ORGANISK KEMI. UNDERVISNINGSFORLØB I 8. OG 9 KLASSE. Enzym Klavs Ravn Gydesen Præstemoseskolen Hvidovre som Science kommune 2009/2010 1
Indhold Indledning:... 4 Første del vedrørende 8. kl.:... 4 Undervisningsmål / faglige mål:... 4 CKF er og Fælles mål:... 4 Didaktisk vinkel:... 4 Sikkerhedsmæssige foranstaltninger:... 5 Undervisningsforløbet med kommentarer (undervisningsplan i bilag):... 5 Modul 1: Hvad har kroppen brug for, og hvorfor?... 6 Modul 2: Hvad er kulhydrater, fedt, proteiner, enzymer?... 6 Modul 3: Hvordan kan vi konstatere carbonhydrider, fedt og protein?... 7 Modul 4: Hvordan kan vi foretage analyser af fødevarer?... 8 Modul 5: Hvor sure eller basiske er fødevarerne?... 8 Mulighed for et tværfagligt forløb med biologi i 8. kl.:... 9 Anden del vedrørende 9. kl.:... 9 Formål med undervisningen:... 9 CKF er og Fælles mål:... 9 Sikkerhedsmæssige foranstaltninger:... 10 Undervisningsforløbet i 9. kl. med kommentarer (undervisningsplan i bilag):... 10 Modul og forsøgsoversigt for anden del af UV-forløbet:... 10 Modul 1:... 10 Modul 2:... 11 Modul 3:... 11 Mulighed for et tværfagligt forløb med biologi i 8. kl.:... 12 Første del undervisningsforløb i 8. klasse.... 13 Bilag 1: Forsøgsvejledning til modul 1.... 13 Bilag 2: Forsøgsvejledning til modul 2.... 14 Bilag 3: Forsøgsvejledning til modul 3.... 18 Bilag 4: Forsøgsvejledning til modul 4.... 20 Bilag 5: Forsøgsvejledning til modul 5.... 22 Anden del undervisningsforløb i 9. klasse.... 25 Forsøgsbilag forsøg 1: Molekylemodeller af alkohol.... 25 Forsøgsbilag forsøg 2: Forbrænding og ånding giver CO 2 og H 2 O.... 26 Forsøgsbilag forsøg 3: Antændelse af alkohol/vandblandinger... 27 2
Forsøgsbilag forsøg 4: Ethanols fryse- og kogepunkt... 29 Forsøgsbilag forsøg 5: Alkoholgæring.... 30 Forsøgsbilag forsøg 6: Påvisning af carbondioxid:... 31 Forsøgsbilag forsøg 6: Ethanol og sukker kan dræbe gær... 33 Forsøgsbilag forsøg 7: Volumen-procent og Vægt-procent... 35 Forsøgsbilag forsøg 8: Ethanol bliver til ethanal - katalyse... 37 Forsøgsbilag forsøg 9: Energiindhold i ethanol.... 38 Forsøgsbilag forsøg 10: Energiindhold i ethanol.... 40 Forsøgsbilag forsøg 11: Ethanol som opløsningsmiddel.... 45 Forsøgsbilag forsøg 12: Alkoholpromiller.... 46 Kilder.... 48 Kontakter for virksomhedsbesøg:... 48 3
Indledning: Organisk kemi repræsenterer en stor del af de stoffer vi kender fra hverdagen. Folkeskoleelever har almindeligvis en god forståelse af, at man skal spise sundt. Hvad der sker i kroppen, og at fødevarer indeholder forskellige næringsstoffer samt består af en række kemiske forbindelser og processer mellem disse stoffer er ikke inden for elevernes umiddelbare forståelse. Kemien vedrørende fødevarer foregår dels uden for kroppen, det vil sige i produktion, forædling og opbevaring af fødevarer, og dels i de biokemiske processer inde i kroppen. Denne rapport har til hensigt at beskrive tilrettelæggelsen af et undervisningsforløb, der i 8. kl. fokuserer på, hvilke bestanddele fødevarer grundlæggende består af, og i 9. kl. hvor udgangspunktet er i emnet Alkoholer. Perspektiveringen ligger i temaerne inden for fødevarefremstilling og tilsætning samt livsstilssygdomme. I denne sammenhæng er virksomhedsbesøg på Firmaet Chr. Hansen samt Hvidovre Hospital meget relevante og illustrative for hvordan emnet Organisk kemi har en central placering i erhvervslivet og samfundet. Første del vedrørende 8. kl.: Undervisningsmål / faglige mål: Undervisningsforløbet er tilrettelagt med henblik på elever i 8.kl. Målet med undervisningsforløbet er, at eleverne opnår en grundlæggende praktisk og teoretisk indsigt i: 1) Hvad har kroppen brug for, og hvorfor? hvordan kan vi konstatere, at vi bl.a. udskiller CO 2, 2) hvad er carbonhydrider (kulhydrater), fedt, proteiner, enzymer? 3) hvordan kan vi konstatere carbonhydrider, fedt og protein? 4) Hvordan kan vi foretage analyser af fødevarer? 5) Hvor sure eller basiske er fødevarerne? Eleverne får endvidere indsigt i forskellige kemiske begreber og arbejdsmetoder såsom stofanalyse og titrering. CKF er og Fælles mål: Undervisningsforløbet dækker over trinmål efter 8.klasse: CKF: Fysikkens og kemiens verden: o kende til enkle modeller, herunder forestillingen om, at alt stof er opbygget af partikler o Kende nogle generelle egenskaber ved hverdagens stoffer og materialer, som tilstandsformer, ledningsevne og surhedsgrad o beskrive nogle grundstoffer og kemiske forbindelser samt enkle træk i det periodiske system o kende udvalgte stoffers kredsløb i naturen som kulstof, nitrogen og vand. CKF: Arbejdsmåder og tankegange: o planlægge og gennemføre praktiske og teoretiske undersøgelser o fremlægge eksempler på fysisk og kemisk viden, opnået ved teoretisk og praktisk arbejde. Didaktisk vinkel: Jeg anser fysik/kemi undervisningen som en del af elevens almen-dannelse. Dette begrundes eks. i Svein Sjøbergs fire argumenter: o o o o Økonomiargumentet: Fysik/kemi som forberedelse til arbejde og uddannelse i et højteknologisk og videnskabsbaseret samfund. Nytteargumentet: Fysik/kemi til praktisk mestring af dagliglivet i et moderne samfund. Demokratiargumentet: Fysik/kemi som vigtig kundskab til kvalificeret meningsdannelse og ansvarlig deltagelse i demokratiet. Kulturargumentet: Fysik/kemi som en vigtig del af menneskets kultur. 4
De didaktiske overvejelser vedrørende gennemførelsen af et undervisningsforløb inden for fødevarekemi begrundes i, at emnet er med til at danne et væsentligt grundlag for en indsigt i og forståelse af et basalt tema, der relaterer sig til dels kemiens verden såvel som til elevernes sundhed samt den offentlige debat om fødevarer og sund kost i dagligdagen. Sikkerhedsmæssige foranstaltninger: I undervisningsforløbet anvendes i et vist omfang sure og basiske materialer. I At-meddelelse nr.4.01.7 (september 1998) under afsnittet Farlige stoffer og materialer, som ikke bør anvendes, beskrives det, at elever ikke bør anvende eller på anden måde udsættes for stoffer og materialer, der kan være sundhedsskadelige ved direkte kontakt. Særligt nævnes stoffer og materialer, der er giftmærkede i henhold til Miljø- og Energiministeriets bekendtgørelse om klassificering, emballering, mærkning, salg og opbevaring af kemiske stoffer og produkter. Det betyder at rengøringsmidler, der er klassificeret som ætsende, ikke bør anvendes af eleverne, og at syrer og baser som eks. saltsyre, svovlsyre, eddikesyre og natriumhydroxid ikke må anvendes i koncentreret form af eleverne. Det uddybes dog i bilag 1, at elever i folkeskolen godt må arbejde med opløsninger af syrer og baser i koncentrationer op til 4 mol/l. Det vil sige, at eleverne godt må anvende syrer og baser i tilstrækkelig fortyndet form, hvor materialerne ikke er ætsende. Ligeledes kan eleverne arbejde med brugsklare blandinger af rengøringsmidler, hvor det koncentrerede rengøringsmiddel er ætsende, blot den brugsklare blanding ikke er ætsende. Under elevforsøg skal eleverne altid anvende sikkerhedsbriller. Undervisningsforløbet med kommentarer (undervisningsplan i bilag): Undervisningsforløbet er planlagt til 5 moduler à 2 lektioner, og er tilrettelagt som en vekselvirkning mellem teori, praktiske øvelser, opgaveløsning og med tilgang til begreberne ved hjælp af mindmaps og begrebskort. Det selvstændige arbejde foregår fortrinsvis i grupper, men alle noterer resultater fra øvelser og opgaver i et hæfte. Efter hvert modul udbygges et begrebskort og efter hvert afsluttet begreb fremlægger grupperne resultatet. Målet hermed er løbende at afklare forståelse og begrebsdannelse samt at eleverne er aktive vedr. egen læring. Læreren har samtidig mulighed for at følge udviklingen for den enkelte elev og derved tilpasse sin indsats efter behov. Det faglige niveau er/kan derfor nogle steder højere end det almindeligvis kan forventes til elever på 8.klassetrin. Elevernes forforløb i F/K er, at de kender det periodiske systems opbygning samt kender til forskellige stoffers tilstande: faste, flydende, gasser. Endvidere har eleverne et kendskab til begreberne grundstoffer, atomer, kemiske forbindelser og bindinger samt molekyler. Undervisningsforløbet er planlagt til 5 dobbelt-lektioner (moduler) med følgende overordnede modulstruktur, mål og indhold: 1. Hvad har kroppen brug for, og hvorfor?: Fødens bestanddele. Stofkredsløbet. Forbrændingsprocessen. Hvordan kan vi konstatere, at vi bl.a. udskiller CO 2?: Måling af CO 2. 2. Hvad er kulhydrater, fedt, proteiner, enzymer?: Energi og indhold i fødevarer. Beskrivelser og molekyleøvelser. 3. Hvordan kan vi konstatere carbonhydrider, fedt og protein?: Undersøgelser af tilstedeværelse af næringsstoffer. 4. Hvordan kan vi foretage analyser af fødevarer? Tilrettelægge egne analyser med udgangspunkt i viden fra modul 3. 5. Hvor sure eller basiske er fødevarerne?: Titrering samt ph undersøgelser af fødevarer. Afsluttende evaluering. Undervisningen vil være præget af faglige oplæg, elevforsøg i grupper, samtaler i klassen, diskussioner og opsummeringer af afprøvede forsøg, oplæg til kommende forsøg samt få lærerdemonstrationer. 5
Modul 1: Hvad har kroppen brug for, og hvorfor? Organismen har brug for, at man som bekendt skal spise og specielt drikke hver eneste dag. Det er normalt ikke noget, vi behøver at huske os selv på. Appetitreguleringen sørger for, at vi bliver mindet om, at kroppen mangler energi og næringsstoffer. Og tørstreguleringen minder os om, at kroppen mangler vand. Føden, vi indtager, skal indeholde følgende seks elementer: Kulhydrat, Protein, Fedt, Mineraler, Vitaminer og Vand. De tre væsentlige organiske stofgrupper: kulhydrater, fedt og proteiner leverer den største del af vores energi og kemiske byggematerialer til kroppen. Et organisk stof i fødevarer består af forskellige sammensatte molekylestrukturer bestående af carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O) og nitrogen (N) atomer. Yderligere får kroppen tilført vitaminer (eks. A, B, C og D vitamin) mineraler (eks. Ca, Mg, Fe, og P). Fotosyntesen (venstresiden af reaktionsligningen) og forbrændingsprocessen (højresiden af reaktionsligningen) interagerer i naturens stofkredsløb: 6CO 2 + 6H 2 O energi C 6 H 12 O 6 + 6O 2. Fotosyntesen foregår i planterne, mens forbrændingsprocessen foregår i kroppen. I forbrændingsprocessen indgår kulhydratet og oxygen, som de vigtigste bestanddele. Energien i fotosyntesen tilføres, og kommer fra solen. Energien i forbrændingsprocessen udløses og omsættes til kroppens biokemiske processer, vækst, bevægelse og varme. Elevforsøg: Hvordan kan vi konstatere, at der er tale om CO 2 ved en forbrænding? Kulhydrat er sukker (C 6 H 12 O 6 ) og kan brænde. Afbrænding af sukkerknald og knækbrød (kulhydrat) over bunsenbrænder. Kan vi opsamle CO 2 og konstatere det i kalkvand? Dannes der vanddamp? Lærerforsøg: 10 gram sukker tilsat få milliliter koncentreret (96 %) H 2 SO 4. Resultatet er en søjle af nærmest rent carbon-stof. Processen kan skrives som: C 12 H 22 O 11 s + H 2 SO 4 aq 12C s + SO 2 gas + 12H 2 O + varme. Processen skal foregå under udsug, da der udvikles svovldioxid. Processen skal foregå i dobbeltglas på grund af, at varme-udviklingen eventuelt kan sprænge det inderste glas. Afsluttende samtale om, at organismen ideelt (anbefalet) har behov for kulhydrater samt fedt og proteiner i et forhold: 55-60 % kulhydrater, 25-30 % fedt samt 10-15 % protein. Endvidere hvordan mineraler (uorganisk stof) og vitaminer (organisk stof) sammen med enzymer bidrager til en samlet kombination af nødvendige næringsstoffer for organismens vækst og sygdomsfri trivsel og udvikling. Modul 2: Hvad er kulhydrater, fedt, proteiner, enzymer? Elevfagligheden i dette modul består i en indsigt i og forståelse af en række definitioner og beskrivende karakteristiske forskelle ved kulhydrater, fedt, proteiner og enzymer. Kulhydrater består grundlæggende af carbon (C), oxygen (O) samt hydrogen (H) atomer. Kulhydrater eller carbon-hydrider kommer af, at der for hvert carbonatom er et hydrogenatom. Kulhydrater deles op i monosakkarider, disakkarider og polysakkarider. Knytter forklaringen til forsøget med svovlsyre, der trækker vandet ud af sukkeret idet sukkeret kan illustreres ved: C 6 H 12 O 6 C 6 (H 2 O) 6. Kulhydrater har et energiindhold på 17 KJ/gram, er vandopløselige, relativt nemt at optage og er hurtigomsættelig i organismen. Anvendes primært til varme og bevægelse. Monosaccarider er det mindste kulhydrat-molekyle med den generelle formel C 6 H 12 O 6. Det mest almindelige monosaccarid i kosten er glucose. Andre monosaccarider er fructose og galactose, der har samme kemiske molekyleformel. I figuren er det H og OH gruppen, der bytter plads. 6
Disaccarider med den generelle molekyleformel C 12 H 22 O 11, og polysaccarider med den generelle molekyleformel (C 6 H 10 O 5 ) n er to henholdsvis flere monosaccarider, der er kædet sammen i en molekylestruktur. Eksempel dannelse af et disaccarid: C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 C 12 H 22 O 11 + H 2 O. Stivelse er et polysaccarid, og eksisterer i som et lager af glukose via nedbrydningen af stivelsen. Fedt er bygget op af carbon (C), oxygen (O) samt hydrogen (H) atomer, og er defineret som biologiske stoffer bestående af en række fedtsyrer (RCOOH) bundet sammen af en glycerol (HOCH). Det mest almindelige fedtstof er triglycerid. Fedtstof er kendetegnet ved at være uopløseligt i vand. Fedt er en mere langtidsholdbar energikilde med et energiindhold på 38 KJ/gram, altså et højere energiindhold end kulhydrater, men samtidig med andre risikofaktorer i form af mulige forhøjelser af fedt i blodet med risiko for åreforkalkninger. Der skelnes mellem mættede (ingen carbon-carbon dobbelt bindinger), mono-umættede (en carbon-carbon dobbelt binding) og polyumættede fedtsyrer (to eller flere carbon-carbon dobbelt bindinger). Endvidere skelnes mellem fedtsyrer fra dyr (animalsk fedt), fra fisk (marine fedtsyrer) samt fra planter (vegetabilske fedtsyrer). Proteiner kaldes også æggehvidestoffer, og er byggestene til dannelsen af kroppens celler. Proteiner består af carbon (C), oxygen (O) samt hydrogen (H) og nitrogen (N) atomer. Proteinernes energiindhold er 17KJ/gram. Altså samme energiindhold som kulhydrat. Proteiner består af en kæde af aminosyrer. Amino-syrer består af en aminogruppe NH 2 og en syregruppe COOH. Aminogruppen forbinder sig med syregruppen og danner en peptidbinding. Proteiner er vandopløselige, store molekyler i lange polypeptidkæder, der har en række forskellige essentielle funktioner for organismen som cellebyggestene og biologiske katalysatorer i form af enzymer. Enzymer er således også proteiner. Elevøvelse: Emulsion af majsolie og vand med lecitin, der er et emulgerende fedtstof. Eleverne skal opleve, at olie i madvarer, hvor der ofte er en del vand, godt kan opløses. Elevøvelse: Det er vigtigt og illustrativt at kunne se, hvordan molekylerne ser ud: Anvendelse af molekylebyggesæt til: a) at bygge en aminosyre. b) Forbrænding af protein : byg urinstof og undersøg, hvilke molekyler du får ved reaktion med vand. c) Byg endvidere et glukosemolekyle. Modul 3: Hvordan kan vi konstatere carbonhydrider, fedt og protein? Dette modul handler om, hvordan eleverne kan gå på opdagelse og ved kemisk analyse kan konstatere indhold af kulhydrat, stivelse, fedt eller protein i madvarer. Mange fødevarer indeholder også vand, men hvor meget? Elevøvelse: Hvordan kan vi undersøge og påvise en madvares indhold af næringsstoffer? Øvelsen afvikles i små grupper, der med deres prøve besøger fire forsøgsstationer (4+5 afvikles i én station): 1. Påvisning af protein: 2 ml æggehvide blandes med få dråber 0,5 M CuSO 4, 2 ml 2M NaOH. Prøven farves violet. 2. Påvisning af glukose: 5 ml glukose-opløsning hældes i et reagensglas sammen med 5 ml Benedictsopløsning. Reagensglasset sættes i et kogende vandbad i et par minutter. Glukose er påvist ved et rødt bundfald (Cu 2 O) i glasset. 3. Påvisning af stivelse: 5 ml stivelsesopløsning hældes i et reagensglas. Tilsætning af to dråber iodopløsning. Stivelse er påvist, hvis prøven farves blåsort. 7
4. Påvisning af fedt: salatolie dryppes på filtrerpapir og lægges til tørre. Hvis der efter tørring er en fedtplet, er der påvist fedt. 5. Undersøgelse af vandindhold i margarine. Afsluttende opsamling på elevernes observationer samt samtale om forsøgene lykkedes og, hvad der har undret dem under forsøgsafviklingen. Modul 4: Hvordan kan vi foretage analyser af fødevarer? I dette modul skal eleverne selv konstruere deres analyser på baggrund af deres afprøvede forsøg, notater og erfaringer fra modul 3. Endvidere undersøger vi på ph for nogle udvalgte fødevarer. Modulet afvikles i mindre grupper, hvor grupperne selv skal tilrettelægge deres analysearbejde, og diskutere deres overvejelser samt notere deres observationer og resultater. Elevøvelser: Analyser hvilke næringsstoffer der (overvejende) er i en række prøver fra fødevarer. Prøverne er kartoffel, mælk, margarine, frugt, mel, kødpålæg, der mortes og tilsættes vand til en opløsning. Et lille stykke spaghetti anbringes i et reagensglas, og der tilsættes nogle dråber iod-opløsning, så spaghettien bliver blå. Derefter dækkes spagettien med spyt, og opvarmes i et vandbad til lige under 40 o C. Eleverne skal i dette forsøg opdage, at spagettien (stivelseholdig fødevare) nedbrydes idet spyt indeholder enzymet diastase, der kan omdanne stivelses-molekylerne i spagettien til glukose. Påvis derefter tilstedeværelsen af glukose. Afsluttende opsamling og dialog omkring fremgangsmåden i forsøgene, observationer og resultater. Modul 5: Hvor sure eller basiske er fødevarerne? Fødevarer er syrlige eller basiske. Denne egenskab er vigtig for kroppens nedbrydning og optagelse af næringsstofferne samt kroppens syre/base balance. Almindeligvis vil fødevare være i ph område, hvor de ikke er direkte skadelige og dog er nogle fødevarer eksempelvis skadelige for tændernes emalje. I modulet skal eleverne selvstændige arbejde med analyser, og opbygge et kendskab til analyse-metoder samt, hvordan de udføres. Elevøvelser: Måling af ascorbinsyre i C-vitamin tablet med 1M NaOH. 1,0 gram ren ascorbinsyre opløses i 20 ml vand i et bægerglas. Tilsæt to dråber af phenolphthalein. Dryp NaOH fra sprøjte i ascorbinsyren, indtil en dråbe giver et farveskift. Titreringsøvelse med C-vitamintablet. Opløs en C-vitamintablet i 20 ml vand i et bægerglas. Tilsæt to dråber phenolphthalein. Fyld en plastsprøjte med 10 ml 1M NaOH, og dryp NaOH ned til den opløste C-vitamintablet. Stop, når en enkelt dråbe giver farveskift. Aflæs forbruget af NaOH. ph måling af sure drikkevarer ved sprøjte-titrering med 1M NaOH. Følgende prøver anvendes i 25 ml ad gangen: Cola, tonic, sodavand, saftevand, hvidvin, rødvin, appelsinjuice, samt danskvand. Gruppernes observationer og notater sammenlignes i en fælles opsamling. Afslutningen på modulet er opstilling af et fælles begrebskort, hvor eleverne danner sig et overblik over undervisningsforløbets indhold af begreber, definitioner, sammenhænge, analyser som de har gennemført. 8
Mulighed for et tværfagligt forløb med biologi i 8. kl.: Dette undervisningsforløb kan med stor fordel gennemføres parallelt med et biologi undervisningsforløb omhandlende Kost og motion eller Kroppens fordøjelsessystem som også er emner på 8.kl. niveau. Forløbet kan gennemføres som et projektforløb, hvor eleverne afslutter med en fremlæggelse. Eleverne tilegner sig derved en sproglighed samt andre udtryksformer med figurer og illustrationer om emnerne, og opnår derved en mere dagligdags og brugbar viden om det kemifaglige i relation til og i kombination med de biologiske og biokemiske processer i organismen. Anden del vedrørende 9. kl.: Formål med undervisningen: Målet med undervisning i emnet Alkohol er: 1. Uddybning af elevernes kendskab til andre dele af den organiske kemi. 2. At eleverne får viden om ethanol og andre alkoholers fysiske og kemiske egenskaber. 3. At eleverne får viden om alkohols anvendelse. 4. At eleverne får kendskab til alkohols virkning på den menneskelige organisme. 5. At eleverne får kendskab til produktion af alkohol og alkoholholdige drikke. CKF er og Fælles mål: Undervisningsforløbet dækker over trinmål efter 9.klasse: Fysikkens og kemiens verden: o Benytte fysiske og kemiske begreber og enkle modeller til at beskrive og forklare fænomener og hændelser. Anvendelse af fysik og kemi i hverdag og samfund: o Beskrive og forklare eksempler på fremstilling af produkter samt vurdere produktionsprocessers belastning af miljøet; beskrive hverdagslivets teknik og dens betydning for den enkelte og samfundet. Arbejdsmåder og tankegange: o Planlægge, gennemføre og vurdere undersøgelser og eksperimenter. o Vælge udstyr redskaber og hjælpemidler, der passer til opgaven. Eleverne vil få indblik i samt komme til at arbejde med: Udvidelse af begrebsrammen for den organiske kemi. Definition på alkohol samt den nære familie i kemien. Alkoholgæring og andre gæringsprocesser ved hjælp af enzymer. Alkoholers fysiske og kemiske egenskaber eks. brændværdi, massefylde, reaktioner med metal som Na, samt oxidationsprocesser. Promilleberegning som forståelseelement for bl.a. trafiksikkerhed. 9
Sikkerhedsmæssige foranstaltninger: Ethanol er yderst brandfarligt og dampene kan danne eksplosive blandinger med atmosfærisk luft. Eleverne skal derfor instrueres grundigt i sikker omgang med brandfarlige kemikalier. Der bør være udsugning ved elevarbejdspladserne. Eleverne bør arbejde med små mængder alkohol, der af læreren er doseret i små glas. Proppen sættes altid på flasken efter brug. Eleverne kan evt. lære om mærkning af kemikalier i forbindelse med dette emne, så de kan genkende F- symbolerne og kan slå de relevante R- og S-sætninger op. Undervisningsforløbet i 9. kl. med kommentarer (undervisningsplan i bilag): Undervisningsforløbet er planlagt til 3 moduler à 2+1 lektioner, og er tilrettelagt som en vekselvirkning mellem teori, praktiske øvelser, opgaveløsning og med tilgang til begreberne ved hjælp af mindmaps og begrebskort. Det selvstændige arbejde foregår fortrinsvis i grupper, men alle noterer resultater fra øvelser og opgaver i et hæfte. Efter hvert modul udbygges et begrebskort og efter hvert afsluttet begreb fremlægger grupperne resultatet. Målet hermed er løbende at afklare forståelse og begrebsdannelse samt at eleverne er aktive vedr. egen læring. Læreren har samtidig mulighed for at følge udviklingen for den enkelte elev og derved tilpasse sin indsats efter behov. Elevforudsætninger forud for forløbet har givet eleverne kendskab til kemiske reaktioner og afstemning af reaktionsprocesser, molekylemodeller, massefylde, destillation, stoffers tilstandsformer samt binder mellem atomer. Undervisningsforløbet er planlagt til 3 dobbelt-lektioner samt 3 enkelt-lektioner (moduler á 2+1) med følgende overordnede modulstruktur, mål og indhold: 1. Hvad er alkoholer?: Udvidelsen af den organiske kemi. Definition af en alkohol rent kemisk. 2. Hvad er de fysiske og kemiske egenskaber ved alkoholer?: Gæring (fermentering) Aerobe og anaerobe processer. Svampe og enzymers virkning. 3. Omdannelse af alkoholer hvilke døtre har alkohol?: Oxidation af alkohol. Analyse af alkoholindhold. Alkohols virkning på kroppen ift. næringsstoffer. Undervisningen vil være præget af faglige oplæg, elevforsøg i grupper, samtaler i klassen, diskussioner og opsummeringer af afprøvede forsøg, oplæg til kommende forsøg samt få lærerdemonstrationer. Modul og forsøgsoversigt for anden del af UV-forløbet: Modul 1: Indledning med læreroplæg omkring den organiske kemi. Udvidelse fra emnet i 8. kl. med fokus på kroppens forbrændings- og nedbrydningsproces. Eleverne arbejder med følgende forsøg og refleksioner omkring alkohols grundlæggende kemiske beskrivelse, molekylet ethanol samt hvordan alkohol også forbrændes i kroppen. 10
Forsøg 1: Molekylemodeller af alkohol Mål: Som indledende øvelse skal eleverne bygge og navngive de simpleste alkoholer. Eleverne skal kende det karakteristiske ethanol-molekyle. De skal vide, at en alkohol er en kulbrinte med en OH-gruppe på, og at kulbrinter med denne gruppe på har navne, der ender på ol. Forsøg 2: Forbrænding og ånding giver CO 2 og H 2 O Mål: Eleverne skal erfare, at forbrændingsprocesserne i kroppen producerer carbondioxid og vand altså de samme produkter som dannes ved afbrænding af ethanol med flamme. Forsøg 3: Antændelse af ethanol Mål: Ethanol er brandfarligt selv ved lave alkoholprocenter. Eleverne skal få en fornemmelse af ethanols brandfarlighed, og de skal lære at omgås brandbare væsker med varsomhed. Modul 2: Forsøg 4: Ethanols koge- og frysepunkt Mål: At eleverne bliver introduceret til ethanols fysiske og kemiske egenskaber som bestemmes uden stofomdannelse f.eks. koge- og frysepunkt. Lærerforsøg: Ethanol og Na. Reaktionen viser, at ethanol kan reagere som en syre når det er i kontakt med et metal som Na. Reaktionen er svagere end ved Na og vand. Der udvikles hydrogen samt Na + ioner og ethanolat minus-ioner. Væsken er basisk. Forsøg 5: Alkoholgæring Mål: Eleverne skal opnå den indsigt, at gær under anaerobe forhold kan omdanne sukker til alkohol og CO 2. (Eleverne kan evt. forsøge at bygge sukkermolekyler og overveje, hvordan processen sker). Efterfølgende undersøges alkoholudbyttet fra gæringen ved destillation af blandingen. Forsøg 6: Ethanol og sukker kan dræbe gær Mål: Eleverne skal erfare, at gærsvampe ikke kan overleve, hvis sukkerkoncentrationen er for høj. Sukker kan derfor virke som både sødemiddel og konserveringsmiddel. Modul 3: Forsøgsrækken i dette modul er lagt op som, at eleverne selvstændigt skal vælge sig ind på 3-4 forsøg, de ønsker at fordybe sig i. Formålet er, at træne eleverne i at opstille hypoteser og reflektere over resultaterne. Forsøg 7: Volumen-procent og vægt-procent Mål: At eleverne opnår indsigt i forskellen mellem volumen og vægtprocent for alkohol, samt hvilke fordele der er ved at oplyse alkoholprocenten i vol. %. Det kan være en god idé at demonstrere, at når alkohol og vand blandes ændres det totale rumfang. 11
Forsøg 8: Ethanol bliver til ethanal Mål: Forsøget kan danne grundlag for indsigt i forbrændingen af ethanol i kroppen. Eleverne skal forstå at ethanol i første trin kan oxideres til ethanal. Det er relevant at komme ind på antabussens hæmmende virkning på den videre omsætning af den giftige ethanal. Man kan evt. komme ind på tilfældighederne ved antabussens opdagelse. Forsøg 9: Energiindhold i ethanol. Mål: Et stofs energiindhold kan vurderes ved at måle hvor meget varme der opstår, når en bestemt mængde af stoffet brændes. Målet er at introducere en måde at bestemme energiindholdet af ethanol, ved anvendelse af en spritbrænder. Forsøg 10: Ethanol indholdet i øl og vin. Mål: At lade eleverne bestemme ethanolindholdet i destillatet af en øl, ud fra en tabel over sammenhæng mellem massefylde og ethanolkoncentration i ethanol/vand blandinger. Massefylden bestemmes vha. målepipette og vægt. Forsøg 11: Ethanol som opløsningsmiddel. Mål: Ethanol er et almindeligt anvendt opløsningsmiddel. Eleverne skal sammenligne med andre opløsningsmidler og derved få indblik i ethanols polære og upolære egenskaber. Forsøg 12: Alkoholpromiller Mål: Eleverne introduceres til begrebet promille (tusindedele), genstande samt hvordan man laver promilleberegninger for kvinder og mænd, der har forskellige mængde kropsvæske. Det kunne være relevant at introducere hvordan promiller påvirker os. Besøg på Firmaet Chr. Hansen på Avedøre planlægges med henblik på at give eleverne et indblik i industriens anvendelse af enzymer til en række forskellige formål fødevarer, medicinalindustrien, tilsætningsstoffer til en række formål. Besøget vil være en præsentation samt en rundvisning på fabrikken. Kontaktdata står under kildeafsnittet. Mulighed for et tværfagligt forløb med biologi i 8. kl.: Undervisningsforløbet giver mulighed for at kombinere det med et emneforløb i biologi om cellebiologi med en varighed på 5 uger. Forløbet skal i det væsentlige omhandle: Aerobe og anaerobe processer i forbrænding af organiske stoffer. Organiske stoffer og forbindelser samt kulstofs kredsløb fra natur til krop til naturen igen. 12
Første del undervisningsforløb i 8. klasse. Bilag 1: Forsøgsvejledning til modul 1. Elevforsøg med konstatering af kuldioxid (CO 2 ) ved forbrænding: Ved en forbrænding sker der en kemisk reaktion mellem det stof, der brænder og oxygen. Forbrændingen i kroppen udvikler varme, og der dannes kuldioxid (CO 2 ) og vand (H 2 O). Det er dét, der sker inde i os: Vores mad bliver forbrændt ved anvendelsen af oxygen, og der dannes kuldioxid vores udåndingsluft - samt vand, som eksempelvis kan observeres ved sveddannelsen på overfladen af kroppen. Fremgangsmåde: Fyld først et cylinderglas med oxygen fra en urinpose læg en glasplade på som låg. Ophed et lille stykke af madvaren (knækbrød, sukker) på en forbrændingsske over en bunsenbrænder, så meget, at det bryder i brand. Så snart der er gået ild i, føres forbrændingsskeen ned i cylinderglasset. Husk igen glaspladen. Nu skulle du gerne kunne se, at der fremkommer vand som lidt dug på indersiden af glasset. Du kan påvise kuldioxid ved at hælde en smule CO 2 -indikator (som kalkvand) i bunden af cylinderglasset og ryste det forsigtigt rundt. Noter dine observationer undervejs: 13
Bilag 2: Forsøgsvejledning til modul 2. 14
15
16
17
Bilag 3: Forsøgsvejledning til modul 3. 18
19
Bilag 4: Forsøgsvejledning til modul 4. 20
21
Bilag 5: Forsøgsvejledning til modul 5. 22
23
24
Anden del undervisningsforløb i 9. klasse. Forsøgsbilag forsøg 1: Molekylemodeller af alkohol. Materialer: Molekylebyggesæt Forsøg: Byg alkohol-molekyler med 1, 2, 3 C-atomer og 1 OH-gruppe. Tegn deres stregformler her, og skriv navnet ned. Byg alkohol-molekyler med 4 C-atomer og 1 OH-gruppe. Hvor mange forskellige kan du lave? Tegn deres stregformler her, og skriv navnet ned. 25
Forsøgsbilag forsøg 2: Forbrænding og ånding giver CO 2 og H 2 O. Materialer: Spritbrænder; Syltetøjsglas med skruelåg (ca. 1 liter); Kalkvand, Ca(OH) 2 ; Vandfrit Kobbersulfat CuSO 4 ; Forsøg: Placer en lille tændt spritbrænder under et helt rent og tørt syltetøjsglas. Opstillingen er vist på figuren. I stedet for en spritbrænder, kan anvendes en skål med en lille tot glasuld overhældt med 2-3 ml sprit. Pas på: Ingen spritflasker uden påsat prop i nærheden af åben ild! Vent 10-20 sekunder eller indtil brænderen slukker af sig selv. Hvordan ser glassets indersider ud? Føl også på glasset. Forklar dine observationer! Løft glasset og vend det. Hæld straks ca. 10 ml kalkvand heri. Sæt låget på glasset og omryst. Noter og forklar dine observationer. Gentag punktet ovenfor, idet der forinden nogle gange er pustet udåndingsluft ind i et nyt rent og tørt syltetøjsglas. 26
Forsøgsbilag forsøg 3: Antændelse af alkohol/vandblandinger Materialer: Spritbrænder; Syltetøjsglas med skruelåg (ca. 1 liter); Kalkvand, Ca(OH) 2 ; Vandfrit Kobbersulfat CuSO 4 ; Forsøg: Undersøg om en 20 % blanding af ethanol i vand kan antændes: Hæld 10-20 dråber af blandingen op på en lille teske. Forsøg at antænde blandingen med en tændt tændstik, som holdes lige over væsken. Såfremt blandingen ikke antændes, så opvarm den først ved i nogle sekunder at holde den tændte tændstik under teskeen. Hvis det er vanskeligt at afgøre, om der er en flamme, kan man holde en finger ind over væsken på skeen. Evt. kan man i stedet holde en tændstik ind over væsken og se, om den antændes. Gentag forsøget med blandinger, der indeholder henholdsvis 40, 60 og 93 % ethanol. Prøv også med øl, vin og cognac eller snaps. NB. Afkøl og aftør skeen mellem hvert forsøg. Undersøg om ren ethanol, som er koldere end -20 C, kan antændes med en tændt tændstik (anbring forinden og i god tid både teske og sprit i fryseren). Hvor mange % ethanol skal der mindst være i vand, før blandingen kan antændes? Kan både øl, vin og cognac anvendes til flambering? Er det væsken der brænder, eller...? Bør den fine franske cognac eller snapsen mærkes med F-symboler samt R- og S-ætninger? Ethanol % Antændes uden opvarmning Antændes først efter opvarmning 20 % ethanol 40 % ethanol 27
60 % ethanol 93 % ethanol Øl Vin Cognac/snaps 28
Forsøgsbilag forsøg 4: Ethanols fryse- og kogepunkt Materialer: Reagensglas; termometer; kasserolle eller bægerglas; ethanol (denatureret sprit). Forsøg: Anbring en flaske denatureret sprit i fryseren til næste dag. Er spritten frosset? Hæld 4-5 ml denatureret sprit i et reagensglas. Anbring glasset neddyppet i kogende vand i et bægerglas eller en kasserolle. Du må ikke varme direkte med bunsenbrænderen på reagensglasset med ethanol. Pas på: Der må aldrig stå spritflasker uden påsat prop i nærheden af åben ild! Hold et termometer ophængt ca. 1 cm over sprittens overflade. Aflæs termometeret, mens spritten koger, og når termometervæsken ikke mere bevæger sig opad. Tallet noteres som sprittens, dvs. ethanols kogepunkt. Hæld 2-3 ml vand i reagensglasset med sprit. Hold stadig glasset neddyppet i kogende vand. Ændres temperaturen af de dampe, som er i kontakt med termometeret? Forklar! Find i et fysik/kemileksikon tabelværdien for ethanols kogepunkt. Stemmer dette tal overens med den værdi, du fandt i forsøget. Hvis ikke, er du så sikker på, at termometeret viser rigtigt? Ren ethanol (alkohol) er en farveløs væske med massefylden 0,8 g/ml. Ethanol fryser først ved -117 C; kogepunktet er 78 C. 29
Forsøgsbilag forsøg 5: Alkoholgæring. Materialer: Sukker (melis); gærnæringssalt (diammoniumhydrogenfosfat); bagegær; kalkvand; kolbe + prop m. hul; glasrør + slanger; termometer; reagensglas; akvarievandvarmer; antiskummiddel. Gæring: Afvej omhyggeligt netop 25,0 g almindeligt sukker (melis). Hæld det hele ned i en kolbe. Den skal anvendes ved den senere destillation. Tilsæt 0,5 g gærnæringssalt. Tilsæt 200 ml vand (kolben må herefter højst være ca.1/2 fyldt). Omrør eller omryst indtil alt sukker er opløst. Tilsæt i dråbe antiskummiddel. Tilsæt 10 g bagegær (kan erstattes af 2,5 g tørgær). Omrør eller omryst indtil gæren er fint og ensartet fordelt. Vej kolben med hele dens indhold. Noter vejeresultatet (a) i måleskemaet. Forbind kolben via prop, slange og et glasrør neddyppet i et reagensglas, der er 1/4 fyldt med vand. Lad opstillingen stå lunt ved Ca. 30 C til næste dag eller længere. Tilsæt der-efter yderligere præcis 25,0 g sukker. 30
Forsøgsbilag forsøg 6: Påvisning af carbondioxid: Udskift vandet i reagensglasset med den samme mængde kalkvand. Sæt igen prop i kolben og ryst den forsigtigt, så der bobler gas gennem kalkvandet. Hvad ses? Lad blandingen stå lunt ved Ca. 300 i yderligere mindst 5-6 dage. Hold f.eks. kolben neddyppet i vand, der opvarmes af en termostatstyret akvarievandvarmer. Sæt kolben i 50-60 grader varmt vand. Hold samtidig, men uden at spilde, kolbens indhold i bevægelse indtil der ikke frigøres mere luft, dvs. carbondioxid. Aftør kolben, så den er helt tør på ydersiden. Vej derefter kolben med hele dens indhold og noter vejeresultatet (b). Beregn vægttabet som er Ca + 25,0 b) gram. Vægt af: Kolbe + vand + antiskum + gær + 25,0 g sukker; a gram Vægt af: Kolbe med indhold efter tilsætning af ekstra 25,0 gram sukker; a gram + 25 Vægt af: Kolbe med indhold efter afsluttet gæring; b gram Vægttab ved gæring: (a gram +25 b gram) Beregnet vægttab angivet i gram (kan benyttes i den efterfølgende lille opgave) 31
Svær (ekstra)opgave: (Brug tallene fra forsøget) Hvor mange gram ren ethanol C 2 H 5 OH kan der teoretisk dannes ud fra 1.0 kg sukker med formlen C 12 H 22 O 11? Destillation: Sæt prop med termometer og bøjet glasrør fast i kolbens munding. Bemærk, at termometerstilken skal være ca. 3 cm længere nede i proppen end glasrøret; hvorfor? Opvarm blandingen med en så svag bunsenflamme, at reaktionsblandingen lige netop koger. Lad den varme damp strømme ned i et vandkølet reagensglas, så dampen fortættes. Stop destillationen, når termometeret viser mere end Ca. 900 C. Smag helt undtagelsesvis på et par dråber af destillatet. Beskriv smagen. Udfør Forsøg 3 Antændelse af ethanol/vandblandinger og gem destillatet til Forsøg 8 Ethanol bliver til Ethanal med destillatet. 32
Forsøgsbilag forsøg 6: Ethanol og sukker kan dræbe gær Materialer: Kolber eller store reagensglas; propper m. hul; urinposer; sukker; tørgær; 40 % ethanol (snaps/cognac kan bruges). Forsøg Anbring 5 g sukker i tre 100 ml kolber/reagensglas og mærk dem med numrene 1-3 Til kolbe nr. 1 og 2. tilsættes 45 ml vand. Til kolbe nr. 3 tilsættes kun 5 ml. vand. Omryst indtil alt sukker er opløst. Til kolbe nr. 1 og 3 tilsættes 0,5 g tørgær. 0,5 g tørgær overhældes med 2 ml 40 % ethanol og henstår i mindst 15 minutter. Efter de mindst 15 minutter hældes denne blanding i kolbe nr. 2 33
Sæt gummiprop med hul i kolberne. Sæt slangen fra en urinpose fast i prophullet. Følg forsøget over nogle dage og noter hvilken urinpose, der først fyldes med carbondioxid Forklar forsøgsresultaterne! 34
Forsøgsbilag forsøg 7: Volumen-procent og Vægt-procent Øvelse: Hvis alkoholkoncentrationen er x vol.% er der x ml ren ethanol i 100 ml blanding. Hvis alkoholkoncentrationen er x vægt%, er der x gram ren ethanol i 100 gram blanding. Når vand og ethanol blandes, ændres rumfanget lidt. 1. Beskriv, hvordan man ud fra en ren ethanol og vand kan lave blandinger med koncentrationer på a) 40 vægt %: b) 40 vol. %: 2. En blanding med koncentrationen 40 vol.% har massefylden 0,95 g/ml. Vi ser på 100 ml af blandingen. a) Find vægten af den: b) Find rumfanget af ren ethanol: c) Find vægten af ren ethanol: Massefylden af ethanol er 0,79 g/ml. d) Find til slut vægtprocenten af blandingen. 3. En blanding med koncentrationen 40 vægt% har massefylden 0,94 g/ml. Vi ser på 100 ml af blandingen. a) Find vægten af den: b) Find vægten af ren ethanol c) Find rumfanget af ren ethanol. 35
Massefylden af ethanol er 0,79 g/ml. d) Find til sidst volumenprocenten af blandingen. 4. Hvorfor har fabrikanterne mon valgt at mærke alkoholiske drikke med vol.% og ikke vægt%? 36
Forsøgsbilag forsøg 8: Ethanol bliver til ethanal - katalyse Materialer: Reagensglas; kobbertråd (spiralformet Ca. 2 mm Cu-tråd); ethanol, CH 3 CH 2 OH (ren) i dråbeflaske (Brøndum Snaps kan bruges, men ikke denatureret sprit). Forsøg: Anbring 5-10 dråber (ikke mere) ren ethanol i et reagensglas. Ryst glasset et øjeblik, så der kommer alkoholdampe i glasset. Registrer, hvordan indholdet i glasset lugter. Før en Cu-spiral ned i glasset til ca. 1 cm over væsken. Træk spiralen helt ud af glasset i fri luft. Før den derefter ned i glasset igen. Gentag dette ned/op 5-10 gange. Sker der nogen forandringer (lugt af glassets indhold og Cu-trådens udseende)? Tilsæt straks 2-3 ml ALONindikator og omryst. Kommer der noget bundfald? Tag et nyt reagensglas og tilsæt igen 5-10 dråber ren ethanol. Gentag alt det foregående med følgende forskel: Opvarm Cu-spiralen i en bunsenflamme så tråden gløder, inden ned/op-proceduren foretages. Det skal gøres så hurtigt, at tråden ikke når at afkøle. Ellers må spiralen opvarmes igen med bunsenbrænderen. Sker der denne gang nogen forandringer (lugt af glassets indhold og Cu-trådens udseende)? Tilsæt straks efter at den varme tråd er fjernet fra reagensglasset 2-3 ml ALON-indikator og omryst. Kommer der noget bundfald? Giv en forklaring på dine observationer. 37
Forsøgsbilag forsøg 9: Energiindhold i ethanol. Materialer: Kolbe; termometer; spritbrænder; campingbrænder; stearinlys; måleglas. Forsøg: Anbring 200 g vand i en kolbe og spænd kolben fast i et stativ. Anbring et termometer i vandet og noter temperaturen i et måleskema. Noter med 0,1 grams nøjagtighed vægten af en sprit- brænder (tallet kaldes a). Placer kolben over spritbrænderen. Tænd derefter brænderen. Afstanden til kolbens bund skal indrettes, så kolben modtager mest muligt af varmen fra spritbrænderen. Bring med mellemrum vandet i kolben i let bevægelse så varmen fordeles bedst muligt. Sluk brænderen, når vandets temperatur netop er steget ialt 40. Noter sluttemperaturen. Vej igen spritbrænderen og noter dens vægt (tallet kaldes b). 38
Måle- og beregningsskema til forsøg 9. I formlen for energiforbruget E er der benyttet, at der bruges 4,2 i (joule), når 1,0 gram vand opvarmes 1. (ab) angiver spritbrænderens vægttab. 40 angiver temperaturstigningen (andre værdier kan anvendes). 200 angiver vægten af vandet i kolben (andre værdier kan anvendes). Energiindholdet i ethanol er 25 kj/g. Brændbart stof Ethanol Vægt af vand i kolbe, gram Temperatur af vand før opv., C Temperatur af vand efter opv, C Vægt af brænder før opv., a gram Vægt af brænder efter opv., b gram Beregnet Energiindhold E, Kj/g 39
Forsøgsbilag forsøg 10: Energiindhold i ethanol. Materialer øl eller vin; antiskummiddel; 250 ml rundbundet kolbe til destillation; stort reagensglas; prop med hul; 1200 bøjet glasrør; 100 ml måleglas; pyknometer; evt., en flydevægt. Forsøg: Afmål med et måleglas præcis 100,0 ml øl eller vin og hæld det hele over i en destillationskolbe. Tilsæt i dråbe antiskummiddel. Saml udstyret som vist på figuren. Hæld 10-20 ml vand i et stort reagensglas. Brug dette glas som forlag. Hold reagensglasset afkølet ved at holde det neddyppet i 0,5-1 liter koldt vand under den efterfølgende destillation. Hold afgangsrøret neddyppet i vandet inde i reagensglasset. Opvarm destillationskolben, så indholdet koger, men uden at bulderkoge. Opvarmningen må derefter ikke stoppes, da der så vil ske tilbagesugning!. Fortsæt opvarmningen indtil du skønner, at ca. 50 ml væske er destilleret over i reagensglasset (så kan man regne med, at al ethanol er destilleret over i reagensglasset). Pas på ikke at blive forbrændt af den varme damp! Sluk først nu for brænderen. Hæld uden at spilde væsken i reagensglasset (destillatet) over i et 100 ml måleglas. 40
Fyld derefter netop så meget vand i måleglasset, at blandingen fylder 100,0 ml. Destillat og vand skal derpå blandes omhyggeligt, og temperaturen skal ved rumfangsaflæsningen være 20 C. Et 100 ml bægerglas vejes, vægten a gram noteres i nedenstående måleskema. Med målepipette aftages 25 ml fra måleglasset og hældes i et bægerglas, som igen vejes, vægten b gram noters for bægerglas med indhold. Bestem ethanolopløsningens massefylde, d, ved at bruge formlen: Alkoholindhold for øl eller vin aflæst på etiketten. Volumen taget med målepipette, V ml Vægten af tomt bægerglas, a gram Vægten af bægerglas med ethanolblanding, b gram Vægt af destillatet (b-a) gram Massefylde af destillat og vand; d g/ml Alkohol% aflæst i skema, ved interpolation eller ved at aflæse graf tegnet fra skemaet. 41
Sammenhæng mellem massefylde og koncentration for ethanol/vandblandinger ved 20 C Massefylde g/ml Vægt-% g/100g Vol.-% ml/100ml 0,9982 0,0 0,0 0,9945 2,0 2,5 0,9910 4,0 5,0 0,9878 6,0 7,5 0,9848 8,0 10,0 0,9819 10,0 12,4 0,9791 12,0 14,8 0,9764 14,0 17,3 0,9739 16,0 19,7 0,9713 18,0 22,1 0,9686 20,0 24,5 0,9659 22,0 26,9 0,9631 24,0 29,2 0,9602 26,0 31,6 0,9571 28,0 33,9 0,9538 30,0 36,2 0,9504 32,0 38,5 0,9468 34,0 40,7 0,9431 36,0 43,0 0,9392 38,0 45,2 0,9352 40,0 47,4 42
43
% Sammenhæng mellem massefylde og koncentration for Ethanol/vandblandinger Vægt% Volumen% 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0,9200 0,9400 0,9600 0,9800 1,0000 1,0200 Massefylde g/ml 44
Forsøgsbilag forsøg 11: Ethanol som opløsningsmiddel. Materialer: Gren fra nåletræ (frisk); rensebenzin; ethanol (denatureret sprit). Forsøg: Skær en frisk gren af et nåletræ. Gnid lidt harpiks fra grenen på huden. Prøv i den nævnte rækkefølge at vaske harpiksen af huden med vand, rensebenzin og ethanol (denatureret sprit). Benyt fugtet vat, som vaskeklud Hvilket stof (vand, rensebenzin eller ethanol) er bedst til at opløse harpiks? Opløs lidt harpiks i et par ml sprit. Laker med blandingen på et stykke pap. Lad spritten fordampe. Prøv næste dag om henholdsvis det lakerede og det ikke-lakerede pap suger vand lige villigt. Syntetisk fremstillede harpikser ligner de naturlige fra nåletræer. Syntetiske harpikser anvendes til fremstilling af lak. Harpiksen opløses først i sprit og males derefter med pensel på en overflade. Efter at spritten er fordampet, er den malede overflade belagt med et tyndt, beskyttende lag af harpiks (lak). 45
Forsøgsbilag forsøg 12: Alkoholpromiller. Øvelse: Promiller Betegnelsen promille anvendes til at angive, hvor mange tusindedele et bestemt stof udgør af en blanding af flere stoffer. Når vi til daglig taler om promiller, mener vi ofte, hvor mange gram ren alkohol, der findes i 1000 ml blod, som vejer Ca. 1000 g. Promilleberegninger I gennemsnit kan man regne med, at ca.55% af en kvindes vægt er kropsvæske, heri medregnet blod. For mænd er det tilsvarende tal 68 %. I de efterfølgende beregningseksempler forudsættes, at massefylden af både blod og kropsvæske er tæt ved 1,0 g/ml. Beregningseksempel En mand på 80 kg har i fortyndet form drukket 60 ml ren alkohol (Ca. 4 alm. øl). Under forudsætning af, at alkoholen ikke er blevet forbrændt i organismen, og at den er jævnt fordelt, kan hans alkoholpromille beregnes til: I beregningen er benyttet, at massefylden for ren ethanol er 0,8 g/ml. Øvelse Hvor mange promiller har en kvinde, der vejer 60 kg, maksimalt i blodet efter hurtigt at have drukket 3 flasker øl. Hver flaske rummer 0,33 liter og indeholder 4,6 vol-% alkohol. 46
Hvor mange promiller har en mand, der vejer 75 kg, maksimalt i blodet efter hurtigt at have drukket en halv flaske rødvin. En flaske rødvin indeholder 750 ml vin, med 11,5 vol% ethanol. Hvor mange genstande indeholder en flaske vin, når en genstand svarer til ca 10g ren alkohol. 47
Kilder. 1. Undervisningsministeriet (2004), Fælles Mål faghæfte 16 Fysik/kemi. Scanprint A/S. 2. At-meddelelse om kemikalier. http://www.at.dk/sw4662.asp 3. Kemi 2000 C, 1.udg.1994, 17. Oplag 2007 - Helge Mygind - Haase. 4. Kemi 2000 A1, 9. Oplag 2007 - Helge Mygind - Haase. 5. Chemistry & Chemical reactivity, 6th Ed. 2006 - Kotz, Treichel and Weaver. 6. Branchearbejdsmiljørådet (2001). Når klokken ringer. Undervisning og forskning. 7. Wøjdemann, Svenn: Kemien vi spiser emnehæfte. 1. Udgave 1992. Forlag Malling Beck A/S. 8. Wøjdemann, Svenn: Kemien vi spiser baggrundshæfte. 1. Udgave 1993. Forlag Malling Beck A/S. 9. Ny Prisma 8, elevbog, 1.udg. 1999 Damgaard m.fl. Forlag Malling Beck. 10. Ny Prisma 8, kopimappe B. 1. udgave 1999 - Damgaard m.fl. - Forlag Malling Beck. 11. Ny Prisma 8, lærerens bog, 1.udgave 2000- Damgaard m.fl.- Forlag malling Beck. 12. Læring, 2.udgave 2007 - Knud Illeris Roskilde Universitetsforlag. 13. Naturfag som almendannelse, 1.udgave 2005 - Svein Sjøberg Klim. 14. Undervisning i fysik, den konstruktivistiske idé 1.udgave 1992 Henry Nielsen m.fl. Gyldendal. 15. Gunner Cederberg: Alkohol også et kemikalie, Spørg Naturen, Gyldendal, 1998. 16. Damgaard.: Ny prisma 9 Fysik og kemi, Malling Beck, 1999 17. Gunnar Cederberg: Alkoholer kemi, teknologi, miljø, elevbog, L&R uddannelse, 2003. Kontakter for virksomhedsbesøg: Hvidovre Hospital: Jeanette Wasser Kirk: Hvidovre Hospital, Kettegård Allé 30, 2650 Hvidovre. Tlf.: 36 32 36 32 Firmaet Chr. Hansen: Michael Hjuler: Jernholmen 1-27, Avedøre, 2650 Hvidovre. Tlf.: 36 86 76 76 48
49