LEERPLAN SECUNDAIR ONDERWIJS Vak: Studierichting: Onderwijsvorm: Graad: Leerjaar: AV Chemie Basisvorming (1/1 lt/w) Specifiek gedeelte (+1/+1 lt/w) 2/2 lt/w Economie-wetenschappen, Grieks-wetenschappen, Latijn-wetenschappen, Sportwetenschappen, Wetenschappen-topsport, Moderne talenwetenschappen, Wetenschappen-wiskunde ASO derde graad eerste en tweede leerjaar Leerplannummer: 2014/007 Nummer inspectie: (vervangt 2011/014) 2014/1017/1//D (vervangt 2011/331/1//D) pedagogische begeleidingsdienst Willebroekkaai 36 1000 Brussel
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 1 INHOUD Visie... 2 Beginsituatie... 3 Algemene doelstellingen... 4 Leerplandoelstellingen / leerinhouden... 10 Pedagogisch-didactische wenken... 38 Overzicht van de leerstof in het leerplan...38 Algemene leerlijn voor natuurwetenschappen...40 Inhoudelijke leerlijnen natuurwetenschappen...41 Onderzoekscompetentie...47 Wenken bij de uitvoering van de leerlingenproef...47 Wenken bij de informatieopdracht...48 Minimale materiële vereisten... 53 Evaluatie... 55 Bibliografie... 58 Bijlage 1... 59
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 2 VISIE WETENSCHAPPEN VOOR DE BURGER VAN MORGEN Wetenschappen zijn een belangrijke component van onze cultuur. Ze reiken niet alleen middelen en methoden aan om de materiële werkelijkheid te begrijpen, maar ook om deze werkelijkheid te veranderen in overeenstemming met de menselijke noden. Wetenschappen bepalen in belangrijke mate het wereldbeeld van de maatschappij. Omgekeerd hebben waarden en opvattingen die in de samenleving leven ook een invloed op de wetenschappen en op hun ontwikkeling. Wetenschappen in de basisvorming 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 in beperkte mate te introduceren in verschillende benaderingen van de natuurwetenschappen, namelijk: wetenschappen 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 natuurwetenschappelijke kennis; wetenschappen 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; wetenschappen als middel om via haar technische toepassingen de materiële leefomstandigheden te verbeteren. Leerlingen herkennen hoe natuurwetenschappelijke ontwikkelingen invloed hebben op hun persoonlijke, sociale en fysieke omgeving; wetenschappen als cultuurverschijnsel en natuurwetenschap als mensenwerk. Leerlingen hebben notie van historische, filosofische, sociale en ethische aspecten van de natuurwetenschappen. Hierdoor zien en begrijpen ze relaties met andere disciplines. De leerlingen van de basisvorming met specifiek gedeelte worden voorbereid om als burger deel te nemen aan een moderne duurzame kennismaatschappij. In een steeds veranderende maatschappij zullen zij een actieve rol spelen als burger en als gebruiker van wetenschappelijke kennis. Zij beschikken over wetenschappelijke vaardigheden en zij zijn voldoende communicatievaardig om de relaties tussen wetenschappen en de contextgebieden: duurzaamheid, cultuur en maatschappij te duiden. Zo zal de leerling ook verschillende attitudes nodig hebben om levenslang te leren, om in groep of zelfstandig, nauwkeurig en milieubewust te werken. De nadruk bij het specifiek gedeelte wordt gelegd op de grotere diepgang van sommige onderwerpen, op het aanbieden van een groter aantal contexten en van meer begeleide experimenten en zelfstandige opdrachten.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 3 BEGINSITUATIE Er wordt uitgegaan van het feit dat de leerlingen die de derde graad aanvatten minimaal de basisdoelstellingen van de tweede graad ASO hebben bereikt. De leerlingen die kiezen voor een studierichting van de pool wetenschappen hebben een duidelijke interesse voor wetenschappen en hebben meestal in de tweede graad ASO een studierichting wetenschappen met twee uur chemie gevolgd. Sommige leerinhouden van de tweede graad worden in de derde graad herhaald en uitgediept. Het is niet de bedoeling om deze te benaderen alsof ze compleet nieuw zijn. Via een aangepaste concentrische benadering krijgen de leerlingen de gelegenheid om geziene begrippen en structuren te integreren in hun wetenschappelijke kennis en verder uit te diepen naar een hoger beheersingsniveau. Tijdens de leerlingenproeven hebben de leerlingen een aantal onderzoeksvaardigheden en instrumentele vaardigheden onder begeleiding ontwikkeld zoals het gebruik van eenvoudige meetinstrumenten en apparaten. De ontwikkeling van deze vaardigheden wordt in derde graad voortgezet waarbij de zelfstandigheid en de zelfsturing van de leerling een belangrijke rol zullen spelen. Dit leerplan is een graad leerplan en is bestemd voor de leerlingen uit studierichtingen met de pool wetenschappen. Voor deze studierichtingen gelden zowel de eindtermen chemie van de basisvorming (in het leerplan aangeduid met C) als de specifieke eindtermen natuurwetenschappen (in het leerplan aangeduid met SET). Het is van belang bij de beginsituatie van de leerlingen rekening te houden met een mogelijke divergentie in de bereikte voorkennis en wetenschappelijke vaardigheden. Van de leerlingen die een richting van de pool wetenschappen kiezen wordt verwacht dat ze over een goede basiskennis van wiskunde (minimum van 5 lestijden/week wiskunde in de tweede graad) beschikken.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 4 ALGEMENE DOELSTELLINGEN Het leerplan chemie is een graadleerplan voor vier lestijden per graad. Het leerplan streeft naar een ontwikkeling van de leerling als burger voor morgen en als toekomstig wetenschapper. Het leerplan sluit aan bij de kennis en vaardigheden opgebouwd in de tweede graad en zet de ontwikkeling voort van een vakspecifiek begrippenkader en van wetenschappelijke vaardigheden, informatie- en communicatievaardigheden en de onderzoekscompetentie. WETENSCHAPPELIJKE VAARDIGHEDEN Tijdens de lessen chemie voeren de leerlingen minimaal 6 leerlingenproeven in de derde graad uit. Bij elke leerlingenproef hoort een rapportering en zal afhankelijk van het experiment/opdracht een aantal andere algemene doelstellingen worden nagestreefd. De vakgroep wetenschappen zorgt hierbij voor een evenwichtige opbouw van de leerlijn leren onderzoeken/onderzoekend leren. In de derde graad leren de leerlingen creatief en autonoom omgaan met verworven wetenschappelijke vaardigheden ontwikkeld tijdens de eerste en tweede graad. Zo hebben leerlingen tijdens de eerste graad kennis gemaakt met fasen van de natuurwetenschappelijke methode en in de tweede graad hebben zij de ontwikkeling van de wetenschappelijke vaardigheden onder begeleiding verder gezet. opdrachten en proeven creatief en autonoom uitvoeren betekent dat de leerlingen de mogelijkheid krijgen om bij bepaalde experimenten een eigen onderzoeksvraag te formuleren, dat zij zelf een plan mogen bedenken en uitvoeren. Deze aanpak zal de autonomie en verantwoordelijkheid van de leerling stimuleren. De uitvoering van proeven en opdrachten is maar effectief indien de leerlingen zelf ontdekkend en actief kunnen leren en werken. Het is van belang dat de leraar er voor zorgt dat de leerlingen voldoende ruimte krijgen voor eigen werk en ontwikkeling. Het leren onderzoeken tijdens demo-proeven in de les of tijdens leerlingenpractica is gericht op de ontwikkeling van deelvaardigheden van de onderzoekscompetentie. De leerling krijgt de mogelijkheid om de resultaten van de deelopdrachten te bundelen in bijvoorbeeld een portfolio of kan volgens eigen keuze een onderzoek uitvoeren steunend op de verworven deelvaardigheden en met toepassing van de volledige cyclus van de wetenschappelijke methode. Op deze manier realiseert de leerling de onderzoekscompetentie in de pool wetenschappen. Bij uitvoering van de leerlingenproeven worden een aantal algemene doelstellingen geselecteerd en ingeoefend door de leerlingen. Het volgende schema geeft aan in welke fase van de wetenschappelijke methode de algemene doelstellingen (AD1 tot AD10) chemie aan bod komen.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 5 Algemene doelstellingen bij de ontwikkeling van wetenschappelijke vaardigheden en het gebruik van de natuurwetenschappelijke methode nummer algemene doelstelling nummer van de gemeenschappelijke eindterm AD1 AD2 AD3 Informatie over een gegeven natuurwetenschappelijk verschijnsel verzamelen en ordenen. (oriëntatie) Bij een natuurwetenschappelijk verschijnsel een onderzoeksvraag opstellen en eventueel een hypothese formuleren. (onderzoeksvraag en hypothese) Een methode of een onderzoeksplan opstellen om de gestelde vraag te onderzoeken. (onderzoeksplan) W2 W1, W2 W2
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 6 Wenken De leerlingen laten brainstormen, de verschillende facetten van het gegeven duidelijk laten beschrijven en eventueel met een schematische tekening de situatie laten verduidelijken. (AD1) Met enkele vragen de voorkennis van de leerlingen toetsen en eventueel bijsturen. (AD1) Vanuit de concrete situatie de leerlingen mogelijke vragen laten formuleren om zo te komen tot een duidelijke onderzoeksvraag. (AD2) De leerlingen formuleren zelf een toetsbare hypothese. (AD2) Bij het opstellen van een onderzoeksplan aandacht hebben voor de factoren die constant blijven tijdens het onderzoek (afhankelijke en onafhankelijke variabelen) en voor de haalbaarheid (materiaal, tijd, ) (AD3) AD4 AD5 AD6 AD7 AD8 Het onderzoeksplan uitvoeren en de resultaten overzichtelijk en nauwkeurig ordenen. (uitvoering) Tijdens de uitvoering van de opdracht/het experiment de productetiketten interpreteren. (uitvoering) Tijdens de uitvoering van de opdracht/het experiment veilig en verantwoord omgaan met stoffen, voorwerpen en toestellen. (uitvoering) Bij het noteren van de meetwaarden de correcte wetenschappelijke terminologie, symbolen en SI - eenheden gebruiken en hierbij rekening houden met de meetnauwkeurigheid van het meettoestel. (verwerking) De waarneming/meetwaarden ordenen in een tabel en/of voorstellen in een grafiek. (verwerking) W2, W4 W3 W5 W3, W4 W3, W4 Wenken De leerlingenproeven een uitdagend en motiverend karakter geven en in verband brengen met een betekenisvolle en/of technische context. De productetiketten moeten goed leesbaar en volledig zijn. De gevarensymbolen en P- en H-zinnen zijn gekend. (AD5, AD6) Voor praktische tips rond Veiligheid in de schoollaboratoria en nuttige weblinks: smartschool virtuele klas chemie. (AD5, AD6) Bij de uitvoering van de proef planmatig, ordelijk en efficiënt werken met respect voor de omgeving, de materialen en materiëlen. De leerlingen sorteren het chemisch afval op een correcte manier. (AD4, AD6) De leerlingen passen de onderzoeksvaardigheden, verworven tijdens de tweede graad, stapsgewijze meer en meer zelfstandig toe bij de uitvoering van de leerlingenproeven. Het is best de proeven meer open te maken zodat de leerlingen vanuit een opdracht een volledig experiment leren opzetten, uitvoeren en hiervan een verslag maken. Waarnemingen moeten objectief geregistreerd worden en mogen niet verward worden met interpretaties. (AD4, AD8) De leerlingen moeten inzien dat de gebruikte meettoestellen moeten aangepast zijn aan te meten hoeveelheid stof/ de te meten grootheid. (AD7) De specifieke voordelen van het ordenen van meetwaarden in een tabel of grafiek toelichten. (AD8) AD9 Uit de waarnemingen/meetwaarden/grafieken conclusies trekken en het resultaat evalueren. (besluit en evaluatie) W3 AD10 Over een opdracht/onderzoek rapporteren en reflecteren. (rapportering) W3
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 7 Wenken Leerlingen analyseren en verwerken de resultaten (o.a. via uitzetten van de resultaten in tabellen en grafieken) en formuleren op basis hiervan een relevant besluit. (AD9) De leerlingen hebben oog voor de reproduceerbaarheid/betrouwbaarheid van de meetresultaten bij de analyse van de meetwaarden. (AD9) De leerlingen reflecteren over het besluit. Het besluit wordt teruggekoppeld naar de geformuleerde hypothese, deze wordt bevestigd of weerlegd. In het laatste geval denken de leerlingen na over de hypothese, gebruikte methode en stellen aanpassingen voor. Ook indien de hypothese wordt bevestigd is het nuttig om te reflecteren over het resultaat (kan dit bevestigd worden door onafhankelijke experimenten? de gebruikte methode, de geziene leerstof, (AD10) Leerlingen rapporteren en communiceren over de resultaten van de proef door het maken van een verslag, een poster, korte mondelinge presentatie. (AD10) De leerlingen maken zelfstandig een verslag en gebruiken hierbij zoveel als mogelijk ICT. (AD10) Het verslag bevat minimaal volgende punten: (AD10) doel van de proef in de verwoording van een onderzoeksvraag; hypothese; (eventueel) beschrijving of tekening van de opstelling; plan of werkwijze met notatie van de waarnemingen en/of meetwaarden; het besluit; reflectie/verklaring Het is belangrijk dat de verslaggeving persoonlijk of in kleine groepjes gebeurt en dat leerlingen het verslag nauwkeurig en met de nodige stiptheid maken. (AD10) De leerlingen kennen de verschillende onderdelen die in een verslag moeten aanwezig zijn. Bij de evaluatie van de leerlingenproef aandacht hebben voor verschillende vaardigheden en attitudes die bij uitvoering van de proef en het maken van het verslag aan bod komen: nauwkeurigheid, correct gebruik van het materiaal, samenwerking, uitvoeren van instructies, aandacht voor veiligheid (AD1-10) WETENSCHAP EN SAMENLEVING In de tweede graad hebben de leerlingen de wetenschappelijke kennis in verband gebracht met drie domeinen: maatschappij, cultuur en duurzaamheid. De wisselwerking tussen natuurwetenschappen en deze domeinen wordt verder uitgediept. Leerlingen voeren minimum één informatieopdracht voor het vak chemie uit tijdens de derde graad. In overleg met de vakgroep worden afspraken gemaakt in de verdeling tussen de contextgebieden: duurzaamheid, cultuur en maatschappij.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 8 Duurzaamheid AD11 Bij het verduidelijken van en het zoeken naar oplossingen voor duurzaamheidsvraagstukken wetenschappelijke principes hanteren die betrekking hebben op ten minste grondstoffen, energie, biotechnologie, biodiversiteit en het leefmilieu. W6 Wenken Duurzaamheid kunststoffen: isolatiemateriaal, coatings, bio-plastics; silicium in fotovoltaïsche cellen voor energieomzetting PET en andere recycleerbare plastics; duurzaam bouwen (isolatiematerialen, piepschuim, ) recyclage van grondstoffen (batterijen, plastics, ) uitputting van grondstoffen Cultuur AD12 De natuurwetenschappen als onderdeel van de culturele ontwikkeling duiden. W7, W4 Wenken: Cultuur cosmetica; kleurstoffen: evolutie van gebruik van natuurlijke kleurstoffen/pigmenten naar synthetische kleurstoffen in bv. textielindustrie, kunst,.. chemie in de kunsten: kunststoffen in de beeldende sector, verven, celluloid, ontwikkeling foto s, (kunst)historisch onderzoek: herkomst en leeftijd van kunstwerken, authenticiteit, restauratie, gebruiksvoorwerpen: siliconen voor allerhande toepassingen (keuken, plastische chirurgie,..), plastics en kunststoffen (keuken, speelgoed, ramen en deuren,..),.. ontwikkeling van materialen met specifieke eigenschappen: licht (carbonfiber in sportmateriaal), waterafstotend (tenten, jassen), brandbestendig, isolerend (isolatiemateriaal, textiel), flexibel en buigzaam, bio-afbreekbaar, chemie in de transportsector: binnenbekleding, carrosserie, katalysatoren, biobrandstoffen,
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 9 Maatschappij AD13 De wisselwerking tussen natuurwetenschappen en de maatschappij op ecologisch, ethisch, technisch, socio-economisch en filosofisch vlak illustreren. W7 Wenken: Maatschappij het verschil duiden tussen pseudo wetenschappelijke kennis en wetenschappelijke kennis. verband ontwikkeling kunstmest-industrie en explosieven in 20ste eeuw (WO) invloed ammoniaksynthese en ontwikkeling chemische industrie verband ontwikkeling natuurwetenschappen en economische groei van maatschappij via industrie (o.m. chemische industrie) uitputting van materialen, oplossingen en eventuele gevaren van de oplossingen (bv.: alternatieven voor fossiele brandstoffen zijn kernenergie (radioactiviteit), windmolens (uitputting zeldzame aarden), vervuiling: evolutie naar zuiveren van afvalwater, gassen in industrie sinds jaren 70 vorige eeuw na protesten vanuit maatschappij (milieugroeperingen) Informatieopdrachten kunnen gerealiseerd worden via activerende werkvormen. Mogelijke werkvormen: een discussiegesprek waarbij gefundeerde argumenten worden gebruikt; een stellingenspel of andere werkvormen waarbij communicatie wordt geactiveerd; een presentatie van een onderzoek; (poster, ppt ); taalactiverende of taalondersteunende opdrachten verslag van bedrijfsbezoek een didactische uitstap, musea of wetenschapscentra; expert als gastleraar in de school; projectwerking techniek en wetenschap ; informatieopdracht over historische figuur; gebruik van artikels uit de media. De informatieopdracht beperken tot maximaal twee lesuren. Deze algemene doelen kunnen ook vakoverschrijdend of projectmatig gerealiseerd worden Om de informatievaardigheden van leerlingen te ontwikkelen is het noodzakelijk dat leerlingen informatie efficiënt leren opzoeken (gebruik van zoekmachines), dat ze de betrouwbaarheid van de informatie leren inschatten (verschillende bronnen, onafhankelijkheid van de bron) en dat zij de verworven informatie kunnen verwerken tot een leesbare en goed gestructureerde tekst of een korte presentatie. Doordat de opdracht een apart werkstuk is van één of enkele leerling(en) is het aan te bevelen om deze taak in de evaluatie op te nemen. Het is belangrijk de doelstellingen en de evaluatiecriteria van deze opdracht duidelijk te communiceren naar de leerlingen en deze beperkt te houden.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 10 LEERPLANDOELSTELLINGEN / LEERINHOUDEN Bij elke leerplandoelstelling wordt in de eerste kolom een verwijzing gemaakt naar één van de volgende symbolen: C: het nummer van de vakgebonden eindterm chemie; W1 - W5: de gemeenschappelijke eindtermen i.v.m. wetenschappelijke vaardigheden ; W6 en W7: de gemeenschappelijke eindtermen i.v.m. wetenschap en samenleving ; SET: het nummer van de specifieke eindterm van de pool wetenschappen (bijlage 1); U: leerplandoelstellingen die cursief staan zijn bedoeld als een mogelijke uitbreiding en zijn niet verplicht; De uitvoering van minimaal zes leerlingenproeven in de derde graad is verplicht, de leerplandoelstellingen i.v.m. leerlingenproeven zijn suggesties; De uitvoering van minimum één informatieopdracht per graad is verplicht. De onderzoekscompetentie(oc): de leerling maakt een portfolio bestaande uit de rapportering van de opdrachten OC of de leerling realiseert binnen een langere periode in de derde graad één onderzoeksopdracht voor één van de vakken van de pool wetenschappen. Uitvoering van leerlingenproeven: Het is aanbevolen om de uitvoering van de leerlingenproeven evenwichtig te spreiden; Tijdens de uitvoering van de leerlingenproeven de ontwikkeling van vakattitudes: Veilig, verantwoord en milieubewust omgaan met stoffen, voorwerpen en toestellen Zich houden aan de instructies en voorschriften bij het uitvoeren van opdrachten Aandacht hebben voor correct en nauwkeurig gebruik van wetenschappelijke terminologie, symbolen, eenheden en data. De beoordeling van deze vakgebonden attitudes kunnen in de evaluatie van de leerlingenproef worden opgenomen. Bij elk onderdeel staan na de wenken enkele mogelijke proeven; hieruit kunnen leerlingenpractica en/of demoproeven gekozen worden. Andere proeven kunnen, indien wenselijk, ingelast worden. Uitvoering van informatieopdracht: Bij bepaalde gedeeltes worden in de wenken of in de inhouden suggesties gemaakt naar de contextgebieden: cultuur, duurzaamheid of maatschappij voor het opstellen van de informatieopdracht; aangezien dit slechts suggesties zijn kunnen uiteraard ook andere opdrachten aan bod komen.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 11 Bij verwerking van de leerinhouden: Demonstratie en observatie dienen als basis voor de realisatie van de leerinhouden. Lessen zoveel als mogelijk benaderen vanuit de leefwereld van de leerling of vanuit de actualiteit. De leerinhouden staan in de rechterkolom bij de doelstellingen. De wenken zijn per deel geformuleerd en bieden een ondersteuning. Voor bijkomende informatie over leerlingenproeven en leerinhouden alsook voor interessante internetsites en linken kan je terecht op de virtuele klas van chemie (smartschool GO!). Onderzoekscompetentie De realisatie van de onderzoekscompetentie gebeurt vanuit een schoolvisie over OC: de leerlingen voeren in de verschillende graden opdrachten uit die gericht zijn op de ontwikkeling van deelvaardigheden van de onderzoekscompetentie. In verschillende vakken wordt op deze manier gewerkt aan OC. Het is belangrijk de samenhang tussen de opdrachten en de verticale leerlijn te bewaken. De resultaten en de rapportering van de verschillende opdrachten wordt gebundeld in bijvoorbeeld een portfolio. De realisatie van de onderzoekscompetentie gebeurt door de uitvoering van één onderzoeksopdracht, waarbij de verschillende deelvaardigheden verworven in de eerste en tweede graad in volledige cyclus aan bod komen.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 12 ATOOMBOUW Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN SET 12 1 een overzicht van de energieniveaus in een atoom geven en uitleggen dat de energie van elektronen in een atoom gekwantiseerd is. Energieniveaus, kwantumgetallen Grondtoestand en aangeslagen toestand Hoofd-energieniveau, het subniveau, het magnetisch deelniveau, de spin van een elektron, de kwantumgetallen n, l, m l en m s SET 2 2 de betekenis van de kwantumgetallen koppelen aan orbitalen. s-, p-, d- en f-orbitalen Aantrefkans van een elektron Maximale bezetting van s-, p-, d- en f-orbitalen Grootte, vorm en oriëntatie van s- en p- orbitalen SET 3 elektronenconfiguraties van elementen uit de a-groepen en de b- groepen schrijven. SET 5 4 het verband tussen deze elektronenconfiguraties en de opbouw van het periodiek systeem beschrijven. Regel van de minimale energie Regel van Hund Verbodswet van Pauli Elektronenconfiguratie met pijltjes en / of elektronenconfiguratie gebruik makend van s,p, d, f Verkorte notatie (op basis van edelgassen) De opvullingsvolgorde van orbitalen Inversie s-blok, p-blok, d-blok en f-blok
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 13 Pedagogisch didactische wenken De atoommodellen van Dalton, Thomson, Rutherford-Bohr (zie leerinhouden tweede graad) kunnen kort opnieuw besproken worden en in een historisch perspectief geplaatst. De uitbreiding van het atoommodel leunt aan bij het atoommodel van Sommerfeld (de opsplitsing van de energieniveaus op basis van lijnenspectra). Een atoomorbitaal (waarschijnlijkheidsverdeling) beschrijven als de aantrefkans van een elektron op een bepaalde plaats ten opzichte van de kern in een atoom. s-orbitalen beschrijven als bolvormige volumes waarbij de kans dat je een elektron aantreft ten opzichte van de kern onafhankelijk is van de richting in de ruimte. p-orbitalen beschrijven als haltervormige volumes met een aantrefkans voor het elektron die het grootst is volgens een x-, y- of z-as (oorsprong assenstelsel in de kern van het atoom). De ladingen van ionen kunnen verklaard worden op basis van de elektronenconfiguratie, sommige (onverwachte) ladingen kunnen verklaard worden door inversie. Inversie: half en volledig opgevulde orbitalen leiden tot meer stabiliteit. Mogelijke proeven Vlamproeven: metalen zenden in aangeslagen toestand een karakteristieke kleur uit. Mogelijke informatieopdracht Vuurwerk, neonlampen.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 14 STRUCTUUR VAN MOLECULEN Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN SET 1,2,3 5 een covalente binding beschrijven als een interactie tussen atoomorbitalen. Atoomorbitaal en molecule-orbitaal Sigma- en pi-binding Polariteit als verhoogde aantrefkans van elektronen in de omgeving van één atoom in een binding SET 1,2 6 de structuur van moleculen met de lewisformule voorstellen. Lewisformule Mesomerie Formele ladingen SET 2 W1 7 het verband leggen tussen de werkelijke ruimtelijke structuur van de moleculen en hybridisatie. Hybridisatie sp, sp 2, sp 3 -hybride-orbitalen bij organische en anorganische stoffen C1 8 uit de ruimtelijke structuur en het verschil in elektronegatieve waarden afleiden of de molecule polair of apolair is. Polariteit van een molecule Interactie tussen moleculen
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 15 Pedagogisch didactische wenken Een sigmabinding voorstellen als een ruimtelijk symmetrisch interactiegebied langs de bindingsas, bv. H2, HCl, Cl2 Een pi-binding voorstellen als een tweelobbig interactiegebied langs de internucleaire as bij een dubbele en drievoudige binding, bv. O 2, N 2.ethyn, etheen.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 16 De vorming van sigma en pi bindingen en de hybridisatie bij koolwaterstoffen kan mooi gedemonstreerd worden aan de hand van http://users.skynet.be/eddy/sigmapi.html of met behulp van een GEOMIX orbitaalmodellen bouwset. Het verband leggen tussen de ruimtelijke structuur van moleculen zoals experimenteel vastgesteld en de hybridisatie bij het koolstofatoom voor: - de tetraëderstructuur van methaan (CH 4 ) met sp 3 -hybridisatie en bindingshoeken van 109 - de vlakke structuur van etheen (C 2 H 4 ) met sp 2 -hybridisatie en bindingshoeken van 120 ; - de lineaire structuur van ethyn (C 2 H 2 ) met sp-hybridisatie en bindingshoeken van 180 ; Aangeven dat hybridisatie ook optreedt met orbitalen waarin vrije elektronenparen aanwezig zijn, vb. H 2 O; Hybridisatie en ruimtelijke geometrie bepalen a.d.h.v. het sterisch getal (de som van het aantal bindingspartners en het aantal vrije elektronenparen rond een centraal atoom). Voorbeelden van processen waar intermoleculaire interacties een rol spelen: adsorptie, mengen of oplossen van stoffen. Hybridisatie beperken tot sp-, sp 2 - en sp 3 -hybridisatie, dus zonder uitbreiding van de valentieschaal (sp 3 d- en sp 3 d 2 -hybridisatie).
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 17 Mogelijke proeven Structuur van moleculen onderzoeken met behulp van bolletjes en staafjes: bijvoorbeeld met de Cochranes of Oxford molecular models bouwdoos Oplosbaarheid van lijm/verf in water (polair oplosmiddel) of olie (apolair) ICT-opdracht (vb. chemsketch) in verband met bindingslengtes
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 18 DRIJFVEREN VAN CHEMISCHE REACTIES Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN SET 6 9 de energieomzettingen bij een chemische reactie in verband brengen met de wet van behoud van energie. SET 6 10 het begrip reactie-enthalpie omschrijven en verschillende soorten reactie-enthalpie onderscheiden. Inwendige energie en enthalpie, enthalpieverandering De wet van behoud van energie Exo- en endo-energetisch Reactie-enthalpie, standaardvormingsenthalpie, neutralisatieenthalpie, verbrandingsenthalpie Eenheid van enthalpie C3 SET 8 11 de wet van Hess formuleren en toepassen. De wet van Hess Stoichiometrische berekeningen gebruik makend van tabellen met standaardvormingsenthalpieën SET 29-31 W1-5 12 experimenteel een reactie-enthalpie bepalen. Leerlingenpracticum SET 6, 16 13 entropie als een maat van wanorde omschrijven. Entropie Eenheid van entropie SET 6 14 aangeven dat zowel de enthalpie als de entropie een rol speelt als drijfveer van reacties. Gibbs vrije energie
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 19 Pedagogisch didactische wenken De inwendige energie (symbool = U) van een stof is de som van de potentiële en de kinetische energie van de deeltjes van de stof. De potentiële energie is deze die verbonden is met de inter-atomaire of intermoleculaire krachten in de stof. Bij een reactie waarbij stoffen verdwijnen en nieuwe gevormd worden zal de energie-inhoud van het reactiemengsel veranderen. Hierbij kan warmte (Q) vrijkomen en kan arbeid (W) verricht worden. Volgens de wet van behoud van energie is de verandering van de inwendige energie gelijk aan de som van de uitgewisselde warmte en de geleverde arbeid: ΔU = Q + W Bij chemische reacties is de arbeid meestal drukvolume arbeid (wegduwen van de omgeving wanneer een gas gevormd wordt). Wanneer de reactie doorgaat bij constante druk p (atmosfeer) is de arbeid gelijk aan pδv De enthalpie (symbool H) van een stof is de som van de inwendige energie en de mogelijkheid van de stof om drukvolume-arbeid te verrichten. Ze wordt gedefinieerd als H = U + p. V Als een reactie doorgaat zal ook de enthalpie-inhoud van het reactiemengsel veranderen. Deze verandering noemt men de reactie-enthalpie Δ r H. Δ r H = Δ r U+.Δ(pV) = Δ r U + pδv (voor een reactie bij constante druk) De volumeverandering tijdens de reactie ΔV is alleen belangrijk als bij de reactie het aantal mol gas in het reactiemengsel verandert. Wanneer een reactie doorgaat bij constante druk is de enthalpieverandering gelijk aan de hoeveelheid warmte die wordt opgenomen/afgegeven: in dit geval kan men de reactie-enthalpie meten via calorimetrie (zie leerlingenpracticum) Voor sommige types reacties en processen wordt de reactie-enthalpie specifiek benoemd: neutralisatie-enthalpie bij neutralisatiereacties, verbrandingsenthalpie bij verbrandingsreacties, verdampingsenthalpie bij verdampen van een stof, Experimenteel vaststellen dat ook endo-energetische processen spontaan kunnen verlopen. Voorbeeld is het smelten van ijs bij kamertemperatuur. Met een voorbeeld uitleggen dat er in dat geval een voldoende grote toename moet zijn van de entropie Mogelijke proeven Voorbeelden van endo- en exotherme processen/reacties: oplossen van NaOH in water, de reactie tussen NH 3 en HCl, H 2 SO 4 oplossen in water, de reactie tussen NH 4 Cl en Ba(OH) 2, de reactie tussen zink en HCl, de neutralisatiereactie tussen HCl en NaOH, staalwol in azijn, gesmolten kaliumchloraat en een halve tumtum of gummibeertje (in de trekkast) Experimenteel aantonen van de wet van Hess: verbrandingsreactie van magnesium Oploswarmte bepalen van zwavelzuur of van zouten in water Mogelijke informatieopdrachten De werking van hot- en cold packs Verbrandingsenthalpie van verschillende brandstoffen opzoeken en nagaan voor welke het meest energie vrijkomt per kg brandstof.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 20 REACTIESNELHEID Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN C4 15 het begrip reactiesnelheid uitleggen aan de hand van het aantal effectieve botsingen per tijdseenheid. C4 16 het belang van de activeringsenergie bij effectieve botsingen beschrijven. C4 17 de invloed van snelheidsbepalende factoren van een reactie verklaren in termen van botsingen tussen deeltjes en van activeringsenergie. Reactiesnelheid, effectieve botsingen Minimale energie Activeringsenergie Geactiveerd complex Factoren: de verdelingsgraad van de stof, de concentraties (druk en volume bij gassen) en de temperatuur; katalysator SET 29-31 W1-5 18 de invloed van verschillende factoren op de reactiesnelheid experimenteel onderzoeken en interpreteren. Leerlingenpracticum Factoren die kunnen onderzocht en verklaard worden: de verdelingsgraad van de stof; de katalysator of de inhibitor; de concentratie van een oplossing; de druk van gassen; de temperatuur. W3 19 op basis van gegeven of gemeten reactiesnelheden bij wisselende beginconcentraties van de uitgangsstoffen, snelheidsvergelijkingen opstellen voor een reactie. Snelheidsvergelijking Reactiesnelheidsconstante Elementair proces De orde van een reactie
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 21 Pedagogisch didactische wenken Contexten: bv. 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 of gebruik van een koelkast, versnellen van verbranding van benzine of diesel door voorverwarmen katalysator: sommige reacties gaan slechts door als een katalysator wordt gebruikt: bv ammoniaksynthese, katalysatoren in auto s activeringsenergie: verbrandingsreacties gaan door wanneer een activeringsenergie is overwonnen Voor een reactie : a A + b B +... à 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. [B] n waarbij de exponenten m, n,... experimenteel worden bepaald en k de reactiesnelheidsconstante voorstelt. Mogelijke proeven Bepaling van de reactiesnelheid met real-time metingen, bv. hoeveelheid gevormd CO 2 meten in functie van de tijd bij ontbinding van natriumwaterstofcarbonaat Ontbinding van waterstofperoxide met MnO 2 als katalysator (vorming O 2 aantonen met gloeiende houtspaander) Olifantentandpasta (voorbeeld van een katalysator bij een redoxreactie) Verbranding van stukje Fe, staalwol en ijzervijlsel Reactie tussen zink en HCl (2 oplossingen: hoge en lage concentratie) Reactie tussen natriumthiosulfaat en zoutzuur (2 oplossingen: hoge en lage concentratie) Reactie tussen magnesium en zoutzuur waarbij het volume van het gevormde waterstofgas wordt gemeten in functie van de tijd Ontkleuring van kaliumpermanganaatoplossingen met verschillende concentraties door oxaalzuur.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 22 CHEMISCH EVENWICHT Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN C5 20 aangeven dat de chemische evenwichtstoestand een dynamisch evenwicht is waarbij de snelheid van de heen reactie gelijk is aan de snelheid van de terug reactie. 21 de concentratiebreuk schrijven voor een reactie in chemische evenwichtstoestand. Chemisch evenwicht: omkeerbaarheid van een reactie K c, evenwichtsconstante bij gegeven temperatuur C3, SET 15 SET 29-31 W1-5 C3, C5 DSET 15 22 op basis van evenwichtsconcentraties de evenwichtsconstante berekenen en op basis van een gegeven evenwichtsconstante en beginconcentraties de evenwichtsconcentraties berekenen. 23 experimenteel de verschuiving van het chemisch evenwicht aantonen. 24 het principe van Le Chatelier - Van 't Hoff formuleren en toepassen op voorbeelden. Berekenen van de evenwichtsconstante en evenwichtsconcentraties Leerlingenpracticum Factoren die de ligging van het evenwicht beïnvloeden: temperatuur, druk, concentratie C5 25 een evenwichts-reactie en een aflopende reactie onderscheiden. Evenwichtsreactie Aflopende reactie U 26 bij het heterogeen evenwicht van een weinig oplosbare ionverbinding, het oplosbaarheidsproduct K s aangeven als het product van de ionenconcentraties in de verzadigde oplossing. Heterogeen evenwicht
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 23 Pedagogisch didactische wenken Concentratieveranderingen kunnen op verschillende manieren teweeg gebracht worden: neerslagreacties, neutralisatiereacties, Beïnvloeding van het rendement en de snelheid bij het Haber Bosh proces voor de bereiding van ammoniak uit stikstofgas en waterstofgas. De evenwichtsconstante is temperatuur afhankelijk, waardoor de temperatuur steeds vermeld moet worden Het verband tussen het begrip aflopende reactie en het feit dat bij een dergelijke reactie ten minste één van de uitgangsstoffen (praktisch) volledig reageert. Een reactie kan aflopend gemaakt worden door ontsnappen van een gas, ontstaan van een neerslag of door een grote overmaat van één van de reagentia te gebruiken. Mogelijke proeven Verschuiving van het evenwicht door toevoeging van een zuur of een base bij: Br 2 + 2 H 2 O Br - + H 3 O + + HBrO In een gasmengsel treedt een concentratieverandering op door gassen samen te persen of te ontspannen De reactie tussen ijzer(3+)chloride en kaliumthiocyanaat Tollensreactie voor de zilverspiegel Mogelijke informatieopdrachten Ademhaling en evenwichtsreacties Vorming van grotten en druipstenen
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 24 ZUREN EN BASEN Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN SET 1, 5 27 zuren en basen volgens Brønsted definiëren. Protondonor, protonacceptor Arrhenius versus Brønsted SET 1, 5 28 zuur-basereacties volgens Brønsted schrijven. Protonoverdracht Zuur-base koppels, geconjugeerd systeem Amfolyten, polyprotische zuren SET 11 29 de protonoverdracht tussen watermoleculen beschrijven en herkennen als een interactie tussen deeltjes die leidt tot een chemisch evenwicht. C6 30 de ph van oplossingen in verband brengen met de concentratie hydroxonium- en hydroxide-ionen. C6 31 de uitdrukking van de zuurconstante K z en de baseconstante K b schrijven en hun waarde in verband brengen met de relatieve sterkte van de betrokken zuren en basen. Waterconstante K w ph, poh hydroxonium-ion = oxonium-ion (H 3 O + ) Zuurconstante, baseconstante Sterke zuren en zwakke zuren Sterke basen en zwakke basen Verband K z (zuur) en K b (geconjugeerde base) pk z en pk b W3 32 een tabel met zuur- en baseconstanten raadplegen en de waarden van de zuur- en baseconstanten interpreteren. Tabel met zuur- en baseconstanten De relatieve waarden van zuur- en baseconstanten Zuur-base-reacties SET 29-31 W1-5 33 de ph van een oplossing experimenteel bepalen. Leerlingenpracticum C6 34 de ph van waterige oplossingen berekenen. ph van een oplossing van: sterk zuur, zwak zuur, sterke base, zwakke base en zout C7 35 een buffermengsel definiëren als een mengsel van een zwak zuur en zijn geconjugeerde base en de werking ervan verwoorden. Bufferende werking C7 36 het belang van buffers illustreren. Voorbeelden van buffers
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 25 Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN C7 37 de ph van een buffermengsel berekenen en de verandering ervan na toevoegen van kleine hoeveelheden van een sterk zuur of sterke base. ph van een buffermengsel SET 29-31 W1-5 38 een bufferoplossing bereiden en de werking onderzoeken. Leerlingenpracticum C6, C7 39 het ph-verloop tijdens een zuur-base titratie beschrijven en verklaren. Titratiecurve van een neutralisatiereactie Omslaggebied van een zuur-base indicator SET 29-31 W1-5 40 Een eenvoudige titratie uitvoeren. Leerlingenpracticum
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 26 Pedagogisch didactische wenken Een brønstedzuur is een deeltje dat een proton afstaat (protondonor) en een brønstedbase is een deeltje dat een proton opneemt (protonacceptor). Het zuurbaseconcept van Brønsted heeft een meer universeel karakter dan dit van Arrhenius: terwijl de zuur-basetheorie van Arrhenius betrekking heeft op stoffen heeft de zuur-basetheorie van Brønsted betrekking op de interactie tussen deeltjes, waardoor de theorie ruimer bruikbaar is. In een zuur-basereactie volgens Bronsted gebeurt transfer van een proton van een bronstedzuur naar een bronstedbase. Bij deze reactie worden de geconjugeerde base van het bronstedzuur en het geconjugeerde zuur van de bronstedbase gevormd. Bv. reactie van waterstofchloride met water: HCl + H 2 O H 3 O + + Cl I H + I H + brø.zuur 1 + brø.base 2 brø.zuur 2 + brø.base 1 zuur geconjugeerde base + H + Z B + H + 2- Een amfolyt is een deeltje dat zich als zuur en als base kan gedragen. Voorbeelden van amfolyten zijn: H 2 O, HSO 4, HCO 3, H2 PO 4, HPO4 Ionisatie-evenwicht van water: in water stelt zich een evenwicht in waarbij het product van de evenwichtsconcentraties van hydroxoniumionen en hydroxide-ionen constant is en gelijk aan 10-14 bij 25 C H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH K w = [H 3 O + ].[OH ] = 10-14 (bij 25 C) K w is de waterconstante en is net als alle evenwichtsconstanten onbenoemd, de notaties [H 3 O + ] en [OH ] stellen de evenwichtsconcentraties [H 3 O + ] e en [OH ] e, voor, uitgedrukt in mol/l De ph van een oplossing definiëren als: ph = log [H 3 O + ]; de poh definiëren als poh = log [OH - ];wanneer de leerlingen het begrip logaritme nog niet gezien hebben in de lessen wiskunde, wijzen op het exponentieel verband tussen de ph waarde en de concentratie H 3 O +. poh + ph = 14. 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. Door meting van de ph en/of het elektrisch geleidingsvermogen van basische oplossingen van NaOH (c = 0,1 mol/l) en NH 3 (c = 0,1 mol/l) kan men vaststellen dat de ligging van het chemisch evenwicht van de protolyse afhankelijk is van de sterkte van de brønstedbase. In zuur-basekoppels is het verband tussen de zuurconstante van een brønsted-zuur en de baseconstante van de geconjugeerde base: K z.k b = K w = 10 14 De werking van zuur-base indicatoren kan als een toepassing van zuur-base evenwichten verklaard worden.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 27 Goed oplosbare zouten dissociëren volledig bij het oplossen in water. De vrijgekomen ionen ondergaan een protolyse met water. Elk zout bevat minstens een zuur (positief ion) en een base (negatief ion). Afhankelijk van de K z - en K b- waarde van deze ionen is de zoutoplossing zuur, neutraal of basisch. Een buffermengsel is een oplossing waarvan de ph nagenoeg niet verandert wanneer kleine hoeveelheden sterke zuren of basen worden toegevoegd. Ze zijn belangrijk in chemische en biologische systemen. De ph in het lichaam varieert enorm in verschillende vloeistoffen; deze van bloed is bv. ongeveer 7,4, in maagsap is de ph ongeveer 1,5 (tussen 1,2 en 3). Deze waarden moeten constant gehouden worden voor een efficiënte enzymwerking. Dit gebeurt in de meeste gevallen met behulp van buffers. Wijs ter herhaling op het bestaan van de tabel met zuur-basekoppels en zuurconstanten en gebruik de tabel om mogelijke zuur-basereacties te voorspellen. Mogelijke proeven Voor een aantal oplossingen kan de berekende ph vergeleken worden met de experimenteel bepaalde ph.(eventuele afwijkingen tussen experimentele en berekende waarde kan besproken worden). Opstellen van een titratiecurve Bepaling van de concentratie van azijnzuur in keukenazijn Bepaling van het gehalte acetylsalicylzuur in aspirine Bepaling van de concentratie natriumhydroxide in een commerciële ontstopper Bereiden van een buffer Mogelijke informatieopdrachten Verzuring van de oceaan: zeewater heeft een bufferende werking hierdoor neemt de ph van de zee niet af met toenemend CO 2 gehalte in de atmosfeer (hoewel verlaging van de zuurgraad toch al werd vastgesteld) Bufferende werking van bloed, speeksel, bodem; hier zijn verschillende mogelijkheden om vakoverschrijdend te werken met de leraar biologie
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 28 CHEMISCH REKENEN Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN C3 41 uit de procentuele samenstelling de formule van een verbinding afleiden. W4 42 de massaconcentratie, molconcentratie, massa-volume-procent, massaprocent en volumeprocent van een oplossing berekenen. C3 43 uitgaande van een gegeven reactievergelijking de massa s, stofhoeveelheden, concentraties van uitgangsstoffen en reactieproducten berekenen, bij stoichiometrische hoeveelheden en bij overmaat van één der uitgangsstoffen. C3 44 uitgaande van een gegeven reactievergelijking de gasvolumes (bij normomstandigheden en bij andere omstandigheden) van uitgangsstoffen en reactieproducten berekenen, bij stoichiometrische hoeveelheden en bij overmaat van één der uitgangsstoffen. Procentuele samenstelling De samenstelling van een oplossing Verdunningen Kwantitatief aspect van de reactievergelijking Kwalitatief aspect van een reactievergelijking met gassen SET 29, 30, 31 W 1-5 45 de procentuele samenstelling van een verbinding experimenteel bepalen. Leerlingenpracticum
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 29 Pedagogisch didactische wenken Algemene gaswet wordt ook bij fysica gezien, overleg met je collega. Normomstandigheden (n.o.): 0 C en 1013 hpa Historische context o.a. J.L. Proust, J. Dalton en R. Boyle, A. Avogadro Maak o.a. ph-berekeningen na samenvoegen van een zure en een basische oplossing, in stoichiometrische verhouding en bij overmaat van één der reagentia. Contexten: bv. alcoholgehalte van drank uitgedrukt in graden of volumeprocenten; huishoudelijke oplossingen milieunormen en het gebruik van ppm en ppb. Bij het maken van berekeningen steeds gebruik maken van de correcte wetenschappelijke notatie, symbolen en SI eenheden en beduidende cijfers. (Zie algemene doelstellingen) Mogelijke proeven het aantal moleculen kristalwater per formule-eenheid van een hydraat bepalen en het kleurverschil tussen watervrije zouten en hydraten waarnemen molair volume van waterstofgas bepalen
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 30 REDOXREACTIES EN ELEKTROCHEMIE Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN SET 2 46 redoxvergelijkingen opstellen vertrekkende van de gegevens van het experiment. SET 2 47 redoxvergelijkingen opstellen voor reacties in zuur en in basisch midden. Oxidatie en reductie Stijgen en dalen van het oxidatiegetal Oxidator en reductor Elektronenbalans Ladingsbalans Massabalans Deeltjesvergelijking SET 29-31 W1-5 48 een redoxreactie uitvoeren. Leerlingenpracticum SET 2 49 de relatieve sterkte van reductors en oxidators afleiden uit experimentele waarnemingen. Geconjugeerd redoxsysteem SET 6 SET 16 SET 24, 27 W 6 50 het principe van de elektrochemische cel schematisch weergeven. Galvanische cel Brandstofcel Halfcel Evenwichtspotentiaal E cel Anodische oxidatie en kathodische reductie SET 2 SET 17 C5 W3,4 SET 6 SET 16 SET 24,27 51 met behulp van een tabel, waarin redoxsystemen gerangschikt zijn volgens de waarde van hun standaardredoxpotentiaal E, het potentiaalverschil ΔE berekenen. 52 een elektrolyse als een redoxreactie herkennen en de werking van een elektrolysecel uitleggen. Standaardredoxpotentiaal E Standaardwaterstofelektrode Potentiaalverschil ΔE De richting van redoxreacties voorspellen onder standaardomstandigheden Elektrolyse Elektrolysecel versus galvanische cel
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 31 Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN 53 de belangrijkste reactietypes onderscheiden. Samenvattend overzicht van reactietypes: zuur-basereacties redoxreacties neerslagreacties gasvormingsreacties Pedagogisch didactische wenken Redoxreacties uitvoeren/onderzoeken in zuur en basisch milieu, met sterke oxidatoren, en ook met H2O2. Naar analogie met de zuur-basekoppels volgens Brønsted kan vastgesteld worden dat met een sterke reductor een zwakke geconjugeerde oxidator overeenkomt en vice versa De redoxsystemen voorstellen van een aantal halfreacties en deze rangschikken in een redoxtabel. Uit de tabel met standaardredoxpotentialen de te verwachten spanning tussen elektroden afleiden en vergelijken met effectieve metingen. Contexten: bv. Verbrandingen redoxreacties bij ademhaling en fotosynthese. bleken van jeans met KMnO 4 als oxidator zuurstofwater als ontsmettingsmiddel en bleekmiddel chemoluminescentie Verzilveren, verkoperen, galvaniseren van voorwerpen De elektrolyse vergelijken met de werking van een galvanische cel en definiëren als redoxreactie: bv. elektrolyse van gesmolten NaCl elektrolyse van zinksulfaat-oplossing met koperanode. De anodische oxidatie en de kathodische reductie aantonen bij een elektrolysereactie.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 32 Mogelijke proeven Experimenteel een aantal reductors en oxidators kwalitatief vergelijken Verbranding, metaal + zuur, metaaloxide + diwaterstof; Katalytische (MnO 2 ) ontleding van waterstofperoxide; Redoxreacties met KMnO 4, afhankelijk van het milieu; Titratie van H 2 O 2 met natriumthiosulfaat; Vitamine C gehalte bepalen in fruitsappen d.m.v. een redoxtitratie Opstellen van een spanningsreeks van metalen; Opstellen van een verdringingsreeks van halogenen; Een galvanische cel samenstellen (bv. Volta-element, Daniel cel) Mogelijk kwantitatief experiment: bepalen van de wet van Faraday bij elektrolyse van kopersulfaat met koperelektroden (in overleg met fysica). Mogelijke informatieopdrachten Contexten: bv. bereiding en toepassingen van aluminiummetaal elektrolytische raffinage van kopermetaal Verband leggen tussen redoxpotentialen en corrosie van metalen. Industriële elektrolytische bereidings- of zuiveringsmethode beschrijven.
ASO 3e graad Basisvorming en specifiek gedeelte 33 ORGANISCHE STOFFEN EN HUN REACTIES Decr. nr. LEERPLANDOELSTELLINGEN De leerlingen kunnen LEERINHOUDEN C1 54 de stofklassen op basis van de functionele groep herkennen. Alkanen, alkenen, alkynen, alcoholen, halogeenalkanen, aminen, aldehyden, ketonen, carbonzuren, esters, amiden, ethers, aromatische koolwaterstoffen, cyclische koolwaterstoffen W4 55 op basis van de structuurformule de naam toekennen en de structuurformule geven op basis van de naam. Naamgeving Structuurformule: o.a. zaagtandformule Alkanen, alkenen, alkynen, alcoholen, halogeenalkanen, aminen, aldehyden, ketonen, ethers, carbonzuren, esters, aromatische koolwaterstoffen, cycloalkanen C1 56 het begrip isomerie uitleggen aan de hand van voorbeelden. Structuurisomerie: ketenisomerie, plaatsisomerie Stereo-isomerie: cis-trans isomerie, spiegelbeeldisomerie C1 W7 SET 27 C1 SET 1,3 57 van een aantal stoffen of mengsels een typische toepassing of eigenschap aangeven. 58 per stofklasse de gegeven eigenschappen in verband brengen met de karakteristieke groep en het koolstof-skelet. Toepassingen (per stofklasse) vb. methaan, white spirit, paraffine, methanol, ethanol, glycerol, glycol, azijnzuur, citroenzuur, springstoffen, kleurstoffen, wasmiddelen, geneesmiddelen, aceton (nagellakremover), cafeïne, aspirine (acetylsalicylzuur), benzaldehyde (amandelgeur), benzine, campinggas, diethylether (ether te koop bij apotheker), chloroform, Per stofklasse: Fysische eigenschappen Chemische eigenschappen C2 59 de reactieproducten afleiden bij de homolytische substitutiereactie van alkanen met halogenen. Alkanen Homolytische (radicalaire) reacties