Olie og plast Eksamensrapport i liniefaget fysik/kemi

Transkript

1 Eksamensrapport i liniefaget fysik/kemi Udarbejdet af: Morten Pærregaard, Morten Bue Nydal, Mikkel Brits Sørensen, maj 2006 Frederiksberg Seminarium Underviser og vejleder: Nina Troelsgaard Jensen

2 Indholdsfortegnelse Indledning...2 Mål...2 Teoriresumé til læreren...3 Alkaner...3 Alkener...3 Alkyner...3 Egenskaber for carbonhydrider (kulbrinter)...3 Navngivning...3 Isomere...3 Destillation...3 Polymerisation...3 Sikkerhedsforanstaltninger og praktiske rammer...3 Læringssyn...3 Fagsyn...3 Undervisnings-, arbejds-, og organisationsformer...3 Evaluering...3 Undervisningsplan...3 Aktiviteter...3 Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Demonstrationsforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Elevforsøg Litteraturliste...3 Bilag Side 1 af 24

3 Indledning Vort samfund er på nuværende tidspunkt afhængig af olie som udgangspunkt for energiforbruget. Vi ved også at olien findes i undergrunden på havet, men få af os ved hvad det er for processer der får olien til at blive til energirig brændsel. Til gengæld hører vi ofte om olieudslip og om en deraf følgende fugledød. Det er på denne baggrund at vi vil undersøge olien og deraf følgende produkter som f.eks. plastic. Tidligere brugte man betegnelsen organisk om stoffer man havde isoleret fra organisk materiale, men i 1828 lykkedes det for den tyske kemiker Friedrich Wöhler at fremstille urinstof af uorgansisk stof. Denne bedrift satte gang i et paradigmeskift fra en forståelse af organiske stoffer dannet med en slags livskraft til en forståelse af organsiske stoffer som også kunne produceres i laboratorier af uorganisk materiale. Navnet organisk er stadig i brug i dag dog med betydningen: carbonforbindelsernes kemi 1. I dag kender man over 10 millioner kemiske stoffer og ca. 95 % af disse er organsiske stoffer. Eksempler på carbonforbindelser kan være: Kul, olie, naturgas og plastic. Emnet er tiltænkt en 9. klasse. Mål Målet for dette undervisningsforløb er at er at eleverne får en grundlæggende forståelse for organisk kemi. Denne forståelse skal komme gennem et kendskab til olie og plast i et miljømæssigt perspektiv. Eleverne skal kende nogle af de basale byggesten i organisk kemi som f.eks. kulstof og hydrogen samt kunne inddrage deres viden om de miljømæssige problemstillinger i diskussionerne. Undervisningsforløbet underbygger følgende af de bindende slutmål efter 9/10. klasse 2 : Benytte fysiske og kemiske begreber og enkle modeller til at beskrive og forklare fænomener og hændelser. Beskrive hverdagslivets teknik og dens betydning for den enkelte og samfundet Beskrive og forklare eksempler på fremstilling af produkter samt vurdere produktionsprocessers belastning af miljøet. Vi forventer, at eleverne har et grundlæggende kendskab til laboratoriet, dets udstyr og de gældende sikkerhedsregler. Desuden skal de have kendskab til det periodiske system og stoffers opbygning. Eleverne forventes at være fortrolige med laboratoriearbejde, at de kan følge en øvelsesvejledning, samt at de har kendskab til tilstandsformer. Vi forventer ikke at eleverne har noget kendskab til organisk kemi, da dette forløb er tænkt som en introduktion til emnet. 1 Mygind, Fælles mål, faghæfte 16 Side 2 af 24

4 Teoriresumé til læreren 3 Alkaner Indeholder kun enkeltbindinger. Her er der stor drejelighed og kæden bliver puklet. Den generelle molekyleformel er: C n H 2n+2, hvor n angiver antallet af carbonatomer. De er reaktionstræge men kan dog brænde. Antal kulstofatomer Navn Molekyleformel C n H 2n+2 1 Methan CH 4 2 Ethan C 2 H 6 3 Propan C 3 H 8 4 Butan C 4 H 10 5 Pentan C 5 H 12 6 Hexan C 6 H 14 7 Heptan C 7 H 16 8 Octan C 8 H 18 9 Nonan C 9 H Decan C 10 H 22 Alkener Indeholder en dobbeltbinding. Selve bindingen er meget fastlåst og opbygningen bliver plan. Den generelle molekylefomel er: C n H 2n, hvor n angiver antallet af carbonatomer og n 2. Alkyner Indeholder en trippelbinding. Her er der ligeledes en lineær opbygning. Den generelle molekyleformel er: C n H 2n-2, hvor n angiver antallet af carbonatomer og n 2. Egenskaber for carbonhydrider (kulbrinter) Carbonhydridernes fysiske egenskaber såsom smeltepunkt og kogepunkt ændres alt efter carbonkædens længde. Ved stuetemperatur gælder det, at de uforgrenede alkaner med en carbonkæde på under fem alle er gasser, de med en carbonkæde på mellem 5 og 16 er alle væsker og de med en carbonkæde på over 16 er alle faste stoffer. Med hensyn til forgrenede alkaner gælder det, at det højeste kogepunkt har den isomer der har den længste carbonkæde. Alkaner og andre carbonhydrider er vandskyende stoffer, de kan ikke opløses i vand. Alkaner er meget reaktionstræge, men de kan bringes til at reagere ved høje temperaturer og kan f.eks. reagere med oxygen, det vil sige de kan brænde. Alkener og alkyner er reaktionsdygtige idet der ved en additionsreaktion kan lægges noget til det organiske stof ved sprængning af den ene af bindingerne i en dobbelt- eller tripelbinding. 3 Mygind, 2004 (hvis ikke andet er nævnt) Side 3 af 24

5 Navngivning Carbonhydrider navngives bl.a. ud fra længden af carbonkæden. De uforgrenede carbonhydrider navngives således CH 4 Methan, C 2 H 6 Ethan, C 3 H 6 propan osv. (Se skema for alkaner herover) Ydermere navngives carbonhydriderne ud fra om der er enkelt- (alkan), dobbelt- (alken) eller trippelbinding (alkyn). Derudover navngives carbonhydrider efter hvor enkelt-, dobbelt- eller trippelbindingen sidder. Carbonhydrider med mere end fire carbonatomer er ikke nødvendigvis uforgrenede og her navngives efter den længste kæde, hvor på kæden forgreningen sidder, og hvad forgreningen består af (isomeri). Isomere Forskellige stoffer kan have samme molekylformel. De kaldes isomere. F.eks. er der to alkaner med molekyleformlen C 4 H 10. Den ene isomer har en uforgrenet carbonkæde, mens den anden har en forgrenet kæde: CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH CH 3 CH 3 Butan 2-methylpropan Destillation Olien opdeles ved hjælp af opvarmning i en række fraktioner som aftappes forskellige steder på destillationstårnet. Jo længere nede, man aftapper, desto højere er fraktionens kogepunkt, og desto flere carbonatomer er der i molekylerne. Side 4 af 24

6 Polymerisation 4 Ved polymerisation forstås at eksempelvis et stort antal ethen-molekyler under indvirkning af en katalysator kobler sig sammen. Dobbeltbindingen i ethen-molekylet springes herved. H H H H H H H H H H H H H H... C = C + C = C + C = C + C = C + C = C + C = C + C = C... H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H... C C C C C C C C C C C C C C C C... H H H H H H H H H H H H H H H H Sikkerhedsforanstaltninger og praktiske rammer Vi forudsætter at der til undervisningsforløbet findes et normalt udrustet fysik/kemi-lokale. Der skal være vask, gasudtag, udsugning og stinkskab. Derudover skal der være sikkerhedsudstyr til alle elever i form af handsker, sikkerhedsbriller og forklæder. I arbejdet med olie er det vigtig at der er udsugning ved alle elevborde og at der er et stinkskab til rådighed i lokalet. Stort set alle produkterne ved det eksperimentelle arbejde er yderst brandbare, og man skal derfor være agtsom ved brugen af åben ild. Lokalet bør derfor være udstyret med brandslukningsudstyr. Det er vigtigt, at eleverne læser hele forsøgsvejledningen igennem, inden de går i gang med selve øvelsen, da andre sikkerhedsmæssige forhold bliver angivet i de enkelte forsøgsvejledninger. Læringssyn Vi har en konstruktivistisk tilgang til læring, idet vi opfatter viden som noget den enkelte elev konstruerer. Det indebærer, at eleverne er nysgerrige og interesserede i at løse deres egne kognitive konflikter. Læringen er et samspil mellem en kognitiv, en psykodynamisk samt en social, samfundsmæssig proces. Det er et gensidigt forhold mellem eleven og omverdenen og forudsætter, at eleven bliver forstyrret i dennes nuværende opfattelse og får mulighed for at opnå ny erkendelse 5. For at lære er det vigtigt, at eleven kan rette sin opmærksomhed mod det der er interessant og fastholde koncentrationen på dette 6. Ligeledes skal eleven være bevidst om sin egen læring som en forudsætning for at udvikle sig altså at have viden om og forståelse for hvordan man lærer bedst. Denne evne til at være refleksiv og at undre sig styrker elevens læring 7. Derfor må undervisningen tage udgangspunkt i eleverne og i noget der er relevant for dem. For at opnå denne relevans og opmærksomhed er det derfor vigtigt at eleverne i videst muligt omfang 4 Cederberg Illeris Hansen Illeris 2001 Side 5 af 24

7 opnår medbestemmelse og inddrages aktivt i planlægning, gennemførelse og evaluering af undervisningen. Lærerens opgave er med baggrund i samspillet mellem den kognitive, den psykodynamiske og den sociale, samfundsmæssige dimension at støtte og vejlede eleverne i deres forsøg på at tilegne sig viden samt sørge for at undervisningens rammer understøtter læringen. Fagsyn Vi ser fysik/kemi-undervisningen som en del af elevens almendannelse og støtter os i den forbindelse op af Svein Sjøbergs 4 argumenter: 1 Økonomiargumentet: Fysik/kemi som forberedelse til arbejde og uddannelse i et højteknologisk og videnskabsbaseret samfund. 2 Nytteargumentet: Fysik/kemi til praktisk mestring af dagliglivet i et moderne samfund. 3 Demokratiargumentet: Fysik/kemi som vigtig kundskab til kvalificeret meningsdannelse og ansvarlig deltagelse i demokratiet. 4 Kulturargumentet: Fysik/kemi som en vigtig del af menneskets kultur 8. I et hensigtsmæssigt undervisningsforløb veksles der mellem teoretisk og praktisk arbejde, for at give eleven mulighed for at afprøve sin viden og for at skabe erfaring og erkendelse. Denne vekselvirkning kan eksempelvis startes med et teoretisk oplæg som så efterprøves i praksis eller eleverne kan i praksis udforske et teoretisk område, som så afklares teoretisk efterfølgende. Ligeledes bør der veksles mellem selvstændigt arbejde og arbejde i grupper for at tilgodese og udvikle den enkelte elevs måde at lære på. Når eleverne skal lave forsøg er der en række sikkerhedsmæssige overvejelser der spiller ind. Vi mener ikke, at det altid er forsvarligt at lave forsøg, hvor eleverne udelukkende selv eksperimenterer og ligeledes mener vi heller ikke, at forsøg skal laves ud fra desiderede opskrifter, hvor eleven ikke har mulighed for at undres og for at undersøge. Optimalt bør eleverne i sikre rammer kunne eksperimentere og derfor vil vi som udgangspunkt styre forsøgene, så potentielle risici undgås, men hvor eleverne stadig har mulighed for engageret at undersøge og opdage. Vi ønsker derfor at lave forsøgsvejledninger der er så åbne som muligt, så eleverne har mulighed for at konstruere deres egen viden ud fra de undersøgelser de laver. Vi mener at det er vigtigt, at eleverne har mulighed for på forskellige måder at samle op på den viden de behandler. Det kan være gennem debat i klassen, via forskellige evalueringsformer både individuelt og i større grupper. Undervisnings-, arbejds-, og organisationsformer I fysik/kemi-undervisningen er det ikke i alle aspekter at eleverne kan inddrages aktivt i planlægningen, gennemførelsen og evalueringen. Således er nogle ting givet på forhånd mens eleverne med fordel kan inddrages i andre sammenhænge. Vi har på forhånd valgt hvilke forsøg eleverne skal lave i undervisningsforløbet fordi vi som lærere har det overordnede ansvar for undervisningens tilrettelæggelse og for at vi følger de angivne nationale mål som er givet i Fælles Mål. Derfor udvælger vi forsøgene og skaber en rød tråd gennem dem. 8 Sjøberg 2005 Side 6 af 24

8 Vi vil også vælge hvordan eleverne skal arbejde, om det skal være i grupper eller individuelt, på baggrund af vores kendskab til elevernes sociale og faglige kunnen. Fysik/kemi-faget er gennem Fælles Mål bundet op på naturvidenskabelige arbejdsmåder. Arbejdsmådernes slutmål for eleverne er: Identificere og formulere relevante spørgsmål, samt opstille enkle hypoteser. Planlægge, gennemføre og vurdere undersøgelser og eksperimenter. Vælge udstyr, redskaber og hjælpemidler, der passer til opgaven. Vores undervisning skal hjælpe eleverne til at beherske disse arbejdsmetoder. Eleverne får mulighed for gennem forsøgene at stille relevante spørgsmål og hypoteser ligesom de også skal planlægge, gennemføre og vurdere deres forsøg både alene og sammen med flere. Endelig vil eleverne på grund af flere åbne forsøgsopstillinger selv skulle vælge materialer og udstyr. Vi vil gerne have at eleverne tager noter mens de udfører forsøg, men også under debat og samtaler. Noterne kan noteres i deres kladdehæfter. Det er nødvendigt at alle, og ikke bare én fra en gruppe, noterer vigtige pointer og forsøgsresultater. For at hjælpe læreren vil vi i vores elevforsøg lave en lærer-boks som indeholder forslag til hvordan man kan inddrage forsøgene i samtaler med eleverne. Evaluering Vi mener, at det ville være oplagt at benytte et begrebskort til, at evaluere efter dette undervisningsforløb enten enkeltvis eller i grupper. Emnet kan også startes op med at eleverne laver et begrebskort for at synliggøre elevernes forforståelse inden for emnet, og på den måde danne grundlag for den videre undervisning. Begrebskort er en planche, der viser elevernes tanker, sprog og begreber og de forståelsesmæssige sammenhænge. 9 For en konkret beskrivelse af anvendelsen af begrebskort, samt et eksempel henvises til bilag 1. Pædagogisk kan begrebskort blandt andet bruges på følgende måder 10 : Det er en god og hurtig metode til at få kortlagt elevernes forhåndsviden om et emne, og hvordan de forestiller sig forskellige sammenhænge. På den måde, kan begrebskort danne grundlag for lærerens detailplanlægning af undervisningen, og samtidig bruge kortene som et redskab, til at synliggøre elevernes forforståelser og medtænke dem i overvejelserne omkring læringsforudsætningerne. Begrebskort kan også anvendes efter et forløb, som en evaluering af arbejdet. Både lærer og elever kan bruge denne evaluering, og på denne måde bliver delelementet vurdering bragt i spil. Endelig kan begrebskort også bruges som udgangspunkt for at diskutere begreber og sammenhænge samt som en træning hos eleverne i at argumentere for egne synspunkter, og for at forstå andres. Vi mener det er interessant, at man kan bruge det samme redskab, til opbygning af undervisningen og evaluering af denne. Det er en fordel, idet eleverne stifter bekendtskab med samme 9 Bering Bering 1996 Side 7 af 24

9 arbejdsmetode både i starten og slutningen af et forløb, og det kan være med til at give eleverne et klart billede af deres egen læring. Vi er dog opmærksomme på, at når vi bruger begrebskort som evalueringsværktøj, er der en risiko for, det kun er begreber vi underviser i. Evalueringen må ikke medvirke til at indsnævre perspektivet for undervisningen. Sammenholdt med vores mål for undervisningen er det oplagt at fokusere på det miljømæssige perspektiv samt den industrielle produktion af olieprodukter. Begreber inden for disse områder kan eleverne løbende notere i deres notat-hæfte. I en opsamlende dialog om begrebskortene mener vi derudover, det er muligt at få et indtryk af, om eleverne kan beskrive produktionsleddene i oliefremstillingen samt nogle af de miljømæssige konsekvenser olie kan føre med sig. Som beskrevet bliver der i forsøgsvejledninger lagt op til samtaler efter hvert forsøg. Ud fra disse mener vi, at vi også løbende er i stand til at evaluere elevernes øgede viden om og forståelse af den verden, de selv er en del af. Undervisningsplan Vores undervisningsforløb gennemgås nu med de valgte elev- og demonstrationsforsøg. Først er der en oversigt med elevforsøg, formål og fagligt indhold for at skitsere progressionen i undervisningen. Der er ikke lavet en egentlig inddeling i forhold til lektioner, da man som lærer på den måde selv kan prioritere hvor man vil vægte at gå i dybden med elevernes eventuelle læringsmæssige vanskeligheder. Forsøg 1-5 er valgt således, at de giver en grundlæggende forståelse af hvad alkaner og olie er. Forsøg 6-8 er valgt for at give eleverne en forståelse af alkeners struktur samt deres omdannelse til plastic. Endelig giver forsøg 9-12 et indblik i nogle af de miljømæssige perspektiver der er ved olieforurening og oprydning derefter. Forsøgene knyttes til eksempler fra elevernes hverdag, så deres interesse for emnet bliver vakt, og fagbegreberne bliver knyttet til velkendte ting fra deres hverdag. Elevforsøg Formål Teori Elevforsøg 1 At gøre eleverne bekendte med alkaners Alkaner Byg dine egne molekyler 1 sammensætning, opbygning samt forskellige Navngivning Elevforsøg 2 Hvor findes kulstof? Elevforsøg 3 Tryk presser olie opad Elevforsøg 4 Destillation af råolie Elevforsøg 5 Forbrænding af oliedestillat måder at opskrive et molekyle på. At eleverne finder ud af, at organiske stoffer kan kendes ved at de forkuller eller danner sodlag ved afbrænding. At eleverne får kendskab til lagdelingen og fordelingen af olie, vand og gas samt, en måde at udvinde olie på. At eleverne udvider deres begrebindhold i forhold til begrebet destillation samt at de får øvelse i det at arbejde laboratorieteknisk. At påvise at der fremstilles CO 2 og H 2 O ved forbrænding af et destillat af råolie. Egenskaber for carbonhydrider Egenskaber for carbonhydrider Destillation Alkaner Egenskaber for carbonhydrider Side 8 af 24

10 Elevforsøg 6 Byg dine egne molekyler 2 Demonstrationsforsøg 7 Polymerisation af styren til polystyren Elevforsøg 8 Fremstilling af flamingo Elevforsøg 9 Fjer, vand og olie Elevforsøg 10 Afbrænding af olie i vand Elevforsøg 11 Kan olie opløses i vand? Elevforsøg 12 Byg en flydespærring At gøre eleverne bekendte med carbonkæders struktur og opbygning. At fremstille polystyren ved polymerisation af styren. At eleverne kan fremstille et plastic-materiale de kender fra deres hverdag. At vise eleverne hvordan olieforurening påvirker fuglens fjer og hvordan man kan begrænse forureningen. At give eleverne et indblik i olieforureningens dilemmaer og hvorfor man ikke brænder olien af på havet. At give eleverne et indblik i olieforureningens dilemmaer samt en løsning på forureningsproblemet. At eleverne skal simulere et olieudslip og opsamle olien for at give et indblik i en metode der kan bruges når der er spildt olie på havet. Alkaner Alkener Navngivning Polymerisation Polymerisation Egenskaber for carbonhydrider Egenskaber for carbonhydrider Egenskaber for carbonhydrider Egenskaber for carbonhydrider Side 9 af 24

11 Aktiviteter 11 Elevforsøg 1 Byg dine egne molekyler 1 Formål: At gøre eleverne bekendte med alkaners sammensætning, opbygning samt forskellige måder at opskrive et molekyle på. Materialer Molekylebyggesæt Udførelse: Byg følgende alkaner ved hjælp af et molekylebyggesæt. H H H H C C C H H H H H H H H H C C C C H H H H H C 5 H 12 C 6 H 14 Skriv hvilken slags formel der er angivet ud for det enkelte eksempel. Noter navn, stregformel og molekylformel for alle eksemplerne. Til læreren Det er en god idé at tale med eleverne om de forskellige måder at vise molekyler på. Ligeledes er det godt, at nævne navnene på alkanerne, så eleverne vænner sig til at sige navnene. 11 Cederberg, 1989 (hvis ikke andet er nævnt) Side 10 af 24

12 Elevforsøg 2 Hvor findes kulstof? Formål: At eleverne finder ud af, at organiske stoffer kan kendes ved at de forkuller eller danner sodlag ved afbrænding. Materialer Bunsenbrænder Teske eller forbrændingsske Porcelænsskål Husholdningsfilm Udførelse: Anbring lidt husholdningsfilm på en teske af metal. Før skeen ind i flammen fra bunsenbrænderen, så husholdningsfilmen bryder i brand og hold en kold porcelænsskål ind i flammen fra teskeen. Hvordan ser skeen og skålen ud efter at ilden er gået ud? Giv en forklaring på din observation. Til læreren Når et stof forkuller eller danner sodlag når det brænder, så er det en organisk forbindelse. Vær opmærksom på at skeen bliver varm når sukkeret brændes af. Side 11 af 24

13 Elevforsøg 3 Tryk presser olie opad Formål: At eleverne får kendskab til lagdelingen og fordelingen af olie, vand og gas samt, en måde at udvinde olie på. Materialer Forsøgsopstilling: Konisk kolbe Bægerglas Gummiprop med 2 huller 2 vinkelglasrør Blæsebold med ventiler Svamp Råolie Udførelse: Læg svampen ned i kolben. Fyld efter med så meget vand og olie at svampen netop er dækket. Lav opstilling som vist på tegningen. Bemærk at det korteste glasrør ikke må nå ned i væsken/svampen og at det lange glasrør skal slutte ca. 5 mm over grænsen mellem olie og vand. Det betyder, at det skal presses ned i svampen. Tryk luft gennem det korte glasrør og hold et bægerglas under udløbet på det andet. Til læreren Forsøget kan bruges til at illustrere hvordan de enkelte lag fordeler sig i forhold til hinanden samt, hvordan man kan pumpe olie op. Olien er lagret i porøse lag og svampen fungerer på samme måde den holder på olien og gør den svær at udvinde. Forsøget kan foretages uden svamp for at få en bedre mulighed for at pumpe olien op. Samtale om olieudvinding. Tal om fordele og ulemper og om besværligheder ved udvinding. Side 12 af 24

14 Elevforsøg 4 Destillation af råolie Formål: At eleverne udvider deres begrebsindhold i forhold til begrebet destillation samt at de får øvelse i det at arbejde laboratorieteknisk. Materialer Forsøgsopstilling: Stort reagensglas; Ø 30 mm Glasuld Prop med 2 huller Vinkelglasrør 360 termometer Reagensglas i stativ Bægerglas Niveaubord Vægt Bunsenbrænder Stativ, klemme og muffe Råolie Udførelse: Anbring en lille tot løs glasuld i et stort og helt tørt reagensglas så det er 1/5 fyldt. Vej reagensglasset og noter i skema A. Hæld så meget råolie i glasset, at det netop opsuges af glasulden. Tryk en spatel ned i glasulden, så luftbobler forsvinder. Vej glasset igen og noter i skema A. Sæt en gummiprop forsynet med bøjet glasrør og termometer i reagensglasset som vist på forsøgsopstillingen. Bemærk at termometeret er lidt længere nede end glasrøret. Anbring et tørt reagensglas (glas 1) omkring det bøjede glasrør og hold reagensglasset neddyppet i koldt vand. Opvarm forsigtigt det store reagensglas med en blød flamme fra en bunsenbrænder. Varm netop så meget, at der destillerer 2-3 dråber pr. sekund. Ikke hurtigere. Skift glas 1 ud med et nyt (glas 2) når temperaturen har nået 80 C. Brug handske eller klemme til at tage glassene med. Når temperaturen har nået 165 C skiftes til glas 3. Destillér indtil temperaturen er ca. 250 C. Lad det store reagensglas køle af. Tag derefter proppen af. Vej glasset og noter vægten i skema A. Hæld destillaterne fra glas 1 og 2 ud i bøtten med organisk væske, men gem glas 3 til brug i elevforsøg 5. Side 13 af 24

15 Skema A Glas + glasuld Glas + glasuld + olie (før destillation) Glas + glasuld + olierest (efter destillation) Udfyld skema B. (a) (b) (c) Vægt i gram Skema B Samlet oliemængde Olierest efter destillation Olierest efter destillation i % Afdestilleret stofmængde Afdestilleret stofmængde i % (b)-(a)=(d) (c)-(a)=(e) ( e) 100 = ( f ) ( d) (b)-(c)=(g) ( g) 100 = ( h) ( d) Vægt i gram eller % Til læreren Vær opmærksom på, at alle væsker i forsøget er brandfarlige og skal behandles derefter. Destillaterne skal bortskaffes som organisk affald. Øvelsen skal udføres i stinkskab. Samtale om, hvad råolie kan bruges til samt hvad der findes i de 3 reagensglas. Side 14 af 24

16 Elevforsøg 5 Forbrænding af oliedestillat Formål: At påvise at der fremstilles CO 2 og H 2 O ved forbrænding af et destillat af råolie. Materialer Forsøgsopstilling: Porcelænsskål Glastragt 2 reagensglas; Ø 30 mm 3 gummislanger 3 vinkelglasrør Lige glasrør 2 propper med 2 huller Trefod med trådnet Stativ Vandpumpe Oliedestillat fra elevforsøg 4 Glasuld Mættet kalkvand Vandpumpe Udførelse: Anbring en tot glasuld på størrelse med en lillefinger i porcelænsskålen. Hæld 5-10 dråber oliedestillat i porcelænsskålen. Lav opstillingen som på figuren og fyld det ene reagensglas halvt med kalkvand. Antænd oliedestillatet og luk op for vandet så vandpumpen suger. Iagttag hvad der sker i de to reagensglas. Opskriv her reaktionsskemaet for oliedestillatets forbrænding. Hvilke stoffer dannes når oliedestillatet brænder? Forklar, hvorfor der altid dannes disse stoffer ved en forbrænding af en alkan. Til læreren Det er en god idé at afholde en brandslukningsøvelse med eleverne forud for dette forsøg. Forbrændingen af oliedestillatet er ufuldstændig og soder meget. Det er derfor vigtigt, at eleverne ikke bruger for store mængder oliedestillat. Det er vanskeligt at fjerne soden fra glastragten. Formlen for oliedestillatet foreslås givet som C n H n+2 på grund mange tilstedeværende alkaner. Side 15 af 24

17 Elevforsøg 6 Byg dine egne molekyler 2 Formål: At gøre eleverne bekendte med carbonkæders struktur og opbygning. Materialer Molekylebyggesæt Udførelse: Byg følgende alkener ved hjælp af et molekylebyggesæt. H H C = C C H H H H H H H C = C C C H H H H H CH 2 =CH-CH 2 -CH 2 -CH 3 C 6 H 12 Skriv hvilken slags formel der er angivet ud for det enkelte eksempel. Noter navn, stregformel og molekylformel for alle eksemplerne. Til læreren Det er en god idé at repetére alkanernes opbygning. Dobbeltbindingerne er sat som første binding for overskuelighedens skyld. Hvis eleverne kan håndtere det kan der med fordel arbejdes med dobbeltbindinger med andre placeringer. Det er vigtigt, at eleverne får navngivet alkenerne. Samtale om carbonkæders struktur og navngivning. Side 16 af 24

18 Demonstrationsforsøg 7 Polymerisation af styren til polystyren Formål: At fremstille polystyren ved polymerisation af styren. Materialer Forsøgsopstilling: Lille bægerglas Elektrisk varmeplade 2 ml plastsprøjte Spatel Styren Cumolhydroperoxid Udførelse: Hæld 20 ml styren op i et lille rent og tørt bægerglas. Tilsæt 2 ml cumolhydroperoxid afmålt ved hjælp af en engangssprøjte. Omrør grundigt med en spatel. Opvarm blandingen på en elektrisk varmeplade. Varm så meget at blandingen netop koger. Lad blandingen koge i minutter eller indtil den er blevet tyktflydende. Sluk for varmepladen og lad den varme blanding afkøle. Til læreren Vær opmærksom på, at styren er giftigt og brandfarligt og forsøget skal udføres i stinkskab. Samtale om dannelse af plastic og om forskellige typer af plastic. Side 17 af 24

19 Elevforsøg 8 Fremstilling af flamingo Formål: At eleverne kan fremstille et plastic-materiale de kender fra deres hverdag. Materialer Forsøgsopstilling: Stort bægerglas Porcelænsdigel med låg Trefod med keramisk net Bunsenbrænder Stativklemme Polystyrenkugler (storypor) Udførelse: Fyld et bægerglas 1/3 med vand og opvarm det til kogning med en bunsenbrænder. Fyld en lille porcelænsdigel 1/3 med styroporkugler. Læg låg på diglen og sæt det fast med en stativklemme og nedsænk diglen i det kogende vand. Hold vandet i kog i ca. 20 minutter. Tag diglen op af vandet, fjern låget og tag den dannede flamingo-klump ud. Til læreren Flamingo kender eleverne fra deres hverdag og det er i denne sammenhæng, at forsøget kan bruges. Inddrag nogle hverdagsbetragtninger om plastic og tal om hvad vi bruger plastic til og hvad der bliver af det når vi ikke bruger det mere. Et sjovt forsøg til nedbrydning af flamingo er, at have et bægerglas med acetone, hvori flamingostykker tilsættes. De opløses fuldstændig heri. Der kan tilsættes store mængder flamingo. Vær opmærksom på, at forsøget skal udføres i stinkskab og at acetonen efterfølgende skal bortskaffes som organisk affald. Side 18 af 24

20 Elevforsøg 9 12 Fjer, vand og olie Formål: At vise eleverne hvordan olieforurening påvirker fuglens fjer og hvordan man kan begrænse forureningen. Materialer Åben forsøgsopstilling: Bakke Fuglefjer Råolie Lup Udførelse: Undersøg med luppen, hvordan fjeren ser ud. Fyld vand i bakken og træk fjeren gennem et par gange og ryst vandet af. Undersøg fjeren igen. Hæld lidt olie i vandet og træk igen fjeren gennem vandet et par gange. Undersøg fjeren igen. Forklar hvad der er sket med fjeren. Til læreren Samtale om hvad der sker med fugle og andre dyr der bliver fanget i olieforurening. Det er en god idé at fremhæve de observationer eleverne har foretaget på fuglefjeren. 12 Pædagogisk mediecenter, Odense Side 19 af 24

21 Elevforsøg 10 Afbrænding af olie i vand Formål: At give eleverne et indblik i olieforureningens dilemmaer og hvorfor man ikke brænder olien af på havet. Materialer Forsøgsopstilling: 2 bægerglas Råolie Udførelse: Placer to bægerglas ved siden af hinanden. Mærk dem 1 og 2. Fyld begge glas ca. 2/3 med vand. Hæld så meget råolie i glas 1, at vandet netop er dækket af tyndt olielag. Observer, hvordan væskerne fordeler sig i forhold til hinanden. Noter rækkefølgen her. Øverst:, nederst: Når der er gået ½ time, hæld så samme mængde råolie i glas 2. Prøv straks herefter at antænde olien i de to glas og lad dem brænde indtil de slukker af sig selv. Til læreren Dette forsøg viser, at olien straks efter udslip på havet kan antændes. Efter et kort stykke tid vil de lettest antændelige stoffer være fordampet og olien vil ikke antænde blandt andet på grund af havets kølende effekt. Inddrag dette i samtale med eleverne. Side 20 af 24

22 Elevforsøg 11 Kan olie opløses i vand? Formål: At give eleverne et indblik i olieforureningens dilemmaer samt en løsning på forureningsproblemet. Materialer Forsøgsopstilling: Bægerglas Spatel Råolie Sulfosæbe Udførelse: Fyld et lille bægerglas ca. 2/3 med vand. Hæld et tyndt lag af råolie oven på vandet. Rør rundt i vandet med spatlen og noter dine observationer her: Hæld et par ml. sulfosæbe oven på olielaget og rør rundt. Noter dine observationer her: Til læreren Samtale om olies opløselighed i vand samt sæbens funktion. Ved olieforurening kan der i det ramte område spredes sæbelignende stoffer der findeler olien. Oliens giftvirkning forsvinder dog ikke. Side 21 af 24

23 Elevforsøg 12 Byg en flydespærring Formål: At eleverne skal simulere et olieudslip og opsamle olien for at give et indblik i en metode der kan bruges når der er spildt olie på havet. Materialer Forsøgsopstilling: Vandfad 3 plastslanger Samleled til pladsslange Vandpumpe Prop med 2 huller Konisk kolbe 2 vinkelglasrør Råolie Udførelse: Fyld et stort vandfad halvt med vand. Placer en plasticslange, hvis ender er samlet mod hinanden, på vandoverfladen. Hæld forsigtigt ml råolie ned i vandet, men inden for den afgrænsning som slangen danner. Skub forsigtigt til slangen (flydespærringen) så den bevæger sig. Sug ved hjælp af en oliestøvsuger den indkredsede olie op i en beholder. Til læreren Samtale om olieforureningens konsekvenser og om måder at rydde op på efter et olieudslip. Nævn også, at denne metode ikke kan bruges i tilfælde af storm da det derved ikke er muligt at holde olien samlet med en flydespærring. Side 22 af 24

24 Litteraturliste Bering, Lisbeth og Kith Bjerg Hansen - Tanker, sprog og begreber (Kaskelot 01, 1996) Cederberg, Gunnar Olie et dansk råstof (Nordisk Forlag A/S, 1989) Fjer, vand og olie - Pædagogisk mediecenter, Odense og Odense Fjords Naturskole Vigelsø. Fælles Mål, Faghæfte 16 - Fysik/kemi (Undervisningsministeriets forlag, 2004) Hansen, Mogens Børn og opmærksomhed om opmærksomhedens psykologi og pædagogik (Gyldendal 2002) Illeris, Knud Læring aktuel læringsteori i spændingsfeltet mellem Piaget, Freud og Marx (Roskilde Universitetsforlag 2001) Mygind, Helge Kemi 2000 C (P. Haase & søn 2004) Sjøberg, Svein Naturfag som almendannelse en kritisk fagdidaktik (Klim 2005) Side 23 af 24

25 Bilag 1 Ved et begrebskort forstås almindeligvis en planche, der viser sammenhænge mellem begreber. Sammenhængene har benævnelser i form af relationsudtryk, der fortæller noget væsentligt om forholdet mellem de sammenknyttede begreber. Der er ofte tale om en hierarkisk ordning, dvs. overordnede og underordnede begreber; på eksemplet herunder er det overordnede begreb vand. Eksempel på begrebskort 13 : (Kortene skal altid læses oppefra og ned begreberne er hierarkisk ordnet.) Et eksempel på et begrebskort, der viser vand og nogle tilknyttede begreber samt nogle relationer udtrykt i sætninger. 13 Undervisningsministeriet Side 24 af 24