Practicum: Waterstofbruggen in water bouwen – NaSk2 Klas 1 VMBO-T

In dit practicum voor klas 1 vmbo-t bouw je watermoleculen en laat je met magneten zien hoe ze elkaar vasthouden. Je koppelt dat aan een proef met druppels op een muntstuk.

Leerdoel

Na dit practicum kun je beschrijven uit welke atomen een watermolecuul bestaat, uitleggen wat een waterstofbrug is en met waterstofbruggen verklaren waarom water bolle druppels vormt.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 1 | Vak: NaSk2 | Domein: NASK2/K/11 Bouw van de materie; NASK2/K/7 Water, zuren en basen; concept-examenprogramma 2029 (versie 2): B1 Materie ET7, E2 Werkwijzen ET31 | Water, H₂O, molecuul, waterstofbrug, oppervlaktespanning, druppel, wasmiddel

Benodigdheden

• Toytomics Basic Set Magnetic (valentie-elektronenmodel), één set per groepje van 2 of 3 leerlingen
• Muntstuk en een doek
• Druppelpipet, bekerglas (100 mL)
• Gedestilleerd water en wasmiddel

Achtergrondinformatie

Een watermolecuul (H₂O) bestaat uit één zuurstofatoom en twee waterstofatomen. De atomen delen elektronenparen. Het zuurstofatoom heeft daarnaast twee vrije elektronenparen.

Tussen watermoleculen werkt een extra aantrekkingskracht: de waterstofbrug. Het waterstofatoom van het ene molecuul wordt aangetrokken door een vrij elektronenpaar van het zuurstofatoom van een ander molecuul. Een waterstofbrug is veel zwakker dan de binding binnen een molecuul, maar samen houden de bruggen het water bij elkaar. In het model zijn waterstofbruggen magneetjes.

Aan het wateroppervlak hebben moleculen geen buren boven zich. Ze worden naar binnen en zijwaarts getrokken. Daardoor gedraagt het oppervlak zich als een strak vel: oppervlaktespanning. Wasmiddel verzwakt die spanning.

Werkwijze

Deel A – Een watermolecuul bouwen

1. Pak 1 zuurstofatoom en 2 waterstofatomen.
2. Steek de waterstofatomen op de twee bindingsarmen van het zuurstofatoom.
3. Zoek de vrije elektronenparen van het zuurstofatoom. Hoeveel zijn het?
4. Teken je watermolecuul en zet de vrije elektronenparen erbij.

Deel B – Waterstofbruggen met magneten

1. Bouw een tweede en een derde watermolecuul.
2. Klap bij de waterstofatomen het magneetje uit. De vrije elektronenparen van zuurstof zijn zelf magnetisch.
3. Laat twee moleculen elkaar aantrekken: een waterstofatoom van het ene molecuul tegen een vrij elektronenpaar van het andere.
4. Bouw een klein netwerk van drie moleculen. Met hoeveel andere moleculen kan één watermolecuul een waterstofbrug vormen?

Deel C – Druppels op een munt

1. Leg de munt plat op tafel.
2. Druppel met de pipet water op de munt, één druppel per keer, tot het water over de rand loopt. Tel het aantal druppels.
3. Droog de munt. Herhaal de proef met water waar je één druppel wasmiddel aan hebt toegevoegd.
4. Noteer beide aantallen in de tabel.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Uit welke atomen bestaat een watermolecuul?
2. Met hoeveel andere watermoleculen kan één molecuul maximaal een waterstofbrug vormen? Leg uit met je model.
3. Verklaar met waterstofbruggen waarom water een bolle druppel op de munt vormt.
4. Wat gebeurde er met het aantal druppels toen je wasmiddel toevoegde? Wat zegt dat over de waterstofbruggen aan het oppervlak?

Uitwerking

V1: Drie atomen: twee waterstofatomen en één zuurstofatoom (H₂O).

V2: Maximaal vier. De twee waterstofatomen kunnen elk een brug vormen en de twee vrije elektronenparen van zuurstof kunnen elk een brug van een ander molecuul ontvangen.

V3: De moleculen in het water trekken elkaar aan via waterstofbruggen. Aan het oppervlak ontbreken buren aan de bovenkant. De moleculen worden daardoor naar elkaar toe getrokken en het oppervlak trekt strak. Zo ontstaat een bolle druppel.

V4: Met wasmiddel passen minder druppels op de munt. Het wasmiddel verzwakt de krachten tussen de watermoleculen aan het oppervlak, zodat de oppervlaktespanning daalt en het water eerder over de rand loopt. Het precieze aantal druppels verschilt per munt en pipet.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert de Toytomics Basic Set Magnetic, druppelpipetten en bekerglazen voor proeven over water in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Welk type molecuulmodel past bij uw les? Lees het artikel Molecuulmodellen in de scheikundeles.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.