Observere fargene i en vannløselig tusj

Hensikt

Hensikten med forsøket er at elevene skal oppdage at mange vannløselige farger består av blandinger. Stoffene i blandingene har ulike egenskaper, og kan derfor skilles fra hverandre. I tillegg skal elevene øve på å følge en prosedyre og gjøre nøyaktige observasjoner.

Ferdigheter

I denne øvelsen skal elevene oppdage hvilke farger som finnes i vannløselig tusjfarge. Elevene skal beskrive hva som skjer basert på egne observasjoner, og øve på å gjøre nøyaktige målinger av hvor langt hvert fargestoff har beveget seg oppover et filterpapir. Resultatene skrives inn i en tabell, og elevene skal analysere og forklare resultatene. Stoffenes egenskaper på mikro- og makronivå kan diskuteres med elevene. Det vitenskapelige produktet av denne utforskningen er observasjoner og spørsmål som kan danne grunnlaget for hypoteser og videre eksperimenter eller videre bruk av kilder for å finne nye svar.

Dette gjør elevene

1. Bruk brikkene: observere, beskrive, oppdage, systematisere, analysere data. Planlegg gjennomføringen sammen med elevene og snakk om hva de ulike ferdighetene innebærer. Er det en rekkefølge på de ferdighetene som øves? Hvordan henger de sammen tenker dere?
2. Elevene bør først klippe en rektangulær bit av et kaffefilter, og den bør ikke være bredere enn åpningen til glasset du skal ha papirbiten hengende ned i. Pass på at papirbiten er så lang at den kan tapes til blyanten, og at den når ned til bunnen av glasset som benyttes.
3. Elevene skal tegne en linje med en blyant ca. 2 cm fra den ene kortenden på papiret. (Problemet med å bruke penn, er at det er en risiko for at blekket da blir en del av forsøket). På startlinjen skal elevene tegne små prikker med ulike tusjer. Den ene av tusjene bør være svart.
4. Den andre kortsiden av filterpapiret (motsatt side av der prikkene ble tegnet) tapes fast til en blyant (se bildet).
5. Be elevene om å finne fram et begerglass (evt. et annet lite glass), og plassere blyanten på toppen av glasset med filterpapiret hengende ned under inni glasset (se figuren). 
6. Elevene bør markere utenpå glasset hvor høyt vannet kan stå for å være lavere enn startlinjen på filterpapiret. La så elevene helle vann i begerglasset opp til merket de tegnet utenpå glasset.
7. Elevene må gis tid til å observere hvordan fargene fordeler seg oppover filterpapiret, og de må få beskjed om at når vannfasen har beveget seg helt opp til blyanten, så må de ta blyanten ut av glasset og la papiret tørke.
8. Elevene skal nå måle med en linjal hvor langt hver farge har beveget seg oppover filterpapiret, med utgangspunkt i startlinjen. De målte avstandene skal elevene skrive ned i en tabell. Forslag til elevtabell finnes til nedlasting i kolonnen til venstre. Du sletter fargene som står skrevet inn i tabellen, og ber elevene om å sette inn de fargene de selv observerer i forsøket.
9. Til slutt kan det være lurt å ha en felles diskusjon i klassen der det bør komme fram at flere av tusjene kan inneholde noen av de samme fargestoffene. Dette ser vi ved at samme fargestoff fra ulike tusjer har beveget seg ca. like langt oppover filterpapiret.

Faglig forklaring

Metoden papirkromatografi handler om å skille fra hverandre fargestoffer i en fargeblanding basert på fargestoffenes ulike løselighet i vann. Vann er et polart løsemiddel, og det løser derfor de mest polare fargestoffene best. Stoffene som løses best i vann vil bevege seg lengst oppover filterpapiret sammen med vannet. Vannet på sin side beveger seg oppover filterpapiret fordi det virker såkalte kapillærkrefter mellom vannet og filterpapiret.

Dersom det samme fargestoffet har blitt brukt til å lage flere av tusjfargene som ble brukt i eksperimentet, så forventes det at dette fargestoffet beveger seg like langt oppover filterpapiret i alle tilfellene.

Forslag til utvidelse

Dersom noen av elevene tror at de letteste stoffene beveger seg lengst opp på filterpapiret, så går det an å sette opp førsøket horisontalt. Det vil si at filterpapiret må ligge under hele prosesessen.

Det samme forsøket kan gjennomføres med at elevene tegner med tusjen på (porøst) kritt eller porøst akvarellpapir. De firkantete skolekrittene er porøse og kan brukes i forsøket. Et fargestoff vil ikke bevege seg like langt fra startstreken om du bruker filterpapir og skolekritt, noe som kan skape en unødvendig kognitiv konflikt for elevene. Dette vil ofte føre til at fokus dras vekk fra læringsmålet med aktiviteten. Det anbefales derfor å bestemme seg for å bruke enten filterpapir, porøst akvarellpapir eller skolekritt i en undervisningsøkt.

I etterkant av gjennomføring av forsøket kan bruk av kilder være lærerikt for å finne nye svar.