Chemie in

druppels

Hans Vanhoe

Katrien Strubbe

Universiteit Gent

SLO Chemie

2

1 Een wereld vol kleur

1.1 pH of zuurgraad

Zuren en basen zijn betrokken in allerhande chemische processen.

Daarom is het handig om, wanneer men reacties bestudeert, de

concentratie H+(aq) en OH-(aq) ionen in een oplossing te kennen. Omdat

het niet gemakkelijk is om telkens te werken met getallen zoals 1x 10-7 of

1 x 10-9, wordt een zogenaamde pH schaal gebruikt.

Het begrip pH is ingevoerd in het begin van de 20ste eeuw door de Deen

Søren Sørensen. Deze was directeur van het wetenschappelijk Carlsberg

Laboratorium, gesponsord door de brouwerij Carlsberg. In dit centrum

werd vooral de biergisting bestudeerd. Sørensen wilde een eenvoudige

manier om weer te geven hoeveel zuur of base er in een oplossing

aanwezig was. Hij definieerde pH als:

pH = -log [ H+(aq)]

De “p” in deze betrekking kan in verband gebracht worden met het Latijnse pondus Hydrogenii (het

“gewicht” van waterstof) of potentia Hydrogenii (de kracht van waterstof). De link met de formule is

duidelijk: ze geeft de “kracht” van de waterstofionen i.e. de concentratie1.

In nevenstaande figuur wordt het verband getoond tussen

de concentratie van de protonen en de pH. Men ziet dat hoe

groter de concentratie aan H+ (aq), hoe lager de pH.

Oplossingen met een pH kleiner dan 7 worden als zuur

geclassificeerd, is de pH groter dan 7, dan spreekt men

basische of alkalische oplossingen. Bij pH 7 is de oplossing

neutraal.

Hoe hoger de zuurgraad, hoe lager dus de pH:

zuur: pH < 7

neutraal: pH = 7

basisch: pH >7

Voor de meeste oplossingen ligt de concentratie aan

protonen tussen 1 en 10-14 mol/L, de pH zal daarom

gewoonlijk begrepen zijn tussen 0 en 14.

1 in werkelijkheid moet in de uitdrukking i.p.v. de concentratie de activiteit van de ionen worden ingebracht. In het secundair onderwijs is dit echter niet van belang.

Søren Sørensen 1868-1939

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

10-14

pH [H+(aq)] / mol.L-1

neutraal

meer zuur

meer basisch

3

Het verloop van alle biochemische reacties is afhankelijk van de zuurgraad van hun omgeving. Enkele

voorbeelden:

- Het leven van micro-organismen is sterk gebonden aan de pH van hun voedingsbodem.

Rottingsbacteriën kunnen zich bijvoorbeeld in een relatief sterk zuur midden niet

vermenigvuldigen. Daarom is azijn een goed bewaarmiddel voor diverse voedingswaren zoals

komkommers, augurken, uitjes, haring …

- Bij grote organismen zoals mensen is de pH niet in elk orgaan dezelfde. De pH van maagsap

ligt tussen 1 en 3, van urine tussen 4,8 en 8,4 en van speeksel tussen 6,5 en 7,5.

- Bij planten bestaat er per soort een pH waarbij ze het best gedijen. Verkopers van planten

geven meestal aan of de plant het best gedijt in een zure of in een kalkrijke (= basische) bodem.

Informatie en enkele voorbeelden waarbij het belang van de zuurgraad van oceanen en de bodem

wordt geïllustreerd zijn gegeven in bijlagen 1 en 2.

1.2 Zuur-base-indicatoren

De zuurgraad van een oplossing kan gemeten worden met een pH-meter of benaderd gemeten

worden met zuur-base-indicatoren. Deze laatste zijn (meestal organische) stoffen waarvan de kleur

verandert afhankelijk van de pH. Rodekoolsap, lakmoes en fenolftaleïne zijn de meest bekende, maar

er bestaat een breed gamma van stoffen die als indicator kunnen fungeren.

Onder een bepaalde pH-waarde hebben zuur-base-indicatoren een andere kleur dan boven een

andere pH-waarde. Tussen beide grenzen, in het zogenaamde omslaggebied, kunnen ze zowel de ene

als de andere kleur hebben. In het omslaggebied zijn beide kleuren tegelijk aanwezig maar in

wisselende verhouding.

Zuur-base-indicatoren zijn stoffen die zich gedragen als een zwak zuur of een zwakke base. De

protolysereactie met water levert geconjugeerde deeltjes die de oplossing een andere kleur geven. De

omzettingsgraad van de protolysereactie is sterk afhankelijk van de pH.

Beschouwen we bijvoorbeeld lakmoes, waarvan de zure vorm rood is en de geconjugeerde base blauw.

Waneer we de zure vorm van lakmoes voorstellen als HInd en zijn geconjugeerde base door Ind- dan

wordt de protolysereactie van de zuur-base indicator gegeven door:

HInd + H2O Ind- + H3O+

zuur geconjugeerde base

rood blauw

Wanneer de H+-concentratie stijgt (de indicator wordt in een zuur milieu gebracht), dan verplaatst het

evenwicht zich naar links (principe van Le Chatelier-Van ’t Hoff): de indicator vertoont zijn zuurkleur

(Hind).

Wanneer de H+-concentratie daalt (de indicator wordt in een basisch milieu gebracht), dan verplaatst

het evenwicht zich naar rechts (principe van Le Chatelier-Van ’t Hoff): De indicator vertoont zijn

basekleur (Ind-).

4

1.2.1 Chromoforen

Gekleurde organische verbindingen bezitten dikwijls onverzadigde groepen zoals C=C, C=O of N=N .

Deze groepen maken dikwijls deel uit van een uitgebreid gedelocaliseerd elektronensysteem, de

chromofoor. Een chromofoor (letterlijk: kleurdrager) is het gedeelte van een molecule dat

verantwoordelijk is voor de absorptie van licht in het zichtbare en ultraviolette deel van het

elektromagnetisch spectrum.

Bestanddelen zijn gekleurd als ze uit het zichtbaar spectrum (400-780 nm) bepaalde golflengten

absorberen en andere doorlaten. De kleur die we waarnemen is de som van de doorgelaten

frequenties of golflengten, of de complementaire kleur van wat geabsorbeerd is.

Op basis van dit complementair kleurprincipe kan uit nevenstaand kleurenpalet dan worden afgeleid

dat, wanneer een molecule rood licht absorbeert, wij de verbinding als blauw groen waarnemen. ( in

het kleurenpalet staan complementaire kleuren rechtover elkaar (rood + blauw + groen = wit)).

1.2.2 Invloed van pH op lichtabsorptie

Elektronen in een dubbele binding vereisen minder energie om in een geëxciteerde toestand terecht

te komen dan deze in enkelvoudige bindingen, en dit effect wordt versterkt wanneer de dubbele

binding deel uitmaakt van een geconjugeerd systeem. De lagere excitatie-energie heeft tot gevolg dat

deze verbindingen licht absorberen in het zichtbaar gebied. Wanneer functionele groepen zoals -NH2,

-OH en –NR2 gebonden zijn op deze chromoforen kunnen ze de kleur versterken of modificeren, deze

groepen bevatten namelijk vrije elektronenparen die in het gedelocaliseerde elektronensysteem

kunnen betrokken worden. Kleine veranderingen in dit systeem kunnen verschuivingen veroorzaken

in de energie van het geabsorbeerde licht , en op deze manier de kleur van de verbindingen

veranderen.

Algemeen geldt dat naarmate het geconjugeerde systeem groter is - meer elektronen bevat - de

golflengte van de maximumabsorptie naar hogere waarden verschuift en dus meer in het rode gebied

van het spectrum komt te liggen. Het energieverschil tussen grondtoestand en aangeslagen toestand

wordt dus kleiner.

Vb.: Een gekende indicator is fenolftaleïne. In oplossingen met 0 < pH < 8,2 is fenolftaleïne kleurloos.

In alkalisch milieu kleuren fenolftaleïneoplossingen paars-violet. De verklaring van de kleuromslag ligt

5

in de uitbreiding van het geconjugeerd π-systeem wanneer een proton wordt onttrokken aan een OH-

groep van de organische molecule.

Hind Ind

kleurloos paars-violet

Een andere voorbeeld is methyloranje, dat rood kleurt in zure oplossingen met pH < 3,5. Boven deze

pH zijn de oplossingen geel. In de rode vorm is een proton gebonden op één van de stikstofatomen

van de azogroep waardoor de energie van licht, geabsorbeerd door het geconjugeerde systeem,

verandert.

HInd Ind-

rood geel

In onderstaande figuur wordt voor enkele zuur-base-indicatoren het omslaggebied weergegeven,

samen met de kleuren van de zure en basische vorm.

6

Indicator Zure kleur pH-interval

waarbij kleuromslag Basische kleur

Thymolblauw (stap 1) rood 1,2 - 2,8 geel

Methyloranje rood 3,1 - 4,4 geel

Methylrood rood 4,4 - 6,2 geel

Lakmoes rood 5,0 - 8,0 blauw

Thymolblauw (stap 2) geel 8,0 - 9,6 blauw

Fenolftaleïne kleurloos 8,3 - 10,0 paars

1.3 Proeven

1.3.1 Bepalen van het omslaggebied van verschillende indicatoren

Explorerend onderzoek.

Onderzoeksvaardigheden:

-formuleren onderzoeksvraag

-opstellen onderzoeksplan

-uitvoeren: ordelijk en overzichtelijk werken en noteren, observeren, rapporteren

-reflecteren: bruikbaarheid indicatoren voor exacte pH bepaling, detecteren pH veranderingen

(omslaggebied).

Situering

Bij dit experiment ga je de kleur van enkele veelgebruikte indicatoren onderzoeken in functie van de

zuurgraad van een oplossing. Je krijgt hiervoor buffers met pH variërend tussen 1 en 14 ter beschikking.

Formuleer een onderzoeksvraag, voer de proef uit via druppelexperimenten. Maak op het einde van

je proef een foto van je opstelling en integreer die in je verslag. Geef een antwoord op de

onderzoeksvraag.

Beschikbaar materiaal

Druppelflesjes met bufferoplossingen met verschillende pH

Druppelflesjes met indicatoren:

- Thymolblauw

- Methylrood

- Broomthymolblauw

- Fenolrood

- Fenolftaleïne

- Methyleenblauw

Glazen roerstaaf

Papieren doekjes (om op te ruimen)

Inlegblad en plastieken hoesje

7

1.3.2 Zure regen

ICT opdracht, onderzoek, VOET

Onderzoeksvaardigheden:

- gericht informatie opzoeken, analyseren, evalueren

- opstellen onderzoeksvraag

- voorstellen hypothese

- opstellen onderzoeksplan

- uitvoeren: zorgvuldig en nauwkeurig werken, observeren, rapporteren, samenwerken

- reflectie over werkplan

Opgave ICT

Zoek informatie over zure regen en beantwoord volgende vragen.

1. Wat is zure regen?

2. Wat zijn de oorzaken (bronnen) van zure regen?

3. Welke gevolgen heeft zure regen?

Opgave onderzoek:

Vergelijk de zuurgraad van regenwater met deze van leidingwater bij jou thuis. Vergelijk je resultaat

met dat van je klasgenoten. Kies (een) geschikte indicator(en) op basis van het voorgaand experiment.

In het verslag formuleer je een onderzoeksvraag voor je experiment, je beschrijft de afkomst van het

monster dat je hebt onderzocht (plaats, bron, eventueel kun je het onderzoek uitbreiden naar

putwater, slootwater, zeewater, …) en bespreek de resultaten van jouw onderzoek en dat van je

klasgenoten. Reflecteer over de nauwkeurigheid van de gebruikte indicator(en) en neem je reflectie

op in je verslag.

Beschikbaar materiaal:

20 mL opgevangen regenwater van bij jou thuis.

Druppelflesjes met indicatoren:

- Thymolblauw

- Methylrood

- Broomthymolblauw

- Fenolrood

- Fenolftaleïne

- Universeel indicator

Glazen roerstaaf

Papieren doekjes (om op te ruimen)

Inlegblad

8

1.3.3 Groenten, fruit en bloemen als mogelijke zuur-base-indicatoren

Onderzoek, explorerend of hypothesetoetsend

Onderzoeksvaardigheden:

- opstellen onderzoeksvraag

- voorstellen hypothese

- opstellen onderzoeksplan

- uitvoeren: nauwkeurig en zorgvuldig werken, observeren, analyseren, besluit, rapporteren

- reflectie: bruikbaarheid kleurstoffen uit organisch materiaal voor pH bepaling (gebied, pH

veranderingen)

Situering

Veel bloembladen, groenten en fruit bevatten organische moleculen die als zuur-base indicator

kunnen dienst doen. Het best bekende voorbeeld is rodekool sap, dat in het secundair onderwijs

dikwijls gebruikt wordt om aan te tonen of een oplossing zuur is. Minder bekend is dat rodekool sap in

het volledige pH gebied verschillende kleuren kan aannemen, variërend van rood naar blauw en groen

en zelfs geel in sterk alkalisch milieu.

Indicatoren bestaan niet alleen in het scheikundelaboratorium,

maar komen ook in veel bloemblaadjes voor. Op die manier kan

de kleur van een bloem veranderen als tijdens de bloei de pH-

waarde verandert. Dat verklaart de roze en blauwe bloemkleur

van longkruid. De beide bloemkleuren zijn te verklaren met een

verandering van de pH-waarde. Jonge bloemblaadjes hebben

een zuur karakter en maken dat de kleurstof van de bloem roze

is. In de loop van de bloei verandert de pH-waarde naar een

basische en dat gepaard met een verkleuring naar blauw.

longkruid

Er zijn echter nog andere voorbeelden van planten die verschillende bloemkleuren hebben en toch

hun pracht aan dezelfde kleurstof danken.

Zo is het slechts een verschil in pH-waarde dat ervoor zorgt dat de licht zure bloemen van klaprozen

rood en de licht basische korenbloemen blauw zijn, hoewel beide planten dezelfde kleurstof hebben.

Bijlage 3 vertelt over de kleurvorming bij de hortensia.

pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 U.I.

Rodekool

9

rode klaproos blauwe korenbloem

Opgave

In dit experiment ga je voor een vrucht/groente naar keuze de kleurstoffen extraheren met een

geschikt oplosmiddel, en daarna de kleur bepalen bij verschillende pH.

Formuleer de onderzoeksvraag, stel een plan op en voer het uit.

Maak een verslag. je kunt een foto nemen van je resultaat en dit integreren in je verslag.

Is je kleurstof geschikt als zuur-base-indicator? Waarom wel/niet?

Beschikbaar materiaal:

Vrucht, groente

mesje om fijn te snijden

Extractiemateriaal: beker, bunsenbrander, draadnet, driepikkel

Druppelflesjes met bufferoplossingen met verschillende pH

Leeg druppelflesje voor je zelfgemaakte indicator

Glazen roerstaaf

Papieren doekjes (om op te ruimen)

Inlegblad en plastieken hoesje

In de derde graad kun je de leerlingen de structuurformule van de organische moleculen laten

opzoeken en laten uitzoeken hoe het geconjugeerd systeem verandert bij veranderingen van de

zuurgraad.

je kan laten opzoeken of kleurstoffen die gelijkaardig reageren (zelfde kleur en omslag in zelfde pH

gebied) analoge/gelijke structuurformules hebben.

Dit experiment kan ook met bloembladen worden uitgevoerd, waarbij ethanol gebruikt wordt bij de

extractie.

10

1.3.4 Zuurgraad van etenswaren en huishoudproducten

Hypothesetoetsend onderzoek, veiligheid, VOET

Onderzoeksvaardigheden:

- onderzoeksvraag

- hypothese (indien dit onderzoek gebeurt nadat de leerlingen reeds zuren, basen en oxiden hebben

gezien)

- onderzoeksplan

- uitvoeren: nauwkeurig en zorgvuldig werken, observeren, analyseren, besluit, rapporteren

- reflectie: over resultaat en vooropgestelde hypothese.

Situering:

Veel (vloei)stoffen waar we in het dagelijks leven mee in contact komen smaken zuur, denk

bijvoorbeeld aan zure snoepen, citroensap of azijn. Van deze voedingswaren weten we dat ze zuur zijn

door te proeven. Niet alle stoffen of mengsels mogen echter zomaar geproefd worden, bijvoorbeeld

omdat ze giftig zijn of omdat de zuurgraad te hoog is. Het is bijvoorbeeld niet aan te raden om te

proeven van de WC-ontstopper bij je thuis of van de zeep die je gebruikt om te bepalen of ze zuur of

basisch zijn (zie bijlage 4 betreffende giftigheid van huishoudproducten). In dergelijke gevallen maak

je gebruik van zuur-base indicatoren of een pH-meter om de pH van de oplossing te meten. In het

eerste experiment heb je het omslaggebied van enkele indicatoren bepaald. Uit dit experiment is

gebleken dat men met één enkele zuur-base-indicator geen exacte pH-

waarde kan bepalen. Je krijgt slechts een indicatie van het zuur of basisch

karakter van een oplossing. Daarom maken chemici gebruik van een

universeel indicator: een mengsel van een aantal indicatoren. De

universeel indicator geeft bij veranderende pH een geleidelijke

kleurverandering aan. Op een referentieschaal kun je aflezen welke pH-

waarde overeenkomt met de waargenomen kleur. De universeel indicator

heb je ofwel als oplossing ofwel als een stuk papier dat met universeel

indicator is geïmpregneerd.

Opdracht

Je krijgt verschillende producten uit het dagelijks leven ter beschikking die je moet rangschikken

volgens zuurgraad. Formuleer de onderzoeksvraag. Op basis van je algemene kennis over de producten

geef je een rangschikking volgens zuurgraad. Ga daarna experimenteel na of je volgorde klopt. Gebruik

hiervoor de beschikbare indicatoren. Maak een verslag en geef een antwoord op de onderzoeksvraag.

Vergelijk je resultaat met je oorspronkelijke hypothese.

Beschikbaar materiaal

Verschillende producten (voorbeelden van mogelijkheden, als leerkracht zoek je naar een gamma

producten met pH over het volledige pH gebied verspreid). Mogelijkheden zijn: tafelazijn, ammonia,

(halfvolle) melk, (witte) wijn, koffie (niet te sterk), citroensap, cola, spuitwater, fruitsap/appelsap,

bakpoeder opgelost in water (1 koffielepel in 50 mL H2O), ovenreiniger (oplossen in 50 mL H2O),

detergent (klein scheutje aanlengen met H2O, rustig roeren), handneutrale zeep (klein scheutje

11

aanlengen met H2O, rustig roeren), vlekkenduivel of Vanish (klein scheutje aanlengen met H2O, rustig

roeren), WC-reiniger, ontstopper, leidingwater, gedemineraliseerd water

Een hulpmiddel bij de keuze van de producten:

van pH 14 tot pH 0 (Wikepedia)

pH 14: natronloog van 1 mol/l

pH 13: natronloog of kaliloog van 0,1 mol/L

pH 12: ovenreiniger

pH 11,5: huishoudammonia (verdunde ammonia)

pH 10,5: zeepsop

pH 9,5: bleekwater

pH 8,5: zeewater, darmsap (iets verhoogde pH door gal)

pH 7,5: eieren

pH 7,4: menselijk bloed

pH 7: zuiver, gedestilleerd water (neutraal)

pH 6,7: melk

pH 6,5: speeksel

pH 6: natuurlijke regen, urine

pH 5,5: huid

pH 5: licht zure regen

pH 4,5: tomaten, druiven

pH 4: zure regen, tomatensap, bier

pH 3: consumptieazijn, wijn, zuurkool

pH 2,8: cola

pH 2: maagzuur, citroensap

pH 1: zwavelzuur (accuzuur)

pH 0: zoutzuur (1 mol/L)

-

Druppelflesjes met indicatoren:

- Thymolblauw

- Methylrood

- Broomthymolblauw

- Fenolrood

- Fenolftaleïne

- Universeel indicator

Pipetjes

Glazen roerstaaf

Papieren doekjes (om op te ruimen)

Inlegblad

pH-meter

12

1.3.5 Zuurgraad van frisdrank

Hypothesetoetsend onderzoek, veiligheid, VOET

Onderzoeksvaardigheden:

- opstellen onderzoeksvraag

- voorstellen hypothese

- onderzoeksplan

- uitvoeren: nauwkeurig en zorgvuldig werken, observeren, analyseren, besluit, rapporteren

- reflectie: over resultaat en vooropgestelde hypothese.

Situering

1. Frisdrank

Frisdranken bestaan al honderden jaren. Vermoedelijk is men in de 17e eeuw in Italië begonnen met

het verkopen van dranken, bestaande uit limoensap, suiker en water. Deze drank werd limoenade

genoemd. Het werd verkocht in ijssalons, waar men goed wist hoe je limoenade moest koelen.

Aan het eind van de 18e eeuw ontdekte de Engelse scheikundige Priestley hoe je koolzuurgas (CO2)

aan water kon toevoegen. Deze ontdekking, gecombineerd met de kennis van de limoenademakers,

betekende het begin van de frisdrankenindustrie. In 1776 werd de eerste 'frisdrankenfabriek' geopend

door de Zweed Gahn: de Nya Mineralvatten Fabrik. Er konden slechts drie flesjes per uur worden

geproduceerd!

Lange tijd werden frisdranken alleen door de meer welgestelde mensen gedronken en dan nog alleen

maar in de zomermaanden. Het verbruik kwam pas goed op gang na de Tweede Wereldoorlog dankzij

de Amerikaanse en Canadese bevrijders, die hun ‘soft drinks’ mee naar Europa brachten. Het woord

‘frisdrank’ werd in 1956 voor het eerst gebruikt.

Frisdranken werden pas echt populair in de jaren zestig, toen ze uitgroeiden tot snelle dorstlessers, die

overal en altijd kunnen worden gedronken. Het verbruik is vanaf die tijd enorm gestegen. Per persoon

wordt elk jaar 89 liter frisdrank gedronken.

Frisdrank bestaat voornamelijk uit water, suiker en smaakstoffen. Door de suiker op te lossen in water

krijg je siroop. Daarna worden de smaakstoffen toegevoegd, zoals vruchtensap, aroma's en extracten.

Door vervolgens de siroop, water en koolzuur in de juiste verhouding te mengen, krijg je frisdrank.

2. Frisdrank en tanderosie

Tandartsen zitten met de handen in het haar: de laatste jaren stellen ze een enorme toename vast van

zogenaamde tanderosie. Steeds meer jongeren hebben een gebit waarbij de tanden zijn afgesleten.

De oorzaak zou te vinden zijn in de frisdrankenrage en de populaire zure snoepen. Het zuur bijt het

tandglazuur weg waardoor het tandbeen vrijkomt en de tand onherstelbaar beschadigd wordt. Je kunt

meer weten over het probleem en een tandonderzoek bij jongeren op:

http://www.een.be/programmas/ook-getest-op-mensen/tanderosie

Volgens tandartsen ligt de oorzaak van de erosie dus bij het eten en drinken van zure etenswaren.

Formuleer een onderzoeksvraag bij de voorgaande tekst:

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Beschikbaar materiaal

13

- Plastieken mapje met inlegblad

- Verschillende dranken: sinaasappelsap, cola, niet-bruisend water, spuitwater, melk, citroensap,

azijn, appelsap, wijn, koffie, monster, nalu, …

- Druppelflesje met universeel indicator

Werkwijze

Rangschik de bovenstaande vloeistoffen volgens afnemende zuurgraad en schrijf ze in de kolom. De

meest zure vloeistof schrijf je bovenaan. Dit is je hypothese.

Rangschikking voor

experiment

Kleur indicator pH Rangschikking na

experiment

Meest zuur

Minst zuur

- Breng één druppel van een vloeistof in een hokje van het inlegblad. Voeg hierna één druppel

universeel indicator toe. Observeer de kleur van de oplossing en noteer die in de tabel.

- Vergelijk de kleur van de indicator met de pH waarden in de tabel. Schrijf de pH waarde in de tabel.

- Doe nu hetzelfde voor de andere vloeistoffen. Schrijf telkens de waarneming naast de

overeenkomstige vloeistof, en ook de pH.

- Rangschik de vloeistoffen nu opnieuw in de laatste kolom volgende dalende zuurgraad.

- Vergelijk je rangschikking voor en na de proef. Komen deze overeen? Bespreek het resultaat met de

volledige klas.

Bespreking

De zure smaak die we proeven met onze tong, komt niet altijd overeen met de zuurgraad van een

oplossing. Opvallend in het experiment is de zuurgraad van de populaire frisdranken in vergelijking

met deze van citroensap. De verklaring hiervoor is de grote hoeveelheid suiker of zoetstoffen in

14

frisdranken. In een blikje frisdrank zijn doorgaans tien suikerklontjes opgelost! De zoete smaak van de

suiker verbergt op die manier dat er in cola een zuur

aanwezig is. In citroensap is slechts een kleine

hoeveelheid suikers aanwezig, afkomstig van de citroen

zelf. Hierdoor wordt de zure smaak niet verminderd,

waardoor het veel zuurder smaakt.

Waarom zijn er zuren in frisdranken aanwezig?

In cola is fosforzuur aanwezig. Het wordt toegevoegd als bewaarmiddel, omdat er geen gisten of

schimmels in de drank zouden groeien. Verder dient fosforzuur als smaakstof, de combinatie met de

zoete smaak van de suiker vinden veel mensen lekker. Men zou ook andere zuren kunnen gebruiken,

maar fosforzuur was bij het ontwikkelen van de drank, en ook nu nog, één van de goedkoopste zuren.

Het zijn deze zuren die zorgen voor de tanderosie die de tandartsen de laatste jaren vaststellen.

Bijkomende opdrachten:

Is in alle frisdranken hetzelfde zuur aanwezig?

15

Inlegblad algemeen

16

Inlegblad indicatoren

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

pH

/

ind

icat

or

17

Bijlage 1: Belang van zuurgraad van oceanen

1. Stijgende CO2-concentraties doen het oceaanwater verzuren en daardoor sterven koralen af en

krijgen zeebewoners zoals schelpdieren en bepaalde eencelligen het moeilijk om hun kalkhoudende

skeletten te vormen. Uit Amerikaans onderzoek blijkt nu dat ook zeezoogdieren in de problemen

dreigen te komen.

De dieren zijn immers afhankelijk van geluid om voedsel en soortgenoten te vinden en uit de studie

blijkt dat een zuurdere oceaan ook een lawaaierige oceaan is. Natuurlijke fenomenen zoals regen en

golven, maar ook menselijke activiteiten zoals scheepvaart en baggerwerken, produceren geluiden

met een lage frequentie die zich over grote afstanden in de oceaan voortplanten. Het lawaai wordt

ook door het zeewater geabsorbeerd en dat is onder meer te danken aan bepaalde chemische stoffen

zoals magnesiumsulfaat en boorzuur. De concentratie van die stoffen in het water is afhankelijk van

de zuurgraad. Volgens de onderzoekers zou de zuurgraad van de oceanen tegen het einde van de eeuw

met iets meer dan een halve eenheid kunnen dalen. Als gevolg daarvan zou de absorptie van geluid

met een frequentie tussen 100 en 10.000 hertz in sommige gebieden met 60 procent kunnen afnemen.

Volgens de wetenschappers kan dat tijdelijk gehoorverlies bij zeezoogdieren veroorzaken en zal het

gedrag van de dieren worden beïnvloed. (ddc)

Bron: Eos magazine 23 december 2009

2. Hogere CO2-concentraties doen niet alleen de oceanen verzuren, ze maken het vissen ook lastiger

om hun vijanden te traceren. Australische wetenschappers hebben ontdekt hoe dat komt.

De wetenschappers stelden eerder al vast dat vissen roekelozer worden en

niet langer de geur van vijanden mijden in water met verhoogde

hoeveelheden CO2. Ze lieten clownvissen – bekend van Finding Nemo –

opgroeien in water met normale CO2-concentraties en in water met de

verhoogde concentraties die tegen het einde van de eeuw worden

verwacht. Zodra ze volwassen waren kregen de dieren de keuze tussen een

waterstroom waaraan de geur van roofvissen was toegevoegd en een

geurloze stroom. Zo’n 90 procent van de bij hoge CO2-concentraties

opgegroeide dieren zwom het noodlot tegemoet, tegenover ongeveer 10 procent in de andere groep.

In nieuwe experimenten stelden de onderzoekers de roekeloze vissen bloot aan de chemische stof

gabazine. Dat bracht de dieren weer bij zinnen. Een identiek experiment met rifbaarzen leverde

hetzelfde resultaat op. Gabazine blokkeert de GABA-A receptor, die zich op de uitlopers van neuronen

bevindt. Als de neurotransmitter GABA zich op de receptor bindt, opent die zich en stromen negatief

geladen chloor- en waterstofcarbonaationen naar binnen, wat een remmend effect heeft op het

neuron in kwestie. Hogere CO2-concentraties veranderen de verdeling van de ionen: die stromen nu

de cel uit, in plaats van in, waardoor het neuron wordt gestimuleerd. Dat heeft volgens de

onderzoekers ingrijpende effecten op de manier waarop de neurale circuits in het vissenbrein

functioneren, met het vreemde gedrag tot gevolg. (ddc)

Bron: Eos magazine 16 januari 2012

18

Bijlage 2: Belang van zuurgraad van de bodem 1. Een belangrijke eigenschap van de bodem is de zuurgraad (pH), deze bepaalt namelijk de chemische

vorm (de verbinding) waaronder elementen in de bodem aanwezig zijn (gebonden, opgelost, ..).

Verschillende factoren kunnen de zuurgraad van de bodem beïnvloeden, zoals de grondsoort en de

aanwezigheid van klei- en humusdeeltjes (afkomstig van afgebroken organisch materiaal). Deze

laatste hebben de capaciteit om protonen te binden en uit te wisselen met de omgeving. In de praktijk

bestaan er dan ook twee methoden om de zuurgraad van een bodem te bepalen, nl. de “pH-water “

(H2O) en de “pH-kaliumchloride” (KCl).

De pH-water wordt gemeten door water aan de grond toe te voegen. Op deze manier meet men de

hoeveelheid vrije H+ ionen, maar niet deze die gebonden zijn aan de klei- en humusdeeltjes.

De pH-kaliumchloride wordt gemeten door een oplossing van kaliumchloride aan de grond toe te

voegen. Onder deze omstandigheden komen de H+ ionen die aan de klei- en humusdeeltjes zitten vrij

en kunnen ze ook gemeten worden. Tussen de beide methoden zit dus een verschil, dat kan variëren

van 0,3 tot 1,1 (gemiddeld 0,7) eenheden waarbij pH-kaliumchloride lager is dan pH-water.

Belang voor de plantenvoeding.

De pH van de bodem bepaalt voor een groot deel onder welke chemische vorm de voedings-elementen

in de grond aanwezig zijn. Bij een bepaalde zuurgraad vormen sommige elementen andere

verbindingen, die niet kunnen opgenomen worden door de plantenwortels.

De elementen zitten dus nog wel in de grond, maar zijn niet meer beschikbaar voor de planten. Dit

leidt tot gebrekverschijnselen, die het eerst tot uiting komen bij de sporenelementen.

Bv.: bloemkolen geteeld op te zure grond, vanaf pH lager

dan 6, hebben vaak last van molybdeengebrek (zure ziekte)

en krijgen dan draaihartigheid: de jongste blaadjes zijn

gedraaid en gebobbeld en er vormt zich geen bloem.

Hoewel de plant dus slechts zeer weinig molybdeen nodig

heeft en er voldoende van dat element in de grond zit, lijdt

de plant aan molybdeengebrek.

De meest voorkomende problemen die kunnen optreden zijn:

bij te lage pH

gebrek aan fosfor (P), wat de jeugdgroei remt. gebrek aan magnesium (Mg). gebrek aan molybdeen (Mo), vooral in potgrond. overmaat aan mangaan (Mn), aluminium (Al), ijzer (Fe), waardoor vergiftiging van de plant

door te grote opname van deze elementen mogelijk is. meer uitspoeling van kalium (K) en magnesium (Mg). op kleigrond veroorzaakt het lage calciumgehalte een slechte structuur.

Om de pH van de bodem te verhogen worden voornamelijk twee middelen gebruikt: bodembewerking

en kalk strooien.

19

- Door bodembewerking wordt lucht in de grond gebracht. Op deze manier kan CO2, gevormd

bij de afbraak van organische stoffen, beter ontsnappen en de grond kan opdrogen, waardoor

de poriën weer met lucht gevuld worden.

- Door strooien van kalk (CaCO3): de reactie van carbonaationen met water leidt tot de vorming

van hydroxide ionen en een verhoging van de pH. Bekalking verbetert bovendien de structuur

van de bodem.

bij te hoge pH

alle gebrekziekten mogelijk: ijzer (Fe), mangaan (Mn), boor (B), koper (Cu), zink (Zn).

de afbraak van organische stof neemt sterk toe, ook de humus wordt dan in versneld tempo

afgebroken; vooral in zandgrond doet dit zich voor.

pH van verschillende gronden

De pH van onze gronden ligt tussen 3 en 8. De meeste planten groeien het best bij een pH tussen 5 en

6,5. Vlinderbloemigen verlangen een hoger pH van 8-9. Zuurminnende planten wensen dan weer een

pH-waarde van 4-4,5. De optimale zuurgraad voor iedere grond is echter verschillend:

- zandgrond dient zwak zuur te zijn met waarden tussen 5,5-6,0 omdat de grond anders slecht

voedingsstoffen opneemt.

- kleigrond is beter neutraal tot basisch: 7-7,5.

De optimale pH voor verschillende grondsoorten:

pH(KCl)

classificatie zand zandleem leem klei

zeer zuur <4,0 <4,5 <5,0 <5,5

laag 4,0 -4,5 4,5 - 5,5 5,0 - 6,0 5,5 - 6,4

tamelijk laag 4,6 -5,1 5,6 - 6,1 6,1 - 6,6 6,5 - 7,1

streefzone 5,2 - 5,6 6,2 - 6,6 6,7 - 7,3 7,2 - 7,7

tamelijk hoog 5,7 - 6,2 6,7 - 6,9 7,4 - 7,7 7,8 - 7,9

hoog 6,3 - 6,8 7,0 - 7,4 7,8 - 8,0 8,0 - 8,1

zeer hoog >6,8 >7,4 >8,0 >8,1

bron: http://www.agriton.nl/agriph.html

2. De ondergroei van naaldbossen is armer aan plantensoorten dan deze

van loofbossen. Dit komt omdat er weinig licht door de boomkruinen op

de grond terechtkomt, doordat de bomen dicht op elkaar staan.

Hierdoor is het voor veel planten moeilijk om tot volle wasdom te

komen. Een ander punt is dat op de grond onder het vrij dikke

naaldenpakket geen humusrijke bodem kan ontstaan.

De zure grond die zo ontstaat is voor veel planten niet geschikt om te kunnen groeien. Wel komen er

in naaldbossen verschillende soorten mossen voor, zoals bekertjes mos, verschillende korstmossen en

rendiermos: deze hebben van een zure grond minder last.

20

Bijlage 3: Hortensia

Bron: Brabants Dagblad, 19 oktober 2002

21

Bijlage 4: Intoxicatie door huishoudproducten

Volgens gegevens van het Antigifcentrum wordt 32% van de

intoxicaties nog steeds veroorzaakt door huishoudproducten. In meer

dan de helft van de gevallen gaat het om een accidentele inname door

kinderen tussen 1 en 4 jaar oud. Een goede preventie én een adequate

reactie kunnen veel leed voorkomen.

Zowel in vaste, in vloeibare als in gasvormige toestand kunnen producten het organisme

binnendringen via het maag-darmkanaal, de luchtwegen, de huid of de slijmvliezen.

De mate waarin een product wordt opgenomen en eventueel vergiftiging veroorzaakt, is onder meer

afhankelijk van de verdelingsgraad van de stof, van de concentratie, de blootstellingsduur, de

verluchting van de ruimte waarin men zich bevindt en de maatregelen die men heeft genomen voor

correct gebruik.

Een snelle en adequate reactie -dit wil zeggen een reactie aangepast aan het type en de hoeveelheid

product- is belangrijk om ernstige inwendige en uitwendige kwetsuren te vermijden. Hierbij moet

meteen worden opgemerkt dat een ernstige intoxicatie niet noodzakelijk meteen symptomen geeft,

en omgekeerd, dat een hevige reactie niet altijd op een zware vergiftiging wijst.

Bron: www.gezondheid.be