Reaktionen mellem magnesium og saltsyre... Kap. 1 Homogen katalyse med cobalt(ii) som katalysator... Kap. 1

Transkript

1 Indhold Forord Sikkerhed i laboratoriet Laboratorieudstyr Reaktionen mellem magnesium og saltsyre Kap. 1 Homogen katalyse med cobalt(ii) som katalysator Kap. 1 Natriumthiosulfat µ Kap. 1 Natriumthiosulfat Kap. 1 Affarvning af krystalviolet Kap. 1 Reaktionen mellem propanon og diiod - spektrofotometrisk Kap. 1 Reaktionen mellem propanon og diiod Kap. 1 Enzymkinetik - katalase Kap. 1 Carbonhydriders forbrænding Kap. Carbonhydriders reaktion med dibrom Kap. Carbondioxids opløselighed i vand Kap. Kobber(II)tartrats opløselighedsprodukt spektrofotometri Kap. Bjerrumdiagram for bromthymolblåt spektrofotometrisk Kap. Kobber(II)iodats opløselighedsprodukt spektrofotometrisk..... Kap. Reaktionsentalpi syre-basereaktion og redoxreaktion Kap. 3 Entalpitilvækst og Hess lov Kap. 3 Opløsningsentalpi Kap. 3 Spontan endoterm reaktion Kap. 3 Tilvækst i Gibbs-energi og opløselighed Kap. 3 En redoxreaktions termodynamik (version I) Kap. 3 En redoxreaktions termodynamik (version II) Kap. 3 En knapcelles hvilespænding Kap. 4 Kobber(II)iodats opløselighedsprodukt µ Kap. 4 Flourid i tandpasta - målt med fluoridelektrode Kap. 4 Ethanolbrændselscellen Kap. 4 Hydrogens spektrallinjer Kap. 5 Elimination af vand fra -methylcyclohexanol Zaitsevs regel..... Kap. 7 Et fedtstofs iodtal - additionsreaktion Kap. 7 Chromatografi analyse af cellulosefortynder Kap. 7 Bestemmelse af coffein - spektrofotometri Kap. 7 Bestemmelse af quinin i Schweppes UV-spektroskopi Kap. 7 Fordelingsforholdets afhængighed af ph Kap. 7 kend kemien 3 indholdsfortegnelse 1

2 Fremstilling af kanelsyre Perkins syntese Kap. 7 Nukleofil substitutionsreaktion S N Kap. 7 Vigtige organiske syrer i frugter Kap. 7 Stofidentifikation syv ukendte naturstoffer Kap. 7 Bestemmelse af pk s og pi for aminosyrer Kap. Biodiesel Kap. Bioethanol et CO -neutralt brændstof Kap. Denaturering af protein Kap. PCR Crime Scene Investigator Kap. DNA-elektroforese - Crime Scene Investigator Kap. Enzymers ph-optimum Kap. Identifikation af aminosyre Kap. Påvisning af protein Kap. kend kemien 3 indholdsfortegnelse

3 Forord Denne samling af eksperimenter indeholder elevforsøgsvejledninger, der henvender sig til det gymnasiale C-, B- og A-niveau og vejledninger til demonstrationseksperimenter for lærere i kemi. Vejledningerne er udarbejdet i tilknytning til lærebogssystemet Kend Kemien og tilrettelagt på en sådan måde, at det teoretiske og eksperimentelle arbejde integreres i undervisningen. Vejledningerne til eksperimenterne kan også anvendes sammen med andre lærebøger. Samlingen omfatter eksperimentelle aspekter af kernestoffet på alle niveauer og vejledninger til eksperimenter i supplerende stof og projekter. At lave eksperimenter selve kemiens væsen er uundværligt i kemiundervisningen. Det overordnede mål med eksperimenterne er at stimulere den enkeltes iagttagelsesevne, lære at omsætte konkrete iagttagelser (på makroniveau) til kemiske begreber og forklaringer (på mikroniveau) samt at stimulere den enkeltes kreativitet og evne til at tænke selvstændigt. Målgruppe Eksperimenter til elever eller studerende De fleste eksperimenter har tilknytning til stoffer, som elever og studerende kender fra hverdagen. Mange af eksperimenterne er velegnede til samarbejde med andre fag. Gennem arbejdet med eksperimenterne opnår elever og studerende erfaring med separationsmetoder, organisk og uorganisk syntese samt til forskellige analysemetoder, fx spektrofotometri, chromatografi og polarimetri. De fleste eksperimenter gennemføres med standardudstyr. Til nogle eksperimenter benyttes apparatur i mikroskala. Sværhedsgraden i såvel det faglige stof som i det praktiske arbejde varierer meget i denne samling af eksperimenter. Det giver mulighed for at udvælge vejledninger til netop de elevtyper, som den enkelte lærer underviser. Variationen i eksperimenterne giver gode muligheder for at tilrettelægge en passende progression i såvel arbejdsformer som i faglige krav til elever og studerende. Vejledningerne til eksperimenterne er opbygget over skabelonen: Problemstilling, Forarbejde, Udførelse, Resultater og Efterbehandling. Elevernes forarbejde består i at besvare en række spørgsmål, inden eksperimentet udføres. Omfanget af arbejdsspørgsmål varierer fra vejledning til vejledning, men omfatter som hovedregel altid en undersøgelse af R- og S-sætninger for de anvendte stoffer eller opløsninger. Det står naturligvis den enkelte lærer frit for, om hun vil inddrage samtlige spørgsmål i forberedelsen af det eksperimentelle arbejde. I forsøgsvejledningerne betyder»vand«altid demineraliseret vand. Benyttes en sjælden gang vand fra en vandhane, kaldes det postevand i vejledningerne. µ : eksperimenter i mikroskala : Vand kend kemien forord 3

4 Bortskaffelse af kemikalierester er et fast punkt i vejledningerne. Under rubrikken Sikkerhed er der taget stilling til, om der skal være tændt for udsugning, og om arbejdet kræver brug af personligt sikkerhedsudstyr, fx sikkerhedsbriller eller beskyttelseshandsker. Der bæres altid kittel ved laboratoriearbejde. Eksperimenter af typen Skriv selv indeholder ikke punktet Udførelse. Denne type aktivitet med flere frihedsgrader giver mulighed for at bryde de faste rammer og lave mere selvstændigt eksperimentelt arbejde, idet kun problemstillingen er kendt. Forberedelsen består bl.a. i at skrive sin egen individuelle vejledning. Under efterbehandlingen af eksperimenterne opøves eleverne i at diskutere og redegøre for eksperimentelle resultater både kvalitativt og kvantitativt, samtidig inddrages forskellige former for it-værktøj. µ : Skriv selv Demonstrationseksperimenter til læreren Demonstrationseksperimenterne adskiller sig fra eleveksperimenterne ved at være kortvarige og ved tydeligt at vise en ønsket effekt. Demonstrationseksperimenterne giver mulighed for at integrere eksperimentelle iagttagelser med teori og begrebsdannelse. Læreren får mulighed for at vise korrekt håndtering af kemikalier og udstyr som eksempel på god laboratoriepraksis. I forskrifterne er anført de anvendte kemikaliers R- og S- sætninger samt CAS-numre. Forslag til bortskaffelse af kemikalier er også medtaget. En del af demonstrationseksperimenterne kan anvendes som eleveksperimenter, mens andre stiller for store krav til det sikkerhedsmæssige. Vi vil gerne rette en stor tak til Frede Storborg, Søren Halse, Poul Thulstrup og Jan Geertsen for deres konstruktive kritik og omhyggelige korrekturlæsning. Også tak til Dorte Gade for afprøvning af en række forsøg under vejledningernes tilblivelse samt til Kim Kusk Mortensen og Søren Brøgger Christensen for et udbytterigt samarbejde. Ligeledes takker vi for det særdeles gode og inspirerende samarbejde med forlagsredaktørerne Søren Lundberg og Jesper Frænde, grafisk designer Liv Krogh og fotograf Anders Bach. Tak Oktober 011 Annette Nyvad Henrik Parbo kend kemien forord 4

5 Sikkerhed i laboratoriet Da det ofte kan være farligt at lave eksperimentelt arbejde kemikalier kan være sundhedsskadelige, ætsende eller brandfarlige skal du være bevidst om risiko og sikkerhed, når et eksperiment forberedes og udføres. Det forventes, at du færdes med omtanke i laboratoriet og overholder reglerne for god laboratoriepraksis. God laboratoriepraksis er kendetegnet ved a. at du kender forsøgsgangen i det eksperiment, som du skal udføre b. at du nøje følger forsøgsvejledningens anvisninger c. at du holder arbejdspladsen ren og undgår spild d. at du skærper opmærksomheden over for farlige operationer eller farlige stoffer e. at du håndterer udstyr og kemikalier rigtigt f. at du tager hensyn til de andre i lokalet g. at du ved, hvordan affald og kemikalier fra forsøget bortskaffes h. at du efterlader laboratoriepladsen ryddet og rengjort efter brug i. at du ved, hvor laboratoriets flugtveje og sikkerhedsudstyr befinder sig. Selv om forsøgene er nøje forberedt, kan vi ikke helt gardere os imod, at fx et glas revner, eller at der spildes en smule ætsende stof på bordet. Derfor er det vigtigt at forstå, at alle i laboratoriet har et ansvar for at undgå ulykker. Affaldshåndtering Som hovedregel sker bortskaffelsen af giftige og sundhedsskadelige stoffer samt væsker, der ikke er blandbare med vand, i særlige affaldsbeholdere. Ugiftige, vandopløselige stoffer, fx fortyndet saltsyre, kan forsigtigt hældes i vasken, samtidig med at der skylles grundigt efter med vand. Oprydning Rengøring og oprydning er en del af det eksperimentelle arbejde. Der spares tid, når du har sat dig ind i bortskaffelse af kemikalierester, kender udstyrets faste plads i laboratoriet og ved, hvordan rengøring af brugt glasapparatur foregår. Det kan også være en god ide at rydde op, når der opstår ventetid under et forsøg. Ofte rengøres glasapparatur ved at skylle det med demineraliseret vand eller et andet passende opløsningsmiddel og lade apparaturet tørre. Mange steder er der en laboratorieopvaskemaskine til rådighed. Hvis det ikke er muligt at få apparaturet rent, kontaktes læreren. Det er ikke tilladt at lægge snavset apparatur tilbage i kasserne med udstyr. kend kemien sikkerhed 5

6 Ved rengøring af glas med slib til fx destillationer skal du være særlig omhyggelig. Udstyret er meget kostbart, og man skal undgå, at de enkelte dele sættes for hårdt sammen og»fryser fast«. Opstillinger med slib adskilles derfor umiddelbart efter eksperimentets afslutning. Sikkerhedsregler 1. Sikkerhedsbriller er den vigtigste beskyttelse ved eksperimentelt arbejde. De skal bæres ved forsøg med sundhedsskadelige, ætsende og giftige stoffer for at undgå stænk i øjnene. De benyttes også i forbindelse med kraftig opvarmning, destillationer mv. Øjets hornhinde og slimhinder er særligt følsomme over for ætsende væsker og dampe. Almindelige briller yder ikke så god beskyttelse, men accepteres som erstatning for sikkerhedsbriller.. Laboratoriekittel bæres altid. Langt løsthængende hår bør sættes op ved risiko for brand. 3. Engangshandsker kan benyttes ved arbejde med ætsende og sundhedsskadelige kemikalier, men yder kun begrænset beskyttelse. Handskerne gennemtrænges af organiske opløsningsmidler og bør skiftes ofte. De fremstilles i forskellige materialer. 4. Udsugning (punktudsugning eller stinkskab) benyttes, når der er risiko for indånding af ildelugtende eller farlige dampe, aerosoler mv. I praksis anvendes udsugning ved arbejde med flygtige, brændbare og stærkt lugtende stoffer. Ved særligt farlige eller ildelugtende dampe arbejdes udelukkende i stinkskab. 5. Afpipettering foregår med pipettebold eller pipettehjælper. Det er forbudt at afpipettere med munden. 6. Det er ikke tilladt at indtage mad og drikkevarer, tygge tyggegummi, påføre sminke eller bide negle i laboratoriet. 7. Opstår der uheld, kontakter du læreren med det samme. Laboratoriejournal Der føres journal over de udførte eksperimenter også større demonstrationseksperimenter. En laboratoriejournal er en logbog, hvori du noterer de iagttagelser, som I gør under forsøget og de måleresultater, I opnår. Laboratoriejournalen kan føres i et hæfte, på computer eller ved at besvare spørgsmål på fortrykte ark, der hører til forsøgsvejledningerne. Dine notater i laboratoriejournalen bruges, når du skal efterbehandle dine iagttagelser og måleresultater for at kunne besvare problemstillingen eller drage en konklusion. Du kan også få brug for laboratoriejournalen senere ved mundtlig fremlæggelse, i forbindelse med rapportskrivning eller ved afslutning af et projekt med et skriftligt produkt. : Sikkerhedsbriller : Engangshandsker : Udsugning For yderligere information om sikkerhed ved det eksperimentelle arbejde henvises til Elevers praktiske øvelser på de gymnasiale uddannelser. At-meddelelse Nr Arbejdsmiljøvejviser 4, Undervisning marts 007. Alle kemilærere bør have kendskab til og adgang til følgende regler som vedrører kemikalier: At-vejledning C.0.1 om grænseværdier for stoffer og materialer, august 007 At-vejledning C.1.3 om arbejde med stoffer og materialer, februar 003 Klassificering, emballering, mærkning, salg og opbevaring af kemiske stoffer og produkter, Miljøministeriet, bekendtgørelse nr. 39 af 16. maj 00 Listen over farlige stoffer, Miljøministeriet, bekendtgørelse nr. 93 af. september 005 Bekendtgørelse om foranstaltninger til forebyggelse af kræftrisikoen ved arbejde med stoffer og materialer, Arbejdstilsynets bekendtgørelse nr. 90 af 7. september 005. kend kemien sikkerhed 6

7 Laboratorieudstyr Fra venstre mod højre i billedet ses forrest: 1 pipetter (fuldpipetter) spatler og en ske 3 pipettebold (peleus) 4 pipettehjælper bagest: 5 bægerglas 6 sikkerhedsbrille 7 cylinderglas måleglas 9 morter med pistil 10 koniske kolber kend kemien laboratorieudstyr 7

8 Fra venstre mod højre i billedet ses forrest 1 læderstrop (til varme kolber) pincet 3 porcelænsdigel med låg 4 digeltang 5 mikroburette 6 engangspipetter 7 brøndplade plasttandstikker (til omrøring) 9 træklemme bagest: 10 skilletragt i stativring 11 målekolber 1 burette (A: med teflonhane, B: med klemhane) 13 dobbelt buretteholder 14 kemikalieglas med skruelåg (A: præparatglas, B: rør, C: Blue Cap) 15 pipetteflaske 16 sugekolbe med gummikonus og büchnertragt 17 stativ med reagensglas (se under præparatglas med rund bund i kataloger) A 1B 16 14C A 14B kend kemien laboratorieudstyr