Tagarchief: lakmoesproef

VRIJESCHOOL – 7e klas – scheikunde (3-3)

.
kalk en zout

 

Een eerste kennismaking met de scheikunde*

Op het eerste gezicht kan de opvatting over het scheikundeonderwijs op de vrijeschool niet gebruikelijk lijken. Anders is, met name in de onderbouw, dat we afzien van chemische formules, maar dat is maar uiterlijk.
Zoals het jaren duurt voor het kind alle voeding verdraagt die voor de volwassenen normaal is, zo duurt het een paar zevenjaarsfasen voordat het opgroeiende kind het innerlijk vermogen ontwikkeld heeft om de kost van ons intellectuele tijdperk te kunnen verteren. Voor een gezonde ontwikkeling heeft de ziel van het basisschoolkind bij alle vakken de beleving nodig dat iets mooi is. En binnen de natuurkunde horen daar nog meer omvattende begrippen bij die toegang vinden tot het hart, dan de abstracte scheikunde van de 20e eeuw leert.
De stoffen moeten als een uiting van werkingen en processen zichtbaar worden die in alle natuurrijken voorkomen en die een hoogtepunt vinden in de werking in het menselijk lichaam.
Bij scheikunde is het erg belangrijk dat je tegenstellingen of polariteiten beleeft en leert begrijpen. Gepaard gaand met warmte en licht, met vuur en rook voltrokken in de eerste scheikunde-uren de verbrandingsprocessen zich.
De adem van de cholericus ging sneller, spontane uitroepen begeleidden de hevige processen.

De tegenpool van het verbranden is de zoutvorming, en zijn de grote levensritmen van de kalk. Het ademen van een klas verloopt anders wanneer er hele leeftijden van de aarde voorbijkomen en wanneer er geschetst wordt hoe in de wieg van de zee het kalkgesteente ontstaat.
De flegmatici vinden het heerlijk als ze beleven hoe de tijd voorbijstroomt en hoe in taaie volharding laag na laag op de zeebodem wordt afgezet; een druipsteen druppel voor druppel groter wordt.
Dan wordt het stil in de klas, de sfeer is bezinnend.
De rust van een grote scheppingsadem die nog steeds doorwerkt, daalt neer.
God zweeft nog steeds over de wateren en verandert het leven en het vergaan in weer nieuw leven.
Kalk vindt zijn oorsprong in het leven. (Omnis calx e vermibus, al het kalk lomt van de lagere dieren)
In het begin kun je de kinderen vele van de meest voorkomende kalksoorten laten zien. Bij mosselschalen, slakken, koraal, kalksponzen, ammonieten en botten is de herkomst uit het dierenrijk nog heel duidelijk.
Brokken steen met fossielen bewaren nog de herinnering eraan. Ten slotte laat je dan kalksoorten zien die ontstaan wanneer dierlijke kalk oplost en onder bijzondere omstandigheden weer afgescheiden wordt: druipsteen, kalkkristallen (spaat), korrelkalk en marmer.
Ook nu neemt het water kalk in zich op, transporteert het en zet het af. Ook nu zinken fijne kalkdeeltjes naar de zeebodem en vormen laagjes. Onze bergen zijn ontstaan door kalk van de dieren. In de wateren zakt door de zwaarte kalk naar beneden. Het vloeibare leven scheidt in het organisme schaal en bot af.

Eigenlijk is het geen kringloop die het kalk aflegt: van het dier via de afzetting, gesteentevorming, oplossing in het water en dan weer naar het dier, want het dier van toen is er niet meer. Het is meer een spiraal. En wat in het organisme van de aarde uit de huidige afzettingen wordt, blijft een vraag. Zo’n vraag roept bij de kinderen een gevoel op voor de grote ontwikkelingsschreden en raadselachtige levensfasen van de aarde.

De vier elementen van Aristoteles die de kinderen in de eerste schooljaren steeds weer tegenkomen, blijken nu in de verdergaande natuurkundebeschouwing een scheppende kracht te zijn in alles wat er in de natuur gebeurt.

De elementenkracht van het vuur scheidt en de werking van het vloeibare verbindt de stoffen weer. De kracht van het vaste verdicht, trek samen en draagt, terwijl de kracht van het lucht-gasvormige uitdijt en vervluchtigt.
Deze krachtwerkingen gebruikt de mens, wanneer hij in de natuurlijke kringloop van de kalk een kunstmatige kringloop inschakelt die hij bij het bouwen van gevels en muren in gang zet. Hij gebruikt het vuur dat splitst, hij benut het streven om weer één te worden en de vormkracht dat het water schenkt. Voor de natuurlijke drang om wat gescheiden is weer tot een vast gesteente samen te voegen, vormt de mens uit het materiaal dat nog plastisch is, zijn werk.

Allereerst wordt de kalksteen gebrand. De hitte dwingt de steen het koolzuurgas af te geven (uit te ademen), dat de dieren eens bij zich hielden (niet uitademden) om hun kalkskeletten op te bouwen.
De gebrande verbrokkelde kalk heeft meteen daarna ‘dorst’ om weer vast te kunnen worden, water en koolzuurgas op te nemen. Ondertussen bouwen de mensen de steunende en omhullende muren van hun huizen.
Op een vergelijkende manier herinner je aan de dierlijke herkomst van de kalk. De dorst van het dier, zijn adem maakt de bouw, de schaal en de botten voor zijn lichaamsbehuizing mogelijk.
Op een nieuw niveau grijpt het onderwijs nu terug op wat in de derde klas in de huizenbouwperiode meer vertellend en praktisch doend aan de kinderen gegeven werd.
Als het mogelijk is, ga dan naar een kalksteengroeve en een kalkbranderij.
Bij de behandeling van het blussen van kalk sluiten zich sociale vragen aan.
Vroeger werd het gevaarlijke blussen op de bouwplaats van de kalkgroeve gedaan, nu in het tijdperk van specialisatie en arbeidsverdeling wordt kant-en-klare specie geleverd. Wat tegenwoordig op de bouwplaatsen het meest opvalt zijn de betonmengmachines.
De betekenis van de dakpan is verregaand verdrongen door de kunstpan,
Je moet uitvoerig ingaan op het produceren van cement en beton, hier volgt alleen een opsomming:

kalkspecie: gebluste kalk en zand. Verhardt door koolzuurgas uit de lucht
cement: gesinterde, kleihoudende kalk. Wordt alleen al door water hard.
Van belang voor bouwen onder water.
Beton: cement met grind
Gewapend beton: beton met een ijzeren mat erin

We vatten het proces van het kalkbranden samen in een schema. Blussen en het nieuwe ontstaan van de koolzure kalk.

Het vuur scheidt de kalk en ‘as’ = gebrande kalk.
Het water blust het gas en vormt daarmee zuur.
Het water verbindt zich met de as, het vaste en vormt een loog.
Het water maakt het samengaan van zuur en loog tot kalksteen (zoutvorming) mogelijk.

Ons schema van het kalkbranden bevat twee nieuwe begrippen: zuur en loog die ook weer als polariteiten in de hele natuur werkzaam zijn. 
We hebben de natuurlijke weg gevolgd die bij kalk of zout als eenheid begint en dan leidt naar de verschillen in zuur en loog. (Zou je van de kunstmatige of theoretische begrippen zuur en loog uitgaan en vandaar naar de zoutvorming, hoort dat bij een gedachtesysteem dat niet bij het natuurlijke beleven van de kinderen past) 
Hoe de tegenstelling door het water weer teniet wordt gedaan, kun je zo aanpakken:
Je vertelt de kinderen dat het gas- of luchtachtige dat door het vuur uit de kalksteen verdreven wordt, opgevangen kan worden. Dat gasvormige is hetzelfde als wat in de flesjes mineraalwater bruist en waarvan we zeggen ‘met koolzuur’ (tegenstelling: ‘plat’ water, zonder koolzuur). het smaakt ook wat zurig. Als het koolzuurgas in het water oplost, krijgen we een zuur: koolzuur. Dit kleurt lakmoespapier rood. 
Als je bij de zwaarder geworden gebluste kalk dat zo gretig water opzuigt, nog meer water toevoegt, vormt zich een melkachtige vloeistof: kalkmelk dat lichter wordt tot kalkwater. Deze vloeistof op basis van de gebluste kalk doet de lakmoes blauw worden. Je laat de kinderen van beide vloeistoffen iets proeven – bij alles wat ze bij het schilderen hebben geleerd is het voor hen niet verwonderlijk dat het prikkend-zure dat naar boven bobbelt, dat actiever is en de kurk van het flesje wil duwen, rood oproept. De vlakke loogsmaak van het kalkwater dat zich beneden afzet hoort dan natuurlijk bij het blauw.
De door het vuur uit het kalkteen bevrijde tegenstellingen van zuurgas en kalkbase wordt dus door het water (als zuur en loog) volledig zichtbaar gemaakt.
Als we nu koolzuur in het kalkwater gieten, dan wordt de vloeistof troebel en op de bodem wordt een wit zout, als krijtmodder afgezet. Uit de verbinding van de polariteiten is weer kalk, preciezer ‘koolzure kalk’ ontstaan, die helemaal geen kleur geeft aan de lakmoes.
Als je door een rietje ademlucht in een kalkwaterglas blaast, ontstaat op de bodem hetzelfde. We kunnen erop wijzen dat ze al geleerd hebben hoe vuur en levensprocessen op gelijke manier koolzuurgas opwekken. 
En dan beginnen we de geschetste processen op de mens te betrekken.
In het bloed, bij de beweging van de ledematen is het vuur het sterkst actief – waar wordt de hardste en dichtste bottensubstantie afgezet?
Waar treden de zoutvormingsprocessen op de voorgrond die rust en tijd nodig hebben? 
De kinderen vinden al snel: in het hoofd!
Dat heeft ook de rust nodig om tot kristalheldere gedachten te komen. 
Maar ook binnenin de ledematen ontstaat het stevige beenderstelsel, zonder dat de gestalte wegvloeit. De bottenmens wordt dus door het levende bloed afgezet zoals een groot deel van het gebergtestelsel van de aarde zich vormt uit het water. 
Een wet van grote morele betekenis wordt zo ervaren: het dode komt voort uit het levende. 
Hoe afgesnoerd is de mens van de kosmos en van de geestelijke scheppingskrachten die in het universum werkzaam zijn, wanneer hij omgekeerd het leven uit de dood wil laten ontstaan.
Door dit ‘omgekeerde (ver-keerde) denken heeft de materialistische wetenschap de mens afgesnoerd van een geestelijke natuurbeschouwing en verbondenheid met de wereld. 
De eigen waarnemingen en het klassengesprek leiden tot volgende kernwoord-tegenstellingen:

Nu zoeken we het zuur en het loog weer op binnen de scheikundecontext. Het enige mineraal dat wij mensen direct uit de natuur in ons voedsel, dus in onze bloedsomloop opnemen is het (keuken)zout. Dat stamt uit de eindeloos grote wateren van de zee. Men heeft uitgerekend dat de zoutmassa die in het zeewater opgelost is, het mogelijk zou maken de gebergten van de aarde nog eens op te bouwen met zoutkristallen. Zout conserveert, houdt iets blijvend, keert zich tegen ontbinding, rotten (‘inleg’groente – vooral ‘vroeger’ ingelegd in het zout, pekelen). Zonder deze zouthoudende, vormende krachten die de toestand laten voortduren, zouden wij oplossen. Meer te veel zout is weer schadelijk voor de wording, doodt het leven dat oplossing en vormgeving, leven en sterven omvat.

Het landschap rond de Dode Zee geeft een schokkend beeld van de alleenheerschappij van het zout.
Door grote hitte of elektrische stroom kunnen we steenzout (ook de kalk) splitsen: in zoutzuur en natronloog.
Als we bij een proef natronloog en zoutzuur bij elkaar gieten, krijgen we pekel of brijn, waarin zoutkristallen ontstaan. 
Je moet in de klas een kan met dit geconcentreerde pekelwater neerzetten. De kinderen kunnen dan waarnemen dat dit proces langzaam verloopt en dat ze heel rustig moeten zijn: want trillingen verstoren het kristallisatieproces. Dat maakt wel indruk op de kinderen.
Andere vloeistoffen kunnen ermee vergeleken worden om te zien hoe daarin het kristalliseren verloopt. (aluin, kopervitriool)
Wanneer je de activiteit en het raadsel van het zout nagaat, kun je als vanzelf aan de chemische processen beschouwingen aanknopen die weer bij de mens eindigen. 
Om daar nu op in te gaan, zou voor dit artikel te ver gaan. 
Om de periode af te sluiten deden we een proef die weer heel nieuwe vragen opriep, waarvan de antwoorden pas in de laatste klas van de basisschool (toen de 8e klas) aan de orde komen.
We deden dat met het toestel van Kipp.
Wat we tot nog toe geleerd hadden, pasten we nu toe om een stof, het koolzuur, te produceren. Daarmee werpen we ook al een blik op de scheikunde in de 8e klas wanneer de betekenis van de scheikundige processen voor de industrie aan de orde komen. 
Met wat tot nog toe in de klas aan fysica-, aardrijkskunde- en biologische kennis opgedaan is, kan nu een eerste overzicht gegeven worden over handels- economische en verkeersbetrekkingen. Hoe intensiever de vragen die hierbij kunnen ontstaan, verwerkt kunnen worden, des te vruchtbaarder zal op een later tijdstip het vervolg op wat aangelegd werd, kunnen zijn. 

* zie deel 1  en deel 2

7e klas scheikundealle artikelen

7e klasalle artikelen

Vrijeschool in beeld7e klas

.

2435

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

VRIJESCHOOL – 7e klas – scheikunde (1)

.

M. v.d. Made, nadere gegevens onbekend

.

In de loop van de 5e, 6e en 7e klas wordt aan de hand van de diverse vakken een ontwikkeling in gang gezet, die uit moet monden in het verwerven van een wereldbeeld. We kunnen dat bijvoorbeeld aan de hand van geschiedenis mooi volgen: 5e klas: Griekse Tijd, 6e klas: Romeinse Tijd, 7e klas: Vroege Middeleeuwen, Mohammedaanse impuls, late Middeleeuwen, Ontdekkingsreizen tot + 1500.

Of aan de hand van de Aardrijkskunde: 5e en 6e klas: Europa, economische aardrijkskunde, 7e klas: Volkenkunde in brede zin. Zien we naar de meer exacte vakken, dan beginnen die zo rond het 12e jaar.

Dat heeft te maken met de manier waarop de 6e-klasser waar­neemt, en in welke mate zijn zelfbewustzijn al gewekt is. In het vak natuurkunde zijn er de bekende fenomenen, die al lang bekend zijn – als verschijnsel -, maar nu worden ze losgemaakt uit hun alledaagse verschijningsvorm en als los­staand waargenomen: licht, geluid, magnetisme! Wat een hoe­veelheid boeiende proeven is er te tonen, schijnbaar zo eenvoudig. Nu wordt begrijpelijk, dat zo rond en na het 12e levensjaar de beschrijving van het licht in het oog kan plaatsvinden: de wijze, waarop de buitenwereld in de mens zelf werkt, hoe de activiteit van de buitenwereld zich voort­zet in de organen, kan door jonge kinderen nauwelijks beseft worden.

In de 7e klas een uitbreiding met meer ingenieuze ver­schijnselen: elektriciteit, de hevel, de schroef en gecombi­neerde bewegingen (tandwielen), uitlopend in mechanica (blokken en katrollen).

En dan is er het vak scheikunde in de 7e klas: 13 jaar zijn de leerlingen ongeveer en in staat om zich nu in de wereld van de stoffen te begeven. Geen eenvoudige wereld, en het besef dat de stoffen om ons heen, – waarop we lopen, waar­aan en waarmee we werken, waarmee we gekleed zijn en zelfs waaruit we bestaan, alle wellicht aan dezelfde scheikundige wetten onderworpen zijn (net als bv. keukenzout), kan schokkend zijn. Nadenken over scheikunde slaat een beetje de grond onder je voeten weg.
Waar te beginnen? Bij weer een uiterst bekend verschijn­sel, nl. vuur.

Maar nu bezien we het vuur met geheel andere ogen dan bij de St.- Jansviering. We stoken een houtvuur, stro, gras, takken, bladeren: alles heeft zijn eigen manier van ver­branden. Soms veel rook en weinig vlam (stro), anderzijds veel vlam en kleur. Een tweede vuur werd gevoed door de gefabriceerde stoffen: textiel, plastic, etc. We hielden ons beschouwend bezig met wat er in de lucht verdwijnt (gassen, rook, warmte) en wat er blijft liggen. Zo zagen we dat een reactie was verkregen, waarbij een stof uiteenviel in elementen, d.w.z. de oude elementen van de Grieken (Empedocles) aarde, water, lucht en vuur! Vervolgens maakten we kennis met drie andersoortige vurige stoffen: zwavel, koolstof en fosfor. Ook deze stoffen lieten we branden. Gele zwavel brandt dan met een prachtige, blauwe vlam, koolstof brandt zonder vlam, en fosfor ontbrandt spontaan. Voor de fosforverbranding gingen we naar het goed geoutilleerde scheikundelokaal van de bovenbouw in de Surinamestraat, waar we tegelijk enkele dagen te gast waren ter kennismaking. Fosfor-, zwavel- en ook koolstof-verbranding levert giftige gassen op, zodat deze proeven in een afzuigkast plaatsvonden.

We namen het ontstaan en de winning van deze stoffen door en het gebruik. De lucifer werd behandeld, evenals het meisje met de zwavelstokjes. De leerlingen moeten hun klassieken kennen, nietwaar?

Een verdere verdieping volgde: kalk werd beschouwd. Het ontstaan, waarbij we teruggrepen op de mineralogieperiode van de 6e klas. We losten kalk op, we verbrandden marmer (in een oven), verkregen zo ongebluste kalk. Blusten het met water, wat een sissende reactie gaf, probeerden het ontsnappende koolzuurgas te vangen en lieten lucifers daar­in uitdoven.

Door de verschillende fenomenen zorgvuldig op te schrijven, kwamen we eigenlijk vanzelf tot die wonderbaarlijke schei­kundige wet:

kalk – ongebluste kalk + koolzuurgas
zout – base + zuur

Hetzelfde principe werd bekeken, maar nu aan de hand van keukenzout. Ook hier vele proeven: oplossen, kristalliseren, en bereiden van zout uit een neutrale oplossing van natron­loog en zoutzuur. Nog beter liet zich nu bewijzen:

base + zuur  –  zout + water
natronloog + zoutzuur – zout + water
(ontstopper)                      (kristallen)

Men kookt het natronloog en zoutzuurmengsel nl. dan net zo lang tot al het water verdampt is. We kregen prachtige grote zoutkristallen van zeker 3 mm! Zoutwinning, zoutpannen, zoutmijnen, enz., alles kwam aan bod.
Nu konden we de beroemde lakmoesproeven gaan doen. De kinderen toverden in het practicumlokaal op de bovenbouw de prachtigste kleuren in hun reageer­buisjes. Roden, paarsen, blauwen, groenen en alle tussenschakeringen! Ze gebruikten rodekoolsap: een wel zeer veilige indicator.

Een voortdurend aanwezige stof werd nu onderzocht: nl. water. Dit is zeker geen stap terug naar het begin van een periode, integendeel! Als men water in alle verschijningsvormen bestudeert, als levenbrengende stof, raakt men zelfs onder de indruk van al dat wonderlijks. Als vaste stof, als kristal, in zijn oervorm (de druppel), als hagel (de bevroren druppel), sneeuw, als rijp, als dauw enz.

Kan water onder 00  C  in vloeibare toestand bestaan? Ja­zeker, als er druk op ijs wordt uitgeoefend gaat het weer over in water.

Zo kunnen we schaatsen en skiën, zo ‘glijdt’ een gletsjer naar beneden.

Zet deze stof uit bij verwarming? Zet de stof uit in vaste toestand? Dus bij afkoeling? Hoe werkt een centrale ver­warming?

Daarnaast vonden we steeds water in alle oplossingen die we gebruikten. Een dankbaar onderwerp, dat water.

Tot slot behandelden de de 7 hoofdmetalen: goud, zilver, tin, lood, kwik, ijzer, koper. Vindplaatsen, karakter, mogelijkheden, enz.

Dit overzicht geeft aan, hoe men voor het eerst de stoffen op andere wijze kan bezien. Het uitgangspunt is wel feno­menologisch, d.w.z., hoe doet de stof zich aan ons voor, hoe kennen we die stof?

Het is dan duidelijk,  dat vanuit dit gezichtspunt de molecuul- en atoomtheorie nog helemaal niet in zicht is. We spreken dus gewoon over natronloog, zoutzuur, water enz. i.p.v. NaOH, HCL, H0 enz.

.

7e klas scheikunde: alle artikelen

7e klas: alle artikelen

Vrijeschool in beeld: 7e klas

.

686-627

.

.