Laboratorium vaardigheden. Chemie Modeltraject 1
Freya Van den Broeck
Labovaardigheden Handleiding
Verantwoordelijke uitgever: Freya Van den Broeck
Departement Biowetenschappen en Industriële Technologie
Bachelor in de Chemie 2021 - 2022
Inhoudstafel 1
2
Inleiding
6
1.1
Voorwoord
6
1.2
Organisatie
6
1.3
Evaluatie
7
1.4
Lessenrooster
8
1.5
Afwezigheden
8
Laboreglement opleiding chemie
9
2.1
Persoonlijke Beschermingsmiddelen (PBM)
9
2.2
Kledij
9
2.3
Orde en hygiëne
10
2.4
Omgang met materiaal/ chemicaliën
11
2.5
Afval
11
2.6
Ongeval en brand
11
2.7
Aan- en Afwezigheid
12
2.8
Benodigdheden
12
3
GHS symbolen
13
4
Naam van courant labomateriaal
14
5
Afvalflowchart
15
6
Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten
16
6.1
Inleiding
16
6.2
Wetenschappelijke notatie
16
6.3
Beduidende cijfers
16
6.4
Beduidende cijfers en berekeningen
17
7
Laptopoefeningen en chemisch rekenen
20
8
Microbiologie praktisch
22
8.1
Afspraken
22
8.2
Inhoud
23
8.2.1
Labosessie 1
23
8.2.2
Labosessie 2
23
8.2.3
Labosessie 3
23
9
Werken met de microscoop
24
9.1
Bouw van de microscoop
24
9.2
Correct gebruik van de microscoop
25
9.3
Maken van een nat preparaat
25
10
Labo chemie praktisch
28
10.1
Afspraken
28
10.2
Planning
28
10.3
Chemie labo 1: demo pipetteren + nauwkeurigheid glaswerk
29
10.4
Chemie labo 2: kristalwater in plaaster
31
10.5
Chemie labo 3: Kaliumchloraat
33
10.6
Chemie labo 4: analyse Fe in voeding
37
10.7
Chemie labo 5: NaCl + CuSO4
39
10.8
Chemie labo 6: titratie huishoudazijn
42
10.9
Chemie labo 7: molmassa van een carbonaat
44
10.10
Chemie labo 8: titratie Borax
47
10.11
Chemie labo 9: titratie citroenzuur in fruitsap
50
10.12
Chemie labo 10: stikstofgehalte in meststof
52
11
Bijlagen vaardigheden
55
11.1
Gebruik van een volpipet
55
11.2
Gebruik van een buret
56
11.3
Correct afwegen
57
11.4
Gloeitechniek
59
11.5
Een oplossing met gekende concentratie maken
61
11.6
Een analytische verdunning maken
62
11.7
Titraties en gebruik standaardoplossingen
63
12
Bronnen
65
6 1 Inleiding 1.1
Voorwoord
Het vak laboratoriumvaardigheden is een geheel van verschillende onderdelen waarvan wij geloven dat ze samen de basis vormen voor een professionele laborant: x
Laptopoefeningen
x
Chemisch rekenen
x
Microbiologie labo
x
Chemie labo
Al deze onderdelen zijn belangrijk en aan elkaar verbonden. Om de doelstellingen van het vak te behalen is het dan ook noodzakelijk dat je aan alle onderdelen deelneemt. De verschillende doelstellingen en inhouden kan je raadplegen op de studiefiche. In deze handleiding kan je echter meer informatie terugvinden over de organisatie en inhoud van de verschillende onderdelen. Dit vormt dan ook de leidraad voor het succesvol afwerken van dit vak.
1.2
Organisatie
De organisatie van de verschillende onderdelen gebeurt als volgt: x
Laptopoefeningen = 3 sessies van 2 u
x
Chemisch rekenen = 12 sessies theorie van 1u + 8 sessies oefeningen van 1,5 u + 2 evaluatietesten
x
Microbiologie labo = 3 sessies van 2 u
x
Chemie labo = 10 sessies van 4 u + eindtest LET OP Naast deze sessies wordt er ook verwacht dat je voorbereidingen maakt via de elektronische leeromgeving of online opdrachten maakt en resultaten verwerkt. De tijd die je daaraan besteedt zit verrekend in de totale studietijd van 210 uren voor dit vak (= 7 studiepunten).
Inleiding
7 1.3
Evaluatie
Het vak laboratoriumvaardigheden telt mee voor 7 studiepunten. De evaluatie van het vak bestaat uit twee delen: 35 % = punten onderdeel chemisch rekenen Dit onderdeel wordt gequoteerd door 2 schriftelijke evaluatietesten tijdens het semester. Dit onderdeel kan hernomen worden in tweede zittijd adhv een schriftelijk examen. 65 % = geïntegreerde evaluatie labo Een geïntegreerde evaluatie wil zeggen dat je doorheen het semester wordt geëvalueerd op verschillende aspecten die van belang zijn om de doelstellingen van het vak te behalen. Zaken die afgetoetst zullen worden zijn: -
Labovoorbereiding,
-
observatie van attitude en praktische vaardigheden,
-
vaardigheidstest,
-
rapporteren van de resultaten
Deze evaluaties gebeuren tijdens de labo’s microbiologie en chemie. LET OP Het deel laptopoefeningen wordt dus niet gequoteerd maar LET OP, de vaardigheden die je tijdens dit onderdeel inoefent zijn noodzakelijk en worden afgetoetst bij de rapportering van de labo’s en komen ook terug in verdere vervolgvakken. Niet alle onderdelen tellen even zwaar mee in de geïntegreerde evaluatie MAAR het is belangrijk om alle doelstellingen die essentieel zijn voor het vak te behalen en de deelname aan elk onderdeel is bijgevolg noodzakelijk om te slagen! Enkel het deel chemisch rekenen kan in tweede zittijd hernomen worden. De 65% punten die verkregen werden door de geïntegreerde evaluatie van de labo’s blijven hierbij behouden.
Inleiding
8 1.4
Lessenrooster
Aangezien aanwezigheid sterk aangeraden wordt voor alle onderdelen en verplicht is voor alle praktische oefeningen en evaluaties is het belangrijk om goed je rooster te volgen, hierin vind je alle uren en lokalen waar je verwacht wordt. Er zal voor elke klasgroep een overzicht gemaakt worden met de verschillende onderdelen voor het vak labovaardigheden. Dit wordt via de elektronische leeromgeving beschikbaar gesteld.
1.5
Afwezigheden
Een ongewettigde afwezigheid zal steeds resulteren in een nulscore voor de gemiste oefening/test/vaardigheid. Een gewettigde afwezigheid wordt de dag zelf gemeld aan de lector en op de correcte manier doorgegeven via iBaMaFlex. Er wordt dan een inhaalactiviteit georganiseerd.
Inleiding
9 2 Laboreglement opleiding chemie Het laboreglement omvat een aantal regels en richtlijnen waaraan elke betreder zich strikt dient te houden met als doel de veiligheid, de gezondheid en het milieubewustzijn in het labo te optimaliseren en om ongevallen te vermijden. De student kan het labo enkel betreden na ondertekenen van de kennisgeving van dit reglement. De lesgever kan de student de toegang tot het labo ontzeggen bij ongepast gedrag (bv. agressie, intimidatie, dronkenschap, het niet naleven van de veiligheidsregels, ….).
2.1 x
Persoonlijke Beschermingsmiddelen (PBM) Draag steeds een dichtgeknoopte witte labojas met aansluitende lange mouwen en zorg dat je die aan hebt voordat je het labo betreedt. De labojas wordt enkel gedragen tijdens labo activiteiten.
x
De materiaalkeuze van
de labojas wordt
opgegeven
door
de
lesgever
in
de
algemene inleidingsles van het labo. x
Het dragen van een veiligheidsbril is verplicht (tenzij anders gemeld door de lesgever). Ook voor wie al een bril draagt bestaan veilige overzetbrillen. Elke student voorziet zijn eigen veiligheidsbril.
x
Draag geschikte handschoenen tijdens het hanteren van toxische, irriterende of bijtende producten. Wees bewust van het feit dat handschoenen geen absolute veiligheid bieden en niet
altijd
noodzakelijk
zijn. Raak
zeker
geen
toetsenborden,
deurknoppen,
bedieningspanelen en andere zaken aan met handschoenen. !!!! GEEN PBM IS GEEN TOEGANG TOT HET LABO EN GEEN DEELNAME AAN DE LABO ACTIVITEIT!!!! DIT WORDT EEN ONWETTIGE AFWEZIGHEID.
2.2 x
Kledij Lange haren dienen samengebonden te worden zodat ze tijdens een experiment niet naar voren kunnen hangen.
x
Er mogen geen loshangende sjaals of brede mouwen gedragen worden. Kappen of truien zitten in de labojas.
x
Hoofddoeken zijn vervaardigd uit niet brandbaar materiaal en dienen op zo een wijze te worden gedragen dat zij geen extra gevaar kunnen betekenen voor de drager. Andere hoofddeksels zijn verboden. Laboreglement opleiding chemie
10 x
Nylonkousen en kledij vervaardigd uit kunststoffen zoals polyamide of viscose zijn verboden.
x
Er worden enkel gesloten, stabiele, niet-absorberende schoenen en een lange broek gedragen.
x
Loshangende juwelen worden best verwijderd. !!!! NIET NALEVEN VAN DEZE VOORSCHRIFTEN IS GEEN TOEGANG TOT HET LABO EN GEEN DEELNAME AAN DE LABO ACTIVITEIT !!!! DIT WORDT EEN ONWETTIGE AFWEZIGHEID.
2.3 x
Orde en hygiëne In het labo worden geen voedingsmiddelen geconsumeerd. Ook kauwgom en drinken is verboden.
x
Het manipuleren van contactlenzen en inname van geneesmiddelen in het labo is niet toegelaten.
x
Labotafels dienen niet om op te zitten.
x
Je betreedt een proper, veilig labo, zorg dat het zo blijft.
x
Alle stadskledij (jassen, sjaals, …) en tassen dienen op de voorziene plaats opgeborgen te worden.
x
Op de labotafels ligt enkel het strikt noodzakelijke materiaal nodig voor uitvoeren van het experiment.
x
Bij morsen dient dit onmiddellijk opgeruimd te worden volgens de voorschriften. Bij twijfel kan advies gevraagd worden aan de lesgever. Vaak kan hierbij de spillkit gebruikt worden voor het inperken en opruimen van het gemorste materiaal. Bij niet opruimen van chemicaliën kunnen derden gewond raken.
x
Er wordt nooit met water of ijs gespeeld.
x
Laat alles netjes achter bij het verlaten van het labo. Het glaswerk wordt na reinigen en drogen op de daarvoor voorziene plaats geplaatst. Opschriften in alcoholstift worden van glaswerk verwijderd.
x
De tafels en trekkasten worden opgeruimd en gereinigd. De lesgever controleert of de labotafel netjes werd achtergelaten voordat je het labo verlaat.
x
Was steeds je handen voor het verlaten van het laboratorium.
Laboreglement opleiding chemie
11 2.4
Omgang met materiaal/ chemicaliën
x
Vermeld steeds welk product er in welk recipiënt zit.
x
Bewaar geen stalen in kolven, bekers, … van het labo maar in speciaal hiervoor voorziene recipiënten. Deze worden voorzien van een standaardetiket met daarop: naam stof, concentratie, datum aanmaak, naam/ groep.
x
Het hanteren van niet-waterige vloeistoffen, CRM stoffen (= Carcinogene, Mutagene en Reprotoxische stoffen) en geconcentreerde zuren en basen gebeurt in de trekkast.
x
Giet altijd een vloeistof uit met het etiket van de fles naar boven gericht op die manier lekt er geen vloeistof op het etiket en blijft het leesbaar.
x
Vloeistoffen worden nooit uit de gemeenschappelijke voorraadfles gepipetteerd. Giet een gepaste hoeveelheid in een gemarkeerde beker en doseer dan de nodige hoeveelheid.
x
Pipetteer nooit met de mond, ook geen water. Gebruik je eigen pipetteerballon.
x
Giet nooit water bij een zuur of base. Zuren en basen worden verdund door aan een beker water voorzichtig het te verdunnen zuur of base toe te druppelen.
x
Bunzenbranders mogen enkel worden aangestoken met lucifers.
x
Materiaal en apparatuur worden voorzichtig en met het nodige respect gehanteerd. !!!! Verspil geen chemicaliën en materiaal!!!!
2.5
Afval
x
Er wordt milieubewust gewerkt.
x
In het labo zijn speciale afvalvaten voorzien. Raadpleeg hiervoor de afvalfiches, aanwezig in het labo, en volg de specifieke richtlijnen van de lesgever.
x
Gebroken glaswerk hoort thuis in het afvalvat gecontamineerd chemisch glaswerk en elke breuk wordt aan de lesgever gemeld.
x
Met chemicaliën vervuild materiaal (handschoenen, filtreerpapier, doekjes, …) hoort thuis in het afvalvat “vast opruimafval”.
2.6
Ongeval en brand
x
Bij brandwonden geldt de regel: eerst water, de rest volgt later.
x
Studenten die zich onwel voelen, melden dit aan de lesgever.
x
Indien product in de ogen terecht komt, worden de oogdouches gebruikt.
x
Blijf kalm bij brand en sluit onmiddellijk de energietoevoer (gas of elektriciteit) af.
x
Een kleine brand wordt geblust met een natte dweil. Blus nooit een chemische brand met water. Laboreglement opleiding chemie
12 x
Indien je labojas vuur vat, gebruik je onmiddellijk de nooddouches of een blusdeken. !!!! Bij om het even welk ongeval verwittig je de lesgever!!!! !!!! Neem je verantwoordelijkheid op voor je medemens!!!!
2.7 x
Aan- en Afwezigheid Het labo start op het aangegeven uur. Gelieve op het gestelde uur aanwezig te zijn aan de deur van het laboratorium. Het lokaal wordt nooit betreden zonder toestemming van de lesgever.
x
Bij een latere aankomst of bij het verlaten van het laboratorium moet de student dit steeds melden aan de lesgever.
x
Deelname
aan
het
labo
is
verplicht.
Bij
onwettige
afwezigheid
wordt
een nulquotatie gegeven voor het desbetreffende labo (permanente evaluatie + verslag). x
Bij wettige afwezigheid wordt dit gemeld aan de lesgever via mail en moet het geldige attest opgeladen worden in iBamaflex volgens de richtlijnen terug te vinden op chamilo in de cursus Studentenaangelegenheden. Niet respecteren van deze regels en deadlines resulteert eveneens in een nulquotatie.
x
Zwangerschap dient onmiddellijk gemeld te worden aan de lesgever.
2.8
Benodigdheden
Hieronder een lijst van alle benodigdheden die steeds meegebracht dienen te worden naar de labosessies: x
correcte labojas (zuur- of vuurbestendig)
x
Labobril
x
Lenzen/brillendoekje (stof, geen in alcohol gedrenkte doekjes)
x
Schrijfgerei (balpen, potlood, gom, …)
x
Alcoholstift
x
Lucifers
x
Peer
x
Labocursus
x
Werkblaadjes (zie Chamilo of cursus)
Laboreglement opleiding chemie
13 3 GHS symbolen
GHS01
GHS02
GHS03
GHS04
GHS05
Explosiegevaar
Brandgevaarlijk
Brandbevorderend
Houder onder
Bijtend
druk
GHS06
GHS07
GHS08
GHS09
Giftig
Schadelijk,
Gezondheidsschade
milieugevaarlijk
irriterend,
op lange termijn
sensibiliseren
GHS symbolen
14 4 Naam van courant labomateriaal
Naam van courant labomateriaal
15 5 Afvalflowchart
Afvalflowchart
16 6 Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten 6.1
Inleiding
Chemie is een experimentele wetenschap. Het uitvoeren van experimenten zal dus steeds belangrijk zijn om hypotheses te controleren, verbanden aan te tonen, … Tijdens deze experimenten gaat de nodige aandacht uit naar het observeren tijdens en het uitvoeren van metingen. Na het uitvoeren van de metingen moeten de resultaten worden verwerkt. Zowel bij het noteren van metingen als bij de resultatenverwerking moet de nodige aandacht uitgaan naar de nauwkeurigheid van de resultaten en het daarbij horend aantal beduidende cijfers. Bovendien moet in beide gevallen gebruik worden gemaakt van de wetenschappelijke notatie van (meet)resultaten.
6.2
Wetenschappelijke notatie
De wetenschappelijke notatie van meetresultaten vermeld niet alleen de waarde, maar uiteraard ook de eenheid (zie SI eenheden stelsel). Voor het vermelden van de waarde wordt gebruik gemaakt van een “exponent notatie”. Zo bijvoorbeeld zal het getal 55000 wetenschappelijk worden genoteerd als 5,5.104; het getal 0,00320 zal wetenschappelijk worden geschreven als 3,20.10-3. Om een getal wetenschappelijk te noteren geldt algemeen: Verschuif de komma x plaatsen naar links of rechts totdat een getal tussen 1 en 10 wordt aangetroffen. Vermenigvuldig het bekomen getal met 10x waarbij x de verplaatsing van de komma voorstelt. Voorbeeld De diameter van een natriumatoom bedraagt 0,000 000 000 372 m Î In wetenschappelijke notatie wordt dit: 3,72.10-10 m; de komma werd 10 posities naar rechts verplaatst.
6.3
Beduidende cijfers
Het aantal getallen dat wordt genoteerd voor een experimentele meting is het aantal beduidende cijfers (BC). De massa van een tennisbal afgelezen op een bovenweger bedraagt 54,4 g; in deze notatie worden 3 beduidende cijfers gebruikt, waarvan 1 cijfer na de komma; de massa van diezelfde Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten
17 tennisbal afgelezen op een analytische balans bedraagt 54,4418 g; in dit geval kunnen 6 beduidende cijfers worden genoteerd, waarvan 4 cijfers na de komma. De tweede meting is nauwkeuriger dan de eerste, vermits tot op 1/1000 kan worden afgelezen. Het aantal beduidende cijfers mag niet worden verward met de nauwkeurigheid van de meting. In het voorbeeld van de tennisbal, geven de cijfers na de komma geven de nauwkeurigheid van de meting weer. Het bepalen van het aantal beduidende cijfers is doorgaans eenvoudig; in het geval de meting ook nullen bevat kan onzekerheid optreden. De volgende regels voor de nullen in een getal zijn van toepassing: -
Nullen in het midden van een getal zijn STEEDS beduidende cijfers Voorbeeld: FP ĺ %&
-
Nullen in het begin van een getal zijn NOOIT beduidend. Voorbeeld: J ĺ %& LQ ZHWHQVFKDSSHOLMNH QRWDWLH ZRUGW GLW 0-3 g of 6,61 mg
-
Nullen aan het einde van een getal kunnen (afhankelijk van de nauwkeurigheid van het gebruikte instrument) wel/ niet optreden als beduidende cijfers. Voorbeeld: J ĺ RI %& DIKDQNHOLMN YDQ GH QDXZNHXULJKHLG YDQ GH EDODQV In geval van een bovenweger: 3 BC en dus moet de waarde worden genoteerd als 34,2 g. De nauwkeurigheid is een aflezing tot op 1/10 van een gram In geval van een analytische balans: 6 BC en dus moet de waarde worden genoteerd als 34,2000 g; de nauwkeurigheid is veel groter: we kunnen aflezen tot op 1/1000 van een gram. Noteer dus altijd de correcte nauwkeurigheid! Laat geen nullen weg en verzin er ook geen bij uiteraard.
6.4
Beduidende cijfers en berekeningen
Tijdens experimenten worden metingen uitgevoerd en wordt het aantal beduidende cijfers mee bepaald door de nauwkeurigheid van het instrument. Deze experimentele resultaten moeten doorgaans mathematisch worden verwerkt. Bij het vermelden van het eindresultaat moet rekening worden gehouden met het aantal beduidende cijfers! Dikwijls geeft de rekenmachine als resultaat van een rekenkundige Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten
18 bewerking meer beduidende cijfers dan de experimentele waarde(n). Dit is uiteraard onmogelijk! Het aantal beduidende cijfers van de rekenkundige bewerking MOET steeds gelijk zijn aan het aantal beduidende cijfers van de meting. Het correct afronden zal hier dus belangrijk zijn
Voorbeeld Een meting wordt 4 keer uitgevoerd; volgende lengtes worden genoteerd: 22,0 cm; 21,9 cm; 22,1 cm; 21,9 cm Elk van de metingen wordt genoteerd met 3 BC. Het gemiddelde wordt berekend: de rekenmachine geeft: lengte = 21,975 cm; met andere woorden: een getal met 5 BC en een nauwkeurigheid groter dan de meting! De mathematische berekening kan onmogelijk preciezer zijn dan de meting, we moeten dus afronden en zullen noteren lengte = 22,0 cm (3 BC).
Wanneer in berekeningen experimentele waarden met verschillend aantal beduidende cijfers worden gecombineerd, zal een correcte keuze van het aantal beduidende cijfers in het eindresultaat belangrijk zijn. Volgende regels zijn algemeen van toepassing: -
Wanneer getallen worden vermenigvuldigd of gedeeld door elkaar, wordt het aantal beduidende cijfers van het eindresultaat bepaald door het minimum aantal beduidende cijfers dat kan worden gevonden voor de verschillende metingen. Voorbeeld Een natriumchloride oplossing wordt bereid door 35,6783 g natriumchloride op te lossen in 25,0 mL. De concentratie van de natriumchloride oplossing moet worden berekend. De rekenmachine geeft een waarde van 1,427132 – een getal met 7 beduidende cijfers; de experimentele metingen worden gekarakteriseerd door 6 BC (massa), respectievelijk 3 BC (volume). De concentratie van de oplossing zal worden genoteerd als 1,43 g/mL; een waarde met 3 beduidende cijfers!
Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten
19 -
Wanneer getallen met elkaar worden opgeteld of afgetrokken, wordt het aantal decimalen van het eindresultaat bepaald door het minimum aantal decimalen dat kan worden gevonden voor de verschillende metingen.
-
Wanneer getallen worden vermenigvuldigd of gedeeld met een constante waarde, heeft deze geen invloed op het aantal beduidende cijfers in het eindresultaat
Voorbeeld Aan 3,15 L (3 BC) water wordt 0,01315 L (4BC) water toegevoegd Volgens de rekenmachine bedraagt het totaalvolume: 3,16315 L We noteren 3,16 L; het eindresultaat bevat 2 decimalen, vermits de nauwkeurigheid van de volume meting 1/100 liter bedraagt. Dit is logisch: je kan niet nauwkeuriger werken dan het minst nauwkeurige instrument!
Wetenschappelijke voorstelling meetresultaten