Projecten

Voorbeelden van projecten die tijdens de vwo-werkweek worden aangeboden:

(Er kunnen nog enkele wijzigingen plaatsvinden in het aanbod van projecten.)

Analytische chemie; Pijnstillers Bij dit project wordt met behulp van een aantal verschillende analysetechnieken een dagelijks product onderzocht. De te gebruiken technieken zijn: UV-spectrofotometrie (UV), vloeistofchromatografie (HPLC), gaschromatografie (GC) en elektroforese (CZE). Pijnbestrijding bestaat al heel lang. Reeds 400 jaar voor Christus gebruikte de Griekse arts Hippocrates sappen uit de bast van wilgen om pijnklachten te behandelen. In deze tijd hoeft hoofdpijn niet lang te duren: wat paracetamol, ibuprofen of aspirine en je hebt nergens meer last van. Maar welk merk moet je nu kopen om je hoofdpijn het beste te bestrijden? In dit onderzoek kun je zelf aspirine of paracetamol synthetiseren en vervolgens de samenstelling van verschillende commerciële merken bepalen.

Bescherming tegen UV-straling Veel mensen gebruiken zonnebrandmiddelen. Die bieden bescherming tegen UVA straling, UVB straling of een combinatie van beide. Een zonnebrandproduct met UVB filter beschermt de huid voornamelijk tegen zonnebrand. Een zonnebrandproduct met UVA filter beschermt de huid voornamelijk tegen veroudering van de huid. We gaan in dit project proberen een antwoord te vinden op de volgende vragen; Wat betekent beschermingsfactor 10? Kunnen we het verschil meten tussen factor 10 en 20? Hoe goed beschermen kleren tegen zonnebrand? Beschermen planten zich ook tegen straling? En zo ja, hoe?

Biodiesel Omdat de fossiele brandstoffen op aan het raken zijn, wordt er de laatste decennia druk gezocht naar alternatieve brandstoffen. Een van de brandstoffen die bedacht is, is BIODIESEL. Dit is een diesel die gemaakt wordt uit de olie van planten. In dit project gebruik je de olie afkomstig van raapzaad. Tijdens het project ga je uitzoeken waar een goede diesel aan moet voldoen en hoe je deze kunt maken. Je maakt dan zelf de biodiesel en kijkt of hij voldoet aan de eisen die je uitgezocht had en vervolgens kan je dit vergelijken met commerciële diesel. De technieken die je hierbij gebruikt zijn gaschromatografie (GC), massaspectrometrie (MS), viscositeits- en vlampuntbepaling.

Kleurstof zonnecellen (Dye sensitized solar cells) Het doel van dit onderzoek is het maken van een werkende zonnecel op basis van titaandioxide met een kleurstof in plaats van het gebruikelijke silicium. Dit soort zonnecellen is een stuk goedkoper dan de tegenwoordig gebruikte cellen van silicium. Nadeel hiervan is het rendement, tot 10% voor kleurstofcellen tegen tot 22% voor silicium. Het maken van deze zonnecel zal door jullie zelf gedaan worden. Daarna kan met een aantal metingen het rendement van deze cel berekend worden. Bij het maken van deze cel zullen jullie zelf de mogelijkheid hebben om verschillende eigenschappen te variëren. Jullie maken verdere kennis met de wetenschappelijke methode en enkele analyse technieken zoals het opnemen van een UV-Vis absorptiespectrum, het bekijken van het celoppervlak met confocale microscopie en eventueel met een elektronenmicroscoop.

Leven op het water; waterafstoting door chemie en structuur Veel biologische organismen hebben middelen ontwikkeld om in een wateromgeving te leven. Mooie voorbeelden zijn de Lotusplanten, die glanzende en waterafstotende bladeren hebben die schoon blijven op het water, en insecten als de “schaatsenrijder”, die speciale poten hebben om op het wateroppervlakte te lopen. Het geheim achter dit “leven op het water” wordt superhydrofobiciteit genoemd en berust op een combinatie van oppervlaktechemie (hydrofobe chemische groepen) en reliëf (oppervlakte structuur). Veel van de materialen die wij tegenwoordig gebruiken hebben een coating die hen beschermt tegen het contact met water of die helpt om vuil gemakkelijk weg te spoelen. Deze coatings hebben een zelfreinigend gedrag. In dit project zul je kennis maken met een eenvoudige methode voor het maken van een superhydrofobe coating met een zelfde soort zelfreinigende eigenschappen als die we in de natuur vinden. Zilver en goud deeltjes met verschillende morfologie zullen op een metalen onderlaag worden afgezet, en bedekt met een hydrofobe laag. Om de coatings te vergelijken en het reinigend gedrag te evalueren, zul je gebruik maken van verschillende technieken zoals elektronenmicroscopie en contacthoekmetingen.

Synthese van vloeibare kristallen In dit project worden drie verschillende vloeibare kristallen gemaakt. De reactie die hierbij uitgevoerd wordt is een zogenaamde condensatiereactie. Zo wordt er onder andere een vloeibaar kristal gemaakt dat: N-(4-tolyl)-4-hexyloxybenzaldimine heet. Verder maak je kennis met de analysetechniek die kernspinresonantie-spectometrie (NMR) heet en leg je met een polarisatiemicroscoop bij verschillende temperaturen de verschillende vloeibaar kristallijnen fases van de gemaakte vloeibare kristallen vast.

Parfum uit Biomateriaal Veel van de cosmetische producten die men van dag tot dag gebruikt bevatten allerhande geurstoffen. Veel van deze geurstoffen werden van origine uit planten en bloemen geëxtraheerd en later gemengd om verschillende geurbelevingen te verkrijgen. Ondanks dat veel geurstoffen tegenwoordig door de mens zelf gemaakt worden, is het soms lastig om de geur van deze planten na te maken; de zelfgemaakte geurstoffen ruiken vaak erg chemisch. Verder is het maken van een parfum niet zo eenvoudig, de geuren moeten bij elkaar passen, en sommige geurstoffen uit de complexe mengsels verdampen sneller (en ruik je dus eerder) dan anderen. In dit project ga je zelf uit verschillende planten geurstoffen extraheren en/of destilleren en bekijken wat de samenstelling van deze extracten is. De extracten worden vooral geanalyseerd met GC-MS. Aan het einde van het project is het de bedoeling dat je met een zelfgemaakt parfum naar huis gaat.

Versnellen van reacties door licht Een leven zonder zon is voor de mens en de natuur ondenkbaar. Veel chemische processen in de natuur gebeuren onder invloed van zonne-energie. Denk bijvoorbeeld aan fotosynthese in planten. Het is juist daarom verbazingwekkend dat het gebruik van zonne-energie in de chemische industrie nauwelijks voorkomt. Dit heeft vooral te maken met de absorptie van het licht in de eerste lagen van de chemische reactor. In dit project zullen we zelf een microreactor bouwen die dit probleem kan oplossen. Bovendien zullen we aantonen dat met het gebruik van alledaagse lichtbronnen reacties uitermate snel kunnen verlopen in zulke reactoren.

Fotonische kristallen Gekleurde materialen hebben een kleur doordat bepaalde kleuren uit het opvallende licht worden geabsorbeerd. Het overgebleven licht bepaalt de kleur die we waarnemen. In de natuur zijn er echter voorbeelden bekend, zoals de edelsteen opaal en de vlinder Morpho Menelaus, die, doordat ze fotonische kristallen bevatten, hun kleur krijgen door interferentie van het gereflecteerde licht. Voor de wetenschap is het interessant om deze fotonische kristallen na te bootsen omdat de kleur van deze kristallen niet afhangt van een chemische structuur maar alleen van de grootte van de kristallen, waardoor de kleur stabiel blijft. Tijdens dit project gaan we fotonische kristallen maken met een verschillende kleur. Eerst maken we polystyreenbolletjes met diameter van 200 tot 600 nm; tussen deze bolletjes laten we calciumcarbonaatkristallen  groeien en daarna wordt het polymeer weggebakken. Afhankelijk van de grootte van de oorspronkelijke polystyreenbolletjes kunnen we zo materialen met verschillende kleuren maken.

Solar concentrators Fluorescerende zonnecollectoren (LSCs) hebben de potentie om zonne-energie op te zetten in elektriciteit oplocaties waar standaard silicium zonnepanelen niet kunnen worden toegepast. LSCs zijn kleurrijke kunststof platendie bijna in elke vorm kunnen worden gegoten en die zowel werken bij zonnig en bewolkt weer. Deze materialen worden nog niet wijdverbreid toegepast vanwege hun lage efficiëntie. Door betere controle van de richting van de fluorescentie van de kleurstoffen, kunnen interne verliezen en het ontsnappen van licht aan de boven- en onderkant van het plastic, aanzienlijk verbeterd worden. In dit project zullen we gebruiken maken van zogenaamde vloeibare kristallen om dit te bewerkstelligen en zo de efficiënte te verhogen. Deze materialen kunnen vervolgens worden toegepast als schakelbare LSCs om zonwerende, energieopwekkende ramen te maken.