Labo chemie (2006-2007)

Inhoud

Als rode draad in het "labo chemie" komt het aspect veiligheid o.w.v. het elementaire belang ervan steeds aan bod. Basishandelingen (wegen, glasbewerking, maken van oplossingen, titreren, pipetteren, destilleren, filtreren, extraheren, opmeten van pH) worden aangeleerd a.d.h.v. proeven die tevens de belangrijkste aspecten uit de theorie illustreren. Chemische eigenschappen van stoffen worden toegepast in kwalitatieve analyse. De regels van stoechiometrie van reactie worden toegepast in kwantitatieve analyse.
1 INLEIDING
2 BUNSENBRANDER, GLASBEWERKING, WEGEN, maken van oplossingen en verdunningen
3 dichtheid van oplossingen
4 Titratie en terugtitratie
5 OPLOSBAARHEID

6 		BASISWETTEN EN CHEMISCHE REACTIE
7 REDOXREACTIES
8 DESTILLATIE VAN EEN KEUKENZOUTOPLOSSING

9 		REACTIEKINETIEK
10 BEPALEN VAN DE MOLAIRE MASSA VAN ZUURSTOF, BEPALEN VAN HET MOLAIRE VOLUME VAN WATERSTOF
11 CHEMISCH EVENWICHT
12 KATIONENANALYSE

13 		HALOGENEN, HALOGENIDEN (practische proef)
14 ANIONENANALYSE
15 INLeiding organische Labo's
16 cyclohexanon
17 acetylsalicylzuur
18 bereiden aromatische ester

19 		isolatie van cafeine uit thee
INLEIDING ANALYT.
20 BEREIDING EN STANDAARDISATIE VAN EEN HCl-OPLOSSING, BEPALING VAN AMMONIAKGEHALTE

21 		BEREIDING EN STANDAARDISATIE VAN EEN NaOH-OPLOSSING, bepaling van azijnzuurgehalte
22 bepaling van het gehalte natriumcarbonaat in soda (practische proef)
23 optekenen van titratiecurven

Doelstellingen

A. Algemene competenties

Toelichting:
- De studenten kunnen het verband leggen tussen de praktische toepassing en de theoretische achtergrond. - De studenten kunnen omgaan met een grote diversiteit aan chemische stoffen, waarbij het aspect veiligheid een bijzondere plaats inneemt. - De studenten kunnen basishandelingen eigen aan een scheikundelabo vlot uitvoeren, ook eenvoudige apparatuur bedienen. - De studenten kunnen op basis van gegeven instructies experimenten precies uitvoeren en hierover betrouwbaar rapporteren. - De studenten kunnen meetresultaten verwerken en kritisch evalueren. - De studenten werken in team, met oog voor organisatie en efficiëntie.

B. Beroepsgerichte/ Algemeen wetenschappelijke competenties

Toelichting:
vakspecifieke competenties labo chemie
Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
bunsenbrander, glasbewerking, wegen, MAKEN VAN OPLOSSINGEN EN VERDUNNINGEN - De glazen werkstukjes correct afwerken. - Een bunsenbrander op een correcte manier ontsteken. - Op de juiste en precieze manier pipetteren. - Op een correcte manier verdunningen aanmaken (pipetteren, kwantitatief overbrengen, aanlengen tot maatstreep). - Weten wat het gevolg is voor de aard van de vlam en de aard van de verbrandingsgassen als het venster meer geopend of meer gesloten wordt. Daaruit de bruikbaarheid van een vlamtype evalueren. - De omrekening tussen verschillende gehalten maken. - Weten wanneer volumetrisch glaswerk TD gebruikt moet worden.
dichtheid van oplossingen - De verschillende oplossingen correct aanmaken: correct afwegen, oplossen, kwantitatief overbrengen, homogeniseren en aanlengen. - De grafiek (op mm papier) tekenen (ordelijk, correct, keuze assen, titels). Een extra grafiek gemaakt met de computer mag. - De assen en de schaalverdeling ervan in de grafiek zijn goed gekozen. - De berekeningen correct uitvoeren (interpolatie, concentraties). - Weten wanneer volumetrisch glaswerk TC gebruikt moet worden.
STOFHOEVEELHEID EN GEHALTE - Op de juiste en precieze manier pipetteren. - Op een correcte manier verdunningen aanmaken (pipetteren, kwantitatief overbrengen, aanlengen tot maatstreep). - De concentratie van een handelsoplossing in mol/L uitrekenen op basis van de etiketgegevens en de verdunningsregel toepassen telkens met het juiste aantal beduidende cijfers. - De omrekening tussen verschillende gehalten maken. - Weten wanneer volumetrisch glaswerk TD gebruikt moet worden.
titratie, terugtitratie en gravimetrie - Een buret op een correcte wijze zuiveren, vullen, gebruiken en aflezen. - Nauwkeurig het massaverlies in functie van de verwarmingstijd noteren (laboschrift) en besluiten pas te stoppen met verwarmen nadat een constante massa bekomen is. Het verwarmen gebeurt op een gepaste manier: niet fel om ontbinding te vermijden en niet te traag om efficiënt te werken. - De concentratie van een onbekende oplossing correct berekenen uit de gegevens van een rechtstreekse titratie. - De concentratie van een onbekende oplossing correct berekenen uit de gegevens van een terugtitratie. - Uit een gegeven massaverlies de formule van een hydraat afleiden.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
OPLOSBAARHEID - De technische vaardigheid bezitten om een weinig vaste stof in een proefbuis met een weinig oplosmiddel goed te homogeniseren zonder gebruik te maken van parafilm of stop. - De experimentele resultaten grafisch op een geschikte manier uitzetten en hierbij rekening houden met de opdracht tot extrapolatie van de curve. - Het verband leggen tussen de structuur van chemische stoffen en de oplosbaarheid van die stoffen in een bepaald oplosmiddel en de invloed van de temperatuur beschrijven (hoe dit is na te gaan, zonder fundamentele verklaring). - Uitleggen waarom de opstelling open moet zijn en dat tegelijkertijd de opening niet te groot mag zijn en waarom tijdens het afkoelen moet gekrast worden. - De relatie tussen de temperatuursafhankelijkheid van de oplosbaarheid van KClO3 in water met de gebruikte methode bij het experimenteel bepalen van de oplosbaarheidskromme kennen.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
BASISWETTEN EN CHEMISCHE REACTIE - Een correcte filtreeropstelling maken; het filtreren zelf op een gepaste wijze uitvoeren. - Wegen tot constante massa: de cyclus van verwarmen, afkoelen en wegen respecteren. - De wetten van de chemische reactie in verband brengen met de atoommodelvoorstelling. - De massafractie van twee stoffen in een mengsel berekenen op basis van een testreactie (zoeken naar het limiterend reagens) en een massabepaling van het gedroogde neerslag.
REDOXREACTIES - Kleine visuele veranderingen door reactie zeer nauwkeurig waarnemen en noteren. Beseffen dat geen verandering (geen reactie) ook een waarneming is. - Inzicht in de begrippen oxidatie / reductie, oxidator / reductor, oxiderend - / reducerend vermogen, redoxkoppel hebben, en de redoxreactie schrijven op basis van de waarnemingen. - Door vergelijking en interpretatie van de verschillende waarnemingen een rangschikking naar dalend (stijgend) oxiderend of reducerend vermogen weergeven. Een werkwijze bedenken om voor een aantal redoxkoppels de sterkte te vergelijken.
DESTILLATIE VAN EEN KEUKENZOUTOPLOSSING - De destillatie-opstelling zelfstandig en correct uitbouwen (aansluitingen en dichtingen, positie thermometer). - De grafieken correct maken in Excel. - De verschillende delen in de opgetekende curven onderscheiden en interpreteren, het verband leggen met de waargenomen veranderingen in de oplossing. - De kookpuntsverhoging van de oorspronkelijke oplossing berekenen en vergelijken met de waargenomen experimentele waarde.
BEPALEN VAN DE MOLAIRE MASSA VAN ZUURSTOF, BEPALEN VAN HET MOLAIRE VOLUME VAN WATERSTOF - De opstelling voor de bepaling van de molaire massa van zuurstof gaslekvrij maken. - Alle gegevens nodig voor het berekenen op een juiste manier aflezen of opzoeken. - De berekening van de molaire massa en van het molair volume uitvoeren in de gepaste eenheden en de resultaten weergeven met het juiste aantal beduidende cijfers. - Voorspellen en uitleggen wat de gevolgen zijn voor wat betreft het eindresultaat als een wijziging in de opstelling gebeurt of als uitwendige factoren (druk, temperatuur) veranderen.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
REACTIEKINETIEK - De reagensoplossingen en de verdunningen op een correcte manier bereiden. De zwavelzuuroplossing volledig op kamertemperatuur laten komen voor gebruik. - De reagentia op een reproduceerbare wijze mengen en zo nauwkeurig mogelijk de reactietijd meten (controle is mogelijk via één van de reactiemengsels uit iedere reeks, die dezelfde samenstelling hebben). - Uit de verschillende gegevens en de gemeten reactietijden de gemiddelde reactiesnelheid voor ieder reactiemengsel berekenen. - Uit de afhankelijkheid van de gemiddelde reactiesnelheid met de beginconcentratie van de reagentia, die grafisch bepaald wordt, de snelheidsvergelijking opstellen.
WATERSTOF,ZUURSTOF, OXIDEN EN PEROXIDEN - Het geschikte glaswerk gebruiken voor kwalitatieve analyse. - De begrippen amfoteer en katalysator uitleggen. - De redoxreacties herkennen en de reactievergelijkingen uitwerken, in overeenstemming met de waarnemingen.
CHEMISCH EVENWICHT - Heel accuraat werken bij de kwantitatieve analyses: pipetteren van de juiste volumes, affiltreren van het neerslag, wassen en drogen van het neerslag, wegen zodat zinvolle besluiten kunnen getrokken worden aangaande het verschuiven van de ligging van het evenwicht. - Voor de kwalitatieve proeven is het belangrijk dat nauwkeurige kleurwaarnemingen worden gedaan. - Aan de hand van de waarnemingen de invloed van uitwendige factoren op een evenwichtstoestand voorspellen (o.a. reactie schrijven) en de verschuiving uitleggen aan de hand van het principe van Le Chatelier. - Een gedemonstreerde proef beschrijven, schetsen en de waarnemingen interpreteren.
KATIONENANALYSE - Uit testreacties kationen identificeren op basis van enkele analytische kenmerken van het kation. - Een beperkt aantal kationen opsporen of uitsluiten door een gericht reactieproces te volgen en door de reactievoorwaarden te respecteren (hoeveelheden reagentia, reactietijden en -temperatuur, katalysator). - Aan de hand van een gegeven schema de functie van alle stappen kennen: afzonderen, onderkennen van interferentie, identificeren, aanpassen van het milieu. - Alle reacties terugvinden en correct noteren die van toepassing zijn op de geanalyseerde onbekende.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
HALOGENEN, HALOGENIDEN Volledig autonoom: - Een werkschema opstellen om de herkenningsreacties op een zo efficiënt mogelijke wijze uit te voeren (vb. de volgorde aanpassen aan de zelf bereide reagentia) en de proefbuisreacties met gebruik van een gasafvoerbuisje en verwarming op een veilige manier uitvoeren. - Een kwalitatieve analyse van een onbekende efficiënt uitvoeren d.w.z.de gekozen testen op een nauwkeurige en veilige manier uitvoeren (vb. gepaste hoeveelheden, meest geschikte reagentia...);interferentie vermijden (vb. werken met goed gereinigd materiaal);waarnemingen nauwgezet doen en noteren. Volledig autonoom: - De belangrijkste chemische eigenschappen van de drie bestudeerde halogenen en halogeniden geven, de sterkte van de eigenschappen vergelijken, het verband leggen met de atoombouw en weten hoe de halogenen eruit zien in zuivere vorm en in oplossing (in hexaan). - Het nut van de studie van de eigenschappen van de halogenen - halogeniden in functie van de analyse van een onbekende inzien en op basis van de eerst uitgevoerde herkenningsreacties een werkwijze opstellen voor het uitvoeren van de kwalitatieve analyse.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
BEREIDING EN STANDAARDISATIE VAN EEN HCl-OPLOSSING, BEPALING VAN AMMONIAKGEHALTE - Weten welk materiaal (recipiënten, pipetten, balansen) moet gebruikt worden bij de aanmaak van standaardoplossingen en verdunningen van onbekenden. Weten welke oplossingen nauwkeurig en welke minder nauwkeurig moeten aangemaakt worden. - De praktische titratietechniek beheersen, de titraties met een goede reproduceerbaarheid / herhaalbaarheid en accuraatheid uitvoeren. - Weten wanneer een standaardoplossing een primaire standaardoplossing en wanneer het een secundaire standaardoplossing is. Daaruit besluiten of de oplossing gemaakt na weging van een hoeveelheid reagens of na het nemen van een zekere hoeveelheid vloeistof al dan niet moet gestandaardiseerd worden. Uitleggen waarom bepaalde oplossingen heel nauwkeurig en andere minder nauwkeurig moeten aangemaakt worden. - De pH bij het equivalentiepunt schatten en daaruit een geschikte indicator kiezen; de concentratie van een onbekende berekenen uit de resultaten van de titratie en de gemaakte verdunningen
BEREIDING EN STANDAARDISATIE VAN EEN NaOH-OPLOSSING, bepaling van azijnzuurgehalte - Veilig kunnen werken met een geconcentreerde NaOH oplossing. - Alle oplossingen met de gewenste nauwkeurigheid bereiden, de titratietechniek beheersen; reproduceerbaar / herhaalbaar en accuraat titreren. - De invloed van CO2 op de concentratie van een NaOH oplossing weergeven en uitleggen waarom een carbonaatvrije NaOH oplossing moet worden gebruikt. - De indicatorkeuze verantwoorden.
bepaling van het gehalte natriumcarbonaat in soda Volledig autonoom: - Een standaardisatie en een gehaltebepaling door titratie correct uitvoeren. Volledig autonoom: - Het bestaan van 2 eindpunten in deze titratie motiveren, een geschikte indicator voor elk van de twee eindpunten afleiden uit de geschatte pH. - Aangeven welk eindpunt het meest geschikt is en dit uitleggen aan de hand van de waarnemingen (V reagens nodig om volledige kleuromslag te bekomen bij het eerste en het tweede equivalentiepunt). De concentratie van de oplossing en het gehalte natriumcarbonaat in soda berekenen uit de opgetekende resultaten.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
optekenen van titratiecurven - Een geschikte opstelling maken voor het meten van de pH van een oplossing, de pH-meter bedienen en nauwkeurig aflezen d.w.z. op het gepaste moment, na goed homogeniseren als de uitlezing stabiel is. - De meetresultaten grafisch uitzetten met de computer en het omslaggebied van de geschikte indicatoren aanduiden. - Het aantal equivalentiepunten afleiden uit de titratiecurve en indien mogelijk in verband brengen met het aantal uitwisselbare protonen in het zuur, eventueel een verband met Ka- waarden zoeken. - Uit de opgetekende titratiecurve afleiden welk eindpunt het meest geschikt is en welke de te gebruiken indicator is om de titratie met indicator-eindpuntsbepaling uit te voeren. - De samenstelling van de oplossing kunnen geven op ieder punt in de titratie en voor de belangrijkste punten de pH kunnen schatten. - Uit de vorm van een titratiecurve kunnen afleiden welk type oplossing getitreerd werd en of deze titratie met een zuur- of een base-oplossing gebeurde.
pH-berekeningen - - De pH kunnen berekenen van oplossingen met één component opgelost in water en het effect op de pH van verdunnen kunnen afleiden. - De nodige afleiding en berekening kunnen maken voor de bereiding van buffers met een gegeven pH en gegeven concentraties volgens drie bereidingswijzen.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
ANIONENANALYSE - De waarneming gedaan tijdens een identificatiereactie bondig maar volledig weergeven. - Deze waarneming herkennen tijdens de analyse van een onbekend mengsel. - Op basis van de beschreven analysestappen van anionen een scheidingsschema opstellen. - Uit het aanbod van de opeenvolgende beschreven scheidings- en identificatiestappen deze selecteren die relevant zijn bij de analyse van de onbekende. - Alle reacties terugvinden en correct noteren die van toepassing zijn op de geanalyseerde onbekende.
cyclohexanon - Een correct samengestelde, stabiele en veilige opstelling opbouwen met geslepen glaswerk. - Een zo zuiver mogelijk product bereiden door de technieken van extractie, drogen, destilleren correct uit te voeren. - Een organische vloeistof op een geschikte manier drogen. - Correct het kookpunt vastleggen en de brekingsindex bepalen van het eindproduct. - Beseffen dat bij de destillatie van organische mengsels met een droge opstelling gestart moet worden. - Elke opstelling kunnen schetsen en alle onderdelen benoemen. - Schematisch de verschillende stappen van de bereiding en zuivering weergeven, motiveren waarom elke stap moet uitgevoerd worden en waarom de aangegeven techniek geschikt is. - De betekenis van het rendement kunnen omschrijven en het rendement kunnen berekenen.
Acetylsalicylzuur (aspirine®) - Acetylsalicylzuur kunnen bereiden aan de hand van een gedetailleerde werkwijze. - Door omkristallisatie een zo zuiver mogelijk product vormen. - Met het smeltpuntsbepalingsapparaat het smeltpunt van het gezuiverde product correct bepalen. - Het nut van een refluxopstelling weergeven. - Het bereidingsschema opstellen uitgaande van de gegeven werkwijze en het rendement berekenen. - Weten aan welke voorwaarden een goed oplosmiddel voor de omkristallisatie moet beantwoorden.

Onderwerp Technische competenties Cognitieve competenties
isolatie van cafeine uit thee - Met een rotavapor kunnen werken. - Bij het affiltreren van het product over een büchnerfilter het filtreerpapier op een geschikte wijze bevochtigen. - Zo volledig mogelijk de minieme hoeveelheid caffeïne uit de grote hoeveelheid thee afzonderen. - Het principe van een rotavapor begrijpen.
bereiding van een 'aromatisch' ester - Op een correcte manier kunnen refluxeren, scheiden d.m.v. een scheitrechter en destilleren. - De kookpunts- en de brekingsindexbepaling correct uitvoeren. - Zelfstandig een werkschema opstellen en elke stap van de werkwijze verantwoorden. - De positie van de lagen en de componenten die ze bevatten in iedere stap van de scheiding kennen. - De af te wegen massa's (voor hun specifieke reagentia) berekenen uitgaande van een algemene werkwijze. Het rendement berekenen.

C. Beroepsspecifieke competenties

Toelichting:
C1 Analyseproces
C11 Monsterneming
C12 Interferenties
C13 Selectie & Toepassen
C14 Vergelijken & Optimaliseren
C2 Techn.Installatie & Apparatuur
C21 (basis)handelingen
C22 Bediening
C23 Kalibratie
C24 Onderhoud
C3 Onderzoek
C32 Praktisch onderzoek
C4 Resultaatverwerking
C41 Noteren
C42 Visualiseren & Samenvatten
C43 Berekeningen
C44 Interpretatie & besluit
C5 Communicatie
C51 wetenschappelijke kennis
C52 Open staan voor know how
C53 Correcte informatiedoorstroming
C6 Responsible Care
C61 Veiligheid
C62 Milieu
C7 Syntheseprocessen
C71 Nomenclatuur & Struct.& Eig.

Vereiste voorkennis

A. Volgtijdelijkheid

B. Competenties

Basiskennis algemene wiskunde

Leermiddelen

A. Type

  • cursus
  • materiaal op leeromgeving

B. Verplichte leermiddelen

Reinhilde Nackaerts, Marc Thijs, Steven Vreysen, Goele Wynen, Sabine Van Miert. 2006. Labo chemie. Niet gepubliceerde cursus. KHKempen, Geel. Revised Nuffield Advanced Science, 2004. Book of data. 21ste druk, Harlow, Pearson, 166 p. Katholieke Hogeschool Kempen, 2004. Veiligheid in het laboratorium. Derde editie, Geel, Katholieke Hogeschool Kempen vzw, 60 p.

C. Aanbevolen leermiddelen

1) Chemiekaarten (aanwezig in de mediatheek bij de naslagwerken of in de deelbibliotheek van het labo). 2) MSDS (veiligheidsinformatieblad of Material Safety Data Sheet) Dit kan via volgende sites opgezocht worden: - http://www.vwr.com (de productnaam wordt Nederlandstalig ingegeven) - via Google: MSDS + Nederlandstalige productnaam intikken - http://www.acros.com (via search de Engelstalige productnaam ingeven) - http://ptcl.chem.ox.ac.uk/MSDS (Engelstalig)

Werkvormen

A. Types

  • labo en werkcollege

B. Omschrijving

Evaluatie

A. Types

  • schriftelijk examen
  • permanente evaluatie
  • praktische proef

B. Omschrijving

De evaluatie gebeurt voor een deel via permanente evaluatie. Deze permanente evaluatie omvat de evaluatie naar attituden, vaardigheden en twee practische proeven. - Attituden: voorbereiding, organisatie en efficiëntie, initiatief en inzet, samenwerking. 30% van de punten staan hierop. - Vaardigheden: cognitieve en technische vaardigheden worden via verslagen, het beantwoorden van vragen tijdens het labo en de observaties in het labo geëvalueerd. Deze beoordeling telt voor 35% van de punten. - Practische proeven: zelfstandig uit te voeren en te verwerken proeven aan de hand van een zeer gedetailleerde werkwijze. De beoordeling telt voor 10 % (5% per proef) mee. De overige 25 % van de punten kunnen behaald worden op twee testen. Deze testen bevatten schriftelijk te beantwoorden vragen die handelen over de praktijk zoals principes, labohandelingen, veiligheid, rekenwerk, interpretatie, grafische voorstellingen, opstellingen enz.. Studenten die in de tweede examenperiode (juni) de credit voor labo chemie niet behaalden (score<10/20) kunnen via een herkansing in de derde examenperiode (september) de testen opnieuw afleggen, de punten van de permanente beoordeling blijven behouden.

Begeleiding

Bij de start van het labo wordt eerst een inleiding gegeven door de begeleidende docent. Het praktische werk wordt vervolgens (meestal) per twee uitgevoerd. De begeleiding door de docent in het labo bestaat voornamelijk uit: het beantwoorden van vragen, het peilen naar het inzicht en het bijsturen, demonstreren van labohandelingen, het geven van tips naar efficiënt werken, het toezien op de veiligheid. Bij problemen wordt van de student verwacht dat hij zelf de stap naar de begeleider zet.
OA:
06030430
Code:
06030430
Vakcoördinator:
Goele Wynen
Semester:
1+2
Studiepunten:
0
Onderwijstaal:
Nederlands