Wetenschappelijke experimenten

Transcriptie

1 Wetenschappelijke experimenten Welkom bij het Science-in-the-box voor scholen wetenschappelijk experimentprogramma, u aangeboden door Procter & Gamble. Dit programma heeft tot doel u eenvoudige en leuke experimenten aan te reiken die gemakkelijk aangeleerd en gebruikt kunnen worden in de klas. De experimenten zijn onderverdeeld in twee leeftijdsgroepen: van 8-11 jaar (lagere school) en van jaar (middelbare school). In sommige gevallen zijn de experimenten opgenomen in beide leeftijdsgroepen, maar met een verschillend focus- en complexiteitniveau. Experimenten voor leerlingen van 8-11 jaar 1. Zeepsop of schuim? Om het verschil aan te tonen tussen hard en zacht water en tussen zeep en detergent (zie ook experiment 8). 2. Peperstrooier: om kennis te maken met begrippen zoals oppervlakte-actieve stoffen en oppervlaktespanning en om te ontdekken hoe zeep vuil losmaakt tijdens het reinigingsproces. 3. Lippenstift verwijderen: om te testen of wasproducten een vettige stof beter kunnen verwijderen dan water. 4. Olie en water: om na te gaan of olie en water zich kunnen vermengen, hoe detergenten vet oplossen en hoe dit toegepast kan worden in geval van olievlekken (zie ook experiment 10). 5. Gootsteenwetenschap: om aan te tonen hoe detergenten werken bij de reiniging van vettige borden (zie ook experiment 11). 6. Verschillende verpakkingsformaten: om aan te tonen welke impact kleinere verpakkingen kunnen hebben op het milieu (zie ook experiment 12). 7. Weg met die vlek: om aan te tonen hoe enzymen werken in een wasproduct. Experimenten voor leerlingen van jaar 8. Waterhardheid Oorzaken en oplossingen: om te bepalen waardoor water hard wordt en hoe zeep en detergenten werken in hard water (geavanceerdere versie van experiment 1). 9. Zeepkracht: om te onderzoeken hoe oppervlaktespanning beweging kan veroorzaken en welke invloed detergenten hebben op oppervlaktespanning. 10. Olievleksimulatie: om een olievlek te simuleren en verschillende technieken te onderzoeken om olievlekken te verwijderen (geavanceerdere versie van experiment 4). 11. Afwaswetenschap: om de voorwaarden te bepalen die vereist zijn om efficiënt af te wassen (geavanceerdere versie van experiment 5). 12. Verpakkingsscore: om de verhouding verpakkingsmateriaal/productinhoud te berekenen voor verschillende types van wasproducten (geavanceerdere versie van experiment 6). 13. Werking van detergent: om het gebruik en de activiteit van enzymen in detergenten te bepalen. Experimenten geschikt voor alle leeftijden 14. Kleurexplosie: om kennis te maken met begrippen zoals oppervlakte-actieve stoffen en oppervlaktespanning en om aan te tonen welke invloed detergenten kunnen hebben op de eigenschappen aan de oppervlakte van een vloeistof. 15. De watereter: om het absorptievermogen aan te tonen van superabsorberende materialen in Pampers in vergelijking met stoffen/katoenen luiers. 16. Zoute soep: om de absorptieverschillen aan te tonen tussen gedistilleerd water en een zoutoplossing. 17. Een citroencelbatterij maken: om aan te tonen hoe een batterij kan worden gemaakt met citroenen. Voor de beste resultaten en een veilig gebruik raden we u aan om de procedures strikt te volgen en het veiligheidsadvies na te leven. Voor meer informatie en feedback neemt u contact op met P&G ( adres: science@pg.com). Pagina 1/40

2 Experiment: 1 Geschikt voor: 8-11 jaar (voor leerlingen van jaar, zie exp. 8) Timing: 20 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Waarom er een kalkring wordt gevormd in het bad? - Wat het verschil is tussen hard en zacht water? - Wat het verschil is tussen zeep en detergent? Zeepsop of schuim? Doelstelling Het verschil aantonen tussen hard en zacht water en tussen zeep en detergent. Materiaal Oliezeep (op plantaardige basis, vloeibare vorm) Afwasmiddel Dreft (of vergelijkbare internationale merken: Dawn, Dreft of Yes) Gedistilleerd water Leidingwater Vier grote potten met deksels Krijt [verbrijzel een stuk bordkrijt] Markeerstift om op de potten te schrijven Maatlepels Een vel zwart knutselpapier Procedure 1. Gebruik de markeerstift om elke pot te nummeren (1, 2, 3 en 4). 2. Vul pot 1 voor ongeveer 1/3 met leidingwater. 3. Vul pot 2 en pot 3 voor ongeveer 1/3 met gedistilleerd water. 4. Voeg 1/2 koffielepel verbrijzeld krijt toe aan pot 3. Schud de pot om het krijt zo veel mogelijk op te lossen. 5. Voeg ¼ koffielepel oliezeep toe aan pot 1, pot 2 en pot 3. Schud elke pot. 6. Ga zorgvuldig na wat u ziet in elke pot. (U kunt dit gemakkelijker zien door de potten tegen het zwarte knutselpapier te houden). 7. Vul daarna pot 4 voor 1/3 met leidingwater. Voeg 1/4 koffielepel afwasmiddel Dreft toe en schud. Wat ziet u? Noteer uw bevindingen. Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Vermijd contact met uw huid en uw ogen. Zeep en water kan een glibberige combinatie zijn. Verwijder onmiddellijk eventuele vlekken op de vloer. Wees voorzichtig als u glazen potten gebruikt. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Hard water bevat veel mineralen (zoals calcium, dat terug te vinden is in krijt). Zacht water bevat niet veel mineralen. Zeepschuim is de witte of grijze laag die op het water drijft en die een laagje vuil kan achterlaten op de zijkant van uw bad of gootsteen. Detergenten zijn stoffen die helpen bij het reinigen. Zeep is een type van detergent. Maar de naam detergent verwijst vaak naar complexere producten zoals afwasmiddel of badschuim, die een andere chemische samenstelling hebben dan zeep. Detergenten zijn beter geschikt om te reinigen in hard water, aangezien de meeste Pagina 2/40

3 Tips voor leerkrachten Het bordkrijt is niet erg oplosbaar in water. Wees dus niet verbaasd als een deel van het krijt niet oplost. Het experiment zal toch lukken. Denk eraan dat het ook leuk is om gekleurd krijt te gebruiken. Resultaten Als u zeep toevoegde aan pot 1, pot 2 en pot 3 en dan schudde met de potten, in welke pot had u dan meer sop? Zat er in een van de potten wit troebel water? In welke potten? Wat gebeurde er toen u schudde met pot 4? Bespreking Het gedistilleerde water in pot 2 is zacht water. Zacht water bevat niet veel mineralen. Er wordt gemakkelijk zeepsop gevormd in zacht water. In pot 3 loste u krijt op in het gedistilleerde water, waardoor het hard werd. Hard water is water dat veel mineralen bevat, zoals calcium. Bordkrijt bestaat uit het mineraal calciumsulfaat. De zeep plakt aan de mineralen in hard water en maakt het water wit en troebel. Het witte troebele materiaal is hetzelfde als het schuim dat u vindt in een ring in het bad. Is uw leidingwater (in pot 1) hard water of zacht water? Afhankelijk van waar u woont kan uw leidingwater hard of zacht zijn. Water wordt van nature hard door langs ondergrondse rotsen te stromen, en dan vooral kalksteenrotsen, en door geleidelijk aan mineralen van de ondergrondse rotsen te ontbinden. Als pot 1 wit en troebel is, dan is uw leidingwater hard. In pot 4 zat ook leidingwater, maar dat water was niet troebel en schuimde niet, ook al was uw leidingwater heel hard. In plaats daarvan zag u veel zeepsop. Dit is omdat Dreft een detergent is. Detergenten kunnen zeepsop produceren, zelfs in hard water. detergenten niet reageren met de mineralen in hard water en geen schuim achterlaten. Verdere links en informatiebronnen Soap Suds Titration, Indiana University - Bloomington ity/demos/12-11%20soap%20suds %20Titration.doc Soft Water and Suds (Science is Fun, van Professor Shakhashiri van de Universiteit van Wisconson-Madison) expts/softwatr.html Pagina 3/40

4 Experiment: 2 Geschikt voor: 8-11 jaar Timing: SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Hoe voorwerpen kunnen drijven op het wateroppervlak? - Of water een huid heeft? - Wat zeep doet met de oppervlaktespanning van water? Peperstrooier Doelstelling Kennismaken met begrippen zoals oppervlakte-actieve stoffen, ook surfactanten genoemd, en oppervlaktespanning, en ontdekken hoe zeep vuil losmaakt tijdens het reinigingsproces. Materiaal Kom Water Peper Stuk zeep Afwasmiddel Dreft Procedure 1. Vul de kom voor de helft met zuiver water, en strooi dan een gelijkmatig dun laagje peper op het water. 2. Raak het water aan met het stuk zeep. Wat gebeurt er met de peper? 3. Giet het water weg en reinig de kom goed om alle zeepsporen te verwijderen. 4. Doe vers water in de kom en strooi er een nieuw laagje peper op. 5. Doe een druppeltje afwasmiddel in het water. Wat gebeurt er met de peper? Resultaten Teken wat u gezien hebt: Kom met peper vóór zeep Kom met peper na zeep Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Zorg ervoor dat uw werkruimte netjes is. Vermijd contact met uw huid en uw ogen. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Oppervlaktespanning: een natuurlijke eigenschap van water, die het water een sterke huid bezorgt een gespannen buitenkant. De huid wordt samengehouden omdat watermoleculen aangetrokken worden naar het wateroppervlak. Dit verklaart waarom waterdruppels parels kunnen vormen, waarom sommige insecten op water kunnen lopen en waarom olie en water zich niet vermengen. Surfactans betekent oppervlakteactief bestanddeel: een stof waardoor vet en vuil zich kunnen vermengen met water, waardoor ze gemakkelijker verwijderd kunnen worden van oppervlakken zoals de menselijke huid, kleding en borden. Pagina 4/40

5 Tips voor leerkrachten Voeg suiker toe om te zien hoe de oppervlaktespanning verandert De peper blijft ter plaatse liggen op het water tot de zeep of het afwasmiddel de huid raakt (de oppervlaktespanning van het water wijzigt). Zeep en detergent verminderen de oppervlaktespanning van het water, waardoor de huid uitgerekt wordt en de peper naar de rand van de kom wordt verspreid. Bespreking Heeft zeep op de huid van het water een andere werking dan op onze eigen huid? Niet echt. De zeep wordt via het water verspreid op uw huid, omringt de kleine vuiltjes op de huid en maakt die los van uw huid, zodat ze met het douchewater weggespoeld worden. Stelt u zich eens voor dat het vuil op uw huid verspreid zou worden zoals de peper in dit experiment! Zowel zeep als afwasmiddel bevatten oppervlakte-actieve stoffen, dit zijn bestanddelen die de oppervlaktespanning van een vloeistof verminderen. Daardoor hebben zepen en afwasmiddelen een reinigende werking, omdat vuil en vet zich gemakkelijker kunnen vermengen met water en weggespoeld kunnen worden. Verdere links en informatiebronnen Pepper Scatter van Questacon Australia ( op: acon.edu.au/squad_activities/ bubbles_pepper_scatter.html Sugar and Spice van Phil Parratore, gebruikt met de toelating van Carson Dellosa Publishing CD-7322, Hands-ON Physical Science, The power of soap op: Meer over oppervlakte-actieve stoffen en hun werking: UK/glossary/surfactants_en.html. Pagina 5/40

6 Experiment: 3 Geschikt voor: 8-11 jaar Timing: 20 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Wat het nu precies is dat een kleurrijke vettige stof zoals lippenstift verwijdert? - Of het iets uitmaakt hoeveel wasproduct we gebruiken? Lippenstift verwijderen Doelstelling Testen of wasproducten een vettige stof zoals lippenstift beter kunnen verwijderen dan water. Materiaal Lippenstift 1 doorzichtige plastic zak met een vel wit papier in Wasproduct 3 kleine plastic bekertjes 3 wattenstaafjes Druppelbuisje Eetlepel en koffielepel Procedure 1. Gebruik de lippenstift om drie grote gekleurde bollen te tekenen op de plastic zak. 2. Vul elke beker tot de helft met water. Noteer op één beker water en zet deze beker opzij. Voeg aan de volgende beker 1 koffielepel wasproduct toe en meng dit met het water. Noteer op deze beker beetje wasproduct. Voeg aan de laatste beker 3 koffielepels wasproduct toe en meng dit met het water. Noteer op deze beker veel wasproduct. 3. Doe met een druppelbuisje 4-5 druppels water in het midden van een van de bollen lippenstift. Gebruik hetzelfde druppelbuisje om 4-5 druppels van de oplossing met weinig wasproduct op de tweede bol te doen, en om tot slot 4-5 druppels van de oplossing met veel wasproduct in het midden van de derde bol lippenstift te doen. Respecteer deze volgorde zorgvuldig. Ziet u verschillen aan de waterdruppels? 4. Probeer met een wattenstaafje de bol lippenstift met de waterdruppels op te Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Zorg ervoor dat uw werkruimte netjes is. Vermijd contact met uw huid en uw ogen. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Surfactans betekent oppervlakteactief bestanddeel: een stof waardoor vet en vuil zich kunnen vermengen met water, waardoor ze gemakkelijker verwijderd kunnen worden van oppervlakken zoals de menselijke huid, kleding en borden. Hoe werkt het? Surfactantiamolecules (ook wel oppervlakteactieve bestanddelen genoemd) kunnen voorgesteld worden als molecules met een hoofd dat aangetrokken wordt tot water en een staart die aangetrokken wordt tot olie of vet en die afgestoten wordt door water. De staartjes worden aangetrokken tot vet zoals lippenstift of vettige vlekken. Pagina 6/40

7 Tips voor leerkrachten De resultaten kunnen verschillen afhankelijk van het merk en type van wasproduct dat u gebruikt om dit experiment uit te voeren. Als u bijvoorbeeld een geconcentreerd product gebruikt, kunnen de resultaten van de oplossing met weinig wasproduct en met veel wasproduct nagenoeg identiek zijn. Daarom raden wij u aan rekening te houden met de informatie op de verpakking van het wasproduct als u uw conclusies trekt. verwijderen. Om de lippenstift te verwijderen maakt u met het wattenstaafje ronde bewegingen bovenop de bol zonder het staafje van het plastic te halen. Kunt u met het water de lippenstift verwijderen van de plastic zak? 5. Herhaal stap 4 met een schoon wattenstaafje om de bol lippenstift te verwijderen met de oplossing met weinig wasproduct. Herhaal deze stap opnieuw om de bol lippenstift te verwijderen met de oplossing met veel wasproduct. Reinigt het wasproduct de lippenstift beter of slechter dan het water? Maakt het een verschil of de oplossing weinig of veel wasproduct bevat? Resultaten Lippenstift is een vorm van vet. Zoals u merkte toen u de lippenstift alleen met water probeerde te verwijderen, vermengen water en vet zich niet echt goed. De oplossingen met wasproduct vermengden zich echter wel goed met de lippenstift en hadden geen moeite om de lippenstift te verwijderen. Hoe sterker het wasproduct (hoe meer wasproduct er toegevoegd is aan het water), hoe beter de reinigende werking. Bespreking Met het wasproduct kon de lippenstift verwijderd worden, aangezien het wasproduct de mogelijkheid biedt om vet en water met elkaar te vermengen. Wasproducten bevatten oppervlakte-actieve stoffen, bestanddelen die vet in water ontbinden, waardoor vet uit kleding kan worden gereinigd. Het is ook belangrijk de juiste hoeveelheid wasproduct te gebruiken om kleding te wassen. Als u niet voldoende wasproduct toevoegt, zal het wasproduct niet optimaal reinigen (zoals u misschien zag bij de oplossing met weinig wasproduct ). Als u te veel wasproduct toevoegt, verspilt u zeep (en geld) en zorgt u ervoor dat het moeilijker wordt om al het wasproduct uit uw kleding te spoelen (hierdoor kan uw kleding stijf en oncomfortabel aanvoelen). Bepaalde nieuwe types van wasproducten zijn geconcentreerde producten: u hebt er dus maar heel weinig van nodig voor een wasbeurt. Het is dan ook heel belangrijk om de richtlijnen te volgen! De staartjes dompelen zich onder in het vet en de hoofdjes trekken water aan. De twee uiteinden van de molecule kunnen het vet en het water binden. Verdere links en informatiebronnen Release the Grease! van de American Chemistry Society op: 1/wondernetdisplay.html?DOC= wondernet%5cactivities%5csoap%5 Cgrease.html Pagina 7/40

8 Experiment: 4 Geschikt voor: 8-11 jaar (voor leerlingen van jaar), zie exp. 10) Timing: 30 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Waarom mensen vaak zeggen dat olie en water zich niet vermengen? Is dit waar? - Wat er gebeurt als er olie terechtkomt in de natuur? Kan de olie opgeruimd worden? Olie en water Doelstelling Nagaan of olie en water zich kunnen vermengen, en op basis hiervan ontdekken hoe detergenten werken om vet te verwijderen. Er wordt aangetoond hoe detergenten gebruikt kunnen worden om olie op vogels te verwijderen. Materiaal Veiligheidsbril 3 kleine kommen, eetlepel Plantaardige olie Afwasmiddel Dreft Opneemmateriaal : 2 tissues 4 wattenpropjes 4 pluimen Klein stukje nylonstof of gebruikte nylonpanty Procedure 1. Doe uw veiligheidsbril aan. 2. Giet ongeveer 1 kopje (200 ml) water in beide kommen. Voeg aan elke kom 1 eetlepel (15 ml) plantaardige olie toe en meng dit goed met de lepel. Bekijk de kommen aandachtig. Wat ziet u? Waar is de olie naartoe? (Hint: voeg meer olie toe als u grotere kommen gebruikt) 3. U ziet hoe de lagen olie en water zich geleidelijk splitsen. Welke laag ligt bovenaan? 4. Voeg nu aan één van de kommen enkele druppels Dreft afwasmiddel toe en meng opnieuw. Wat gebeurt er nu? Welk effect had het afwasmiddel op de olie en het water? (Hint: vergelijk dit met de kom zonder afwasmiddel). 5. Van welke kom denkt u dat de olie gemakkelijker te verwijderen zal zijn? Wat zult u gebruiken om de olie te verwijderen? Probeer een of twee van de vermelde Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Draag een veiligheidsbril. Gemorste plantaardige olie kan de vloer glad maken. Verwijder onmiddellijk eventuele vlekken. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Dispergeermiddel: Iets dat stoffen (zoals olie) afbreekt of ontbindt. Detergent doet dienst als dispergeermiddel, waardoor olie en water zich kunnen vermengen. Pagina 8/40

9 Tips voor leerkrachten opneemmaterialen te gebruiken om de olie op het oppervlak van elke kom te verwijderen. Doe de olie en uw afvalproducten in de derde kom. Verdere links en informatiebronnen Voeg voldoende olie toe om een duidelijke laag te vormen in de kom met water. Het is ook het best om doorzichtige kommen te gebruiken. Resultaten Naam van kom Kom met enkel olie en water Kom met olie, water en afwasmiddel Waarnemingen: Wat gebeurt er als u de olie probeert te verwijderen? Opneemmateriaal 1: Opneemmateriaal 2: Ontdek meer over het redden van zeevogels in geval van olievlekken: Shampooing to Stop Oil Spill Bird Deaths op: m/news/2004/09/0921_040921_o il_penguin.html. /programs/fairy_wildlife_en.html Kunnen olie en water zich vermengen? Neen, olie en water vermengen zich niet. In plaats daarvan drijft olie op het wateroppervlak omdat olie lichter is dan water. Daarom blijft olie aan de oppervlakte. Wat doet het afwasmiddel? Het afwasmiddel doet dienst als dispergeermiddel. Het zorgt ervoor dat olie en water zich kunnen vermengen. Hetzelfde effect wordt vastgesteld bij het wassen van vettige borden. Zodra het vet en het water zich vermengen, kan het vet afgespoeld worden. Jammer genoeg volstaat de toevoeging van afwasmiddel niet om de olie te verwijderen. Het afwasmiddel breekt grote klonters vet alleen in kleinere deeltjes. Bespreking In geval van grote olievlekken op zee moet de olie fysiek verwijderd worden. Zoals u tijdens uw experiment misschien hebt vastgesteld, kan de olie met iets absorberends van het oppervlak worden geschept. Als u een pluim probeerde te gebruiken om de olie te verwijderen, dan hebt u waarschijnlijk gemerkt hoeveel olie eraan bleef plakken (dompel een pluim in water om het verschil te zien). Jammer genoeg absorberen de pluimen van zeevogels ook buitengewoon goed olie. Mensen moeten de vogels vaak helpen om de olie uit hun pluimen te verwijderen, zodat de vogels kunnen herstellen. De mensen wassen de vogels met detergenten die de olie dispergeren, waardoor ze afgespoeld kan worden met water. Pagina 9/40

10 Experiment: 5 Geschikt voor: 8-11 jaar (voor leerlingen jaar, zie exp. 11) Timing: minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Wat er vereist is om een vuil bord schoon te maken? Gootsteenwetenschap Doelstelling Aantonen hoe detergenten werken bij de reiniging van vette borden. Materiaal 4 schone kommen Pindakaas Afwasmiddel Dreft Warm en koud water Procedure 1. Voor een goed experiment moet u 4 kommen even vuil maken. Strijk 1 koffielepel pindakaas uit op de bodem van elke schone kom (doe dit desgewenst met uw vingers). 2. Was een vuile kom met alleen warm water (giet ½ kop water in de kom en wrijf de kom schoon met uw vingers terwijl u tot 10 telt volg ditzelfde schoonmaakproces ook voor de volgende kommen. 3. Was een vuile kom met alleen koud water. 4. Voeg 4 druppels afwasmiddel toe aan ½ kop warm water. Giet het warme zeepwater in een vuile kom en was hem af. 5. Voeg 4 druppels afwasmiddel toe aan ½ kop koud water. Giet het koude zeepwater in een vuile kom en was hem af. Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Warm water kan de huid verbranden! Test de temperatuur van het warme water zorgvuldig en voeg een beetje koud water toe als het water te heet is. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Micel: Wordt gevormd als een groep detergentmolecules hun staartjes in vet onderdompelen en een bol vormen waarbij enkel hun hoofdjes te zien zijn die dol zijn op water. Op deze manier kan detergent vet afbreken en reinigen. Resultaten Noteer uw resultaten in de onderstaande tabel: Pagina 10/40

11 Tips voor leerkrachten Om het grootste verschil tussen de verschillende wasoplossingen te zien, laat u de pindakaas eerst volledig opdrogen voordat u de kommen wast. Was-omstandigheden Schoon: Ja of Nee Waarnemingen Alleen warm water Alleen koud water Warm water + zeep Koud water + zeep Verdere links en informatiebronnen Meer over surfactantia (oppervlakteactieve stoffen) en hun werking: thebox.com/en_uk/glossary/ surfactants_en.html Welke wasomstandigheden geven het schoonste resultaat? Ging het beter met warm zeepwater dan met koud zeepwater? Bespreking U hebt waarschijnlijk gemerkt dat water (zowel warm als koud) op zich niet volstaat om een bord met een vettige stof zoals pindakaas proper te wassen. Er is detergent vereist om het bord proper te krijgen. Detergenten maken zo goed schoon dankzij hun speciale chemische eigenschappen. Detergentmolecules kunnen voorgesteld worden als molecules met een hoofd dat aangetrokken wordt tot water en een staart die aangetrokken wordt tot olie en afgestoten wordt door water. Waarom slaagt detergent er zo goed in om vet af te breken? De staartjes worden aangetrokken tot vet, in dit experiment de pindakaas. Als de staartjes vet tegenkomen, dompelen ze zich onder in de vetdeeltjes en breken ze die af. Als voldoende detergentmolecules hun staartjes onderdompelen in het vet, kunnen ze een deeltje vet omringen en enkel hun hoofdjes laten zien die dol zijn op water (zie afbeelding). Zo een sferische groep detergentmolecules wordt een micel genoemd. Het water kan het vet zeer gemakkelijk verwijderen als het vet gevangen zit in een micel van detergentmolecules. Daarom slaagt detergent er zo goed in om vette borden schoon te maken! Pagina 11/40

12 Experiment: 6 Geschikt voor: 8-11 jaar (voor leerlingen jaar, zie exp. 12) Timing: 20 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Of het iets uitmaakt welk type en formaat van wasproduct u koopt? - Of u het milieu kunt helpen door grote hoeveelheden te kopen of door geconcentreerde producten te kiezen? Verschillende verpakkingsformaten Doelstelling Aantonen welke impact kleinere verpakkingen kunnen hebben op het milieu. Materiaal Informatie over vier verschillende types en merken van wasproducten. Probeer verschillende verpakkingstypes en -formaten te verzamelen. Procedure 1. Lees aandachtig de verpakking van elk wasproduct en vul de onderstaande tabel in. 2. Lees alle vermeldingen op de verpakking. 3. Het aantal vereiste verpakkingen voor 100 wasbeurten kan berekend worden door 100 te delen door het aantal wasbeurten per verpakking en dan af te ronden naar het volgende gehele getal. Resultaten Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Vermijd dat chemicaliën in contact komen met de ogen en de huid. Spoel goed met water als er gemorst wordt. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Recyclagemateriaal na consumptie betekent verpakking die gebruikt werd en dan door iemand als u gerecycleerd werd alvorens deel uit te maken van de nieuwe fles of doos. Geconcentreerde / compacte detergenten: Er was een trend om detergenten met minder vulsel te ontwikkelen, waardoor het product kleiner maar toch minstens even effectief is. De voordelen hiervan: minder milieu-impact bij de productie, het transport en de verpakking van detergenten, en Pagina 12/40

13 Tips voor leerkrachten Als u informatie verzamelt over de vier verschillende merken van wasproducten, probeer dan verschillende verpakkingstypes en - formaten te verzamelen. Anders kan elke student een detergentverpakking van thuis meebrengen om te bestuderen. Naam van product Productbeschrijving Wasbeurten per verpakking Aantal vereiste verpakkingen voor 100 wasbeurten Type van verpakking (Antwoord omcirkelen) * Kartonnen doos * Plastic fles * Navulsysteem * Kartonnen doos * Plastic fles * Navulsysteem * Kartonnen doos * Plastic fles * Navulsysteem * Kartonnen doos * Plastic fles * Navulsysteem Kan de verpakking hergebruikt of gerecycleerd worden? (Antwoord omcirkelen) * Neen * Hergebruikt * Gerecycleerd * Weet niet * Neen * Hergebruikt * Gerecycleerd * Weet niet * Neen * Hergebruikt * Gerecycleerd * Weet niet * Neen * Hergebruikt * Gerecycleerd * Weet niet minder afvalwater (gebruikt vuil water) dat behandeld moet worden. Vloeibare detergenten zijn geconcentreerd en poeder is compact. Verdere links en informatiebronnen Bron: Soap Box Opera in Science Fair Fun Designing Environmental Science Projects (EPA530-K ) Meer over de recyclage van detergent- en schoonmaakproductverpakkingen op: environment/recycleit1.cfm. Van welk wasproduct moest u het minst verpakkingen kopen voor 100 wasbeurten? Waarom is het bevorderlijk voor het milieu als u minder verpakkingen moet kopen? Als de verpakking van het wasproduct recycleerbaar was, was de verpakking zelf ook vervaardigd uit gerecycleerde materialen? Indien ja, welk percentage van het materiaal was afkomstig van gerecycleerd materiaal na consumptie (Zie termen : Recyclagemateriaal na consumptie)? Bespreking De keuze van het type en het soort verpakking van wasproduct heeft een invloed op het milieu. Door minder grotere verpakkingen of meer geconcentreerde producten te kopen, kunt u de hoeveelheid verpakking beperken die u gebruikt. In uw gegevenstabel ziet u dat hoe meer wasbeurten een verpakking biedt, hoe minder verpakkingen er gekocht moeten worden om te kunnen wassen. Pagina 13/40

14 Dit betekent dat u minder verpakkingen moet verwijderen als ze leeg zijn. Dit helpt om de hoeveelheid plastic of karton te beperken die gebruikt wordt voor de productie van verpakking, alsook om de hoeveelheid afval te beperken. Lege verpakkingen recycleren of opnieuw gebruiken is een andere manier om het milieu te helpen. U kunt ook verpakkingen kopen die zelf al vervaardigd zijn uit gerecycleerd plastic of karton. Pagina 14/40

15 Experiment: 7 Geschikt voor: 8-11 jaar Timing: 30 minuten tot 4 uur (of s nachts). Voorbereiding: 15 minuten. SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Hoe hardnekkige vlekken verwijderd worden uit vuile kleding? - Wat een enzym is? - Wat enzymen doen in wasproduct? Weg met die vlek Doelstelling Tonen hoe enzymen werken in een wasproduct. Materiaal Drie glazen Warm water Wasproduct dat enzymen bevat (de meeste waspoeders) Wasproduct dat geen enzymen bevat (wasproduct voor wol) Drie stukken katoendoek Ketchup zonder kunstmatige kleurstof Procedure 1. Smeer een dun laagje ketchup op drie stukken katoendoek. Laat de ketchup volledig opdrogen (dit moet vooraf of tijdens een vorige les worden gedaan). 2. Doe in het ene glas 100 ml (1/2 kopje) warm water. Noteer op het glas water. 3. Meng 15 ml (1 eetlepel) van een van de wasproducten met 100 ml (1/2 kopje) warm water in een ander glas. Noteer de naam van het wasproduct op het glas. 4. Meng 15 ml (1 eetlepel) van het andere wasproduct met 100 ml (1/2 kopje) warm water in het derde glas. Noteer de naam van het wasproduct op het glas. 5. Stop een stuk katoendoek met ketchup in elk glas tot het volledig onder water zit. 6. Neem aandachtig de veranderingen waar die u ziet na ½ uur, en na meerdere uren. In welk glas is de tomatenkleur op het doek het meest verbleekt? Als er nog vaste ketchupdeeltjes op het doek zijn, schraapt u ze af of spoelt u ze weg om te controleren of er een vlek is op de stof eronder. Resultaten In het glas met het wasproduct met enzymen braken de enzymen in dat wasproduct het element af dat zorgt voor de rode kleur van ketchup. Aangezien de kleur afgebroken werd, Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Zelfs als u werkt met voedsel mag u nooit eten of drinken terwijl u experimenten uitvoert. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Enzymen zijn een belangrijk element in veel moderne detergenten. Dit zijn complexe molecules geproduceerd door levende organismen die specifieke taken vervullen. Enzymen die proteasen worden genoemd breken (splitsen) proteïnen af (op[ je kleding kunnen er zich vlekken op basis van proteïnen bevinden, bvb. de rode kleur van ketchup). Andere types van enzymen vervullen verschillende taken: sommige breken zetmeel af, andere breken vet af. Pagina 15/40

16 Tips voor leerkrachten Om het grootste verschil te zien tussen de vuile kleding in de drie testoplossingen, laat u de kleding zo lang mogelijk weken alvorens de resultaten af te lezen. Na amper ½ uur weken is er al wat verschil te zien, maar het is aanbevolen de kleding meerdere uren of s nachts te laten weken voor het meest betrouwbare en duidelijkste resultaat. verbleekte de kleur en werd de vlek verwijderd. Bespreking Welke types van vlekken kunnen enzymen in wasproduct en in vaatwasmiddel afbreken volgens u? Kunt u ze opsommen? Verdere links en informatiebronnen Voor meer informatie over enzymen in wasproducten: en_uk/glossary/enzymes2_en.html Bronnen: McKee, Dennis en Lynn Wicker. Digesting Protein Simple and Fun Science Simplified, Book F. Essential Learning Products, Pagina 16/40

17 Experiment: 8 Geschikt voor: jaar (voor leerlingen 8-11 jaar, zie exp. 1) Timing: 30 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Wat water hard maakt? - Wat ringen op uw bad veroorzaakt? - Hoe detergenten werken in hard water? Waterhardheid Oorzaken en oplossingen Doelstelling Ontdekken wat hard water is en bepalen wat water hard maakt. Observeren hoe zeep en detergent werken in hard water en bepalen waarom die waarneming onze manier van schoonmaken kan veranderen. Materiaal Oliezeep (op plantaardige basis, vloeibare vorm) Afwasmiddel Dreft Leidingwater Gedistilleerd water 6 grote potten met deksel Epsomzout (magnesiumsulfaat) Krijt (verbrijzel een stuk bordkrijt) [calciumsulfaat] Soda (natriumcarbonaat) Procedure 1. Nummer de zes potten (1, 2, 3, 4, 5 en 6) met een permanente markeerstift. 2. Doe in pot 1: 200 ml (1 kop) leidingwater. Doe in pot 2 tot 5: 200 ml (2 kopjes) gedistilleerd water. 3. Doe in pot 3 tot 5: 1 eetlepel van het product vermeld in de onderstaande tabel. Doe de deksels op de potten en schud elke pot om elke oplossing te mengen en de chemische stof zoveel mogelijk op te lossen. 4. Voeg ¼ eetlepel oliezeep toe aan pot 1 tot 5, doe de deksels op de potten en schud elke pot minstens 10 keer en noteer dan de relatieve hoeveelheid (veel, wat of geen) zeepsop die u waarneemt in de onderstaande tabel, evenals andere belangrijke veranderingen die u ziet. 5. Op basis van de hoeveelheid zeepsop die u opmerkte, ordent u in de onderstaande tabel Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Vermijd contact met uw huid en uw ogen. Zeep en water kan een glibberige combinatie zijn. Verwijder onmiddellijk eventuele vlekken op de vloer. Wees voorzichtig als u glazen potten gebruikt. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Hard water bevat veel mineralen (zoals calcium, dat terug te vinden is in krijt). Zacht water bevat niet veel mineralen. Zeepschuim is de witte of grijze laag die op het water drijft en die een laagje vuil kan achterlaten op de zijkant van uw bad of gootsteen. Builders binden kationen (ionen met positieve ladingen), zoals calcium- en magnesiumionen. Door de kationen effectief te binden, worden de minerale ionen verwijderd uit het water. Dit resulteert in zachter water. Builders verbeteren de kwaliteit van het water en Pagina 17/40

18 Tips voor leerkrachten Het bordkrijt is niet erg oplosbaar in water. Wees dus niet verbaasd als niet al het krijt oplost. Het experiment zal toch lukken. Denk eraan dat het ook leuk is om gekleurd krijt te gebruiken. de 5 potten, waarbij 1 het minst zeepsop had en 5 het meest zeepsop had. 6. Voor de oplossing met het minst zeepsop maakt u een nieuwe hoeveelheid van die oplossing (volg dezelfde procedure als toen u de oplossing de eerste keer maakte) in de laatste pot (genummerd als pot 6). 7. Voeg ¼ eetlepel Dreft (in plaats van de oliezeep) toe aan de nieuwe oplossing in pot 6. Sluit de pot en schud er minstens tien keer mee. Ziet u meer of minder zeepsop in vergelijking dan de oplossing met zeep? Resultaten Pot Testoplossing Waarnemingen Rangschikking op basis van zeepsop 1 Leidingwater 2 Gedistilleerd water 3 Gedistilleerd water + epsomzout 4 Gedistilleerd water + krijt 5 Gedistilleerd water + soda 6 Voeg detergent toe aan de testoplossing In welke pot zag u het meeste zeepsop toen u de oliezeep toevoegde? In welke pot zag u het minste zeepsop toen u de oliezeep toevoegde? Was er een verschil toen u het afwasmiddel toevoegde in plaats van de oliezeep? Bespreking Hard water is water dat opgeloste mineralen bevat. U maakte hard water in pot 3 en pot 4 door mineralen toe te voegen en op te lossen in het water. De scheikundige naam van epsomzout is magnesiumsulfaat en de scheikundige naam van bordkrijt is calciumsulfaat. Calcium- en magnesiumionen zijn de belangrijkste mineralen die verantwoordelijk zijn voor de hardheid van water. Afhankelijk van uw woonplaats kan het leidingwater heel hard zijn. De hardheid van het leidingwater is afhankelijk van de lokale geologie en de types van rotsen waarlangs het grondwater stroomt voordat het uit uw kraan komt. Hoe hard was het leidingwater dat u testte? Het gedistilleerde water in pot 2 was zacht water. Zacht water bevat niet veel mineralen. Er wordt gemakkelijk zeepsop gevormd in zacht water. voorkomen de vorming van zeepschuim, waardoor de detergenten efficiënter kunnen werken, zelfs in hard water. Verdere links en informatiebronnen Voor meer informatie over builders in detergenten: glossary/builders_en.html Bronnen: Soap Suds Titration, Indiana University - Bloomington ity/demos/12-11%20soap%20suds %20Titration.doc Soft Water and Suds (Science is Fun, van Professor Shakhashiri van de Universiteit van Wisconson-Madison) expts/softwatr.html Pagina 18/40

19 In hard water reageert de zeep echter met het calcium of magnesium om een troebele witte vloeistof te vormen. Zo wordt een ring van zeepschuim gevormd. De volgende chemische reactie beschrijft dit proces: 2 Na + (aq) + 2 RCOO - (aq) + Ca 2+ (aq) = 2 Na + (aq) + Ca(RCOO) 2 Als alle calcium- of magnesiumionen in het harde water gereageerd hebben met de zeep, begint de zeep zeepsop te vormen. U kunt dit testen door meer zeep toe te voegen aan een van uw potten met hard water. Merkte u een troebele witte vloeistof op in een van de potten die u testte? Was er een verband tussen de potten die geen zeepsop produceerden en de potten die troebel werden na de toevoeging van de zeep? Bekijk uw rangschikking op basis van de hoeveelheid zeepsop in uw gegevenstabel. Mocht u de potten 1 tot 5 moeten ordenen naargelang van de waterhardheid, waarbij 1 het hardste water en 5 het zachtste water is, zou de rangschikking dan dezelfde zijn als voor het zeepsop? U hebt waarschijnlijk opgemerkt dat het afwasmiddel probleemloos zeepsop vormde, zelfs in uw hardste water. Dit is omdat detergenten complexere schoonmaakbestanddelen zijn met andere chemische samenstellingen dan zeep. Detergenten bevatten vaak een mix van componenten die allemaal bijdragen tot de reinigingskracht van een detergent. Een van de componenten aanwezig in detergenten is een groep van materialen die builders worden genoemd. Builders verbeteren de kwaliteit van het water en voorkomen de vorming van zeepschuim, waardoor de detergenten efficiënter kunnen werken, zelfs in hard water. De oplossing die u in pot 5 maakte, bevatte soda of natriumcarbonaat. Soda is een voorbeeld van een builder. Soda zal het water zachter maken door calcium- en magnesiumionen te verwijderen uit hard water. Merkte u zeepsop op in pot 5? Wat zou er volgens u gebeuren mocht u soda toevoegen aan leidingwater in plaats van gedistilleerd water? Pagina 19/40

20 Experiment: 9 Geschikt voor: jaar Timing: 5-10 minuten SiB voor scholen Experimentenmenu Hebt u zich ooit al afgevraagd? - Hoe een boot kan drijven op water? - Waarom water parelt? Zeepkracht Doelstelling Onderzoeken hoe veranderingen van de oppervlaktespanning beweging kunnen veroorzaken en welke invloed detergenten hebben op de oppervlaktespanning. Materiaal Rechthoekige schaal of gootsteen vol water Afwasmiddel Dreft Karton en schaar Procedure 1. Knip uit het karton een kleine boot volgens de tekening hierboven. Zorg ervoor dat de boot de kleine rechthoekige uitsparing aan de achterkant en een punt aan de voorkant heeft. 2. Plaats de boot voorzichtig op het water in de schaal of de gootsteen. 3. Doe een druppeltje afwasmiddel in de uitsparing van de boot. Wat gebeurt er? 4. Om het experiment te herhalen moet u de schaal na elke test zorgvuldig spoelen. 5. Probeer boten met andere vormen en formaten. Is er een optimaal bootontwerp? Resultaten Maak een tekening van uw eigen bootontwerp. Veiligheid voor alles! Voor dit experiment: Voordat u start met een experiment is het belangrijk dat u over een schone werkruimte beschikt. Was uw handen regelmatig. Denk er altijd aan de instructies zorgvuldig te lezen en op te volgen. Nieuwe woordenschat Oppervlaktespanning: een natuurlijke eigenschap van water die het water een sterke huid bezorgt een gespannen oppervlak. De huid wordt samengehouden omdat watermoleculen aangetrokken worden naar het wateroppervlak. De oppervlaktespanning zorgt ervoor dat een boot kan drijven op het wateroppervlak en is verantwoordelijk voor dingen zoals parelend regenwater op een geboende auto. Surfactant betekent oppervlakte-actief bestanddeel: dit vermindert de oppervlaktespanning van water, waardoor vuil en vet zich gemakkelijker kunnen vermengen met water en gereinigd kunnen worden. Pagina 20/40