Skatter från jordens inre

Lärarhandledning till mineralutställningen för högstadiet och gymnasiet

Inledning Före besöket på ”Skatter från jordens inre.” Tips och övningar.

Karta över utställningen. Under besöket. Frågor i anslutning till utställningen. Efter besöket. Fördjupningsuppgifter, laborationer och exkursioner.

2

Inledning Kalle Kvarts ger även tips för barn om sådant som de kan undersöka då de kommer hem igen.

I Sverige har utvinning av mineral, gruvdrift, stort inflytande såväl ekonomiskt, historiskt, kulturellt som miljömässigt. Geovetenskapen integreras i många av skolans olika ämnen.

De äldre eleverna kan dessutom besvara frågor för att bättre ta ställning till det som visas på utställningen. Välj ut de frågor som passar din undervisningssituation och komplettera gärna med egna frågor. De nummer som finns inom parentes, efter frågorna, hänvisar till den aktuella utställningsmontern. Utställningens texter finns på Riksmuseets webbplats http://www.nrm.se/psv/

På grundskolan finner vi geovetenskapen först inom ämnesgruppen OÄ- och senare inom NO-blocket. På gymnasiet ingår geovetenskapen i naturkunskapen, Bi 1, Ge 1 och Ke 1. Jorden är grunden vi står på, vår tillgång och resurs, en skatt att lära känna och vårda. För att få ut mer av besöket på utställningen ”Skatter från jordens inre” kan man förbereda sig redan i skolan.

Det finns även flera förslag till uppföljande arbetsområden när ni är tillbaka i skolan.

Med enkla övningar får eleverna grundläggande begrepp förklarade och förhoppningsvis väcks även nyfikenhet och intresse.

3

Före besöket på

Behärska begreppen, grundämne, mineral, bergart och malm. Eleverna kan nu gå ut ”göra” en egen samling med de fyra stenarna.

”Skatter från jordens inre”

Grundämnen Grundämnen består av ett slags atomer. De vanligaste grundämnena i jordskorpan är syre (47%) och kisel (28%). Silikater innehåller syre (O) och kisel (Si). Andelen syre är alltså dubbelt så stor i jordskorpan som i luften.(21%)

Mineral eller bergart? Förberedelse: Samla ihop eller köp ett antal uppsättningar av de vanligaste mineralen fältspat, glimmer, kvarts och bergarten granit och lägg på brickor. Fyra elever samlas kring varje bricka. Lägg fram ett par ”stenbestämnings böcker” per bricka. Dukat för mineralkunskap.

Frågeställning: På vilket sätt hör de fyra stenarna ihop? Komplettera senare med gnejs, magnetit och kopparkis.

Förberedelse: Duka ett bord med fältspatstallrik, glas, bestick, aluminiumburk, salt i liten mortel, mässingsljusstakar, paraffinljus, mineralvatten och tändstickor. Ädelstenar, guld och silver är mineral som används till fest, men vilka mineral hör hemma i vardagen?

Grundkunskap efter brickövningen: Grundämnen bygger upp mineral. Mineral bygger upp olika bergarter. Att känna igen de tre vanligaste mineralen fältspat, kvarts och glimmer, i nämnd ordning. De vanligaste bergarterna i Sverige är granit och gnejs. Kan du dessa har du kunskap om större delen av jordskorpans volym.

Frågeställning: Det mesta på bordet kommer från mineral i jordskorpan. Vilka mineral? Vilka är råvarorna? Var i Sverige utvinns råvarorna?

4

Lägg råvara från mineralsamlingen vid ”rätt” produkt på bordet

Karta över

Funderingar efter ”Dukade bordet” Ord och uttryck att tänka på och förklara: Att gruva sig, gruvligt, kolsvart, kristallklar, metallglans, stålsätta sig, svenskt stål biter, stenhård, blytung, tala är silver tiga är guld, timglas kvartsur, stenålder, bronsålder, järnålder, kiselålder, ”Silicon Valley”.

montrar med numrering

mineralutställningens

5

Under besöket på ”Skatter från jordens inre” Jordklotets byggnad 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34.

Introduktion Fältspat, kvarts och glimmer Mohs´ hårdhetsskala Magnetism Spaltning Streck Densitet Glans Färg Palett Kvartsvarieteter Dubbelbrytning, radioaktivitet Gips Datorer, spel, video Känn på bergkristaller Kristallisation Kristallformer/system Stuffer Kalle Kvarts Grotta Fantastiska former Fluorescerande mineral Mineral i granit Mineral i kroppen Druser, ametister Vardagsanvändning Långban Mineralforskning på Riksmuseet Ekonomiskt viktiga mineral och metaller Meteoriter Jättemeteorit att känna på Meteorit från månen och Mars Ädelstenar Rökkvarts Gall-, njur-, tarmstenar

På utställningen kan man känna på, se och bekanta sig med en mängd olika mineral från Sverige och övriga världen. Att planeten jorden är rund och består av en kärna, mantel och jordskorpa känner de flesta av oss till.  Mineral från skorpan är lättåtkomliga, men var finner man de som bildats i manteln?  Ge exempel på mineral som har bildats i nära anslutning till jordskorpan. (22, 2)  Beskriv hur mineral/bergarter ser ut som bildats djupt ner i jordens mantel. Ange även namn på dessa. (27, 22)

Bergart som stelnat djupt ner i jordens mantel.



Vatten i stenar? Vad menas med hydrerade mineral? Hur mycket vatten innehåller jordskorpan/mantel? (27)

Mineralens egenskaper och definition

6

För att skilja mineral från varandra har mineralogerna tagit fram olika undersökningsmetoder. (3 – 9) Beskriv med så många olika variabler som möjligt: Kvarts, fältspat, glimmer, magnetit och svavelkis.    

  

Mineral i kroppen……. kan det verkligen vara möjligt? (23) Vad skiljer så kallade ”falska mineral” från äkta mineral? (23) Varför betraktas inte njursten som ett mineral? (23, 34) Hur använder man sig i samhället av kunskapen om olika minerals densitet? (7) Hur kommer det sig att kvarts kan ha så olika färg? (9, 11) Varför kallas alla olika färgformer av kvarts i alla fall för kvarts? (1) Konstnärers färger består ofta av pigment från mineral. (10)Vilka mineral ger grön och gul färg? Ta reda på mer om dessa pigmentfärger då du kommit hem.

Ljusbrytning i bergkristall

Mineralen i vår vardag, förekomst och utvinning. Hur åldersbestäms bergarter? (12)  Alla har vi sett personer med gipsade armar eller ben. Hur ser mineralet gips ut i naturen? (13)  Hur behandlas gipset för att kunna användas av sjukvården? (13)  Vilket/vilka mineral används vid framställning av: kastruller, elledningar, bildäck, glastillbringare, bilbatterier och porslin? (25, 14b)

Laserljus, innehåller ljus av en våglängd. En kalcitkristall påverkar laserljuset.  Hur ser ljusstrålen ut då den passerat kristallen? (12)  Vad kallas detta fenomen?  Vad menas med brytningsindex? (12)  Vad händer med vanligt solljus då det passerar bergkristall? Förklara! Har du tur kan du se det vid kristallkronorna i rummet med Sjögrens mineralsamling.

I Långban, en gruva i Värmland, har man påträffat 270 olika mineral varav ett sjuttiotal är typmineral. (26) 

Vad menas med typmineral?

Rester av den vulkaniska öbåge som en gång gav upphov till Långbans mineral har sin ena ände på Utö i Stockholms skärgård och den andra norr om Norrtälje. Detta område utgör den geologiska bergslagen. Idag omfattar den främst Västmanland, Värmland, Dalarna och Uppland.

7

Meteoriter (29) 

   Vulkanism har också gett upphov till de norrländska malmfyndigheterna.

 



Vad är det för skillnad på meteorer och meteoriter? Skräckfilmer som ”Armagedon” och ”Deep Impact” handlar om jättemeteoriter som hotar jorden. Var på jorden/Sverige finns spår efter sådana stora nedslag? Vilka effekter fick det på livet? Hur kommer det sig att alla stora meteoriter består av järn? Hur känner man igen en järnmeteorit? Hur förklarar man uppkomsten av de två huvudgrupperna stenrespektive järnmeteoriter? Hur bildas meteoriter?

Man har hittat meteoriter från:  månen. Hur kan man veta att de är från månen?  Hur kan man veta att de är från Mars?  Varifrån kommer alla andra meteoriter?  Vilka meteoriter är äldst?  Kommer jordklotet att bli tyngre av alla meteoriter som slår ner? Både diamant och grafit består av grundämnet kol.  Förklara hur det kan bildas två så olika former.  

8

Vad menas med en malm? I Europa ligger Sverige i topp när det gäller produktion av vissa metaller. Vilka?

Vad menas med fluorescens? (21)

Järnmeteorit

Fluorescerande mineral

Willemit i dagsljus

Det typiska mönstret på en slipad och syraetsad järnmeteorit. Ädelstenar - ”Kärt barn har många namn”. Precis som kvarts har flera ädelstenar många olika namn.  Vilka är de olika ädelstensnamnen på korund och beryll? (32)  Korund kan användas till annat än smycken. Vad? (32)  Varför är det ovanligare med stora kristaller än små hos mineral? (16, 17) Kristaller av mineral delas in i sju kristallsystem. (17)  Vilket kristallsystem tillhör kvarts?  Vilken av de sex ädelstenarna känner Du mest för? (32)  Vilket symbolvärde anses den stenen förmedla? Då det gäller smycken pratas det ofta om ”karat”. (32)  Vad är det för skillnad på Carat och Karat?  Vad menas med: En 24 karats ring med en 2 carats diamant?

Willemit i UV-ljus

9

Efter besöket på

Falu koppargruva har klassats som världsarv.  Vad menas med världsarv?  Vilka andra världsarv, av geologisk natur, har vi i Sverige?  Biprodukter från kopparframställningen? Användningsområden och effekter?  Vilka lagar gäller för gruvbrytning?  Mineraljakten - vad är det?  Livscykelanalys (LCA). Vad är det?  De färger som konstnärer använder har ofta fått sin färg från mineral. Många av dessa mineral är giftiga (ex. de som ger gul och grön färg) Vad händer med gamla färgtuber?  Vilka regler gäller i Sverige?  ”Svenska grundämnen”! Vilka grundämnen är upptäckta i Sverige?

”Skatter från jordens inre”

Kemin bakom kristallbildning kan illustreras med enkla försök. Ord på vägen: salter, jonföreningar, fria joner, lösning, lättlösliga salter, svårlösliga salter, mättad lösning, utfällning/kristaller

De svenska malmfälten. Detta område, i mellersta Sverige, utgör den geologiska bergslagen. Här finns mängder med spår efter gruvhantering, bruksmiljöer och nedlagda gruvor med intressanta varphögar. (Ex. Utö, i Stockholms skärgård) Läs mer om Utö, berggrund, guidning. Vilka lagar gäller för inmutning? 10

Enkla försök

Placera en liten mängd blynitratkristaller och kaliumjodid kristaller i var sin knäckform. Låt innehållet i knäckformarna försiktigt, samtidigt och så långt från varandra som möjligt glida ner i vattnet. Låt stå orörligt. Studera vad som händer.

Kristallisationsförsök

Observationer: 1) Ursprungliga utseendet på blynitratet resp. kaliumjodiden beskrives var för sig innan försöket. 2) Kristallerna löser upp sig. 3) Gula kristaller börjar synas i en båge mellan de båda ursprungliga ”upplösningsplatserna”.

Laboration för att förstå kristallbildning, joner och löslighet.

Diskussion: Vad har hänt? Försök att förklara.

Försök 1: Blynitrat och kaliumjodid.

Obs! Efter försöket måste allt som innehåller bly samlas upp för att lämnas till destruktion ex. hällas i skolans uppsamlingskärl för tungmetaller på kemiinstitutionen eller lämnas på en miljöstation (brukar finnas på bensinstationer).

Material: avjonat vatten (destillerat vatten), blynitrat Pb(NO3)2 och kaliumjodid KI (båda vita, finkorniga kristaller), 2 knäckformar, grund skål med vitt eller svart underlag. En kemilärare kan tillhandahålla kemikalierna.

Försök 2: Koksalt Material: Glasbägare, sked, destillerat vatten, bomullstråd, pärla eller dylikt, värmekälla samt salt t.ex. koksalt (utan jod) eller alun. Kommentarer: Koksalt är ofarligt för alla och ger fina kristaller. Det går dessvärre bara att åstadkomma många små. Det är därför fördelaktigt om det är möjligt att titta på dem genom förstoringsglas. Alun(kaliumaluminiumsulfat) ger möjlighet att odla fram större kristaller.

Utförande: Häll upp avjonat vatten till några mm höjd i skålen. 11

Allmänna förutsättningar: 1) Vattnet och saltet bör vara så rent som möjligt. Varje förorening stör den perfekta kristallbildningen. Damm o.dyl. fungerar som kristallisationsgroddar och ger ett otal minimala kristaller. 2) Saltet löses under uppvärmning (ökar lösligheten), samt omrörning. Kristaller faller endast ut ur mättad saltlösning, vilket innebär att vattnet har löst så mycket salt som möjligt. För att vara säker på att lösningen är mättad ska det vara olöst salt kvar på bottnen av kärlet. 3) Långsam avkylning ger större kristaller än om avkylningen går snabbt.

Lär mer om Utö På Utö finns Sveriges äldsta gruva. Både geologin och kulturen här är intressant och vanligt för ett gruvsamhälle. Läs mer i ”Berg och jord på Utö”, en exkursionshandledning av Karl-Erik Perhans. (2001) Boken och mineralsamlingar kan beställas från : GEO LÄROMEDEL K-E Perhans Hedemoravägen 111 19271 Sollentuna Tel: 08/754 86 21 el. 08 16 48 23 Fax: 08-754 86 21 E-post: [email protected]

”Odling”: En bomullstråd nedsänkt i lösningen med hjälp av en tyngd i änden (pärla), kan tjänstgöra som grodd och ge en hel rad små kristaller på tråden. Tråden hålls på plats genom att man knyter den på en pinne som läggs tvärs över kärlet. Man väljer ut den finaste kristallen, klipper av tråden under den, så att den kommer att hänga som tyngd längst ner. Tråden ovanför kristallen skrapas ren varefter den sänks ner i lösningen igen. Man tar upp tråden dagligen och rensar från småkristaller på tråd och den önskade kristallens ytor. Ta ej i kristallen, använd kniv att skrapa med. Visa tålamod så växer kristallen. Vilken kristallform dessa salter?

För guidning på Utö kontakta: - K-E Perhans, geologi och kultur. - Nils Broberg, geologi och kultur. Tel: 08/632 04 37 E-post: [email protected] - Eva Friström, geologi och kultur. Tel:08/26 55 59 E-post: [email protected] - Charlotte Schröder, kultur och skärgårdsliv.

Försök 3: Gör samma försök som i Försök 2 men byt ut koksaltet mot alun.

Text: Nils Broberg och Eva Friström. Foto: Nils Broberg

Försök 4: Låt en lösning av kopparsulfat indunsta. Vilken kristallform har detta salt?

12