Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin August 2010 Maj 2012 Institution Uddannelsescenter Ringkøbing-Skjern Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Hold HTX Kemi B Vibeke Berg HTX110 Oversigt over gennemførte undervisningsforløb Titel 1 Titel 2 Titel 3 Titel 4 Titel 5 Titel 6 Titel 7 Titel 8 Titel 9 Titel 10 Naturvidenskabelig metode Olie og naturgas Fermentering Mængdeberegninger (støkiometri) Saltes forunderlige verden Kemiske ligevægte Syre-base kemi På rejse med jern Reaktionshastighed Dufte i kemien Side 1 af 11
Titel 1 Indhold Naturvidenskabeligmetode (studieområde) Anvendt litteratur og andet undervisningsmateriale fordelt på kernestof og supplerende stof Naturvidenskabelig grundforløb af Hans Marker m.fl. s. 8-17, 20-25, 38-81 og 91 Kernestof: Densitet, masse- og volumenprocent (mængdeberegning) og fremstilling af opløsninger (anvendelse af relevant laboratorieudstyr). Eksperiment: Osmose i kartoffelceller Omfang Uddannelsestid: 8 timer (elevtid 2) Kompetencer, læreplanens mål, progression Faglig diskussion It Læsning Skriftlig udtryksfærdighed Teori/metode Dokumentation og præsentation Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter og i tilknytning hertil opstille og afprøve hypoteser Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Eleverne introduceres for den naturvidenskabelige metode, herunder hypotese dannelse, tilrettelæggelse og gennemførelse af enkle naturvidenskabelige eksperimenter. Eleverne præsenteres for forskellige typer af data, de lærer at skelne mellem kvalitative og kvantitative data. Eksperimentet lægger op til rapportskrivning, hvor et led i databehandlingen er grafisk afbildning, hvorfor det vil være naturligt at introducere/anvende Excel og se nærmere på forskellige former for grafisk afbildning med henblik på valg af den der passer til eksperimentets data (x,ypunktdiagrammer) Excel Rapportskrivning Side 2 af 11
Titel 2 Olie og naturgas Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 39-57 og s 72-77 Kernestof: Raffinering af olie; carbonhydrider (alkaner, alkener, alkyner og arener), organiske halogenforbindelser og plast, herunder navngivning, egenskaber og isomeri. Additions-, substitutions- og forbrændingsreaktioner. Kemikalier og sikkerhed herunder grænseværdier, mærkning af kemikalier samt kemikalieaffald. Supplerende stof: Raffinering af råolie, herunder krakning og reforming. Eksperiment: Carbonhydriders reaktionstyper Omfang Uddannelsestid: 14 timer (elevtid 4) Læsning Mundtlig udtryksfærdighed IT værktøjer Laboratoriearbejde Redegøre for kemiske fænomener på mikro-, makro- og symbolniveau Omgås og redegøre for forsvarlig brug af kemikalier, herunder håndtering af kemikalieaffald Sammenknytte teori og eksperimenter Formidle kemisk viden såvel skriftligt som mundtligt i både fagsprog og dagligsprog Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat. Eleverne introduceres for den systematiske navngivning af organiske stoffer, og ud fra stoffernes struktur forberedes eleverne på at kunne vurdere såvel kemiske som fysiske egenskaber. Undervisning i carbonhydridernes egenskaber og anvendelse forventes at give eleverne mulighed for at forholde sig til teknologien i raffinering af råolie og produkternes miljøbelastning. I forbindelse med opløselighed ser eleverne et konkret eksempel på, hvorledes der kan redegøres for kemiske fænomener på mikro-, makro- og symbolniveau. og gruppearbejde (matrixgrupper eksperter/vidensdeling). IT-programmer: Chemsketch (molekylmodeller) og Organavn (systematisk navngivning af organiske stoffer) Som evalueringsværktøj blev der givet en prøve i navngivning og reaktionstyper Side 3 af 11
Titel 3 Indhold Fermentering (intro af studieretning BiotekA-MatA-SamfB) Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 10-21, 24-25, 30-35, 62-71 og 82-85 Kernestof: Det periodiske system, grundstoffer (metaller og ikke metaller), stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper (molekyl- og ionforbindelser), kemiske reaktioner (opskrivning og afstemning) og stofmængdeberegning, herunder ækvivalente mængder og idealgasligningen. Supplerende stof: Fermentering, herunder fremstilling af alkohol. Omfang Uddannelsestid: 10 timer Sammenhæng mellem forskellige fag Anvende kemiske modeller og kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Gennemføre enkle kemiske beregninger Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat Eleverne introduceres til fermentering som et led i introduktionen til den bioteknologiske studieretning. Forløbet var således et samarbejde mellem kemi, biologi, matematik og samfundsfag. Eleverne blev introduceret til fermentering af sukker til ethanol ved anvendelse af Saccharomyces cerevisiae. og gruppearbejde (opgaveregning) Side 4 af 11
Titel 4 Mængdeberegninger (støkiometri) Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime, s. 62-71, 92-95 og 98-99 Kernestof: Densitet, formelmasse, stofmængde, molarmasse, masse, mængdeberegninger (beregningsskema), ækvivalente mængder, gassers molare volumen, idealgasligningen, blandinger (masse-/volumenprocent), stofmængdekoncentration, aktuel kontra formel koncentration og titreranalyse. Ophedning af natron Molar massen af lightergas Eddikesyreindholdet i husholdningseddike. Omfang Uddannelsestid 21 (elevtid 6) Formidling af teori Demokratisk praksis Selvstændigt arbejde Beregninger - kemisk systematik Håndtere eksperimentelle data Koble teori og eksperiment Eleverne kom under Fermentering lidt hurtig langt omkring i beregninger på fremstilling af alkohol ved forgæring af sukker (glucose). I dette forløb sættes først fremmest fokus på opsamling gennem opsamling i matrixgrupper med eksperter og vidensdeling og efterfølgende afvikling af et par kvantitative forsøg. Beregningerne kommer nu også til at omfatte titreranalyse, herunder stofmængdekoncentration, formel- og aktuel koncentration. Der lægges op til, at eleverne individuelt efterbehandler data, hvorefter de demokratisk dokumenterer resultaterne skriftligt i grupper. Det er således muligt for den enkelte elev, at teste hvad de har lært og vurdere, hvor fokus skal sættes fremover. I det skriftlige arbejde (journalskrivning) sættes der fokus på resultater, efterbehandling og vurdering af eksperimentelle data. (matrixgrupper eksperter/vidensdeling) Side 5 af 11
Titel 5 Saltes forunderlige verden Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 82-91 og 96-97 og 100-101. Kernestof: Stoffers opbygning og egenskaber, kemisk sprogbrug (formelsprog, nomenklatur og reaktionsskema), udvalgte uorganiske stoffers egenskaber og anvendelse, udvalgte reaktionstyper, kvalitative og kvantitative analyser, kemi i en anvendelsesorienteret og teknisk sammenhæng. Omfang Uddannelsestid 11 (elevtid 2) Tungtopløselige ionforbindelser Opløselighedsdiagram for kaliumchlorat (klasseforsøg) Krystalvand (demoforsøg) Empiri/eksperiment It Tal Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejd Sammenknytte teori og eksperimenter Formidle kemisk viden såvel skriftligt som mundtligt i både fagsprog og dagligsprog Anvende faglig viden til at identificere, redegøre for og diskutere enkle kemiske problemstillinger fra teknologi, produktion, hverdag og den aktuelle debat. Kendskabet til ionbinding og ionforbindelser skærpes, simple ioner suppleres af sammensatte ioner og saltes egenskaber studeres nærmere. Med udgangspunkt i letopløselige salte stiftes gennem kvalitative analyser kendskab med tungtopløselige salte, på baggrund af forsøgsresultater opskrives fældningsreaktioner under anvendelse af tilstandsbetegnelserne (aq) og (s) og opløselighedsregler formuleres. Eleverne skal kunne skelne mellem overmættede, mættede og umættede opløsninger. De fleste saltes opløselighed stiger med stigende temperatur; kaliumchlorats opløselighedsdiagram optegnes på baggrund af et klasseforsøg, mens krystalvand udføres om et demonstrationsforsøg. Desuden omtale exoterme og endoterme reaktioner. IT-programmet: Formler (systematisk navngivning og kemiske formler for uorganiske stoffer) Individuelt/gruppearbejde Side 6 af 11
Titel 6 Kemiske ligevægte Indhold Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 34-39, 42-45 og 52-55. Kernestof: Kemisk ligevægte; massevirkningsloven og Le Charteliers princip. Supplerende stof: Heterogen ligevægte Indgreb i et ligevægtssystem Opløselighedsproduktet for calciumhydroxid Omfang Uddannelsestid 13 (elevtid 4) Argumentation Empiri/eksperiment Samtale/diskussion Faglige mål Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter og i tilknytning hertil opstille og afprøve hypoteser Sammenknytte teori og eksperimenter Eleverne skal udover fuldstændige reaktioner også have kendskab til reversible (ufuldstændige) reaktioner, hvor der indstilles en ligevægt. Det forventes ikke, at eleverne kan regne på ligevægtsforskydninger, men de skal på baggrund af reaktionsbrøken og ligevægtskonstanten kunne afgøre, hvorvidt en ligevægt er indstillet eller ej. Eksperimentelt sættes først fokus på en homogen ligevægt. Eleverne vil opfriske viden om naturvidenskabelig metode, og med udgangspunkt i eksperimentet skal de kunne argumentere for ligevægtsforskydninger som følge af forskellige indgreb, og aktuel viden må stå sin prøve. I forlængelse af et kvalitativt eksperiment med den homogene ligevægt skal eleverne koble deres viden om ligevægte på tungopløselige salte og i den forbindelse arbejde med et kvantitativt eksperiment med en heterogen ligevægt. Side 7 af 11
Titel 7 Syre-base reaktioner (ph og logaritmer studieområde) Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 106-119 Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 86-93, 110-111 Kernestof: Syre-basereaktioner, ph-beregninger, titrering (kvantitativ analyse), titrerkurver og syntese Supplerende stof: ph-beregning i pufferopløsninger (pufferligningen) og titrering af polyvalente syrer Titrering af stærk syre med stærk base (ph og logaritmer) Syntese af salmiak Phosphorsyre i cola Omfang Uddannelsestid 27 (elevtid 6) Empiri/eksperiment It Sammenhæng mellem forskellige fag Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Anvende kemiske modeller og kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Syrer, baser, syre-basereaktioner og ph-begrebet introduceres. Eleverne får gennem studieområdeprojektet ph og logaritmer bl.a. praktisk kendskab til titrering af stærk syre med stærk base, og efterfølgende teoretisk kendskab til titrering af svag syre med stærk base. Ækivalenspunkter bestemmes såvel kolorimetrisk som potentiometrisk (vha. titrerkurve) og anvendes til bestemmelse syrernes nøjagtige koncentration. Eleverne vil i øvrigt stifte bekendtskab med syre-/basestyrke og ph-beregning i vandige opløsninger af stærke/svage syrer og baser samt i en blanding af en ikke stærk syre og dens korresponderende base også kaldet en pufferopløsning. Der sættes i højere grad fokus på selve reaktionen mellem eddikesyre og natriumhydroxid, der var aktuel i forbindelse med præsentation af titrering og praktisk anvendelse af mængdeberegninger i forløbet "Mængdeberegninger (støkiometri)". På grundlag af manuel dataopsamling af sammenhørende værdier af ph og tilsat volumen af NaOH optegnes titrerkurver, og kravet om at kunne udføre simple beregninger kommer nu også til at omfatte ph-beregninger. Der vil være mulighed for stifte bekendtskab med dataopsamling vha. Pasco og derigennem udføre en fuldautomatisk titrering af eksempelvis phosphorsyre. Side 8 af 11
Titel 8 På rejse med jern Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 124-133 og 144-145 Kernestof: Udvalgte uorganiske stoffers egenskaber og anvendelse, udvalgte reaktionstyper (redoxreaktioner), kvalitative og kvantitative analyser, stofmængdeberegninger samt kemi i hverdag og inden for teknik, produktion og teknologi Spændingsrækken Korrosion af jern Indstilling af kaliumpermangenat Jernindholdet i ståluld. Omfang Uddannelsestid 17 (elevtid 4) Kompetencer Empiri/eksperiment Sammenhænge/Forskelle mellem fag Faglige mål Planlægning af eksperimentelt arbejde Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Anvende kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Eleverne præsenteres redoxreaktioner, som er og bliver den reaktionstype, der er aktuel taget metallers og dermed jerns kemiske egenskaber i betragtning. Hvor står jern i forhold til andre ædle/uædle metaller i spændingsrækken? Hvilken betydning har det for jerns evne til at reagere med syre og korrodere? Hvorledes kan korrosion af jern forhindres? Jern udgør en stor og vigtig del af stål, i modsætning til kulstoffet, som gør stål hårdt og skrøbeligt. Ståls jernindhold er derfor interessant, det bestemmes ved først at opløse stål/jern i syre, og dernæst bestemme mængden af jernioner ved titrering med kaliumpermangenat. For at kunne lave mængdeberegning er det nødvendigt, at titrerreaktionen afstemmes. Regler for afstemning af redoxreaktioner præsenteres som et relevant værktøj. Forud for forsøget indstilles permangenatopløsningen, hvorved afstemningsværktøjet også er relevant. Sideløbende er ståls forekomst, fremstilling, anvendelse og nedbrydning blevet belyst i teknologihistorie. Individuelt-/ Side 9 af 11
Titel 9 Reaktionshastighed Indhold Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; Isis B s. 141-149 Kernestof: Reaktionshastighed på kvalitativt grundlag, herunder betydningen af koncentration, temperatur og katalyse. Supplerende stof: Reaktionshastighed på kvantitativt grundlag. Reaktionshastighed Katalysatorforsøget - en kold kartoffel Omfang Uddannelsestid: 10 (elevtid 4) Egen indlæring Empiri/eksperiment It Samtale/diskussion Skriftlig udtryksfærdighed Anvende kemisk systematik til at beskrive kemiske fænomener Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Indsamle, udvælge og anvende informationer om kemiske emner Sammenknytte teori og eksperimenter Med kendskab til redoxreaktioner skal eleverne gruppevis gennem eksperimentelt arbejde tilegne sig viden om reaktionshastighed, herunder betydningen af koncentration, temperatur og katalyse. Elevernes iagttagelser bearbejdes på klassen, begrundes teoretisk og dokumenteres efterfølgende skriftligt, resultatet af den kvantitative del vises grafisk. Side 10 af 11
Titel 10 Dufte i kemien Indhold Isis kemi C af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; s. 160-163 og 166-169 Isis kemi B af Kim Bruun m.fl. Forlaget Systime; 10-29, 62-80 116-121 Kernestof: Bredt udvalg af organiske stofklasser, herunder alkoholer, aldehyder, ketoner, carboxylsyrer og estere. Addition, substitution, addition/radikal-polymerisation, oxidation af alkoholer (organiske redoxreaktioner), kondensationsreaktioner, hydrolyse, forsæbning, polykondensation. Stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper, tilstandsformer, opløselighed og isomeri. Kvantitativ og kvalitativ syntese med og uden oprensning. Supplerende stof: Aminer og amider, ethere og phenoler. Syntese af benzoesyre Oxoforbindelsers egenskaber Estersyntese Omfang Uddannelsestid 35 (elevtid 6) Mundtlig udtryksfærdighed Faglige mål Indsamle, udvælge og anvende informationer om kemiske emner Tilrettelægge og udføre enkle kemiske eksperimenter Gennemføre enkle kemiske beregninger Opsamle, efterbehandle og vurdere eksperimentelle data og dokumentere eksperimentelt arbejde Efter en kort repetition af carbonhydrider, organiske halogenforbindelser og plast under Olie og naturgas får eleverne som noget nyt individuelt lov til at præsentere afsnit inden for den øvrige organiske kemi's mangfoldighed. Eleverne skal kunne skelne mellem molekylformler og strukturformler, anvende systematisk navngivning, vurdere stoffernes tilstandsformer, kogepunkter og opløselighed under inddragelse af intermolekylære bindinger, polære og upolære molekyler samt hydrofile og hydrofobe grupper. Den organiske kemi's mangfoldighed resulterer uundgåeligt i stoffer med samme molekylformel, hvilke der kaldes for isomere stoffer. Eleverne vil stifte bekendtskab med strukturisomere og skal kunne skelne i mellem kæde-, stillings- og funktionsisomere. Derudover vil stereoisomere blive introduceret gennem geometrisk isomere, herunder cis/trans-isomeri og Z/Eisomeri. Forelæsning/foredrag Programmet "Organavn" bruges som træningsværkstøj, hvad angår navngivning og opskrivning af formler for organiske forbindelser. Side 11 af 11