NATRONBOMBE. Forfattere: Aleksander og Mads. Samtlige figurer i rapporten er bilder vi selv har tatt.

Transkript

1 NATRONBOMBE Forfattere: Aleksander og Mads. Samtlige figurer i rapporten er bilder vi selv har tatt. Aktiviteten som vi her skal presentere, har vi valgt å kalle for natronbombe. Kort og greit går den ut på at vann (H 2 O), essens av eddiksyre 35 % (CH 3 COOH) og natron (NaHCO 3 ) reagerer i et filmrulletui. Formålet er å gi elevene erfaring og kunnskap om reaksjoner mellom stoffer, samt bevisstgjøre dem på forskjellene mellom begreper innen kjemi, f. eks rent stoff og blanding. Elevene vil også få kjennskap til partikkelmodellen gjennom at de møter natron (s) som blandes med vann og eddik (l), og dette lager blant annet karbondioksid (g). Det som helt konkret undersøkes er hva som skjer når natron blir puttet opp i en blanding av vann og eddik. I og med at vi går grunnskolelærer trinn, valgte vi å se på læreplanmålene for hva elevene skal kunne etter 7. trinn og etter 10.trinn. Læreplan i naturfag Etter 7. årstrinn o Fenomener og stoffer gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene er et forsøk hvor elevene får se hvordan eddiksyre reagere når det blandes med natron. Reaksjonen resulterer i bobler og en gass, CO 2. Dette er blant annet den samme gassen som vi puster ut. Dette forklares videre i rapporten. Etter 10. årstrinn o Fenomener og stoffer undersøke kjemiske egenskaper til noen vanlige stoffer fra hverdagen Elevene vil i denne aktiviteten få kjennskap til vann, eddik og natron. Vann i ulike former er noe vi har rundt oss store deler av hverdagen, mens både eddik og natron er noe de aller fleste

2 elevene vil kjenne til fra kjøkkenet hjemme. Gjennom å gjøre dette forsøket vil elevene få se hva som kan skje hvis eddik eller natron reagerer med feil stoff. Opprinnelig fikk vi ideen om å bruke aktiviteten fra jobben til Aleksander. Han er bursdagsvert på Luftfartsmuseet. Gjennom jobben sin har han fått opplæring i og har flere ganger gjennomført denne aktiviteten i bursdagsselskaper. Dermed har de det utstyret vi trenger for å få gjennomført denne aktiviteten på arbeidsplassen til Aleksander og han fikk ordnet det slik at vi kunne gjøre nettopp det. Under arbeidet med denne rapporten søkte vi litt på nettet, og fant et lignende forsøk på nettsidene til naturfag.no (Naturfagssenterert, udatert). Teori I denne aktiviteten stifter elevene nærmere bekjentskap med blant annet stoffene vann og eddikessens. Forskjellen mellom disse stoffene er at vann er et rent stoff mens eddikessensen er en blanding. Et rent stoff som vann eller eddiksyre (H 2 O eller CH 3 COOH) består av mange av de samme molekylene og har én sammenhengende kjemisk betegnelse. En blanding(i dette tilfellet homogen) består av en jevn fordeling av to eller flere rene stoffer som har flere ledd i en kjemisk betegnelse (eks: CH 3 COOH + H 2 O), eddikessens. Den eddikessensen vi har brukt her er 35 %, noe som vil si at eddiken allerede var blandet ut med vann. Ren eddiksyre ville vært 100 %. Når vi blander det med vann, vil vi få en homogen blanding av H 2 O + CH 3 COOH. Vi kan se i formelen at vi får to ledd, ett med vann og ett med eddiksyre, hvilket vil si at det er en blanding og ikke et rent stoff. Vi ser også, ved å blande natron med vanlig vann, at dette ikke gir noen spesiell kjemisk reaksjon. Natronet og vannet vil danne en heterogen blanding. Natronet legger seg nederst fordi det er tyngre enn vannet. I dette forsøket vil vi indirekte komme inn på partikkelmodellen, siden vi har representanter fra alle de tre ulike tilstandene. Natron er et fast stoff (s) fordi hvert enkelt korn det har en bestemt form og bestemt volum. Vann er en væske (l) fordi den man kan tømme den over fra

3 en beholder til en annen og stoffet vil forme seg etter hvilken beholder den er i. Karbondioksid er en gass (g) fordi den sprer seg utover hele det rommet den har til rådighet og fordi den kan komprimeres. Dette sistnevnte, komprimering, er det kun karbondioksid som kan gjøre av disse stoffene (Hannisdal & Ringes 2011:26). På mikronivå kan dette forklares ved at i et fast stoff ligger partiklene tett sammen i et system og hver enkelt partikkel beveger seg fast i forhold til et bestemt punkt. I væskeform beveger partiklene seg om hverandre. Som gassform vil partiklene bevege seg nesten helt uavhengig av hverandre i hele rommet i rette linjer. Avstanden her er mye større enn ved de to andre tilstandene. Utstyr: - Filmrulletui m/lokk - Vann - Eddikessens - 2 litermål - Natron - Vernebriller - Engangsbeger Figur 1, utstyr - Skje (Teskje) Utstyret som vi bruker i denne aktiviteten er relativt billig og enkelt å få tak i.

4 Framgangsmåte 1. Ta på vernebriller. 2. Bland vann og litt eddikessens i det ene litermålet, slik at styrken på eddiken reduseres. Dette gjør at man har bedre kontroll over reaksjonen. 3. Litt av eddiken helles over i filmrulletuiet. 4. Litt natron fylles opp i engangsbegeret. Omtrent en teskjespiss av dette natronet helles igjen oppi eddikblandingen. Lokket til filmrulletuiet settes raskt på. 5. Filmrulletuiet holdes i hånda til lokket «sprenges» av. Organisering Vi ville helst ha delt en vanlig skoleklasse i to, slik at vi hadde hatt elever på naturfagsrommet om gangen. Dette gjelder både i forhold utstyr og i forhold til gjennomføringen av aktiviteten og sikkerhet rundt den. I tillegg til det utstyret vi har listet opp tidligere, vil vi under organisering legge til litt mer utstyr for å tilpasse forsøket mer til skolebruk: - Reagensrør - Isoporstativ - Konditorfarge Figur 2, tilleggsutstyr Vi vil gjerne starte dette forsøket med en introduksjon, for å bevisstgjøre elevene mer på hva som skal skje. Del 1 introduksjon Klassen/gruppen deles inn i grupper på to og to. Om dette ikke lar seg gjøre, blant annet pga utstyrsmangel, kan klassen deles i grupper på tre. Alle tar på seg vernebrillene. Dette gjøres

5 for å unngå at noen etterhvert får eddikblandingen i øyne, luftveier eller lignende. Læreren fyller vann i begge litermålene. I det ene har læreren oppi eddikessens. Læreren viser og forklarer, noe som gjøres for å synliggjøre forskjellen på vannet og eddik. Hver gruppe får ut to reagensrør som er plassert i et isoporstativ. Læreren går rundt med litermålene, et om gangen. Elevene får også utdelt litt natron i engangsbegrene og en skje. I det ene reagensrøret fylles det vann. I det andre drypper læreren litt konditorfarge og heller så i eddik. Dette gjør læreren for at elevene skal vite hva som er hva. Elevene får beskjed om å fylle tuppen av skjeen med natron og helle det oppi vannet. Hva skjer? Det samme gjøres med eddiken. Hva skjer? Etter dette tas reagensrøret og isoporstativet bort. Reagensrørene rengjøres. Resten av utstyret har elevene fortsatt. Figur 3, Aleksander i starten av forsøket Del 2 natronbombe Gruppen/klassen er fortsatt delt i grupper på to og to. Alle elevene har fortsatt på seg vernebriller. Hver gruppe får nå utdelt et filmrulletui og læreren går rundt med eddikblandingen. Etterpå deles natronet ut. En av de to på gruppa får ansvaret for filmrulletuiet og lokket, mens den andre får ansvaret for natronet. Etter at alle gruppene har fått eddik i filmrulletuiet, forklarer læreren fremgangsmåten; Den ene på gruppa heller natron oppi eddikblandingen, mens den andre holder etuiet og trykker lokket på så fort som mulig etter at natronet har reagert med eddik. Eleven som holder etuiet med lokket på, får beskjed om å holde dette oppover samt bort fra seg selv og andre.

6 Resultater Av del 1, introduksjonen, observerte vi at natronet ikke reagerte med vanlig vann. I motsetning til dette observerte vi at natronet reagerte med eddiken og dannet blant annet CO 2 - gass samt bobler. Vi observerte også at reaksjonen var veldig rask. Figur 4, reaksjon mellom natron og eddik Av del 2, natronbomben, observerte vi mye det samme som i del 1. Her observerte vi også at lokket til filmrulletuiet eksploderte av. Naturvitenskaplig drøfting Både i del 1 og del 2 så vi at natronet og eddiken reagerte kjapt med hverandre. I forhold til dette tenker vi, med vår bakgrunn, at reaksjonen av eddik og natron danner gassformen CO 2. Det første vi gjorde i dette forsøket, når vi puttet natron i vann, gav liten reaksjon. Natronet blandet seg inn i vannet og skapte ingen eksplosjon. Dette var med på å gjøre reaksjonen mellom natron og eddiken enda mer synlig. Når natronet reagerte med eddiken i det ene filmrulletuiet, fikk vi ikke den reaksjonen vi ventet. Dette kom mest sannsynlig av at det var et hull i lokket, hvor CO 2 -gassen lekket ut. Dermed ble det ikke noe trykk i etuiet og ingen eksplosjon. Med et tett lokk, ville gassen

7 presset seg ut gjennom det svakeste ledd, som i dette tilfellet er lokket. I det andre filmrulletuiet var det ikke hull i lokket, og der fikk vi det ventede resultatet. Dette var at lokket eksploderte av på grunn av at stoffene i etuiet reagerte og dannet CO 2 (g), og derav ekspanderte. Andre fallgruver ved denne aktiviteten, kan være at man blander en for svak eddik. Dette innebærer at vannbestanden er for stor, og at blandingen i reaksjon med natron ikke danner tilstrekkelig med gass. En for sterk blanding kan også ha ulemper, gjennom å skape ubehag på hud og eventuelle sår. I undervisningsøyemed bør man som lærer ha prøvd seg fram på egen hånd og funnet en blanding som ikke er for sterk og som samtidig reagerer i forsøket. Man kan også fylle for mye eddik i etuiet, eller eventuelt ha i for mye natron, og at man dermed ikke rekker å sette på lokket. Naturfagdidaktisk drøfting Av risikoer ved dette forsøket, kan vi referere til en artikkel fra 2006 som vi fant på VG sine nettsider. Den omhandler en gutt på 9 år som forsøkte å lage nesten lignende bombe som vi gjør i dette forsøket, og denne gutten ble ganske hardt skadet (Rovick & Strand 2006). Dette viser at forsøket ikke er hundre prosent sikkert, og at barn bør gjennomføre det med voksne i nærheten eller tilstede. Gjennom denne aktiviteten vil elevene se at eddik (CH 3 COOH) reagerer med natron (NaHCO 3 ) og danner en gass, CO 2. De vil også se at gassen tar større plass enn de tre andre bestanddelene ved at lokket spretter av. Denne aktiviteten vil også være et bilde på partikkelmodellen. Elevene får se de tre ulike formene som et stoff kan ha og overgangen mellom disse; natron er i fast form (s), eddik i flytende (l) og gjennom eksplosjonen må vi kunne anta at karbondioksid er i gassform (g). Vi vil påstå at natronbombe er et fint forsøk å ha i starten av en naturfagstime hvor kjemi er tema. Forsøket har en ganske høy wow-faktor som skaper interesse hos elevene og samtidig

8 viser frem naturfag og da spesielt kjemi som et praktisk og morsomt fag (Hannisdal m. fl. 2011:41). Forsøket vil på lengre sikt styrke elevenes naturfaglige kompetanse, noe de kan få bruk for i videre skolegang og i livet. Det kan være starten på en potensiell fremtidig karriere som kjemiker eller ingeniør. Konklusjon Dette forsøket er en fin introduksjon til en kjemitime. Det har en god interesseskapende effekt som gjør at elevene ser at kjemi kan være både interessant og morsomt. I tillegg ser vi at det lett kan anvendes i forskjellige klassetrinn ved å omstille teoribiten deretter. For 4.klassetrinn passer det best at lærer utfører forsøket mens elevene ser på. Fokuset kan være på sikkerhet og det dem og slett ser. Elevene kan lære litt om hva natron og eddik er og at dette er vanlige dagligvarer som de fleste har hjemme i skapet. Det kan også nevnes at to stoffer blandes sammen og blir til et nytt stoff i gassform. Elevene vil kunne se at dette stoffet tar større plass, slik at lokket på filmrulletuiet eksploderer av. For 7. (hvor vi tenker forsøket egner seg best) kan elevene utføre forsøket selv. De vil lære litt om utstyrsliste og sikkerhet. De vil også få trent praktiske ferdigheter. I forhold til teori kan man gå nærmere inn på partikkelmodellen, kjemiske reaksjoner, litt om atomer, grunnstoffer og hvordan stoffene er satt sammen. For 10. klassetrinn kan man få repetert mye av stoffet på makronivå, som i 7. Klassetrinn. Teoribiten kan bygges videre slik at elevene får kjennskap til kjemiske reaksjoner, partikkelmodellen, sammensetning av stoffer (grunnstoff, rent stoff, homogene og heterogene blandinger) på mikronivå. Det kan også legges mer vekt på hvordan man skriver det som skjer ved hjelp av formler. Vi mener at den største fordelen med dette forsøket er at det er billig og relativt enkelt å gjennomføre og at det er anvendelig, uansett nivå på grunnskolen. Ulemper med forsøket er at det kan bli en god del gris og søl og også en del uro (spesielt i lavere klassetrinn). Det vi ville gjort annerledes i egen fremtidig undervisning er først og fremst å kledd oss bedre (for eksempel laboratoriefrakk) og å hatt tørkepapir eller lignende klart i nærheten. Vi mener også at det er viktig at elevene har fått en innføring i regler som gjelder i kjemirommet før de får delta på forsøket.

9 Kildeliste Hannisdal, Merete, Ringnes, Vivi (2011) Kjemi for lærere. Naturfag i grunnskolelærerutdanningen trinn. Gyldendal Akademisk Naturfagssenteret, udatert: Filmboksrakett. Hentet fra (Lest ) Rovick, Arne, Strand, Tor (2006) Bombe-skadet av oppskrift fra barne-tv, Verdens Gang. Hentet : (Lest )