SECUNDAIR ONDERWIJS TSO. derde graad. eerste en tweede leerjaar. Mechanica-elektriciteit. Industriële wetenschappen. (Vervangt 93003) Onderwijsvorm:

Transcriptie

1 SECUNDAIR ONDERWIJS Onderwijsvorm: TSO Graad: derde graad Jaar: eerste en tweede leerjaar Studiegebied: Mechanica-elektriciteit Optie(s) Industriële wetenschappen Vak(ken): TV Toegepaste chemie 2/1 lt/w Vakkencode: WW-k Leerplannummer: 2004/282 (Vervangt 93003) Nummer inspectie: 2004 / 220 // 1 / R / SG / 1 / III / / V/06

2 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 1 INHOUD Visie... 2 Beginsituatie... 3 Algemene pedagogisch-didactische wenken... 4 Algemene doelstellingen... 9 Overzicht van de leerinhouden A / B Leerplandoelstellingen / leerinhouden / pedagogisch-didactische wenken C Leerplandoelstellingen / leerinhouden / pedagogisch-didactische wenken Minimale materiële vereisten Evaluatie Bibliografie... 53

3 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 2 VISIE Chemie als toegepaste en praktische wetenschap Zoals elke natuurwetenschap kan ook chemie onder een dubbel aspect worden beschouwd. Enerzijds is ze een conceptueel kader om fenomenen te beschrijven, te ordenen, te verklaren of te voorspellen. De chemieals-theorie is dan losgemaakt van haar concrete voedingsbodem van steeds wisselende en fluctuerende verschijnselen om, onafhankelijk ervan, tot de stabiele en gemeenschappelijke kern achter deze verschijnselen door te dringen. Anderzijds staat niet het uitbouwen van dit conceptuele kader centraal, maar wordt de toepassing ervan in de courante ervaringswereld of voor het vervullen van specifieke materiële noden en behoeften beoogd. Het accent ligt dan niet meer op verklaren of beschrijven, maar op het omgaan met en het maken van stoffen. Het is vooral via dit technisch-industriële aspect dat de natuurwetenschappen in het algemeen en de chemie in het bijzonder onze hedendaagse materiële cultuur verregaand bepalen. In een algemeen chemische vorming mogen basiselementen van de industriële chemie en van haar impact op de samenleving en milieu bijgevolg niet ontbreken. Een accentverschuiving naar toegepaste chemie zal er bovendien toe bijdragen de waarde van de tweedeling tussen denken en doen, tussen zuivere en toegepaste kennis te relativeren. In het onderwijs bestaat tussen beide aspecten een onmiskenbaar onevenwicht. Traditioneel wordt aan het uitbouwen van het conceptuele kader zoveel aandacht en tijd besteed dat aspecten van toegepaste chemie zeer beperkt of nauwelijks aan bod kunnen komen. De hogere waardering die het zuivere, abstracte denken in onze cultuur geniet, in vergelijking met toepassingsgericht denken, is hiervoor een belangrijke oorzaak. Doordat ze vele disparate feiten onder één noemer brengt is theoretische kennis denkeconomisch ongetwijfeld nuttig. Sommigen zullen er, precies door het afstandelijke en abstracte karakter ervan, door aangetrokken worden. Het is niettemin ook onmiskenbaar dat kennis die geen of onvoldoende ankerpunten in de concrete ervaringswereld vindt, vaak niet beklijft en dat haar relevantie in vraag kan worden gesteld. Zowel met het oog op een evenwichtige vorming door chemie, als om leerpsychologische redenen is het bijgevolg van belang leerinhouden zodanig te kiezen en uit te bouwen dat ook aan de technische en toepassingsgerichte aspecten van de chemie aandacht kan worden besteed. Rekening houdend met de verschillende benaderingen van wetenschap kunnen de leerplandoelstellingen chemie op verschillende wijzen met toegepaste, praktische, maatschappelijke of actuele wetenschappelijke contexten worden verbonden.

4 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 3 BEGINSITUATIE Bepaling van de leerlingengroep Dit leerplan chemie is bestemd voor de studierichting Industriële wetenschappen van de derde graad TSO. Het omvat 2 lestijden per week in het eerste leerjaar en 1 lestijd per week in het tweede leerjaar. Het is aan te bevelen dat, via het complementair gedeelte, in het tweede leerjaar voor 2 lestijden per week gekozen wordt (= majorleerplan). Om de veiligheid bij het uitvoeren van leerlingenproeven niet in het gedrang te brengen is het aangewezen dat het aantal leerlingen niet meer dan 20 bedraagt. De leraar oordeelt of hij, rekening houdend met het aantal leerlingen, met de uitrusting van zijn laboratorium en de aard van de te gebruiken toestellen en producten, de door het leerplan voorgeschreven demonstratieen leerlingenproeven zonder gevaar kan uitvoeren of laten uitvoeren. Indien hij oordeelt dat de beschikbare uitrusting gevaar voor hemzelf of voor de leerlingen oplevert, verwittigt hij onmiddellijk het instellingshoofd, die de nodige maatregelen treft om de activiteiten in gunstige omstandigheden te laten doorgaan. Beginsituatie Als beginsituatie wordt uitgegaan van het feit dat de leerlingen die de derde graad aanvatten de minimumdoelstellingen van de tweede graad TSO of ASO hebben bereikt. De beschrijving en de verklaring van chemische structuren en interacties die in de tweede graad behandeld werden, worden verder verfijnd en uitgebreid, vooral naar de koolstofchemie. Na een overwegend kwalitatieve benadering in de tweede graad worden dynamische aspecten van chemische processen zoals reactiesnelheid en -evenwicht op een overwegend kwantitatieve wijze uitgebreid. In Chemische analyse wordt, naast het herkennen van enkele courante stoffen, aandacht gevraagd voor de algemene principes van analysen in laboratoria. Voorbeelden van bereikte minimumdoelstellingen (eindtermen): aan de hand van een chemische formule een representatieve stof classificeren en benoemen (Tweede graad SO: natuurwetenschappen, eindterm C 8.) de begrippen endo- en exo-energetisch illustreren met voorbeelden van chemische processen waarbij verschillende vormen van energie betrokken zijn. (Tweede graad SO: natuurwetenschappen, eindterm C 23.)

5 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 4 ALGEMENE PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN Toegepaste chemie in deze studierichtingheeft vooral een ondersteunende rol en beoogt de natuurlijke nieuwsgierigheid van jongeren tegenover de hen omringende wereld te stimuleren en te ondersteunen door er een wetenschappelijke fundering aan te geven. Dit gebeurt door hen te introduceren in verschillende benaderingen van de chemie, namelijk: chemie als middel om toestanden en verschijnselen uit de dagelijkse ervaringswereld te verklaren. Hier gaat het om het leggen van de verbinding tussen praktische toepassingen uit het dagelijkse leven en chemische kennis; chemie als middel om op proefondervindelijke wijze gefundeerde kennis over de werkelijkheid te vinden. Het gaat dan om het ontwikkelen van een rationeel en objectief raamwerk voor het oplossen van problemen en het begrijpen van concepten die de verschillende natuurwetenschappelijke disciplines met elkaar verbinden; chemie als middel om via haar toepassingen de materiële leefomstandigheden te verbeteren. Leerlingen herkennen hoe chemische ontwikkelingen invloed hebben op hun persoonlijke, sociale en fysische omgeving. Daarnaast wordt er ook aandacht geschonken aan een viertal domeinen die de kwaliteit van eigentijds onderwijs in de chemie kunnen verhogen, nl.: 1. Begeleid zelfstandig leren 1.1 Wat? Met begeleid zelfgestuurd leren bedoelen we het geleidelijk opbouwen van een competentie naar het einde van het secundair onderwijs, waarbij leerlingen meer en meer het leerproces zelf in handen gaan nemen. Zij zullen meer en meer zelfstandig beslissingen leren nemen in verband met leerdoelen, leeractiviteiten en zelfbeoordeling. Dit houdt onder meer in dat: de opdrachten meer open worden; er meerdere antwoorden of oplossingen mogelijk zijn; de leerlingen zelf keuzes leren maken en die verantwoorden; de leerlingen zelf leren plannen; er feedback is op proces en product; er gereflecteerd wordt op leerproces en leerproduct. De leraar is ook coach, begeleider. De impact van de leerlingen op de inhoud, de volgorde, de tijd en de aanpak wordt groter Waarom? Begeleid zelfgestuurd leren sluit aan bij enkele pijlers van ons Pedagogisch Project (PPGO), o.m. leerlingen zelfstandig leren denken over hun handelen en hierbij verantwoorde keuzes leren maken; leerlingen voorbereiden op levenslang leren; het aanleren van onderzoeksmethodes en van technieken om de verworven kennis adequaat te kunnen toepassen. Vanaf het kleuteronderwijs worden werkvormen gebruikt die de zelfstandigheid van kinderen stimuleren, zoals het gedifferentieerd werken in groepen en het contractwerk. Ook in het voortgezet onderwijs wordt meer en meer de nadruk gelegd op de zelfsturing van het leerproces in welke vorm dan ook.

6 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 5 Binnen de vakoverschrijdende eindtermen, meer bepaald Leren leren, vinden we aanknopingspunten als: keuzebekwaamheid; regulering van het leerproces; attitudes, leerhoudingen, opvattingen over leren. In onze (informatie)maatschappij wint het opzoeken en beheren van kennis voortdurend aan belang. 1.3 Hoe te realiseren? Het is belangrijk dat bij het werken aan de competentie de verschillende actoren hun rol opnemen: de leraar als coach, begeleider; de leerling gemotiveerd en aangesproken op zijn leer kracht; de school als stimulator van uitdagende en creatieve onderwijsleersituaties. De eerste stappen in begeleid zelfgestuurd leren zullen afhangen van de doelgroep en van het moment in de leerlijn Leren leren, maar eerder dan begeleid zelfgestuurd leren op schoolniveau op te starten is klein beginnen aan te raden. Vanaf het ogenblik dat de leraar zijn leerlingen op min of meer zelfstandige manier laat doelen voorop stellen strategieën kiezen en ontwikkelen oplossingen voorstellen en uitwerken stappenplannen of tijdsplannen uitzetten resultaten bespreken en beoordelen; reflecteren over contexten, over proces en product, over houdingen en handelingen verantwoorde conclusies trekken keuzes maken en die verantwoorden is hij al met een of ander aspect van begeleid zelfgestuurd leren bezig. 2. ICT 2.1 Wat? Onder ICT verstaan we het geheel van computers, netwerken, internetverbindingen, software, simulatoren, enz. Telefoon, video, televisie en overhead worden in deze context niet expliciet meegenomen. 2.2 Waarom? De recente toevloed van informatie maakt levenslang leren een noodzaak voor iedereen die bij wil blijven. Maatschappelijke en onderwijskundige ontwikkelingen wijzen op het belang van het verwerven van ICT. Enerzijds speelt het in op de vertrouwdheid met de beeldcultuur en de leefwereld van jongeren. Anderzijds moeten jongeren niet alleen in staat zijn om nieuwe media efficiënt te gebruiken, maar is ICT ook een hulpmiddel bij uitstek om de nieuwe onderwijsdoelen te realiseren. Het nastreven van die competentie veronderstelt onderwijsvernieuwing en aangepaste onderwijsleersituaties. Er wordt immers meer en meer belang gehecht aan probleemoplossend denken, het zelfstandig of in groep leren werken, het kunnen omgaan met enorme hoeveelheden aan informatie,... In bepaalde gevallen maakt ICT deel uit van de vakinhoud en is ze gericht op actieve beheersing van bijvoorbeeld een softwarepakket binnen de lessen informatica. In de meeste andere vakken of bij het nastreven van vakoverschrijdende eindtermen vervult ICT een ondersteunende rol. Door de integratie van ICT kunnen leerlingen immers: het leerproces zelf in eigen handen nemen; zelfstandig en actief leren omgaan met les- en informatiemateriaal; op eigen tempo werken en een eigen parcours kiezen (differentiatie en individualisatie).

7 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen Hoe te realiseren? In de eerste graad van het SO kunnen leerlingen adequaat of onder begeleiding elektronische informatiebronnen raadplegen. In de tweede en nog meer in de derde graad kunnen de leerlingen spontaan gegevens opzoeken, ordenen, selecteren en raadplegen uit diverse informatiebronnen en kanalen met het oog op de te bereiken doelen. Er bestaan verschillende mogelijkheden om ICT te integreren in het leerproces. Bepaalde programma s kunnen het inzicht verhogen d.m.v. visualisatie, grafische voorstellingen, simulatie, het opbouwen van schema s, stilstaande en bewegende beelden, demo,... Sommige cd-roms bieden allerlei informatie interactief aan, echter niet op een lineaire manier. De leerling komt via bepaalde zoekopdrachten en verwerkingstaken zo tot zijn eigen gestructureerde leerstof. Databanken en het internet kunnen gebruikt worden om informatie op te zoeken. Wegens het grote aanbod aan informatie is het belangrijk dat de leerlingen op een efficiënte en een kritische wijze leren omgaan met deze informatie. Extra begeleiding in de vorm van studiewijzers of instructiekaarten is een must. Om tot een kwaliteitsvol eindresultaat te komen, kunnen leerlingen de auteur (persoon, organisatie,...), de context, andere bronnen die de inhoud bevestigen en de onderzoeksmethode toevoegen. Dit zal het voor de leraar gemakkelijker maken om het resultaat en het leerproces te beoordelen. De resultaten van individuele of groepsopdrachten kunnen gekoppeld worden aan een mondelinge presentatie. Het programma PowerPoint kan hier ondersteunend werken. Men kan resultaten en/of informatie uitwisselen via , blackboard, chatten, nieuwsgroepen, discussiefora,... ICT maakt immers allerlei nieuwe vormen van directe en indirecte communicatie mogelijk. Dit is zeker een meerwaarde omdat ICT zo de mogelijkheid biedt om niet alleen interscolaire projecten op te zetten, maar ook om de communicatie tussen leraar en leerling (uitwisselen van cursusmateriaal, planningsdocumenten, toets- en examenvragen,...) en leraren onderling (uitwisseling lesmateriaal) te bevorderen. Sommige programma s laten toe op graduele niveaus te werken. Ze geven de leerling de nodige feedback en remediëring gedurende het leerproces (= zelfreflectie en -evaluatie). 3. VOET 3.1 Wat? Vakoverschrijdende eindtermen (VOET) zijn minimumdoelstellingen, die -in tegenstelling tot de vakgebonden eindtermen - niet gekoppeld zijn aan een specifiek vak, maar door meerdere vakken of onderwijsprojecten worden nagestreefd. De VOET worden volgens een aantal vakoverschrijdende thema's geordend: leren leren, sociale vaardigheden, opvoeden tot burgerzin, gezondheidseducatie, milieueducatie en muzisch-creatieve vorming. De school heeft de maatschappelijke opdracht om de VOET volgens een eigen visie en stappenplan bij de leerlingen na te streven (inspanningsverplichting). 3.2 Waarom? Het nastreven van VOET vertrekt vanuit een bredere opvatting van leren op school en beoogt een accentverschuiving van een eerder vakgerichte ordening naar meer totaliteitsonderwijs. Door het aanbieden van realistische, levensnabije en concreet toepasbare aanknopingspunten, worden leerlingen sterker gemotiveerd en wordt een betere basis voor permanent leren gelegd. VOET vervullen een belangrijke rol bij het bereiken van een voldoende brede en harmonische vorming en behandelen waardevolle leerinhouden, die niet of onvoldoende in de vakken aan bod komen. Een belangrijk aspect is het realiseren van meer samenhang en evenwicht in het onderwijsaanbod. In dit opzicht stimuleren VOET scholen om als een organisatie samen te werken. De VOET verstevigen de band tussen onderwijs en samenleving, omdat ze tegemoetkomen aan belangrijk geachte maatschappelijke verwachtingen en een antwoord proberen te formuleren op actuele maatschappelijke vragen.

8 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen Hoe te realiseren? Het nastreven van VOET is een opdracht voor de hele school, maar individuele leraren kunnen op verschillende wijzen een bijdrage leveren om de VOET te realiseren. Enerzijds door binnen hun eigen vakken verbanden te leggen tussen de vakgebonden doelstellingen en de VOET, anderzijds door thematisch onderwijs (teamgericht benaderen van vakoverschrijdende thema's), door projectmatig werken (klas- of schoolprojecten, intra- en extra-muros), door bijdragen van externen (voordrachten, uitstappen). Het is een opdracht van de school om via een planmatige en gediversifieerde aanpak de VOET na te streven. Ondersteuning kan gevonden worden in pedagogische studiedagen en nascholingsinitiatieven, in de vakgroepwerking, via voorbeelden van goede school- en klaspraktijk en binnen het aanbod van organisaties en educatieve instellingen. 4. Onderzoekscompetenties 4.1 Wat? Het onderdeel onderzoekscompetentie wordt geconcretiseerd in drie specifieke doelstellingen: zich oriënteren op een onderzoeksprobleem door gericht informatie te verzamelen, te ordenen en te bewerken; een onderzoeksopdracht voorbereiden, uitvoeren en evalueren; de onderzoeksresultaten en conclusies rapporteren en confronteren met andere standpunten. Deze drie doelstellingen kunnen vertaald worden naar een aantal onderzoeksvaardigheden die samen een onderzoekscyclus uitmaken. 4.2 Waarom? Het ontwikkelen van onderzoeksvaardigheden sluit aan bij het PPGO, waarbij we streven naar de totale ontwikkeling van de persoon: kennisverwerving, vaardigheidsontwikkeling, attitudevorming met bijzondere aandacht voor een kritische en creatieve ingesteldheid ten aanzien van mens, natuur en samenleving. Het nastreven van onderzoeksvaardigheden sluit aan bij de noodzaak om lerenden efficiënt en effectief te leren omgaan met de veelheid aan informatie. Meer en meer is men genoodzaakt om die informatie te kunnen omzetten van beschikbare naar bruikbare kennis. Het werken aan onderzoeksvaardigheden ontwikkelt het probleemoplossend vermogen van leerlingen. Het werken aan onderzoeksvaardigheden is een aanzet tot een wetenschappelijke attitude, nodig voor het vervolgonderwijs. Naast een kennismaking met elementaire onderzoeksvaardigheden van een bepaald wetenschapsdomein dient maximale transfer van deze vaardigheden naar andere contexten nagestreefd te worden. In het kader van de vakoverschrijdende eindtermen kan het een aangewezen sluitstuk zijn van de leerlijn leren leren over de drie graden heen en tevens een belangrijke bijdrage leveren aan sociale vaardigheden. Het werken aan onderzoeksvaardigheden geeft de school mogelijkheden om aan begeleid zelfgestuurd leren te doen. 4.3 Hoe te realiseren? Samenwerking tussen leraren Om de studielast van de leerlingen en de planlast van de leraren beheersbaar te houden, zijn afspraken en samenwerking met betrekking tot een aantal aspecten onontbeerlijk.

9 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 8 Studielast van leerlingen, bv.: afspraken rond het aantal en de spreiding van de onderzoeksopdrachten; transfer van vaardigheden (zie onderzoekend leren in de eindtermen van de basisvorming, bepaalde deelvaardigheden zoals verslaggeving, informatieverwerving en -verwerking, bibliografische verwerking, ); voortbouwen op verworven kennis en vaardigheden; coöperatief leren; Planlast van de leraren, bv.: afspraken over wie welke deelvaardigheden realiseert; gelijkgerichte didactische visie; ontwikkelen van bepaalde begeleidings- en evaluatiemodellen, bv. portfolio, logboek, zelfevaluatie, ; efficiënt gebruik van bepaalde lokalen, materialen en werkingsmiddelen; afspraken over wie wat wanneer begeleidt Een gestructureerde aanpak: het OVUR-schema Om de doelstellingen te realiseren kan het OVUR-schema (Oriënteren, Voorbereiden, Uitvoeren en Reflecteren) een goede leidraad zijn. In dit schema kan de onderzoekscyclus in een aantal stappen worden uitgewerkt. Stappen 1. Oriënteren Oriënteren op het onderzoeksprobleem Formuleren van onderzoeksvragen 2. Voorbereiden Maken van een onderzoeksplan 3. Uitvoeren Verwerven van informatie Verwerken van informatie Beantwoorden van vragen en formuleren van conclusies Rapporteren 4. Reflecteren Eigen evaluatie van het onderzoeksproces en het onderzoeksproduct De onderzoeksopdracht als proces Het werken met onderzoeksopdrachten biedt mogelijkheden om procesmatig aan de ontwikkeling van onderzoekscompetentie te werken. Een onderzoeksopdracht is een (begeleid) zelfstandig onderzoek binnen een onderzoeksthema dat aansluit bij één of meerdere vakken van de pool. Hoewel de onderzoeksvaardigheden in elk vakleerplan zijn opgenomen, dienen ze niet in elk vak gerealiseerd te worden, maar afhankelijk van de onderzoeksopdracht gebeurt dit in samenspraak binnen het geheel van de pool. De concretisering gebeurt op het niveau van de vakgroep.met betrekking tot de tweepolige studierichtingen zijn geïntegreerde projecten mogelijk. Daarin komen de onderzoeksvaardigheden uit beide polen aan bod Evaluatie Bij de evaluatie van onderzoekscompetentie gaat het om de mate waarin de leerling de hierboven vermelde eindtermen heeft gerealiseerd. Hierbij kan de leraar het stappenplan als leidraad gebruiken. Bij elke stap zal een aantal beoordelingscriteria moeten opgesteld worden.

10 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 9 ALGEMENE DOELSTELLINGEN Deze doelstellingen worden op een voor de derde graad aangepast beheersingsniveau aangeboden. Ze worden, telkens waar mogelijk, in concrete lesdoelstellingen omgezet. 1 Onderzoekend leren / leren onderzoeken Met betrekking tot een concreet wetenschappelijk of toegepast wetenschappelijk probleem, vraagstelling of fenomeen kunnen de leerlingen 1 relevante parameters of gegevens aangeven, hierover informatie opzoeken en deze oordeelkundig aanwenden; 2 een eigen hypothese (bewering, verwachting) formuleren en aangeven hoe deze kan worden onderzocht; 3 voorwaarden en omstandigheden die een hypothese (bewering, verwachting) weerleggen of ondersteunen, herkennen of aangeven; 4 ideeën en informatie verzamelen om een hypothese (bewering, verwachting) te testen en te illustreren; 5 omstandigheden die een waargenomen effect kunnen beïnvloeden, inschatten; 6 aangeven welke factoren een rol kunnen spelen en hoe ze kunnen worden onderzocht; 7 resultaten van experimenten en waarnemingen afwegen tegenover de verwachte, rekening houdend met de omstandigheden die de resultaten kunnen beïnvloeden; 8 resultaten van experimenten en waarnemingen verantwoord en bij wijze van hypothese, veralgemenen; 9 experimenten of waarnemingen in klassituaties met situaties uit de leefwereld verbinden; 10 doelgericht, vanuit een hypothese of verwachting, waarnemen; 11 waarnemings- en andere gegevens mondeling en schriftelijk verwoorden en weergeven in tabellen, grafieken, schema's of formules 12 alleen of in groep, een opdracht uitvoeren en er een verslag over uitbrengen. 2 Attitudes De leerlingen 13 zijn gemotiveerd om een eigen mening te verwoorden; 14 houden rekening met de mening van anderen; 15 zijn bereid om resultaten van zelfstandige opdrachten objectief voor te stellen; 16 zijn bereid om samen te werken; 17 onderscheiden feiten van meningen of vermoedens; 18 beoordelen eigen werk en werk van anderen kritisch en objectief; 19 trekken conclusies die ze kunnen verantwoorden; 20 hebben aandacht voor het correct en nauwkeurig gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen, eenheden en data; 21 zijn ingesteld op het veilig en milieubewust uitvoeren van een experiment; 22 houden zich aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten.

11 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 10 OVERZICHT VAN DE OVERZICHT A: VOOR HET EERSTE LEERJAAR (ca. 50 lestijden) ALGEMENE PRINCIPES 1 ATOOMBOUW (ca. 5 lestijden) Uitbreiding van het atoommodel 2 STRUCTUUR VAN MOLECULEN (ca. 6 lestijden) 2.1 Covalente binding 2.2 Lewisformules 2.3 Mesomerie 2.4 Geometrie van moleculen 2.5 Koolwaterstoffen 3 DRIJFVEREN VAN CHEMISCHE REACTIES (ca. 7 lestijden) 3.1 Energie en enthalpie 3.2 Reactie-enthalpie 3.3 Entropie 4 REACTIESNELHEID (ca. 7 lestijden) 4.1 Reactiesnelheid en effectieve botsingen 4.2 Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden 4.3 Chemische snelheidswet 5 CHEMISCH EVENWICHT (ca. 7 lestijden) 5.1 Omkeerbaarheid van chemische reacties en chemisch evenwicht 5.2 Evenwichtsconstante 5.3 Verschuiving van het chemisch evenwicht 6 ZUREN EN BASEN (ca. 18 lestijden) 6.1 Zuren en basen volgens Brønsted 6.2 Ionisatie-evenwicht van water 6.3 Waterstofexponent (ph) 6.4 Sterkte van zuren en basen 6.5 Berekening van de ph 6.6 Zuur-base-indicatoren 6.7 Buffermengsels 6.8 Neutralisatiereacties

12 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 11 OVERZICHT B: VOOR HET TWEEDE LEERJAAR (ca. 50 lestijden) 7 CHEMISCH REKENEN (ca. 6 lestijden) 7.1 Procentuele samenstelling van een chemische verbinding 7.2 Molair gasvolume 7.3 Samenstelling van een oplossing 7.4 Kwantitatief aspect van de reactievergelijking 8 REDOXREACTIES EN ELEKTROCHEMIE (ca. 12 lestijden) 8.1 Oxidatiegetallen en redoxvergelijkingen 8.2 Sterkte van reductors en oxidators 8.3 Redoxsystemen 9 ORGANISCHE STOFFEN EN HUN REACTIES (ca. 24 lestijden) 9.1 Halogeenalkanen 9.2 Alcoholen 9.3 Aldehyden en ketonen 9.4 Carbonzuren 9.5 Esters 9.6 Ethers 9.7 Aminen 9.8 Aromatische koolstofchemie Benzeen Substitutieproducten van benzeen Aromatische zuren 9.9 Kunststoffen 10 THEMA NAAR KEUZE (ca. 8 lestijden) Voorbeelden: biochemie, biotechnologie, kernchemie.

13 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 12 OVERZICHT C: VOOR HET TWEEDE LEERJAAR (ca. 25 lestijden) 7 CHEMISCH REKENEN (ca. 4 lestijden) 7.1 Molair gasvolume 7.2 Samenstelling van een oplossing 7.3 Kwantitatief aspect van de reactievergelijking 8 REDOXREACTIES EN ELEKTROCHEMIE (ca. 7 lestijden) 8.1 Oxidatiegetallen en redoxvergelijkingen 8.2 Sterkte van reductors en oxidators 8.3 Redoxsystemen 9 ORGANISCHE STOFFEN EN HUN REACTIES (ca. 14 lestijden) 9.1 Halogeenalkanen 9.2 Alcoholen 9.3 Aldehyden en ketonen 9.4 Carbonzuren 9.5 Esters 9.6 Ethers 9.7 Aminen 9.8 Aromatische koolstofchemie Benzeen Substitutieproducten van benzeen Aromatische zuren 9.9 Kunststoffen Omwille van de leesbaarheid worden de leerplandoelstellingen, de leerinhouden en de specifieke pedagogisch-didactische wenken in afzonderlijke cellen geplaatst per hoofdstuk. De niet-verplichte uitbreidingsdoelstellingen zijn met de letter U aangeduid.

14 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 13 A / B / / PEDAGOGISCH-DIDACTISCHE WENKEN DECR. NR. chemische informatie in gedrukte bronnen en langs elektronische weg systematisch opzoeken, en met behulp van ICT weergeven in grafieken, diagrammen of tabellen; ALGEMENE PRINCIPES Algemene principes Deze doelstellingen zijn vakgebonden doelstellingen die niet aan een welbepaalde vakinhoud zijn gebonden. Ze worden in de volgende hoofdstukken geïntegreerd. veilig en verantwoord omgaan met stoffen en chemisch afval, gevarensymbolen interpreteren en R- en S-zinnen opzoeken; Voor praktische tips rond Veiligheid in de schoollaboratoria en nuttige weblinks: de aanwezigheid van een stof vaststellen met behulp van een gegeven identificatiemethode; Voorbeeld: aantonen van reagentia en reactieproducten bij reacties, zoals Fe 3+ met SCN - ; Fe 2+ met Fe(CN) 6 3- ; I 2 met zetmeel, enz. het belang van chemische kennis in verschillende opleidingen en beroepen illustreren; het chemisch rekenen toepassen; Informatie over studie- en beroepsmogelijkheden is te vinden op de website: Het chemisch rekenen wordt geïntegreerd in de daarvoor geschikte hoofdstukken. 1 aan de hand van energieniveaus uitleggen hoe een atoom energie kan opnemen en uitzenden; 1 ATOOMBOUW Uitbreiding van het atoommodel 1 Atoombouw (ca. 5 lessen) Uitbreiding atoommodel aan de hand van het lijnenspectrum van een atoom uitleggen dat de energieniveaus gekwantiseerd zijn; De atoommodellen van Dalton, Thomson, Rutherford- Bohr (zie leerinhouden tweede graad) worden kort besproken en in een historisch perspectief geplaatst.

15 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 14 DECR. NR. een onderscheid maken tussen het hoofdenergieniveau, het subniveau, het magnetisch deelniveau en de spin van een elektron en deze niveaus beschrijven met de kwantumgetallen n, l, m l en m s ; een overzicht van de energieniveaus van een atoom geven; De hoofdenergieniveaus in verband brengen met de elektronenschillen van Bohr. De subniveaus rangschikken volgens toenemende energie op eenzelfde schil: s, p, d en f. De maximale elektronenbezetting per subniveau aangeven en voorstellen s 2, p 6, d 10 en f 14. de verbodsregel van Pauli toepassen; de elektronenconfiguraties van de elementen voorstellen met pijltjes in vakjes die rekening houden met de kwantumgetallen en de regel van Hund en deze configuraties schrijven met vermelding van s, p, d en f per schil; De behandeling van dit hoofdstuk gebeurt In overleg met de collega toegepaste fysica, met eventueel uitbreiding naar isotopen en massaspectrometrie. het verband tussen deze elektronenconfiguraties en de opbouw van het periodiek systeem beschrijven; 2 een covalente binding kenschetsen als een atoombinding die tot stand komt door middel van een gemeenschappelijk elektronenpaar tussen twee atomen; 2 STRUCTUUR VAN MOLECULEN 2.1 Covalente binding 2 Structuur van moleculen (ca. 6 lessen) 2.1 Covalente binding (atoombinding) Voor meer uitleg over dit hoofdstuk, zie de Chemiewebsite van het gemeenschapsonderwijs:

16 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 15 DECR. NR. aangeven dat het gemeenschappelijk stellen van een elektronenpaar tussen twee atomen de totale energie van het geheel verlaagt en dat de covalente binding dus leidt tot een grotere stabiliteit; een enkele binding kenschetsen als een sigma-binding; een dubbele binding kenschetsen als opgebouwd uit een sigma-binding en een pibinding; Een sigma-binding komt tot stand door het ontstaan van een gemeenschappelijk elektronenpaar, waarvan de plaats samenvalt met de internucleaire as van de verbonden atomen. Hierbij zal ook de datief-covalente binding, als bijzonder geval behandeld worden. Een pi-binding komt tot stand door het ontstaan van een gemeenschappelijk elektronenpaar waarvan de plaats gelegen is langs één of andere zijde van de internucleaire as, zodat deze binding zwakker is. lewisformules schrijven; 2.2 Lewisformules 2.2 Lewisformules in lewisformules de formele ladingen aangeven; de begrippen mesomerie en gedelocaliseerde elektronen verwoorden; voorbeelden geven van mesomerie; 2.3 Mesomerie 2.3 Mesomerie Voorbeelden: SO 2, SO 3, O 3. Bij het onderdeel aromatische koolwaterstoffen zal er later uitvoeriger ingegaan worden op de mesomerie van benzeen. de ruimtelijke structuur (geometrie) van moleculen, zoals experimenteel vastgesteld, verklaren aan de hand van afstoting tussen elektronenparen; 2.4 Geometrie van moleculen 2.4 Geometrie van moleculen De VSEPR-theorie (Valence Shell Electron Pair Repulsion) steunt op de afstoting tussen elektronenpaargroepen rond het centrale atoom.

17 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 16 DECR. NR. uit de ruimtelijke structuur en het verschil in elektronegatieve waarden afleiden dat de molecule een polair of apolair karakter heeft; Daarbij worden dubbele en drievoudige bindingen als één elektronenpaargroep beschouwd. Het komt erop neer dat men de som maakt van het aantal sigma-bindingen en het aantal vrije elektronenparen rond het centrale atoom. keten- en ringstructuur van alkanen voorstellen; 2.5 Koolwaterstoffen 2.5 Koolwaterstoffen het begrip ketenisomerie uitleggen en de naam vormen van eenvoudige ketenisomeren; Alkanen Alkanen: contexten, bv. reforming en octaangetal van benzine (opzoeken via ICT). spiegelbeeldisomerie uitleggen; door middel van contexten het belang van alkanen illustreren: herkomst en gebruik van methaan, wasbenzine, white spirit, paraffine; kraken van alkanen; de structuur van alkenen en alkynen voorstellen; Alkenen en alkynen Alkenen en alkynen: contexten, bv. bereiding door kraken en gebruik. met voorbeelden plaatsisomerie bij alkenen en alkynen uitleggen en de naam vormen van plaatsisomeren; cis-transisomerie bij alkenen uitleggen; m.b.v. contexten het belang van alkenen en alkynen illustreren;

18 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 17 DECR. NR. 3 de wet van behoud van energie formuleren; uitleggen dat een stof inwendige energie bezit die afhangt van de aard van de bindingen, de aggregatietoestand en de temperatuur; de enthalpieverandering H van een stof definiëren als verandering van de energieinhoud; 3 DRIJFVEREN VAN CHEMISCHE REACTIES 3.1 Energie en enthalpie 3 Drijfveren van chemische reacties ( ca. 7 lessen) 3.1 Energie en enthalpie Enthalpie (symbool H, van Heat): H = inwendige energie + p. V p en V zijn enkel belangrijk bij gassen. Enthalpieverandering H : H = verandering aan inwendige energie + p. V. uitleggen dat het verbreken van bindingen gepaard gaat met H > 0 en dat het vormen van bindingen gepaard gaat met H < 0; Voor inwendige energie wordt het symbool U gebruikt. de reactie-enthalpie H definiëren als het verschil tussen de enthalpie van de reactieproducten en de uitgangsstoffen; het verband leggen tussen het teken van H en het exo-energetisch of endoenergetisch karakter van de reactie; de vormingsenthalpie definiëren; de wet van Hess formuleren; 3.2 Reactie-enthalpie 3.2 Reactie-enthalpie Experimenteel nagaan of een reactie exo- of endoenergetisch is. De reactievergelijking voor de vorming van een samengestelde stof uit de enkelvoudige stoffen schrijven en de overeenkomstige vormingsenthalpie opzoeken in een tabel. De reactie-enthalpie berekenen uit de vormingsenthalpieën van de uitgangsstoffen en de reactieproducten. stoichiometrische berekeningen maken met reactie-enthalpieën;

19 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 18 DECR. NR. entropie als een maat van wanorde benaderen; aangeven dat zowel enthalpie- als entropie-aspecten een rol spelen als drijfveer bij het verloop van reacties; 3.3 Entropie 3.3 Entropie Entropie (symbool S) als thermodynamische toestandsgrootheid: maat voor de ongeordendheid van een systeem. Experimenteel vaststellen dat ook endo-energetische reacties spontaan kunnen verlopen. Met een voorbeeld uitleggen dat er in dat geval een voldoende grote toename moet zijn van de entropie. 4 de definitie van reactiesnelheid geven; uitleggen dat in reacties (in de meeste gevallen) bestaande chemische bindingen worden verbroken en nieuwe worden gevormd; beredeneren dat deeltjes van de uitgangsstoffen met mekaar effectief moeten botsen om te kunnen reageren; 4 REACTIESNELHEID 4.1 Reactiesnelheid en effectieve botsingen 4 Reactiesnelheid (ca. 7 lessen) 4.1 Reactiesnelheid en effectieve botsingen Een onderscheid maken tussen gemiddelde snelheid en ogenblikkelijke snelheid Mogelijke proef: de reactiesnelheid voor een gekozen reactie experimenteel bepalen. Het verband leggen tussen het toenemen van het aantal effectieve botsingen per seconde en het toenemen van de reactiesnelheid. afleiden dat het aantal effectieve botsingen tussen de reagerende deeltjes vergroot door het toenemen van de verdelingsgraad van de stof, de concentraties en de temperatuur; 4.2 Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden 4.2 Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden De factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden worden verklaard d.m.v. de botsingstheorie en reactiemechanismen.

20 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 19 DECR. NR. aangeven dat niet elke botsing van deeltjes effectief is; het belang van de activeringsenergie bij effectieve botsingen beschrijven; het verband leggen tussen de wijziging van het reactiemechanisme door toevoeging van een katalysator en het ontstaan van een nieuw reactiemechanisme met een kleinere activeringsenergie; illustreren dat economische belangen de ontwikkeling van de chemie kunnen richten en bevorderen; Mogelijke contexten: - verdelingsgraad: fijn versnipperd hout brandt vlugger dan een blok hout; stofexplosies in silo's; reacties in oplossing verlopen doorgaans vlugger dan reacties tussen vaste stoffen; in een verbrandingsmotor is de brandstof in een fijn verdeelde (vernevelde) toestand aanwezig; - temperatuur: bewaring van voedingsmiddelen door invriezen; - katalysator: werking van de katalysator op de uitlaatgassen van een auto. Het onderzoek naar en het gebruik van katalysatoren bij industriële processen is belangrijk vanuit economisch oogpunt. Het rendement van een chemische reactie kan hierdoor sterk opgedreven worden. de invloed van de verschillende factoren op de reactiesnelheid experimenteel onderzoeken en interpreteren; Leerlingenpracticum: onderzoek van de factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden Factoren die kunnen onderzocht en verklaard worden zijn: de aard van de reagerende deeltjes; de concentratie van een oplossing; de druk van gassen; de temperatuur; de verdelingsgraad van de stof; de katalysator of de inhibitor.

21 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 20 DECR. NR. aangeven dat de meeste reacties in verschillende stappen, de z.g. elementaire reacties, verlopen en dat hoofdzakelijk de traagste stap de reactiesnelheid van het totale proces bepaalt; voor een algemene reactie, waarbij de uitgangsstoffen zich in dezelfde fase bevinden, de snelheidswet schrijven; 4.3 Chemische snelheidswet 4.3 Chemische snelheidswet Voor een reactie a A + b B > x X + y Y +... waarbij A, B,... zich in dezelfde fase bevinden is de uitdrukking van de algemene chemische snelheidswet voor het ogenblik (t) v t = k. [A] m t. [B] n t,waarbij de exponenten m, n,... experimenteel worden bepaald. De factoren met invloed op de reactiesnelheidsconstante (k) zijn: de temperatuur en een eventueel gebruikte katalysator. 5 enkele voorbeelden als omkeerbare reacties kenschetsen; 5 CHEMISCH EVENWICHT 5.1.Omkeerbaarheid van chemische reacties en chemisch evenwicht 5 Chemisch evenwicht (ca. lessen) 5.1. Omkeerbaarheid van chemische reacties en chemisch evenwicht Evenwichtsconcentraties worden als volgt genoteerd: [A] e met als eenheid mol/l. De notatie mol/l i.p.v. mol/l is toegestaan volgens IUPAC, om verwarring te voorkomen. Voorbeeld van een evenwichtsreactie: de bereiding van ammoniak. Druipsteenvorming in grotten als illustratie van homogene en heterogene chemische evenwichten. Mogelijk experiment:aantonen van een omkeerbare reactie aangeven dat in de chemische evenwichtstoestand de snelheid van de heenreactie gelijk is aan de snelheid van de terugreactie; uit het botsingsmodel van de reacties afleiden dat er een dynamisch evenwicht ontstaat; de chemische evenwichtstoestand kenschetsen als een toestand met constant blijvende concentraties; het onderscheid tussen homogeen en heterogeen chemisch evenwicht uitleggen; Voorbeelden: - broomwater: Br H 2 O Br - + H 3 O + + HBrO - ijzerthiocyanaat: Fe 3+ + SCN - Fe(SCN) 2+

22 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 21 DECR. NR. de concentratiebreuk schrijven voor een reactie in de chemische evenwichtstoestand; het verband tussen de evenwichtsconcentraties en evenwichtsconstante K c schrijven; 5.2 Evenwichtsconstante 5.2 Evenwichtsconstante De evenwichtsconstante K c wordt met zijn numerieke waarde aangeduid (zonder eenheid). Aangeven dat de evenwichtsconstante enkel van de temperatuur afhangt. uit de evenwichtsvoorwaarde afleiden dat een verandering van concentratie van een of meer stoffen een verschuiving van het chemisch evenwicht kan veroorzaken waarbij K c constant blijft; aangeven dat verandering van de temperatuur een nieuw evenwicht doet ontstaan door verandering van K c ; de evolutie van een reactie in evenwicht voorspellen na een verstoring van het evenwicht door verandering van temperatuur of van concentratie; het principe van Le Châtelier - Van 't Hoff formuleren en toepassen op voorbeelden; nagaan dat bij een constante temperatuur een katalysator wel invloed uitoefent op de insteltijd van een chemisch evenwicht, maar niet op de evenwichtsconstante K c ; 5.3 Verschuiving van het chemisch evenwicht Principe van Le Châtelier - Van 't Hoff 5.3 Verschuiving van het chemisch evenwicht Aangeven dat een concentratieverandering optreedt door stoffen toe te voegen of weg te nemen, of door gassen samen te persen of te ontspannen. Mogelijke experimenten: - invloed van het toevoegen van reagentia (zuur of base) bij het evenwicht in broomwater; - invloed van de temperatuur bij een ampul gevuld met stikstofdioxide. Op reacties toepassen dat in een systeem in de chemische evenwichtstoestand de zin van verschuiving van de ligging van dat evenwicht: - door verandering van de concentratie zo is, dat het gevolg van die verandering wordt tegengewerkt; - door aan- of afvoer van warmte zo is dat die aan- of afvoer van warmte wordt tegengewerkt. Mogelijke context: bij de industriële bereiding van ammoniak, de invloed van de verschillende factoren op het rendement van het proces illustreren.

23 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 22 DECR. NR. het onderscheid tussen een evenwichtsreactie en een aflopende reactie beschrijven; Aflopen van omkeerbare reacties door: - ontsnappen van een gas; verband leggen tussen het begrip aflopende reactie en het feit dat bij zulk een reactie ten minste één van de uitgangsstoffen (praktisch) volledig reageert; - ontstaan van een neerslag. 6 6 ZUREN EN BASEN 6 Zuren en basen (ca. 18 lessen) een brønstedzuur als een deeltje dat een proton afstaat (protondonor) en een brønstedbase als een deeltje dat een proton opneemt (protonacceptor) definiëren; 6.1 Zuren en basen volgens Brønsted 6.1 Zuren en basen volgens Brønsted Het zuur-baseconcept van Brønsted heeft een universeler karakter dan dit van Arrhenius. De zuur-basetheorie van Arrhenius heeft betrekking op stoffen. zuur-basereacties volgens Brønsted (protolyse) schrijven; De zuur-basetheorie van Brønsted heeft betrekking op de interactie tussen deeltjes, waardoor ze ruimer bruikbaar is. HCl + H 2 O H 3 O + + Cl PD + PA PD + PA (PD = protondonor; PA = protonacceptor) in een gegeven zuur-base-evenwicht de betrokken deeltjes, op basis van de protonenoverdracht, identificeren als zuur of als base; zuur + base zuur + base z 1 + b 2 z 2 + b 1

24 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 23 DECR. NR. zuur-basekoppels schrijven; zuur geconjugeerde base + H + Z B + H + In deze algemene voorstelling met Z en B klopt de ladingsbalans natuurlijk niet. De ladingsbalans zal in orde zijn bij voorbeelden: CH 3 COOH CH 3 COO + H + + NH 4 NH 3 + H + H 2 PO 4 2 HPO 4 + H + herkennen dat sommige deeltjes zich als zuur of als base kunnen gedragen (amfolyten); Geef ook voorbeelden van gehydrateerde metaalionen: Na(H 2 O) 6 + Na(OH)(H 2 O) 5 + H + [Fe(H 2 O) 6 ] 3+ [Fe(OH)(H 2 O) 5 ] 2+ + H + Voorbeelden van amfolyten: H 2 O, HSO 4 -, HPO4 2- de protonenoverdracht tussen watermoleculen (autoprotolyse van water) beschrijven en herkennen als een interactie tussen deeltjes die leidt tot een chemisch evenwicht; de waterconstante K w definiëren ; 6.2 Ionisatie-evenwicht van water 6.2 Ionisatie-evenwicht van water H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH K w = [H 3 O + ].[OH ] = (bij 24 C) Bij het chemisch evenwicht is al vermeld dat de concentraties in de uitdrukking van de evenwichtsconstante evenwichtsconcentraties zijn. K is onbenoemd. De notaties [H 3 O + ] en [OH ] betekenen dus [H 3 O + ] e en [OH ] e, uitgedrukt in mol/liter.

25 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 24 DECR. NR. zure, basische en neutrale oplossingen in verband brengen met de concentratie aan oxonium- en hydroxide-ionen; Zure oplossing: [H 3 O + ] > 10-7 mol/l en [OH ] < 10-7 mol/l Neutrale oplossing: [H 3 O + ] = 10-7 mol/l en [OH ] = 10-7 mol/l Basische oplossing: [H 3 O + ] < 10-7 mol/l en [OH ] > 10-7 mol/l een gemeten of een gegeven ph van een oplossing in verband brengen met de concentratie aan oxonium- en aan hydroxideionen; 6.3 Waterstofexponent ph 6.3 Waterstofexponent ph de ph van oplossingen definiëren als -log [H 3 O + ]; de poh van oplossingen definiëren als -log [OH ]; het verband uitleggen tussen de ph en de poh van zure, basische en neutrale oplossingen;

26 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 25 DECR. NR. de zuurconstante K z als evenwichtsconstante van de protolyse van een brønstedzuur met water definiëren; 6.4 Sterkte van zuren en basen 6.4 Sterkte van zuren en basen Door meting van de ph en/of het elektrisch geleidingsvermogen van zure oplossingen van HCl (c = 0,1 mol/l) en HAc (c = 0,1 mol/l) kan men vaststellen dat de ligging van het chemisch evenwicht van de protolyse afhankelijk is van de sterkte van het brønstedzuur. Op gelijkaardige wijze kan men voor de sterkte van een brønstedbase vertrekken van de ph en/of het elektrisch geleidingsvermogen van NaOH 0,1 mol/l en NH 3 0,1 mol/l.z + H 2 O H 3 O + + B H + 3O. B Kz = Z Voorbeelden: CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO + H 3 O + H + - 3O. CH 3COO Kz = CH3COOH + NH 4 + H 2 O NH 3 + H 3 O + H + 3O. NH3 K z = NH+ 4 2 H 2 PO 4 + H 2 O HPO 4 + H 3 O +

27 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 26 DECR. NR. H + 2-3O. HPO 4 K z = H PO- 2 4 de baseconstante K b als evenwichtsconstante van de protolyse van een brønstedbase met water definiëren; B + H 2 O OH + Z OH -. Z K b = B Voorbeelden: de uitdrukking van zuur- en baseconstanten in verband brengen met de relatieve sterkte van de betrokken zuren en basen; CH 3 COO + H 2 O CH 3 COOH + OH OH -. CH 3COOH K b = CH COO - 3 in zuur-basekoppels het verband leggen tussen de zuurconstante van een brønstedzuur en de baseconstante van de geconjugeerde base; NH 3 + H 2 O NH OH OH -. NH + 4 K b = NH 3 de grootheden pk z en pk b definiëren; in zuur-basekoppels het verband leggen tussen de pk z van een brønstedzuur en de pk b van de geconjugeerde base; K z.k b = K w = De pk z en pk b berekenen uit gegeven K z - en K b -waarden (en omgekeerd). Aan de hand van een tabel met zuur-basekoppels en pk z -waarden de relatieve sterkte van brønstedzuren en basen aangeven.

28 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 27 DECR. NR. de ph van een oplossing van een sterk zuur berekenen; de ph van een oplossing van een sterke base berekenen; 6.5 Berekening van de ph 6.5 Berekening van de ph (van oplossingen in water) Controleer van een aantal oplossingen de berekende ph experimenteel (eventuele afwijking tussen experimentele en berekende waarde kan besproken worden). Voorbeelden van sterke zuren: HBr, HClO 3, HCl, HNO 3 Voorbeelden van sterke basen: NaOH, Ba(OH) 2. de ph van een oplossing van een zwak zuur berekenen; de ph van een oplossing van een zwakke base berekenen; de ph van zoutoplossingen berekenen; Voorbeelden van zwakke zuren: HF, CH 3 COOH (of HAc), HCOOH, HCN, H 2 S, H 3 PO 4. Voorbeelden van zwakke basen: NH 3, CH 3 NH 2. Goed oplosbare zouten dissociëren volledig in ionen bij het oplossen in water. De vrijgekomen ionen ondergaan een protolyse met water. Voorbeeld: oplossen van NH 4 Cl in water: NH 4 Cl NH Cl (dissociatie) Protolyse met water: NH H 2 O NH 3 + H 3 O + (NH 4 + = zwak zuur, niet te verwaarlozen) Cl + H 2 O HCl + OH (Cl = zeer zwakke base, te verwaarlozen) Elk zout bevat minstens één zuur (positieve ion) en één base (negatieve ion). Zijn beide ionen zwakker dan water, dan is de zoutoplossing neutraal en de ph = 7.

29 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 28 DECR. NR. Is alleen het negatieve ion een zwakkere base dan water, dan is de zoutoplossing zuur en kunnen we de ph berekenen zoals voor een zwak zuur (ph < 7). Is enkel het positieve ion een zwakker zuur dan water, dan is de zoutoplossing basisch en kunnen we de ph berekenen zoals voor een zwakke base (ph > 7). Is geen van beide ionen zwakker dan water dan wordt met beide evenwichten rekening gehouden (zwak zuur én zwakke base). Zouten die dissociëren in een zeer zwak zuur en een amfolytisch anion komen op hetzelfde neer: het amfolytisch anion vervult simultaan de rol van een zwak zuur én een zwakke base. Afhankelijk van het geval: ph < 7 of ph = 7 of ph > 7. Voorbeelden van zoutoplossingen: + NaCl: neutrale oplossing, want zeer zwak zuur Na(H 2 O) 6 + zeer zwakke base (Cl - ). Idem: KNO 3. NH 4 Cl: zure oplossing, want zwak zuur NH zeer zwakke base (Cl - ). Idem: FeCl 3. NaAc: basische oplossing, want zeer zwak zuur Na(H 2 O) zwakke base (Ac - ). Idem: Na 2 CO 3. NH 4 Ac, NH 4 F (voorbeelden van zouten die dissociëren in een zwak zuur + zwakke base) NaHCO 3 :voorbeeld van een zout dat dissocieert in een zeer zwak zuur Na(H 2 O) amfolytisch anion HCO 3 -, dat simultaan de rol van een zwak zuur én een zwakke base vervult).

30 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 29 DECR. NR. de werking van zuur-base-indicatoren als toepassing van zuur-base-evenwichten verklaren; 6.6 Zuur-base-indicatoren 6.6 Zuur-base-indicatoren De experimentele bepaling van de ph van oplossingen in water uitleggen (zuur-base-indicatoren en ph-meter). een buffermengsel definiëren als een mengsel van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base; de eigenschappen van een buffermengsel verwoorden en de werking ervan uitleggen door middel van een voorbeeld; 6.7 Buffermengsels 6.7 Buffermengsels In het menselijk lichaam zorgen buffers (H 2 CO 3 /HCO 3 -, H 2 PO 4 - /HPO 4 2- ) ervoor dat de ph van het bloed constant wordt gehouden (ph = 7,4). de ph van een buffermengsel berekenen; de ph-verandering berekenen van een buffermengsel waaraan een (kleine) hoeveelheid sterk zuur of sterke base toegevoegd werd; enkele toepassingen van buffermengsels geven; het ph-verloop tijdens een zuur-basetitratie verklaren; een geschikte zuur-base-indicator voor een titratie kiezen; 6.8 Neutralisatiereacties 6.8 Neutralisatiereacties Bij berekeningen van het ph-verloop tijdens titraties kan men zich beperken tot de berekening van de ph bij het startpunt en bij het equivalentiepunt. Titratiecurven voorstellen.

31 TSO 3e graad optie Industriële wetenschappen 30 DECR. NR. de verschillende stappen van een chemische analyse beschrijven en met een voorbeeld illustreren; met eenvoudig materiaal een eenvoudige neutralisatiereactie uitvoeren; Leerlingenpracticum: neutralisatiereactie Voorbeelden: bepaling van de concentratie van azijnzuur in tafelazijn, controle van het gehalte acetylsalicylzuur in een aspirientje, bepaling van de concentratie NaOH in een commerciële ontstopper. 7 7 CHEMISCH REKENEN 7 Chemisch rekenen (ca. 6 lessen) De leerkracht gaat na welke leerplandoelstellingen reeds in vorige hoofdstukken werden bereikt. Dit hoofdstuk heeft tot doel het chemisch rekenen te herhalen, te oefenen en eventueel uit te breiden naar nieuwe concepten. uit de procentuele samenstelling de formule van een verbinding afleiden; 7.1 Procentuele samenstelling van een verbinding 7.1 Procentuele samenstelling van een verbinding Voorbeeld: het aantal moleculen kristalwater van een hydraat experimenteel bepalen. aangeven dat het molair gasvolume bij normomstandigheden 22,4 liter per mol bedraagt en onafhankelijk is van de aard van het gas; 7.2 Molair gasvolume 7.2 Molair gasvolume het gasvolume, de massa en/of het aantal deeltjes bij normomstandigheden en bij andere omstandigheden berekenen;