I Kjemi for lærere er den grunnleggende kjemien knyttet opp mot dagliglivets kjemi. Boken belyser hvordan læreren kan fremme elevers forståelse innen forskjellige kjemiemner, og den er tilpasset de siste endringene i skolens læreplan i naturfag (Kunnskapsløftet 2020). Boken er rikt illustrert. Hvert kapittel avsluttes med oppgaver med fasit. I et eget hefte, Kjemi for lærere – Forsøkshefte, finner du forsøk til hvert kapittel. Det er også laget en risikovurdering til hvert av forsøkene, og en oversikt over løsninger som brukes og hvordan løsningene skal lages og merkes.
Vivi Ringnes er dr. scient. i kjemididaktikk. Hun har undervist i naturfagene i videregående skole og i PPU-utdanningen. Hun har arbeidet ved Skolelaboratoriet i kjemi og Institutt for lærerutdanning og skoleutvikling ved Universitetet i Oslo. Ringnes har skrevet flere fagbøker og er medforfatter av læreverket Kjemien stemmer (Cappelen Damm) for programfaget kjemi i videregående skole og av Kjemi fagdidaktikk (Cappelen Damm) for masterutdanningen.
9
Kjemi for laerere_OMSLAG_choice.indd 1-3
788205
KJEMI FOR LÆRERE
Merete Hannisdal har undervist i naturfagene i grunnskole, videregående skole og lærerutdanning. Hun har arbeidet ved HiOA (OsloMet) og ved Skolelaboratoriet i kjemi ved Universitetet i Oslo. Hannisdal har deltatt i nasjonalt fagplanarbeid, og er forfatter av kjemidelen i læreverket Eureka! 8-10 (Gyldendal) i naturfag for ungdomstrinnet, er medforfatter av læreverket Kjemien stemmer (Cappelen Damm) for programfaget kjemi i videregående skole og av Kjemi fagdidaktikk (Cappelen Damm) for masterutdanningen.
Merete Hannisdal • Vivi Ringnes
Kjemi for lærere foreligger nå i 3. utgave. Boken er skrevet for kjemiundervisning i grunnskolelærerutdanningen, og innholdet følger Nasjonale retningslinjer for grunnskolelærerutdanningen 5.–10. trinn i naturfag (2010). Boken henvender seg også til naturfaglærere som ønsker å styrke sin kjemikompetanse.
3. utgave Merete Hannisdal Vivi Ringnes
KJEMI FOR LÆRERE Naturfag i grunnskolelærerutdanningen 5.–10. trinn
547643
05.11.2020 09:37
Kjemi for lĂŚrere
Kjemi for lĂŚrere.indb 1
03.11.2020 10:45:47
Kjemi for lĂŚrere.indb 2
03.11.2020 10:45:47
Merete Hannisdal og Vivi Ringnes
Kjemi for lærere Naturfag i grunnskolelærer utdanningen 5.–10. trinn 3. utgave
Kjemi for lærere.indb 3
03.11.2020 10:45:47
© Gyldendal Norsk Forlag AS 2021 1. utgave 2011 2. utgave 2013 3. utgave, 1. opplag 2021 ISBN 978-82-05-54764-3 Bilderedaktør: Linda Aarø Omslagsdesign: have a book Omslagets innside: John Arne Eidsmo Illustratør: Bjørn Norheim Layout: Ståle Slettebø, Gyldendal Akademisk Sats: have a book Brødtekst: Minion 10,5/15 pkt Papir: 90 g My Sol Matt Trykk: Opolgraf, Polen 2021 Alle henvendelser om boken kan rettes til Gyldendal Akademisk Postboks 6730 St. Olavs plass 0130 Oslo www.gyldendal.no/akademisk akademisk@gyldendal.no Materialet er vernet etter åndsverkloven. Uten uttrykkelig samtykke er eksemplarfremstilling, som utskrift og annen kopiering, bare tillatt når det er hjemlet i lov (kopiering til privat bruk, sitat o.l.) eller avtale med Kopinor (www.kopinor.no). Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatnings- og straffeansvar. Alle Gyldendals bøker er produsert i miljøsertifiserte trykkerier. Se www.gyldendal.no/miljo Bilder: Truls Ø. Grønneberg: s. 41, 47, 48, 74, 111, 119, 142, 151m, 151n, 152, 156, 158, 159, 170, 178, 185, 199, 211, 218, 219, 221, 228, 232, 238, 267, 268, 286, 287, 288, 294, 297, 298 Merete Hannisdal: s. 16, 38, 53, 60, 86, 95, 103, 130, 133, 189, 210n, 309 Arne Hannisdal: s. 70 Øvrige: s. 4: Svein Erik Dahl / Samfoto, 9: TIMSS, 12: TIMSS, 13: TIMSS, 14: TIMSS, 19: Faksimile Dagbladet, tekst: Harald Klungtveit, 20øv: Charles D. Winters / Photo Researchers, Inc. / GV-press, 20nv: Charles D. Winters / Photo Researchers, Inc. / GV-press, 54: Klima- og forurensningsdirektoratet, www.klif.no, 66: Paul Freytag / Corbis / Scanpix, 72vø: Simon Lewis / SciencePhotoLibrary / GV-press, 72vm: Dinodia / GV-press, 72vn: Russ Lappa / SciencePhotoLibrary / GV-press, 72hø: Charles D Winters / GV-press, 72hm: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 72hn: Andrew Lambert Photography / SciencePhotoLibrary / GV-press, 75ø: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 75m: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 75n: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 91ø: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 91n: Wikimedia commons, 100: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 97: Anne Langdalen/Kunnskapsforlaget/Store Norske norske leksikon, hentet fra denne siden: https://snl.no/DNA 101: Wikimedia Commons, 123v: SciencePhotoLibrary/Scanpix, 123h: Maximilian Stock Ltd / SciencePhotoLibrary/ GV-press, 131: Rolf K. Eckhoff, 151ø: Bjørn Gunnar Steen, 154: Svein Erik Dahl / Samfoto, 157: Svein Erik Dahl / Samfoto, 191: William Wang /Fotolia/Microstock/Scanpix, 208: Nordsveen AS, 210ø: Stabburets mediebank, 222: TINEs mediebank, 231ø: Marcus/Fotolia/Mircostock/Scanpix, 231n: Wikimedia commons, 242: Gus Pasquerella / Wikipedia, 295v: Wikimedia commons, 307ø: Yali Shi /Fotolia/Microstock/Scanpix, 307n: Albo/Fotolia/Microstock/Scanpix
Kjemi for lærere.indb 4
03.11.2020 10:45:47
Innhold ■ Kapittel 1 – Kjemi og kjemididaktikk 1 Kjemi og kjemididaktikk 2 Begrunnelser for kjemi i skolen 5 Kunnskapsløftet 2020 og kjemiinnhold på 1.–11. årstrinn 5 TIMSS og kjemi 8 Oppgaver 13 ■ Kapittel 2 – Undervisning og læring av begreper som brukes om stoffer 15 Forskjellige begreper om stoffer 16 Rent stoff eller blanding 16 Grunnstoff eller kjemisk forbindelse 20 Organisk eller uorganisk stoff 23 Fysiske og kjemiske egenskaper ved stoffene 24 Partikkelmodellen 26 Læring av begreper 31 Oppgaver 34 ■ Kapittel 3 – Om praktisk arbeid i kjemi 39 Forsøkets plass i kjemiundervisningen 40 Fire ulike typer kjemiforsøk 41 Kjemiforsøk og læringsutbytte 44 Sikkerhet på laboratoriet og i dagliglivet 49 Regler for arbeid med stoffer på skolen 54 Oppgaver 57 ■ Kapittel 4 – Grunnstoffene og periodesystemet 61 Grunnstoffer – naturens byggeklosser 62 Atomets oppbygning 63 Dagens periodesystem og atomenes elektronfordeling 67 Periodesystemets historiske utvikling 77 Oppgaver 82
Kjemi for lærere.indb 5
■ Kapittel 5 – Stoffers oppbygning, egenskaper og nomenklatur – belyst ved modeller 87 Bindinger i stoffer 88 Metaller – oppbygning og egenskaper 88 Ioneforbindelser (salter) – oppbygning og egenskaper 90 Stoffer bygd opp av molekyler – oppbygning og egenskaper 93 Nettverksstoffer 99 Modeller 101 Systematiske navn og trivialnavn 103 Formler for og navn på ioneforbindelser 106 Formler for og navn på stoffer bygd opp av molekyler 111 Oppgaver 113 ■ Kapittel 6 – Kjemiske reaksjoner 117 Kjemiske reaksjoner på makro- og mikronivået 118 Kjemiske likninger beskrevet med ord, kjemiske formler og modeller 121 Balansering av likninger 123 Energi og kjemiske reaksjoner 127 Reaksjonsfart 129 Påvisningsreaksjoner 132 Kjemisk likevekt 133 Elevers forestillinger om kjemiske reaksjoner 135 Oppgaver 136 ■ Kapittel 7 – Hovedtyper av kjemiske reaksjoner 139 Klassifisering av kjemiske reaksjoner 140 Syre–base-reaksjoner 140 Fellingsreaksjoner 152 Redoksreaksjoner 154 Oppgaver 165
03.11.2020 10:45:47
■ Kapittel 8 – Organiske stoffer i hverdagen 167 Organisk kjemi er studiet av karbonforbindelsene 168 Modeller av organiske molekyler 169 Stoffgrupper og funksjonelle grupper 171 Alkaner 173 Petroleum, forbrenning og miljøaspekter 179 Alkener og alkyner 183 Alkoholer 188 Aldehyder og ketoner 191 Karboksylsyrer og andre organiske syrer 194 Estere 198 Oppgaver 201 ■ Kapittel 9 – Næringsstoffer 205 Tre grupper av næringsstoffer 206 Fettstoffer 206 Karbohydrater 213 Proteiner 224 Oppgaver 234 ■ Kapittel 10 – Beregninger og tillaging av løsninger 237 Stoffmengde og andre grunnleggende begreper 238 Beregninger ut fra balanserte reaksjonslikninger 242 Tillaging av løsninger i kjemiforsøk 245 Oppgaver 251
Kjemi for lærere.indb 6
■ Kapittel 11 – Mer om syrer og baser 253 Likevektsreaksjoner i vannløsninger 254 Mer om pH 260 Syre–base-egenskaper til ioneforbindelser 265 Titrering som analysemetode 270 Forsuring og kalking av jord og vann 275 Feilaktige forestillinger om syrer og baser 279 Syre- og basebegrepene gjennom tidene 279 Oppgaver 283 ■ Kapittel 12 – Mer om redoksreaksjoner 285 Reaktivitetsrekke/spenningsrekke 286 Reduksjonspotensialer 290 Elektrokjemi 294 Galvaniske celler 294 Elektrolyse 298 Korrosjon 306 Oppgaver 310 ■ Fasit 313 ■ Referanser 319 ■ Stikkordregister 320
03.11.2020 10:45:47
Forord Kjemi for lærere er skrevet for bruk i kjemiundervisningen i grunnskolelærer utdanningen. Denne 3. utgaven av boken er oppdatert med kompetansemålene til den nye naturfagplanen i LK20 etter Kunnskapsløftet 2020. Tilgjengelige resultater fra den sist rapporterte TIMSS-undersøkelsen (TIMSS 2015) er også omtalt i boken. Det er ellers foretatt mindre endringer av innholdet fra forrige utgave – også etter innspill fra brukere av boken. Revisjonen er gjort innenfor de sidene som var i forrige utgave, så sidetallene er ikke endret fra 2. til 3. utgave. Bokens innhold følger Nasjonale retningslinjer for grunnskolelærerutdanningen 5.–10. trinn i naturfag (2010). Boken har 12 kapitler. I kapittel 1–7 beskrives kjemien i naturfag 1, og i kapittel 8–12 beskrives kjemien i naturfag 2 i grunn skolelærerutdanningen. Kjemi for lærere henvender seg også til naturfaglærere som ønsker å styrke sin kjemikompetanse. I boken er den grunnleggende kjemien knyttet opp mot dagliglivets kjemi, og det er gitt tips av praktisk og fagdidaktisk art. Hvert kapittel avsluttes med opp gaver til ettertanke. Fasit står bak i boken. Bakerst i boken finner du en liste over forsøk egnet for egen læring og for din undervisning av elever i skolen. Teksten til forsøkene er samlet i et eget hefte som heter Kjemi for lærere – Forsøkshefte. Det inneholder også en samling med interessevekkende forsøk, demonstrasjonsforsøk med høy wow-faktor. I heftet finner du en risikovurdering til hvert forsøk, og en oversikt over løsninger som brukes i forsøkene og hvordan de kan lages og merkes. Heftet utgis på Gyldendal forlag i 2021. Vi håper at du som student/lærer vil oppleve boken og Forsøksheftet som relevant for ditt arbeid med kjemiundervisning i naturfaget, og at de vil være nyttige i møte med kjemirelaterte utfordringer i dagliglivet. Oslo, oktober 2020 Merete Hannisdal og Vivi Ringnes
Kjemi for lærere.indb 7
03.11.2020 10:45:47