Een vakstructuur van het schoolvak scheikunde

Een vakstructuur van het schoolvak scheikunde

W. de V o s en A . H . V e r d o n k ,

C e n t r u m voor D i d a c t i e k van Wiskunde en N a t u u r w e t e n s c h a p p e n R i j k s u n i v e r s i t e i t te U t r e c h t

Summary

It is often taken for granted that chemistry is taught in schools in a way that is more or less determined by an internal structu- re of the subject. The authors describe a structure of chemis- try as a school subject. Their structure is a result of an analy- sis of chemistry textbooks used in schools in the present and in the past. In this structure the chemical reaction concept occu- pies a central position. The authors show that this concept, af ter having been introduced at a very general level from the start, is gradually being developed along two lines: centripetal and centrifugal.

1. Inleiding

In de i n l e i d i n g op het " L e e r p l a n r i j k s s c h o l e n scheikunde havo"

van 1987 w o r d t opgemerkt:

"Hoewel een leerplan de onderwerpen nu eenmaal in een, zo enigszins mogelijk, logische volgorde moet weergeven wil dat niet zeggen, dat de onderwerpen voor een bepaald leerjaar in die volgorde behandeld moeten worden. De docent blijft hierin vrij, hoewel het door de vakstructuur vaak noodzakelijk is bepaalde onderwerpen voor andere te behandelen."

V o o r het aanbrengen v a n een volgorde i n een aantal o n d e r w e r - pen w o r d e n i n d i t citaat twee c r i t e r i a genoemd. H e t eerste is dat de v o l g o r d e , v o o r z o v e r dat k a n , "logisch" moet z i j n . D i t c r i t e r i u m geldt b l i j k b a a r voor v e r m e l d i n g v a n o n d e r w e r p e n i n een leerplan, maar e x p l i c i e t w o r d t gezegd dat het niet n o o d z a k e - l i j k geldt v o o r het behandelen v a n de o n d e r w e r p e n i n de klas.

D e docent is b i j de volgordebepaling echter w e l gebonden aan het tweede c r i t e r i u m , dat aangeduid w o r d t als "de vakstructuur"

en dat b l i j k b a a r iets anders is dan alleen een logische volgorde.

W i j k e n n e n geen d o c u m e n t w a a r i n een daartoe b e v o e g d e instantie een vakstructuur ten behoeve van s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s vastlegt. T o c h is er onder degenen die met het s c h e i k u n d e o n d e r -

w i j s i n N e d e r l a n d te maken hebben k e n n e l i j k een zekere c o n s e n - sus over het bestaan v a n z o ' n vakstructuur. In b e s c h o u w i n g e n over s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s ( b i j v . Schoen en M a s t , 1989) w o r d t het g e b r u i k v a n de term vakstructuur niet ter discussie gesteld;

w e l w o r d t soms gesproken over de a l o f niet te sterk o v e r h e e r - sende i n v l o e d v a n de vakstructuur op het o n d e r w i j s . L a m e r i s (1983) beschrijft i n Faraday een "kennisstructuur" maar beperkt z i c h daarbij tot het stofbegrip i n een veel g e b r u i k t schoolboek.

In d i t a r t i k e l w i l l e n w i j proberen aan te geven wat w i j ons b i j de term vakstructuur voor het schoolvak scheikunde v o o r - s t e l l e n . W i j pretenderen niet "de" vakstructuur te b e s c h r i j v e n ; onze b e s c h r i j v i n g sluit andere niet u i t en is zeker niet bedoeld als het laatste w o o r d o p d i t terrein. D e b e s c h r i j v i n g d i e w i j geven is v o o r n a m e l i j k gebaseerd o p een analyse v a n leerplannen en schoolboeken. W i j menen te k u n n e n spreken v a n é é n v a k - structuur d i e , met zekere a c c e n t v e r s c h u i v i n g e n , gedurende een lange periode het s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s i n ons land heeft bepaald en dat i n grote l i j n e n ook n u nog doet. Naast de momenteel gangbare boeken voor mavo, havo en v w o hebben we ook b o e - k e n voor H B S en g y m n a s i u m u i t de periode v ó ó r de i n v o e r i n g v a n de mammoetwet (1968) geraadpleegd. We zouden onze b e - s c h r i j v i n g k u n n e n toelichten en ondersteunen met t a l r i j k e c i t a - ten, maar laten deze weg o m de lengte v a n het a r t i k e l te b e p e r - k e n .

H e t w o o r d v a k s t r u c t u u r w e k t de i n d r u k dat het o m e e n s t r u c t u u r v a n het v a k s c h e i k u n d e , d . w . z . v a n s c h e i k u n d e als wetenschappelijke d i s c i p l i n e gaat. In d i e interpretatie is er eerst een vak met een bepaalde vakstructuur e n , daarna en a f h a n k e l i j k e r v a n , o o k nog o n d e r w i j s i n dat v a k . D e vakstructuur z o u d a n voor het o n d e r w i j s een gegeven z i j n . W i j menen echter dat de relatie tussen chemie en c h e m i e - o n d e r w i j s gecompliceerder is.

Z o is b i j alle c h e m i c i de basis v a n h u n chemische kennis gelegd i n o n d e r w i j s . E e n structuur d i e c h e m i c i i n h u n v a k k e n n i s a a n - brengen, z o u daarom w e l eens i n sterke mate een weerspiegeling k u n n e n z i j n v a n o n d e r w i j s dat z i j h e b b e n g e n o t e n . In onze interpretatie staat een vakstructuur daarom niet los v a n o n d e r - w i j s maar is het een p r o d u k t v a n structurering v a n chemische k e n n i s als resultaat van en met het oog op onderwijs. D a t betekent dat onze analyse v a n leerplannen en schoolboeken niet o b j e c t i e f k a n z i j n , maar o n v e r m i j d e l i j k is b e ï n v l o e d door onze eigen e r v a r i n g e n met s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s . We m e r k e n i n d i t

verband nog op dat, waar we i n d i t a r t i k e l kortheidshalve over een vakstructuur voor scheikunde spreken, we met scheikunde niet de wetenschappelijke d i s c i p l i n e maar het schoolvak bedoe- len.

D e bedoeling v a n onze b e s c h r i j v i n g is b i j te dragen aan een d i s c u s s i e o v e r de toekomst v a n het s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s i n N e d e r l a n d . Immers, een zichtbaar gemaakte vakstructuur verliest haar v a n z e l f s p r e k e n d h e i d . H e t w o r d t dan m o g e l i j k alternatieven te zoeken en n o o d z a k e l i j k o m een keuze te m o t i v e r e n . In d i t a r t i k e l w i l l e n we onze b e s c h r i j v i n g v a n een vakstructuur geven zonder daaraan een oordeel over d i e vakstructuur o f het ermee corresponderende onderwijs te k o p p e l e n . In een tweede a r t i k e l w i l l e n w e onze p o s i t i e ten o p z i c h t e v a n de h i e r b e s c h r e v e n vakstructuur bepalen.

In d i t eerste a r t i k e l zullen we v o o r a f moeten aangeven wat we i n d i t verband onder een structuur verstaan. Daartoe noemen we drie kenmerken: een structuur bestaat uit een aantal b o u w - stenen o f elementen, tussen d i e elementen bestaan relaties en de structuur vertoont bovendien een zekere begrenzing. A l s e l e m e n - ten v a n een vakstructuur voor scheikunde kiezen w i j chemische begrippen. Welke begrippen dat z i j n , hoe ze o n d e r l i n g samenhan- gen en hoe de s t r u c t u u r begrensd is k o m t hieronder aan de o r d e , z i j het dat we i n d i t a r t i k e l niet meer d a n een globale b e s c h r i j v i n g kunnen geven. D e chemische begrippen d i e we als belangrijke elementen v a n de vakstructuur beschouwen z i j n i n de tekst vet gedrukt.

2. De basisbegrippen

S c h e i k u n d e verschijnt i n mavo, havo en v w o i n het derde l e e r - jaar op het lesrooster. Dat is i n v e r g e l i j k i n g met andere v a k k e n relatief laat. V o o r 1968 moesten g y m n a s i u m l e e r l i n g e n zelfs tot de vierde klas wachten op h u n eerste scheikundeles. E r bestaat i n N e d e r l a n d een lange traditie waarbij scheikunde minstens é é n jaar na natuurkunde wordt g e ï n t r o d u c e e r d . Deze volgorde biedt de m o g e l i j k h e i d de positie v a n scheikunde als n i e u w schoolvak te bepalen en te rechtvaardigen ten opzichte van het vak natuur- kunde dat de leerlingen al bekend is. In schoolboeken v a n v o o r de tweede wereldoorlog is dat heel d u i d e l i j k te zien. S c h e i k u n d e w o r d t daar gepresenteerd als een n a t u u r w e t e n s c h a p , net als n a t u u r k u n d e , maar met een eigen onderzoeksobject, n l . " c h e m i - sche verschijnselen". O m deze chemische verschijnselen, o o k w e l

chemische reacties genoemd, v a n fysische verschijnselen te o n - derscheiden w o r d t vaak gesteld dat ze meer i n g r i j p e n d en b l i j - vend van aard z i j n . In de oude schoolboeken w o r d t d i t v e r s c h i l meestal aan de hand v a n een aantal proeven gedemonstreerd.

D e h u i d i g e leerplannen en s c h e i k u n d e b o e k e n plaatsen c h e - mische reacties nog steeds i n een vroeg s t a d i u m centraal. H e t valt op dat z o w e l i n de oude als i n de moderne b o e k e n , meestal na enige concrete v o o r b e e l d e n , heel snel over chemische reacties i n een algemene betekenis w o r d t gesproken. D e voorbeelden v a n chemische reacties, zoals de reactie v a n i j z e r met z w a v e l en de v e r b r a n d i n g v a n m a g n e s i u m l i n t , w o r d e n niet i n de eerste plaats vanwege h u n eigen belang behandeld maar vanwege de k e n m e r - k e n v a n het algemene reactiebegrip d i e ze vertonen. Pas door generalisatie vanuit d i e voorbeelden k r i j g t het b i j z o n d e r e geval een leerwaarde. We w i l l e n d i t algemene begrip " c h e m i s c h e r e a c - tie" dat een b e l a n g r i j k e functie v e r v u l t b i j de l e g i t i m e r i n g v a n s c h e i k u n d e als a f z o n d e r l i j k schoolvak naast n a t u u r k u n d e , c e n - traal plaatsen i n onze vakstructuur.

H o e w e l o o k sommige hedendaagse schoolboeken nog steeds chemische veranderingen als " b l i j v e n d " en fysische als " t i j d e l i j k "

b e s c h r i j v e n , z i j n er d u i d e l i j k e bezwaren tegen deze k a r a k t e r i s e - r i n g . H e e l wat chemische reacties z i j n omkeerbaar en lang niet alle fysische processen laten z i c h g e m a k k e l i j k ongedaan m a k e n . E e n beter c r i t e r i u m w e r d , ook al i n sommige oude s c h o o l b o e k e n , gevonden door de i n v o e r i n g van een chemisch begrip stof. D i t s t o f b e g r i p h o u d t i n dat b i j een f y s i s c h proces de b e t r o k k e n stoffen behouden b l i j v e n , t e r w i j l b i j een c h e m i s c h proces sprake is v a n het v e r d w i j n e n van een o f meer stoffen en het ontstaan van een o f meer andere ( T e n V o o r d e , 1977, b l z . 140, b l z . 399;

zie o o k het L e e r p l a n S c h e i k u n d e R i j k s s c h o l e n havo). H e t gaat hier o m een specifiek c h e m i s c h stofbegrip, w a a r b i j b i j v o o r b e e l d ijs en water als é é n en dezelfde stof moeten w o r d e n opgevat omdat het smelten v a n ijs nu eenmaal niet als een chemische reactie w o r d t b e s c h o u w d . D i t s p e c i f i e k chemische stofbegrip w i l l e n we als tweede element i n onze vakstructuur opnemen.

D e relatie tussen de begrippen stof en chemische reactie is tweeledig. E n e r z i j d s dient het stofbegrip, zoals h i e r b o v e n a a n - gegeven, o m i n h o u d te geven aan het reactiebegrip, anderzijds k a n het c h e m i s c h e k a r a k t e r v a n het bedoelde stofbegrip niet goed w o r d e n begrepen zonder te v e r w i j z e n naar de chemische reactiemogelijkheden v a n de stof. H e t begrippenpaar stof-reactie

v o r m t d a a r d o o r de basis van de vakstructuur i n z i j n h u i d i g e v o r m . N e t als het begrip chemische reactie w o r d t ook het stof- begrip i n een zeer a l g e m é n e betekenis g e ï n t r o d u c e e r d : wanneer er c o n c r e t e stoffen w o r d e n genoemd, d i e n e n die i n de eerste plaats als v o o r b e e l d .

In de afgelopen tientallen jaren zien we i n de schoolboeken pogingen om tot een steeds z o r g v u l d i g e r i n t r o d u c t i e van de twee basisbegrippen te k o m e n . O m het probleem v a n de o n d e r l i n g e a f h a n k e l i j k h e i d van beide begrippen op te lossen heeft men i n de schoolboeken een aantal h u l p b e g r i p p e n i n g e v o e r d , die daarmee ook deel z i j n gaan u i t m a k e n van de vakstructuur. We noemen daarvan de begrippen stofeigenschap, zuivere stof en s c h e i d i n g .

D e b e s c h r i j v i n g van een chemische reactie als v e r d w i j n e n en ontstaan v a n stoffen veronderstelt een manier o m stoffen v a n elkaar te onderscheiden. E r moet immers w o r d e n vastgesteld o f de stoffen die na afloop van het proces aanwezig z i j n , andere z i j n dan de uitgangsstoffen. O m stoffen van elkaar te o n d e r - scheiden moet men, zo stellen hedendaagse schoolboeken, letten op de stofeigenschappen. Meestal wordt deze term v e r d u i d e l i j k t door het noemen van enkele voorbeelden: k l e u r , geur, aggrega- tietoestand, smelt- en kookpunt. De genoemde stofeigenschappen hebben het voordeel dat ze geen geavanceerde apparatuur v e r - eisen maar het bezwaar dat ze slechts beperkt hanteerbaar z i j n . E r z i j n nu eenmaal vele reukloze en i n p o e d e r v o r m witte vaste s t o f f e n en vele k l e u r l o z e v l o e i s t o f f e n . B o v e n d i e n z i j n deze e i g e n s c h a p p e n erg g e v o e l i g voor de aanwezigheid van andere stoffen. M e t een d r u p p e l i n k t e r i n is water niet meer een k l e u r - loze vloeistof en b i j het k o k e n van w i j n z i j n de k o o k p u n t e n v a n a l k o h o l en van water niet herkenbaar. V o o r het herkennen van s t o f f e n aan stofeigenschappen zoals h i e r b o v e n genoemd is het daarom i n vele gevallen n o d i g dat men elk van de b i j een proces b e t r o k k e n stoffen als zuivere stof i n handen heeft. E n b i j vele c h e m i s c h e processen is er n u e e n m a a l , z o w e l v o o r a f als na afloop, sprake van mengsels. D i t maakt een onderscheid tussen zuivere stof en mengsel n o o d z a k e l i j k . O o k w o r d t een scheiding van een mengsel i n z i j n bestanddelen n o d i g . D i t leidt tot k e n - n i s m a k i n g met een aantal scheidingstechnieken zoals f i l t r a t i e , d e s t i l l a t i e en c h r o m a t o g r a f i e . O m d a t het h i e r b i j o m fysische processen gaat, mogen de e i n d p r o d u k t e n van de s c h e i d i n g als bestanddelen van het o o r s p r o n k e l i j k e mengsel w o r d e n opgevat.

B i j de behandeling van voorbeelden van chemische reacties is de

aandacht v a n de leerlingen gevestigd op enkele aspecten v a n het r e a c t i e b e g r i p d i e later een b e l a n g r i j k e r o l i n de v a k s t r u c t u u r z u l l e n spelen. In de eerste plaats leidt k w a n t i t a t i e v e b e s c h r i j v i n g van de (vooralsnog aflopende) reacties tot i n v o e r i n g v a n mas- sabehoud en massaverhouding. In deze stoichiometrische context past ook het begrip overmaat. V e r d e r v e r s c h i l l e n reacties vaak niet alleen van elkaar door de c o m b i n a t i e van uitgangsstoffen en reactieprodukten maar ook door de ervoor vereiste reactieom- standigheden. D a a r b i j v e r s c h i l l e n ze ook i n de h e f t i g h e i d w a a r - mee z i j v e r l o p e n . In deze heftigheid w o r d e n later twee aspecten o n d e r s c h e i d e n : de reactie gaat onder gegeven omstandigheden g e p a a r d met een z e k e r energie-effect en v e r l o o p t met een zekere snelheid.

3 . Concretisering

H e t tot n u toe besproken gedeelte van de v a k s t r u c t u u r is b e - d o e l d o m leerlingen i n p r i n c i p e i n staat te stellen een stof v a n een andere stof en een chemische reactie v a n een ander proces te onderscheiden. Daarmee is het studiegebied v a n de s c h e i k u n d e als w e t e n s c h a p v a n s t o f f e n en reacties ten o p z i c h t e v a n de n a t u u r k u n d e afgebakend. M e t de systematische bestudering v a n d i t gebied is echter nog n a u w e l i j k s begonnen. In de besproken voorbeelden van stoffen en van reacties valt nog geen o n d e r - linge samenhang te o n t d e k k e n . Regelmaat i n r e a c t i e m o g e l i j k h e d e n v a n stoffen is nog niet gesignaleerd. E r k a n nog geen enkele n i e u w e stof en geen enkele onbekende reactie w o r d e n v o o r s p e l d en ook v e r k l a r i n g s m o g e l i j k h e d e n o n t b r e k e n nog. H e t vak s c h e i - k u n d e moet i n d i t s t a d i u m op l e e r l i n g e n welhaast de i n d r u k m a k e n van een steeds groeiende lijst voorbeelden van stoffen en van reacties zonder enige o r d e n i n g . D e m o g e l i j k h e d e n b i n n e n het afgebakende gebied l i j k e n onbegrensd.

Deze situatie, die z i c h tegenwoordig na enkele maanden i n de derde klas voordoet, is w e z e n l i j k voor de v a k s t r u c t u u r zoal w i j die z i e n . V a n a f d i t moment staat het s c h e i k u n d e - o n d e r w i j s i n het teken van het stap voor stap concretiseren v a n de o o r s p r o n - k e l i j k algemene en dus abstracte b e g r i p p e n stof en reactie. D a t concretiseren gebeurt op twee manieren: door inperking en door invulling.

I n p e r k i n g houdt i n dat het gebied van denkbare stoffen en r e a c t i e s g e l e i d e l i j k w o r d t t e r u g g e b r a c h t tot het g e b i e d v a n w e r k e l i j k bestaande stoffen en m o g e l i j k e reacties: D i t gebeurt

door voorwaarden te introduceren waaraan een stof o f een reac- tie moet v o l d o e n . Denkbaarheden die aan een v a n die v o o r w a a r - den niet voldoen k o m e n als m o g e l i j k h e i d te v e r v a l l e n .

I n v u l l i n g w i l zeggen dat het o o r s p r o n k e l i j k nog zeer beperkte r e p e r t o i r e v a n stoffen en reacties g e l e i d e l i j k met steeds meer v o o r b e e l d e n w o r d t u i t g e b r e i d , zodat een steeds groter aantal w e r k e l i j k bestaande stoffen en reacties door de leerlingen w o r d t g e k e n d . E e n v e r s n e l d e v o r m v a n i n v u l l i n g is m o g e l i j k d o o r groepsgewijze aanbieding en behandeling van stoffen ( b i j v o o r - beeld: metalen) e n / o f reacties (bijvoorbeeld: verbrandingen).

We z u l l e n de beide v o r m e n v a n c o n c r e t i s e r i n g t o e l i c h t e n v o o r n a m e l i j k aan de hand van het reactiebegrip. H e t stofbegrip komt i n d i t verband slechts beperkt aan de orde, maar de o n t - w i k k e l i n g e r v a n l o o p t grotendeels p a r a l l e l aan d i e v a n het reactiebegrip.

B i j de i n p e r k i n g w o r d e n voor het optreden van chemische reacties achtereenvolgens drie belangrijke wetmatigheden gege- ven die de v o r m van voorwaarden hebben. E e n van die v o o r - waarden, het elementbehoud, komt ter sprake i n de derde klas.

B i j de introductie van het chemische begrip element is i n de a f g e l o p e n t i e n t a l l e n j a r e n net als b i j de i n t r o d u c t i e v a n de b e g r i p p e n s t o f en reactie een steeds grotere z o r g v u l d i g h e i d nagestreefd. In vele oudere scheikundeboeken wordt eerst ont- leding ingevoerd als naam voor een type reactie w a a r b i j slechts é é n uitgangsstof is b e t r o k k e n , waarna de term element valt als a a n d u i d i n g v o o r een s t o f die niet k a n w o r d e n o n t l e e d . E e n verbinding is dan een stof die w e l kan w o r d e n ontleed. D a a r n a w o r d t gesteld dat een v e r b i n d i n g uit elementen bestaat. G e l e i d e - l i j k is d u i d e l i j k geworden dat daarbij de term element i n twee verschillende betekenissen wordt gebruikt. Wanneer we zeggen dat kopersulfaat het element koper bevat, bedoelen we niet dat i n de b l a u w e k r i s t a l l e n het r o o d b r u i n e metaal a a n w e z i g is.

G r o t e r e z o r g v u l d i g h e i d is bereikt door de term element i n de eerste betekenis te vervangen door de term niet-ontleedbare stof ( U m a n s , 1980; H o n d e b r i n k , 1981; H o o y k a a s 1981). E l e m e n t e n z i j n d a n , hoewel ze w o r d e n aangeduid met stofnamen, geen stoffen.

M e t elementbehoud wordt bedoeld dat elementen i n tegenstelling tot stoffen b i j chemische reacties (kwantitatief) behouden b l i j - ven.

De functie van het elementbehoud i n de vakstructuur komt v o o r a l tot u i t i n g i n de m o g e l i j k h e i d a l l e r l e i tot n u toe nog

d e n k b a r e reacties als niet realiseerbaar uit te sluiten. Z o zou een l e e r l i n g die nog niets weet van elementen, z i c h niet v e r - bazen als uit k w i k en z w a v e l keukenzout zou w o r d e n b e r e i d . D i t proces is immers v o o r z o ' n l e e r l i n g niet vreemder dan de b e r e i - d i n g v a n keukenzout u i t n a t r i u m en c h l o o r . Wetend dat zout een v e r b i n d i n g v a n n a t r i u m en c h l o o r i s , k a n een c h e m i c u s een b e r e i d i n g uit k w i k en z w a v e l u i t s l u i t e n . D e enorme voorspellende kracht v a n het elementbehoud b l i j k t het best als we nog o n i n g e - w i j d e l e e r l i n g e n v r a g e n z e l f chemische reacties te o n t w e r p e n door enkele w i l l e k e u r i g gekozen namen van stoffen u i t een lijst s t o f n a m e n v o o r de p i j l te s c h r i j v e n en e n k e l e a n d e r e , even w i l l e k e u r i g uit de lijst gekozen namen erachter. W e i n i g e van de bedachte combinaties zullen aan de voorwaarde v o l d o e n dat na de "reactie" dezelfde elementen aanwezig z i j n als ervoor. ( H i e r - b i j w o r d t het elementbehoud in- kwantitatieve z i n nog b u i t e n b e s c h o u w i n g gelaten.)

H e t elementbegrip maakt een b e s c h r i j v i n g van een v e r b i n d i n g als een c o m b i n a t i e van elementen m o g e l i j k . N a de i n v o e r i n g van elementsymbolen k u n n e n dan zogenoemde k o m m a f o r m u l e s voor v e r b i n d i n g e n w o r d e n g e ï n t r o d u c e e r d , b i j v o o r b e e l d N a , C l voor k e u k e n z o u t en C , H , 0 v o o r (o.a.) s u i k e r . E e n k w a n t i t a t i e v e behandeling levert dan formules en r e a c t i e v e r g e l i j k i n g e n op. D e m o g e l i j k h e i d o m e e n v o u d i g e berekeningen aan reacties u i t te voeren w o r d t hier g e w o o n l i j k aangegrepen. B i j z u l k e b e r e k e n i n - gen w o r d t de massaverhouding van stoffen die b i j een gegeven reactie z i j n b et r ok k en afgeleid uit een tabel van atoommassa's.

W a n n e e r een reactie aan de voorwaarde van het e l e m e n t - b e h o u d voldoet, k r i j g t men door v e r w i s s e l i n g van uitgangsstoffen en reactieprodukten een reactie die eveneens aan het element- behoud voldoet. D i t legt een basis voor i n v o e r i n g v a n een begrip omkeerbare reactie en de meeste schoolboeken b i e d e n een o f meer voorbeelden van o m k e e r b a a r h e i d , zoals de electrolyse van water gevolgd door de v e r b r a n d i n g van waterstof.

Samen met de b e g r i p p e n stof en reactie vormt het element- begrip tegenwoordig het hart van de vakstructuur v o o r s c h e i k u n - de i n het eerste leerjaar. D e relatie tussen het elementbegrip en de andere twee begrippen is, net als die tussen stof en reactie o n d e r l i n g , t w e e z i j d i g . H e t elementbegrip beperkt de reactiemoge- l i j k h e d e n van stoffen. A n d e r z i j d s bereiden de b e g r i p p e n stof en reactie het e l e m e n t b e g r i p v o o r . D i t laatste b l i j k t als we het behouden b l i j v e n van de elementen b i j een chemische reactie

stellen tegenover het v e r d w i j n e n en ontstaan v a n stoffen. Dat het element koper b i j het oplossen v a n het metaal i n salpeter- z u u r b e h o u d e n b l i j f t w o r d t pas een z i n v o l l e uitspraak als we eerst h e b b e n vastgesteld dat de stof k o p e r b i j dat o p l o s s e n v e r d w e n e n is.

T o t n u toe hebben we corpusculaire b e g r i p p e n , zoals molecuul en atoom i n onze b e s c h r i j v i n g b u i t e n beschouwing gelaten. We k u n n e n deze b e g r i p p e n echter i n de a l geschetste s t r u c t u u r opnemen door de d r i e k e r n b e g r i p p e n stof, reactie en element elk i n corpusculaire termen te interpreteren. H e t begrip stof c o r - respondeert met het begrip molecuulsoort, element met atoom- soort en chemische reactie met het v e r b r e k e n en v o r m e n v a n bindingen tussen atomen. De theorie van D a l t o n , die atomen als o n v e r a n d e r l i j k beschouwde, k a n dienen ter v e r k l a r i n g v a n z o w e l massabehoud als elementbehoud b i j chemische reacties. B i j de behandeling van de b i n d i n g i n zouten is een v e r f i j n i n g v a n deze interpretatie n o d i g . D e vakstructuur s c h r i j f t niet v o o r dat een corpusculaire interpretatie b i j de i n v o e r i n g van de k e r n b e g r i p p e n meteen moet w o r d e n onderwezen. In de loop van de j a r e n is ook wat i n v o e r i n g van atomen en m o l e c u l e n betreft een streven naar grotere z o r g v u l d i g h e i d i n schoolboeken zichtbaar geworden.

4. Thermodynamica en kinetiek

B i j nader i n z i e n is het elementbehoud een negatief c r i t e r i u m : het geeft van een aantal denkbare "reacties" aan dat ze o n m o g e l i j k z i j n omdat ze niet aan het elementbehoud v o l d o e n . M a a r als een reactie daar w e l aan voldoet, geeft dat geen z e k e r h e i d dat die reactie ook inderdaad een keer zal optreden als we de uitgangs- stoffen onder allerlei verschillende omstandigheden samenvoegen.

U i t diamant en water ontstaat niet zomaar s u i k e r , ook al b l i j v e n alle b e t r o k k e n elementen daarbij behouden. H e t elementbehoud is dus slechts i n die z i n een voorwaarde dat het een (groot) aantal m o g e l i j k h e d e n uitsluit. H e t is n o o d z a k e l i j k maar niet voldoende.

L e e r l i n g e n die ook na de derde klas scheikunde b l i j v e n v o l g e n , w o r d e n i n het k a d e r v a n de i n p e r k i n g v a n het reactiebegrip geconfronteerd met nog twee andere v o o r w a a r d e n .

E e n daarvan is afgeleid van een w e t m a t i g h e i d i n de klassieke t h e r m o d y n a m i c a . Daar w o r d e n twee k e n m e r k e n van een spontane v e r a n d e r i n g i n een systeem genoemd: het o n v e r a n d e r d b l i j v e n van de energie (eerste hoofdwet) é n het toenemen van de e n t r o - pie (tweede hoofdwet) van systeem en o m g e v i n g . Deze twee k e n -

m e r k e n laten z i c h v e r e n i g e n i n de r e g e l dat een w i l l e k e u r i g fysisch o f c h e m i s c h proces i n een systeem spontaan k a n v e r l o p e n als het gepaard gaat met een v e r l a g i n g van de G i b b s energie:

A G < 0 . ( A t k i n s , 1986, b l z . 111) D a a r b i j moeten temperatuur en d r u k i n b e g i n - en eindtoestand g e l i j k z i j n . ( E e n n i e t - s p o n t a a n proces k a n m e n als s p o n t a a n v e r l o p e n d beschouwen door de e n e r g i e b r o n , b i j v o o r b e e l d b i j een electrolyse de s t r o o m b r o n , tot het systeem te rekenen.) T o t de processen waarop deze regel van toepassing is, behoren de chemische reacties. B i j de b e s p r e - k i n g h i e r v a n beperken we ons tot reacties die al v o l d o e n aan de v o o r w a a r d e v a n het elementbehoud. D e genoemde regel heeft het karakter van een tweede voorwaarde v o o r het optreden van een chemische reactie.

O m de tweede voorwaarde op chemische reacties te k u n n e n toepassen moet men de G i b b s energie van b e g i n - en e i n d t o e - stand k u n n e n berekenen. H i e r t o e z i j n tabellen van G i b b s - e n e r - giewaarden van zuivere stoffen onder standaardomstandigheden beschikbaar. B o v e n d i e n biedt de t h e r m o d y n a m i c a m o g e l i j k h e d e n o m deze waarden o m te rekenen naar andere dan s t a n d a a r d o m - standigheden. V o o r de toepassing betekent dit dat niet alleen op de c o m b i n a t i e v a n u i t g a n g s s t o f f e n en r e a c t i e p r o d u k t e n moet w o r d e n gelet maar ook op de gekozen reactieomstandigheden.

Wanneer dan na berekening b l i j k t dat de G i b b s energie van de eindtoestand b i j een bepaalde chemische reactie onder bepaalde omstandigheden groter is dan die v a n de begintoestand, k a n m e n op t h e r m o d y n a m i s c h e gronden c o n c l u d e r e n dat deze reactie onder de gekozen omstandigheden niet m o g e l i j k is.

H e t is v a n b e l a n g o m vast te s t e l l e n dat de t h e r m o d y n a - m i s c h e v o o r w a a r d e d w i n g t tot een v e r f i j n i n g van het begrip chemische reactie. T o t n u toe ging het i n de v a k s t r u c t u u r o m aflopende reacties, d . w . z . reacties die doorgaan totdat é é n van de uitgangsstoffen op is. In de thermodynamische o p v a t t i n g gaat een reactie niet door tot een van de uitgangsstoffen op is maar tot er een toestand is b e r e i k t w a a r b i j de G i b b s energie een m i n i m u m w a a r d e heeft. De eindtoestand is dan een e v e n w i c h t s - toestand w a a r i n i n p r i n c i p e alle b i j de reactie b e t r o k k e n stoffen aanwezig z i j n , z i j het niet a l t i j d i n waarneembare hoeveelheden.

D e vraag d i e de t h e r m o d y n a m i c a kan beantwoorden is dan ook niet o f een reactie al dan niet als aflopende reactie k a n o p t r e - d e n , maar o f i n de evenwichtstoestand o v e r w e g e n d r e a c t i e p r o - d u k t e n dan w e l overwegend uitgangsstoffen aanwezig zullen z i j n .

In de schoolboeken v i n d e n we de tweede voorwaarde meestal niet als zodanig terug. T h e r m o d y n a m i c a w o r d t g e w o o n l i j k aan het v e r v o l g o n d e r w i j s overgelaten. H e t begrip c h e m i s c h e v e n w i c h t w o r d t echter w e l g e ï n t r o d u c e e r d . In enkele deelgebieden van de s c h o o l c h e m i e o n t m o e t e n we i m p l i c i e t de v o o r w a a r d e v a n de afname van de G i b b s energie. E e n o u d , k w a l i t a t i e f voorbeeld daarvan is de spannings- o f verdringingsreeks der metalen, die H B S - l e e r l i n g e n uit het h o o f d - moesten k u n n e n opzeggen. Deze reeks diende o m het al o f niet verlopen v a n reacties w a a r b i j een metaal een ander metaal uit een zout v e r d r o n g te voorspellen.

T e g e n w o o r d i g is de spanningsreeks opgenomen i n een tabel van

"Standaard elektrodepotentialen" i n het tabellenboek B I N A S . Deze tabel w o r d t d i k w i j l s g e b r u i k t o m reacties met e l e c t r o n e n o v e r - d r a c h t te v o o r s p e l l e n en o m een s p a n n i n g s v e r s c h i l tussen de p o l e n v a n een e l e c t r o c h e m i s c h e c e l te berekenen. E e n ander voorbeeld van toepassing van het t h e r m o d y n a m i s c h c r i t e r i u m op een beperkt gebied is de tabel van " Z u u r - en baseconstanten"

die eveneens i n B I N A S is opgenomen. M e t deze tabel w o r d e n i n het v w o evenwichtsberekeningen gemaakt, zoals de b e r e k e n i n g van de p H van een a z i j n z u u r o p l o s s i n g . B i j beide tabellen w o r d t i n B I N A S v e r m e l d onder welke omstandigheden ze gelden.

V o o r onze vakstructuur betekent het bovenstaande o.a. dat we het begrip chemisch evenwicht als n i e u w aspect v a n de c h e - mische reactie kunnen toevoegen. H e t is o p n i e u w een begrip met een algemene betekenis, dat een functie heeft i n de o n t w i k k e l i n g van het reactiebegrip. O p de deelgebieden van de redoxreacties en de zuur-basereacties k u n n e n we i n het kader v a n de tweede voorwaarde de begrippen sterk en zwak als stofeigenschappen t o e v o e g e n . In een k w a n t i t a t i e v e b e n a d e r i n g l e i d t d i t tot de begrippen standaard electrodepotentiaal en zuurconstante.

B i j nadere beschouwing b l i j k t ook de tweede voorwaarde een negatieve s e l e c t i e f u n c t i e te b e z i t t e n . E e n reactie die aan het elementbehoud voldoet maar waarvan kan w o r d e n aangetoond dat onder de gekozen omstandigheden de G i b b s energie toeneemt, zal niet v e r l o p e n . D i t geldt b i j v o o r b e e l d voor de v o r m i n g van s u i k e r uit diamant en water bij kamertemperatuur. M a a r van een reac- tie die aan het elementbehoud voldoet en waarvoor b o v e n d i e n geldt dat de G i b b s energie afneemt, k a n niet met z e k e r h e i d w o r d e n voorspeld dat ze merkbaar zal v e r l o p e n . A l s dat w e l zo was, zou suiker b i j kamertemperatuur spontaan veranderen i n

water en diamant. E r is dus nog een derde voorwaarde waaraan v o l d a a n moet z i j n .

Deze derde voorwaarde is de kinetische. A a n iedere reactie die aan beide eerder genoemde voor waar de n voldoet, w o r d t i n de c h e m i e een snelheid toegekend. Deze snelheid k a n echter i n de gegeven omstandigheden zo laag z i j n dat er v a n de reactie i n de p r a k t i j k niets te m e r k e n is. V e r s c h i l l e n i n reactiesnelheid w o r - den v i a het begrip activeringsenergie i n v e r b a n d gebracht met het mechanisme v a n een reactie. In veel gevallen spelen b o v e n - d i e n a a n - en afvoer v a n b i j de reactie b e t r o k k e n stoffen en v a n energie (warmte, elektrische energie) een b e l a n g r i j k e r o l .

In het o n d e r w i j s w o r d t vaak naar de lage snelheid v a n een r e a c t i e v e r w e z e n w a n n e e r de leerlingen b i j p r a c t i c u m p r o e v e n over de tabel met standaard electrodepotentialen m e l d e n niets te k u n n e n waarnemen v a n een door hen voorspelde reactie. In het hoofdstuk over reactiesnelheid w o r d t gewezen op factoren die i n v l o e d op de snelheid van een reactie hebben, zoals t e m p e r a - tuur, concentratie en de f i j n h e i d van v e r d e l i n g . D e i n v l o e d van deze factoren w o r d t v e r k l a a r d met een botsingsmodel, dat een corpusculaire interpretatie v a n de chemische reactie biedt. O o k katalyse w o r d t b e h a n d e l d , waarbij een v e r k l a r i n g meestal w o r d t g e z o c h t i n v e r l a g i n g v a n de activeringsenergie d i e aan een reactie w o r d t toegekend.

B i j de derde voorwaarde k r i j g e n we o p n i e u w te maken met het begrip c h e m i s c h e v e n w i c h t . Meestal w o r d t d i t begrip zelfs g e ï n t r o d u c e e r d op basis van reactiesnelheidsbeschouwingen b i j omkeerbare reacties. In oudere boeken w o r d t op deze kinetische basis ook de stap naar kwantitatieve beschouwingen over e v e n - w i c h t gezet: v i a de wet v a n G u l d b e r g en Waage naar de c o n - centratiebreuk en de evenwichtsconstante. T e g e n w o o r d i g w o r d t deze route niet meer g e b r u i k t . D o o r d a t het a l t e r n a t i e f , een t h e r m o d y n a m i s c h e f u n d e r i n g van de evenwichtsconstante, slechts i n zeer beperkte mate gekozen w o r d t , is het begrip e v e n w i c h t s - constante i n feite b u i t e n de vakstructuur van het h u i d i g e o n d e r - w i j s terechtgekomen.

D e derde voorwaarde v o r m t het sluitstuk van de i n p e r k i n g van het chemische reactiebegrip, maar de leerlingen k r i j g e n h i e r geen n i e u w instrument voor het doen v a n v o o r s p e l l i n g e n aange- r e i k t . Reactiesnelheden z i j n een gegeven en alleen veranderingen e r v a n b i j w i j z i g i n g v a n o m s t a n d i g h e d e n laten z i c h enigszins

v o o r s p e l l e n . O o k het v e r s c h i j n s e l katalyse behoudt i n wezen g e w o o n l i j k een magisch karakter.

5. Het stofbegrip

Evenals het begrip chemische reactie w o r d t ook het chemische s t o f b e g r i p i n eerste i n s t a n t i e i n een zeer algemene betekenis ingevoerd. T i j d e n s de eerste scheikundelessen d u i k e n er telkens weer nieuwe stoffen met lange namen en vreemde eigenschappen op. Z i j n er regels die het aantal m o g e l i j k e stoffen aan banden leggen? We laten hier een uitvoerige b e s c h r i j v i n g van d i t deel van onze vakstructuur achterwege. Wel noemen we enkele b e - g r i p p e n die een r o l spelen b i j de stapsgewijze i n p e r k i n g van het stofbegrip.

Invoering van het elementbegrip geeft a a n l e i d i n g te w i j z e n op het periodiek systeem. D a t laat zien dat het totale aantal e l e - m e n t e n b e p e r k t is tot ongeveer honderd. Slechts enkele t i e n - tallen daarvan k o m e n i n het o n d e r w i j s aan de orde. H e t aantal v e r b i n d i n g e n wordt beperkt, o.a. doordat een v e r b i n d i n g g e w o o n - l i j k maar uit een zeer k l e i n aantal elementen bestaat. V e r d e r is er, met u i t z o n d e r i n g van de k o o l s t o f v e r b i n d i n g e n , slechts een gering aantal v e r b i n d i n g e n per c o m b i n a t i e van elementen m o g e - l i j k . B o v e n d i e n gelden er i n het systeem zowel i n horizontale als i n vertikale r i c h t i n g regels voor reactiemogelijkheden en dus voor de v o r m i n g van v e r b i n d i n g e n . H e t p e r i o d i e k systeem b e - perkt dus het aantal mogelijke stoffen, biedt een i n d e l i n g s m o g e - l i j k h e i d en zelfs een zekere voorspelbaarheid van stoffen.

O p c o r p u s c u l a i r niveau wordt het aantal b i n d i n g s m o g e l i j k - heden per atoom vastgelegd met behulp van het begrip valentie.

B i j de behandeling van dit onderwerp w o r d t i n veel schoolboeken het atoommodel van D a l t o n vervangen door dat van B o h r . M e t b e h u l p v a n de electronenverdeling over energieniveaus i n het atoom w o r d t een relatie gelegd tussen v a l e n t i e en p e r i o d i e k systeem. B i j v e r k l a r i n g e n van chemische b i n d i n g w o r d t aan de electronen niet alleen een energieniveau maar ook een positie i n de r u i m t e toegewezen. E r w o r d e n verschillende bindingstypen onderscheiden en er is aandacht voor de r u i m t e l i j k e structuur van moleculen en kristallen.

E e n w e z e n l i j k aspect van wetenschappelijke modellen is dat ze niet i n g e w i k k e l d e r w o r d e n gemaakt dan voor hun verklarende functie n o d i g is. E e n analyse van de corpusculaire modellen i n schoolboeken leert dat ze gebruik maken van v i j f elementen uit

de macroscopische w e r e l d , te weten r u i m t e , t i j d , massa, energie en elektrische l a d i n g . D a a r v a n z i j n de laatste d r i e i n de b o v e n - b o u w g e k w a n t i c e e r d . (Strikt genomen z i j n er v o o r een b e s c h r i j - v i n g v a n a t o o m - en m o l e c u u l m o d e l l e n i n schoolboeken slechts v i e r v a n de zeven S i - g r o o t h e d e n n o d i g , n l . lengte, t i j d , massa en stroomsterkte.)

6. Invulling

We hebben n u zowel voor het begrip chemische reactie als - z i j het zeer globaal - voor het stofbegrip een deel van de v a k s t r u c - t u u r beschreven. D a a r b i j g i n g het vooral om v o o r w a a r d e n w a a r - aan bestaande reacties en stoffen v o l d o e n . B e i d e b e g r i p p e n z i j n immers o o r s p r o n k e l i j k i n een algemene, onbegrensde betekenis g e ï n t r o d u c e e r d . D o o r steeds meer voorwaarden te leren kennen o n t w i k k e l e n de l e e r l i n g e n een steeds r e a l i s t i s c h e r s t o f - en reactiebegrip. De beoogde b e g r i p s o n t w i k k e l i n g , die als een rode draad door de schoolboeken loopt, v i n d t hier als het ware van b u i t e n a f plaats. We noemen d i t proces, dat verwant l i j k t te z i j n aan een f y s i s c h - c h e m i s c h e benadering, inperking.

Daarnaast is er v r i j w e l v a n a f de eerste les een tweede rode d r a a d als o n d e r d e e l v a n de v a k s t r u c t u u r h e r k e n b a a r , d i e i n tegenovergestelde r i c h t i n g loopt. Deze begint met de allereerste voorbeelden van chemische reacties en van stoffen en breidt de lijst van bekende voorbeelden steeds verder uit. D e beschikbare r u i m t e wordt als het ware van b i n n e n uit met concrete gevallen o p g e v u l d . Deze beschrijvende benadering noemen we invulling.

H e t enorme aantal bekende stoffen en reacties d w i n g t b i j die i n v u l l i n g tot k i e z e n . V o o r het maken van die keuzes o n d e r s c h e i - den we een intern en een extern c r i t e r i u m . H e t interne c r i t e r i u m houdt i n dat de motieven voor het kiezen van een stof o f een reactie b i n n e n de vakstructuur w o r d e n gevonden. Het maakt een k o p p e l i n g met de stapsgewijze i n p e r k i n g van de b e g r i p p e n stof en reactie m o g e l i j k . Z o w o r d e n b i j de i n t r o d u c t i e van het e l e - mentbegrip een aantal elementen behandeld.

H e t externe c r i t e r i u m heeft vooral b e t r e k k i n g op het maat- schappelijk belang van stoffen en reacties. V o o r b e e l d e n daarvan z i j n het roesten van ijzer en de v e r b r a n d i n g van aardgas. S o m - mige stoffen en reacties voldoen aan beide c r i t e r i a .

H e t l e r e n v a n a f z o n d e r l i j k e v o o r b e e l d e n v a n s t o f f e n en reacties is b i j de h u i d i g e stand van chemische kennis een tame- l i j k u i t z i c h t l o z e b e z i g h e i d . E e n meer e f f i c i ë n t e w i j z e van i n v u l -

l i n g is m o g e l i j k wanneer stoffen o f reacties groepsgewijs k u n n e n w o r d e n besproken. Indeling i n groepen veronderstelt de keuze van een gezichtspunt eri dit k a n o p n i e u w zowel i n t e r n als extern ten opzichte van de vakstructuur w o r d e n gekozen. E e n lijst v a n naar sterkte gerangschikte reductoren, die past b i j de toepassing van het thermodynamische r e a c t i e c r i t e r i u m op het deelgebied v a n de redoxreacties is gebaseerd op een i n t e r n c r i t e r i u m , een lijst v a n b r a n d s t o f f e n met h u n verbrandingswarmte op een extern c r i t e r i u m . A m m o n i a k k a n volgens een intern i n d e l i n g s c r i t e r i u m tot de basen w o r d e n g e r e k e n d , volgens een extern c r i t e r i u m w o r d t het echter als een van de i n d i r e k t e veroorzakers van zure regen genoemd.

D e i n v u l l i n g van de eerst nog zeer algemene b e g r i p p e n stof en reactie vertegenwoordigt, zoals h i e r b o v e n reeds v e r m e l d , de b e s c h r i j v e n d e chemie. In oudere schoolboeken is de b e s c h r i j - vende traditie sterker vertegenwoordigd dan i n de latere. E l e - menten en hun v e r b i n d i n g e n werden in schoolboeken van v ó ó r

1960 systematisch, volgens de groepenindelirig van het p e r i o d i e k systeem besproken. V o o r de organische chemie gold een b e h a n - delingswijze die v o o r n a m e l i j k op een i n d e l i n g i n homologe r e e k - sen was gebaseerd: de a l k a n e n , de alkanolen enz. E e n i n d e l i n g v a n s t o f f e n naar samenstelling en structuur ( b i j v . functionele groepen) domineerde dus. L a t e r w e r d de nadruk meer gelegd op een i n d e l i n g i n reactietypen, waarbij b i n d i n g s t y p e n en reactie- mechanismen een belangrijke plaats kregen toegewezen. D e grote a a n d a c h t v o o r het g e m e e n s c h a p p e l i j k e l e i d d e er toe dat de i n d i v i d u e l e k e n m e r k e n v a n een bepaalde stof o f r e a c t i e als relatief o n b e l a n g r i j k werden beschouwd: voor allerlei combinaties v a n r e d u c t o r e n en oxidatoren konden op papier reactieverge- l i j k i n g e n (met electronenoverdracht) w o r d e n opgesteld en bere- keningen gemaakt zonder per geval na te gaan o f en hoe z o ' n reactie i n w e r k e l i j k h e i d verloopt.

D e i n d e l i n g i n r e a c t i e t y p e n w e r d i n steeds sterkere mate g e b a s e e r d o p c o r p u s c u l a i r e m o d e l l e n . Z o w e r d e n i n o u d e r e schoolboeken zuren en basen i n oplossing nog h e r k e n d aan h u n reactie met l a k m o e s , t e r w i j l tegenwo or dig de overdracht v a n p r o t o n e n als c r i t e r i u m voor de reactie van een zuur met een base geldt.

Sinds ongeveer 1970 is de aandacht voor toepasbaarheid van c h e m i s c h e k e n n i s i n het d a g e l i j k s l e v e n sterk t o e g e n o m e n . W a a r s c h i j n l i j k is dit mede een gevolg van het feit dat e l e m e n -

taire scheikunde tegenwoordig v o o r n a m e l i j k w o r d t o n d e r w e z e n aan leerlingen die later niet beroepsmatig i n de c h e m i e w e r k - zaam z u l l e n z i j n . Daarnaast zal de toenemende a a n w e z i g h e i d v a n chemische stoffen en processen i n het dagelijks leven een r o l spelen. B i j groeiende aandacht voor toepasbaarheid v e r s c h u i f t de n a d r u k t e r u g naar i n d i v i d u e l e s t o f f e n en r e a c t i e s , zoals de samenstelling van l u c i f e r s , de w e r k i n g van de l o o d a c c u en de fotosynthese. G r o e p s g e w i j z e behandeling van stoffen en reacties volgens een categorisering i n termen van maatschappelijk belang past e c h t e r n i e t a l t i j d goed b i j een v a k s t r u c t u u r d i e beter i n t e r n - c h e m i s c h e c r i t e r i a toelaat. E r ontstaat dus een s p an n i n g t u s s e n de v a k s t r u c t u u r e n e r z i j d s en de b e l a n g s t e l l i n g v o o r maatschappelijke toepassingen van chemische kennis anderzijds.

In een tweede a r t i k e l w i l l e n we hierop terugkomen.

We hebben in d i t laatste gedeelte van onze b e s c h r i j v i n g geen v e t g e d r u k t e termen als onderdelen van de vakstructuur o p g e - n o m e n . N a m e n van c a t e g o r i e ë n van stoffen o f reacties zouden daarvoor i n a a n m e r k i n g k o m e n , maar de namen die we hebben genoemd dienden slechts als voorbeeld en de onderlinge s a m e n - hang ervan w o r d t daarbij niet zichtbaar.

7. S l o t o p m e r k i n g

We hebben in het bovenstaande een vakstructuur van s c h e i k u n d e beschreven die bestaat uit een basisgedeelte dat enkele k e r n b e - g r i p p e n i n een zeer algemene betekenis invoert, en een gedeelte w a a r i n deze algemene begrippen g e l e i d e l i j k een concreter i n h o u d k r i j g e n . W i j menen dat deze vakstructuur, ook al w o r d t ze i n het v o o r t g e z e t o n d e r w i j s slechts g e d e e l t e l i j k gerealiseerd, als é é n geheel moet w o r d e n opgevat. De drie onder i n p e r k i n g ge- noemde v o o r w aard en bieden alleen in hun c o m b i n a t i e een s l u i - tende v e r k l a r i n g voor het wel o f niet optreden van een c h e - mische reactie. De twee c o n c r e t i s e r i n g s v o r m e n , de i n p e r k i n g en de i n v u l l i n g , v u l l e n elkaar aan en zouden elk a f z o n d e r l i j k w e i n i g z i n hebben. D e noodzaak tot concretisering vloeit voort uit het algemene karakter van de k e r n b e g r i p p e n chemische reactie en stof die i n het p r i l l e begin w o r d e n ingevoerd.

H o e w e l we i n d i t a r t i k e l niet alle onderdelen van de gangbare l e e r p l a n n e n u i t v o e r i g h e b b e n b e s p r o k e n , m e n e n we t o c h te k u n n e n stellen dat we i n onze vakstructuur alle grote o n d e r - werpen van de g e b r u i k e l i j k e schoolscheikunde een plaats k u n n e n

geven. A a n v u l l i n g e n , commentaren en andere reacties op d i t a r - t i k e l zouden we zeer op prijs stellen.

Literatuur

A t k i n s , P . W . (1986) Physical Chemistry, ird ed. O x f o r d : O x f o r d U n i v e r s i t y Press.

H o n d e b r i n k , J . G . (1981) V o o r z i c h t i g met elementen, Faraday, 50, 8 8 - 9 0 .

H o o y k a a s , R . (1981) D e wet v a n elementbehoud, Faraday, 50, 189-195.

L a m e r i s , G . H . (1983) E e n m o g e l i j k e k e n n i s s t r u k t u u r voor het beginonderwijs i n de s c h e i k u n d e , Faraday, 52, 2 - 8 en 4 3 - 5 0 . S c h o e n , L . & A . M a s t (1989) Wat moet een c o n s u m e n t v a n

scheikunde weten? NV ON-Maandblad, 14, 8, 357-359.

U m a n s , A . J . H . (1980) D e begrippen element en e n k e l v o u d i g e stof, Faraday, 49, 202-208.

V o o r d e , H . H . ten (1977) Verwoorden en verstaan, ' s - G r a v e n h a g e : Staatsuitgeverij.