Eleverne laver en model, hvor de ved hjælp af en lommelygte undersøger, hvorfor skyggen ‘peger’ i en bestemt retning, og hvordan skyggen kan ændre størrelse, afhængig af lysstrålens placering.
Er det mon rigtigt, at vi i fremtiden kan finde ukendte grundstoffer, som har helt specielle egenskaber, og som vi mennesker kan nyde godt af? Eller regner vi med, at der ikke findes ukendte grundstoffer derude, og hvis vi regner med det – hvorfor så?
Hvad skete der i Kometernes Jul?
På Planet 9 findes det ukendte grundstof magilium. Et meget interessant grundstof, fordi det bl.a. kan bruges til at lave evighedsbatterier til mobiltelefoner – den telefon de kalder Flyphone. Derfor er forretningsmanden Viggo V. og hans hjælper Tom meget interesserede i at få fingrene i magilium på Planet 9. Men kan vi i fremtiden forvente at finde nye grundstoffer som fx magilium, og hvis ikke – hvorfor?
Hvad er den naturvidenskabelige erkendelse?
Erkendelse nummer 7: Alt i universet er opbygget af små partikler. Centrale ord: Atomer, grundstoffer, grundstoffernes periodiske system, atommodeller.
Hvad skal I lave i undersøgelsen?
Alle grundstoffer har deres egne spektrallinjer, og dem, vi har i videoen, kaldes farve-fingeraftryk. Nogle grundstoffer kan frembringe en flammefarve. Når grundstoffet kommer ind i en flamme, vil flammens farve, afhængigt af grundstoffet, skifte farve. Denne flammefarve er en model af de spektrallinjer, som et grundstof udsender fx ude i rummet.
Ved flammeprøven er det metallerne i de kemiske forbindelser, der farver flammen med hver sin farve.
I skal nu lave en model af tre forskellige grundstoffers spektrallinjer eller deres farve-fingeraftryk og perspektivere til, hvad vi ville kunne observere ude i rummet.
I observationen skal der afbrændes kobberchlorid. I skal derfor anvende udsugning, når I gennemfører undersøgelsen. I kan også vælge at udelade afbrænding af kobberchlorid.
OBS: De salte, der udleveres, skal være ukendte for eleverne.
De tre salte udleveres af læreren på en måde, så I ikke ved, hvilket salt der er tale om.
Perspektivér til spektrallinjer eller det, som vi kalder farve-fingeraftryk. Hvilken erkendelse har betydning for det faktum, at vi IKKE tror der findes grundstoffer, som vi ikke kender til?
I kan finde tips, hvis I læser den faglige forklaring, der er knyttet til denne observation.
Et grundstof er et kemisk stof, der er opbygget af de samme atomer, for eksempel jern (Fe), der udelukkende består af jernatomer.
Et atom er opbygget af neutroner (neutralt ladede) og protoner (positivt ladede) i det vi kalder kernen, og elektroner (negativt ladede), der bevæger sig i det, vi kalder banerne. Vi giver atomerne nummer efter hvor mange protoner, der er inde i atomets kerne.
Man kender 118 forskellige grundstoffer. De er alle opstillet i det periodiske system i nummerrækkefølge. Der findes 92 naturligt forekommende grundstoffer på Jorden, de resterende er fremstillet kunstigt.
I det periodiske system er grundstofferne opstillet i rækkefølge efter hvor mange protoner, der er i atomkernen. Grundstof nummer 1 er hydrogen, som har 1 neutron i kernen. Oxygen er nummer 6 og har 6 neutroner i kernen.
Det ekstraordinære er, at alle pladser i det periodiske system er ‘optaget’. Der er ingen huller i det periodiske system, der er ikke en tom plads, hvor der er plads til et grundstof, vi endnu ikke har fundet.
Spektrallinjer er elektromagnetisk stråling med en konkret bølgelængde, der udsendes fra eller absorberes af et grundstof ved overgang mellem energiniveauer. Spektrale linjer bruger vi tit til at identificere atomer og molekyler. I videoen kalder vi disse spektrallinjer for grundstoffernes farve-fingeraftryk.
Det særlige er, at når vi kigger ud i rummet, kan vi finde spektrallinjer (farve-fingeraftryk) fra alle 92 naturlige grundstoffer, og vi kan ikke finde en spektrallinje, der er ukendt, et farve-fingeraftryk, der kan høre til et grundstof, som vi endnu ikke har fundet.
Helium er det 2. grundstof i det periodiske system, og det har det kemiske symbol He. Under normale tryk- og temperaturforhold optræder det som en ædelgas, der er både farveløs, lugt- og smagsfri. Du kender det som det stof, vi puster balloner op med og som kan give en sjov stemme, hvis man indtager det.
BEMÆRK: Det kan være livsfarligt at indtage større mængder af helium – noget, som har været en trend hos unge mennesker, men som absolut IKKE kan anbefales.
Helium blev opdaget i 1868 af den franske astronom Pierre Janssen. Han opdagede det ikke på Jorden, og han opdagede ikke grundstoffet helium i sig selv. Han opdagede heliums spektrallinje under en solformørkelse som en gul spektrallinje i lyset fra Solens kromosfære.
I 1903 blev der for første gang fundet helium på Jorden via store reserver af helium i naturgasfelter i USA. Helium blev altså opdaget som en spektrallinje ved Solen, før det blev opdaget som grundstof på jorden. I det periodiske system var der faktisk ‘hul’ ved plads nummer 2, og det passede perfekt, da helium så kunne smutte ind på denne plads.
Som du kan læse ovenfor, er der to grunde til, at vi ikke tror, der findes flere ukendte grundstoffer.
Du kan implementere frihedsgrader i trinnet ‘design’ under materialevalg. Lad eleverne vælge andre salte, som de kan afbrænde.
Eleverne skal opstille en hypotese for hvilken farve, de tror flammetesten vil vise. Lad dem google spektrallinjer eller flammefarver for et grundstof inden de opsætter hypotesen. Det vil være en nem hypotese, men det vil træne eleverne i opstilling af hypotese. Endvidere kan eleverne forklare fænomenet med brug af ordene salt og spektrallinjer.
Nogle grundstoffer kan, ved afbrænding af salt, afgive forskellige flammefarver eller farve-fingeraftryk. Disse farve-fingeraftryk kaldes spektrallinjer, og vi kan observere grundstoffernes spektrallinjer ude i rummet. Hvilken flammefarve har grundstoffet kalcium?
Grundstoffet kalcium har ved afbrænding af saltet kalciumklorid en flammefarve, der er lysrød. Samme farve observeres, når saltene kaliumsulfat og kaliumnitrat afbrændes.
Flammeprøve-analyse kan uddybes ved at benytte et spektroskop. Spektroskopet opdeler farverne i nogle linjer eller bånd, og hvert grundstof har sin egen specielle farvekombination (spektrum). Ved at se på flammefarven igennem spektroskopet vil grundstoffet kunne identificeres. Metoden kaldes spektralanalyse.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.