PARTIKKELMODELLEN. Nøkler til naturfag. Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU. 27.Mars 2014

Transkript

1 PARTIKKELMODELLEN Nøkler til naturfag 27.Mars 2014 Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU

2 Læreplan - kompetansemål Fenomener og stoffer Mål for opplæringen er at eleven skal kunne beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem

3 Partikkelmodellen Modeller Hva bruker vi partikkelmodellen til Egenskaper ved faste stoffer, væsker og gasser Begreper Vann Faseoverganger

4 Repetisjon Hvor finner vi de kjemiske «stoffene»? Stoff i kjemien brukes ordet «stoff» om det kjemiske materialet en gjenstand består av En isbit: består av stoffet vann En spiker: kan bestå av stoffet jern Definisjon, stoff: alt som tar opp plass og har masse

5 Kjemiske reaksjoner Viktig del av kjemien Endringer som skjer når kjemiske stoffer reagerer med hverandre - danner nye stoffer - med andre egenskaper enn de stoffene vi startet med Utgangsstoff(er) Produkt(er) + Natrium Klor Natriumklorid («salt») (metall) (gass) (fast stoff) Na Cl NaCl

6 Mange partikkelmodeller 7/is-light-a-wave-or-a-particle/ p/secondary_science_-_particles bruary-2005/beyond-the-standard-model

7 Noen definisjoner Hva er forskjellen på et grunnstoff og en forbindelse, og hva er en blanding, og hva er en løsning? Grunnstoff stoff som ikke kan deles i enklere deler ved kjemiske reaksjoner Forbindelse grunnstoffer som har bundet seg sammen med hverandre i kjemiske reaksjoner

8 Atomer molekyler ioner

9 Modeller Konkrete Makronivå Observasjoner, det vi kan se, høre, lukte, smake og føle Abstrakt Mikronivå Forklaringer, hvordan de er bygd opp av atomer, molekyler eller ioner Symbol Representasjoner, formler, navn og reaksjonslikninger

10 VGG Det blir Varmt (temperaturforandring) Det blir Gult (fargeforandring) Det blir Gass (det dannes nytt stoff) OBS! Gassen er ikke gul Brit Skaugrud, Skolelab-kjemi, UiO 10

11 Hva bruker vi partikkelmodellen til beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer, ioner og molekyler gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem fra makronivå til mikronivå

12 Alle stoffer er bygd opp av partikler Mellom partiklene er det ingenting En partikkel vil variere i form, størrelse og masse, alt etter hvilket stoff vi har Vi tenker oss at en partikkel er en kule Partikkel er atomer, molekyler eller ioner

13 3 faser Fast stoff Væske Gass

14 Alle partikler er i bevegelse Temperatur er et uttrykk for partiklenes bevegelse

15 Fast stoff Har fast form og holder formen Stoffet har høy tetthet Stoffet kan ikke komprimeres Metaller, salter Partiklene ligger systematisk tettpakket Partiklene er bundet til hverandre Hver partikkel vibrerer om et fast punkt

16 Væske Stoffet former seg etter karet det befinner seg i Stoffet har høy tetthet Stoffet kan ikke komprimeres Partiklene ligger nær hverandre Partiklene er bundet til hverandre, men i uorden De vibrerer, roterer og beveger seg forbi hverandre

17 Gass Stoffet fyller hele rommet det befinner seg i Stoffet har lav tetthet Stoffet kan komprimeres Partiklene er nesten ikke bundet til hverandre Det er stor avstand mellom partiklene Partiklene beveger seg i rette linjer, og de endrer retning ved kollisjon.

18 Animasjoner/linker Det fins en rekke animasjoner på nettet lareplanveiledninger/naturfag/naturfag/veiledning-naturfag- 13-april/Artikler-og-opplegg-niva-3-og-under/Riktundervisningsopplegg-Partikkelmodellen/

19 Hvordan framstille dette for elevene Hvordan driver vi begrepsinnlæring?

20 Veggavis

21 Sprøyter og slanger og luft og vann. Utstyr 2 engangs-sprøyter Slange Beger med vann Koble slangen til de to sprøytene. Trykk stempelet på den ene sprøyten inn og se hva som skjer med den andre. Gjør det samme med vann i systemet i stedet for luft. Observer forskjellene.

22 Tre ting på en gang. Vann er det eneste stoffet på jorden som kan eksistere som is, Væske og gass ved de temperaturer og trykk som finnes på jordoverflaten.

23 Vannmolekylet. δ- δ+ δ+

24 Hvordan er vann etter partikkelmodellen Fast stoff Is Snø Partiklene stiller seg i sekskanter Væske Vann Partiklene glir rundt hverandre Gass Vanndamp Partiklene beveger seg fritt i rommet

25 Faseoverganger Energi avgis kondensering Størkning/frysing gass væske fast stoff fordamping Sublimering Energi tilføres smelting Kilde:

26 Faseoverganger med vann Kondensasjon Energi avgis Størkning /fryser Fordampning Sublimering Energi tilføres smelting

27 Vi ser på varmt og kaldt vann. Fyll et glass med kaldt vann. Fyll et lite rør med varmt vann og tilsett konditorfarge. Sett røret med varmt vann ned i glasset med kaldt vann. Hva skjer?

28

29 Isbitforsøket. Ingredienser 1.Gjennomsiktig glass. 2.Matolje 3.Isbit 4.Vann Utførelse Fyll først litt vann i glasset og deretter matolje. Etter en stund vil matoljen legge seg som et sjikt på toppen fordi det er lettere enn vann. Legg deretter isbiten oppi.

30 Isbitforsøket. Som du ser vil isbiten flyte i matoljen. Vannet som smelter vil forme en dråpe under isbiten. Når den løsner synker den ned gjennom olja og ned til vannet under. Dette er en fiffig demonstrasjon på at is er lettere enn vann.

31 Fra vann til is. Is har 9 % større volum enn vann. Derfor flyter isen på vannet. At is har et større volum enn vann fører også til at det kan sprenge løs fjell og steiner der det har kommet vann i mellom.

32 Vannets tetthet. Grafen viser volumet (kubikkcentimeter) til ett gram H2O ved én atmosfæres trykk. Vannet er tyngst ved 4 grader C. Isen har lavere tetthet enn flytende vann.

33 Årstidsvariasjoner i innsjøer

34 . Struktur.

35 Endres volumet når vannet fryser? Fyll en plastflaske halvt med vann. Merk av hvor høyt oppe i flaska vannet går. Legg flaska i fryseren. Sjekk neste dag hvor høyt oppre i flaska isen nå går. Hvor mye har det utvidet seg?

36 Forandres volumet når vannet varmes opp? Du trenger: 2 reagensglass 2 korker med hull 2 tynne reagensrør tusj begerglass isbiter gassbrenner stativ 1. Fyll to reagensglass helt opp med vann. Sett korkene med reagensrør ned i reagensglassene. Merk av vannstanden i reagensrørene med en vannfast tusj. Vannstanden i reagensrørene må komme over korken. 2. Sett det ene reagensglasset i kokende vann og det andre i isvann. 3. Sammenlikn volumene etter en stund. Er det forskjell på volumene? 4. Beskriv det du ser.

37 Misoppfatninger om partikler og andre vansker med partikkelmodellen Misoppfatning: Det er vann i mellom partiklene i vann og det er luft i mellom partiklene i luft. Kjemisk forklaring: Det er ingenting mellom partiklene, partiklene er selve vannet og partiklene i luft er luften. Misoppfatning Stoff utvider seg for at partiklene eser ved oppvarming Kjemisk forklaring: Partiklene beveger seg mer ved oppvarming og trenger større plass. Partikkelen er uforandret. Overgangen fra vann til at det gjelder andre stoffer

38 Kan alle stoffene være i alle faser Noen stoffer går direkte fra fast stoff til gass De sublimerer Tørris (CO 2 ), karbondioksid er et stoff som går direkte fra faststoff til gass Noen faste stoffer smelter ikke ved oppvarming, men spaltes til andre stoffer Hornsalt (NH 4 HCO 3 ), ammoniumhydrogenkarbonat spaltes til andre stoffer som er gasser.

39 Sublimering

40 SLIM Mål opp 5ml borax-løsning Mål opp 25ml pva-løsning Bland løsningene i et begerglass Tilsett noen dråper konditorfarge Rør om i 1minutt Observer

41 Dramatisering av gass Brit Skaugrud, Skolelab-kjemi, UiO 41

42 Dramatisering av væske Brit Skaugrud, Skolelab-kjemi, UiO 42

43 Dramatisering av fast stoff Brit Skaugrud, Skolelab-kjemi, UiO 43