Scheikundejongens » natuurkunde

MinutePhysics: Natuurkunde in een minuut

Mark — Mon, 23 Apr 2012 14:23:29 +0000

Op YouTube kwam ik het kanaal van MinutePhysics tegen. Wekelijks wordt hier in enkele minuten een onderwerp uit de natuurkunde uitgelegd met behulp van leuke tekeningen. Hoewel de onderwerpen misschien strikt genomen alleen maar natuurkundig zijn, hebben genoeg filmpjes ook chemisch tintje. Neem bijvoorbeeld het filmpje hieronder, over hoe Einstein het bestaan van atomen en moleculen afleidde aan de hand van de Brownse beweging van colloïden.

http://www.youtube.com/watch?v=nrUBPO6zZ40

Eén van mijn andere favoriete filmpjes legt uit wat vuur is, waarom het een bepaalde kleur heeft en waarom een vlam zo’n karakteristieke vorm heeft. Daar hebben we ook al eens over geschreven. En over hoe je een groene vlam kunt maken.

http://www.youtube.com/watch?v=1pfqIcSydgE

En omdat het internet niet zonder lolcats kan, tot slot een filmpje over Schrödinger’s kat. Al weet ik niet of die kat wel zo blij is.

http://www.youtube.com/watch?v=IOYyCHGWJq4

MinutePhysics is de laatste tijd erg populair geworden en heeft al ruim 210.000 abonnee’s op YouTube. Dat is drie keer meer dan Periodic Video’s!

In de bonus: de maker van de MinutePhysics-filmpjes gaf laatst een lezing over goede en slechte informatieve video’s op YouTube. Bekijk die hier.

Een kort grafisch overzicht van wat we niet weten

Aldo — Fri, 20 May 2011 07:00:54 +0000

De eindexamens zijn bezig en dat betekent dat een hoop middelbare scholieren straks aan de volgende stap in hun leven gaan beginnen. Het VWO leidt scholieren op, zodat ze straks aan de universiteit kunnen beginnen. De universiteit leidt op diens beurt weer op, om onderzoeker te worden. En onderzoekers kijken naar alles wat we niet weten.

Ruim een eeuw geleden, was de natuurkunde af. Dat was in ieder geval de consensus, dat was wat de meeste natuurkundigen geloofden. Er moesten nog wel een hoop dingen gemeten worden, maar hoe die dingen gemeten moesten worden, was al duidelijk. Toen kwam de Duitse Max Planck langs en zei slimme dingen. Veel gedoe en opeens wisten we niets meer. Zo dachten we dat we vast zaten en alles wisten wat er te weten viel, en zo wisten we dat we absoluut niets begrepen.

Nu, honderd jaar later, weten we nog steeds niet goed wat zwaartekracht is, laat staan waar het vandaan komt. Voor alle scholieren die hun Engels nog even bij willen schaven én net zo opgewonden raken van de hoeveelheid dingen die we niet weten, het volgende filmpje.

Via de PhD Comics.

Proefjes voor het basisonderwijs

Mark — Fri, 29 Apr 2011 19:40:05 +0000

In 2004 is op initiatief van Het Grote Wetenschappelijke Opperhoofd Robbert Dijkgraaf, de website proefjes.nl opgericht. Op deze website zijn eenvoudige experimenten te vinden voor kinderen vanaf 8 jaar. De proefjes laten de leerlingen op een leuke manier kennis maken met natuurkunde, scheikunde en biologie. Voor de proefjes zijn over het algemeen geen bijzondere materialen nodig en de proefjes zijn kind-veilig.

De proefjes zijn ingedeeld rond thema’s, zoals lucht, vuur, water en elektriciteit. Ook zijn bijvoorbeeld alle scheikunde-gerelateerde proefjes terug te vinden via scheikunde.proefjes.nl. Leerkrachten uit het basisonderwijs kunnen voor hun leerlingen kant-en-klare werkboeken downloaden. Verder zijn er op de site ook filmpjes te vinden die in samenwerking met de VPRO zijn gemaakt. Helaas is voor het bekijken van die filmpjes RealPlayer nodig, wat toch een beetje uit de tijd is geraakt. Misschien kunnen de makers de filmpjes ook op YouTube zetten? Wel zo eenvoudig.

Op de site staan een boel leuke proefjes. Een aantal van mijn favorieten zijn:

maïzena en water;
het uitschenken van een kaars met CO2;
het nut van afwasmiddel bij het afwassen;
rode kool of bloemen als pH-indicator gebruiken.

Er staan nog veel meer leuke proefjes op de site, dus neem vooral een kijkje.

Overpeinzing van de dag

Aldo — Mon, 17 Jan 2011 09:00:53 +0000

Als je door de Scheikundejongens heen zou scrollen, kom je niet ongeregeld lange lappen tekst tegen. Vandaag een korte overpeinzing. Een overpeinzing voor iedereen, die voor veel mensen iets anders zal betekenen en die je iets anders kan leren. In het geval dat je het er niet mee eens bent, hoor ik dat natuurlijk graag in de commentaren hieronder. Een vertaling van een citaat van Nobelprijswinnaar Roald Hoffman:

“Als ik scheikunde aan buitenstaanders probeer uit te leggen, heb ik grofweg drie soorten publiek: de man op de straat, mede-academici in de geesteswetenschappen en natuurkundigen. Alledrie de soorten publiek weten even weinig van scheikunde, maar het lastigste publiek is toch wel de natuurkundigen, omdat zij denken dat ze het begrijpen, maar dat doen ze niet.”

Via de Curious Wavefunction

De blogosphere is dood — Leve de blogger

Aldo — Wed, 01 Dec 2010 08:32:10 +0000

De blogosphere is de verzameling van alle weblogs op het Internet. Weblogs zijn een van de oudere vormen van webpagina’s op het Internet en ik weet zeker dat ze nog lang zullen blijven bestaan. Helaas ben ik een uitzondering: de weblog schijnt dood. Aan alle kanten hoor ik opeens dat bloggen uit is en dat Twitter (formeel een microblog) en Facebook ervoor zorgen dat niemand meer blogt. Heeft de TV de radio verdreven? Of heeft Internet ervoor gezorgd dat niemand meer TV kijkt? Gaat de iPad ervoor zorgen dat de desktop uitsterft?

De Wiskundemeisjes hebben zich teruggetrokken en plaatsen alleen nog de columns die ze schrijven voor de Volkskrant; de weblogverkiezing van Nederland “Dutch Bloggies” houdt er na 10 jaar mee op en dan krijg ik een mailtje van een trouwe lezer die denkt dat bloggen dood is. Hij bedoelt het niet verkeerd. Dat haalt hem de donder, want hij begint er net zelf eentje: Chemielog. Ik wens hem alle succes.

Wat mij bij het begin van de Scheikundejongens al opviel, is hoe enorm veel Engelstalige weblogs er over scheikunde zijn — en hoe verschrikkelijk weinig er in het Nederlands zijn. Zelfs als ik bedenk dat er meer Engelstaligen dan Nederlandstaligen verbonden zijn aan het Internet. Als we nu eens alle commerciële en overheidsgefinancierde blogs weg denken, dan kan ik de de hoeveelheid Nederlandse scheikundeblogs op één hand tellen. Zó weinig heeft de Nederlandse chemicus toch niet te vertellen?

Het is gemakkelijk om hier cynisch over te doen: die zogenaamde Nederlandse kenniseconomie waar politici zo prat op gaan, wordt systematisch ondermijnd. Studenten moeten belachelijke bedragen gaan betalen voor alle extra’s die ze naast hun studie willen doen, politici hebben geen idee wat voor gave dingen ze allemaal kunnen doen om scholieren te interesseren in wetenschap en universiteiten krijgen veel minder geld te besteden aan onderzoek en wetenschappers.

Begrijp me niet verkeerd. Ik heb niet alle kennis in pacht, maar ik weet wel wat ik interessant vind. De Scheikundejongens is een weblog die ik zelf leuk vind om te lezen. Nu heb ik het geluk dat ik geen probleem heb met Engelse teksten, maar sommige middelbare scholieren worden volgens mij toch af geschrokken door Engelse teksten. Snap ik ook wel een beetje. Vandaar dat ik zo graag zou willen dat er meer leesvoer in het Nederlands beschikbaar komt. De volgende generatie wetenschappers laat zich niet zomaar overhalen. Ik denk dat er genoeg ruimte is in de (scheikundige hoek van de) Nederlandse blogosphere en ik weet zeker dat er genoeg is om over te schrijven.

Lieve scheikundigen in Nederland, lieve natuurkundigen, lieve biologen, lieve wiskundigen, lieve alles-wat-ook-maar-iets-met-bèta-te-maken-heeft: registreer een leuk domeintje en blog.

Twee Nobelprijzen scheikunde?

Aldo — Fri, 08 Oct 2010 08:10:29 +0000

Afgelopen dinsdag is de Nobelprijs voor de natuurkunde en woensdag die voor de scheikunde uitgereikt. Mijn stelling: de prijs is dit jaar anderhalf keer naar de scheikunde gegaan.

Er wordt al sinds jaren gezeurd dat de Nobelprijs voor de scheikunde steeds meer naar biologische en biochemische onderzoeken gaat. Dit jaar is weer een klassiek scheikundig thema aan de beurt: de katalyse van een organische synthese. Direct begon een collega van mij te zeuren: “wanneer is er eens iets fysisch chemisch aan de beurt?” Lieve lezer, u begrijpt dat ook wetenschappers mensen zijn.

Nu het interessante. De prijs voor de natuurkunde is gegaan waar veel van mijn scheikunde-collega’s onderzoek naar doen: het twee-dimensionale grafeen. Grafeen is het moleculaire koolstof-kippengaas, een fantastische elektrische én wamtegeleider, verschrikkelijk sterk en komt van nature voor. Als van een laag grafeen een balletje gerold wordt, heet het een fullereen (een buckyball is het bekendste voorbeeld); als het opgerold wordt tot een koker, heet het een koolstof-nanobuis; als het gestapeld wordt, heet het grafiet. De bekendste toepassing van grafiet is volgens mij de stift in een potlood.

Een artististieke impressie van grafeen: de bollen zijn koolstofatomen. Licentie: Wikimedia CC

Grafeen is nieuw, hip en extreem interessant. En heel lastig te maken. Kunnen organisch chemici uren over praten. En katalytici ook. Maar dat ben ik niet, dus ik wil jullie graag wat vertellen over een van de Nobelprijswinnaars, Andre Geim. Twee leuke weetjes over Geim: hij kreeg in 2000 de Ig Nobelprijs en publiceerde een wetenschappelijk artikel in het tijdschrift Physica B. Met zijn hamster.

De Ig Nobelprijs is een tegenhanger van de Nobelprijs die ook elk jaar wordt uitgereikt. Deze prijs wil onderzoek uitlichten, dat op het eerste gezicht alleen grappig lijkt, maar dat eigenlijk wel degelijk nut heeft. Er waren niet veel mensen die geloofden dat je werkelijk een organisme kon laten zweven in een magneetveld zonder het te vermoorden. Geim deed het. Hij liet een kikker met behulp van een supersterk magneetveld in de lucht zwemmen. Dat maakt hem nu de enige Ig Nobelprijswinnaar die ook een echte Nobelprijs heeft. En andersom. Ik herinner me nog heel goed een item van Klokhuis hierover. Ze vertelden toen dat de magneet zoveel energie vrat, dat ze afspraken moesten maken met de elektriciteitscentrale over wanneer de magneet aan kon.

Het verhaal van de hamster vind ik erg sterk. Boven het artikel staan “A. K. Geim and H. A. M. S. ter Tisha”. Ik vind het een goeie grap en Geim verklaarde later: “Mijn hamster heeft meer aan dat experiment bijgedragen dan sommige van de andere co-auteurs, waarom zou hij niet genoemd worden?” Er werd hem verweten dat hij de wetenschap niet meer serieus nam, waarop hij stelde dat serieus zijn niet betekent dat je saai moet zijn.

Tot slot nog een bekentenis: ik, chemicus, heb zoveel meer kwantumchemie gezien dan organische chemie, dat ik veel meer weet over grafeen (zowel de toepassingen als de onderliggende theorie) dan over de palladium-gekatalyseerde cross couplings in organische synthese.

Wil je meer weten over de Nobelprijs voor de scheikunde van dit jaar? Op Kennislink|scheikunde staat hierover een erg goed artikel. Op Kennislink|nanotechnologie staat ook een interview met Andre Geim.

Nanotechnologie is ook gewoon scheikunde

Aldo — Wed, 26 May 2010 07:00:21 +0000

Deze column verscheen gister op Kennislink.

Sinds een decennium of wat is nanotechnologie hartstikke hip. Volgens definities betreft nanotechnologie alle wetenschap die sleutelt aan materialen waarbij één of meerdere dimensies tussen 1 en 100 nanometer liggen. Een nanometer (nm) is een miljoenste millimeter. Bij het maken van nanomaterialen komt vaak scheikunde kijken, terwijl we voor het verklaren van de eigenschappen juist natuurkunde nodig hebben. Maar nanotechnologie is zo verweven in allerlei natuurwetenschappen dat het zich lastig laat indelen in klassieke termen als natuur- en scheikunde. Om die reden wordt nanotechnologie ook wel een vakgebied op zich genoemd.

Het speciale aan de nanomaterialen is dat hun eigenschappen niet alleen afhangen van de chemische samenstelling, maar ook van hun grootte. Een bekend voorbeeld hiervan is goud. Goudbolletjes van enkele tientallen nanometer zijn niet meer goudkleurig, maar juist rood. Hoewel men hier destijds geen weet van had – en het toen zeker nog geen nanotechnologie heette – werd dit in de Middeleeuwen al gebruikt om glas in lood een rode kleur te geven. In 1847 was het de Britse natuur- en scheikundige Michael Faraday die er achter kwam dat de rode kleur werd veroorzaakt door de grootte van de goudbolletjes.

Niks nieuws onder de zon dus, zou je zeggen. Dat er momenteel sprake is van zowel een nano-angst als een nano-hype vinden we dan ook behoorlijk vreemd.

Een mooi voorbeeld van nanotechnologie: quantum dots, bolletjes van halfgeleiders van enkele nanometers groot. Afhankelijk van de precieze grootte zenden de quantum dots onder invloed van UV-straling diverse kleuren zichtbaar licht uit. Afbeelding © Scheikundejongens

Nano-angst

Allereerst die angst. Omdat nanomaterialen nieuwe en soms onbekende eigenschappen hebben, kúnnen ze gevaarlijk zijn. Een schoolvoorbeeld van een gevaarlijk – maar ‘puur natuur’ – nanomateriaal is asbest. Op basis van de chemische samenstelling had niemand verwacht dat het schadelijk zou zijn. Asbest is een silicaat, maar het glas in je raam bevat ook silicaten. Alleen gaat het bij asbest om vezels van silicaat, met een diameter van ongeveer 10 nanometer. En die blijken door hun vorm bij inademing onder andere asbestose en tumoren te kunnen veroorzaken.

Er bestaat bij velen de angst dat nanotechnologie het ‘nieuwe asbest’ zal worden. Zo gaan er bijvoorbeeld stemmen op om dan maar alle nanomaterialen in consumentenproducten te verbieden. Een belachelijk voorstel natuurlijk, omdat veel bestaande producten ook onderdelen bevatten die ‘nano’ zijn. Eenvoudige voorbeelden zijn de eiwitten in melk en het beschermende laagje aan de binnenkant van een chipszak. Niet alles wat ‘nano’ is, is meteen gevaarlijk. Maar dat moet natuurlijk wél getest worden voor een product op de markt wordt gebracht.

Hoe classificeren we al deze nieuwe, misschien gevaarlijke, materialen nou? Dit is een belangrijke vraag tegenwoordig en we weten niet hoeveel lezingen we daarover inmiddels gehoord hebben. Allemaal moeilijkdoenerij, want we testen toch ook hoe gevaarlijk niet-nanomaterialen zijn? We weten toch ook heel goed dat je methanol maar beter niet kunt drinken maar dat ethanol (met mate) geen bezwaar is? Waarom kunnen we niet gewoon verplicht stellen om ook alle nanomaterialen voor gebruik in consumentenproducten te laten testen? Het probleem is misschien dat de huidige regelgeving geen onderscheid maakt tussen een blok goud en gouden nanodeeltjes, omdat ze dezelfde chemische samenstelling hebben. Maar dat kan niet zo moeilijk op te lossen zijn.

Nano-hype

Dan die nano-hype. Laatst kwamen we zinsneden tegen als “nanotechnologie ontwikkelt momenteel nanomaterialen (…)” en “nanotechnologie draagt bij aan duurzame energie”. Dat is net zoiets als “thermodynamica ontwikkelt momenteel ijs om over te kunnen schaatsen”. Nanotechnologie is een nieuw vakgebied, maar nanotechnologie ontwikkelt niets zelf. Dat doen nog altijd de onderzoekers.
Op zich hebben we er niets op tegen dat mensen positief zijn over nanotechnologie. Als je veel over goede ontwikkelingen in een vakgebied leest, dan krijg je daar een warm gevoel bij. Dat is logisch. Maar het kan ook te ver gaan. Soms zijn fans van nanotechnologie als de fans van een rockband. Die hebben ook de neiging te vergeten dat er nog andere bands zijn.

Kortom, er zijn een aantal factoren waar de eigenschappen van een materiaal vanaf hangen. Eerst waren dat vooral chemische samenstelling en stofeigenschappen, maar daar is nu iets nieuws bij gekomen. We weten dat nu ook de grootte (of kleinte, als je wilt) van het materiaal belangrijk is. Het klinkt als een open deur, maar dit is waarom nanotechnologie zo anders is. Toch blijft het gewoon wetenschap. En wetenschap is bedacht door mensen, die de natuur willen beschrijven. In een beschrijving van de natuur is geen plaats voor hypes en angsten. Daar telt alleen objectiviteit.

Overpeinzing over systemen

Aldo — Fri, 16 Apr 2010 07:00:48 +0000

Wij scheikundigen kennen het periodiek systeem der elementen goed. Maar niet alleen wij kennen het. Je leert er al over op de middelbare school en het staat symbool van de hele scheikunde.

Mijn overpeinzing op deze vrijdag: zijn er ook andere (bèta)vakgebieden met een soortgelijk systeem?

Afbeelding via Backreaction

Chemie volgens de BBC

Mark — Wed, 10 Mar 2010 08:06:44 +0000

Afgelopen maandag heeft Aldo al geprobeerd om de vraag “Wat is chemie?” te beantwoorden. Een paar honderd jaar geleden wist men het antwoord op die vraag helemaal niet: scheikunde bestond nog niet eens, hoogstens alchemie. Men dacht nog dacht dat de vier elementen waren — lucht, aarde, water en vuur — en deed verwoede pogingen om lood in goud te veranderen. Aan dit lijstje voegen wij graag nog dingen toe als ether, energie en flogiston.

In een driedelige serie getiteld “Chemistry: A Volatile History” gaat de BBC terug naar die periode. In de serie wordt uit de doeken gedaan hoe de pioniers van de scheikunde de elementen ontdekten en hoe ze daarmee een nieuwe tak van wetenschap creëerden.

httpvp://www.youtube.com/view_play_list?p=B1A8EFA970A903AF

De presentator, prof. Jim Al-Khalili, is grappig genoeg een theoretisch fysicus, maar geeft wel direct toe dat zijn kennis van de sub-atomaire wereld nooit had bestaan zonder scheikunde. Dat is natuurlijk waar, maar het omgekeerde is naar mijn mening natuurlijk net zo waar: zonder natuurkunde (en laten we ook de wiskunde niet vergeten) was de scheikunde nooit zo ver gekomen en was er nooit zoveel begrip geweest.

Maar eigenlijk vind ik het denken in termen als ‘natuurkunde’, ‘wiskunde’, ‘biologie’ en ‘scheikunde’ een beetje onzinnig. Er is maar één natuur en die trekt zich niets aan van de labeltjes die wij verzonnen hebben. Maar dat is weer een hele andere discussie…

Het vloeien van kennis deel 1

Aldo — Fri, 08 Jan 2010 08:00:14 +0000

Wat ik me eigenlijk pas vrij laat realiseerde, is hoe kennis stroomt. Ik lees wel eens een boek en daar leer ik dan uit. Misschien klinkt de vraag wat suffig en lijkt het antwoord voor de hand te liggen, maar toch wist ik een hele tijd niet hoeveel gedoe het is voordat we iets tot ‘waar’ bestempelen.

Alles wat ik ooit over (bijvoorbeeld) scheikunde weet, heeft iemand ooit uitgezocht en opgeschreven. Dat is weer door anderen gelezen, misschien eens vertaald en nog een keer opgeschreven. Weer iemand anders… enzovoorts. Nu is het mooie aan natuurwetenschappen (scheikunde, biologie en natuurkunde, maar ook paleontologie, aardwetenschappen en sterrenkunde) en wiskunde, dat het niet uit maakt hoe de vertaling plaatsvindt. Je kan zeggen dat onze kennis over de natuur robuust is. Er is nou nooit (of in ieder geval extreem weinig) gebakkelei over wat een ander-talige auteur nou precies bedoelde. In de literatuurwetenschappen is dat praktisch een van de hoofdvragen.

Onze taal is de wiskunde. Hoe we dat weten? Ik denk niet dat daar een antwoord op is. Het is een beetje als het kip en het ei. Zijn natuur en wiskunde hetzelfde en heeft de mens alleen maar op hoeven letten om achter de wiskunde te komen, of heeft de mens de wiskunde uitgevonden en is dat de reden waarom we sommige dingen niet kunnen bewijzen? Voor deze levensvragen wijs ik jullie door naar de Wiskundemeisjes. Ik weet dat Jeanine een masters degree heeft in de filosofie van de wiskunde.

Wat voor ons interessant is, is dat wij regels hebben om de natuur te beschrijven. Die regels zijn niet in een natuurlijke taal, zoals Nederlands, Engels of Duits, maar in de fantastische taal, de wiskunde. En dit is de reden waarom de natuurwetenschappen (samen met wiskunde) ‘De Exacte Wetenschappen’ worden genoemd. Geen gezeur over wat er bedoelt wordt. Het is zo, of niet.

Volgende keer vertel ik over wanneer en waarom we iets ‘waar’ noemen en hoe groot de korrel zout is die we er bij nemen.