VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS TV TOEGEPASTE CHEMIE. GRAFISCHE WETENSCHAPPEN Derde graad TSO

Transcriptie

1 VLAAMS VERBOND VAN HET KATHOLIEK SECUNDAIR ONDERWIJS LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS TV TOEGEPASTE CHEMIE GRAFISCHE WETENSCHAPPEN Derde graad TSO Brussel - Licap: - september 1992

2 INHOUD 1 BEGINSITUATIE ALGEMENE DOELSTELLINGEN ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN OVERZICHT VAN DE LEERINHOUDEN LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN, PEDAGOGISCH- DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN De chemische reactie Chemisch evenwicht Koolstofchemie Kunststoffen Chemie in de grafische wereld MINIMALE MATERIELE VEREISTEN EVALUATIE BIBLIOGRAFIE TV Toegepaste chemie 3 Grafische wetenschappen

3 1 BEGINSITUATIE De doelstellingen van het vak TV Toegepaste chemie van de tweede graad van de studierichting Grafische wetenschappen gelden als beginsituatie. Dit betekent dat de leerlingen voldoende kennis en inzicht verworven hebben voor wat betreft volgende leerinhouden: - het structuurmodel van de materie; - atoombouw en periodiek systeem der elementen; - de chemische binding en chemische verbindingen; - de chemische reactie; - anorganische verbindingsklassen; - het gedrag van stoffen in water; - kwantitatieve aspecten in de chemie. 2 ALGEMENE DOELSTELLINGEN Chemie zal door de leerlingen ervaren worden als een belangrijk onderdeel van het te verwerven cultuurbezit, het moet voor hen meer betekenen dan gewoon een vak. Ze moeten zich bewust zijn van de gunstige invloed die chemie heeft op onze welvaart en onze samenleving door zijn verwezenlijkingen op het gebied van kunststoffen en meer bepaald voor toepassingen in de grafische wereld. De leerlingen moeten de verworven basiskennis kunnen gebruiken bij het verklaren van verschijnselen en van toepassingen die voorkomen in het vak TV Grafische technieken Technologie. Ze moeten in staat zijn om verantwoord om te gaan met chemische producten die gebruikt worden in de grafische industrie. Hierbij moeten ze op een objectieve manier kunnen oordelen over bepaalde milieuproblemen die hier soms mee gepaard gaan en hoe deze kunnen opgelost worden. Zelf moeten ze een gefundeerde attitude verwerven in verband met het veilig en milieubewust omgaan met stoffen. Hiervoor moeten ze kennis gebaseerd op inzicht verwerven. De verworven kennis moet op een inzichtelijke manier worden toegepast. De leerlingen zijn na de derde graad in staat om hogere studies in grafische richtingen, met chemie als een belangrijke component, aan te vangen. 3 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN Om de gestelde doelstellingen te bereiken is het noodzakelijk dat de chemielessen in een degelijk aangepast lokaal gegeven worden. De leraar zal zoveel mogelijk uitgaan van demonstratieproeven en verschijnselen uit het dagelijks leven. Voor het visualiseren van het verloop van chemische reacties zal men stereomodellen gebruiken, aan te vullen met computersimulaties, dia's, transparanten en dergelijke. De leerstof van de derde graad staat in functie van de toepassingen in de grafische wereld, hiervoor werd in het tweede leerjaar een thema 'Chemie in de grafische wereld' ingelast. Aspecten van dit thema met verwijzingen naar toepassingen in de grafische wereld komen reeds vroeger aan bod. Men zal in de mate van het mogelijke ondersteunend werken voor het vak TV Grafische technieken Technologie. Voor de uitwerking van dit thema kan er contact genomen worden met de leraar Technologie. TV Toegepaste chemie 5 Grafische wetenschappen

4 Er worden per leerjaar minstens drie leerlingenpractica verplicht gesteld, deze sluiten aan bij de geziene leerstof. Deze practica zijn nuttig voor: - het concretiseren van de leerstof; - voor het verwerven van een gepaste attitude in verband met het veilig, verantwoord en milieubewust omgaan met stoffen; - als voorbereiding op hogere studies gericht op een technisch-wetenschappelijke loopbaan. In het eerste leerjaar moet er een practicum uitgevoerd worden in verband met het verantwoord omgaan met chemische producten die gebruikt worden in de grafische sector met inbegrip van stockering en afvalbehandeling. Dit verplicht practicum is enkel zinvol wanneer het inhoudelijk vooraf besproken werd met de leraar TV Grafische technieken Technologie. De overige laboratoriumoefeningen mogen vrij gekozen worden aansluitend bij de geziene leerstof. Een onderwerp kan slechts in aanmerking komen voor laboratoriumoefeningen wanneer het eerst theoretisch behandeld werd. De vrij te kiezen practica kunnen in verband staan met: - reactiesnelheid; - kwantitatieve aspecten van chemische reacties; - chemisch evenwicht; - ph-metingen; - titraties; - buffermengsels; - eigenschappen van koolstofverbindingen; - een bereiding van een koolstofverbinding met analyse van het eindproduct; - toepassingen uit de grafische wereld bijvoorbeeld in verband met het maken van een inkt, samenstelling en eigenschappen van inkt, samenstelling en eigenschappen van verf, zwart-witfotografie, waterkwaliteit. Van elke labo-oefening maken de leerlingen een verslag. De leerlingen krijgen op voorhand een instructieblad. In de tweede graad volstond het om het instructieblad door de leerlingen te laten invullen bij het opstellen van het verslag. In de derde graad streeft men hiervoor naar meer zelfstandig werk van de leerlingen. In het verslag kunnen volgende punten voorkomen: - de doelstellingen van het practicum; - theoretische beschouwingen in verband met het practicum; - benodigdheden; - R- en S-zinnen (Risk & Safety) en gevarensymbolen met hun betekenis voor elke reagens, reactieproducten andere gebruikte of gevormde stof; - werkwijze/proefopstelling; - resultaten; - besluit; - antwoorden op enkele via het instructieblad gestelde denkvragen. Denkvragen moeten niet noodzakelijk op het einde van het instructieblad vermeld worden. Het kan interessant zijn om in het begin of tijdens het practicum de leerlingen denkvragen te laten beantwoorden, deze kunnen eventueel ook mondeling gesteld worden. De leerlingenmoeten het instructieblad aandachtig bestudeerd hebben alvorens met de uitvoering van de laboratoriumoefening te beginnen. Het maken van een verslag mag gerust als huistaak opgegeven worden. TV Toegepaste chemie 6 Grafische wetenschappen

5 Het is ook nuttig in samenspraak met de schooldirectie een laboratoriumreglement op te stellen. Om de leraar behulpzaam te zijn bij het opstellen van de jaarplanning stellen wij volgende urenverdeling voor. EERSTE LEERJAAR Minstens drie leerlingenpractica LEERINHOUDEN Eerste leerjaar 1 De chemische reactie 1.1 Energetische aspecten 1.2 Reactiesnelheid 1.3 Kwantitatieve aspecten (U) 2 Chemisch evenwicht 3 Koolstofchemie 3.1 Koolstofketens 3.2 Koolwaterstoffen 3.3 Monofunctionele verbindingsklassen TOTAAL Aantal uren (U) (U) Minstens drie leerlingenpractica LEERINHOUDEN Tweede leerjaar 3.3 Monofunctionele organische verbindingsklassen (vervolg) 3.4 Polyfunctionele verbindingsklassen 4 Kunststoffen 5 Chemie in de grafische wereld (thema) Aantal uren TOTAAL 25 4 OVERZICHT VAN DE LEERINHOUDEN EERSTE LEERJAAR Minstens drie leerlingenpractica waaronder één in verband met het verantwoord omgaan met chemische producten gebruikt in de grafische sector. 1 De chemische reactie 1.1 Energetische aspecten Inwendige energie Activeringsenergie Reactie-energie TV Toegepaste chemie 7 Grafische wetenschappen

6 1.2 Reactiesnelheid Definitie van de reactiesnelheid Botsingstheorie Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden 1.3 Kwantitatieve aspecten (U) 2 Het chemisch evenwicht Betekenis van het chemisch evenwicht Het ionenproduct van water ph van een oplossing en betekenis van een buffer Verschuiving van het chemisch evenwicht 3 Koolstofchemie 3.1 Koolstoffen De bindingsmogelijkheden van het koolstofatoom Vertakte en onvertakte ketens Acyclische en cyclische ketens Structuurisomerie 3.2 Koolwaterstoffen Koolwaterstoffen. verzadigde KWS. onverzadigde KWS Toepassingen in de grafische sector 3.3 Monofunctionele verbindingsklassen Alcoholen en fenolen Ethers Aldehyden en ketonen Toepassingen in de grafische sector TWEEDE LEERJAAR Minstens drie leerlingenpractica 3.3 Monofunctionele organische verbindingsklassen (vervolg) Carbonzuren Carbonzuuresters Halogeenhoudende acyclische koolstofverbindingen Stikstofhoudende acyclische koolstofverbindingen. aminen. amiden (U) 3.4 Polyfunctionele verbindingsklassen Hydroxycarbonzuren (U) Aminozuren en eiwitten (U) Sachariden (gluciden) Lipiden (U) TV Toegepaste chemie 8 Grafische wetenschappen

7 4 Kunststoffen Polymeren. samenstelling. vorming: polymerisatie polycondensatie (U) Indeling van kunststoffen Toepassing en recyclage 5 Chemie in de grafische wereld (thema). inkt. substraat (papier). fotografisch proces. waterkwaliteit (U) 5 LEERPLANDOELSTELLINGEN, LEERINHOUDEN, PEDAGOGISCH- DIDACTISCHE WENKEN EN DIDACTISCHE MIDDELEN Eerst worden de doelstellingen weergegeven gevolgd door de in een ander lettertype gedrukte leerinhouden en daarna de didactische wenken. EERSTE LEERJAAR Minstens drie laboratoriumoefeningen waaronder één in verband met het verantwoord omgaan met chemische producten gebruikt in de grafische wereld. 5.1 De chemische reactie Energetische aspecten van een chemische reactie - De inwendige energie, de activeringsenergie en de reactie-energie kunnen omschrijven. - De reactie-energie in verband kunnen brengen met de verandering van inwendige energie en de geleverde arbeid. (U) Inwendige energie Activeringsenergie Reactie-energie Het begrip 'inwendige energie' werd aangebracht in het vak TV Toegepaste fysica van het tweede leerjaar van de tweede graad. De invloed van de arbeid kan weggewerkt worden door steeds een constant gasvolume te beschouwen. Er wordt niet gesproken over enthalpie en enthalpieverandering. De grafiek met het verband tussen de energie en het reactieverloop kan gegeven worden met aanduiding van de activeringsenergie en van het energetisch effect van de reactie. TV Toegepaste chemie 9 Grafische wetenschappen

8 5.1.2 Reactiesnelheid - De reactiesnelheid kunnen omschrijven. - Een chemische reactie zien als een gevolg van effectieve beslissingen tussen deeltjes. - Verduidelijken waarom temperatuur, concentratie, katalysator en verdelingsgraad de reactiesnelheid beïnvloeden. Definitie van de reactiesnelheid Botsingstheorie Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden De reactiesnelheid dient omschreven te worden als de verhouding van een concentratieverandering en een tijdsinterval. Men doet de leerlingen inzien dat de botsingstheorie vooral toepasbaar is op gasreacties. Dit leerstofpunt kan sterk experimenteel ondersteund worden en is zeer geschikt voor laboratoriumoefeningen. De reactiesnelheidsvergelijking moet niet gegeven worden. Er moet zeker niet over reactiemechanismen gesproken worden Kwantitatieve aspecten (U) - Eenvoudige stechiometrische berekeningen kunnen uitvoeren. Stechiometrische berekeningen Enkel reacties met reagentia in stechiometrische verhoudingen en niet met overmaat worden als voorbeeld genomen. 5.2 Chemisch evenwicht - De chemische evenwichtstoestand omschrijven als een dynamisch stabiele toestand gekenmerkt door eenzelfde reactiesnelheid van twee reacties die gelijktijdig verlopen in tegengestelde zin. - De evenwichtsconstante kunnen uitdrukken in functie van evenwichtsconcentraties voor homogene en heterogene evenwichten. - Verschuiving van chemische evenwichten kunnen voorspellen en verduidelijken. - Het ionenproduct van water met zijn betekenis weergeven. - De ph van een oplossing kunnen definiëren en de betekenis van een buffer kunnen verwoorden. Betekenis van het chemisch evenwicht Verschuiving van het chemisch evenwicht Het ionenproduct van water ph van een oplossing en de betekenis van een buffer In eerste instantie kan men als voorbeeld het dynamisch evenwicht tussen een vloeistof en haar damp ( in een afgesloten ruimte) aanbrengen, hoewel dit geen homogeen evenwicht is. Vervolgens maakt men het onderscheid tussen homogeen en heterogeen evenwicht. De invloed van de temperatuur op het evenwicht kan hier al ter spraken komen. Daarna geeft men een voorbeeld van een chemisch evenwicht door een evenwichtsreactie met één van de reagentia in mindermaat waarvan men de aanwezigheid bij het evenwicht aantoont. Wanneer men oefeningen maakt op het verband tussen de evenwichtsconstante en de evenwichtsconcentratie is het gewenst om eerst het principe van de stechiometrische berekeningen (zie punt 5.1.3) te zien. TV Toegepaste chemie 10 Grafische wetenschappen

9 Bij het heterogeen evenwicht moet enkel het principe gegeven worden namelijk: - het verband tussen de evenwichtsconstante K c en evenwichtsconcentraties; - de betekenis van het oplosbaarheidsproduct. Er dienen geen oefeningen in verband met het oplosbaarheidsproduct gemaakt te worden. Het onderscheid tussen ionogene en ionofore stoffen kan hier gemaakt worden, alsook het onderscheid tussen sterke en zwakke elektrolyten. De zuur-/base-definitie volgens Brönsted wordt gegeven met uitdrukkelijke vermelding dat het over deeltjes gaat en niet over stoffen. Het onderscheid met de theorie van Arrhenius, waar zuren en basen als stoffen gedefinieerd zijn, wordt gegeven. De definitie van het ionenproduct van water wordt in verband gebracht met het chemisch evenwicht. De ph van een oplossing wordt gedefinieerd en enkel berekend voor oplossingen met sterke zuren en voor oplossingen met sterke basen. De interpretatie van de ph-schaal werd gezien in de tweede graad. De definitie en de samenstelling van een buffer kan ook gegeven worden, de werking van een buffer dient enkel experimenteel geïllustreerd te worden. De definitie van de buffercapaciteit kan hier eventueel ook aan bod komen. Het belang van de bufferwerking bij tal van grafische processen wordt ook ter illustratie gegeven (bijvoorbeeld bij additieven of toevoegmiddelen). De waterkwaliteit in grafische processen kan hier ook ter sprake komen. 5.3 Koolstofchemie Koolstofketens - De bindingsmogelijkheden van het koolstofatoom kunnen afleiden uit het aantal elektronen op de buitenste schil. - Het onderscheid kunnen maken tussen vertakte en onvertakte ketens. - Het onderscheid kunnen maken tussen cyclische en acyclische ketens. - Enig inzicht hebben in de ruimtelijke structuur van de ketens. - Het begrip isomerie kunnen verwoorden en structuurisomeren van elkaar kunnen onderscheiden. De bindingsmogelijkheden van het koolstofatoom Vertakte en onvertakte ketens Acyclische en cyclische ketens Structuurisomerie De bindingsmogelijkheden van het koolstofatoom worden afgeleid enkel steunend op het aantal elektronen op de buitenste schil, de promotie van een elektron komt hier zeker niet ter sprake. Hier is het gebruik van stereomodellen noodzakelijk. Structuurisomeren moet men door de leerlingen laten opstellen op basis van molecuulformules (brutoformules) Koolwaterstoffen - Verduidelijken waarom KWS apolair of praktisch apolair zijn en dit in verband kunnen brengen met fysische eigenschappen. - Onderscheid kunnen maken tussen verzadigde en onverzadigde verbindingen en dit in verband kunnen brengen met chemische eigenschappen. - Het begrip homologe reeks omschrijven en verduidelijken hoe bepaalde fysische eigenschappen veranderen in die reeks. - Het principe van de nomenclatuurregels toepassen op eenvoudige KWS. TV Toegepaste chemie 11 Grafische wetenschappen

10 - Enkele toepassingen van KWS in de grafische sector kunnen geven. Koolwaterstoffen. verzadigde KWS. onverzadigde KWS Toepassingen in de grafische sector Er geschiedt geen systematische benadering met opsomming van bereidingen en eigenschappen van alkanen, alkenen, alkynen en alkadiënen. Fysische eigenschappen zoals oplosbaarheid, vluchtigheid, geleidbaarheid enz. kunnen in verband gebracht worden met het apolair karakter van KWS en met de koolstofketen. Het gebruik van KWS als oplosmiddel in de grafische industrie kan toegelicht worden. Het nut van minerale olie kan hier aan bod komen namelijk: - als bindmiddel bij dagbladinkt (asfalt, bitumen, pek); - als toevoegmiddel (paraffine maakt de drukinkt minder vloeibaar en verhoogt de wrijving op de rollen); - als oplosmiddel voor harsen; - voor het regelen van de viscositeit van inkt; - voor het vervaardigen van zwarte pigmenten (roet). Men benadrukt hier het onderscheid tussen verzadigde en onverzadigde verbindingen en toont dit experimenteel aan. Substitutiereacties zijn eigen aan verzadigde verbindingen en additiereactie zijn eigen aan onverzadigde verbindingen. Verbranding en kraking worden voorgesteld als degradatiereacties. De polymerisatie kan hier reeds aan bod komen. Een schematische voorstelling van elk reactietype volstaat, er moeten geen reactiemechanismen gegeven worden. Het principe van de naamvorming volstaat, dit moet niet 'eindeloos' ingeoefend worden Monofunctionele verbindingsklassen - Monofunctionele verbindingen beschouwen als afgeleid van KWS door vervanging van één waterstofatoom door een ander atoom- of atoomgroep. - Een (geziene) chemische functie kunnen herkennen en benoemen. - Het verband kunnen leggen tussen enerzijds eigenschappen van monofunctionele verbindingen en anderzijds de aard van het KWS-gedeelte en de chemische functie. - Enkele toepassingen in de grafische sector kunnen aangeven. Alcoholen en fenolen Ethers Aldehyden en ketonen Toepassingen in de grafische sector Het is de bedoeling om de leerlingen meer inzichtelijk te leren werken. Er geschiedt geen systematische benadering van stofklassen met bereidingen en eigenschappen. Voor de verklaring van fysische eigenschappen wordt er gesteund op intermoleculaire krachten. Oplosbaarheid, vluchtigheid en geleidbaarheid worden bij deze verbindingen behandeld. Voor het belang in de grafische industrie kan het volgende vermeld en toegelicht worden: - het gebruik van oplosmiddelen; - ontwikkelstoffen afgeleid uit fenolen. Het principe van de naamvorming bij deze verbindingsklassen volstaat, er kunnen ook triviale namen gegeven worden. TV Toegepaste chemie 12 Grafische wetenschappen

11 TWEEDE LEERJAAR Monofunctionele verbindingsklassen (vervolg) - Een (geziene) chemische functie kunnen herkennen en toepassen. - Het verband kunnen leggen tussen enerzijds eigenschappen van monofunctionele verbindingen en anderzijds de aard van het KWS-gedeelte en de chemische functie. Carbonzuren Carbonzuuresters Halogeenhoudende acyclische koolstofverbindingen Stikstofhoudende acyclische koolstofverbindingen. aminen. amiden (U) Het is de bedoeling om de leerlingen meer inzichtelijk te leren werken. Er geschiedt geen systematische benadering van stofklassen met bereidingen en eigenschappen. De carbonzuren en de aminen kunnen besproken worden respectievelijk als organische zuren en organische basen steunend op wat in het eerste leerjaar gezien werd in het punt 5.2 'Chemisch evenwicht'. Bij de esters kan de zeepvorming ook gegeven worden samen met de eigenschappen van zepen. Ook kunnen CFK's hier besproken worden. Het principe van de naamvorming bij deze verbindingsklassen volstaat, er kunnen ook triviale namen gegeven worden. Het gebruik van plantaardige oliën zoals lijnolie (laat op papier geen sporen na) als bindmiddel (vernis) kan als toepassing in de grafische industrie vermeld worden Polyfunctionele verbindingsklassen - Verduidelijken dat eigenschappen van polyfunctionele verbindingen te wijten zijn aan de aard van het KWS-gedeelte en aan de aard van de chemische functies. - Het verband kunnen leggen tussen de molecuulstructuur van een geziene verbinding en de belangrijkste eigenschappen. - De structuur van cellulose kunnen herkennen en de voornaamste eigenschappen hieruit kunnen afleiden. Hydroxycarbonzuren (U) Aminozuren en proteïnen (U) Sachariden (gluciden) Lipiden (U) Het is niet de bedoeling een systematische benadering van de polyfunctionele verbindingsklassen te geven. De term koolhydraten wordt niet meer gebruikt en vervangen door gluciden of sachariden omdat het geen hydraten van koolstof zijn. De studie van de gluciden geschiedt in functie van het punt 5.6 'Chemie in de grafische wereld'. Bij de studie van de gluciden kan men de leerlingen ringstructuren leren herkennen van glucose, cellulose, sacharose en dergelijke. 5.4 Kunststoffen - Polymeren beschouwen als een aaneenschakeling van monomeren. - Het verloop van een polymerisatiereactie schematisch kunnen weergeven. - Het verloop van een polycondensatiereactie schematisch kunnen weergeven. (U) - Kunststoffen kunnen indelen op basis van het al dan niet voorkomen van een vernetting tussen de ketens en op basis van de graad van vernetting. TV Toegepaste chemie 13 Grafische wetenschappen

12 - Enkele toepassingen kunnen geven en toelichten. - Problemen in verband met het recycleren van kunststoffen verwoorden. samenstelling. polymerisatie. polycondensatie (U) Indeling van kunststoffen Toepassing en recyclage Het is niet nodig dat de leerlingen de vormgevingstechnieken kunnen beschrijven. De polyadditie hoeft hier zeker niet aan bod te komen. De polymerisatie kan al gezien worden in het punt 'Koolwaterstoffen'. Er moeten hier ook geen reactiemechanismen gegeven worden. De vorming van kunststoffen vertrekkend van petroleum kan hier besproken worden. Bij de toepassingsgebieden van de kunststoffen behandelt men bij voorkeur de kunststoffen gebruikt voor de verpakking met inbegrip van het probleem van het recycleren. 5.5 Chemie in de grafische wereld Inkt - Kunnen aangeven dat inkt zoals verf in grote lijnen bestaat uit een pigment, een bindmiddel en oplosmiddel. - Het nut van de bestanddelen (pigment, bindmiddel en oplosmiddel) van inkt kunnen verwoorden. - Verantwoord kunnen omgaan met gebruikte solventen. Samenstelling van inkt Functie van de bestanddelen van inkt Omgaan met solventen Als samenstelling van inkten kan in grote lijnen eerst het volgende gegeven worden: - pigmenten; - bindmiddelen; - oplosmiddel. Er kan op gewezen worden dat verf zoals inkt ook pigment, bindmiddel en toevoegmiddelen bevat. De pigmenten kunnen ingedeeld worden in: - anorganische pigmenten met ter illustratie bijvoorbeeld chroomgeel, berlijnsblauw, kobaltblauw, ultramarijn, chromaatgroen, organische pigmenten met ter illustratie bijvoorbeeld karmijnrood, indigoblauw, indisch geel; - zwarte pigmenten, ontstaan door onvolledige verbranding van koolstofverbindingen met als illustratie bijvoorbeeld vlamroet, lampenroet, gasroet; - witte dekkende pigmenten met ter illustratie bijvoorbeeld titaanwit, transparante pigmenten met als illustratie bijvoorbeeld het barietwit. De voorbeelden die ter illustratie gegeven worden moeten door de leerlingen zeker niet van buiten geleerd worden, de algemene indeling volstaat. TV Toegepaste chemie 14 Grafische wetenschappen

13 Men zal benadrukken dat het bindmiddel geen oplosmiddel mag zijn voor het pigment maar wel een dispersiemiddel zodat tijdens het schrijven het oplosmiddel verdampt en het pigment gebonden wordt op het substraat (papier). Als functie van het bindmiddel wordt aangegeven: - het transport van de pigmenten; - de hechting van de pigmenten; - het drogen van inkt. Plantaardige olie, minerale olie, natuurlijke en synthetische harsen kunnen hier als bindmiddel vermeld en eventueel toegelicht worden. De drogingsmechanismen (fysische en chemische) kunnen hier verduidelijkt worden. Bij de chemische droging kan het volgende besproken worden: - oxidatieve droging; - tweecomponenteninkt; - stralendroging (IR en UV). Ook kunnen eventueel enkele toevoegmiddelen vermeld worden. Enkele solventen, gebruikt om de inkt minder viskeus te maken en die snel verdampen als de inkt aangebracht is op het substraat, kunnen hier besproken worden zoals: - alkanolen (methanol, ethanol); - polyolen (ethyleenglycol, propyleenglycol); - ketonen (aceton); - koolwaterstoffen (hexaan, heptaan, tolueen, xyleen). De milieu- en medische problemen die hiermee in verband staan kunnen besproken worden samen met oplossingen die hiervoor mogelijk zijn. Regelmatig kan bij de studie van inkten de vergelijking gemaakt worden met verven Het substraat (papier) - Kunnen verwoorden dat de eigenschappen van papier grotendeels bepaald worden door de aard van de gebruikte grondstoffen en de bewerkingen die deze hebben ondergaan bij de papierproductie. - De kwaliteit van schrijf- en drukpapier in verband kunnen brengen met het cellulosegehalte en met de aanwezigheid van vulstoffen en dergelijke. - Milieuproblemen als gevolg van de productie kunnen omschrijven. - In grote lijnen de samenstelling van papier kunnen weergeven. Productie en recyclage Samenstelling en eigenschappen Bij de papierproductie behandelt men volgende onderwerpen: - de winning van papiervezels (chemisch en mechanisch); - bleking met milieuproblemen als gevolg van het gebruikte bleekmiddel; - recyclage, niet alle papiersoorten komen hiervoor in aanmerking en men kan slechts enkele malen herrecycleren; - het nut van chloorvrij en kringlooppapier. Hoewel de samenstelling van hout afhangt van de houtsoort en de groeilocatie kan men stellen dat het gemiddeld bestaat uit ongeveer 74 % cellulose (met hemicellulose), 24 % lignine en andere stoffen zoals harsen, water, vetten. TV Toegepaste chemie 15 Grafische wetenschappen

14 Verder kan verduidelijkt worden dat voor schrijf- en drukpapier er zuivere cellulose nodig is die zeer goed gebleekt is en dat vulstoffen (gips, bariumsulfaat, kaolien) en lijmstoffen (kaliumsulfaat en harsen), die de poriën tussen de cellulosevezels opvullen, de gladheid van het papier bevorderen. Bij de bespreking van het leerstofpunt 'samenstelling en de eigenschappen van het substraat' kan de conservering en restauratie van grafische werken behandeld worden. Volgende punten kunnen voor wat betreft het 'verouderen' en het aangetast worden van een grafisch werk besproken worden: - externe invloeden namelijk fysische (temperatuur, vochtigheid, licht) chemische (bijvoorbeeld onder invloed van luchtverontreiniging) biologische (micro-organismen); - interne invloeden in verband met de aard van het substraat; - het zuurteprobleem. Het thermopapier en het zelfkopiërend papier kunnen hier ook vermeld worden Fotografisch proces - Het principe van de zwart-wit- en van de kleurenfotografie kunnen verwoorden. Fotografische processen De zwartwitfotografie, die reeds ter sprake kwam in de tweede graad, kan verder uitgediept worden. Volgende punten worden behandeld: - de vorming van het latente beeld (fotolyse); - de ontwikkeling met bijvoorbeeld hydrochinon; - het fixeren met bijvoorbeeld een natriumthiosulfaatoplossing; - het negatief-/ positief-procédé. Voor de kleurenfotografie wordt de substractieve beeldvorming besproken. Er wordt toegelicht waarom het kleurenfotomateriaal bestaat uit drie emulsielagen met overeenstemmende kleurkoppelaars. Verder zal men steunen op begrippen over spectrum en golflengte die gezien worden in het vak TV Toegepaste fysica in het eerste leerjaar van de derde graad. Het probleem van fotografische afval dient ook te worden besproken Waterkwaliteit in grafische processen (U) - Het belang van de waterkwaliteit in grafische processen kunnen omschrijven. - Enkele factoren die de hardheid, de geleidbaarheid en de ph van water bepalen kunnen toelichten. - Het verband tussen deze factoren kunnen verduidelijken. Betekenis van de waterkwaliteit Hardheid, geleidbaarheid en ph De leerlingen moeten weten dat er in de grafische industrie bepaalde eisen gesteld worden voor de waterkwaliteit, afhankelijk van de toepassing. De factoren die de waterkwaliteit bepalen zijn onder andere de hardheid, de geleidbaarheid en de ph. Deze factoren werken niet onafhankelijk van elkaar. Ze worden beïnvloed door toevoegmiddelen. Bij de bespreking van de factoren die een invloed kunnen uitoefenen op de waterkwaliteit zal men wat gezien werd in het punt 5.2 'Het chemisch evenwicht' toepassen en verder uitdiepen. TV Toegepaste chemie 16 Grafische wetenschappen

15 6 MINIMALE MATERIELE VEREISTEN 6.1 Basisinfrastructuur - Een aangepaste demonstratietafel met water- en energievoorziening - Voorziening voor afvoer van schadelijke dampen en gassen - Werktafels voor leerlingen met water- en energievoorziening - Vereist veiligheidsmateriaal voor de uit te voeren laboratoriumoefeningen onder andere veiligheidsbrillen, pipetvullers en dergelijke 6.2 Basismateriaal voor chemie - Volumetrisch materiaal - Balans - Thermometers - Recipiënten (allerhande) - Statieven met toebehoren 6.3 Verwarmingselementen Bijvoorbeeld - bunsenbranders - elektrische verwarmingsplaat - verwarmingsmantel en dergelijke 6.4 Meetapparatuur - Stroom- en spanningsmeter met (regelbare) laagspanningsbron of geleidersmeter of (conductimeter) of een geleidbaarheidsmeter - ph-meter met elektrode 6.5 Stoffen - Chemicaliën voor demonstratie-experimenten - Enkele kunststoffen - Inkten 6.6 Materiaal voor het visualiseren in de chemie - Stereomodellen - Projectietoestel met benodigdheden TV Toegepaste chemie 17 Grafische wetenschappen

16 7 EVALUATIE Evaluatie moet informatie verstrekken over de mate waarin de leerlingen de algemene doelstellingen en de leerplandoelstellingen bereikt hebben. Hierdoor kan de leraar remediërend optreden tijdens het schooljaar en adviserend optreden voor wat de oriëntering betreft op het einde van het schooljaar. Tijdens het lesgebeuren kan nagegaan worden in welke mate algemene doelstellingen bereikt zijn; dit kan door - het voeren van een leergesprek tijdens de bespreking van een probleem; - observatie van de leerlingen tijdens laboratoriumoefeningen; - toetsen. Verder kunnen doelstellingen geëvalueerd worden door middel van: - huistaken; - formatieve toetsen (occasioneel over een klein leerstofgedeelte en systematisch over een groot leerstofgedeelte); - summatieve toetsen (schriftelijk en mondeling). Bij de laboratoriumoefeningen geschiedt de evaluatie voornamelijk aan de hand van de verslagen opgesteld door de leerlingen, er kan ook rekening gehouden worden met attitudes. In de vraagstelling bij de summatieve toetsen moet er variatiezijn voor wat betreft de aard en de vorm van de opdrachten. Het gebruik van invulbladen is bij summatieve proeven niet aan te raden. Hoewel ze zinvol zijn moet er toch niet overdreven worden voor wat het aantal meerkeuzevragen en/of het aantal juist-/foutvragen betreft. Denkvragen zijn nodig zodat de leerlingen de verworven kennis kunnen toepassen. De leerlingen mogen meestal gebruikmaken van het PSE. 8 BIBLIOGRAFIE 8.1 Leerboeken en werkboeken van educatieve uitgeverijen De leraar zal catalogi van educatieve uitgeverijen raadplegen. Zicht op Chemie 3A Chemie en alledaagse stoffen Hoofdstukken: 2.5 'Chemie op kantoor' 2.8 'Chemie in de kunst' Wolters/Plantyn 8.2 Tijdschriften Chemische feitelijkheden Artikels: 'Winnen en bleken van papiergrondstoffen' september 1995 'Natriumhypochloriet/bleekloog)' mei 1997 'Fotochemicaliën' februari 1984 TV Toegepaste chemie 18 Grafische wetenschappen

17 Kunststofmagazine, 8ste jaargang november 1997 Vakblad voor de kunststofindustrie in de Benelux Koggeschipvakbladen Postbus 1198, 1000 BD Amsterdam 8.3 Naslagwerken Verf Vademecum Technieken en toepassingen van verven en lakken Ir. M.F. Kooistra ISBN Kluwer Techniek Plastics Dr. A.E. Schouten Dr. ir. A.K. van der Vegt ISBN Educatieve en technische uitgeverij Delta Press 8.4 Audiovisueel Transparanten Didac 2 Een reeks transparanten met begeleidende tekst over 'Zilverhalogenidefotografie en kleurenfotografie' KVCV (Koninklijke Vlaamse Chemische Vereniging) Groot Begijnhof 6, 3000 Leuven Video Experimenten aber sicher, BAGUV (Bundesverband der Unfallversicherungsträgers der öffentliche Hand) Fockensteunstrasse, 1, Munchen Bestelnummer: GUV Chemie voor vandaag en morgen Een kennismaking met de boeiende wereld van de chemie SIREV (Scheikundige Industrie Regio Vlaanderen) Maria-Louizasquare 49, 1040 Brussel Verf AKZO NOBEL Coatings NV Levisstraat 2, 1800 Vilvoorde TV Toegepaste chemie 19 Grafische wetenschappen

18 8.5 Veiligheidsvoorschriften Codex Ministerie van Tewerkstelling en Arbeid Commissariaat-generaal voor de bevordering van de arbeid Belliardstraat 51, 1040 Brussel TV Toegepaste chemie 20 Grafische wetenschappen