Doe mee met de draak: chemie voor de jongsten Teach article

Vertaald door Piet Das. In Zweden woont een kleine groene draak die Berta heet. Ze nodigt jonge kinderen uit om aan haar avonturen, die allemaal over chemie gaan, in Drakenland mee te doen.

Portret van Berta.
Afbeelding met dank aan
Karin Södergren

Op het NAVET Natuurwetenschappelijke Centrum in Borås, Zweden, hebben we Berta de Draak bedacht als een manier om natuurwetenschap te introduceren bij zeer jonge kinderen (4-8 jaar ). De draakfiguur is een handpop die kinderen iets over de wondere wereld van de chemie leert door middel van experimenten, met Berta’s eigen verhalen als uitgangspunt. De eerste verhalen over Berta waren zo populair dat ze in 2010 gepubliceerd werden als boek, Berta’s Book of Experiments: Exciting chemical fairy tales from Dragon Land (Berta’s experimentenboek: Spannende chemische sprookjes uit Drakenland). Sindsdien is er nog een tweede Berta boek uitgekomen.

Kinderen doen chemische
proefjes

Afbeelding met dank aan
Joakim Lenell

Het doel van alle activiteiten van Berta is om begrip en gebruik van chemie in het dagelijks leven te bevorderen, met alledaagse materialen die bij iedereen bekend zijn. De materialen zijn niet giftig en de meeste ervan zijn gemakkelijk te vinden in de schappen van supermarkten, zodat kinderen er mee kunnen omgaan zonder ingewikkelde of dure laboratoriumapparatuur .

De experimenten bestrijken veel verschillende gebieden van de chemie – zoals oplossingen, gassen, zuren en logen – en zijn allemaal ontworpen niet alleen om in natuurwetenschappelijke centra of op school te doen, maar ook thuis.

Wat zorgt ervoor dat iets een goede Berta activiteit is?

Alle Berta activiteiten zijn vele malen uitgeprobeerd met jonge kinderen gedurende meerdere jaren, om er zeker van te zijn dat ze interessant zijn en makkelijk om te doen . Als we activiteiten zoeken voor Berta en haar jonge experimenterende vriendjes, dan letten we altijd op deze belangrijke elementen:
– Veiligheid : kunnen de kinderen veilig experimenteren met de ingrediënten, zelfs als sommige ervan toevallig eindigen in hun mond (het maakt niet uit als ze slecht smaken – maar ze moeten wel eetbaar te zijn om dit uit te zoeken)?
– Aantrekkelijkheid voor kinderen: zijn de resultaten plezierig, duidelijk genoeg te zien of aan te raken en een beetje onverwacht of zelfs (ver)wonderlijk?
– Onderzoek: roept de chemie interessante vragen op en zal het leiden tot nieuwe experimenten en ervaringen?

Foto van Berta.
Afbeelding met dank aan
Adam Danielsson

Er moet ook een element van interactie met andere mensen inzitten, omdat dit vaak de manier is waarop we het meest leren. Een aantal van de experimenten zijn erg succesvol wanneer het uitgevoerd wordt met een grote groep kinderen rondom een activiteit en het dan besproken, onderzocht en er ingrediënten bijgieten als we verder gaan ; andere onderzoekjes werken het best in tweetallen kinderen of met kleinere groepen.

In dit artikel beschrijven we drie populaire activiteiten die typerend zijn voor Berta’s stijl. Hoewel de experimenten verschillend zijn, delen ze alle drie dezelfde karakteristiek: ze maken iets wat bekend is intrigerend.

Activiteit 1: Drijvende bubbels

Impact van een waterdruppel
Afbeelding met dank aan Roger
McLassus/Wikimedia Commons

Leeftijdsgroep: 4-8 jaar.

Materialen

  • 4 tl natriumwaterstofcarbonaat (NaHCO3, ook bekend als natriumbicarbonaat of bakpoeder)
  • Water – genoeg om de bodem van een vat (bv vaas of aquarium) tot een hoogte van 2 cm te vullen.
  • 2 theelepels citroenzuur (korrels)
  • Bellenblaasmengsel uit de winkel
  • Klein aquarium of vergelijkbaar vat met rechte zijden
  • Groot stuk papier om het vat te bedekken.

Werkwijze

  1. Meng 4 tl natriumwaterstofcarbonaat met 2 theelepels citroenzuur
  2. Bellen lijken een eindje
    boven het oppervlak van de
    vloeistof te zweven. 

    Afbeelding met dank aan
    Emelie Gunnarssonn

    Verspreid het mengsel over de bodem van het vat.

  3. Giet wat water over het mengsel: waar komt het geluid vandaan?
  4. Bedek de bovenkant van het vat met papier: waarom is het belangrijk om dat te doen?
  5. Wacht 3-4 min.
  6. Blaas zeepbellen terwijl je wacht – de kinderen kunnen dat ook doen. Met welk gas vullen we de zeepbellen dan? Wat weten we over het gas dat uit onze mond komt?
  7. Til het papier van het vat en blaas er bellen overheen, terwijl er een paar vallen in het koolstofdioxidegas dat is gevormd. Waarom lijken de bellen een eindje boven de vloeistof te zweven en niet naar het oppervlak te vallen?

Over wat er gebeurt

Wanneer water wordt toegevoegd lossen het natriumwaterstofcarbonaat en het citroenzuur op en gaan reageren. Er wordt koolstofdioxidegas gevormd, dat een opvallend bruisen geluid maakt als het gas zich verspreidt door het vat.

Koolstofdioxidegas is dichter dan de omringende lucht, zodat het niet allemaal wegdrijft, maar er is ook een kans dat het ontsnapt door turbulentie in de lucht (en het is echt moeilijk om te zien waar het heen gaat omdat het geen kleur heeft). Daarom hebben we het papier over het vat gelegd en houden het daar tot al het gas is gevormd en alles klaar is voor de zeepbellen. De zeepbellen bevatten lucht, dus ze hebben een lagere dichtheid dan het koolstofdioxidegas; dit betekent dat het drijft bovenop het gas, waaruit blijkt dat het er is en waar het eindigt.

Reflectie in een zeepbel.
Afbeelding met dank aan
Trodel / Flickr

Als een zeepbel een tijdje drijft, zul je zien dat hij langzaam in omvang toeneemt. Dit komt doordat kooldioxidegas sneller in de bel gaat dan er lucht uitgaat. Dit maakt de bel ook zwaarder en hij zal uiteindelijk naar de bodem van de gaslaag zinken.

Ideeën voor nog meer experimenten

Wat zal er gebeuren als koolstofdioxidegas wordt gevormd in een plastic zak?

Activiteit 2: Citrusvruchten laten zwemmen

Leeftijdsgroep: 4-8 jaar

Verschillende citrusvruchten
gedragen zich anders als je
ze in water doet. 

Afbeelding met dank aan
Emelie Gunnarson.
 

Materialen

  • 1 limoen
  • 4 andere citrusvruchten, b.v. citroen, grapefruit, sinaasappel, mandarijn enz.
  • mesje om het fruit te schillen
  • Groot doorzichtig vat (tenminste 20 cm diep)

Werkwijze

Groene citrusvruchten
hebben erg weinig witte
schil, dus vallen ze soms
naar de bodem van het vat. 

Afbeelding met dank aan
Emelie Gunnarson
  1. Vul het grote vat met water.
  2. Bespreek wat er zou kunnen gebeuren als de vruchten in het water gedaan worden.
  3. Laat de vruchten zwemmen. Waarom drijven sommige beter dan andere?
  4. Schil de vruchten erg voorzichtig – zo dat de schil in één stuk heel blijft – en verwijder alle witte schilletjes van de vruchten.
  5. Bespreek wat er zou kunnen gebeuren als de vruchten zonder hun schil terug in het water gedaan zouden worden.
  6. Laat de vruchten weer zwemmen en kijk wat er gebeurt. Bespreek wat er is veranderd en hoe dat zou kunnen komen.
  7. Pak elke vrucht en doe zijn “zwemvest” (zijn eigen schil) weer aan, doe ze daarna weer terug in het water. Welk effect heeft de schil?
  8. Bespreek wat we zal gebeuren als de schillen zonder de vrucht in het water gedaan worden – doe dat dan , en kijk.

Wat gebeurt er?

Berta de draak met
citrusvruchten

Afbeelding met dank aan
Emelie Gunnarson

De meeste hele citrusvruchten drijven in water, maar dit verandert zodra hun schil wordt verwijderd. De intacte vruchten drijven vanwege de grote hoeveelheid lucht die in het sponsachtige witte merg zit, waardoor ze een lagere dichtheid dan de geschilde vruchten hebben. Als de schil in één stuk wordt verwijderd, kunnen we het er omheen doen en weer af doen als een zwemvest en wordt het duidelijk dat de schil het verschil maakt bij het drijfvermogen van het fruit.

Sinaasappels hebben genoeg
witte schil om te drijven
wanneer ze in water gedaan
worden. 

Afbeelding met dank aan
Emelie Gunnarson

Het verschil tussen citroenen en limoenen is in dit opzicht interessant: beide vruchten hebben een dichtheid die dicht bij die van water ligt. Limoenen zinken echter altijd omdat ze een dichtheid hebben die iets hoger dan water is( omdat ze nauwelijks witte schil hebben), terwijl citroenen soms drijven en soms zinken , afhankelijk van hoeveel witte schil de vrucht bevat.

Idee voor een vervolgexperiment

Wat zal er gebeuren als we het met andere vruchten en groenten op dezelfde manier proberen?

Activiteit 3. Druppel drama

Materialen

Natriumwaterstofcarbonaat
(ook bekend als
natriumbicarbonaat of
bakpoeder) 

Afbeelding met dan aan
Thavox, Wikimedia
  • Plantaardige olie
  • 1 tl natriumwaterstofcarbonaat (ook bekend als natriumbicarbonaat of bakpoeder)
  • 1 citroen
  • 100 mL rodekoolsapw1 of bosbessensap
  • hoge, nauwe vaas
  • drinkglas
  • lepel

Werkwijze

  1. Doe 1 tl natriumwaterstofcarbonaat in de vaas
  2. Giet er plantaardige olie bovenop totdat de vaas tweederde vol is.
  3. Bekijk de vaas aandachtig. Wat voor bellen stijgen naar boven? Waar gaan ze heen als ze het oppervlak bereikt hebben?
  4. Olijfolie
    Afbeelding met dank aan
    Lemone / Wikimedia Commons

    Meng 100 mL sap met een beetje water – precies genoeg om de echte kleur te laten zien (paars voor kool, blauw voor bosbessen)

  5. Bespreek welke kleur het sap zou kunnen krijgen als je het zuur maakt met citroenzuur.
  6. Pers een beetje citroenzuur uit boven het sap en roer. Waarom verandert het van kleur?
  7. Giet een beetje van dit sapmengsel in de plantaardige olie. Wat gebeurt er met de sapdruppels? Hoe bewegen ze? Wat kun je zeggen van de doorzichtige bellen die worden gevormd?
  8. Kijk naar het sap op de bodem van de vaas. Welke kleur heeft het? Hoe verandert het na een tijdje?
  9. Doe nog wat meer citroensap in de vaas als de reactie langzamer gaat.

Wat gebeurt er?

Kinderen doen experimenten
met Berta. 

Afbeelding met dank aan
Joakim Lenell

Het natriumwaterstofcarbonaat onderin de vaas bevat een beetje lucht dat gevangen zit in het poeder. Wanneer de plantaardige olie bovenop de lucht wordt gegoten vormt het belletjes die naar het oppervlak stijgen. Rode kool en bosbessen bevatten natuurlijke kleurstoffen die gevoelig zijn voor veranderingen in de zuurgraad en zij worden beide rood wanneer ze gemengd worden met zuur citroensap (pH 3). De rode sapdruppels zinken door de plantaardige olie want ze bevatten meestal water, dat een hogere dichtheid dan de olie heeft. Zodra het zure sap bij het natriumwaterstofcarbonaat komt, vindt een chemische reactie plaats, waarbij koolstofdioxidegas ontstaat en waardoor het sap minder zuur wordt. ( Natriumwaterstof-carbonaat is basisch wanneer het opgelost is in water, dus het neutraliseert zuur wanneer deze samen reageren.)

Docenten observeren de
bellen in de vaas aan het
eind van het experiment.

Afbeelding met dank aan
Joakim Lenell

De grotere bellen koolstofdioxidegas stijgen dan snel naar het oppervlak van de olie, terwijl kleinere zich verzamelen op de oppervlakken van de sapdruppeltjes, waardoor deze ook omhoog drijven. Zodra het gas bovenaan vrijkomt, zinken de sapdruppels weer naar de bodem waar ze meer gas oppikken uit het reactiemengsel en weer opstijgen. Ze worden ook telkens een beetje meer alkalisch, waardoor wij de kleur weer terug zien veranderen in blauw of paars.

Idee voor een vervolgexperiment

Onderzoek hoeveel verschillende kleuren je kunt krijgen door alleen maar verschillende hoeveelheden citroensap en natriumwaterstofcarbonaat bij bosbessen- of rodekoolsap te doen.

 

Download

Download this article as a PDF

References

  • Gunnarsson A., Södergren K. (2010) Berta’s Book of Experiments: Exciting chemical fairy tales from Dragon Land. Navet and P&K (The Swedish Plastics and Chemicals Federation), Sweden. ISBN: 978-91-85107- 22-3 (verkrijgbaar in het Zweeds, Engels en Noors)
  • Gunnarsson A., Södergren K. (2013) Berta´s New Chemistry Adventures. Navet and IKEM (Innovation and Chemical Industries), Sweden. ISBN: 978-91-85107-23-0 (verkrijgbaar in het Noors en Zweed

Web References

Resources

Author(s)

Anna Gunnarson werkt op het NAVET Natuurwetenschappelijke Centrum in Borås, Zweden, als een docent en projectmanager. Ze is verantwoordelijk voor de activiteiten met chemie voor jonge kinderen en andere natuurwetenschappelijke, wiskundige en technologische projecten, zowel nationaal als internationaal.


Review

Meestal worden in het primaire onderwijs geen scheikundelessen gegeven, met name niet in de onderbouw. Dit artikel laat een aantal nieuwe en interessante proefjes zien en biedt een alternatieve manier om chemie aan te leren op een manier waaraan elke leerling zou kunnen deelnemen en begrijpen. Ik denk niet dat veel docenten op Cyprus chemie in de eerste drie of vier klassen van het basisonderwijs geven. Dit artikel kan de basis vormen voor het veranderen van deze traditie en roept jonge leerlingen op om deel te nemen aan leuke en inspirerende lessen. Het is echter belangrijk dat deze proefjes niet alleen worden gebruikt als Bekijk-en-Vertel proeven. Leraren moeten goed voorbereid zijn op de discussies die zullen volgen. Zij moeten worden voorbereid uitgaande van het pedagogisch perspectief van de les. De vragen van de leraar, de discussie gehouden onder de leerlingen van een groep en de verklaringen die zij ontwikkelen (met hulp van de leraar) zijn bijvoorbeeld het belangrijkste onderdeel van de proeven. Deze worden hier niet bijgeleverd, maar het wordt overgelaten aan de docent om zich voor te bereiden.


Christiana Th. Nicolaou, Universiteit van Cyprus




License

CC-BY-NC-SA