prøve at THOMAS BREITENBACH AC-MEDARBEJDER AARHUS UNIVERSITET INSTITUT FOR KEMI LABORATORIE ØVELSER: Hvordan Kan man forbedre det?

Transkript

1 LABORATORIE ØVELSER: Hvordan Kan man forbedre det? prøve at AC-MEDARBEJDER

2 Personer involveret Thomas Breitenbach (Akademisk medarbejder) Sigurd Christiansen (PhD student (Merete Bilde)) Jan Thøgersen (Akademisk medarbejder) Merete Bilde (Professor, Fysisk Kemi) Rikke Frøhlich Hougaard (STLL) Stine Vangsgaard Torbensen (tidligere STLL) 2

3 LABORATORIETS HVERDAG Studenterne kommer i labbet Her: af øvelser Nej Forberedt? Ja Det kan gå igennem Men noget uventet kan ske Rapport: måske med problemer Øvelsen kan gå godt Rapport: kommer hurtigt Overalt indtryk Hvad med instruktorerne?

4 ØVELSER Lab-Øvelser i fysisk kemi A. Batteri øvelse (obligatorisk) Opbyg selv en batteri baseret på flydende væsker i 2 halve-celler Op- og aflade dette B. Øvelse til fase diagram To faser af Ethyllactate og Squalene Blandes ved temperaturstigning 2 celler delt med en membran Grafit-plader til strøm O OH Ethyllactate O - Na + Termometer Termostatisk vandbad med prøver 4

5 ØVELSER Lab-Øvelser i fysisk kemi A. Batteri øvelse (obligatorisk) Opbyg selv en batteri baseret på flydende væsker i 2 halve-celler Op- og aflade dette B. Øvelse til fase diagram To faser af Ethyllactate og Squalene Blandes ved temperaturstigning C. Øvelse til partiel molær volumen PMV af to salte i vand NaCl og MgSO 4 Kun én af B. eller C. 2 celler delt med en membran Pyknometer med kapillarrør Grafit-plader til strøm 5

6 ANTAL STUDERENDE / UNDERVISER Antal studerende: 4x batteri, 2x PMV og FS 2-3 per hold studerende i 8 øvelser 2 instruktor Bedst med 3 4 i begyndelsen 1-2 efter minutter

7 VORES FORMÅL Optimere forberedelsen Arbejdsindsats til rapport Tilknytning til TØ og forelæsning Integration af medier Øvelserne med success Mindre ulykker og rettelser Bedre forståelse Bedre eksamen

8 FØRSTE SKRIDT Finde og definere LØ s formål Skriver det ned Også i vejledningen: After the exercise, it is expected that the student can: Explain and work according to the safety precautions which apply to the work with materials and equipment that are part of the exercise. Plan own laboratory work from written and video instructions. Build a battery based on a chemical reaction. Describe the concept of an electrochemical cell and explain which role the electrolyte, electrode, cathode, and anode play in the conversion of chemical energy into electricity. Describe the differences in respect to electrochemical properties between a galvanic and an electrolytic cell. Draw a sketch of the half-cell reactions and the overall cell reaction for the battery, and identify the redox couples. Apply the Nernst equation to calculate the cell potential and calculate the work which the battery can perform charging and discharging. Argue for the relationship between the reaction equilibrium and the cell- potential.

9 MULIGHEDER TIL FORBEREDELSEN A. Ingen B. Læs kun vejledning Eksperiment kan gennemføres Teorien er ikke forstået C. Læs teori i en bog + vejledning Eksperiment og teorien er forstået Sammenhang med data genkendes ikke D. Teori + vejledning + svar på spørgsmålene Dybere forståelse bagved teorien E. Vores tankninger

10 FORBEREDELSE I Nogle spørgsmål Skal svares i forvejen I et skema: generelle og med detaljer

11 FORBEREDELSE I Nogle spørgsmål Skal svares i forvejen I et skema: generelle og med detaljer Eksempel fra en batteri-øvelse

12 FORBEREDELSE II Flow chart til eksperiment Elektronisk

13 FORBEREDELSE II Flow chart til eksperiment Elektronisk eller som tegning Godkendes ved instruktorerne Studenterne kan også snakke sammen Eksperimentet starter Videoer til instruering

14 FORBEREDELSE EKSPERIMENT Beregninger / spørgsmål i forvejen F.eks.: Beregne en teoretisk kurve Efter: Teori og eksperiment i én graf Diskussion / fejlvurdering

15 ÅBENHED Studerende kan variere i øvelser selv A. Fase diagram Find gode sammensætninger mellem 10 og 90% w/w af de to stoffer Variere det ved anden omgang, Resultat ved jævn fordeling B. Batteri Vælg mellem HBr opløsning eller NH 4 BR i cellerne på grund af diagram 4, begrunde dit vælg. / i ph 0 ca V NH 4 Br opl. (ph 4.73) to V Hele celle potential varierer 0.9 V versus 1.3 V C. Seddel med clevere spørgsmål 15

16 DET MED ULEMPER Flydende proces Går frem og tilbage Opdateringer Det hele kræver indsats Tidsforbrug til instruktorer Men: Samtale mellem studenterne: lavere tidsforbrug Eksperiment gik hurtigere (se Rikke s data) Også i forhold til åbendheden

17 DET GODE Sammenarbejde Mellem professor/ TAP erne/ PhD Opbakning fra Merete Succes fra os vs. studerende Ikke klar skete ikke De viste, hvad der skal laves! Rettelsen af rapporter Studenterne synes også det var godt Batterieøvelser fra Nature artikel fra 2015

18 MEDIER Handouts til dumme procedurer

19 MEDIER Handouts til dumme procedurer Video til samling af batteriet

20 MODULOPBYGGET FLUORIMETER Klassisk fluorimeter: Black box Spektrometer Software til dataopsamling Lyskilde Monochromator MAN Prøveholder FORBEDRE med DET? 90 Filter holder og shutter THOMAS vinkel BREITENBACH til lyset (fluorescens) 20

21 DISKUSSION / INSPIRATIONER? Har I prøvet noget lignende? Kan åbne eksperimenter realiseres? Kunne det fungere også I skolelklasse? 21