Categorie: Zware kost

VWO eindexamen scheikunde

Afgelopen woensdag was het dan zo ver: alle 6-VWO’ers met scheikunde in hun vakkenpakket mochten drie uur lang zwoegen op het eindexamen scheikunde. Mijn eigen eindexamens zijn alweer vier jaar geleden, maar toch kon ik het niet laten om — geheel vrijwillig — het eindexamen helemaal te maken en mijn mening er over te geven. Uiteraard heb ik niet gespiekt op internet en geen andere hulpmiddelen gebruikt dan mijn oude Binas en een rekenmachine.

Het viel me direct al op dat het examen weer vrij veel leeswerk bevatte: 10 pagina’s (exclusief voorkant) voor 26 opgaven. Hierover wordt door scholieren vaak geklaagd en daar kan ik me wel wat bij voorstellen. Desondanks is het wel belangrijk dat je leert om uit grote lappen tekst snel de belangrijke informatie te halen. Dat moet dus ook zeker getest worden, al moet het examen geen begrijpend-lezen-test worden. Dat was naar mijn mening bij dit examen gelukkig niet het geval, er zat maar één vraag bij waarbij het antwoord vrijwel letterlijk uit de tekst gehaald moest worden (opgave 4, het tekenen van het blokschema).

Verder viel het me op dat het een heel compleet examen was. Alle belangrijke onderwerpen zaten er wel in: evenwichten, redox reacties, zuren en basen, analytische chemie (in de smaken titraties, gaschromatografie en massaspectrometrie), biochemie en een snufje industriële chemie — dat is voorgaande jaren wel eens anders geweest. Opvallend afwezig was een vraag over polymeren. Wel was er een vraag over eiwitten en eigenlijk zijn eiwitten ook gewoon polymeren, dus misschien moet ik niet zo zeuren.

De vraag “slechte smaak” over het brouwen van bier vond ik leuk, al was opgave 6 voor veel scholieren waarschijnlijk een beetje te hoog gegrepen. De biochemie vraag “PKU” vond ik dan op sommige punten wel verdacht veel op een biologie-examen lijken, met name opgave 21 en 22. Opgave 23 vond ik echt té flauw: dit soort vragen mag wat mij betreft voortaan achterwege blijven.

Desondanks vond ik dat het niveau van het gehele examen hoog lag. Volgens mij vonden de scholieren dat ook: op moment van schrijven zijn er bij het LAKS al zo’n 5000 klachten binnengekomen, ongeveer evenveel als voor natuurkunde en Nederlands. Ik ben dus zeer benieuwd naar de normering.

Waar ik ook benieuwd naar ben, is hoe ík het examen heb gemaakt. Ik heb geen leraar scheikunde meer die het voor me nakijkt, dus bij dezen een oproep aan alle (eventueel aanstaande) scheikundeleraren: wie wil mijn antwoorden nakijken? Ik heb mijn uitwerkingen ingescand en je vindt ze hier (PDF). Mijn dank is groot!

Voor wie het examen ook wil maken: de opgaven, uitwerkbijlage, correctiemodel en bijbehorende aanvulling.

Vast of vloeibaar?

Iets meer dan een jaar geleden schreven we onder de noemer “Over water lopen? Het kan!” al over het beroemde experiment waarbij je maïzena mengt met water. Er ontstaat dan een niet-newtoniaanse vloeistof: een vloeistof waarvan de viscositeit (‘stroperigheid’) afhangt van de snelheid waarmee het stroomt. In het geval van maïzena en water neemt de viscositeit toe bij toenemende stroomsnelheid; dit heet dilatantie of shear thickening. Bij andere materialen zal de viscositeit juist afnemen, denk aan ketchup of verf. Dit noemen we shear thinning. (Een correcte Nederlandse vertaling van deze term is mij overigens onbekend, heeft iemand een suggestie?)

Of je dergelijke niet-newtoniaanse materialen nu moet beschouwen als vloeibaar of vast hangt vooral af van de tijdsschaal waarop je kijkt en van de grootte van de krachten die erop worden uitgeoefend. Het bekende Silly Putty stroomt langzaam op een tijdsschaal van minuten als er maar kleine krachten op worden uitgeoefend en lijkt dan het meest op een vloeistof. Trek je echter even stevig aan een stukje Silly Putty, dan breekt het. Je kunt er natuurlijk ook een grote bal van maken en deze van hoog gebouw gooien (zie onderstaand filmpje). Dit laat zien dat Silly Putty bij het uitoefenen van grote krachten op korte tijdsschaal ineens het meest doet denken aan een vaste stof.

De overtreffende trap van Silly Putty is wat mij betreft pek, een verzamelnaam voor allerlei zeer visceuze ‘vloeistoffen’ zoals teer en bitumen. Pek is op het eerste gezicht een bros materiaal. Wanneer je er met een hamer op slaat, zal het in vele stukken opbreken zoals een vaste stof dat doet. Dit is op het plaatje hiernaast te zien.

Een beroemd experiment genaamd het pekdruppelexperiment (of Pitch Drop Experiment) aan de Universiteit van Queensland in Australië laat zien dat pek wel degelijk vloeibaar is. In 1927 heeft Professor Thomas Parnell verwarmde, vloeibare pek in een afgesloten trechter geschonken. Dit heeft hij rustig laten afkoelen. Drie jaar later is de trechter geopend en sindsdien valt er ongeveer eens in de tien jaar een druppel pek uit de trechter. Hiermee hebben ze kunnen uitrekenen dat de viscositeit van pek ongeveer 100 miljard (1011) keer groter is dan die van water. Het experiment loopt nog steeds door en heeft daarmee niet alleen een plek in het Guinness Book of Records veroverd als langstlopende experiment, maar ook nog een Ig Nobelprijs opgeleverd.

Sinds 1927 zijn er acht druppels gevallen en de laatste druppel viel op 28 november 2000. Nog nooit heeft iemand echter de druppel daadwerkelijk zien vallen. Ook zijn er geen videobeelden van: door een technisch probleem is het niet gelukt om het vallen van de laatste druppel op te nemen. Aangezien de laatste druppel bijna tien jaar geleden is gevallen, valt het te verwachten dat het niet al te lang meer duurt voordat de volgende druppel valt. Voor degenen die hun geluk willen uittesten: er is ook live beeld (pas op, raar Windows Media Player linkje).

Hoewel pek ten onrechte als vaste stof wordt aangemerkt, wordt van glas juist vaak gedacht dat het vloeibaar is. Er wordt dan gezegd dat bij oude gebouwen te zien is dat het glas in de ramen aan de onderkant wat dikker is. Glas is echter, op enige observeerbare tijdschaal, niet vloeibaar. Wel was men vroeger niet zo goed in het maken van glas dat overal even dik was. Slim als men destijds was, werd gewoon de dikste (en zwaarste) kant van het glas onder geplaatst. Of, om een quote uit een artikel hierover te gebruiken:

(…) window glass will only flow appreciably at room temperature if one waits until the “Second Coming”!

Er wordt geschat dat de tijdsschaal waarop glas vloeibaar is, 1023 tot 1032 jaar bedraagt. Ter vergelijk: de leeftijd van het universum bedraagt ongeveer 1010 jaar, dus voor alle praktische doeleinden is glas, in tegenstelling tot pek, écht een vaste stof.

Het ranken van een wetenschapper

Al eerder heb ik verteld hoe wetenschap werkt: iemand verzint een experiment, voert dat uit en schrijft de resultaten op in een artikel. Het wordt gekeurd en gewogen, en als niet te licht bevonden bevonden wordt, wordt het artikel gepubliceerd in een tijdschrift. Dat artikel wordt door anderen gelezen en er wordt naar gerefereerd als het interessant is, zodat anderen de feiten kunnen controleren. Dit is de meest gangbare manier waarop kennis stroomt.

Nu is er zoiets als goeie en slechte wetenschap. De experimenten kunnen ongeschikt zijn om een hypothese te ontkrachten, resultaten kunnen onbruikbaar zijn of de conclusies die getrokken worden fout. Het is niet eenvoudig om slechte wetenschap van matige te onderscheiden; en matige van goede wetenschap.

Prof. Jorge E. Hirsch

Maar wanneer is iemand een goede wetenschapper? Ik vind dat als iemand, in z’n eentje, één enorme ontdekking in zijn leven doet (hèt geneesmiddel tegen het AIDS-virus), dat hij een fantastische wetenschapper is. Hij heeft de mensheid geholpen door zijn intelligentie te gebruiken om het leven van anderen te vergemakkelijken en hij was zo goed om zijn kennis te delen. Hij schreef een artikel over zijn onderzoek, publiceerde dat in een tijdschrift en andere wetenschappers verwijzen nog vaak naar zijn enige, doch fantastische werk.

Een tweede wetenschapper doet al decennia onderzoek naar het de verbetering van dataopslag. Hij werkt samen met veel andere onderzoekers en geleidelijk aan doen ze veel ontdekkingen. Elke ontdekking wordt netjes opgeschreven en gepubliceerd. Het onderzoeksgebied waar onze dataopslag-onderzoeker in werkt is eigenlijk maar klein: er werken niet veel mensen in dit gebied, laat staan dat er veel over geschreven wordt. Vorderingen zijn klein maar belangrijk.

Hoe goed zijn onze twee wetenschappers? De een heeft weinig (eenmaal) gepubliceerd, maar wordt veel geciteerd; de ander publiceert veel, maar wordt weinig geciteerd. Er zijn veel maten om wetenschappers mee te meten, maar productiviteit (het aantal publicaties van een wetenschapper) en impact (aantal citaties naar die wetenschapper) worden tegenwoordig het belangrijkst gevonden. Hoe goed hij is als docent, hoe netjes hij is in een lab of hoe goed hij om kan gaan met andere wetenschappers wordt buiten beschouwing gelaten.

De Amerikaanse wetenschapper Jorge E. Hirsch bedacht in 2005 een index om wetenschappers te ranken. Hij is wat ingewikkeld, dus houd je vast:

Een wetenschapper heeft een index als h van zijn/haar Na artikelen ten minste h maal geciteerd worden, en de andere (Na – h) artikelen minder dan h maal geciteerd worden.

In andere woorden, een wetenschapper met een Hirsch index van h, heeft blijkbaar h artikelen gepubliceerd die ten minste h keer zijn geciteerd. Hij kan dus best meer dan h artikelen gepubliceerd hebben, maar die zijn niet vaak genoeg geciteerd om mee te tellen.

Onze dataopslag-wetenschapper heeft een aantal keer gepubliceerd. Toen hij nog jong en onbezonnen was, heeft hij aan drie artikelen meegewerkt: de eerste is éénmaal geciteerd, de tweede twee keer en de derde vijf keer. Hij had toen een Hirsch index van twee. Tegenwoordig heeft hij een lange lijst met publicaties op zijn naam en een respectabele Hirsch index van dertig. Onze AIDS-wetenschapper heeft maar eenmaal gepubliceerd en dus een Hirsch index van één.

De moraal is duidelijk. Er is een duidelijke manier om wetenschappers te ranken. Je ziet ook direct waar dat fout gaat. Er zijn ook uitbreidingen op de manier van Jorge Hirsch, maar ook hele andere methodes. Allemaal rammelen ze een beetje en allemaal vergeten ze belangrijke zaken. Maar goed, getallen aan fenomenen plakken is altijd lastig en je kan er altijd over discussiëren. Wetenschap.

Symfonie der Wetenschap

Het is weer tijd voor een lijstje video’s. Eigenlijk vind ik het te verschrikkelijk voor woorden, maar goed. Wij presenteren u de Symfonie der Wetenschap.

John Boswell is de grote componist achter dit project. Het idee is om wetenschappelijke kennis op een nieuwe manier over te brengen. Daar houd ik wel van. Dit gaat met muziek. De laatste keren dat ik dit een goed idee vond was met de Nanosong, The Safety Song en They Might Be Giants. Owja, en natuurlijk (de Nederlandse vertaling van) Het Elementenlied. Zo, genoeg zelfbevlekking, tijd voor de eerste aflevering:

De eerste aflevering van de serie gemuziekte video’s stamt uit eind 2009. Alle afleveringen zijn oude interviews en onderdelen van documentaires. Het geluid is zo aangepast, dat het geheel melodieus wordt. Of dit goed gelukt is, zal ik in het midden laten.

Het hele idee achter de video’s is om kinderen (!) een beter beeld te geven waar wetenschap — en filosofie, maar ik vind dat dat eigenlijk wel bij ‘wetenschap’ hoort — om draait. Op de eerste video is een boel feedback gekomen waardoor de volgende video’s verbeterd konden worden. De componist zegt dat hij hier erg blij mee was omdat hij nog steeds graag lesmateriaal wilde maken en niet alleen hippe muziek.

Alle liederen zijn op de site te downloaden als onder andere mp3. Alle video’s zijn in het Engels, maar wel allemaal voorzien van (Engelse) ondertiteling. Toch zou ik het zeker willen aanraden als lesmateriaal. Misschien iets voor op een middelbare school met tweetalig onderwijs? Wat vinden jullie ervan?

Via Geekologie, Wired en The Scientist

Wiki’s voor chemici

Op de middelbare school heerste de doctrine dat de dingen die je op Internet leest, niet te vertrouwen zijn. Als ik nu naar een getal zoek, check ik Wolfram|Alpha en anders biedt Wikipedia uitkomst.

Wikipedia is ooit (januari 2001) begonnen als opvolger van een andere online encyclopedie, waar niet zomaar iedereen artikelen kon aanpassen. Een wiki is een website waarbij iedereen pagina’s (artikelen) kan aanmaken met een specifieke inhoud. Het mooie aan een wiki is dat iedereen ze ook kan aanpassen en naar elkaar kan laten verwijzen. Wikipedia is verreweg de bekendste wiki.

Maar hoe goed is een wiki, en Wikipedia in het speciaal? Die vraag heerst natuurlijk al langer en zal ook altijd moeten blijven. Wikipedia is ooit begonnen uit frustratie. Dat vind ik mooi, dingen die beginnen uit frustratie omdat wat nu bestaat, niet goed genoeg is. Er was behoefte aan een plaats waar objectieve informatie gemakkelijk uitgelegd stond. Wat bedoeld werd, is dat als een chemicus wil opzoeken wat ook alweer de tweede wet van de thermodynamica is, dat in chemische taal wordt uitgelegd. Of als een geoloog niet meer weet hoe het verschil tussen de geografische en geomagnetische pool heet, is dat daar te vinden. Objectieve informatie. Iets met definities en waarden.

Definities en waarden zijn, binnen het dogma van onze natuurwetenschap, objectief, want ze zijn gestandaardiseerd. Er is al genoeg onderzoek gedaan naar de betrouwbaarheid van dit soort informatie. Voorheen was de standaard van vertrouwen de Encyclopædia Britannica, al schijnt dat door diezelfde encyclopedie tegen te worden gesproken. Hoe dan ook, er staan ongeveer evenveel fouten in en misschien is dat aanvaardbaar. Pas op, ik heb het over de Engelse Wikipedia.

Maar nu het interessante: de spin-offs voor scheikundigen. De twee grootste die ik ken zijn Chempedia en de ChemWiki. Rara, politiepet.

ChemWiki is een initiatief van een professor van de universiteit van Californië. De website is een wiki, dus iedereen kan bijdragen. Alle onderwerpen zijn netjes gerangschikt naar module: analytische, anorganische, biologische, organische, theoretische en fysische chemie. Er is zelfs een hoofdstuk over veel gebruikte wiskundige methodes voor scheikundigen. De website is nog lang niet af, maar de opzet is er al en enorm uitgebreid. De site is niet alleen voor scheikundestudenten, maar er zijn ook secties voor middelbare scholieren en mensen met een basale kennis van chemie. Een goed alternatief voor Wikipedia, jammer dat hij minder uitgebreid is.

Nu komt er wat raars. Chempedia. Ik weet niet wat ik hiermee aan moet. Het idee is weer dat iedereen zich kan aanmelden, maar de inhoud is anders. Deze website streeft ernaar alle chemische structuren die bekend zijn, te verzamelen… Denk hier eventjes rustig over na.

Goed, dat is veel werk, maar je moet ergens beginnen. De mensen achter Chempedia zijn ook al lekker op weg om een heleboel (organische) structuren te verzamelen. Nu dacht ik dat er ook een heleboel informatie beschikbaar zou zijn over de betreffende stof, maar die kan ik dus niet vinden. Het peer-review systeem (het beoordelen van kennis door je ‘gelijken’) is ook duidelijk, maar waarom? Je krijgt een bepaalde reputatie toegewezen waarbij je punten krijgt voor gewenst gedrag en punten aftrek voor ongewenst gedrag. +15 voor het volledig invullen van je profiel, +5 voor het insturen van een structuur, +5 voor als andere mensen een naam geven aan je structuur en nog wat andere puntenverdelingen voor hoe goed iemand anders jouw naamgeving vindt. Als ik het goed begrijp, worden er dus alleen maar plaatjes van structuren gekoppeld aan namen. Ik vind het ook vervelend dat een structuur soms wel 7 verschillende namen heeft, maar wat is hier nou de lol aan? Want, wat betekent nou een naam? Zou een roos nog steeds als een roos ruiken, als we hem geen roos meer zouden noemen?

Wat ik wil zeggen, is dat dat niet iedere wiki goed werkt. De Engelse Wikipedia over natuurwetenschappelijke onderwerpen vind ik erg goed. De onderwerpen die lastiger objectief te vatten zijn, zijn minder betrouwbaar. De Nederlandse Wikipedia is vaak niet te vertrouwen. Supersorry. Ik heb hoge verwachtingen van ChemWiki. De opzet is goed, maar hij is nog niet af. Chempedia? Ik denk het niet. Geen nut, geen zin, geen hit.