Magnesium og vann 1 Innledning I denne aktiviteten er formålet å vise elevene hva som skjer når magnesium reagerer med vann. Fra læreplanens mål kan vi se at elevene etter syvende årstrinn og innenfor kategorien fenomener og stoffer skal kunne gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene. Etter tiende årstrinn, og fortsatt innenfor kategorien fenomener og stoffer står det beskrevet at elevene skal kunne planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff og under kategorien forskerspiren ser vi at elevene skal kunne demonstrere verne- og sikkerhetsutstyr og følge grunnleggende sikkerhetsrutiner i naturfagundervisningen (Udir, udatert). Det forventede resultatet er at vannet skal bli blått etter at magnesiumbiten har reagert med det oppvarmede vannet siden antallet ioner vil øke som vi ser på figur 1 og 2. (Hannisdal og Ringnes:150). Det vil også bli dannet hydrogengass. Dette er et trygt forsøk dersom man sammenligner det med alkalimetallene, og det er derfor et gunstig forsøk med tanke på at elevene selv kan gjøre all utforskingen og arbeidet. Ideen til denne aktiviteten er hentet fra undervisningen til Espen Henriksen i uke 42 hvor vi studentene gjennomførte blant annet dette forsøket. Enkelte forandringer er gjort for at den skal passe bedre på grunnskolen.
2 Teori Ioner: Et atom som enten har mistet eller fått elektroner. Molekyler: En sammensetning av atomer og ioner. Bromtymolblå: En indikatorvæske som viser forskjellig farge alt etter ph-verdien. Ionebinding: En binding mellom to atomer som har større forskjell i elektronegativitetsverdien enn 1.7 (denne verdien varierer alt etter kilde) hvor atomet med sterkest elektronegativitet stjeler ett eller flere elektroner fra det andre atomet. Siden motsatte ladninger tiltrekker hverandre vil derfor disse to atomene slå seg sammen i en ionebinding. 3 Materiell og metode 3.1 Utstyr Det vil være praktisk å ha tilgang til reagensrør, gassbrenner, fyrstikker, magnesium, fint sandpapir, treklype og bromtymolblått. Alt dette er utstyr som er standard på en kjemilab. Det kan sannsynligvis også fås kjøpt som små kjemisett i de fleste leke- eller hobbybutikker. Dersom man ikke får tak i det som et lite kjemisett vil jeg tro at det muligens vil være vanskegere åli få tak i, og at man muligens må kjøpe inn i større kvanta. Utstyret i seg selv skal ikke være kostbart. 3.2 Fremgangsmåte Vi fylte to reagensglass med vann og tilsatte bromtymolblått. Deretter klipte vi av en bit fra rullen med magnesium og pusset denne på begge sider med sandpapir slik at den ble blank, før vi slapp den ned i reagensglasset vi hadde forberedt med vann og
bromtymolblått. Deretter førte vi reagensglasset frem og tilbake over gassbrenneren for å varme opp vannet. Vi ventet en stund og holdt deretter en tent fyrstikk over åpningen på reagensrøret. Elevene må bruke briller så ikke det spruter noe i øynene, da øynene er veldig sårbare ovenfor baser. (XXX sett dette i sammenheng med sikkerhetsrutiner i 5.2) 4 Resultater Da vi tilsatte bromtymolblått ble vannet gult. Da vi tilsatte biten med magnesium så vi etterhvert at den fikk bobler over hele overflaten og at de steg mot overflaten. Av og til samlet det seg for mye bobler på overflaten til magnesiumbiten og tok den med opp til overflaten, før vannet i den øverste delen av reagensrøret fikk en grønnfarge som indikerer at phen i vannet har steget og blitt mindre syreholdig. Når vi holdt en fyrstikk over hørte vi stadige små smell eller poff -lyder. 5 Drøfting 5.1 Naturvitenskapelig drøfting Resultatet ble ikke helt slik vi hadde forutsett, mest fordi utgangspunktet var annerledes enn vi hadde kalkulert med. Vi hadde regnet med at vannet skulle bli grønt siden det er den nøytrale fargeindikatoren til bromtymolblått (Hannisdal og Ringnes:150). At vannet i glasset skulle bli gult, altså at det ikke var så nøytralt som vi hadde regnet med, fant jeg nå i etterkant ut at kom av at: Vann som er i kontakt med luft over en viss tid opptar raskt karbondioksid og danner en løsning av karbonsyre (kullsyre) med en likevekt-ph på ca. 5,7. (Wikipedia, udatert).
Jeg ser på dette som en troverdig forklaring, men har ingen muligheter til å få tak i boken de henviser til. Vi ville sannsynligvis fått det resultatet vi hadde regnet med dersom vi hadde benyttet oss av destilert vann som ikke har vært i kontakt med karbondioksid. Ellers fikk vi de resultatene vi hadde regnet med da vi ser at ph-verdien i vannet økte (vannet med bromtymolblått gikk mot grønt) og vi kunne påvise flamme fra fyrstikken. (hydrogen) i luften ved hjelp av en 5.2 Naturfagdidaktisk drøfting Elevene får tydelig se at magnesium gjør vannet mer basisk, og da det er hovedformålet bak eksperimentet vil det si at det fungerer tilfredsstillende. Elevene skal gjennom dette få en forståelse av hva ph er og hvor man kan benytte ph begrepet, og at ph er et mål for antall ioner i en væskemengde (og dermed også antall ioner siden de er omvendt proposjonale) (Hannisdal og Ringnes:150). De må også kjenne til ulike former for bindinger, da særlig ionebindinger. (XXX Sikkerhetsrutiner) Det kan være en god erfaring for elevene å se at det finnes farge- og luktløse gasser som kan reagere med flammer. Dette kan også være en introduksjon for å la elevene se hvordan det er å være en forsker eller, og generelt et meningssøkende menneske, da resultatet ikke ble helt som forventet og de da søke etter logiske forklaringer som kan beskrive hva som gjorde at eksperimentet ikke ble som forventet. Å gi elevene en ryggsekk med seg videre fra skolen hvor de er meningssøkende og skapende mennesker er ikke bare viktig, det er også pålagt lærere gjennom generell del i LK06. At det dessverre er lett å legge bort generell del til fordel for de mer konkrete kompetansemålene i læreplanene er noe vi som fremtidige lærere må jobbe med å endre i skolekulturen på den skolen vi etterhvert vil havne på.
Kilder: Hannisdal, Merete og Vivi Ringnes (2011) - Kjemi for lærere - Gyldendal Akademisk Wikipedia (udatert) - Vann - Hentet 12/11-2011 fra http://no.wikipedia.org/wiki/vann