Elevøvelse 9 - arvelighetsforhold hos mennesket

Hensikten med øvelsen er å undersøke fordelingen hos oss selv, mellom ulike fenotyper og genotyper, som er lett å observere.

Utstyr: Det du trenger for å gjennomføre øvelsen er deg selv og et PTC-papir.

Gener kan vi se på som organismens oppskriftsbok. DNA består av basene adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og tymin (T). Det er rekkefølgen av disse basene som utgjør informasjonen i genene. Det er genet som gir oppskriften til proteinene og derfor hvilke oppgaver de skal utføre i kroppen, for eksempel å produsere brunt hår.

Fenotype er egenskapen slik den kommer til uttrykk. Det kan for eksempel være fargen på øynene, kjønn og om man får til å rulle tungen. Genotype betyr hvilke arveanlegg (gener) man har. Om egenskapen er dominant eller recessive. Man beskriver dominante gener med stor bokstav og recessive gener med små bokstaver.

I denne tabellen ser vi hvilke fenotyper og genotyper jeg har:

Etter at jeg fylte ut tabellen tok jeg i bruk det genetiske hjulet for å finne ut hvilket genotypenummer jeg har. 

I det genetiske hjulet fylte jeg inn de dominante og recessive egenskaper. Til slutt kunne jeg se at jeg har genotypenummer 49. Det var andre i klassen som også hadde 49 som genotypenummer, men betyr det at vi har helt like gener? Vi gjorde to undersøkelser til for å finne ut dette. 

Anne i klassen min hadde samme genotypenummer som jeg. Begge tok to undersøkelser til for å se om vi fortsatt var like. Vi sammenlignet hverandres tabeller og fant ut at vi begge har flest dominante gener, men vi var ikke særlig like, alikevel. Anne har blant annet krøllete hår, mens jeg har glatt hår. Jeg er nærsynt, mens Anne er ikke det osv.

Det er ikke sannsynlig at to mennesker har helt lik genotype for alle egenskaper. Det er kun eneggede tvillinger og kloner som har det. I Norge er det kun eneggede tvillinger som har lik genotype, fordi det ikke er lov å klone mennesker. Planter derimot kan ha helt lik genotype for alle egenskaper.

Kilder: Naturfag 3, ndla

- Emma

Elevøvelse 8 - Halveringstid

Hensikten med dette forsøket var å simulere halveringstiden til et radioaktivt stoff, med terninger.

Utstyr:

• Et krus
• 20 terninger

Først litt teori

Halveringstid forbindes for det meste med radioaktive stoffer, men det brukes også innen andre områder. Denne øvelsen går ut på å simulere halveringstiden til et radioaktivt stoff . Et radioaktivt stoff er en isotop av et grunnstoff hvor atomkjernen er ustabil. Det frigjøres derfor energi i form av radioaktivt stråling fra atomkjernen: alfastråling, betastråling og gammastråling.

Alfastråling er heliumkjerner. Når ustabile atomkjerner sender ut partikler av to nøytroner og to protoner (helium) er det alfastråling. Når en atomkjerne har sendt ut heliumkjerner vil de nye atomkjernene inneholde to protoner mindre og det blir derfor dannet et nytt grunnstoff. For eksempel hvis grunnstoffet radium- 226 sender ut alfastråling vil det bli dannet det nye grunnstoffet radon-222. Vi ser at radium-226 ligger som nr 88 i det periodesystemet. Det vil si at grunnstoffet har 88 protoner i kjernen. Når den da sender ut alfastråling blir det slik: 88 protoner - 2 protoner (helium) = 86 protoner. Da ser vi i det periodiske systemet at grunnstoffet som har 86 protoner er Radon-222. Når det sendes ut alfastråling betyr det at det nye grunnstoffet alltid vil bli et lenger ned i det periodiske systemet, det er omdannet og er ikke radioaktivt lenger.

Betastråling er elektroner. Når atomkjernen sender ut betastråling er det elektroner som sendes ut i en stor fart. Grunnen til at atomkjernen sender ut elektroner fra kjernen (der det egentlig ikke skal være noen elektroner) er fordi et nøytron blir omdannet til et proton og et elektron. Protonet blir værende i atomkjernen, mens elektronen sendes ut som radioaktiv stråling. Nå har atomkjernen et proton for mye og det har derfor blitt omdannet til et nytt grunnstoff. For eksempel når bly-211 sender ut betastråling blir det dannet grunnstoffet vismut-211. Bly-211 har 82 protoner i kjernen + et til som ble omdannet fra nøytronet. Nå er det 83 protoner i kjernen som betyr at det er blitt grunnstoffet vismut-211. I betstråling vil det nye grunnstoffet alltid være et grunnstoff lenger opp i periodesystemet.

Gammastråling er elektromagnetisk stråling av energirike gammafotoner. Det er energien som atomkjernen slipper ut etter at den har sendt ut alfastråling og betastråling. Gammastråling er rett og slett overskuddenergien fra atomkjernen. I kontrast til de to andre strålingstypene er energien til gammastråling mange tusen ganger større. 

Halveringstiden til et radioaktivt stoff er derfor det tidsrommet det tar for stoffet å spaltes. Altså den tiden det tar der halvparten av atomkjernene i et stoff er omdannet til andre atomkjerner/nytt grunnstoff (så blir den halvert igjen, og igjen til nesten alle atomkjernene er bitt omdannet). Radioaktive stoffer kan bli spaltet på kort halveringstid eller lang halveringstid. For eksempel er halveringstiden for det radioaktive stoffet uran-238 så mye som 4,5 milliarder år!

Framgangsmåte:

Først lagde vi en tabell som består av 5 serier der vi skal kaste 20 terninger, 10 ganger i en serie. Da vil det bli til sammen kastet 100 terninger (grunnen til at vi kastet i serier var fordi vi ikke hadde 100 terninger å kaste samtidig). En sekser på terningen simulerer spalting av en atomkjerne. Derfor skulle vi ta bort hver sekser terning i hvert kast og skrive ned hvor mange ikke-seksere det var igjen. I tabellen under ser vi utfallet av alle kastene:

Vi tenker oss at terningene kastes en gang i minuttet, altså 100 minutter til sammen etter vi har kastet alle. I linjediagrammet under er y-aksen antall terninger/radioaktive stoffer og x-aksen er antall minutter. Hvis vi leser av tabellen ser vi at det har gått 3,5 minutter, når stoffet er halvert.

Resultat: halveringstiden for det radioaktive stoffet vi simulerte er da ca 3 minutter og 30 sekunder.

Kilder: Wikipedia, NDLA og boken Naturfag 3

Bilder: meg

- Emma

Elevøvelse 7 - Daniellcelle

Hensikten med dette forsøket var å koble sammen et galvanisk element/ Daniellcelle (batteri) som gjør om kjemisk energi til elektrisk energi, samt å undersøke hvor høy spenning vi kunne få ut av elementet.

Utstyr:

• Kaffefilter (saltbroa)
• Glassbeger
• Kobberelektrode
• Sinkelektrode
• Kobbertråd
• Multimeter
• Lysdiode 

Fremgangsmåte:

1. Først fylte vi et av begerglassene med sinksulfat (gjennomsiktig) og det andre med kobbersulfat (blå).
2. Deretter dyppet vi hele kaffefilteret i natriumsulfat (vann og salt) før vi rullet den sammen til en pølse som vi plasserte med en ende i hvert glassbeger.
3. Det neste vi gjorde var å koble sammen elektrodene med en kobbertråd og en lysdiode.
4. Så koblet vi til multimeteret og leste av spenningen. 

Observasjoner:

Da vi koblet til multimeteret viste det en spenning på max. 1.13 Volt, noe som ikke var nok til å få lysdioden til å lyse.

Hvordan fungerer en Daniellcelle?

Daniellcellen er en galvanisk celle. Det betyr at den må bestå av to poler og imellom de må det være en  elektrolytt. Daniellcellen består derfor av to halvceller som er bundet sammen med en saltbro og en ytre krets. Det må være to forskjellige metaller, en i hver celle: sinkstanga (anode) i den ene og en kobberstang i den andre (katode). Sinkstanga står i et kar med sinksulfat ZnSO₄ og kobberstanga står i et kar med kobbersulfat CuSO₄. Begge løsningene inneholder ioner, sinkioner i den ene og kobberioner i den andre. Karene/cellene er koblet sammen med en salt bro. Vi brukte et kaffefilter og dyppet det ned i natriumsulfat (Na₂So₄), som inneholder salter (elektrolytt).

Vi forsøkte også å bryte strømkretsen ved å ta opp og ned saltbroen. Da vi tok opp saltbroen fra vannet oppdaget vi at multimeteret ikke registrerte noe spenning. Altså fungerer saltbroen som en slags bryter.

Sinkstanga og kobberstanga koblet vi sammen med et multimeter, og en kobbertråd med en lysdiode. Sinkstanga er den negative polen. Det er fordi sink ligger høyst opp på spenningsrekka og vil derfor gi fra seg elektroner til pluss polen som er kobber. Kobber ligger lenger ned på spenningsrekka og vil derfor ta til seg elektroner.

Sinkatomene gir fra seg to elektroner fra ytterste skall. Reaksjonen blir slik: Znà Zn²⁺ + 2e^-. Sinkatomene blir oksidert til Zn2+ ioner og går ut i løsningen. Det er årsaken til at sinkstanga mister masse.

Elektronene går i en ytre krets igjennom multimeteret og kobbertråden med lysdioden. På multimeteret målte vi en spenning på max 1,13 volt som ikke var nok til at kobberdioden lyse. Deretter går elektronene ned til kobberstanga. Kobberionene tar opp to elektroner og reaksjonen blir slik: Cu²⁺+2e^- à Cu. Da er det kobberet som blir redusert og Cu2+ ionene blir til Cu atomer. Kobberionene blir derfor nøytrale og setter seg på kobberstanga, det er årsaken til at stanga blir større.

Reaksjonsligningen for daniellcellen blir: Zn + Cu²⁺ --> Zn²⁺ + Cu + elektrisk energi

Saltbroen sin oppgave i elementet er å lede strøm, og den lar ikke løsningene i karene blande seg. I sinkkaret er det et overskudd av positive ladet ioner, mens i kobberkaret er det et overskudd av negative ioner. So_4- ioner vil flytte seg over til pluss siden for å skape en nøytral balanse.

Kobbersulfat får grønn farge når det blir redusert. Det kan vi ofte se når det blir kobberbeslag på bygninger. Her ser vi at væsken går fra å være helt blå, til mer grønn aktig farge og saltbroen har blitt farget gul. Det er fordi svovel er gult.

Slik fungerer Daniellcellen der den gjør om kjemisk energi til elektrisk energi. Potensialet for spenningen i Daniellcellen er 1,1 V, som dessverre ikke var nok til at lysdioden kunne lyse. Hadde vi brukt andre metaller som lå lenger opp og lenger ned på spenningsrekka hadde vi fått mer spenning. Jo større forskjell mellom metallene i spenningsrekka, jo mer spenning blir det.

Alle redoksreaksjoner kan gå andre veien (omvendt). Siden batteriet har to celler i motsetning til sitronen som bare har en er dette batteriet oppladbart. Dersom man kobler til en spenningskilde til elektrodene i cellen kan man tvinge ionene til å gå tilbake til den negative polen (elektrolyse). Da vil reaksjonslikningen gå omvendt: elektrisk energi + Cu + Zn²⁺ --> Cu²⁺ + Zn

Kilder: Naturfag 3, ndla.no

Bilder: meg

- Emma

Elevøvelse 6 - Sitronbatteri

Hensikten med denne elevøvelsen var å laget et batteri av en sitrusfrukt. Jeg valgte ta bruke en sitron og se hvor mye strøm den kunne produsere.

Utstyr:

• Sitron
• Kobberelektrode
• Sinkelektrode
• Multimeter
• Lysdiode

· 

Framgangsmåte:

Jeg startet med å rulle sitronen langs bordet for å mose den litt. Det gjorde jeg for å danne mer væske i sitronen, som kan lede strøm (elektrolytt). Deretter stakk jeg kobberelektroden (pluss polen) ned i sitronen på den ene siden og Zinkelektroden (minus polen) på andre siden. Lysdioden (en liten lampe som krever liten spenning for å lyse. Har også to poler av sink og kobber) stikker jeg ned i sitronen mellom elektrodene. Til slutt kobler jeg til et multimeter for å se hvor mye spenning sitronen kunne produsere og om det var nok til at lysdioden kunne lyse.

Observasjoner:

På multimeteret kunne jeg se at spenningen varierte og maks var 1,13 V. Det var dessverre ikke nok spenning til at lysdioden kunne lyse.

Hvordan går det til at en sitron blir et batteri ved hjelp av kobber og sink?

Hvis vi tar for oss spenningsrekka kan vi se at sink ligger høyere enn kobber. Det vil si at kobberet trekker til seg elektroner lettere en det sink gjør. Elektronene som sink atomet har blir derfor trekket mot kobber atomet. Da er det sinkatomet som blir oksidert. Sinkatomet har to elektroner i det ytterste skall, som det ikke vil ”ha”. Sinkatomet kan derfor binde seg sammen med et annet sinkatom med to elektroner i ytterste skall og de deler på de to elektronene i ytterste skall. Den blir derfor oksidert fordi den gir fra seg to de elektroner og har derfor mindre elektroner enn protoner (den blir positivt laddet). Reaksjonen blir slik: 2Zn à Zn₂ + 2e-. Sinkatomene løsner fra sinkelektroden og den blir derfor mindre.

Reduksjonen skjer på kobberelektroden. Elektronene som Zn har sendt ut går igjennom multimeteret og vi leser av spenningen. Deretter kommer de til kobberelektroden. Kobberatomet tar til seg disse to elektroner, og blir nøytralt. Reaksjonen blir slik: Cu²⁺ + 2^e- à Cu. Når kobberatomet er nøytralt vil man ikke kunne bruke det lenger, og det vil derfor kladde seg på kobberstanga.

Sitronsyren fungerer som en saltbro. Syren inneholder positivt og negativt ladde ioner. Positive ladde hydrogen ioner tar til seg elektroner fra zinkelektroden (som gikk i kretsen) og danner en hydrogengass. 2H+ +2e^- à H₂ (g). Kobberelektroden sin oppgave er derfor å trekke til seg elektronene fra zinken og frakte de helt ned til sitronsyren's H+ ionene. Til slutt er det ikke flere H+ ioner i syren og batteriet slutter å fungere.

På multimeteret observerte vi at det ble ulik spenning. Grunnen til at det spenningen ikke var konstant kunne være flere årsaker. Som for eksempel forurensing, konsentrasjon, indre motstand i elektrolytten, temperatur, motstand (for eksempel belegg) eller gassen som dannes ved kobberelektroden kan hindre H+ til å komme fram til kobberelektroden.

Ved disse redoksreaksjonene blir kjemisk energi overført til elektrisk energi. En slik spenningskilde kaller vi for en galvanisk celle (består av to poler og mellom polene er det elektrolytt). Denne galvaniske cellen har mulighet til å generere rundt 1 volt. Lysdioden krever høyere spenning for å lyse, vi fikk derfor ikke lys i den. Hadde vi for eksempel seriekoblet flere sitroner sammen hadde det blitt høyere spenning. Jo flere sitroner i serie, jo høyere spenning blir det.

Sitronen er et ”engangsbatteri” fordi det ikke går an å lade det opp. Sitronbatteriet har kun et kammer og det produserer lite spenning. Det går derfor ikke å tvinge redoksreaksjonene til å gå andre veien (omvendt), slik at det lades opp. (elektrolyse)

Kilder: NDLA.no, Naturfag 3 og Wikipedia

Bilder: meg

- Emma