Voer het bovenstaande nogmaals uit, maar gebruik nu kunstmestoplossing 2 en meet dan het nitraatgehalte in het water met een ander Merck-staafje.
Noteer jullie resultaten en de antwoorden op de vragen op de volgende pagina in jullie teamboekje.
Activiteit 8 - Vragen practicum
Vragen
- In welke grondsoort is het bindend vermogen voor fosfaat het grootst: zandgrond of kleigrond?
- In welke grondsoort is het bindend vermogen voor nitraat het grootst?
- Kun je de verschillen in bindend vermogen voor fosfaat aan grond ten opzichte van nitraat aan grond verklaren?
Tips: Het fosfaation heeft de lading …. En het nitraation ….
Bij welke ionsoort is de elektrische kracht het grootst?
- Is nu verklaard waardoor klei zo goed is voor de groei van planten? Leg uit.
Activiteit 9 - Opdracht 08
Zandgrond is voor plantenteelt niet aantrekkelijk. Klei is veel beter, maar is moeilijk te bewerken. Het beste ben je af als je mag tuinieren op zavel; dat is een mengsel van klei, humus en zand in ongeveer gelijke delen. Je kunt wel raden dat van deze ideale grond niet zo heel veel bestaat.
Toch treffen we veel tuinbouw aan op gronden die zand en behoorlijk veel humus bevatten. Daar groeien planten heel goed. Vitalisten hadden daarvoor een mooie verklaring.
08 - individueel
Noteer de antwoorden op de volgende vragen in je (digitale) schrift waarbij je weer gebruik maakt van bron 2.
- Zoek in bron 2 nog eens op hoe die verklaring luidde. Zeg het in eigen woorden.
- Kun je je bij het woord levenskracht iets voorstellen? Probeer eens.
- Is levenskracht ook kracht die voor andere organismen leven brengt? Waarom wel of waarom niet?
In bron 2 staat in het tweede plaatje de verklaring van Liebig getekend.
- Wat zou je moeten doen om voor deze verklaring een bewijs te leveren? Schrijf dat puntsgewijs op.
Compost staat ook bekend vanwege de goede eigenschap om vocht vast te houden.
- Beschrijf een proef om het vochtbindend vermogen van compost te bepalen.
Biologische tuiniers hechten veel waarde aan het bodemleven.
- Bedenk wat jij daaronder zou verstaan.
- Zou je bodemleven ook kunnen waarnemen? Zo ja, hoe?
- Kun je verklaren dat in zand het bodemleven schaars is en in compost rijk?
Vergelijk je antwoorden met iemand anders.
Activiteit 9 - Opdracht 09
09 - individueel
In de biologisch-dynamische teelt wordt geen kunstmest gebruikt, maar wel humus en natuurlijke mest (poep).
- Hoe komen de nodige elementen in compost en mest?
Er worden ook zogeheten natuurlijke meststoffen gebruikt, waaronder bentoniet en lavameel. Bentoniet is een kleimineraal, lavameel is gemalen lava.
- Probeer verband te leggen tussen tuinieren op klei en het gebruik van bentoniet en lavameel.
Omdat er in stalmest meestal weinig kalium zit, wordt in de biologische landbouw wel vinasse gebruikt. Dat is een bijproduct van de productie van suiker en bioethanol uit suikerbieten. Het bevat veel kalium en ook wat stikstof.
- Vind je vinasse een natuurlijke meststof? Leg uit.
- Durf je iets te voorspellen over het al dan niet makkelijk uitspoelen van kalium? Raadpleeg bijvoorbeeld Binas Tabel 45.
Evaluate
Activiteit 10
010 - individueel
Er zijn in deze module heel wat aspecten aan de orde geweest die voor de landbouw belangrijk zijn. Ze passeerden in vraagvorm de revue. Als je over elk van deze aspecten een verhaaltje kunt vertellen aan de hand van steekwoorden, ben je niet alleen goed voorbereid op toetsen, maar kun je ook verantwoord meepraten over deze ook buiten school belangrijke onderwerpen. Het is niet zeker dat je al deze vragen direct kunt beantwoorden. Overleg waar nodig met je begeleider.
Doe dit eerst individueel. Schrijf voor elk van de hieronder gestelde vragen de steekwoorden op die jij belangrijk vindt voor zo’n verhaaltje.
- Welke twee manieren bestaan er om er achter te komen welke elementen planten nodig hebben? Hoe werken ze?
- Die elementen kun je toedienen door bepaalde zouten in het water op te lossen of op de grond uit te strooien. Die zouten moeten dan wel oplosbaar zijn in water. Wat gebeurt er volgens de theorie als een zout oplost?
- Hoe kwam je aan jouw kennis over ‘dingen die gaan?’. Hoe noemen we die dingen officieel? Toon aan de hand van een voorbeeld hoe je ze opschrijft. Leg ook uit dat dit dé manier is om te laten zien of een elektrolyt oplost of niet en zo ja, hoe dat gaat.
- Grondsoorten en weersomstandigheden maken het moeilijk om precies uit te maken hoeveel (kunst)mest je moet geven. Hoe kun je te weten komen wat ongeveer nodig is?
- Op grond van welke kennis zou een adviesbureau bij de analyse van een grondmonster tot een bemestingsadvies kunnen komen?
- Welke factoren maken dat klei zoveel geschikter is voor de groei van planten dan zand?
- 'Biologisch boeren' staat voor gebruik van natuurlijke voeding voor de planten. Welke producten komen in aanmerking? Hoe kunnen die boeren weten dat hun manier van doen wetenschappelijk verantwoord is?
Neem vervolgens deze kennisbank items nog eens door als je dit nodig acht.
KB: Soorten stoffen
Activiteit 10 - Overbemesting
Aan de slag 9: Overbemesting - teamopdracht
Eerst probeert iedereen zelf een antwoord te vinden op de volgende vraag:
Waardoor is overbemesting op den duur schadelijk?
Vergelijk de lijstjes in je groep. Overleg wat er te weinig staat. Is er soms iets overbodig? Noteer een ‘volledig’ steekwoordenlijstje in jullie teamboekje.
Als je de vragen in 'evaluate' kunt beantwoorden, zonder steeds terug te moeten zoeken in je module, heb je deze module voor het grootste deel 'in de vingers'. Vergeet niet thuis de opdrachten te bestuderen die je gemaakt hebt in het duo-boekje!
Examenvragen
Wil je oefenen met oudere examenvragen?
Log dan in bij ExamenKracht.
