Titelpagina
Colofon
Wat is Natuurwetenschappen GO!? Natuurwetenschappen GO! bestaat uit twee leerwerkboeken voor natuurwetenschappen derde graad ASO. Ze bevatten de leerstof voor de vakken biologie, chemie en fysica, overeenkomstig de nieuwe leerplannen (2014). Ze realiseren tevens de eindtermen biologie, chemie en fysica alsook de vakgebonden eindtermen wetenschappen. Centraal in het concept van Natuurwetenschappen GO! staan wetenschappelijke geletterdheid en wetenschap voor de burger. Het is realistische wetenschap die leerlingen kunnen herkennen en toepassen in het dagelijks leven. Natuurwetenschappen GO! biedt bovendien uitgebreide ondersteuning voor de leerkracht met handleiding en i-board en voor de leerlingen met aanvullend onlinemateriaal. Inleiding Energie, energiecrisis, energieprijzen, energiebeheer, energiebeleid, energiebevoorrading, energiedrankjes … Heb je energie genoeg? Van het kleinste deeltje in de materie tot het grootste melkwegstelsel, van microwereld tot macrokosmos, alles wordt beheerst door energieprocessen. ‘Energy is what makes things go!’ zei de beroemde fysicus Maxwell. Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen. In deze cellen worden organische verbindingen opgebouwd en afgebroken; we spreken van stofwisselingsprocessen. In de chemie gaan de atomen verbindingen aan: dat zijn chemische reacties. Je zal leren dat energie ook hier een belangrijke rol speelt. En zo vormt energie de rode draad doorheen de thema’s van dit leerwerkboek. Opbouw van elk thema Elk thema start met een concrete en herkenbare context: de intro. Dan volgt de leerstof, waarbij gefocust wordt op nieuwe begrippen, toepassingen, maatschappelijke en ethische kwesties. Binnen de theorie vind je opdrachten die aangegeven worden met de twee icoontjes: Een opdracht die de leerling kan oplossen aan de hand van een goed begrip van de leerstof. Raadpleeg ook het onlinemateriaal.
DEMO 1 CONTEXT
Blokjes demo bevatten experimenten die in de les uitgevoerd worden. Blokjes context leveren extra informatie bij de leerstof of sluiten aan bij een concrete situatie uit het dagelijkse leven. In de kern van de zaak staan alle te kennen begrippen netjes onder elkaar. Een handig geheugensteuntje bij het studeren.
3
Op het einde van elk hoofdstuk vind je een ruim aanbod van opdrachten. Ze zijn gestructureerd in twee grote luiken: Leerstof verwerken en Omgaan met informatie.
Leerstof verwerken
Hier wordt het ‘leren leren’ ontwikkeld d.m.v. toepassingen en opdrachten, waarbij je de opgedane kennis en inzichten verder bijschaaft
Omgaan met informatie Practicum
Hier vind je allerlei vormen van informatie verwerken. Dat kan zowel individueel als in groep, wat het samenwerkend leren bevordert.
Sommige thema’s bevatten ook een practicum. Dit is een uitdagende en motiverende leerlingenproef of experiment.
We wensen je veel succes! De auteurs
4
Inhoud DEEL 1 CHEMISCHE STOFFEN EN HUN EIGENSCHAPPEN Thema 1 Anorganische stoffen en hun eigenschappen
9
Intro 10 1 Indeling van stoffen 11 2 Enkelvoudige anorganische stoffen 12 2.1 De vele gedaanten van koolstof 2.2 Helium: het inerte gas 2.3 Het metaalrooster: een apart geval
12 13 14
3 Samengestelde anorganische stoffen
15
3.1 Koolstofdioxide, een broeikasgas 3.2 Roest: een vervelend mengsel met een metaaloxide in de hoofdrol
15 16
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
17 18 20
Thema 2 Organische stoffen en hun eigenschappen
21
Intro 22 1 Koolwaterstoffen 23 2 Derivaten van koolwaterstoffen 24 3 Bespreking van enkele organische stoffen en hun eigenschappen 25 3.1 Alkanen: campinggas en lpg 3.2 Aromatische koolwaterstoffen en kanker 3.3 Ethanol: manusje-van-alles 3.4 Aceton in nagellakverwijderaar: een goed idee? 3.5 Mierenzuur: dierenzuur en plantenzuur
25 25 26 27 27
4 Polariteit van moleculen en toepassingen
28
4.1 Het geheim van mayonaise 4.2 Drijven of verzuipen 4.3 Regenkledij houdt water buiten
28 29 30
5 Algemene reactiemechanismen uit de organische chemie 5.1 Het gat in de ozonlaag: de substitutiereactie 5.2 Het bereiden van margarine: de additiereactie 5.3 Van gas tot huisvuilzak: polymerisatie 5.4 ArtificiĂŤle ananas: de condensatiereactie 5.5 Voedingsmiddel verpakt in plastic: de dubbelzinnigheid van een macromolecule 5.6 Van aardolie tot benzine: skeletafbraak 5.7 Verzadigd naar onverzadigd: de eliminatiereactie
31 31 32 32 33 33 34 34
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
35 37 40
Thema 3 Kunststoffen en biopolymeren
41
Intro 42 1 Reactiemechanismen om kunststoffen te vormen 43 1.1 Polymerisatie 1.2 Polycondensatie
43 44
2 Indeling en eigenschappen van kunststoffen 2.1 Thermoplasten 2.2 Thermoharders 2.3 Elastomeren 2.4 Copolymeren en composieten
47 47 49 50 51
De kern van de zaak
52
5
Leerstof verwerken 53 Omgaan met informatie 55 Leerlingenpracticum 55
DEEL 2 STOFFEN IN DE CEL EN METABOLISME Thema 4 Stoffen in je lichaam
57
Intro 58 1 Voeding en gezondheid 58 1.1 Lekker én gezond samen 1.2 De actieve voedingsdriehoek 1.3 Te mager is uit de mode 1.4 Gezond en duurzaam samen
58 59 60 60
2 Cellen, de basiseenheid van leven
61
2.1 De elektronenmicroscopische bouw van cellen 2.2 De dierlijke en plantaardige cel
61 61
3 Voedingsstoffen of nutriënten
62
3.1 Water 3.2 Mineralen 3.3 Vitaminen 3.4 Sachariden, lipiden, proteïnen
62 63 63 64
4 Stofwisseling in het lichaam
72
4.1 Schema van de omzetting van het voedsel in het lichaam 4.2 De celademhaling: energie winnen uit voedsel 4.3 De eiwitsynthese: nieuwe eiwitten opbouwen voor de cel
5 De fotosynthese, bron van organische stof 5.1 Het leven kan niet zonder de zon 5.2 De fotosynthese: glucose maken 5.3 Verband tussen celademhaling en fotosynthese
72 73 76
77 77 77 78
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
79 81 84
DEEL 3 ERFELIJKE INFORMATIE EN CELDELING Thema 5 Erfelijke informatie in de cel
85
Intro 86 1 Genetica of erfelijkheidsleer 87 2 Hoe komen onze erfelijke eigenschappen tot stand? 89 2.1 DNA 2.2 Genen 2.3 Chromosomen
89 94 100
3 Erfelijke informatie kan veranderen
102
3.1 Genmutaties 3.2 Erfelijke en niet-erfelijke genmutaties 3.3 Chromosoom- en genoommutaties 3.4 Genen en omgeving 3.5 Genetische modificatie 3.6 Gentherapie
102 103 103 105 106 109
4 Erfelijke aandoeningen bij de mens
110
4.1 Aangeboren, genetisch, erfelijk 4.2 Monogene erfelijke aandoeningen 4.3 Multifactoriële aandoeningen
110 111 112
De kern van de zaak 113 Leerstof verwerken 114 Omgaan met informatie 118 Leerlingenpracticum 119
6
Thema 6 De delende cel
121
Intro 122 1 Erfelijke informatie doorgeven 123 2 Mitose, de gewone celdeling 123 2.1 Betekenis van de mitose 2.2 Al je lichaamscellen hebben hetzelfde DNA en dezelfde genen 2.3 DNA-replicatie gaat de celdeling vooraf 2.4 Verloop van de gewone celdeling 2.5 De celcyclus, levensloop van een cel 2.6 Kanker, een ziekte van de genen
3 Meiose, een variante celdeling
123 124 125 126 127 127
129
3.1 Betekenis en verloop van de meiose 3.2 Vergelijking mitose en meiose 3.3 Meiose, bron van genetische variatie 3.4 Iedereen uniek!
129 131 132 133
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
134 136 140
DEEL 4 CHEMISCHE REACTIES Thema 7 Chemische reacties
141
Intro 142 1 Reactiesnelheid en snelheidsbepalende factoren van een chemische reactie 143 1.1 Definitie van reactiesnelheid 1.2 Snelheidsbepalende factoren van een chemische reactie
2 Evenwichtsreacties en factoren die de ligging van het evenwicht beïnvloeden 2.1 Evenwichtsreacties 2.2 Verschuiving van het evenwicht in een evenwichtsreactie 2.3 Aflopende reacties 2.4 Factoren die het dynamisch evenwicht in een evenwichtsreactie beïnvloeden
3 Stoichiometrische berekeningen met aflopende reacties
143 145
151 151 152 152 153
157
3.1 Herhaling: wetten bij een chemische reactie 3.2 Een hoeveelheid stof uitdrukken in ‘mol’ 3.3 Stoichiometrische berekeningen
157 158 160
4 Hoe ontstaat spanning in een batterij?
163
4.1 Het galvanisch element 4.2 Redoxreacties 4.3 Werking van een galvanische cel 4.4 Soorten batterijen
163 163 166 167
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
170 172 180
DEEL 5 pH VAN EEN OPLOSSING Thema 8 pH van een oplossing
181
Intro 182 1 Sterkte van zuren en basen 182 2 De pH-schaal 185 3 Toepassingen van buffers 189 3.1 De koolzuur/waterstofcarbonaatbuffer in bloed 3.2 De waterstofcarbonaat/carbonaatbuffer in zeewater: is de limiet bereikt?
189 190
De kern van de zaak 191 Leerstof verwerken 192 Omgaan met informatie 194 Leerlingenpracticum 195 7
DEEL 6 IONISERENDE STRALING EN EM-STRALING Thema 9 Naar de kern van de materie: radioactiviteit en het atoom
197
Intro 198 1 Het atoommodel 198 2 Symbolische voorstelling van het atoom 199 3 Isotopen 200 4 Radioactieve kernen 201 4.1 Radioactief verval van een kern 4.2 Hoelang blijft een bron radioactief?
202 204
5 Ioniserende straling
205
5.1 Energie van de straling 5.2 Reikwijdte van straling 5.3 Doordringend vermogen 5.4 Samengevat 5.5 Straling meten
205 205 206 206 206
6 Eenheden van radioactiviteit
207
6.1 Activiteit van een bron 6.2 Hoeveelheid geabsorbeerde straling of stralingsdosis 6.3 Dosisequivalent
207 208 208
7 Ioniserende straling in ons dagelijkse leven 209 8 Energie uit atoomkernen 211 De kern van de zaak 212 Leerstof verwerken 213 Omgaan met informatie 217 Leerlingenpracticum 219
Thema 10 Ioniserende en EM-straling
221
Intro 222 1 Golven 223 2 Soorten golven 225 3 Elektromagnetische golven 227 4 Het elektromagnetisch spectrum 228 4.1 Radiogolven 4.2 Microgolven 4.3 Infraroodgolven 4.4 Zichtbaar licht 4.5 Ultraviolette stralen 4.6 Rรถntgenstralen 4.7 Gammastralen
228 229 229 231 231 231 232
De kern van de zaak Leerstof verwerken Omgaan met informatie
233 234 236
Register 237
8