En planering av vatten Av- Eman Al-Saba VATTEN En källa till liv Av: Eman Al- Saba 1 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba Vatten – kemi Syfte: Undervisningen ska ge eleverna möjligheter att utveckla kunskaper om kemiska processer som förekommer i samhället, naturen och inuti människan. Eleverna ska genom undervisningen också ges redskap för att kunna formulera egna och granska andras argument i praktiska, etiska och estetiska valsituationer som rör energi, miljö och hälsa. Genom undervisningen i ämnet kemi ska eleverna ges förutsättningar att utveckla förmågan att - använda kunskaper i kemi för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör energi, miljö och hälsa, - genomföra systematiska undersökningar i kemi, samt - använda kemins begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara kemiska samband i samhället, naturen och inuti människan. Mål för området: Du lär dig om; Vattnets betydelse för människan, vattnets egenskaper och hur rening går till. Lektion -1 Introduktion – rent vatten Tänker du är i naturen. Du hittar vatten i en grop. Är det rent? Vilka ämnen kan finnas i vattnet? Hur kan du göra för att vara säkert att våga dricka? Diskussion med eleverna …. (Eleverna diskuterar frågorna i grupp och motivera hur de tänker, under tiden går jag runt och lyssnar på deras diskussioner. Vi måste rena det. Hur kan man gå till väga för att vattnet ska bli drickbart och vad rensar man bort med varje metod? Eleverna ger förslag och ger respons på varandras förslag. Ex sila det, koka det, blanda i något för att ta bort ämnen. Torv- och kolfilter Du kan själv bygga ett enkelt vattenreningsfilter. Tag en halvliters läskburk och skär av toppen. Fyll den med 1/3 vitmossa i botten. Mellanlagret ska bestå av kol och torvblandat (torv är förmultnad vitmossa och den finner du c:a 50 cm under vitmossan i kärr och mossar). Sista tredjedelen på toppen ska vara småsten. Stick sedan några hål i burkens botten, gör inte för många till en början. Hastigheten på genomströmningen ska vara c:a 1 dl vatten per minut. Filtret avlägsnar dom flesta typer av kemiska föroreningar och för att även få bort bakterier bör vattnet även kokas. Detta filter är mycket användbart och en burk kan rena 100 gånger sin egen volym. Om vi inte har vitmossa och kol kan vi använda de metoder eleverna föreslog? Rena vatten Här är vatten som är smutsigt, Vilka av de metoder eleverna föreslog kan användas för att rena det här i klassrummet? 2 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba Diskussion + genomgång (teori avsnitt) Nu planerar eleverna grupplaborationen till hur man rena vatten till nästa lektion. (Se bilaga mall för labbrapport) Lektion -2 Att eleverna får insikt i hur vi hanterar vårt avlopp är en viktig kunskap för att få förståelse för hur vi kan hjälpa till att ta hand om vår miljö. Om det finns ett avloppsreningsverk eller vattenverk som tar emot studiebesök är detta en spännande upplevelse. I klasrummet kan man göra ett litet reningsverk för att visa hur man renar vatten. Här får de samtidigt veta hur olika reningssteg går till. Laboration – reningsverk (källa: Försök med kemi) Material: några glasburkar Ett durkslag Trattar Filterpapper Sand (tvättad) Sugrör Järnsulfat Bottengegga från vattenpöl Saker att smutsa vatten med (tvål, tandkräm, blomstra, flingor, kaffesump, teblad mm) 1. Fyll ett litermått med vattnet. Det ska föreställa allt det vatten en person använder hemma ett dygn. När vi använt vattnet hamnar det till slut i avloppet. Diskutera med eleverna vad de använder vatten till under en hel dag. 2. Smutsa sedan vattnet i litermåttet från efter det ni har kommit fram till. Blomgödning kan symbolisera utspädd urin, blomjord kan vara bajs, toapapper, tvål etc. 3. När smutsblandningen är klar. Vad händer med det smutsiga vattnet när du häller det i avloppet? 4. Gå igenom reningsstegen tillsammans med eleverna och rena vattnet i litermåttet samtidigt. Förklaring: När vattnet kommer till reningsverket renas vattnet först genom ett galler. I vårt försök är detta durkslaget som tar upp större föremål. Nästa steg är att visa att vattnet kan renas genom att filtreras genom sand. Här fastnar också partiklar. Detta visas genom att man har sand i ett filter och silar vattnet genom filtret. Därefter kommer den kemiska reningen. Nu blandar vi i järnsulfaten. Järnsulfaten tar upp fosfatjonerna i vattnet. Fosfater är en av anledningarna till att våra marker blir övergödda. Resultatet blir att järnsulfaten tillsammans med fosfaten bildar fasta partiklar som sjunker till botten. För att denna kemiska process ska fungera behöver du blåsa in extra syre genom ett sugrör. Häll över ytvattnet till en ny burk. Nu kommer vi till den biologiska reningen. I jorden, geggamojan, finns det mikroorganismer som hjälper till med nedbrytningen även här behöver vi tillföra syre genom att blåsa med sugröret. Det som finns i burken som kan sjunka låter vi göra det. Sedan tar vi ytvattnet och filtrerar det genom ett filter med sand och upprepar detta några gånger. 3 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba Eleverna arbetar med labbrapport efter mallen. (Se bilaga mall för labbrapport) Lektion -3 Kamratrespons två och två. Ge eleverna saker de kan tänka på hos kamratens laboration. Låt dem jämföra med sin egen laboration. Sammanfatta laborationen och fördjupa med mer fakta. Mallen för labbrapporten är grunden till ert responsarbete. Teori avsnitt Vatten Vatten är en förutsättning för allt liv på jorden och behövs för många viktiga processer. Vårt jordklot består av 2/3 vatten och till största delen är det saltvatten (97%). Endast 3% är sötvatten. Våra stora hav är saltvatten och mycket av sötvattnet finns som is vid Syd- och Nordpolen. Vatten består av 2 väteatomer och 1 syreatom. Vattenmolekylen har beteckningen H2O. Vattenmolekylen sitter ihop tre och tre. De tre atomerna sitter ihop på ett annorlunda sätt vilket gör att molekylen får sina speciella egenskaper. Väteatomerna sitter inte på var sin sida om syreatomen utan de sitter i en 105° vinkel. Detta gör att molekylen får andra egenskaper. Vattenmolekylen är polär. Det betyder att molekylen har en laddning som på ena sidan positiv och på andra sidan negativ men är som helhet neutral. Ämnen som är polära har lätt för att lösa sig i andra polära ämnen. Är lösningen däremot opolär så löser sig inte de polära ämnena i sådana lösningar. Vattenmolekylens laddningar, svagt positiva och svagt negativa, gör att molekylerna gärna vill hålla ihop. Den svagt positiva sidan vill hålla ihop med en svagt negativ sida. Vattnets kokpunkt är vid 100° och har smältpunkten är vid 0°. Vår termometer har vattnets kok- och smältpunkt som utgångspunkt. Vattnets tre former Vatten förekommer i tre aggregationsformer, fast, flytande och gasform. Fast form av vatten är is och gasform är vattenånga. Att vatten ser olika ut beror på hur molekylerna är i förhållande till varandra. När vatten är i fast form ligger molekylerna stilla och kan inte röra på sig. De är tätt packade och ligger i ett bestämt mönster. När vatten är flytande kan molekylerna röra på sig och forma sig lite hur som helst efter den behållaren som vätskan finns i. Det finns dock krafter som håller ihop molekylerna fortfarande. När vatten blir gasform är den vattenånga. Nu är molekylerna fria och sprider sig från varandra och kan sväva iväg. Vattnets kretslopp Allt vårt sötvatten är i ständigt kretslopp. Från hav, sjöar och marken avdunstar vatten hela tiden. Vattenångan sprids i luften och förflyttar sig till högre höjder där ångan kondenserar. Det bildas moln som med vindens hjälp rör på sig och kommer in över kontinenterna. Närmolnen kyls av på hög höjd blir vattendropparna tunga och faller ner som regn, snö eller hagel. Vattnet som faller ner samlas upp i våra bäckar, floder, sjöar och hav. En del av vattnet sjunker också ner i marken och ner i jorden. Det samlas sedan upp i det som vi kallar grundvattnet. Grundvattnet kan vara olika djupt på olika platser på vår jord. På vissa ställen 4 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba når det upp till markytan och medan i öknen kan det vara flera hundra meter ner under markytan. Vatten som lösningsmedel Vatten är vårt absoluta vanligaste lösningsmedel. I naturen har vatten stor betydelse som lösningsmedel för växter och levande varelser. växterna får näring genom att rötterna suger till sig vatten som innehåller lösta näringsämnen. Blodet i människokroppen består till största delen av vatten. Därför kan många livsviktiga ämnen, som koksalt och druvsocker, lösas i blodet och på så sätt transporteras till kroppens olika delar. Olika sätt att skilja ämnen Ofta förekommer olika ämnen uppblandade eller lösta i vätskor. Vatten innehåller ofta ämnen, som man vill skilja ut för att använda i andra sammanhang. Vatten kan också innehålla föroreningar, som man helt enkelt vill bli av med för att få rent vatten. De vanligaste metoderna att separera (skilja ut) beståndsdelarna i en vätska är sedimentering, filtrering, destillering och indunstning. Sedimentering Vi tänker oss att vi har vatten som blivit förorenat av jord eller andra partiklar, som är uppslammade i vatten. I mindre skala kan reningen gå till så att man häller det förorenade vattnet i en bägare. När bägaren fått stå en tid, sjunker de olösta partiklarna till botten. Detta kallas sedimentering. Man kan sedan försiktigt hälla över det renade vattnet i en annan bägare. Detta kallas dekantering. Filtrering Ett annat sätt att få bort partiklar, som är uppslammade i en vätska, är filtrering. Man häller då vätskan genom ett filter, vanlige papper av samma typ som filter för kaffebryggare. I sådant filtrerpapper finns mycket små hål, porer, som släpper igenom vätskan men stoppar de fasta partiklarna. Det som passerat filter kallas filtrat. Vid rening av dricksvatten i stor skala filtreras vattnet genom att det får passera genom ett sandfilter. Detta består av ett tjockt lager sand, som finns på botten av en bassäng. Destillering Partiklar som är uppsamlade i en vätska, kan man alltså avlägsna genom sedimentering eller filtrering. För att ta bort ämnen som är lösta i vätskan, måste man tillgripa någon annan reningsmetod. en vanlig sådan reningsmetod är destillering. Vid destillering hälls vätskan som ska renas i en behållare och värms upp så att den kokar. Ångan som bildas strömmar ut genom ett rör, där den kyls ner och övergår till vätska igen. Man säger att ångan kondenserar. Salter och eventuellt uppslammade partiklar stanna emellertid kvar i behållaren. Vattnen som rensats på detta sätt kallas destillerat vatten. Eftersom det inte innehåller några lösta eller uppslammade ämnen, har destillerat vatten i ingen smak. Indunstning Man har salt vatten och endast vill skilja ut saltet utan att ta vara på vattnet, kan man låta vattnet avdunsta. I mindre skall kan man låta saltvattnet stå i skål. Efter några dygn har vattnet avdunstat medan saltet finns kvar på skålens botten. Metoden kallas indunstning. -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. 5 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba Mall för labbrapport Hur du skriver en laborationsrapport! Före laborationen: Rubrik: Namnet på laborationen. Datum: Det datum du genomförde laborationen. Hypotes: Vad du tror kommer att hända när du genomför uppgiften. Motivera gärna hypotesen, dvs. förklara varför du tror som du gör. Material: Här skriver du ner allt material som du ska använda för att lösa uppgiften. Metod: Hur du ska genomföra uppgiften. Skriv så detaljerat att någon annan kan göra om uppgiften exakt likadant som du har gjort den. Eventuella felkällor: Efter laborationen: Resultat: Här skriver du ner vad som hände. Om laborationen är i olika steg ska resultaten för de olika stegen tas med. Slutsats: Här förklarar du varför resultatet blev som det. Du tar med om något gick fel eller på något annat sätt påverkat resultatet. Om du under tiden du genomförde laborationen upptäckte att ditt genomförande inte fungerande och du var tvungen att ändra något så är det här du ska skriva om det. Ta även med en koppling till din hypotes. Felkällor: Vad skulle du ändra på om du fick göra om undersökningen? Begränsningar: Vad finns det för saker som hindrar dig från att göra undersökningen på bästa sätt ? -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. 6 En planering av vatten Av- Eman Al-Saba Referenslista: Persson, Hans (1997). Försök med kemi, Stockholm: Almqvist & Wiksell (176 s). www.multimedia.skolverket.se www.ne.se/vatten www.wikipedia.se 7