scheikunde - 10 voor de leraar
scheikunde - 10 voor de leraar
scheikunde - 10 voor de leraar
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
3 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
Kennisbasis<br />
docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
master
Voorwoord<br />
Wat ligt er aan <strong>de</strong> basis van echte kennis? Ervaring, inzicht, maar <strong>voor</strong>al ook: samenwerking.<br />
Kennis wordt nooit alleen gemaakt.<br />
Zo is ook <strong>de</strong>ze Kennisbasis er gekomen. Hierin staat <strong>de</strong> basiskennis die ie<strong>de</strong>re startbekwame<br />
<strong>leraar</strong> aan het ein<strong>de</strong> van <strong>de</strong> opleiding minimaal dient te beheersen. Dat begon in 2009 bij <strong>de</strong><br />
lerarenopleidingen <strong>voor</strong> het primair en <strong>voor</strong>tgezet on<strong>de</strong>rwijs, <strong>voor</strong> een groot aantal vakken.<br />
Vervolgens zijn <strong>de</strong> an<strong>de</strong>re lerarenopleidingen aan <strong>de</strong> slag gegaan om hun eigen kennisbasis te<br />
beschrijven. En afgelopen jaar heeft een grote groep docenten van <strong>de</strong> lerarenopleidingen met<br />
veel enthousiasme hard gewerkt aan het beschrijven van <strong>de</strong>ze nieuwe set van kennisbases.<br />
Hun concept is weer door inhou<strong>de</strong>lijke experts (<strong>de</strong>skundigen per vakgebied) bestu<strong>de</strong>erd en<br />
waar nodig van aanwijzingen <strong>voor</strong>zien. Met inzet van zoveel betrokken mensen wordt dit<br />
eindresultaat breed gedragen. Nu dit product er ligt zullen lerarenopleidingen aan <strong>de</strong> slag<br />
gaan met het gebruik van <strong>de</strong>ze kennisbases in <strong>de</strong> opleidingen.<br />
Al dat werk heeft ook nog iets an<strong>de</strong>rs opgeleverd. De auteurs zijn uitgedaagd hun eigen kennis<br />
te overzien, te beschrijven en te toetsen aan <strong>de</strong> expertise van hun collega’s el<strong>de</strong>rs in het land.<br />
Dat bracht collega’s van diverse instellingen met elkaar in contact. Dat bood gelegenheid om<br />
met vakgenoten te discussiëren en daarmee hun eigen expertise aan te scherpen. Hoewel<br />
niet in kennisbases uit te drukken mag <strong>de</strong>ze opbrengst beslist niet wor<strong>de</strong>n vergeten: ervaring<br />
en inzicht groeien zelf ook door samenwerking.<br />
Velen uit <strong>de</strong> sector zijn zo op enigerlei wijze betrokken bij <strong>de</strong> ontwikkeling en implementatie<br />
van <strong>de</strong> kennisbasis of bij het construeren van <strong>de</strong> kennistoetsen. Door het har<strong>de</strong> werk en <strong>de</strong><br />
grote betrokkenheid van al <strong>de</strong>ze mensen tonen <strong>de</strong> lerarenopleidingen dat ambitieuze doel-<br />
stellingen, in combinatie met nauwe samenwerking en kennisuitwisseling, kunnen resulteren<br />
in nieuwe kwaliteit: een vaste basis on<strong>de</strong>r goed ge<strong>de</strong>el<strong>de</strong> kennis. Een kwaliteitsslag die <strong>de</strong><br />
nieuwe generatie leraren <strong>de</strong>gelijk zal <strong>voor</strong>berei<strong>de</strong>n op hun toekomst als pedagoog, zodat<br />
men met recht kan zeggen: Een tien <strong>voor</strong> <strong>de</strong> <strong>leraar</strong>!<br />
Ik dank allen die hieraan hebben bijgedragen.<br />
dr. Guusje ter Horst<br />
<strong>voor</strong>zitter HBO-raad<br />
Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 4
Inhoud<br />
5 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
1. Algemene inleiding 6<br />
2. Preambule <strong>10</strong><br />
3. Kennisbasis Scheikun<strong>de</strong> 13<br />
1. Analytische chemie 16<br />
2. Anorganische chemie 20<br />
3. Biochemie 22<br />
4. Chemische binding 24<br />
5. Chemische technologie 26<br />
6. Fysische chemie 28<br />
7. Organische chemie 32<br />
8. Chemisch practicum 34<br />
9. Vakdidactiek 34<br />
<strong>10</strong> . Wetenschappe-lijke grondslagen en ontwikkelingen 36
1. Algemene inleiding<br />
Doelen<br />
De <strong>voor</strong>liggen<strong>de</strong> kennisbasis vormt een systematische beschrijving van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en<br />
vakdidactische kennis en vaardighe<strong>de</strong>n waarover stu<strong>de</strong>nten beschikken aan het eind van hun<br />
hbo-masteropleiding tot bevoegd docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> in het <strong>voor</strong>berei<strong>de</strong>nd hoger on<strong>de</strong>rwijs<br />
(havo en vwo). Het belangrijkste doel van <strong>de</strong> kennisbasis is om stu<strong>de</strong>nten, lerarenoplei<strong>de</strong>rs,<br />
verwante opleidingen, het werkveld en <strong>de</strong> samenleving dui<strong>de</strong>lijkheid te verschaffen over <strong>de</strong><br />
‘body of knowledge’. De kennisbasis is ver<strong>de</strong>r geschikt als referentieka<strong>de</strong>r <strong>voor</strong> leerplanont-<br />
wikkeling, als instrument <strong>voor</strong> kwaliteitszorg, en <strong>de</strong>sgewenst als inhou<strong>de</strong>lijk raamwerk <strong>voor</strong><br />
samenwerking tussen hbo-masteropleidingen.<br />
De algemene inleiding geeft achtergrondinformatie over:<br />
<strong>de</strong> positionering van <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen <strong>leraar</strong> vho;<br />
<strong>de</strong> totstandkoming van <strong>de</strong> kennisbases binnen het lan<strong>de</strong>lijke project Werken aan Kwaliteit<br />
(WAK);<br />
<strong>de</strong> ijkpunten <strong>voor</strong> <strong>de</strong> inhou<strong>de</strong>lijke keuzes bij <strong>de</strong> samenstelling van <strong>de</strong> kennisbases.<br />
Positionering van <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen <strong>leraar</strong> vho<br />
In Ne<strong>de</strong>rland bestaan twee routes die lei<strong>de</strong>n naar een bevoegdheid <strong>voor</strong> het eerstegraads gebied.<br />
De universitaire route: aansluitend aan het behalen van een Master of Arts/Science volgt<br />
een stu<strong>de</strong>nt een eerstegraads opleiding in voltijd. De vakinhou<strong>de</strong>lijke kennis verwerft <strong>de</strong><br />
stu<strong>de</strong>nt binnen een wetenschappelijke opleiding. Daarna maakt hij zich (vak)didactische en<br />
on<strong>de</strong>rwijskundige kennis eigen tij<strong>de</strong>ns <strong>de</strong> (meestal eenjarige) universitaire lerarenopleiding.<br />
De hbo-route: een twee<strong>de</strong>graads bevoeg<strong>de</strong> docent volgt, na zijn hbo-bacheloropleiding en<br />
meestal na enige jaren werkervaring, een driejarige eerstegraads hbo-masteropleiding in<br />
<strong>de</strong>eltijd. Binnen <strong>de</strong> hbo-masteropleiding wor<strong>de</strong>n vakinhou<strong>de</strong>lijke, (vak)didactische en<br />
on<strong>de</strong>rwijskundige kennis in samenhang verworven. Het geheel van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en<br />
vakdidactische kennis van <strong>de</strong> stu<strong>de</strong>nt is beschreven in <strong>de</strong> kennisbases <strong>voor</strong> <strong>de</strong> bachelor-<br />
en <strong>de</strong> masteropleidingen.<br />
Bei<strong>de</strong> routes lei<strong>de</strong>n tot hetzelf<strong>de</strong> civiele effect, namelijk een bevoegdheid <strong>voor</strong> <strong>de</strong> boven-<br />
bouw van het vho (havo en vwo).<br />
Totstandkoming van <strong>de</strong> kennisbasis hbo-masteropleidingen <strong>leraar</strong> VHO<br />
De kennisbases van <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen vormen een on<strong>de</strong>r<strong>de</strong>el van het project ‘Werken<br />
aan Kwaliteit’ (WAK). Dit project is ontstaan als uitwerking van <strong>de</strong> ‘Kwaliteitsagenda <strong>voor</strong> het<br />
oplei<strong>de</strong>n van leraren 2008-2011’ van toenmalig staatssecretaris Van Bijsterveldt en valt on<strong>de</strong>r<br />
verantwoor<strong>de</strong>lijkheid van <strong>de</strong> HBO-raad. De uitkomsten van het project zijn daarnaast beïnvloed<br />
door beleidsmatige ontwikkelingen, zoals het advies ‘Kwaliteitsborging van het eindniveau van<br />
aanstaan<strong>de</strong> leraren’ van <strong>de</strong> On<strong>de</strong>rwijsraad en <strong>de</strong> aanbevelingen <strong>voor</strong> een toekomstbestendig<br />
hoger on<strong>de</strong>rwijs van <strong>de</strong> commissie Veerman.<br />
Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 6
1<br />
7 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
De activiteiten in het WAK-<strong>de</strong>elproject waren erop gericht om in on<strong>de</strong>rlinge samenwerking <strong>de</strong><br />
kwaliteit van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en vakdidactische kennis van toekomstige eerstegraadsleraren<br />
te versterken. De uitkomsten vormen een gemeenschappelijk ka<strong>de</strong>r dat recht doet aan het<br />
eigen karakter van hbo-masteropleidingen. Het ka<strong>de</strong>r legt een bre<strong>de</strong>, gemeenschappelijke basis<br />
vast, maar biedt opleidingen leerplanruimte <strong>voor</strong> eigen in<strong>de</strong>ling, inkleuring en aanvullingen.<br />
Het <strong>de</strong>elproject ging van start in februari 20<strong>10</strong> en heeft kennisbases gerealiseerd <strong>voor</strong> <strong>de</strong><br />
volgen<strong>de</strong> schoolvakken:<br />
Ne<strong>de</strong>rlands, Engels, Frans, Duits, Spaans, Fries;<br />
wiskun<strong>de</strong>, <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>, natuurkun<strong>de</strong>, biologie;<br />
geschie<strong>de</strong>nis, aardrijkskun<strong>de</strong>, maatschappijleer, algemene economie, bedrijfseconomie,<br />
godsdienst/levensbeschouwing.<br />
Alle kennisbases zijn opgezet volgens een gezamenlijke, vaste in<strong>de</strong>ling, die <strong>voor</strong>tbouwt op<br />
<strong>de</strong> in<strong>de</strong>ling van <strong>de</strong> kennisbases <strong>voor</strong> <strong>de</strong> bacheloropleidingen van twee<strong>de</strong>graads leraren. Elke<br />
kennisbasis benoemt <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en vakdidactische domeinen en subdomeinen, licht<br />
<strong>de</strong>ze toe, formuleert <strong>de</strong> bijbehoren<strong>de</strong> indicatoren (eindtermen) <strong>voor</strong> het masterniveau, en<br />
geeft per subdomein <strong>voor</strong>beel<strong>de</strong>n van kenmerken<strong>de</strong> toetsvragen en opdrachten.<br />
Elke kennisbasis is samengesteld door een redactieteam bestaan<strong>de</strong> uit lerarenoplei<strong>de</strong>rs van alle<br />
hogescholen die <strong>de</strong> betreffen<strong>de</strong> hbo-masteropleiding aanbie<strong>de</strong>n. Een projectlei<strong>de</strong>r bewaakte<br />
<strong>de</strong> <strong>voor</strong>tgang en zorg<strong>de</strong> <strong>voor</strong> afstemming samen met <strong>de</strong> <strong>voor</strong>zitters van <strong>de</strong> redactieteams en<br />
het lan<strong>de</strong>lijk overleg van <strong>de</strong> ADEF-werkgroep hbo-masteropleidingen.<br />
Redactieteams hebben een conceptversie van <strong>de</strong> kennisbasis beschikbaar gesteld <strong>voor</strong> com-<br />
mentaar door <strong>de</strong> vakgroepen in <strong>de</strong> hogescholen. De herziene versie van <strong>de</strong> kennisbasis is<br />
vervolgens ter legitimatie <strong>voor</strong>gelegd aan een onafhankelijk panel met vertegenwoordigers uit<br />
wetenschap, docenten uit het vho en vakverenigingen. De commentaren van <strong>de</strong> panels zijn<br />
verwerkt in <strong>de</strong> eindversies van <strong>de</strong> kennisbases.<br />
De namen van <strong>de</strong> le<strong>de</strong>n van het redactieteam en <strong>de</strong> namen van <strong>de</strong> le<strong>de</strong>n van het legitimerings-<br />
panel staan vermeld bij <strong>de</strong> kennisbasis. Een geaccor<strong>de</strong>erd verslag van het gesprek tussen<br />
redactiele<strong>de</strong>n en het panel is beschikbaar.<br />
Ka<strong>de</strong>rs en bronnen <strong>voor</strong> <strong>de</strong> kennisbases<br />
Voor een systematische beschrijving van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en vakdidactische kennis en<br />
vaardighe<strong>de</strong>n vormt competentie 3 uit <strong>de</strong> wet Beroepen in het On<strong>de</strong>rwijs (BiO) het uitgangs-<br />
punt: <strong>de</strong> bevoeg<strong>de</strong> <strong>leraar</strong> vho kan theoretische, methodische en praktische kennis over het<br />
schoolvak tijdig en gepast inzetten in beroepspraktijk.<br />
De kennisbases geven een overzicht van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en vakdidactische kennisdomeinen<br />
in <strong>de</strong> opleidingen. De gekozen (sub)domeinen weerspiegelen die van <strong>de</strong> leerinhoud van het vho.<br />
Daarnaast bie<strong>de</strong>n ze voldoen<strong>de</strong> aangrijppunten om <strong>de</strong> ontwikkelingen in <strong>de</strong> wetenschappelijke<br />
discipline een belangrijke plaats te geven in <strong>de</strong> opleiding. De indicatoren en <strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
en -opdrachten tonen een niveau dat dui<strong>de</strong>lijk uitstijgt boven het niveau van <strong>de</strong> <strong>voor</strong>afgaan<strong>de</strong><br />
bacheloropleiding.
Een <strong>leraar</strong> vho begeleidt leerlingen op weg naar hoger on<strong>de</strong>rwijs. Me<strong>de</strong> daarom is aandacht<br />
<strong>voor</strong> wetenschap en on<strong>de</strong>rzoek belangrijk in een hbo-masteropleiding. De betekenis ervan vormt<br />
een kenmerkend on<strong>de</strong>rscheid met <strong>de</strong> <strong>voor</strong>afgaan<strong>de</strong> bacheloropleiding. Er is in <strong>de</strong> kennisbasis<br />
<strong>voor</strong> gekozen het vakgerichte on<strong>de</strong>rzoek niet in een apart domein on<strong>de</strong>r te brengen. Het doen<br />
van vakgericht on<strong>de</strong>rzoek kan immers in elk domein tot uitdrukking komen. Het is <strong>de</strong> verant-<br />
woor<strong>de</strong>lijkheid van een opleiding <strong>de</strong> plaats van vakgericht on<strong>de</strong>rzoek te expliciteren in het<br />
eigen leerplan. De keuze om het domein ‘Wetenschappelijke grondslagen en ontwikkelingen’<br />
op te nemen, benadrukt het belang dat <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen hechten aan kennis van en<br />
inzichten in <strong>de</strong> wijze waarop in het eigen vakgebied aan kennisontwikkeling werd en wordt<br />
gedaan. Het doen van on<strong>de</strong>rzoek is evenwel geen doel op zichzelf, maar een mid<strong>de</strong>l dat<br />
stu<strong>de</strong>nten in staat stelt ontwikkelingen in <strong>de</strong> wetenschappelijke wereld ten aanzien van hun<br />
vakgebied te dui<strong>de</strong>n en daaraan als <strong>leraar</strong> vho binnen het schoolvak betekenis te geven.<br />
N.B. On<strong>de</strong>rzoek in <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen is bre<strong>de</strong>r dan het terrein van <strong>de</strong> eigen discipline.<br />
Het betreft ook vraagstukken die betrekking hebben op ontwikkeling en duurzame innovatie<br />
in <strong>de</strong> eigen on<strong>de</strong>rwijspraktijk. De hierbij behoren<strong>de</strong> vormen van on<strong>de</strong>rzoek wor<strong>de</strong>n aangeduid<br />
als praktijkgericht on<strong>de</strong>rzoek en behoren niet direct tot <strong>de</strong> vak- en vakdidactische kennisbases.<br />
De kennisbases van <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen zijn tot stand gekomen on<strong>de</strong>r invloed van een<br />
aantal richtinggeven<strong>de</strong> documenten.<br />
De wet Beroepen in het On<strong>de</strong>rwijs (BiO) en <strong>de</strong> beschrijving daarin van <strong>de</strong> <strong>leraar</strong> vho, die in<br />
staat is om ‘leerlingen te introduceren in <strong>de</strong> kennis, principes, on<strong>de</strong>rzoekswijzen en toe-<br />
passingen van <strong>de</strong> wetenschappelijke discipline(s) waaraan het schoolvak is gerelateerd.’<br />
De zeven on<strong>de</strong>rwijscompetenties <strong>voor</strong> <strong>de</strong> <strong>leraar</strong> vho, zoals beschreven door <strong>de</strong> Stichting<br />
Beroepskwaliteit Leraren. De competentiebeschrijvingen plaatsen <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en<br />
vakdidactische domeinen van <strong>de</strong> kennisbasis in een context van beroepshan<strong>de</strong>lingen.<br />
De Dublin-<strong>de</strong>scriptoren, die in Europa wor<strong>de</strong>n gehanteerd als kwalificaties <strong>voor</strong> het niveau<br />
van on<strong>de</strong>r meer masteropleidingen. De Dublin-<strong>de</strong>scriptoren impliceren on<strong>de</strong>r meer <strong>de</strong><br />
noodzaak van kennis van on<strong>de</strong>rzoeksmetho<strong>de</strong>n en kennis van <strong>de</strong> wetenschapsfilosofische<br />
achtergron<strong>de</strong>n van het vakgebied.<br />
De kennisbasis van <strong>de</strong> <strong>voor</strong>afgaan<strong>de</strong> bacheloropleiding, die <strong>de</strong> <strong>voor</strong>kennis <strong>de</strong>finieert<br />
van <strong>de</strong> instromen<strong>de</strong> stu<strong>de</strong>nten in <strong>de</strong> masteropleiding.<br />
De eindtermen van het betreffen<strong>de</strong> schoolvak in havo en vwo, die on<strong>de</strong>r meer van<br />
invloed zijn op <strong>de</strong> keuze van domeinen binnen het wetenschappelijk vakgebied.<br />
De brochure ‘Vakinhou<strong>de</strong>lijk Masterniveau’ van <strong>de</strong> Interdisciplinaire Commissie<br />
Leraren opleidingen (ICL), waarin per vakgebied het vakinhou<strong>de</strong>lijke masterniveau van<br />
<strong>de</strong> universitaire lerarenopleidingen wordt beschreven.<br />
Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 8
1<br />
Een leven lang leren<br />
9 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
De diplomering van <strong>de</strong> stu<strong>de</strong>nt vormt het eindpunt van <strong>de</strong> opleiding en een beginpunt van het<br />
levenslang ver<strong>de</strong>r leren. De Commissie Veerman adviseert om via een ruim aanbod van master-<br />
opleidingen een Leven Lang Leren te bevor<strong>de</strong>ren. De masteropleidingen zijn een goed <strong>voor</strong>-<br />
beeld van wat <strong>de</strong> Commissie <strong>voor</strong> ogen staat, want zij bie<strong>de</strong>n leraren doorgroeimogelijkhe<strong>de</strong>n<br />
tij<strong>de</strong>ns hun loopbaan. Op <strong>de</strong> leraren en op <strong>de</strong> school als goed werkgever rust vervolgens <strong>de</strong><br />
verantwoor<strong>de</strong>lijkheid om <strong>voor</strong>t te bouwen aan <strong>de</strong> professionele ontwikkeling waar<strong>voor</strong> <strong>de</strong><br />
kennisbasis per vakgebied één van <strong>de</strong> pijlers vormt.<br />
Drs. A.W. van <strong>de</strong>r Stouwe<br />
Projectlei<strong>de</strong>r kennisbasis hbo-masteropleidingen <strong>leraar</strong> vho
2. Preambule<br />
Inleiding kennisbasis hbo-masteropleiding <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
Voor u ligt <strong>de</strong> kennisbasis hbo-master docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>. Deze kennisbasis verwijst naar het<br />
geheel van kennisvereisten, zowel vakkennis als (vak)didactische kennis, waaraan een start-<br />
bekwame eerstegraads <strong>leraar</strong> <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> moet voldoen. Het beheersen van <strong>de</strong> kennisbasis<br />
<strong>scheikun<strong>de</strong></strong> <strong>voor</strong> <strong>de</strong> master is een <strong>voor</strong>waar<strong>de</strong> <strong>voor</strong> het competent han<strong>de</strong>len van <strong>de</strong> afgestu-<br />
<strong>de</strong>er<strong>de</strong> <strong>leraar</strong> VHO. De kennisbasis biedt opleidingen <strong>de</strong> ruimte om het leerplan zelf in te<br />
<strong>de</strong>len, in te kleuren en aan te vullen.<br />
Er wordt geen on<strong>de</strong>rwijskundige kennis beschreven en er wordt ook niet ingegaan op stage<br />
en het uitvoeren van een praktijkon<strong>de</strong>rzoek.<br />
De kennisbasis is afgestemd op <strong>de</strong> leerinhou<strong>de</strong>n van <strong>de</strong> bovenbouw van het <strong>voor</strong>tgezet<br />
on<strong>de</strong>rwijs, <strong>de</strong> reguliere examenprogramma’s van het <strong>voor</strong>tgezet on<strong>de</strong>rwijs (CEVO syllabus<br />
centraal examen 2011 <strong>voor</strong> havo en vwo), <strong>de</strong> kennisbasis <strong>leraar</strong> <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> hbo-bachelor en<br />
op belangrijke ontwikkelingen zowel in het vakgebied (bij<strong>voor</strong>beeld biotechnologie) als binnen<br />
het <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>on<strong>de</strong>rwijs (Nieuwe Scheikun<strong>de</strong>).<br />
Relatie met kennisbasis twee<strong>de</strong>graad<br />
Het niveauverschil tussen een startbekwame <strong>leraar</strong> hbo-master (eerstegraads) en startbekwame<br />
<strong>leraar</strong> hbo-bachelor (twee<strong>de</strong>graads) uit zich on<strong>de</strong>r meer in het verbre<strong>de</strong>n en verdiepen van<br />
<strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke en vakdidactische kennis van een twee<strong>de</strong>graads <strong>leraar</strong> tot masterniveau.<br />
Van een tot master opgelei<strong>de</strong> docent wordt verwacht dat hij/zij verantwoor<strong>de</strong>lijkheid neemt<br />
met betrekking tot <strong>de</strong> ontwikkeling en innovatie van het beleid en <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rwijspraktijk binnen<br />
<strong>de</strong> vaksectie en <strong>de</strong> school. Daarnaast mag van <strong>de</strong> eerstegraads <strong>leraar</strong> een groter zelfsturend,<br />
on<strong>de</strong>rzoekend, probleemoplossend en reflecterend vermogen wor<strong>de</strong>n verwacht.<br />
Bij het opstellen van <strong>de</strong> kennisbasis is het redactieteam er vanuit gegaan dat <strong>de</strong> masterstu<strong>de</strong>nt<br />
bij aanvang van <strong>de</strong> studie <strong>de</strong> kennisbasis bachelor docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> beheerst, zowel vakin-<br />
hou<strong>de</strong>lijk als vakdidactisch. Bei<strong>de</strong> kennisbases zijn te vin<strong>de</strong>n op: www.kennisbasis.nl.<br />
Relatie met vakinhou<strong>de</strong>lijke <strong>voor</strong>kennis van stu<strong>de</strong>nten in <strong>de</strong><br />
universitaire lerarenopleidingen<br />
In <strong>de</strong> brochure Vakinhou<strong>de</strong>lijk Masterniveau wor<strong>de</strong>n <strong>voor</strong> <strong>de</strong> universitaire lerarenopleidingen<br />
<strong>scheikun<strong>de</strong></strong> <strong>de</strong> kern- en subdomeinen van <strong>de</strong> vakinhou<strong>de</strong>lijke kennis opgesomd. Daarover moet<br />
een stu<strong>de</strong>nt bij instroom beschikken. Het doel van <strong>de</strong>ze instroomeisen is an<strong>de</strong>rs dan dat van<br />
<strong>de</strong> domeinen in <strong>de</strong> kennisbases van <strong>de</strong> hbo-masteropleidingen. Die dienen als referentieka<strong>de</strong>r<br />
<strong>voor</strong> <strong>de</strong> leerplanontwikkeling en kwaliteitszorg van <strong>de</strong> opleidingen zelf. Voor een volledige<br />
vergelijking is het nodig <strong>de</strong> domeinen van <strong>de</strong> universitaire lerarenopleidingen te vergelijken<br />
met <strong>de</strong> domeinen van <strong>de</strong> kennisbases van zowel <strong>de</strong> master- als <strong>de</strong> bacheloropleiding schei-<br />
kun<strong>de</strong> die <strong>de</strong> stu<strong>de</strong>nt heeft doorlopen.<br />
In<strong>de</strong>ling kennisbasis<br />
De kennisbasis master is inge<strong>de</strong>eld in <strong>de</strong> tien domeinen: analytische chemie, anorganische<br />
chemie, biochemie, chemische binding, chemische technologie, fysische chemie, organische<br />
chemie, chemisch practicum, vakdidactiek en wetenschappelijke grondslagen & ontwikkelingen.<br />
De meeste domeinen bestaan uit diverse subdomeinen. In totaal bestaat <strong>de</strong> kennisbasis uit<br />
32 subdomeinen.<br />
Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | <strong>10</strong>
2<br />
De gehanteer<strong>de</strong> domeinen binnen <strong>de</strong> kennisbasis hbo-master docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> zijn inter-<br />
nationaal herkenbaar. De domeinin<strong>de</strong>ling wijkt af van <strong>de</strong> domeinenin<strong>de</strong>ling (21) binnen <strong>de</strong><br />
kennisbasis hbo-bachelor docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> en vertoont meer overeenkomst met <strong>de</strong> kern-<br />
domeinen van <strong>de</strong> Universitaire Lerarenopleidingen (ULO’s). Zeven van <strong>de</strong> 21 domeinen van<br />
<strong>de</strong> kennisbasis bachelor zijn subdomeinen binnen <strong>de</strong> kennisbasis master. Dat <strong>de</strong> (sub)domein-<br />
in<strong>de</strong>ling van <strong>de</strong> kennisbasis van <strong>de</strong> bachelor en <strong>de</strong> master van elkaar verschillen, sluit niet uit<br />
dat een combinatie van bei<strong>de</strong> opleidingen doorlopen<strong>de</strong> leerlijnen heeft. De structuur van <strong>de</strong><br />
kennisbasis staat los van <strong>de</strong> structuur van het leerplan.<br />
De kennisbasis bevat een overzicht van <strong>de</strong> cognitieve kennis in tien domeinen (kolom 1) die<br />
ie<strong>de</strong>re startbekwame <strong>leraar</strong> <strong>voor</strong> het eerstegraads gebied tij<strong>de</strong>ns <strong>de</strong> opleiding heeft doorlo-<br />
pen. In <strong>de</strong> twee<strong>de</strong> kolom van <strong>de</strong> kennisbasis zijn bij elk domein <strong>de</strong> bijbehoren<strong>de</strong> subdomeinen<br />
weergegeven. Deze subdomeinen zijn geoperationaliseerd door het benoemen van concepten<br />
in <strong>de</strong> <strong>de</strong>r<strong>de</strong> kolom. Al <strong>de</strong>ze concepten wor<strong>de</strong>n behan<strong>de</strong>ld. Opleidingen hebben <strong>de</strong> vrijheid om<br />
accenten te leggen. De bij elk vakspecifiek domein (1 t/m 7) aangedui<strong>de</strong> kennisbasis wordt<br />
groten<strong>de</strong>els ge<strong>de</strong>kt door <strong>de</strong> inhoud en het niveau van <strong>de</strong> boeken zoals vermeld in <strong>de</strong> tabel<br />
achter <strong>de</strong> kennisbasis. Daarmee is tevens <strong>de</strong> niveauaanduiding van <strong>de</strong> diverse concepten<br />
vastgelegd. De meeste boeken wor<strong>de</strong>n ook in het universitaire <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>on<strong>de</strong>rwijs gebruikt.<br />
Een opleiding is uiteraard vrij in <strong>de</strong> keuze van <strong>de</strong> leermid<strong>de</strong>len. In kolom vier is van <strong>de</strong> meest<br />
omvatten<strong>de</strong> concepten een gedragsindicator geformuleerd; <strong>de</strong>ze benoemd meetbaar gedrag.<br />
Deze kolom preten<strong>de</strong>ert niet om <strong>de</strong> kennisbasis volledig te <strong>de</strong>kken en kan dus niet gebruikt<br />
wor<strong>de</strong>n als integrale uitwerking van alle domeinen. In <strong>de</strong> vijf<strong>de</strong> kolom zijn tenslotte <strong>voor</strong>beeld<br />
toetsvragen opgenomen om een aantal indicatoren na<strong>de</strong>r te operationaliseren. Deze toets-<br />
vragen zijn <strong>voor</strong>al gericht op beheersing van vakkennis. Vanwege het <strong>voor</strong>geschreven format<br />
van <strong>de</strong> kennisbasis en <strong>de</strong> daardoor beperkte ruimte zijn <strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen contextarm.<br />
Practicum<br />
Formeel kunnen praktische vaardighe<strong>de</strong>n in een laboratorium niet in een kennisbasis wor<strong>de</strong>n<br />
opgenomen. Ze zijn er wel aan elkaar gerelateerd. Toch heeft het redactieteam ze als apart<br />
domein in <strong>de</strong> kennisbasis opgenomen. Immers: geen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> zon<strong>de</strong>r practicum. Essentieel<br />
<strong>voor</strong> het masterniveau is dat er binnen <strong>de</strong> practica veel aandacht is <strong>voor</strong> <strong>de</strong> diverse instru-<br />
mentele analysetechnieken en <strong>voor</strong> praktisch on<strong>de</strong>rzoek. Het niveau is vergelijkbaar met<br />
<strong>de</strong> vakgerelateer<strong>de</strong> theoretische on<strong>de</strong>rwerpen binnen <strong>de</strong> masteropleiding. Een <strong>de</strong>el van het<br />
practicum is vakdidactisch gericht.<br />
Didactische implicaties<br />
Een kennisbasis is niet gekoppeld aan een didactisch concept en legt niets vast met betrekking<br />
tot programmaopbouw en studielast. De opleiding is daar<strong>voor</strong> zelf verantwoor<strong>de</strong>lijk en stelt<br />
een curriculum vast dat volledig recht doet aan <strong>de</strong> kennisbasis én in overeenstemming is met<br />
het eigen didactisch concept en profilering.<br />
De on<strong>de</strong>rlinge samenhang tussen <strong>de</strong> diverse domeinen dient daar waar mogelijk aangebracht<br />
te wor<strong>de</strong>n door ‘domeinoverstijgend’ en contextrijk on<strong>de</strong>rwijs aan te bie<strong>de</strong>n (bij<strong>voor</strong>beeld:<br />
chemische technologie-organische chemie-katalyse).<br />
Een van <strong>de</strong> uitgangspunten van <strong>de</strong> kennisbasis is dat <strong>de</strong> startbekwame <strong>leraar</strong> hbo-master<br />
<strong>scheikun<strong>de</strong></strong> een reëel beeld heeft van <strong>de</strong> actuele wetenschappelijke en technologische<br />
11 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>
ontwikkelingen en zowel van het vak <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> als van het beroeps- en maatschappelijk<br />
perspectief van het vak. Een an<strong>de</strong>r uitgangspunt is dat <strong>de</strong> startbekwame eerstegraads<br />
<strong>leraar</strong> vakinhou<strong>de</strong>n die <strong>de</strong> opleiding aanbiedt kan vertalen naar het vwo-niveau.<br />
Net als bij <strong>de</strong> kennisbasis van <strong>de</strong> bachelor heeft <strong>de</strong> afgestu<strong>de</strong>er<strong>de</strong> master een ge<strong>de</strong>gen vak-<br />
kennis en een goed beeld van <strong>de</strong> concept/contextbena<strong>de</strong>ring. On<strong>de</strong>r <strong>de</strong>ze bena<strong>de</strong>ring wordt<br />
<strong>scheikun<strong>de</strong></strong>on<strong>de</strong>rwijs verstaan dat uitgaat van maatschappelijke, experimentele en theoretische<br />
contexten. De contexten fungeren als brug tussen alledaagse werkelijkheid en <strong>de</strong> scheikundige<br />
concepten die aan het vak ten grondslag liggen. Hoewel niet expliciet in <strong>de</strong> kennisbasis aan-<br />
geven, staan veel concepten in <strong>de</strong> context van toepassingen in het dagelijkse leven. De concept/<br />
contextbena<strong>de</strong>ring komt ook aan <strong>de</strong> or<strong>de</strong> bij vakdidactiek en het chemisch practicum.<br />
On<strong>de</strong>rzoek<br />
Een on<strong>de</strong>rzoeken<strong>de</strong> houding en beheersing van on<strong>de</strong>rzoeksvaardighe<strong>de</strong>n is <strong>voor</strong> een eerste-<br />
graads <strong>leraar</strong> van wezenlijk belang in het licht van ‘een leven lang leren’ en <strong>de</strong> noodzakelijk<br />
continue professionalisering geduren<strong>de</strong> <strong>de</strong> beroepsloopbaan. Een eerstegraads docent dient<br />
via een systematische, on<strong>de</strong>rzoeksmatige bena<strong>de</strong>ring vraagstukken in <strong>de</strong> eigen beroepsprak-<br />
tijk op te pakken en kan daardoor een bijdrage leveren aan <strong>de</strong> schoolorganisatie als geheel.<br />
Het uitvoeren van een praktijkon<strong>de</strong>rzoek gericht op een vraag uit <strong>de</strong> beroepspraktijk, inclusief<br />
literatuuron<strong>de</strong>rzoek, vormt geen on<strong>de</strong>r<strong>de</strong>el van <strong>de</strong> kennisbasis <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>, maar het is wen-<br />
selijk om on<strong>de</strong>rzoek in <strong>de</strong> opleiding een plaats te geven.<br />
Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 12
3. Kennisbasis <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
Analytische chemie 16<br />
1.1 Algemene begrippen 16<br />
1.2 Atoomspectrometrie 16<br />
1.3 Molecuulspectrometrie en structuurophel<strong>de</strong>ring 16<br />
1.4 Chromatografie 18<br />
Anorganische chemie 20<br />
2.1 Structuur 20<br />
2.2 Zuur-base 20<br />
2.3 Redoxreacties 20<br />
2.4 Katalyse 20<br />
Biochemie 22<br />
3.1 Eiwitten 22<br />
3.2 Nucleïnezuren 22<br />
Chemische binding 24<br />
4.1 Kwantumtheorie 24<br />
4.2 Atoomstructuur 24<br />
4.3 Molecuulstructuur 24<br />
Chemische technologie 26<br />
5.1 Massa- en energiebalansen 26<br />
5.2 Industriële processen 26<br />
Fysische chemie 28<br />
6.1 Oplossingen 28<br />
6.2 Thermodynamica 28<br />
6.3 Chemisch evenwicht 28<br />
6.4 Zuur-base 30<br />
6.5 Oplosbaarheid van zouten 30<br />
6.6 Elektrochemie 30<br />
6.7 Reactiekinetiek 30<br />
Organische chemie 32<br />
7.1 Naamgeving 32<br />
7.2 Reacties en reactiecondities 32<br />
7.3 Reactiemechanismen 32<br />
7.4 Polymeerchemie 32<br />
Chemisch practicum 34<br />
8.1 Synthetiseren, meten, on<strong>de</strong>rzoeken 34<br />
Vakdidactiek 34<br />
9.1 Ein<strong>de</strong>xamens 34<br />
9.2 Concept-in-context 34<br />
9.3 Bovenbouwdidactiek 34<br />
Wetenschappe-lijke grondslagen en ontwikkelingen<br />
<strong>10</strong>.1 Ontwikkeling van <strong>de</strong> chemie 36<br />
<strong>10</strong>.2 Filosofie van <strong>de</strong> chemie 36<br />
13 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 14
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 1<br />
Analytische<br />
chemie<br />
1.1 Algemene begrippen 1.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
wisselwerking EM-straling en materie (zoals breking en brekingsin<strong>de</strong>x,<br />
reflectie, verstrooiing, polarisatie, foto-elektrisch effect), spectra,<br />
emissie/absorptie bij atomen en moleculen, elektronen-, vibratie- en<br />
rotatie niveaus.<br />
1.2 Atoomspectrometrie 1.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
theoretische achtergron<strong>de</strong>n en instrumentatie van diverse vormen van<br />
AAS (vlam en grafietoven), storingen bij <strong>de</strong> meting en correcties hier<strong>voor</strong>,<br />
verschillen<strong>de</strong> analysevormen (zoals standaard additie) en analytische<br />
parameters bij <strong>de</strong> meting (zoals <strong>de</strong>tectiegrens).<br />
1.3 Molecuulspectrometrie en structuurophel<strong>de</strong>ring 1.3 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
UV-VIS:<br />
theoretische achtergron<strong>de</strong>n, instrumentatie (bij<strong>voor</strong>beeld dio<strong>de</strong> array<br />
<strong>de</strong>tector), kwantitatieve analyse en toepassingen;<br />
IR:<br />
theoretische achtergron<strong>de</strong>n (waaron<strong>de</strong>r mechanische en kwantummechanische<br />
mo<strong>de</strong>llen), instrumentatie (waaron<strong>de</strong>r FTIR), toepassingen<br />
en kwalitatieve analyse (organische verbindingen);<br />
NMR:<br />
theoretische achtergron<strong>de</strong>n (waaron<strong>de</strong>r kwantum- en klassieke mo<strong>de</strong>l),<br />
instrumentatie en kwalitatieve analyse met behulp van 1 H NMR-spectra<br />
<strong>voor</strong> kwalitatieve analyse;<br />
MS:<br />
aard moleculaire massaspectra, ionenbronnen (elektronen-impact en<br />
chemisch) met bijbehoren<strong>de</strong> spectra, bouw massaspectrometer, i<strong>de</strong>ntificatie<br />
van zuivere stoffen en van mengsels (GC-MS, CE-MS, tan<strong>de</strong>m MS).<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van maatschappelijke<br />
en industriële contexten waarbinnen <strong>de</strong> analytische chemie een rol<br />
speelt (bij<strong>voor</strong>beeld voedingsmid<strong>de</strong>lenindustrie, forensische chemie,<br />
biomedische instellingen).<br />
De startbekwame docent kan:<br />
1.1.1 <strong>de</strong> begrippen breking, reflectie, verstrooiing, polarisatie en foto-elektrisch<br />
effect omschrijven en er berekeningen mee uitvoeren;<br />
1.1.2 atoom- en molecuulspectra van elkaar on<strong>de</strong>rschei<strong>de</strong>n en <strong>de</strong> verschillen<br />
verklaren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
1.2.1 schematisch <strong>de</strong> opbouw van een AAS spectrometer omschrijven en <strong>de</strong><br />
werking van <strong>de</strong> componenten uitleggen;<br />
1.2.2 een on<strong>de</strong>rbouw<strong>de</strong> keuze maken tussen <strong>de</strong> verschillen<strong>de</strong> AAS-metho<strong>de</strong>n,<br />
rekening hou<strong>de</strong>nd met het soort monster, mogelijke storingen en <strong>de</strong>tectiegrenzen;<br />
1.2.3 met een meetreeks een lineaire regressieanalyse uitvoeren en daarmee<br />
<strong>de</strong> monsterconcentratie berekenen, zowel met vergelijkingsstandaar<strong>de</strong>n<br />
als met standaardadditie.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
1.3.1 schematisch <strong>de</strong> opbouw van een UV-VIS/FTIR/NMR/MS spectrometer<br />
omschrijven en <strong>de</strong> werking van <strong>de</strong> componenten uitleggen;<br />
1.3.2 bepalen of een analytisch probleem met behulp van UV-VIS spectrometrie<br />
op te lossen is;<br />
1.3.3 een IR/NMR-spectrum zodanig analyseren dat gecombineerd met<br />
an<strong>de</strong>re spectrometrische metho<strong>de</strong>n een complexe verbinding kan<br />
wor<strong>de</strong>n geï<strong>de</strong>ntificeerd;<br />
1.3.4 een eerste or<strong>de</strong> NMR-spectrum interpreteren aan <strong>de</strong> hand van chemical<br />
shift en spin-spin opsplitsing;<br />
1.3.5 omschrijven wat <strong>de</strong> aard van massaspectra is, en hoe <strong>de</strong>ze wor<strong>de</strong>n<br />
gebruikt om stoffen te i<strong>de</strong>ntificeren.<br />
1.1.1 Een lichtbun<strong>de</strong>l met een intensiteit van 1.000 eenhe<strong>de</strong>n valt door een<br />
cuvet, gevuld met ethanol. De waar<strong>de</strong>n van <strong>de</strong> brekingsin<strong>de</strong>x zijn:<br />
materiaal n<br />
lucht 1,00<br />
glas 1,52<br />
alcohol 1,36<br />
Bereken <strong>de</strong> intensiteit van <strong>de</strong> bun<strong>de</strong>l nadat <strong>de</strong>ze <strong>de</strong> cuvet verlaten heeft.<br />
1.1.2 Het spectrum van natriumatomen en dat van een moleculaire stof verschilt<br />
aanzienlijk.<br />
a. Geef een (globale) schets van <strong>de</strong>ze twee spectra. (Details als exacte<br />
golflengtes en vorm mag je negeren.)<br />
b. Geef een verklaring <strong>voor</strong> <strong>de</strong> verschillen tussen <strong>de</strong>ze spectra.<br />
1.2.2 Een docent doet een meting van het gehalte chroom in een monster<br />
staal en vraagt zich af of het aanwezige ijzer <strong>de</strong> bepaling niet stoort.<br />
Leg dui<strong>de</strong>lijk uit waarom <strong>de</strong> aanwezigheid van Fe geen probleem is <strong>voor</strong><br />
<strong>de</strong> meting van chroom.<br />
1.2.3 Voor <strong>de</strong> bepaling van het zinkgehalte in een geneesmid<strong>de</strong>l lost men van<br />
het monster 150,7 mg op in een maatkolf van 250 mL, die wordt aangevuld.<br />
Hieruit pipetteert men <strong>10</strong> ml in een maatkolf van <strong>10</strong>0 mL. Daarna<br />
wordt telkens <strong>10</strong> mL van <strong>de</strong> verdun<strong>de</strong> monsteroplossing in maatkolven<br />
van <strong>10</strong>0 mL gepipetteerd, waaraan telkens een wisselend volume zinkstandaard<br />
van 5,00 mg.mL– 1 wordt toegevoegd. Deze wor<strong>de</strong>n aangevuld<br />
met <strong>de</strong>miwater <strong>de</strong> extinctie wordt gemeten.<br />
nr V stand (mL) E<br />
1 0,00 0,157<br />
2 <strong>10</strong>,0 0,260<br />
3 15,0 0,311<br />
4 20,0 0,358<br />
5 25,0 0,429<br />
a. Leg uit waarom <strong>de</strong>ze werkwijze betere resultaten zal opleveren dan<br />
een normale ijkreeks.<br />
b. Bereken het Zn-gehalte in het geneesmid<strong>de</strong>l in mg/kg.<br />
1.3 Een verbinding heeft molecuulformule C 6 H 12 O 2 . Bijgevoegd zijn <strong>de</strong><br />
1 H- NMR en IR-spectra.<br />
Bepaal <strong>de</strong> structuurformule van <strong>de</strong> verbinding. Geef <strong>de</strong> gevolg<strong>de</strong> weg<br />
dui<strong>de</strong>lijk weer. Verifieer je structuurformule door zoveel mogelijk<br />
absorptiepieken van <strong>de</strong> spectra toe te kennen (chemical shifts en<br />
golfgetallen) en opsplitsingen van NMR-pieken te verklaren.<br />
1.3.4 Geef een zo goed mogelijke <strong>voor</strong>spelling van het proton-NMR-spectrum<br />
van p-ethoxymethylbenzeen.<br />
Geef aantal pieken, wijze van opsplitsing en schatting van chemical shifts.<br />
15 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 16
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 1<br />
Analytische<br />
chemie<br />
1.4 Chromatografie 1.4 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
theoretische grondslagen (zoals ver<strong>de</strong>lingsconstante en retentiefactor),<br />
kwaliteit van een chromatografische analyse (waaron<strong>de</strong>r<br />
kolomefficiency en van Deemtervergelijking), kwantitatieve analyse<br />
(diverse metho<strong>de</strong>s en interne standaard metho<strong>de</strong>);<br />
Gaschromatografie:<br />
instrumentatie, kwalitatieve en kwantitatieve analyse, mo<strong>de</strong>rne<br />
ontwikkelingen;<br />
Vloeistofchromatografie:<br />
kolomefficiency en <strong>de</strong>eltjesgrootte bij HPLC, bouw HPLC-apparatuur,<br />
ionchromatografie.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van maatschappelijke<br />
en industriële contexten waarbinnen <strong>de</strong> analytische chemie een rol<br />
speelt (bij<strong>voor</strong>beeld voedingsmid<strong>de</strong>lenindustrie, forensische chemie,<br />
biomedische instellingen).<br />
De startbekwame docent kan:<br />
1.4.1 <strong>de</strong> basisbegrippen van <strong>de</strong> chromatografie omschrijven en <strong>de</strong> belangrijkste<br />
invloe<strong>de</strong>n op <strong>de</strong> kwaliteit van een chromatografische scheiding<br />
benoemen;<br />
1.4.2 on<strong>de</strong>r<strong>de</strong>len van een GLC en HPLC benoemen en <strong>de</strong> werking toelichten;<br />
1.4.3 het werkingsprincipe en toepassingen van diverse vloeistofchromatografische<br />
metho<strong>de</strong>s omschrijven;<br />
1.4.4 kwantitatieve chromatografische analyses uitvoeren en daarin diverse<br />
parameters en rekenmetho<strong>de</strong>s hanteren;<br />
1.4.5 uitleggen in welke gevallen een keuze <strong>voor</strong> een chromatografische<br />
meetmetho<strong>de</strong> gerechtvaardigd is.<br />
1.4.1 Twee componenten P (M = 2500 g·mol– 1 ) en Q (M = 180 g·mol– 1 ) wor<strong>de</strong>n<br />
(achtereenvolgens) ingespoten op <strong>de</strong>zelf<strong>de</strong> kolom. De retentietij<strong>de</strong>n van<br />
P en Q verschillen weinig.<br />
a. Schets twee grafieken van H tegen u, één <strong>voor</strong> stof P en één <strong>voor</strong> stof Q.<br />
Geef in elke grafiek aan hoe <strong>de</strong> bijdrage is van:<br />
- Eddy diffusie<br />
- longitudinale diffusie<br />
- massatransport<br />
Schets ook <strong>de</strong> resulteren<strong>de</strong> curve.<br />
b. Voor welke component wordt <strong>de</strong> kleinste optimale flow gevon<strong>de</strong>n?<br />
Leg uit door welke invloed(en) dit komt.<br />
1.4.4 Voor een chromatografische bepaling van het gehalte hexabromofeen<br />
in tandpasta gaat men als volgt te werk:<br />
* er wordt een interne-standaardoplossing gemaakt door 300 mg<br />
acetonitril (component I.S.) op te lossen in dimethylformami<strong>de</strong> (DMF)<br />
en aan te vullen tot 150 mL.<br />
* <strong>voor</strong> het bepalen van <strong>de</strong> ijkfactoren wordt (met een microbalans)<br />
29,73 mg hexabromofeen (component H) afgewogen in een maatkolfje<br />
van <strong>10</strong> mL. Hierbij wordt 5 mL interne-standaard-oplossing gepipetteerd.<br />
Dan wordt aangevuld met dimethylformami<strong>de</strong>.<br />
Men injecteert van <strong>de</strong>ze oplossing 3 L en neemt een chromatogram<br />
op. De integratiehoogten van <strong>de</strong> pieken (= evenredig met oppervlak)<br />
zijn als volgt:<br />
- component I.S.: 39,2 mm<br />
- component H: 28,2 mm<br />
* van het monster tandpasta weegt men 5,698 gram af en pipetteert<br />
hierbij:<br />
- 5 mL interne-standaardoplossing<br />
- 4 mL DMF<br />
- 1 mL methanol (om <strong>de</strong> polariteit te verhogen)<br />
Men homogeniseert het geheel en centrifugeert. Van <strong>de</strong> hel<strong>de</strong>re<br />
bovenstaan<strong>de</strong> vloeistof injecteert men 3 L en men neemt een<br />
chromatogram op. De integratiehoogten zijn:<br />
- component I.S.: 37,2 mm<br />
- component H: 28,8 mm<br />
a. Welke eisen moet men stellen, in z’n algemeenheid, aan <strong>de</strong> interne<br />
standaard?<br />
b. Bereken het gehalte hexabromofeen in <strong>de</strong> tandpasta in massa-%.<br />
17 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 18
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 2<br />
Anorganische<br />
chemie<br />
2.1 Structuur 2.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
kristalstructuur van zouten en legeringen (zoals eenheidscel, projectie,<br />
bolstapelingen omringingsgetal, holten), polymorfie, roosterenthalpie,<br />
Born-Haber cyclus, Born-Mayer, Kapustinskii, trends in het periodiek systeem,<br />
(thermische) stabiliteit, oplosbaarheid, <strong>de</strong>fecten, energiebandtheorie.<br />
2.2 Zuur-base 2.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
diverse zuur-base theorieën, ver<strong>de</strong>lingsdiagram meerwaardige zuren,<br />
oplosmid<strong>de</strong>l levelling, niet-waterige oplosmid<strong>de</strong>len, structuur en reactiviteit/sterkte,<br />
vrije energie en K z , regels van Pauling, trends in het periodiek<br />
systeem.<br />
2.3 Redoxreacties 2.3 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
disproportionering, complexering, oplosbaarheidsproduct en standaard<br />
celpotentiaal, relatie E-pH, elektrochemische diagrammen zoals: Latimer,<br />
Pourbaix.<br />
2.4 Katalyse 2.4 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
Algemeen:<br />
algemene begrippen, katalyse en duurzame chemie, parameters <strong>voor</strong><br />
milieueffecten en efficiency, katalytische cycli vs. stoechiometrische<br />
reacties, energiewinst en milieu;<br />
Homogene katalyse metaalcomplexen, elementaire stappen,<br />
industriële toepassingen;<br />
Heterogene katalyse:<br />
Langmuir-Hinshelwood en Eley-Ri<strong>de</strong>al kinetiek, actieve site,<br />
mo<strong>de</strong>lsystemen, promotors, modifiers, vergiften, toepassingen.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van maatschappelijke<br />
en industriële contexten waarbinnen <strong>de</strong> analytische chemie een rol<br />
speelt (bij<strong>voor</strong>beeld voedingsmid<strong>de</strong>lenindustrie, forensische chemie,<br />
biomedische instellingen).<br />
De startbekwame docent kan:<br />
2.1.1 kristalstructuur van zouten, metalen en legeringen karakteriseren;<br />
2.1.2 Born-Haber cyclus opstellen, interpreteren en vergelijken met<br />
empirische waar<strong>de</strong>n;<br />
2.1.3 <strong>de</strong> roosterenthalpie met <strong>de</strong> Born-Mayer en <strong>de</strong> Kapustinskii vergelijking<br />
berekenen en kan <strong>de</strong> relatie tussen <strong>de</strong> roosterenthalpie, (thermische)<br />
stabiliteit en oplosbaarheid van ionogene stoffen verklaren;<br />
2.1.4 <strong>de</strong> energiebandtheorie toepassen en verklaren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
2.2.1 <strong>de</strong> zuur-base theorieën omschrijven en toepassen;<br />
2.2.2 zuren op sterkte categoriseren op basis van structuurtheorie;<br />
2.2.3 het verband leggen tussen K z , K b en het oplosmid<strong>de</strong>l en er berekeningen<br />
mee uitvoeren;<br />
2.2.4 trends in het periodiek systeem verklaren met zuur-base theorieën.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
2.3.1 <strong>de</strong> wiskundige relatie tussen potentiaal en pH aflei<strong>de</strong>n en kan E-pH<br />
diagrammen analyseren;<br />
2.3.2 elektrochemische diagrammen interpreteren, analyseren en verklaren<br />
en er berekeningen mee uitvoeren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
2.4.1 diverse parameters bij het gebruik van katalysators in duurzame<br />
productie omschrijven (bij<strong>voor</strong>beeld atoomeconomie);<br />
2.4.2 bij industriële <strong>voor</strong>beel<strong>de</strong>n <strong>de</strong> verschillen tussen stoechiometrische<br />
en gekatalyseer<strong>de</strong> processen dui<strong>de</strong>lijk omschrijven;<br />
2.4.3 belangrijke begrippen en theorieën hanteren bij <strong>de</strong> homogene en<br />
heterogene katalyse (waaron<strong>de</strong>r elementaire reacties en Langmuir-<br />
Hinshelwood kinetiek).<br />
2.1.1 In on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> figuur is een <strong>de</strong>el van <strong>de</strong><br />
kristalstructuur van <strong>de</strong> stof A x B y C z afgebeeld.<br />
a. Hoeveel complete eenheidscellen zie je in <strong>de</strong> structuur?<br />
b. Teken <strong>de</strong> eenheidscel in projectie. Gebruik kleuren<br />
en geef dui<strong>de</strong>lijk aan wat A, B en C is.<br />
c. Bepaal <strong>de</strong> formule van A x B y C z . Laat dui<strong>de</strong>lijk zien<br />
hoe je tot het antwoord komt.<br />
C<br />
2.1.4 Als je aan zeer zuiver silicium (hoofdgroep 4)<br />
zeer kleine hoeveelhe<strong>de</strong>n van <strong>de</strong> ‘dope’ arseen<br />
A<br />
toevoegt (hoofdgroep 5) ontstaat er een n-type<br />
semiconductor.<br />
Leg uitgebreid uit, aan <strong>de</strong> hand van een tekening,<br />
wat een n-type semi-conductor is (<strong>de</strong> s- en p-band<br />
mag je als bekend veron<strong>de</strong>rstellen) en waardoor<br />
<strong>de</strong> geleiding tot stand komt. Denk daarbij aan:<br />
- waarom noemt men het een n-type semiconductor?<br />
- <strong>de</strong> energie en <strong>de</strong> naam van <strong>de</strong> diverse ban<strong>de</strong>n;<br />
- band gap;<br />
- <strong>de</strong> mate van vulling van <strong>de</strong> diverse ban<strong>de</strong>n;<br />
- <strong>de</strong> invloed van arseen op <strong>de</strong> geleiding.<br />
2.2.1 Geef bij <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> reacties aan wie van <strong>de</strong> reactanten het<br />
Lewiszuur en wie <strong>de</strong> Lewis base is. Als er meer zuren/basen zijn, maak dan<br />
on<strong>de</strong>rscheid door nummering, bij<strong>voor</strong>beeld Lewis zuur 1 en Lewis zuur 2.<br />
a. OH- (aq) + CO2 (aq) HCO3 b. AsF + SbF [AsF ] 3 (g) 5 (l) 2 + [SbF ] 6 – (s)<br />
19 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 20<br />
– (aq)<br />
2.2.2 Gegeven zijn <strong>de</strong> oxozuren H 2 CrO 4 en HMnO 4 .<br />
a. Laat door een an<strong>de</strong>re schrijfwijze zien dat H 2 CrO 4 en HMnO 4 oxozuren zijn.<br />
b. Teken <strong>de</strong> structuurformule van bei<strong>de</strong> zuren en leg dui<strong>de</strong>lijk uit welke van <strong>de</strong><br />
zuren het sterkst is.<br />
Een stu<strong>de</strong>nt heeft een kaliumnitraatoplossing en een koper(II)nitraatoplossing<br />
van <strong>de</strong>zelf<strong>de</strong> molariteit.<br />
Gegeven: ionstralen K+ 138 pm en Cu 2+ 73 pm.<br />
c. Verklaar welke van bei<strong>de</strong> oplossingen <strong>de</strong> laagste pH heeft. Licht je antwoord<br />
toe met behulp van structuurformules.<br />
2.3.1 In een galvanische cel (T = 35°C) tre<strong>de</strong>n <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> halfreacties op:<br />
Al + 4OH (s) – (aq) Al(OH) – + 3e-<br />
4 (aq)<br />
2H 2 O (l) + 2e- H 2 (g) + 2OH – (aq)<br />
Leid een zo’n eenvoudig mogelijke formule af <strong>voor</strong> <strong>de</strong> berekening van <strong>de</strong> celpotentiaal<br />
(E) als functie van <strong>de</strong> pH op het moment dat <strong>de</strong> partiële druk van<br />
waterstofgas 5,00 bar bedraagt en <strong>de</strong> concentratie van het Al(OH) --ion gelijk<br />
4<br />
is aan 0,500 mol.L–1 . De pKw bedraagt 13,65.<br />
Noteer voldoen<strong>de</strong> tussenstappen.<br />
2.3.2 Tengevolge van een lozing van<br />
afval komen Fe(III)-ionen in water terecht.<br />
Bestu<strong>de</strong>er het Pourbaix-diagram en<br />
beantwoord on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> vragen.<br />
a. Verklaar of ijzer <strong>voor</strong>namelijk als Fe(II) aan-<br />
wezig kan zijn in zuurstofrijk water van pH 2.<br />
b. Leg uit of ijzer(III)hydroxi<strong>de</strong> aanwezig kan<br />
zijn in zuurstofarm water van pH = 4 met<br />
daarin reduceren<strong>de</strong> (organische) stoffen?<br />
2.4.1 Bifenyl kan o.a. op <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> manieren wor<strong>de</strong>n gemaakt:<br />
2C H Br + Cu C H -C6H + CuBr (85 % opbrengst)<br />
6 5 6 5 5 2<br />
Pd/C<br />
2C H Br + H C H -C6H + 2HBr (98 % opbrengst)<br />
6 5 2<br />
6 5 5<br />
a. Bereken <strong>voor</strong> bei<strong>de</strong> reacties <strong>de</strong> E-factor.<br />
b. Bereken <strong>voor</strong> bei<strong>de</strong> reacties <strong>de</strong> atoomeconomie.<br />
c. Doe een uitspraak over <strong>de</strong> <strong>voor</strong><strong>de</strong>len van <strong>de</strong> gekatalyseer<strong>de</strong> reactie. Betrek<br />
er principes uit <strong>de</strong> groene chemie bij.<br />
2.4.2 Gegeven het BHC Ibuprofen proces waarin <strong>de</strong> 6-staps Boots synthese<br />
(klassiek) en <strong>de</strong> 3-staps BHC synthese zijn opgenomen. w<br />
Benoem <strong>de</strong> verschillen tussen <strong>de</strong>ze twee syntheseroutes vanuit het oogpunt<br />
van duurzaamheid.<br />
B
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 3<br />
Biochemie<br />
3.1 Eiwitten 3.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
ontwikkeling biochemie, primaire t/m quaternaire structuur, zuiveringstechnieken<br />
eiwitten, Edman <strong>de</strong>gradatie, immunologische technieken,<br />
pepti<strong>de</strong>synthese (solid phase metho<strong>de</strong>n), karakteriseren en i<strong>de</strong>ntificeren,<br />
structuurophel<strong>de</strong>ring, enzymen (zoals enzymsubstraat complex, active<br />
site, kinetiek).<br />
3.2 Nucleïnezuren 3.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
DNA-replicatie, genexpressie/genetische co<strong>de</strong>, in vitro DNA-synthese,<br />
elektroforese, relatie tussen structuur en functie, biotechnologie, recombinant<br />
DNA-technologie (zoals PCR, sequencing).<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld vanuiteenlopen<strong>de</strong><br />
contexten waarbinnen <strong>de</strong> biochemie functioneert zoals gezondheid,<br />
voedselproductie, biotechnologie, farmaceutische industrie.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
3.1.1 <strong>de</strong> diverse eiwitstructuren en zuiveringstechnieken van eiwitten<br />
omschrijven en verklaren;<br />
3.1.2 karakteriseringtechnieken toepassen om <strong>de</strong> eiwitstructuur op te<br />
hel<strong>de</strong>ren/bevestigen;<br />
3.1.3 het mechanisme van <strong>de</strong> enzymkatalyse omschrijven, <strong>de</strong> factoren die<br />
van invloed zijn op het mechanisme verklaren en daarmee kinetische<br />
berekeningen uitvoeren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
3.2.1 <strong>de</strong> DNA-replicatie, genexpressie en in vitro DNA-synthese omschrijven en<br />
toepassen;<br />
3.2.2. recombinant DNA-technologie omschrijven en toelichten en <strong>de</strong> maatschappelijke<br />
betekenis ervan <strong>voor</strong> <strong>de</strong> samenleving on<strong>de</strong>rbouwen met <strong>voor</strong>beel<strong>de</strong>n.<br />
3.1.3 Salicylaat remt <strong>de</strong> katalytische activiteit van glutamaat <strong>de</strong>hydrogenase:<br />
Substraat<br />
Product per minuut, mg Product per minuut, mg<br />
concentratie (mM) Zon<strong>de</strong>r salicylaat Met salicylaat<br />
1.5 0,21 0.08<br />
2.0 0,25 0.<strong>10</strong><br />
3.0 0.28 0.12<br />
4.0 0.33 0.13<br />
8.0 0.44 0.16<br />
16.0 0.40 0.18<br />
a. Bepaal het type remming m.b.v. een grafiek.<br />
Neem aan dat <strong>de</strong> concentratie salicylaat constant wordt gehou<strong>de</strong>n op 40 mM.<br />
b. Bereken <strong>de</strong> K M en V max van het enzym.<br />
c. Wat geeft <strong>de</strong> K M van een enzym aan?<br />
d. Hoe kun je K M gebruiken als je in een productieproces een enzymatische<br />
omzetting willen toepassen?<br />
Enzymen kunnen ook wor<strong>de</strong>n geremd (of gestimuleerd) door producten die in<br />
<strong>de</strong> keten van reacties van het metabolisme <strong>voor</strong>komen.<br />
e. Geef een <strong>voor</strong>beeld van feed-back remming en feed-forward stimulatie in <strong>de</strong><br />
glycolyse en leg aan <strong>de</strong> hand van dit <strong>voor</strong>beeld uit wat het nut van <strong>de</strong>ze<br />
manieren van regulering is.<br />
f. Noteer <strong>de</strong> snelheid van een enzymreactie als functie van <strong>de</strong> substraatconcentratie.<br />
g. Wat is <strong>de</strong> relatie tussen K M en [S] als een enzymreactie op 80% van <strong>de</strong> V max<br />
verloopt?<br />
3.2.1 Een stuk mRNA bevat <strong>de</strong> sequentie GCG-GUA, wat co<strong>de</strong>ert <strong>voor</strong> <strong>de</strong><br />
aminozuur sequentie Ala-Val.<br />
a. Beschrijf <strong>de</strong> structuur van het tRNA dat nodig is <strong>voor</strong> <strong>de</strong> vertaling van <strong>de</strong>ze<br />
twee codons. Wat zijn sequenties van <strong>de</strong> anticodons op <strong>de</strong> twee tRNA’s?<br />
b. Waar vindt <strong>de</strong> vertaling van mRNA naar eiwit plaats? Leg uit in welke stappen<br />
<strong>de</strong> eiwitsynthese plaatsvindt en wat rol van mRNA en tRNA hierin is.<br />
Naast GUA bestaan er nog drie an<strong>de</strong>re codons die ook <strong>voor</strong> het aminozuur<br />
valine co<strong>de</strong>ren. Het zogenaam<strong>de</strong> codongebruik verschilt van organisme tot<br />
organisme.<br />
c. Hoe zal <strong>de</strong> frequentie van het gebruik van <strong>de</strong> verschillen<strong>de</strong> codons <strong>voor</strong><br />
valine verschillen in algen die groeien in hete bronnen en algen die groeien<br />
in <strong>de</strong> poolgebie<strong>de</strong>n?<br />
21 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 22
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 4<br />
Chemische binding<br />
4.1 Kwantumtheorie 4.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
ou<strong>de</strong> kwantumtheorie (Planck-kwantisatie, golf-<strong>de</strong>eltje dualiteit, fotoelektrisch<br />
effect, elektrondiffractie, Bohr-atoom, <strong>de</strong> Broglie-relatie,<br />
onzekerheidsprincipe van Heisenberg), mo<strong>de</strong>rne kwantumtheorie<br />
(Schrödingervergelijking, Born-interpretatie), <strong>de</strong>eltje-in-een 1,2,3 D doos,<br />
gekwantiseer<strong>de</strong> vibratie, tunneleffect, <strong>de</strong> kwantummechanische verklaring<br />
van atoom- en molecuulspectra.<br />
4.2 Atoomstructuur 4.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
H-achtige atomen (orbitalen, kwantumgetallen, energieën, overgangen),<br />
meer-elektron atomen (orbital-bena<strong>de</strong>ring Hartree, Aufbau-principe,<br />
elektronenconfiguraties), Koopmansbena<strong>de</strong>ring, atoomeigenschappen<br />
en periodiek systeem.<br />
4.3 Molecuulstructuur 4.3 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
+ molecuul-orbitaal theorie (H -molecuul, H -ion), Linear Combination of<br />
2 2<br />
Atomic Orbitals mo<strong>de</strong>l (homonucleaire en heteronucleaire tweeatomige<br />
moleculen), Valence Bond-mo<strong>de</strong>l (H -molecuul, twee- en meeratomige<br />
2<br />
moleculen), geconjugeer<strong>de</strong> systemen, aromaticiteit, polyatomige moleculen.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van <strong>de</strong> bijzon<strong>de</strong>re wijze<br />
waarop <strong>de</strong> chemische structuurtheorie een context vormt <strong>voor</strong> <strong>de</strong><br />
natuurkundige kwantummechanica.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
4.1.1 <strong>de</strong> Schrödingervergelijking van een 1D <strong>de</strong>eltje-in-een-doosje mo<strong>de</strong>l<br />
oplossen;<br />
4.1.2 <strong>de</strong> ontwikkeling van <strong>de</strong> kwantumtheorie omschrijven en toelichten en <strong>de</strong><br />
<strong>voor</strong>naamste concepten en experimenten op een juiste en begrijpbare<br />
manier verwoor<strong>de</strong>n naar collega-docenten en bovenbouwleerlingen.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
4.2.1 <strong>de</strong> structuur/bouw van het waterstofatoom en meer-elektron atomen<br />
vergelijken en verklaren;<br />
4.2.2 met behulp van <strong>de</strong> elektronenconfiguratie verban<strong>de</strong>n leggen tussen <strong>de</strong><br />
positie van een element in het periodiek systeem en zijn eigenschappen.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
4.3.1 <strong>de</strong> atoombindingstheorieën (MO en VB) interpreteren, toepassen,<br />
on<strong>de</strong>rling vergelijken en combineren.<br />
4.1.1 We proberen <strong>de</strong> elektronenstructuur van het O 2 -molecuul te begrijpen in<br />
termen van <strong>de</strong> theorie <strong>voor</strong> ‘meer <strong>de</strong>eltjes in een 3D-doos’. Als mo<strong>de</strong>l <strong>voor</strong> <strong>de</strong><br />
elektronenwolk van dit molecuul nemen we een doosje dat even hoog als<br />
breed is maar met een lengte an<strong>de</strong>rhalf keer daarvan. Het doosje is gevuld<br />
met <strong>de</strong> 12 valentie-elektronen die twee O-atomen samen leveren. We verwaarlozen<br />
<strong>de</strong> elektrostatische wisselwerking tussen <strong>de</strong> elektronen.<br />
a. Geef <strong>de</strong> kwantummechanische behan<strong>de</strong>ling van dit mo<strong>de</strong>lsysteem: <strong>de</strong> laagste<br />
acht 1-electrontoestan<strong>de</strong>n (M.O.’s), <strong>de</strong> bijbehoren<strong>de</strong> energieniveaus en<br />
<strong>de</strong> bezetting daarvan met <strong>de</strong> twaalf elektronen in <strong>de</strong> grondtoestand.<br />
b. Laat zien hoe dit simpele mo<strong>de</strong>l al leidt tot <strong>de</strong> paramagnetische eigenschappen<br />
van het O 2 -molecuul.<br />
4.1.2<br />
a. Leg in eigen woor<strong>de</strong>n uit wat het Heisenberg onzekerheidsprincipe inhoudt.<br />
Ga ook kort in op <strong>de</strong> rol die dit principe speelt, zowel op atomair als op<br />
macroscopisch niveau.<br />
b. Leg op een dui<strong>de</strong>lijke manier uit waarom <strong>de</strong> toestand n = 0 niet bestaat <strong>voor</strong><br />
een <strong>de</strong>eltje-in-een-doosje mo<strong>de</strong>l.<br />
c. Beschrijf kort een experiment dat dui<strong>de</strong>lijk laat zien dat energie van atomen<br />
gekwantiseerd is.<br />
4.2.1<br />
a. Bereken <strong>de</strong> energieën van <strong>de</strong> eerste vijf toestan<strong>de</strong>n van het waterstofatoom<br />
in eV en geef die weer in een energiediagram.<br />
b. Bere<strong>de</strong>neer aan <strong>de</strong> hand van <strong>de</strong> formule <strong>voor</strong> <strong>de</strong> energie in welke toestand<br />
<strong>de</strong> energie nul zou zijn en geef <strong>de</strong>ze toestand ook in het energiediagram<br />
weer.<br />
c. Bereken <strong>de</strong> golflengte van het uitgezon<strong>de</strong>n foton als het elektron in een<br />
waterstofatoom van <strong>de</strong> twee<strong>de</strong> aangeslagen toestand terugvalt tot <strong>de</strong><br />
grondtoestand.<br />
Bij meer-elektron atomen wordt het oplossen van <strong>de</strong> Schrödingervergelijking<br />
gecompliceer<strong>de</strong>r doordat niet alleen <strong>de</strong> interactie(s) tussen elektron(en) en<br />
kern, maar ook interacties tussen elektronen on<strong>de</strong>rling een rol gaan spelen.<br />
De Hartree bena<strong>de</strong>ring houdt rekening met <strong>de</strong>ze extra elektron-elektron interacties<br />
en maakt het mogelijk een <strong>voor</strong>stelling te maken van <strong>de</strong> orbitalen van<br />
meer-elektron atomen.<br />
d. Noem één verschil en één overeenkomst tussen <strong>de</strong> orbitalen in een waterstofatoom<br />
en <strong>de</strong> Hartree orbitalen in meer-elektron atomen.<br />
Hier on<strong>de</strong>r zijn vier orbitalen afgebeeld.<br />
e. Welke kwantumgetallen horen bij <strong>de</strong>ze vier orbitalen?<br />
4.3.1<br />
We beschouwen het cyani<strong>de</strong> ion (CN - ).<br />
a. Teken het orbitaalcorrelatiediagram <strong>voor</strong> CN - waarin <strong>voor</strong> stikstof en koolstof<br />
<strong>de</strong> 1s, 2s, en 2p orbitalen opgenomen zijn. Je mag hierbij aannemen dat<br />
<strong>de</strong> energieniveaus van <strong>de</strong> 1s en <strong>de</strong> 2s orbitalen ver uit elkaar liggen. Dit geldt<br />
ook <strong>voor</strong> <strong>de</strong> energieniveaus van <strong>de</strong> 2s en <strong>de</strong> 2p orbitalen.<br />
b. Label <strong>de</strong> molecuulorbitalen (volgens <strong>de</strong> LCAO-metho<strong>de</strong>) en bereken <strong>de</strong><br />
bandor<strong>de</strong> van CN - .<br />
c. Teken het Lewis diagram van CN - .<br />
d Verklaar waarom het klassieke valence bond-mo<strong>de</strong>l <strong>de</strong> binding in CN - niet<br />
goed kan beschrijven.<br />
Pauling ontwikkel<strong>de</strong> het concept hybridisatie om <strong>de</strong> binding in moleculen, die<br />
atomen uit <strong>de</strong> twee<strong>de</strong> perio<strong>de</strong> van het periodiek systeem bevatten, te beschrijven.<br />
e. Wat is <strong>de</strong> hybridisatie van koolstof en van stikstof in CN - ?<br />
f. Maak een schets die <strong>de</strong> locatie en geometrie van <strong>de</strong> verschillen<strong>de</strong> orbitalen<br />
van CN - laat zien. Voor <strong>de</strong> dui<strong>de</strong>lijkheid, hoef je van <strong>de</strong> gehybridiseer<strong>de</strong> orbitalen<br />
alleen <strong>de</strong> grootste lob weer te geven.<br />
g. Geef alle orbitalen het juiste label én geef aan tot wat <strong>voor</strong> type binding<br />
(niet-bin<strong>de</strong>nd, -binding of -binding) ze lei<strong>de</strong>n.<br />
23 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 24
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 5<br />
Chemische<br />
technologie<br />
5.1 Massa- en energiebalansen 5.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
blokschema, begrippen (zoals recycle, spui, conversie), massabalansen,<br />
energiebalansen, P&ID-diagrammen.<br />
5.2 Industriële processen 5.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
warmtewisselaars, industriële scheidingsmetho<strong>de</strong>n (waaron<strong>de</strong>r <strong>de</strong>stillatie/rectificatie,<br />
extractie), chemische reactoren (CSTR, batch reactor en<br />
PFR)<br />
(alles kwalitatief) en hun plaats in het totale productieproces.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van maatschappelijke<br />
en industriële contexten waarbinnen <strong>de</strong> chemische technologie een rol<br />
speelt (bijv. maakindustrie, duurzaamheid, kenniseconomie).<br />
De startbekwame docent kan:<br />
5.1.1 van een productieproces het blokschema opstellen en daarmee massa-<br />
en energiebalansen van fysische en chemische processen opstellen en<br />
uitwerken.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
5.2.1 <strong>de</strong> bouw en <strong>de</strong> werking van op industriële schaal toegepaste<br />
apparatuur/reactoren tekenen, omschrijven en verklaren;<br />
5.2.2 <strong>voor</strong>- en na<strong>de</strong>len van verschillen<strong>de</strong> typen reactoren noemen en in<br />
concrete (productie)gevallen bere<strong>de</strong>neren welk type daar<strong>voor</strong> het<br />
meest geschikt is.<br />
5.1.1 Etheenoxi<strong>de</strong> is een belangrijke grondstof <strong>voor</strong> <strong>de</strong> vervaardiging van harsen,<br />
plastics en har<strong>de</strong> autolakken. Het wordt vervaardigd door <strong>de</strong> reactie van<br />
etheen (C 2 H 4 ) met zuurstof: 2 C 2 H 4 + O 2 2 C 2 H 4 O<br />
Bij een enkelvoudige reactie van <strong>de</strong> stoechiometrische hoeveelhe<strong>de</strong>n etheen<br />
en zuurstof wordt slechts 50% omgezet. Daarom wordt een <strong>de</strong>el van <strong>de</strong> uit <strong>de</strong><br />
reactor komen<strong>de</strong> gassen gerecirculeerd. Het an<strong>de</strong>re <strong>de</strong>el wordt als product<br />
afgevoerd. De overall omzetting van het proces is 75%. Het blokschema van<br />
dit proces is weergeven infiguur 1.<br />
Figuur 1. Blokschema <strong>voor</strong> <strong>de</strong> reactie van etheen met zuurstof.<br />
a. Bereken <strong>de</strong> samenstelling van stroom 4 en vul <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> tabel in<br />
<strong>voor</strong> stroom 4:<br />
25 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 26<br />
Stroom<br />
Totaal<br />
(mol)<br />
Etheen<br />
(mol)<br />
Etheen<br />
(mol%)<br />
Zuurstof<br />
(mol)<br />
Zuurstof<br />
(mol%)<br />
1 3 3 1 -<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5 X<br />
Etheenoxi<strong>de</strong><br />
(mol)<br />
Etheenoxi<strong>de</strong><br />
(mol%)<br />
b. Stel een volledige molbalans op door <strong>de</strong> bovenstaan<strong>de</strong> tabel compleet te<br />
maken. Neem hierbij aan dat <strong>de</strong> totale recyclestroom uit x mol bestaat en<br />
druk alle an<strong>de</strong>re, nog in te vullen, molstromen uit in x. (De zwart gemaakte<br />
hokjes hoef je niet in te vullen)<br />
De recycleverhouding is <strong>de</strong> verhouding tussen <strong>de</strong> hoeveelhe<strong>de</strong>n recycle en<br />
afgevoer<strong>de</strong> producten.<br />
c. Welke recycleverhouding moet men instellen om een overall omzetting van<br />
75% te verkrijgen?<br />
d Leg uit om welke re<strong>de</strong>n men een recyclestroom gebruikt in een procesinstallatie<br />
en wat dit te maken heeft met duurzame chemische productie.<br />
5.2.1<br />
a. Teken het schema van een <strong>de</strong>stillatiekolom. Benoem <strong>de</strong> on<strong>de</strong>r<strong>de</strong>len en leg<br />
hun functie uit.<br />
Bij een continue rectificeerkolom wordt <strong>de</strong> vloeistof van <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rste<br />
schotel continu door een reboiler gepompt die met stoom wordt verwarmd.<br />
De hoeveelheid stoom wordt door een geregel<strong>de</strong> klep bepaald.<br />
b. Leg uit wat er met <strong>de</strong>ze hoeveelheid stoom moet gebeuren als <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rste<br />
schotel te veel vloeistof bevat.
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 6<br />
Fysische chemie<br />
6.1 Oplossingen 6.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
samenstelling mengsels, Wet van Raoult, colligatieve eigenschappen<br />
(zoals verlaging dampspanning, osmotische druk), Wet van Henry, colloïdale<br />
oplossingen, <strong>de</strong>stillatie en fasediagrammen.<br />
6.2 Thermodynamica 6.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
eerste hoofdwet, warmtecapaciteit (c p , c v ), enthalpie, entropie (statistische<br />
interpretatie), reversibele processen i<strong>de</strong>ale gassen (isotherme<br />
expansie/compressie, adiabatische expansie/compressie), twee<strong>de</strong><br />
hoofdwet, Carnot-cyclus, irreversibele processen, Clausius-ongelijkheid,<br />
<strong>de</strong>r<strong>de</strong> hoofdwet, spontaniteit, thermochemie (zoals berekeningen, wet<br />
van Hess), relatie temperatuur en G.<br />
6.3 Chemisch evenwicht 6.3 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
empirische en thermodynamische evenwichtsconstante, reactiequotiënt,<br />
relatie tussen vrije energie en gasdruk, evenwichtsconstante en reactiequotiënt,<br />
evenwichtsberekeningen en verschuivingen, kinetische en<br />
thermodynamische stabiliteit, principe van Le Châtelier, Van ’t Hoff-<br />
vergelijking.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van het speciale karakter<br />
van <strong>de</strong> fysische chemie als metho<strong>de</strong> om op kwantitatieve wijze <strong>de</strong> relaties<br />
te leggen tussen concepten en contexten.<br />
6.1.1 berekeningen uitvoeren aan <strong>de</strong> samenstelling van mengels en kan met<br />
<strong>de</strong> Wet van Raoult en <strong>de</strong> Wet van Henry en <strong>de</strong>viaties van <strong>de</strong>ze wetten<br />
verklaren;<br />
6.1.2 <strong>de</strong> colligatieve eigenschappen verklaren en er berekeningen mee<br />
uitvoeren;<br />
6.1.3 L-G fasediagrammen van een i<strong>de</strong>ale oplossing, minimum- en maximum<br />
azeotroop interpreteren en relateren aan enkelvoudige en gefractioneer<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>stillaties.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.2.1 thermodynamische concepten omschrijven en toepassen;<br />
6.2.2 <strong>de</strong> eerste, twee<strong>de</strong> en <strong>de</strong>r<strong>de</strong> hoofdwet van <strong>de</strong> thermodynamica omschrijven,<br />
toepassen, interpreteren en numeriek toepassen op concrete systemen;<br />
6.2.3 thermochemische berekeningen (H, S, G, wet van Hess, spontaniteit)<br />
uitvoeren aan chemische reacties en fysische processen en kan <strong>de</strong><br />
resultaten evalueren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.3.1 berekeningen met vrije energie in relatie met gasdruk, reactiequotiënt<br />
en evenwichtsconstante uitvoeren;<br />
6.3.2 berekeningen aan homogene en heterogene evenwichten uitvoeren<br />
en <strong>de</strong> resultaten evalueren;<br />
6.3.3 met het reactiequotiënt verklaren in welke richting een evenwicht<br />
verschuift on<strong>de</strong>r invloed van een verstoring van dat evenwicht.<br />
6.1 In bekerglas A bevindt zich 600 mL van een fructose-<br />
oplossing. In bekerglas B bevindt zich <strong>10</strong>0 mL van een<br />
fructose-oplossing met een an<strong>de</strong>re concentratie dan<br />
die in bekerglas A.<br />
Een stu<strong>de</strong>nt plaatst bei<strong>de</strong> bekerglazen in een vat. Het vat wordt afgesloten.<br />
Na een tijd heeft zich een evenwicht ingesteld. Op dat moment blijkt dat het<br />
volume in bekerglas A met 200 mL is afgenomen. Het volume van <strong>de</strong> oplossing<br />
in bekerglas B is toegenomen met 200 mL. Uit een analyse van <strong>de</strong> inhoud van<br />
bekerglas A, bij evenwicht, blijkt dat <strong>de</strong> fructoseconcentratie 1,5 mol.L- 1<br />
bedraagt en dat <strong>de</strong> dichtheid gelijk is aan 1,<strong>10</strong> g.mL- 1 .<br />
De temperatuur is constant en bedraagt 26 °C. De dampdruk van zuiver<br />
water bij 26 o C is gelijk aan 25,2 mmHg.<br />
a. Bewijs dat bij evenwicht geldt dat <strong>de</strong> molfractie fructose in bekerglas A<br />
hetzelf<strong>de</strong> is als in bekerglas B.<br />
b. Bereken <strong>de</strong> fructoseconcentratie (mol.L- 1 ) in oplossing B bij aanvang van<br />
het experiment.<br />
c. Bereken <strong>de</strong> dampdruk (Pa) van water in het vat als het evenwicht zich<br />
heeft ingesteld.<br />
6.2<br />
Opgave 1<br />
In een cilin<strong>de</strong>r met wrijvingsloze zuiger bevindt zich 2 mol stikstofgas (i<strong>de</strong>aal<br />
gas) met een druk van 2 atm en een temperatuur van <strong>10</strong>0 o C. De soortelijke<br />
warmte bij constante druk van stikstofgas bedraagt 28,58 J.mol- 1 .K- 1 .<br />
Het gas on<strong>de</strong>rgaat <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> toestandsveran<strong>de</strong>ringen:<br />
1. het expan<strong>de</strong>ert reversibel bij constante temperatuur totdat het volume is<br />
verdubbeld.<br />
2. vervolgens wordt het gas isobaar afgekoeld tot het oorspronkelijke volume.<br />
3. ten slotte wordt <strong>de</strong> zuiger vastgezet en het gas verwarmd tot <strong>de</strong> oorspronkelijke<br />
druk weer wordt bereikt.<br />
Bereken <strong>voor</strong> het totale proces: w, q, U, H en S.<br />
Opgave 2<br />
a. Er is lang gedacht dat alleen exotherme processen spontaan verlopen.<br />
Verklaar conceptueel waarom het oplossen van ammoniumchlori<strong>de</strong> in water<br />
een endotherm proces is dat bij kamertemperatuur toch spontaan verloopt.<br />
b. Licht het ‘vastvriezen’ van een evenwicht toe in stappen van thermodynamische<br />
en kinetische stabiliteit.<br />
6.3.2 Beschouw het volgen<strong>de</strong> evenwicht:<br />
CO (g) + 3H 2 (g) CH 4 (g) + H 2 O (g) K = 5,56.<strong>10</strong> 6 (T = 600 K)<br />
Men voegt H 2 en CO in <strong>de</strong> molverhouding 3:1 in een <strong>voor</strong>af geëvacueerd vat.<br />
Na instellen van het evenwicht bij 600 K bedraagt <strong>de</strong> totaaldruk 1,50 atm.<br />
Bereken <strong>de</strong> partiële druk (atm) van waterstofgas in het evenwichtsmengsel.<br />
Het is verplicht daar waar mogelijk verwaarlozingen te maken en <strong>de</strong>ze achteraf<br />
te controleren.<br />
6.3.3 In een vat met een beweegbare zuiger bevindt zich een evenwichtsmengsel<br />
van waterstof, ammoniak en stikstof. De partiële drukken zijn respectievelijk<br />
2,0 atm, 3,0 atm en 1,0 atm. Elise on<strong>de</strong>rneemt, telkens uitgaan<strong>de</strong> van<br />
het bovenstaan<strong>de</strong> evenwicht, <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> acties:<br />
I ze halveert zeer snel het volume van het vat on<strong>de</strong>r isotherme omstandighe<strong>de</strong>n.<br />
II ze voegt on<strong>de</strong>r isotherme omstandighe<strong>de</strong>n snel helium toe totdat <strong>de</strong> partiele<br />
druk van het helium 1,5 atm bedraagt.<br />
a. Schets, uitgaan<strong>de</strong> van het eerste evenwicht, in één grafiek het verloop van:<br />
- <strong>de</strong> partiële druk van stikstof in <strong>de</strong> tijd, én<br />
- <strong>de</strong> partiële druk van ammoniak in <strong>de</strong> tijd<br />
ten gevolge van actie I.<br />
b. Hoe verschuift het evenwicht ten gevolge van actie II? Verklaar je antwoord<br />
toe met behulp van het reactiequotiënt.<br />
27 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 28
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 6<br />
Fysische chemie<br />
6.4 Zuur-base 6.4 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
omslagtraject indicator, verwaarlozingsregel, pH berekeningen aan titratiecurven<br />
zo nodig met massa- en ladingsbalans (waaron<strong>de</strong>r van zwakke<br />
zuren/basen, meerwaardige zwakke zuren/base, buffers, amfolyten).<br />
6.5 Oplosbaarheid van zouten 6.5 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
oplosbaarheidsproduct, verwaarlozingsregel, gelijknamig-ioneffect,<br />
invloed pH, selectieve precipitatie, complexvorming.<br />
6.6 Elektrochemie 6.6 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
vrije energie, evenwichtsconstante en celpotentiaal, thermodynamische<br />
cyclus, elektrische arbeid, wet van Nernst, elektrochemische cellen,<br />
celnotatie, mo<strong>de</strong>rne batterijen, brandstofcellen, wet van Faraday,<br />
elektro<strong>de</strong>n, elektrometallurgie.<br />
6.7 Reactiekinetiek 6.7 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
reactiesnelheid, (geïntegreer<strong>de</strong>) snelheidswetten, reactieor<strong>de</strong> (eerste,<br />
twee<strong>de</strong> en gebroken), verband tussen reactiemechanismen, reactiesnelheid<br />
en reactieor<strong>de</strong>, steady state bena<strong>de</strong>ring, effect temperatuur,<br />
reactiedynamiek.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van het speciale karakter<br />
van <strong>de</strong> fysische chemie als metho<strong>de</strong> om op kwantitatieve wijze <strong>de</strong> relaties<br />
te leggen tussen concepten en contexten.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.4.1 pH-berekeningen uitvoeren en gemaakte verwaarlozingen begripsvol<br />
toepassen en verantwoor<strong>de</strong>n en <strong>de</strong> resultaten evalueren;<br />
6.4.2 het verloop van <strong>de</strong> titratiecurven verklaren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.5.1 berekeningen uitvoeren met het oplosbaarheidproduct, aan selectieve<br />
precipitatie en met <strong>de</strong> vormingsconstante van complexe ionen en kan<br />
gemaakte verwaarlozingen verantwoor<strong>de</strong>n;<br />
6.5.2 berekenen en verklaren wat <strong>de</strong> invloed is van het gelijknamig-ioneffect<br />
en van <strong>de</strong> pH op <strong>de</strong> oplosbaarheid van zouten.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.6.1 het volledige ladingstransport in galvanische cellen omschrijven en<br />
verklaren;<br />
6.6.2 berekeningen uitvoeren met <strong>de</strong> wet van Nernst en <strong>de</strong> resultaten evalueren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
6.7.1 <strong>voor</strong> een eerste- en twee<strong>de</strong>or<strong>de</strong> reactie snelheidswetten aflei<strong>de</strong>n en<br />
<strong>de</strong> or<strong>de</strong> bepalen a.d.h.v. meetgegevens;<br />
6.7.2 via verschillen<strong>de</strong> bena<strong>de</strong>ringswijzen <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> verban<strong>de</strong>n leggen:<br />
tussen reactiemechanisme en <strong>de</strong> snelheidsvergelijking en tussen <strong>de</strong><br />
reactiesnelheidsconstante en <strong>de</strong> activeringsenergie.<br />
6.4.1 Kinine (C H N O ) is een tweewaardige base<br />
20 24 2 2<br />
en heeft een bittere smaak. De molaire massa<br />
bedraagt 324,4 g.mol-1 .<br />
In frisdranken zoals tonic en bitter lemon is kinine<br />
het ingrediënt dat verantwoor<strong>de</strong>lijk is <strong>voor</strong> <strong>de</strong> bittere<br />
smaak.<br />
Kinine ioniseert in water in twee stappen.<br />
De baseconstante (K ) van kinine bedraagt 3.31.<strong>10</strong>b<br />
6 en <strong>de</strong> baseconstante van<br />
het geconjugeer<strong>de</strong> zuur van kinine bedraagt 1,35.<strong>10</strong>-<strong>10</strong> (alles bij 25 o HO<br />
N<br />
O<br />
N<br />
C).<br />
Een stu<strong>de</strong>nt lost 1,622 gram kinine op in <strong>10</strong>0,0 mL water en titreert met een<br />
0,<strong>10</strong>00 M HCl-oplossing.<br />
Bereken <strong>de</strong> pH in het eerste eindpunt. Kies beargumenteerd <strong>de</strong> juiste<br />
verwaarlozingen om <strong>de</strong> vergelijking op te lossen.<br />
6.5.1 Aan 3,00 liter 0,01<strong>10</strong> M zinknitraatoplossing wordt vast kaliumhydroxi<strong>de</strong><br />
toegevoegd totdat <strong>de</strong> pH van het evenwichtsmengsel 13,90 bedraagt (T = 25 oC). Het volume van <strong>de</strong> zinknitraatoplossing veran<strong>de</strong>rt hierdoor niet. Het oplosbaarheidsproduct<br />
van zinkhydroxi<strong>de</strong> bedraagt 4,00.<strong>10</strong>-17 en <strong>de</strong> vormingsconstante<br />
van het zinkaat ion (Zn(OH) 2-) is gelijk aan 5,35.<strong>10</strong> 4<br />
14 .<br />
Het is het verplicht eventuele gemaakte verwaarlozingen achteraf te controleren.<br />
a. Toon door berekening aan dat er geen neerslag van zinkhydroxi<strong>de</strong> ontstaat.<br />
Tip: maak <strong>de</strong> aanname dat er wel een neerslag van zinkhydroxi<strong>de</strong> ontstaat<br />
en laat vervolgens door berekening zien dat <strong>de</strong>ze aanname onjuist is.<br />
b. Bereken, bij evenwicht, het aantal mol Zn2+ in het mengsel. Laat dui<strong>de</strong>lijk<br />
zien hoe je tot het antwoord komt!<br />
6.6 Oplossingen van VO 2 + en van V 3+ wor<strong>de</strong>n toegepast in een zogenaam<strong>de</strong><br />
vanadiumcel. Deze galvanische cel kan als volgt schematisch wor<strong>de</strong>n weergegeven:<br />
Pt (s) | V 2+ (aq) , V3+ (aq) || VO 2 + (aq) , H 3 O+ (aq) , VO 2+ (aq) | Pt (s)<br />
De zoutbrug bevat ammoniumchlori<strong>de</strong>. De standaard reductiepotentiaal van<br />
V 3+/ V 2+ bedraagt –0,255 V en die van VO 2 +/ VO 2+ (in zuur milieu) is 0,991 V.<br />
a. Noteer <strong>de</strong> vergelijking van <strong>de</strong> bei<strong>de</strong> halfreacties. Geef daarbij dui<strong>de</strong>lijk aan<br />
wat <strong>de</strong> katho<strong>de</strong>- respectievelijk ano<strong>de</strong>reactie is.<br />
b. Verklaar zo specifiek mogelijk hoe het totale ladingstransport in <strong>de</strong>ze cel<br />
tot stand komt.<br />
c. De energiedichtheid van <strong>de</strong> vanadiumcel is relatief laag. Leg uit wat<br />
verstaan wordt on<strong>de</strong>r energiedichtheid.<br />
d. Leid in stappen een zo’n eenvoudig mogelijk formule af om <strong>de</strong> celpotentiaal<br />
van <strong>de</strong>ze galvanische cel bij 25 o C cel te berekenen.<br />
Men heeft een nog ongebruikte vanadiumcel ([V 3+] = [VO 2+] = 0 mol.L- 1 )<br />
waarvan <strong>de</strong> vloeistofvolumes in bei<strong>de</strong> halfcellen even groot zijn. De beginconcentratie<br />
(mol.L- 1 ) van VO 2 + is hetzelf<strong>de</strong> als die van V 2+. Men laat <strong>de</strong> cel enige<br />
tijd stroom leveren. Op het moment dat <strong>de</strong> stroomlevering wordt gestopt blijkt<br />
25,0% van het V 2+ te zijn omgezet. De pH in <strong>de</strong> VO 2 +-halfcel is gebufferd op 2,00.<br />
e. Bereken <strong>de</strong> celpotentiaal (mV) van <strong>de</strong> vanadiumcel op het moment dat <strong>de</strong><br />
stroomlevering wordt gestopt.<br />
6.7.1 Een reactie bestaat uit twee elementaire stappen:<br />
29 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 30<br />
P + Q<br />
k 2<br />
k1 k2 R + S (snel evenwicht)<br />
R + T U (traag)<br />
a. Noteer <strong>de</strong> vergelijking van <strong>de</strong> overall reactie.<br />
b. Leid <strong>de</strong> vergelijking <strong>voor</strong> <strong>de</strong> reactiesnelheid af, uitgaan<strong>de</strong> van <strong>de</strong> traagste<br />
stap.<br />
c. Leid <strong>de</strong> vergelijking <strong>voor</strong> <strong>de</strong> reactiesnelheid af met behulp van <strong>de</strong> steady<br />
state bena<strong>de</strong>ring.<br />
d. On<strong>de</strong>r welke <strong>voor</strong>waar<strong>de</strong>(n) zijn <strong>de</strong> uitkomsten van on<strong>de</strong>r<strong>de</strong>len b en c aan<br />
elkaar gelijk?<br />
Neem aan dat <strong>de</strong>ze reactie verloopt van nul tot duizend secon<strong>de</strong>n. Daarna is<br />
alles omgezet.<br />
e. Schets in een grafiek <strong>de</strong> concentratie van het intermediair R tegen <strong>de</strong> tijd<br />
(0 tot <strong>10</strong>00 s). Leg uit waarom je grafiek die vorm heeft.
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 7<br />
Organische<br />
chemie<br />
7.1 Naamgeving 7.1 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
systematische namen, IUPAC regels <strong>voor</strong> naamgeving, triviale namen<br />
(zoals <strong>de</strong> alkylhalogeni<strong>de</strong>s, aromaten, ethers/sulfi<strong>de</strong>n, alkanolen/thiolen,<br />
carbonylverbindingen, alkaanzuren, esters, ami<strong>de</strong>n).<br />
7.2 Reacties en reactiecondities 7.2 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
(aromatische) substitutiereacties, eliminatiereacties, additiereacties,<br />
herschikkingen, hydrogeneringen, oxidaties, reducties en con<strong>de</strong>nsatiereacties<br />
met bijbehoren<strong>de</strong> reactiecondities (zoals aan: alkylhalogeni<strong>de</strong>s,<br />
aromaten, ethers, alkanolen, alkaanthiolen, alkaanzuur<strong>de</strong>rivaten).<br />
7.3 Reactiemechanismen 7.3 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
reactiemechanisme van nucleofiele substituties SN1/SN2, eliminaties<br />
E1/E2/E1cB (alkylhalogeni<strong>de</strong>s), reactiemechanisme van nucleofiele substituties<br />
(zoals ethers, epoxi<strong>de</strong>n, alkanolen), reactiemechanisme van<br />
elektrofiele/nucleofiele aromatische substituties (richtend effect substituenten,<br />
Frie<strong>de</strong>l Crafts-acylering en –alkylering), reactiemechanisme van<br />
nucleofiele addities (alkanalen, alkanonen), reactiemechanisme van<br />
nucleofiele substituties (alkaanzuren en -<strong>de</strong>rivaten), reactiemechanisme<br />
van con<strong>de</strong>nsatiereacties (zoals aldolcon<strong>de</strong>nsatie, claisencon<strong>de</strong>nsatie).<br />
7.4 Polymeerchemie 7.4 De startbekwame docent kent en begrijpt <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> concepten:<br />
polymerisatiereacties (diverse mechanismen), copolymeren, vertakte<br />
polymeren, stereochemie, tacticiteit, biologisch afbreekbare polymeren,<br />
fysische eigenschappen, supramoleculaire chemie.<br />
N.B. De startbekwame docent heeft een reëel beeld van:<br />
maatschappelijke en industriële contexten waarbinnen <strong>de</strong> organische<br />
chemie een rol speelt bij<strong>voor</strong>beeld nanotechnologie, farmacologie,<br />
polymeerchemie.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
7.1.1 zowel <strong>de</strong> systematische naam (IUPAC regels) als een eventueel veel<br />
gebruikte triviale naam toekennen aan verbindingen uit <strong>de</strong> meest<br />
<strong>voor</strong>komen<strong>de</strong> families van organische stoffen.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
7.2.1 een juiste reactievergelijking met <strong>de</strong> juiste reactiecondities noteren <strong>voor</strong><br />
diverse reacties;<br />
7.2.2. uitgaan<strong>de</strong> van een gegeven uitgangsstof en reactieproduct een reactieschema,<br />
over minimaal drie reactiestappen opstellen en verklaren.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
7.3.1 het reactiemechanismen van syntheses op een juiste manier weergeven;<br />
7.3.2 van een niet eer<strong>de</strong>r besproken reactietype een gefun<strong>de</strong>erd <strong>voor</strong>stel<br />
geven <strong>voor</strong> het reactiemechanisme.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
7.4.1 verban<strong>de</strong>n leggen tussen <strong>de</strong> chemische structuur van een polymeer en<br />
<strong>de</strong> fysische eigenschappen, en kan <strong>de</strong>ze verban<strong>de</strong>n verklaren;<br />
7.4.2 uitgaan<strong>de</strong> van gegeven uitgangsstoffen het polymere reactieproduct<br />
noteren en het bijbehoren<strong>de</strong> reactiemechanisme opstellen en verklaren.<br />
7.1 a. Geef <strong>de</strong> structuurformule van:<br />
9-(2,6,6-trimethylcyclohexenyl)-3,7-dimethyl-2,4,6,8-nonatetraeen-1-ol.<br />
b. Geef <strong>de</strong> IUPAC naam van <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> verbinding:<br />
7.2 Laat zien hoe je <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> transformaties kan bewerkstelligen? In<br />
alle gevallen zijn er meer dan één reactiestap nodig.<br />
31 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 32<br />
a.<br />
b.<br />
c.<br />
d. Laat met behulp van een reactieschema zien hoe je –enkel uitgaan<strong>de</strong><br />
van diëthylmalonaat (V) en natriumethoxi<strong>de</strong> (C 2 H 5 ONa) en één willekeurige<br />
an<strong>de</strong>re verbinding– kan komen tot heptaan-1,7-dizuur (VI).<br />
[Hint: diëthylmalonaat speelt een dubbelrol!]<br />
(Je hoeft dus geen mechanismen uit te werken.)<br />
VI V<br />
7.3.2 De Robinson-annulering laat toe via <strong>de</strong> vorming van C-C-bindingen<br />
in enkele stappen polycyclische moleculen te construeren.<br />
a. Welk bicyclisch keton III kan wor<strong>de</strong>n verkregen wor<strong>de</strong>n via <strong>de</strong> Robinsonannulering<br />
uitgaan<strong>de</strong> van 2-methyl-1,3-cyclopentaandion (IV) en<br />
3-methyl-3-buteen-2-on (V)?<br />
IV V<br />
b. Geef het mechanisme van <strong>de</strong> reactie in stappen weer.<br />
7.4 Kevlar, I, is een sterke vezel die ontstaat uit tereftaloylchlori<strong>de</strong> (benzeen-1,4dicarbonyl-dichlori<strong>de</strong>),<br />
II, en para-fenyleendiamine (benzeen-1,4-diamine), III.<br />
II III I<br />
a. Welk type polymerisatie (additie-, con<strong>de</strong>nsatie- of ringopenings-) is<br />
verantwoor<strong>de</strong>lijk <strong>voor</strong> <strong>de</strong> vorming van Kevlar, I? Motiveer je antwoord.<br />
b. Laat met pijlen die <strong>de</strong> elektronenflow aangeven zien hoe <strong>de</strong> twee<br />
beginstoffen met elkaar reageren.<br />
c. Geef <strong>de</strong> structuur van Kevlar (teken minstens drie monomeereenhe<strong>de</strong>n).
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 8<br />
Chemisch<br />
practicum<br />
8.1 Synthetiseren, meten, on<strong>de</strong>rzoeken 8.1 De startbekwame docent beheerst <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> (analyse)technieken:<br />
titrimetrische bepaling (zoals pH, redox, geleidbaarheid, Karl-Fischer),<br />
spectrofotometrische bepaling (AAS/VES, UV-VIS), organische synthese<br />
gekoppeld aan IR, chromatografische bepaling (HPLC, GC), IP-coach.<br />
Aan <strong>de</strong> hand van een (zelfgekozen) contextrijk on<strong>de</strong>rwerp een chemisch<br />
on<strong>de</strong>rzoek uitvoeren op het niveau van <strong>de</strong> gerelateer<strong>de</strong> chemiecursussen.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
8.1.1 laboratoriumwerkzaamhe<strong>de</strong>n overzichtelijk, nauwkeurig, in een a<strong>de</strong>quaat<br />
tempo en efficiënt uitvoeren;<br />
8.1.2 elektrochemische analysetechnieken, experimenten met IP-coach, AAS/<br />
VES-, UV-VIS-, HPLC/GC-, IR-analyses en organische syntheses uitvoeren<br />
en in verslagen vastleggen;<br />
8.1.3 met behulp van wetenschappelijke tijdschriften literatuuron<strong>de</strong>rzoek<br />
uitvoeren;<br />
8.1.4 bij een bepaal<strong>de</strong> context chemisch on<strong>de</strong>rzoek <strong>voor</strong>berei<strong>de</strong>n, uitvoeren<br />
en <strong>de</strong> resultaten in één eindverslag vastleggen inclusief reflectie op het<br />
proces.<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein 9<br />
Vakdidactiek<br />
9.1 Ein<strong>de</strong>xamens 9.1 De startbekwame docent heeft kennis van:<br />
havo/vwo-examenprogramma’s en CvE-syllabi en kan op effectieve wijze<br />
oplosstrategieën en antwoordmo<strong>de</strong>llen gebruiken bij <strong>de</strong> beantwoording<br />
van ein<strong>de</strong>xamens.<br />
9.2 Concept-in-context 9.2 De startbekwame docent heeft kennis van:<br />
context, concept/contextbena<strong>de</strong>ring, context based chemistry learning,<br />
Nieuwe Scheikun<strong>de</strong>, overzichtsprogramma/representatief programma,<br />
literatuuron<strong>de</strong>rzoek, micro/macro concept, formal curriculum/operational<br />
curriculum, chemical literacy/STS approach.<br />
9.3 Bovenbouwdidactiek 9.3 De startbekwame docent heeft kennis van en vaardigheid in:<br />
chemisch rekenen en tenminste één van <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> keuzeon<strong>de</strong>rwerpen:<br />
profielwerkstuk, IPcoach, PTA, didactiek van elektrochemie, didactiek<br />
van reactiekinetiek, (digitale) leermid<strong>de</strong>len, <strong>de</strong>monstratieproeven,<br />
misconcepten, ANW, NLT.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
9.1.1 overtuigend aantonen dat hij in staat is een vwo ein<strong>de</strong>xamen met een<br />
goed tot uitstekend resultaat te maken.<br />
De startbekwame docent kan:<br />
9.2.1 uiteenzetten hoe Nieuwe Scheikun<strong>de</strong> tot stand komt en hoe hij zich<br />
daartoe verhoudt;<br />
9.2.2 <strong>de</strong> uitgangspunten van <strong>de</strong> concept/contextbena<strong>de</strong>ring en zijn professionele<br />
opvattingen daarover omzetten in een opzet van een module.<br />
De startbekwame docent:<br />
9.3.1 ontwerpt en presenteert een oplosstrategie <strong>voor</strong> een chemisch rekenvraagstuk<br />
dat gerelateerd is aan <strong>de</strong> leerstof twee<strong>de</strong> fase VO;<br />
9.3.2 verricht literatuuron<strong>de</strong>rzoek betreffen<strong>de</strong> één keuzeon<strong>de</strong>rwerp, ontwerpt<br />
hier on<strong>de</strong>rwijs op en past het product toe in <strong>de</strong> eigen lespraktijk, evalueert<br />
het en stelt het bij.<br />
8.1.2 Voer <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rstaan<strong>de</strong> experimenten uit en verwerk <strong>de</strong> meet- en analysegegevens<br />
in een verslag.<br />
a. Bepaal het watergehalte in een hydraat met behulp van Karl-Fischer.<br />
b. Bepaal met behulp van AAS het zinkgehalte in haar.<br />
c. Bepaal met behulp van GC (interne standaard metho<strong>de</strong>) het xyleengehalte<br />
in thinner.<br />
d. Bepaal met behulp van HPLC het cafeïnegehalte in cola.<br />
e. Bepaal met behulp van UV-VIS het mangaangehalte in staal.<br />
f. Synthetiseer dibenzyli<strong>de</strong>enaceton (dibenzalaceton) en controleer <strong>de</strong><br />
zuiverheid met behulp van een smeltpuntbepaling en IR.<br />
g. Voer met IP-coach een zelfgekozen kinetiek experiment uit.<br />
8.1.3 en 8.1.4 Bij <strong>de</strong> context melk komen uit literatuuron<strong>de</strong>rzoek door <strong>de</strong><br />
stu<strong>de</strong>nt bij<strong>voor</strong>beeld <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> experimenten naar voren:<br />
a. Spectrofotometrisch het calciumgehalte bepalen in melk met behulp van<br />
murexi<strong>de</strong>;<br />
b. Bepaling van het natriumgehalte in melk door mid<strong>de</strong>l van VES;<br />
c. Bepaling van het vitamine B12-gehalte in melk met behulp van HPLC;<br />
d. Bepaling van het lactosegehalte in melk door mid<strong>de</strong>l van Luff-Schoorl;<br />
e. De i<strong>de</strong>ntificatie van aminozuren in melk door mid<strong>de</strong>l van TLC;<br />
f. Het bepalen van het vetgehalte in melk met behulp van extractie (Soxhlet).<br />
9.1.1 Maak <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> VWO-examenopgaven:<br />
a. ‘Absint’ , VWO ein<strong>de</strong>xamen 2009 <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> 1, tijdvak II;<br />
b. ‘Brons’, Ein<strong>de</strong>xamen VWO Scheikun<strong>de</strong> 1-2 2008 tijdvak II;<br />
c. ‘Biobrandstofcel’, Ein<strong>de</strong>xamen VWO Scheikun<strong>de</strong> 1-2 2009 tijdvak I.<br />
9.2 Elke stu<strong>de</strong>nt levert een dossier in met daarin <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> twee, voldoen<strong>de</strong><br />
uitgewerkte, producten:<br />
- een essay van ten minste 1.500 woor<strong>de</strong>n waarin je, in een lopen<strong>de</strong> tekst en<br />
aan <strong>de</strong> hand van ten minste één citaat uit elk van <strong>de</strong> ter beschikking<br />
gestel<strong>de</strong> bronnen aangeeft wat jouw vakdidactische opvattingen zijn over<br />
Nieuwe Scheikun<strong>de</strong> en <strong>de</strong> concept/contextbena<strong>de</strong>ring;<br />
- een globale opzet <strong>voor</strong> een (nog niet ontwikkel<strong>de</strong>) module <strong>voor</strong> havo-4. De<br />
opzet bestaat uit een beschrijving van <strong>de</strong> context die in <strong>de</strong> module aan <strong>de</strong><br />
or<strong>de</strong> is, een beschrijving van <strong>de</strong> concepten die in die module aan <strong>de</strong> or<strong>de</strong><br />
zou<strong>de</strong>n komen, een beschrijving van <strong>de</strong> relatie tussen die concepten en <strong>de</strong><br />
kernconcepten (zie Commissie vernieuwing <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> havo en vwo, 2003)<br />
en een passen<strong>de</strong> uitwerking van leerlingmateriaal van één les.<br />
9.3 In <strong>de</strong> bovenbouw havo/vwo wordt een aantal specifieke vaardighe<strong>de</strong>n op het<br />
gebied van vakdidactiek gevraagd (vakinhou<strong>de</strong>lijk, met betrekking tot procedures,<br />
met betrekking tot on<strong>de</strong>rzoeksvaardighe<strong>de</strong>n en het volgen van nieuwe ontwikkelingen).<br />
Werk daartoe in tweetallen <strong>de</strong> volgen<strong>de</strong> opdrachten uit:<br />
- ontwerp en presenteer een oplosstrategie <strong>voor</strong> een complex contextrijk<br />
rekenvraagstuk (bij<strong>voor</strong>beeld redox, zuur/base).<br />
- werk een aantal werkvormen uit <strong>voor</strong> leerlingen van <strong>de</strong> bovenbouw havo/<br />
vwo, rekening hou<strong>de</strong>nd met een eventuele vervolgopleiding.<br />
- ontwikkel een of meer lessen <strong>voor</strong> <strong>de</strong> bovenbouw met gebruik van een<br />
smartboard.<br />
- vergelijk een aantal schoolboeken die in <strong>de</strong> bovenbouw havo/vwo gebruikt<br />
wor<strong>de</strong>n en breng <strong>de</strong> didactische concepten die hierin naar voren komen in<br />
beeld. Doe een uitspraak over <strong>de</strong> <strong>voor</strong>- en na<strong>de</strong>len van <strong>de</strong> verschillen<strong>de</strong><br />
bena<strong>de</strong>ringen.<br />
- werk aan <strong>de</strong> hand van een literatuurstudie een aantal misconcepten uit volgens<br />
een <strong>voor</strong>geschreven format.<br />
Behalve het werken aan een eigen on<strong>de</strong>rwerp heeft ie<strong>de</strong>r tweetal <strong>de</strong> opdracht<br />
een an<strong>de</strong>r tweetal te begelei<strong>de</strong>n door het geven van feedback op gemaakte<br />
producten.<br />
33 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 34
3<br />
Domeinen Subdomeinen Omschrijvingen en/of toelichtingen Indicatoren masterniveau Kenmerken<strong>de</strong> <strong>voor</strong>beeldvragen<br />
Vakdomein <strong>10</strong><br />
Wetenschappelijke<br />
grondslagen<br />
en ontwikkelingen<br />
Skoog, Holler, Crouch, Principles of<br />
Instrumental Analysis, 6e druk.<br />
<strong>10</strong>.1 Ontwikkeling van <strong>de</strong> chemie <strong>10</strong>.1 De startbekwame docent heeft kennis van:<br />
- <strong>de</strong> historische ontwikkeling van alchemie tot mo<strong>de</strong>rne chemie en<br />
chemische technologie;<br />
- <strong>de</strong> actuele ontwikkelingen aan het front van <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>rne chemie en<br />
chemische technologie, inclusief <strong>de</strong> wijze waarop het wetenschappelijk<br />
on<strong>de</strong>rzoek plaatsvindt.<br />
<strong>10</strong>.2 Filosofie van <strong>de</strong> chemie <strong>10</strong>.2 De startbekwame docent heeft kennis van:<br />
- <strong>de</strong> belangrijkste concepten en opvattingen in <strong>de</strong> he<strong>de</strong>ndaagse<br />
wetenschapsfilosofie;<br />
- <strong>de</strong> <strong>voor</strong> het on<strong>de</strong>rwijs meest relevante on<strong>de</strong>rwerpen op het<br />
gebied van <strong>de</strong> grondslagen van <strong>de</strong> chemie.<br />
Analytische<br />
chemie<br />
Anorganische<br />
chemie<br />
Shriver, Atkins, Inorganic Chemistry, 5e druk. x<br />
Rothenberg, Catalysis, concepts and Green<br />
Applications, 1ste druk.<br />
Berg, Tymoczko & Stryer, Biochemistry<br />
6e druk.<br />
Bepro, Procestechnologie <strong>de</strong>el 3 en 4 <strong>voor</strong><br />
het beroepson<strong>de</strong>rwijs<br />
Oxtoby, Gilles & Campion, Principles of<br />
Mo<strong>de</strong>rn Chemistry, 6e druk.<br />
x<br />
x<br />
Biochemie Chemische<br />
binding<br />
x<br />
Chemische<br />
technologie<br />
x<br />
Fysische<br />
chemie<br />
x x<br />
Organische<br />
chemie<br />
McMurry, Organic Chemistry, 7e druk. x<br />
De startbekwame docent kan:<br />
<strong>10</strong>.1.1 <strong>de</strong> chemische leerstof in een historische context plaatsen;<br />
<strong>10</strong>.1.2 aandacht schenken aan doorbraken en trends in <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>rne chemie<br />
aan <strong>de</strong> hand van berichtgeving in <strong>de</strong> media (tijdschriften, wetenschapsbijlagen,<br />
TV, en <strong>de</strong>rgelijke).<br />
De startbekwame docent kan:<br />
<strong>10</strong>.2.1 vruchtbaar gebruik maken van algemene begrippen als: objectivisme,<br />
subjectivisme, empirisme, rationalisme, positivisme, realisme,<br />
falsificationisme, reduceerbaarheid et cetera, en <strong>de</strong>ze in verband<br />
brengen met problemen op het specifieke gebied van <strong>de</strong> grondslagen<br />
van <strong>de</strong> chemie;<br />
<strong>10</strong>.2.2 correct omgaan met mo<strong>de</strong>l<strong>de</strong>nken en met <strong>de</strong> rol daarvan bij het<br />
wetenschappelijk verklaren van verschijnselen.<br />
<strong>10</strong>.1.1<br />
a. Schets <strong>de</strong> belangrijkste verschillen tussen <strong>de</strong> flogistontheorie en Lavoisier’s<br />
zuurstoftheorie<br />
b. Laat <strong>de</strong> opvallen<strong>de</strong> isomorfie zien tussen <strong>de</strong> flogistontheorie en <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>rne<br />
redoxtheorie.<br />
<strong>10</strong>.1.2 Recent werd in Science <strong>de</strong> ont<strong>de</strong>kking aangekondigd van een nieuwe<br />
levensvorm. Daarin zou alle fosfor door arseen zijn vervangen.<br />
a. Leg uit waarom dit in principe <strong>de</strong>nkbaar is.<br />
b. Geef kritiek op <strong>de</strong> on<strong>de</strong>rzoekstechniek.<br />
c. Geef kritiek op <strong>de</strong> omgang met <strong>de</strong> media.<br />
<strong>10</strong>.2<br />
a. Leg uit hoe een empirische wetenschap als <strong>de</strong> chemie inmid<strong>de</strong>ls al een<br />
eeuw tamelijk zeker meent te mogen geloven in het bestaan van atomen.<br />
Welke rol heeft in dit proces <strong>de</strong> ontwikkeling van <strong>de</strong> tastmicroscopen<br />
gespeeld?<br />
b. De claim wordt wel gehoord dat <strong>de</strong> kwantummechanica het antwoord op<br />
elk chemisch probleem in principe zou kunnen berekenen. Zou daarmee <strong>de</strong><br />
chemie ook in principe tot <strong>de</strong> natuurkun<strong>de</strong> zijn gereduceerd?<br />
c. Waarom biedt het hybridisatiemo<strong>de</strong>l geen echte verklaring <strong>voor</strong> <strong>de</strong> geometrie<br />
van moleculen? Betrek ook het begrip ‘misconcept’ in je antwoord.<br />
d. Hoeveel stoffen zitten in een mengsel bereid uit het oplossen van wat<br />
keukenzout en salpeter in water? Licht je antwoord dui<strong>de</strong>lijk toe.<br />
35 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> | 36<br />
Redactie<br />
Pierre Hel<strong>de</strong>ns Fontys Hogescholen<br />
Guido Mollen Fontys Hogescholen<br />
Legitimeringspanel<br />
drs. J.N.W.M. Deuss docent Grondslagen van <strong>de</strong> chemie (master-opleiding) en studie-<br />
adviseur <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> (bachelor-opleiding) aan <strong>de</strong> Technische<br />
Universiteit Eindhoven (TU/e)<br />
drs. H.J. <strong>de</strong> Gruijter gepensioneerd lerarenoplei<strong>de</strong>r, NVOX eindredacteur <strong>scheikun<strong>de</strong></strong><br />
professor dr. G. van Koten Universiteitshoog<strong>leraar</strong> Universiteit Utrecht, Honorary Distinguished,<br />
professor University of Cardiff, lid van <strong>de</strong> KNAW, <strong>voor</strong>malig <strong>voor</strong>zitter<br />
van <strong>de</strong> Stuurgroep Nieuwe Scheikun<strong>de</strong> (OCW)<br />
drs. A.J. Mast directeur van Stichting C3 (he<strong>de</strong>n), (<strong>voor</strong>heen) docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> en<br />
natuurkun<strong>de</strong> op vwo en havo, docent op hbo en wo, lerarenoplei<strong>de</strong>r,<br />
auteur lesmateriaal en lesmetho<strong>de</strong>n, <strong>voor</strong>lichter<br />
professor dr. E.W. Meijer universiteitshoog<strong>leraar</strong> TU/e, hoog<strong>leraar</strong> Organische Chemie TU/e)<br />
dr. ir. M.R. Meijer vakgroep chemiedidactiek (FIsme/UU) en docent sk Newmancollege<br />
te Breda
Colofon<br />
Kennisbasis docent <strong>scheikun<strong>de</strong></strong> master<br />
Vormgeving<br />
Elan Strategie & Creatie, Delft<br />
Omslagontwerp<br />
Gerbrand van Melle, Auckland<br />
www.<strong>10</strong><strong>voor</strong><strong>de</strong><strong>leraar</strong>.nl<br />
© HBO-raad, vereniging van hogescholen<br />
2011/2012<br />
37 | Kennisbases hbo-masteropleidingen <strong>scheikun<strong>de</strong></strong>