Seigmenn

Proteinsyntese med seigmenn

Kap. 2 – Arv: DNA med seigmenn og salte sild

Hensikt

Hensikten med forsøket er å lære om DNA som oppskrift på genene våre og hvordan de er bygget opp. 

Bakgrunnsteori

Kroppen vår er bygget opp av proteiner. Proteinene består av aminosyrer som bestemmer hva slags funksjon proteinene skal ha, f.eks. til å bygge hår, negler, hud osv. Én og hver av oss har et unikt DNA, og DNA viser seg når det skjer en celledeling, som er nettopp når vi trenger mer og nytt hår, negler og hud. Når vi trenger nye celler blir oppskriften gitt av cellen, med utgangspunkt i 4 baser, der to og to passer sammen, og unike grupperinger gir ulike byggesteiner. 

Viktige begreper:

• DNA: DNA er en forkortelse for deoksyribonukleinsyre. Hver celle i kroppen har en cellekjerne med 46 kromosomer, som er kveilet opp av DNA-molekyler. 23 kromosomer er fra den ene forelderen, 23 fra den andre. I DNA-molekylene ligger genene våre, arveanleggene, og vi er alle helt unike. 
• Proteiner: Proteinene er byggesteinene i kroppen vår. Musklene våre trenger proteiner for å bygges opp, slik at vi blir sterke. Proteinene er laget av aminosyrer.
• Celle: Kroppen vår består av celler. Hver celle har en cellekjerne der det befinner seg 46 DNA-molekyler. Når vi trenger nye celler, vil cellene dele seg, og DNA-molekylene kommer til nytte fordi det er nettopp her "oppskriftene" på oss er.
• Kodoner, også kalt tripletter: Kodoner er sett med tre og tre cellebaser, og de lager hver en bestemt aminosyre. Tråder med aminosyrer lager proteiner. Cellebasene er adenin (A), tymin (T), guanin (G) og cytosin (C). Utenfor cellekjernen brukes uracil (U) istedenfor tymin. A og T går sammen, C og G går sammen. Celledelingen foregår nemlig utenfor cellekjernen, på ribosomene. Når uracil erstatter plassen til tymin vil den naturligvis kunne gå sammen med adenin. Under en celledeling vil man kun trenge den ene siden av DNA-tråden for å kopiere molekylet. Det er fordi det er kun to-og-to baser som går sammen, og vet man den ene siden, vet man den andre.

Utstyr

• Seigmenn (røde, grønne, gule og oransje)
• Salte sild (fiskeformet godteri)
• Tannpirker uten smak
• Kamera (til å ta bilder)

Metode
Vi fikk en kodonetabell å følge. Kodonene skal representere hver sin bokstav, og dermed være en "kode" for hva slags proteiner som blir produsert med denne koden. 

Vi skulle se hva slags protein vi får med DNA-tråden: TAATACTGGTACCAA.
Vi lært at T går sammen med A, C med G, og at U erstatter T utenfor cellekjernen. Det vil altså si at vi får T-RNA-tråden AUUAUGACCAUGGUU.
Deler vi inn i kodonene, får vi AUU-AUG-ACC-AUG-GUU. Som vi ser i tabellen tilsvarer AUU bokstaven G, AUG er E, ACC er N, AUG er E og GUU er R. Vi får altså ordet "Gener". 

Vi skulle dermed bygge dette med seigmenn, fiskegodteri og tannpirker, for å visualisere oppbygningen. Vi brukte grønne seigmenn for G, oransje for C, gule for A, røde for T og fiskegodteri for U. Vi stakk tannpirkerne i beina og hodet til seigmennene og koblet sammen tilsvarende begge trådene. Deretter bandt vi dem med tannpirker via armene, slik at det ble en slags stige. Deretter roterte vi hele bygningen til en helix, slik som virkelig DNA ser ut.

Resultater og observasjoner

Konklusjon
Vi har lært om DNA og hvordan det er bygget opp. Vi har visualisert og demonstrert hvordan byggesteinene i kroppen vår har spesialiserte celler, og disse blir spesielle utifra hva slags kodonkombinasjon de har.

Kilde(r)

- Brandt, Harald m/ flere (2015): Naturfag Påbygging, Aschehoug
- www.lokus.no/open/naturfag_paabygging/Arv/Noekkelstoff/Proteinsyntesen
- Viten.no

Virtuell lab: Elektrolyse

Virtuell lab med elektrolyse

Kap. 6: Simulering av elektrolyse

I denne øvelsen skal vi få til en elektrolyse. En elektrolyse er på en måte det omvendte av det som skjer i et batteri som Daniellcellen. Vi tvinger elektroner tilbake den andre veien enn det den gjør naturlig. Her bruker vi hydrogen (H) som energibærer:

Kilde:

• http://ndla.no/nb/node/25528?fag=7

Sitronbatteri og Daniellcelle

Kap. 6 – Redoksreaksjon: Elevøvelse 
Lage sitronbatteri og Daniellcelle

Hensikt:
Hensikten med disse forsøkene er å lære om elektrokjemi, og vi skal i den forbindelsen lage et sitronbatteri og en daniellcelle. En Daniellcelle består av to halvceller og en saltbro.

Bakgrunnsteori:
Viktige begreper:

• Galvanisk element: Når elektronene som blir overført mellom stoffene føres ut til en ytre strømkrets, kan vi generere elektrisk energi fra kjemisk energi. Et slik spenningskilde kalles et galvanisk element. 
• Elektrolysecelle: I en elektrolysecelle overføres elektrisk energi til kjemisk energi. 
• Elektromotorisk spenning/ems: To metaller få større elektromotorisk spenning (ems) mellom seg jo lenger fra hverandre de står i spenningsrekka.
• Elektrolytt: En elektrolytt er et stoff som inneholder frie ioner, f.eks. en saltløsning. Den leder strømmen, og lar ikke de to ulike stoffene blande seg. Den lukker strømkretsen, uten å delta i selve redoksreaksjonen. Den jevner ladningsfordelingen.

Hypotese:
Forsøk 1: Vi tror at sitronbatteriet kan gi noe spenning, men at det ikke er tilstrekkelig til å fungere som et ordentlig batteri. Det er mange variabler til å skape perfekte forhold til god spenning og det er vanskelig å få mye ut av en sitron.

Forsøk 2: Vi tror at Daniellcelle vil gi noe mer spenning enn sitronbatteriet. Som læreboka sier, kan den i tillegg klare å gi elektrisk energi til en liten elmotor.

Utstyr:
Forsøk 1:

• Sitron (eller annen sitrusfrukt)
• En galvanisert spiker
• 50-øring (eller noe annet av kobber) (Cu)
• Magnesium (Mg)
• Sinkbit (Zn)
• Bly (Pb)
• Voltmeter
• Krokodilleklemmere
• Stålull til å pusse metallene
• Kamera (mobil, til bilder)

Forsøk 2:

• Sinksulfatløsning
• Kobbersulfatløsning
• 2 rene begerglass
• En ren rørepinne
• Kobberstang
• Sinkstang
• Saltløsning, f.eks. natriumsulfatløsning (til saltbroen)
• Tørkepapir (eller bomullsbit e.l.)
• Voltmeter
• Krokodilleklemmer
• Stålull til å pusse metallene
• Kamera (mobil, til bilder)

Metode:
Forsøk 1: 
Vi samlet all utstyret vi trengte. Vi rullet sitronen mot slik at den ble litt mykere og saftigere. Vi pusset alt av metallet vi skulle ta i bruk med stålull. Dette er for å gjerne oksidasjonen på overflaten til metallene. Deretter stakk vi en galvanisert spiker og en 50-øring i sitronen. Vi koblet opp til voltmeteret ved hjelp av krokodilleklemmerne: den positive i spikeren, og den negative i kronen. Vi gjorde det samme med magnesium, der magnesium erstattet kronen. Deretter prøvde vi sink, som erstattet magnesium. Vi prøvde oss også frem med bly. Vi noterte ned resultatene. 

Forsøk 2:
Vi samlet alt utstyret vi trengte. Vi tok frem to rene begerglass og to rene rørepinner. Vi tok ca. 1 teskje av sinksulfat i det ene glasset, og samme mengden av kobbersulfat i det andre. Vi tok lunkent vann (rundt 37 grader celcius, som kroppstemperatur) og blandet dette ut. Vi tok deretter kobberstangen i kobbersulfatløsningen, og sink i sinksulfatløsningen. Vi klypte voltmeteret i stengene: den positive i kobberstangen, og den negative i sinkstangen. Vi lagde saltbroen, som er elektrolytten. Det var en saltløsning av natriumsulfat. Vi tok tørkepapir, og brettet det til et avlangt "bånd". Vi dynket den i saltløsningen, slik at den var helt gjennomvåt. Vi tok deretter endene i hver sitt begerglass – en ende i kobberløsningen, en ende i sinkløsningen. Vi så at vi fikk spenning på voltmeteret.

Resultater og observasjoner:
Forsøk 1:

Vi fant ut at:

1. 50-øring (kobber) i sitronen ga 0,1 V
2. Magnesium i sitronen ga 0,7 
3. Sink i sitronen ga 0,4 V
4. Bly i sitronen ga 0,3 V (ikke avbildet)

Vi ser at spenningen er avhengig av hva slags metall man bruker. Det er fordi metallene er ulikt plassert i spenningsrekka. 

Li, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Au, Pt

Metallet som står til venstre i spenningsrekka, blir den negative elektroden, mens den som står til høyre blir den positive elektroden. Jo større avstand det er fra den negative elektroden til den positive elektroden, jo større blir spenningen.

Strømmen vi får kommer fra redoksreaksjonene mellom stoffene i sitronbatteriet. Denne kjemiske energien blir omdannet til elektrisk energi.

Forsøk 2:

Ved sinkstanga blir skjer det en oksidasjon – elektroner blir avgitt. Sinkatomene blir til sinkioner som går ut i løsningen. Det blir altså mindre av sinkstanga.
Reaksjonslikningen er: Zn → Zn²⁺ + 2e^-

Ved kobberstanga skjer det en reduksjon. Elektronene blir tatt opp av kobberionene i løsningen. Det blir dannet fast kobber på kobberstanga. Det blir altså mer av kobberstanga.
Reaksjonslikningen er: Cu²⁺ + 2e^- → Cu

Elektronene går fra den negative polen (sinkstanga) til den polen siden (kobberstanga). 
Hele reaksjonen blir:  Zn (s)+ Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu (s) + elektrisk energi

Vi har lært at metaller kan få elektroner av metaller lenger opp i spenningsrekka.

Li, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Au, Pt

Sink er (Zn), og kobber er (Cu). Altså kan kobber lett få elektroner fra sink. Vi har også lært at metaller får større spenning mellom seg når de er lenger fra hverandre på spenningsrekka. Det vil altså si at bly (Pb) og kobber (Cu) ikke ville fått særlig stor spenning mellpm seg.

Drøfting og feilkilder:
Vi lærte at å pusse metallene med stålull gir økt spenning. Vi prøvde også å pusse litt ekstra på noen av metallene, og det ga ørlite grann utslag på spenningen, rundt 0,05-0,1 mer spenning.

Sitronen var noe hard og kanskje ikke så moden som den kunne ha vært. Vi opplevde å få noe lavere spenning enn andre i klassen. 

Vi byttet voltmeter halvveis i forsøk 1, da den første viste seg å være litt ødelagt. Vi sammenliknet de to voltmeterne, men forskjellen var svært liten. 

Vi vasket utstyret godt før vi brukte det. Klasser før oss kan ha brukt utstyr til andre ting, og kanskje ikke vasket så godt. Urene glass kan gi unøyaktighet, eller til å med påvirke blandingene vi lagde, pga. reaksjoner med eventuelle andre stoffer. (i forsøk 2).

Konklusjon:
Vi har lært om hvordan kjemisk energi kan bli til elektrisk energi.
Vi har kommet fram til at Daniellcellen har færre variabler enn sitronbatteriet, og kan som batteri var over noe lenger tid enn sitronbatteriet.

Kilder:

• Brandt, Harald m/ flere (2015): Naturfag Påbygging, Aschehoug
• http://ndla.no/nb/node/15925?fag=7
• http://ndla.no/nb/node/14709?fag=7
• http://ndla.no/nb/node/14710?fag=7

Enkle redoksreaksjoner – metallenes spenningsrekke

Kap. 6 – Redoksreaksjon: Elevøvelse 
Metallenes spenningsrekke

Hensikt:
Hensikten med eleveøvelsen er å lære om metallenes spenningsrekke og hva slags betydning den har i kjemiske forbindelser med metallene. Vi skal fokusere på grunnstoffene kobber, sink og sølv.

Bakgrunnsteori:
I denne øvelsen er det nyttig å kunne noen begreper som vi lærte i forrige øvelse(ny fane).

Metallene har få elektroner i det ytterste skallet, og har lett for å gi disse fra seg til grunnstoffer i gruppe 16 og 17, i et ønske om å oppnå edelgasstruktur. De blir altså lett oksidert, mens grunnstoffene i gruppe 16 og 17 blir lett redusert. 

Viktige begreper:

• Den elektrokjemiske spenningsrekken: "Spenningsrekka": Metallene er rangert inn i hvor lett de blir oksidert. Metallene til venstre i dette utdraget blir lett oksidert og danner dermed positive ioner. Alle metallioner vil kunne reagere med metaller som ligger lenger til venstre en den selv, som gjør det naturlig å kalle det en "rekke". Her er et utdrag fra spenningsrekken.

• Elektronegativitet: Elektronegativitet er et mål på hvor lett grunnstoff tar opp elektroner. Fluor (F) er det mest elektronegative grunnstoffet. På samme måte kan vi si at grunnstoffer som lett gir fra seg elektroner er elektronpositive.
• Edelmetaller: Edelmetaller er lite reaktive. De står til høyre for hydrogen i spenningsrekken, og er svært stabile. De avgir ikke elektronene så lett som metallene til venstre for hydrogen i rekka. De edle metallene finnes rent i naturen, i motsetning til andre metaller. Eksempler er gull, sølv, kopper og platina. 

Hypotese:

Forsøk 1: Kobber vil ta et elektron fra sink når du putter en sinkbit oppi kobbersulfatet. Omvendt vil derimot ikke gi noen reaksjon, fordi kobber er bak sink på spenningsrekken.

Forsøk 2: Sølv vil ta elektroner fra kobber, og bli negativt ladet, og sølv blir positivt ladet. 

Utstyr:

• 3 små begerglass
• Vernebriller
• Frakk (valgfritt)
• Mobil/kamera (bilder)
• Sinksulfatløsning (ZnSO₄)
• Kobbersulfatløsning (CuSO₄)
• Sølvnitrat (AgNO₃)
• Sink (Zn_(s))
• Kobber (Cu_(s))

Metode:
Forsøk 1: Vi fant fram alt utstyret vi trengte. Vi helte sinksulfatløsning i det ene begerglasset og kobbersulfatløsning i det andre. Vi satte en liten bit kobbertråd i sinksulfatløsningen, og en liten bit sink i kobbersulfatløsningen. Vi tok bilder underveis.

Forsøk 2: Vi fant fram en kobbertråd og helte sølvnitratløsning i et glassbeger. Vi satt kobbertrådet forsiktig i begeret. Vi tok bilder da det straks begynte å gro noe på tråden.

Resultater og observasjoner:
Forsøk 1:

Det tok veldig lite tid før sinkbiten ble mørk, og etter litt tid begynte den å bli oppløst i kobberionene. Kobbertråden skjedde det derimot ingenting med, uansett hvor lenge vi ventet. Sink går i oppløsning, og går fra sink i metallform til sinkioner. Kobberionene blir redusert og blir til kobber i metallform, samtidig som sink blir oksidert og blir til ioner.

Reaksjonslikningen her er: Cu²+ + Zn → Cu + Zn²+

Forsøk 2:

Det tok kort tid fra kobbertråden var satt i sølvnitratløsningen før den begynte å reagere. Vi ristet litt på glasset til slutt for å se om noe rørte seg. Det er sølv som dannes. Kobber i metallform blir til kobberioner fordi den "bytter plass" med sølvet. Sølvet i ioner blir til sølv i metallform. Altså blir kobberet oksidert og sølvet redusert.

Reaksjonslikningen her er:  2Ag⁺+ Cu → 2Ag + Cu²⁺

Drøfting og feilkilder:
Vi har gjort to forsøk i denne elevøvelsen, hvor vi i det første prøvde å lage reaksjoner begge veier (kobber i sink, sink i kobber). I det andre gjorde vi det bare den ene veien (kobber i sølv, men ikke sølv i kobber). Likevel vet vi utifra det vi har lært om spenningsrekken at det ikke hadde skjedd noe. Sølv er nemlig edlere enn kobber, og oksideres ikke like lett. Samtidig vet vi at sølv ikke er spesielt rimelig, og vi hadde ikke behøvet å prøve det ut når vi vet hva som skjer.

Konklusjon:
Vi har funnet ut at sinkatomer har lettere å for å gi fra seg elektroner enn det kobberatomer har. Kobber er altså edlere enn sink, og er dermed lenger til høyre på spenningsrekken enn sink.

Vi har også funnet ut at kobberatomer har lettere for å gi fra seg elektroner enn det sølvatomer har. Sølv er altså edlere enn kobber, og oksideres ikke like lett.

De tre metallene vi har fokusert på i denne øvelsen kan vi rangere slik i spenningsrekken slik: 

Sink (Zn), Kobber (Cu), Sølv (Ag).

Sink gir altså lettest fra seg elektroner av disse tre, og er minst elektronegativ. Sølv er den som er mest edel, og mest elektronegativ. 

Kilder:

• Brandt, Harald m/ flere (2015): Naturfag Påbygging, Aschehoug
• http://ndla.no/nb/node/4929?fag=7 (Simulering av spenningsrekken)
• http://ndla.no/nb/node/14658?fag=7 (Plassering i spenningsrekken)
• Powerpoint fra lærer (Spenningsrekken)