Profielwerkstuk

Omdat er veel middelbare scholieren moeite hebben met het vinden van een leuk onderwerp voor een scheikundig profielwerkstuk, schieten de Scheikundejongens te hulp. We willen hier een uitgebreide lijst maken van alle onderwerpen die ons een goed idee lijken. Ook geven we een lijst met onderwerpen die we afraden, met natuurlijk de reden. Voel je vrij om tips te geven of jouw profielwerkstuk op te sturen via het contactformulier. Natuurlijk kun je aangeven of je hem openbaar wil maken of juist niet.

Anorganische chemie

Dit is de tak van scheikunde die zich bezig houdt met verbindingen die normaal gesproken geen koolstof-waterstof bindingen hebben, zoals zouten en metalen, maar ook water.

• Zouten in water

  Welke zouten vind je in leidingwater? En welke in verschillende soorten mineraalwater? Wat is er met het mineraalwater gedaan om het zo te mogen noemen? Hoeveel zouten zitten er nog in ge-demineraliseerd water?

• Zure regen

  In de jaren ’80 kwam het onderwerp ‘zure regen’ opeens te voorschijn. Alle commotie eromheen was op het hysterische af. Toen werd het ineens stil rondom deze ‘klimaatsramp.’ Bijna niemand lijkt zich er nog druk om te maken. Zoek uit wat ‘zure regen’ nu eigenlijk inhoudt. Waarom is het al jaren uit het nieuws? Is het misschien niet zo erg als er toen werd gedacht? Hoe kun je zure regen meten?

• Chemische tuin

  Als je in een klein aquarium een verdunde oplossing natriumsilicaat maakt en daarin kleine brokjes bepaalde (gehydrateerde) metaalzouten in laat vallen, kunnen de brokjes ‘armen groeien’. Er is veel informatie op het Internet te vinden over hoe je dit uit moet voeren. Waar minder over bekend is, is het mechanisme hier achter. Leg in je werkstuk uit wat de rol is van de oplosbaarheid van de metaalzouten, de neerslagreacties die plaats kunnen vinden en wat osmose hiermee te maken heeft.

• Zonne-energie

  In deze tijd van ‘groene energie’ is zonne-energie helemaal hip. Maar hoe werkt dat nou precies? Hoe wordt zonlicht omgezet in bruikbare energie? Hoe ver is de wetenschap met het opwekken van energie uit zonlicht? Hoe werken zonnecellen en waaruit bestaan ze? Hoe milieuvriendelijk zijn zonnecellen? Je kan hier een literatuurstudie van maken, maar voor natuurkunde kun je ook zelf een (primitieve) zonnecel maken.

• Waterstof als alternatieve brandstof

  Benzine en diesel bestaan uit koolstof en waterstof (gemiddelde benzineketens zijn C₈H₁₈). Verbranding zorgt dus voor koolstofdioxide (CO₂, van de koolstof) en water (H₂O, van de waterstof). Als men ervoor kiest dat er minder CO₂ uitgestoten moet worden, of als alle fossiele brandstoffen op zijn, is waterstof (H₂) een goed alternatief als energiedrager. Helaas zijn er een aantal fundamentele problemen met waterstof. Doordat waterstof bij standaard temperatuur en druk een gas is, is het inefficiënt om het niet onder druk te vervoeren. Maar gassen onder hoge druk brengen altijd bepaalde gevaren met zich mee. Om diezelfde redenen is de opslag van waterstof een uitdaging. Gelukkig zijn er al een aantal manieren om waterstof efficiënt op te slaan en te verbranden. Beschrijf alle voor- en nadelen van waterstof als nieuwe energiedrager.

• Ozon

  Iedereen kent zuurstof. Je ademt diatomair zuurstof (O₂) in. Monoatomair zuurstof is niet stabiel, maar triatomair zuurstof (O₃), ofwel ozon, wel. Veel mensen hebben ook wel begrepen dat er een ‘gat in de ozonlaag’ zit. Wat is die ozonlaag? Hoe werkt ozon als broeikasgas en welke stoffen breken ozon af? En waarom is dat een probleem? Wat heeft ozon te maken met de vorming van ijskristallen in de atmosfeer? Wat heeft ozon te maken met ultraviolette (UV) straling? En infrarood (IR)?

• Chloor

  Regelmatig hoor je op het nieuws dat er demonstranten een chloortrein tegen willen houden. Moleculair chloor is erg giftig en daardoor is het vervoer van grote hoeveelheden ervan een heikel punt. Maar toch wordt er enorm veel chloor gebruikt in onze samenleving: alleen al in PVC (polyvenylchloride, een plastic) zit chloor. Kijk eens goed om je heen en bedenk wat er allemaal van PVC gemaakt is. Ook voor de productie van ultrazuiver silicium wordt chloor gebruikt. Dat silicium gebruiken we weer om computerchips te maken en laten we het erover eens zijn dat onze maatschappij daar erg van afhankelijk is. Leg uit waar nog meer chloor voor gebruikt wordt, hoeveel er per jaar geproduceerd wordt (en zet dat in context met andere chemicaliën). Waarom is chloor schadelijk? Wat voor effecten heeft chloor op mens en milieu? Welke maatregelen heeft de chloorchemie genomen om dit te verminderen? Hoe wordt PVC gemaakt? Waarom is PVC slecht afbreekbaar?

• Ammoniak

  Wereldwijd is ammoniak [NH₃ (g), niet te verwarren met de opgeloste vorm, ammonia NH₃ (aq)] de meest geproduceerde stof. Het wordt voor enorm veel grootschalige syntheses gebruikt, zoals onder andere in de farmaceutische industrie. Verreweg het meeste ammoniak wordt gebruikt voor het bemesten in de landbouw. Helaas is ammoniak giftig en schadelijk voor het mileu, omdat het enorm basisch is. Zet op een rijtje waar ammoniak allemaal voor gebruikt wordt, mondiaal of nationaal. Leg ook uit wat de belangrijkste eigenschappen zijn en waarom het zo’n veelgebruikte stof is. Ga ook in op de belangrijkste synthesemethode: het Haber-Bosch proces.

Biochemie

Dit is de tak van scheikunde die zich bezig houdt met de chemische processen in (levende) organismen. Vooral de structuur en functies van eiwitten, koolhydraten, vetten en nucleïnezuren wordt onderzocht. Ook het metabolisme van een cel is een belangrijk onderdeel in de biochemie.

• Vetpercentage in boter en olie

  Iedere dag eet je boter op je brood, bak je je wokgroente in wokolie of braad je je vlees in boter. Boter bestaat uit vetten die nodig zijn voor een gezonde leefwijze. Het verschil tussen olie en vetten is de mate waarin de moleculen verzadigd zijn (of, hoeveel dubbele bindingen een vetmolecuul bezit). Maar wat voor vetten zitten waarin? En hoeveel heb je waarvan nodig? Wat zijn nou precies die omega-3-vetzuren waar fabrikanten het over hebben?

• Antibiotica

  Sinds een halve eeuw worden antibiotica gebruikt. Een antibioticum is een organische stof die ziekteverwekkers (bacteriën, géén virussen) aanvalt. Vaak wordt antibiotica gezien als wondermiddel dat tegen veel helpt, maar helaas wordt er onhandig mee omgegaan. Bacteriën hebben de nare eigenschap dat ze resistent tegen een antibioticum kunnen worden. Als er een bacterie tegen alle antibiotica resistent zou worden, hebben we geen middelen meer om hem aan te vallen. Wat dan? Onderzoek in je profielwerkstuk wat een antibioticum is, welke soorten antibiotica er bestaan en hoe ze werken. Hoe worden nieuwe soorten antibiotica ontdekt? Ga ook in op resistentie en het mechanisme achter resistentie.

• Pijnstillers

  Sinds Pierre Robiquet in 1832 de eerste pijnstiller introduceerde, slikt iedereen wel eens wat. Morfine, aspirine, paracetamol, ibuprofen, je kent ze wel. Allemaal werken ze pijnstillend, maar allemaal op een andere manier. Alle medicijnen hebben bijwerkingen, zoals bloedverdunning en koortsremming. Bijwerkingen kunnen positief zijn, maar ook nadeling. Leg uit welke soorten pijnstillers er bestaan, waarvoor ze gebruikt worden en volgens welk biochemisch/-medisch principe ze werken. Maak duidelijk onderscheid tussen merknamen, systematische namen en triviale naamgeving. De synthese van veel pijnstillers is niet lastig; kijk daarvoor bij het kopje ‘organische chemie’ voor meer info.

Fysische chemie

Dit is de tak van scheikunde die zich bezig houdt met de verklaring van fenomenen in chemische systemen door gebruik te maken van natuurkundige concepten. Omdat de fysische chemie veel concepten leent van andere takken van de scheikunde, omvat ook het onder andere reactiekinetiek, thermodynamica, quantumchemie, oppervlaktechemie, elektrochemie, vastestofchemie, spectroscopie, membraanvorming en colloïden.

• Liesegang ringen

  Over het ontstaan van Liesegang ringen bestaat geen uitleg waar alle chemici het over eens zijn. Er is nog veel discussie over in de wetenschappelijke literatuur, omdat er nog veel onbekend over is. Een literatuurstudie zou dus te ingewikkeld zijn, maar het uitzoeken waar de ringgrootte vanaf hangt is goed te doen. Ook kun je onderzoeken hoe je de mooiste ringen krijgt en waar de kleuren vanaf hangen. Wij hebben dat hier al eens geprobeerd.

• Ferrofluids

  Ooit van vloeibare magneten gehoord? Handig voor allerlei toepassingen. Niets sluit beter luchtdicht af dan een vloeistof. Een vloeibare magneet combineert de eigenschappen van een vaste (ferro)magneet met die van een vloeistof. Een vloeibare magneet kan in principe elke vorm aannemen, die het door een magnetisch veld wordt opgelegd. Zoek uit waarom een ferrofluid werkt. Er zijn genoeg synthesevoorschriften te vinden die goed op de middelbare school uit te voeren zijn.

Organische chemie

Dit is de tak van scheikunde die zich bezig houdt met de structuur, eigenschappen, samenstelling en reacties  van koolstof-houdende stoffen. Deze verbindingen bevatten vaak ook waterstof, stikstof, zuurstof, halogenen, fosfor, silicium en zwavel. Koolstof-verbindingen kom je overal tegen, zoals in organismen, maar ook in veel producten (verf, plastics, voedsel, explosieven, drugs en petrochemie). Sinds een paar jaar (2008) omvat de organische chemie ook chirale synthese, groene chemie, microgolf chemie, fullerenen en microgolf spectroscopie.

• Aspirine/Paracetamol

  De werkzame stof in een aspirine pijnstillertablet is acetylsalicylzuur, in paracetamol zit para-acetylaminofenol. De synthese van beide stoffen is niet ingewikkeld en je kan gemakkelijk een hoge opbrengst behalen. Een vraag die een bezorgde moeder zich wel eens kan stellen is hoe werkzaam een oude aspirinetablet nu is, ofwel, hoeveel acetylsalicylzuur zit er in een nieuwe en hoeveel in een oude aspirinetablet?

• Chocolade

  De oude Azteken gebruikten een chocoladedrank bij heilige rituelen. Nadat de Spanjaarden het recept mee naar het oude Europa namen werd het al snel een hit. Nu nog is chocolade een van de meest populaire lekkernijen. Maar wat zit er precies in? Zou je de claims die achterop de verpakking staan kunnen controleren? Wat voor soorten vetten zitten erin en hoe zou je die kunnen scheiden van de rest van de chocolade? Welke suikers en andere koolhydraten kun je aantonen en hoe?

Theoretische chemie

Dit is de tak van scheikunde die zich bezig houdt met het verklaren van scheikundige fenomenen met behulp van theoretische modellen. Theoretische chemie kan onderverdeeld worden in kwantumchemie, computationele chemie, moleculair modelleren, moleculaire dynamica en moleculaire mechanica.

• Standaarden

  Iedereen weet ongeveer hoe lang een meter is, wanneer er een seconde voorbij is en kan zich een kilo (een pak suiker) voorstellen. Maar waar komen die maten vandaan? Welke zijn door de mens afgesproken en wat wordt door de natuur gedicteerd? We hebben de seconde bijvoorbeeld gedefinieerd als ‘de duur van 9.192.631.770 perioden van de straling die correspondeert met de overgang tussen de twee hyperfijnenergieniveaus van de grondtoestand van een ¹³³cesiumatoom in rust bij een temperatuur van 0 K’. Lastig, maar wel precies. De lichtsnelheid c is een eigenschap van de natuur en via c = s/t is de meter (afstand s) af te leiden. Een meter is dus een afgeleide van een afspraak. Welke natuurconstanten zijn er, wat is afgesproken en wanneer zijn dit soort afspraken wel en niet handig?

• Dualisme

  Materie kun je beschrijven alsof het bestaat uit deeltjes met de klassieke wetten van Newton. Nadat Max Planck experimenten deed naar black body radiation, kwam de quantummechanica op. Zoek uit wat er bedoeld wordt met het duale gedrag van deeltjes. Bij welke experimenten hebben onderzoekers ontdekt dat golven zich soms als deeltjes gedragen? En welke experimenten hebben aangetoond dat deeltjes zich soms als golven gedragen? Dit is een erg lastig en theoretisch onderzoek.

• Electronen zitten in orbitals

  Je hebt geleerd dat de kern van een atoom bestaat uit positieve protonen (die bepalen over welk element we het hebben) en neutrale neutronen. Daaromheen zitten negatieve elektronen. De massa van elektronen is verwaarloosbaar klein in verhouding tot de massa van de kern. Zoek uit welke modellen er zijn om te laten zien hoe elektronen om de kern heen verdeelt zitten. Leg uit wanneer welk model het vorige opvolgde en waarom. Ga dieper in op welk model (quantum)chemici nu aanhouden. Vertel wat ruimteobitals zijn en hoe we ze visualiseren. Ook dit is geen gemakkelijk onderwerp en erg uitgebreid.

Andere geschikte onderwerpen

• Analytische chemie
• Agrochemie
• Astrochemie
• Foto(n)chemie
• Geschiedenis van de scheikunde (incl. filosofie)
• Kernchemie
• Materiaalchemie
• Nanowetenschappen
• Neurochemie
• Petrochemie
• Pharmacologie
• Smaakchemie

Slechte onderwerpen

Zorg dat je jezelf gerichte vragen stelt. Een vraag zoals “wat zijn de effecten van feromonen?” is te algemeen. Het aantal feromonen is te groot om op te noemen, en ze hebben allemaal verschillende effecten. Hoe kun je zo’n vraag dan ooit beantwoorden? Hier een aantal voorbeelden om jullie een idee te geven wat wij extreem slechte onderwerpen vinden:

• ‘Onderzoek naar DNA’ is te algemeen en te lastig
• ‘Onderzoek naar kanker’, hier kun je op promoveren
• Ingewikkelde (meerstaps) syntheses
• Onderzoek naar explosieven
• Het Miller-Urey experiment
• Onderzoek naar stamcellen

Bronnen

• Scholieren.com
• UU werkstuksite