Module 1 ecoreizen def 2

Colofon

ECOreizen

Module 1, ECOreizen, vormt samen met module 2, ECObrandstoffen, een

geheel.

Samenwerking

ECOreizen is tot stand gekomen in samenwerking met de SLO en de

Technische Universiteit Delft.

Vormgeving

T2 Ontwerp, Den Haag (www.t2ontwerp.nl)

© 2010 Technische Universiteit Delft te Delft/ © 2009 Stichting

leerplanontwikkeling (SLO), Enschede

Het auteursrecht op dit onderwijsmateriaal voor Nieuwe Scheikunde berust bij deSLO en de TU Delft.SLO en de TU Delft zijn derhalve de rechthebbenden zoals bedoeld in de hierondervermelde creative commons licentie.

SLO, de TU Delft en door hen ingehuurde auteurs hebben bij de ontwikkeling van demodules gebruik gemaakt van materiaal van derden. Bij het verkrijgen vantoestemming, het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, enz.is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen ofinstanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes,illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellenmet SLO of met de TU Delft.

Hoewel het onderwijsmateriaal met zorg is samengesteld, is het mogelijk dat dezeonjuistheden en/ of onvolledigheden bevatten. De SLO en de TU Delft aanvaardenderhalve geen enkele aansprakelijkheid voor enige schade, voortkomend uit (hetgebruik van) dit materiaal.

Voor dit onderwijsmateriaal geldt een Creative Commons Naamsvermelding-Niet-Commercieel-Gelijk delen 3.0 Nederland licentiehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/nl/Aangepaste versies hiervan mogen alleen verspreid worden indien het in het colofonvermeld wordt dat het een aangepaste versie betreft, onder vermelding van de naamvan de auteur van de wijzingen.

Delft, juni 2010.

1. Inleiding van de module 4

1.1 Inleiding 5

1.2 Artikelen over groen en duurzaam reizen 6

1.3 De contextvraag 10

1.4 Opstellen van deelvragen en het maken van een planning 12

1.5 De activiteiten 13

1.6 Toetsing 15

2. Het Broeikaseffect 16

2.1 De oorzaken van het broeikaseffect 17

2.2 De gevolgen van het broeikaseffect 21

2.3 De Oplossingen 22

3. Duurzaamheid 28

3.1 Begrip “Duurzaam” 29

3.2 Voorbeelden van duurzame ontwikkelingen 32

4. Rekenen met atomen 38

4.1 Inleiding 39

4.2 Periodiek Systeem 40

4.3 Bouw van het atoom en atoommassa 42

4.4 Een indeling van stoffen 45

4.5 Soorten bindingen 47

4.5.1 De metalen 49

4.5.2 De moleculaire stoffen 50

4.5.3 De zouten 54

4.6 Atoommassa en molecuulmassa 59

4.7 De mol 62

4.8 Het volume van 1 mol gas 68

4.9 Molariteit 72

5. De reis 79

5.1 De wedstrijdvoorwaarden 80

6. De experimenten per continent 84

6.1 Experiment Europa 87

6.2 Experiment Azië 89

6.3 Experiment Afrika 91

6.4 Experiment Noord-Amerika 944

6.5 Experiment Zuid-Amerika 96

6.6 Experiment Australië 998

1. Inleiding vande module

ECOreizen 5

1.1 Inleiding

ECOREIZEN BV is een nieuw beginnend reisbureau dat graag in wilspelen op de vraag naar groene en duurzame reizen. Om zich teprofileren als groen en duurzaam reisbureau heeft ECOREIZEN BVeen wedstrijd uitgeschreven. Zie de reclame hieronder.

ECOREIZEN BV SCHRIJFT WEDSTRIJD UIT!!!!

ECOREIZEN BV is een reisbureau in oprichting en wil groen en duurzaam

reizen onder jongeren stimuleren.

ECOREIZEN BV wil jongeren de kans geven om goedkoop en toch

verantwoord groen en duurzaam te reizen!

ECOREIZEN BV looft een prijs uit voor de meest groene en duurzame

reis!

ECOREIZEN BV nodigt jongeren uit om als potentiële consultants een

plan in te dienen voor een groene en duurzame wereldreis. (Zie de

voorwaarden).

Voorwaarden:

1. Gedurende de wereldreis, welke reis start in je woonplaats, moet elk

continent bezocht worden.

2. De reis duurt 30 dagen inclusief verplichte rustdagen.

3. Op drie continenten moet onderzoek gedaan worden naar enkele

relevante ecologische situaties.

4. Het plan moet worden gepresenteerd voor een door ECOREIZEN BV

samengestelde jury, waarbij de volgende vragen aan bod moeten

komen: Welke route is het meest groen en duurzaam, welke

vervoermiddelen worden daarbij gebruikt, welke soort brandstof is

vanuit duurzaamheid het meest voor de hand liggend, wat is nodig

om de belasting van de natuur en het milieu tengevolge van deze

reis te compenseren en hoeveel is daarvan nodig?

5. De presentatie en de gemaakte keuzes moeten gemotiveerd worden

door middel van inhoudelijke technische en chemische argumenten

en voorzien zijn van uitgewerkte berekeningen.

6. De prijs is een “alternatieve” wereldreis.

De voorwaarden voor deze wedstrijd staan nader uitgewerkt bij

hoofdstuk 5.

ECOre

Een wereldreis is niet goedkoop; niet in geld, maar ook niet in grondstof.

Is bioethanol te verkiezen boven benzine van fossiele oorsprong, of reis je

zuiniger op glucose (de brandstof

Toon je een energie

de wereld!

Lees ter oriëntatie de onderstaande drie artikelen en maak de opdrachten.

1.2

Artikel 1

Laat het klimaat niet opplant een boom!

Bomen nemen het broeikasgas COaan een groenere wereld en hou het broeikaseffect in toom. Trees for Travel biedtde mogelijkheid om voor eecompenseren. Ieder bedrijf, consument, overheid of reisorganisatie gebuiktfossiele brandstoffen. Als u rijdt, vliegt, verwarmt, kookt of werkt.Compenseer via Trees for Travel en investeer in duurzamontwikkelingsBossen die extra inkomsten opleveren voor de lokale bevolking en bijdragen aanherstel van natuurdie uitstoot van COOnze lijnen zijnterechtkomen en niet hier.Trees for Travel heeft al meer dan 170.000 ton aan COgerealiseerd en meer dan 1 miljoen bomen geplant.Help mee en geef de wereld weer lucht.klimaatneutraal!

Bereken je COOm snel de uitstoot van broeikasgassen te kunnen bepalen heeft Trees for Traveleen Klimaatcalculator ontwikkeld. Vul je energieverbruik of reisgegevens in enje weet binnen een tel hoeveKlik op de categorie van je keuze. Vul vervolgens alleen die onderdelen in dievan toepassing zijn. Druk daarna op de knop 'berekenen'. De uitkomst wordtdaaronder weergegeven. Wil je de berekende waardende onderste knop 'COook nog andere compensaties toevoegen. Wil je alleen vliegreizen compenseren,gebruik dan het rode invulveld hier boven: 'vul in en compenseer'.

Bron: Trees for Travel

Figuur 1: logo

disclaimer

Figuur 2: disclaimer Trees for

Travel

ECOreizen



zuiniger op glucose (de brandstof voor je fiets)?

Toon je een energie- en milieubewuste reiziger in een dertigdaagse reis om

de wereld!


Artikelen over groen en duurzaam reizen

Artikel 1

Laat het klimaat niet op hol slaan:plant een boom!

Bomen nemen het broeikasgas CO2 op en maken er zuurstof (Oaan een groenere wereld en hou het broeikaseffect in toom. Trees for Travel biedtde mogelijkheid om voor een bescheiden bedrag de uitgestocompenseren. Ieder bedrijf, consument, overheid of reisorganisatie gebuiktfossiele brandstoffen. Als u rijdt, vliegt, verwarmt, kookt of werkt.Compenseer via Trees for Travel en investeer in duurzamontwikkelingslanden. U maakt zo de aanleg en het behoud van bossen mogelijk.Bossen die extra inkomsten opleveren voor de lokale bevolking en bijdragen aanherstel van natuur- en milieu. Ook hebben we projecten voor duurzame energie,die uitstoot van CO2 voorkomen.Onze lijnen zijn kort en de kosten daarom laag. Uw bijdrage moet immers daarterechtkomen en niet hier.Trees for Travel heeft al meer dan 170.000 ton aan CO2-gerealiseerd en meer dan 1 miljoen bomen geplant.Help mee en geef de wereld weer lucht. Doe mee en vlieg, rij, werk of ontspanklimaatneutraal!

Bereken je CO2-uitstootOm snel de uitstoot van broeikasgassen te kunnen bepalen heeft Trees for Traveleen Klimaatcalculator ontwikkeld. Vul je energieverbruik of reisgegevens in enje weet binnen een tel hoeveel CO2-equivalenten je (per jaar) moet compenseren.Klik op de categorie van je keuze. Vul vervolgens alleen die onderdelen in dievan toepassing zijn. Druk daarna op de knop 'berekenen'. De uitkomst wordtdaaronder weergegeven. Wil je de berekende waarden compenseren, klik dan opde onderste knop 'CO2 uitstoot compenseren' en volg de instructies. Je kunt danook nog andere compensaties toevoegen. Wil je alleen vliegreizen compenseren,gebruik dan het rode invulveld hier boven: 'vul in en compenseer'.

Bron: Trees for Travel

6



en milieubewuste reiziger in een dertigdaagse reis om


Artikelen over groen en duurzaam reizen

hol slaan:

op en maken er zuurstof (O2) van. Bouw meeaan een groenere wereld en hou het broeikaseffect in toom. Trees for Travel biedt

n bescheiden bedrag de uitgestoten broeikasgassen tecompenseren. Ieder bedrijf, consument, overheid of reisorganisatie gebuiktfossiele brandstoffen. Als u rijdt, vliegt, verwarmt, kookt of werkt.Compenseer via Trees for Travel en investeer in duurzame ontwikkeling in

zo de aanleg en het behoud van bossen mogelijk.Bossen die extra inkomsten opleveren voor de lokale bevolking en bijdragen aan

en milieu. Ook hebben we projecten voor duurzame energie,

kort en de kosten daarom laag. Uw bijdrage moet immers daar

-compensatie

lieg, rij, werk of ontspan

Om snel de uitstoot van broeikasgassen te kunnen bepalen heeft Trees for Traveleen Klimaatcalculator ontwikkeld. Vul je energieverbruik of reisgegevens in en

equivalenten je (per jaar) moet compenseren.Klik op de categorie van je keuze. Vul vervolgens alleen die onderdelen in dievan toepassing zijn. Druk daarna op de knop 'berekenen'. De uitkomst wordt

compenseren, klik dan opuitstoot compenseren' en volg de instructies. Je kunt dan

ook nog andere compensaties toevoegen. Wil je alleen vliegreizen compenseren,gebruik dan het rode invulveld hier boven: 'vul in en compenseer'.

http://www.treesfortravel.nl/calculator/disclaimer.html

ECOreizen 7

Opdracht 1

Ga via het huisje in de disclaimer naar de website van “Trees forTravel” en

voer de volgende berekeningen uit:

a. Een huishouden verbruikt 4000 m3 aardgas per jaar. Bereken hoelang

een boom moet groeien om de CO2 uitstoot te compenseren.

b. Voer ook een aantal berekeningen uit voor de andere drie

pictogrammen.

Artikel 2

Compensatie van CO2-uitstoot

Groen vliegen, groene creditcard, groen gas?Is het echt mogelijk om je uitstoot van broeikasgassen te compenseren doorbomen te planten? Er zijn veel bedrijven die dit beloven, maar hoe zit het nueigenlijk?

Wat is CO2-compensatie?Of je nu op vakantie gaat, boodschappen doet, televisie kijkt of kookt, bij alleswat je doet worden broeikasgassen uitgestoten. Soms veel, zoals bij vliegen,soms weinig. Een gemiddeld Nederlands huishouden stoot 10.460 kilo CO2 perjaar uit.Om je bijdrage aan klimaatverandering te verminderen, is het in de eerste plaatsbelangrijk om zoveel mogelijk energie te besparen. Op die manier bespaar je alheel veel uitstoot van CO2. Tweede stap die je kunt zetten is om deonvermijdelijke uitstoot van broeikasgassen te compenseren. Je zorgt er dan voordat op een andere plek in de wereld CO2-uitstoot voorkomen wordt. Evenveel alsje hier zelf veroorzaakt.Twee bekende manieren om dit te doen zijn: Het ontwikkelen van duurzame energie elders in de wereld, vaak in de

ontwikkelingslanden. Door energie op te wekken met bijvoorbeeld zon ofwind, wordt er geen extra uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt die er welzou zijn geweest als deze energie in bijvoorbeeld een kolencentrale opgewektzou zijn.

De aanplant van bomen. Bomen zetten immers CO2 om in zuurstof.

Als je dus zoveel mogelijk energie bespaart en vervolgens de resterende uitstootcompenseert, leef je in feite klimaatneutraal.Dit klinkt natuurlijk heel mooi, maar er zijn helaas ook kanttekeningen te zettenbij compensatie, vooral bij compenseren door aanplant van bomen. Er isnamelijk erg weinig toezicht of controle op bomenaanplant. Er is geen keurmerkdat garandeert dat de betaalde bomen ook daadwerkelijk een aantal (bijvoorbeeldminimaal 30 jaar) blijven staan. Soms sponsor je alleen het onderhoud vanbestaand bos, waardoor er natuurlijk niet meer CO2 uit de lucht gehaald wordt.

Het ClimaCount CO2

Compensatie Programma

biedt gebruikers van een

aan een ClimaCount

gekoppelde creditcard de

keuze uit vier programma’s

om hun CO2 uitstoot te

compenseren. In elk

programma zijn effectieve,

betrouwbare projecten

opgenomen die zich op

verschillende manieren met

CO2 compensatie bezighou-

den. Ofwel door de CO2

uitstoot te verminderen of

door CO2 aan de atmosfeer

te ontrekken.

Zie www.climacount.nl

ECOreizen 8

Compensatie van CO2-uitstoot (vervolg)

In veel landen wordt eerst bos gekapt, het tropisch hardhout voor veel geldverkocht en worden er vervolgens weer bomen aangeplant. Maar de diversiteit(hoeveelheid verschillende soorten planten en dieren) van natuurlijk bos is velemalen hoger dan in aangeplant bos. Bovendien komt er ook steeds meerwetenschappelijk bewijs dat het planten van bomen buiten tropische gebiedenaverechts werkt voor het klimaat. Bomen in koude streken absorberen veelzonlicht en bevorderen ook nog eens de vorming van wolken. Hierdoor wordt dewarmte op aarde vastgehouden in plaats van teruggekaatst.Een ander meer principieel tegengeluid komt vanuit de milieubeweging.Compenseren stimuleert mensen niet om na te denken over hun leefwijze en omte kiezen voor een energiezuinige levensstijl. In die zin is compenseren eenmoderne vorm van 'aflaten': je doet iets klimaatonvriendelijks (zoals vliegen)

F

T

iguur 3: affiche
maar met een paar tientjes zorg je dat er wat bomen geplant worden en is jegeweten weer gesust.
Hoeveel CO2 kan een boom eigenlijk omzetten?Volgens Trees for Travel kun je de kerosine-uitstoot van een retourtje Mexicocompenseren door de aanplant van 180 bomen. De bomen moeten dan wel eeneeuw blijven staan. Hiervoor betaal je 51 euro. Dergelijke berekeningen zijnomstreden. Het is niet uit te rekenen hoeveel CO2 een boom omzet naar zuurstof,dit is per soort, leeftijd en locatie verschillend.

Grote, duizend jaar oude bomen met veel takken en bladeren nemen uiteraardmeer CO2 op dan nieuwe jonge aanplant. Sommige boomsoorten kunnen weldrieduizend jaar oud worden. Stadsbomen zijn eigenlijk meer een soortkamerplanten. Hun wortels worden door bestrating soms ingeperkt waardoorde wortels als bij een soort Bonsai klein blijven. Ze worden niet oud. Bomenin de vrije natuur die eeuwenlang blijven staan zetten meer CO2 om.

Ook is de CO2 omzet afhankelijk van de plaats. Rondom de evenaar zettenbomen meer CO2 om dan in koude gebieden. Het tropisch regenwoud wordtniet voor niets de longen van de aarde genoemd. Het kappen van eeuwenoudtropisch woud kan niet gecompenseerd worden met een zelfde aantal jongebomen elders.

Als men werkelijk alle vliegreizen wil compenseren en al die bomen inderdaadeen eeuw wil laten staan, komen we toch echt ruimte te kort.Ondertussen gaat de kap van onvervangbaar eeuwenoud woud gewoon door,voorlopig met een snelheid die vele malen hoger is dan dat wij aanplanten.

Bron: http://www.milieudefensie.nl/klimaat/visie/heikele-klimaatissues/compensatie-van-co2-

uitstoot/

rees for Travel

12 april 2007

ECOreizen 9

Opdracht 2

Geef aan de hand van het artikel drie argumenten voor compensatie door

bomenaanplant en drie argumenten tegen compensatie door

bomenaanplant.

Artikel 3

Bioethanol

Rijden op alcohol? In landen als Brazilië, Zweden en de VS kijken ze er nietmeer van op. We hebben het dan over bio-ethanol. Dat is alcohol afkomstig vande vergisting van gewassen als maïs, tarwe, suikerriet, bieten of aardappelen.Bio-ethanol behoort met biogas en biodiesel, gemaakt uit plantaardige olie, tot degroep van biobrandstoffen.De ‘alternatieve’ brandstoffen worden steeds populairder. Daar zijn twee redenenvoor. Ten eerste de hoge olieprijs, gekoppeld aan het vooruitzicht van slinkendeolievoorraden. En daarnaast de wereldwijde roep om de uitstoot van schadelijkebroeikasgassen nu eindelijk eens aan te pakken. Vergeleken met benzine leidtgebruik van biobrandstoffen tot een verminderde uitstoot van broeikasgassen.Dat komt omdat biobrandstof wordt gemaakt van gewassen die zelf net zoveelkoolstofdioxide opnemen als er bij de verbranding vrijkomt.En dus pleiten steeds meer politici voor het gebruik van bio-ethanol. De EU heeftals doel om in 2010 5,75 procent van de traditionele brandstof bij te mengen metbiobrandstof. De Verenigde Staten ook, maar daar zijn ze in praktijk al een stukverder mee dan Europa: in 2004 werd al zo’n 2 procent bio-ethanol bij debenzine gemengd.De productie van bio-ethanol neemt dan ook snel toe. Volgens het Amerikaanseministerie van Landbouw produceerden bio-boeren vorig jaar ongeveer 19miljard liter ethanol, voor het grootste gedeelte uit maïs. Dit jaar komt deproductie een derde hoger uit, maar voor 2008 wordt al op ruim 37 miljard litergerekend. In Europa is de productie – de grote producenten zitten vooral inDuitsland, Spanje en Frankrijk – een stuk lager.

Een aantal autoproducenten speelt al in op een doorbraak van bio-ethanol met deproductie van zogeheten ‘flexauto’s’. Die kunnen op verschillende mengsels vanethanol en conventionele brandstof rijden. Volvo kwam al met de zogehetenFlexi-Fuel modellen, auto’s die rijden op de alternatieve brandstof E85, eenmengsel van 85 procent ethanol en 15 procent benzine. De hebben een 70 tot 80

procent lagere uitstoot van CO2

dan auto’s die op benzine rijden.Volkswagen, General Motors,Ford en Saab kwamen al eerdermet Flexi-Fuel modellen, vooralgericht op de Amerikaanse enZweedse markt. Precies de landenwaar je gemakkelijk bio-ethanolkunt tanken. In Nederland moetdeze markt nog helemaal op gangkomen.

Figuur 6: Saab Flex-Fuel model

Bron: http://www.biogas.nl/bioethanol/

Figuur 4: Bio-ethanol, CO2

neutraal

Figuur 5: Biobrandstof logo

ECOreizen 10

Wil een auto op E85 – 85 procent bio-ethanol en 15 procent benzine –kunnen rijden, dan moet de motor enigszins zijn aangepast om tegen deethanol (alcohol) te kunnen. Dat geldt onder meer voor onderdelen als decarburateur, de brandstofinspuiting en de brandstofslangen.

Motoren die op E85 kunnen draaien, kunnen ook zonder mankeren op gewonebenzine lopen. Maar dat wil niet zeggen dat het voor het rijden geen verschilmaakt welke brandstof er in de tank zit. E85 levert een hoger vermogen; eenvermogen dat zich ook vertaalt in grotere prestaties. Neem bijvoorbeeld de Saab9-5 2.0t BioPower. Rijdt die op E85, dan stijgt het motorvermogen van 150 naar180 pk en loopt het koppel op van 240 naar 280 newtonmeter. De topsnelheidgaat omhoog van 210 naar 225 km/h en de tijd nodig om van nul naar honderd te

accelereren zakt van 9,8 naar 8,5seconden. Dat is leuk, maar bio-ethanol heeft ook een minder sterkekant. De brandstof heeft een lagereenergie-inhoud dan benzine. Waar hetop neer komt, is dat je tien liter bio-ethanol nodig hebt, om even ver tekomen als op zeven liter benzine.Tank je E85, dan moet je vaker naarde pomp.

Figuur 7: Volvo Flex-Fuel model

Bron: http://www.groenopweg.nl/energiebronnen/55/107/Bio-ethanol-en-techniek

Opdracht 3

Maak een korte samenvatting van de artikelen en geef hierin de voor- en

nadelen van bio-ethanol aan.

1.3 De contextvraag

Jullie besluiten je in te schrijven voor de wedstrijd van ECOREIZEN BV.

Contextvragen

1. Hoe organiseer je een duurzame reis?

2. Hoeveel hectares eikenbomen zou je moeten planten om alle CO2 te

compenseren die je tijdens je reis hebt uitgestoten?

Na inschrijving krijgen jullie van ECOREIZEN BV de reisopdracht toegestuurdwaarin alle voorwaarden en eisen van deze wedstrijd beschreven staan.Hieronder staat ede reisopdracht kort samengevat. De uitgebreidebeschrijving staat in hoofdstuk 5.

E85 is nu ook toegestaan

voor bepaalde klassen

wedstrijdmotoren.

Koppel: het maximaal

leverbare koppel is een

kenmerk van de kracht van

de motor. Een auto met een

motor met een groot koppel

kan sneller op topsnelheid

komen.

ECOreizen 11

Je gaat in deze module werken in groepjes van drie of vier personen.

Kleinere groepjes zijn onhandig omdat tijdens een aantal activiteiten

verschillende dingen tegelijkertijd moeten gebeuren. Hoe je het best in

groepjes kunt werken staat in de map Studeeraanwijzingen die je bij de

deze module krijgt.

Nieuw in deze module is dat je mag kiezen in welke volgorde je een aantal

van de activiteiten plant. Nodig is wel dat je alle activiteiten uitvoert. Je

hoeft slechts op drie continenten een experiment te doen.

ECOREIZEN BV reisopdracht

De eisen en voorwaarden waaraan jullie inzending moet voldoen

staan hieronder kort samengevat.

1. De reis moet duurzaam zijn

• Je moet proberen om zoveel mogelijk duurzame brandstoffen te

gebruiken.

2. Jullie wereldreis uitstippelen

• Je hebt maximaal 30 dagen om rond de wereld te reizen. Je

vertrekt uit de plaats waar je school staat en na 30 dagen kom je

hier weer terug na een reis rond de gehele aardbol.

• Je moet bij de reis rond de wereld 6 werelddelen bezoeken:

Europa, Afrika, Azië, Australië, Noord- en Zuid-Amerika.

• In elk werelddeel bezoek je in elk geval één grote stad, waar je

minimaal 1 dag blijft rondkijken, je blijft dus één extra dag in die

stad. Dit betekent een onderbreking van 24 uur tussen aankomst

en vertrek.

• Je moet minimaal 3 verschillende vervoermiddelen

gebruiken.

• Je berekent je reis op basis van 1 persoon (ook al zit je daar met

zijn drieën of met zijn vieren aan te rekenen)

Figuur 8: Organiseer je reis zo

milieuvriendelijk als mogelijk is

ECOreizen 12

1.4 Opstellen van deelvragen en het maken van een planning

Relevante deelvragen stellen

• Als je de opdracht hebt bekeken, wat weet je dan al?

• Wanneer is een reis groen en duurzaam?

• Welke duurzame brandstoffen kun je gebruiken

• ………..

Als je de wedstrijd wilt winnen moet je onderzoek doen en kennis vergaren

over een groot aantal onderwerpen. In opdracht 1 ga je met je groep zoveel

mogelijk relevante deelvragen bedenken. Deze deelvragen moeten ervoor

zorgen dat je een antwoord kan geven op de contextvraag.

Opdracht 1

Inventariseer in jullie groep wat je allemaal moet onderzoeken en moet

weten om een duurzame reis te kunnen maken en wat je moet weten om

de vereiste berekeningen te kunnen maken. Doe dit op de volgende wijze:

a. Iedereen schrijft individueel op wat hij/zij zou willen onderzoeken en te

weten zou willen komen.

b. Als iedereen klaar is geef je jouw papier door aan je

buurman/buurvrouw. Deze leest door wat er geschreven staat en vult

aan met eigen ideeën. Liefst met een andere kleur pen.

c. Dit doe je nog twee keer, zodat je uiteindelijk je eigen blaadje weer

terug hebt.

d. Als het goed is heeft nu iedereen hetzelfde op papier staan. Maak nu

gezamenlijk een lijst met vragen die jullie willen onderzoeken. Deze lijst

komt in het groepslogboek te staan.

Opdracht 2:

Maak nu een planning met je groep. Dit doe je door de verschillende

activiteiten door te lezen in paragraaf 1.5 van de inleiding. Activiteit 1 en 2

moeten eerst worden uitgevoerd en dan mogen jullie zelf bepalen hoe jullie

activiteit 3 en 4 willen uitvoeren. Deze mag je dus in een willekeurige

volgorde doen. Houd daarbij rekening met de onderzoeksvragen die je in

opdracht 1 bedacht hebt. Deze onderzoeksvragen moeten allemaal aan bod

komen in je onderzoeksplanning. Als er vragen zijn die volgens jullie niet

aan de orde komen in de geformuleerde activiteiten, maak dan een plan hoe

je deze vragen zou kunnen beantwoorden.

Ga nu de activiteiten doorlezen in paragraaf 1.5

ECOreizen 13

Opdracht 3

Kijk in je studiewijzer in welke weken je de experimenten uit moet voeren

en de reis moet samenstellen, maak hier een planning voor. Voeg deze

experimenten- en reisplanning bij je planning uit opdracht 2. Elk groepje is

verplicht om drie van deze experimenten uit te voeren. Een experiment voer

je uit in Australië, Zuid-Amerika of Azië en de overige twee experimenten

voer je uit in Europa, Noord-Amerika of Afrika.

Je moet er wel rekening mee houden dat niet iedereen hetzelfde experiment

kan doen.

De beschrijving van de experimenten vind je in hoofdstuk 6. Zorg voor een

gedegen werkplan als je een experiment gaat doen en laat dat ook door je

docent of de TOA goedkeuren.

De vragen en berekeningen op de werkbladen bij deze experimenten lever

je na het uitvoeren van het experiment in bij de docent.

Opdracht 4

Lever je planning in bij de docent. Kijk in de studiewijzer wanneer de

planning moet worden ingeleverd. Na inleveren wordt de planning met jullie

besproken door je docent.

Tot slot

Het reisdeel van module 1 wordt afgerond met een presentatie in de vorm

van een reisverslag. Na de beoordeling van het reisverslag wordt de prijs

uitgereikt. Veel succes en zorg dat je de wedstrijd wint!!!

De groep met de route, die om de CO2 uitstoot te compenseren zo weinig

mogelijk bomen moet aanplanten, verdient 1 vol bonuspunt bij de

presentatie.

1.5 De activiteiten

Lees eerst met je groepje de onderstaande omschrijving door van alle

activiteiten die je deze module moet doen en ga dan je planning maken.

Activiteit 1 en 2 liggen vast in de studiewijzer, maar activiteit 3 en 4 plan je

zelf. Kijk in de studiewijzer hoeveel weken je daar voor hebt.

Activiteit 1

De reis moet duurzaam zijn

Om een duurzame reis te organiseren moet je eerst weten wat bedoeld

wordt met duurzaam. Je gaat daarover kennis verzamelen met behulp van

de teksten en de vragen en opdrachten uit de hoofdstukken 2 en 3.

Opdracht 1: Het broeikaseffect

Bij de wedstrijdopdracht van ECOREIZEN BV is het van belang zo min

mogelijk CO2 te produceren. CO2 is een van de grote veroorzakers van het

broeikaseffect.

Figuur 9: de prijs is een

bonuspunt

ECOreizen 14

Hoofdstuk 2 gaat over het broeikaseffect. Bestudeer de teksten in hoofdstuk

2, beantwoord de vragen en maak de opdrachten die in de tekst van dit

hoofdstuk staan. Bij de teksten horen ook een aantal opgaven. Kijk in je

studiewijzer welke opgaven je moet maken en wanneer je deze moet

maken.

Opdracht 2: Duurzaamheid

Voor deze reisopdracht moet je je ook verdiepen in het begrip

duurzaamheid. Duurzaamheid is het onderwerp van deze tijd. Maar wat

verstaan we onder duurzaamheid en hoe kunnen we duurzaam reizen.

Informatie hierover vind je in hoofdstuk 3. Bestudeer de teksten in

hoofdstuk 3 en beantwoord de vragen die in de tekst van dit hoofdstuk

staan. Bij de teksten horen ook een aantal opgaven. Kijk in je studiewijzer

welke opgaven je moet maken.

Activiteit 2

In de opdracht voor de reis worden verschillende brandstoffen genoemd. Je

moet ook rekenen aan deze brandstoffen en daarvoor zijn een aantal

nieuwe begrippen nodig. Je gaat je dan ook in activiteit 2 verdiepen in de

nieuwe begrippen. Bestudeer de teksten in hoofdstuk 4 en maak alle

opgaven in dit hoofdstuk.

Activiteit 3

In deze activiteit gaan jullie de reis uitstippelen en je gaat bepalen welke

vervoermiddelen je gaat gebruiken. In hoofdstuk 5 staan de uitgewerkte

voorwaarden van de reisorganisatie. Gebruik de genoemde sites en denk

aan de rustdagen op de continenten.

Bij deze activiteit en bij activiteit 4 doe je niet allemaal hetzelfde. Je moet

hier dus gebruik maken van de expertmethode en zorgen dat je tijd

reserveert om informatie en kennis in je groepje uit te wisselen. Geef in je

planning aan in welke les je hiervoor tijd wil reserveren

Activiteit 4

Tot deze activiteit behoren de experimenten die jullie moeten uitvoeren.

Deze experimenten vinden jullie in hoofdstuk 6. Voer de door jullie gekozen

experimenten uit en maak de bijbehorende vragen op het aangeleverde

werkblad. Dit werkblad lever je na de proef in bij de docent.

ECOreizen 15

Activiteit 5

Kijk in je planning welke les je gereserveerd hebt voor het uitwisselen van

kennis. Je gaat in die les alle kennis die je verkregen hebt inventariseren en

dan met elkaar uitwisselen. Aan het eind van de module moet iedereen

hetzelfde weten en begrijpen.

• Kijk naar je eigen deelvragen die je in opdracht 1 van paragraaf 1.4 hebt

opgesteld. Zijn alle vragen beantwoord? Zo ja, dan kun je nu ook de

contextvraag beantwoorden.

• Bespreek met elkaar de experimenten en vooral het rekenwerk bij de

experimenten.

• Bespreek de verschillende berekeningen die gedaan zijn bij het

samenstellen van de reis.

Activiteit 6

Schrijf met je groepje een reisverslag. Daarin moeten de volgende

onderdelen voorkomen:

• Een toelichting waarin je uitlegt waarom jullie reis duurzaam is.

• Een wereldkaart met daarin getekend jullie reis.

• Een tabel waarin jullie:

o de gebruikte vervoermiddelen vermelden

o de met het vervoermiddel afgelegde afstand

o de tijd die jullie met elk vervoermiddel gereisd hebben

o de hoeveelheid verbruikte brandstof

o de rustdagen

• De reactievergelijkingen van de verbrandingen van alle brandstoffen

• Het chemisch rekenwerk zoals vermeld in onderdeel 4 van de door

ECOREIZEN BV geformuleerde reisopdracht

1.6 Toetsing

Voor deze module zijn 3 cijfers te behalen;

• een groepscijfer voor de experimenten met een weging 1. Denk eraan

dit is een groepscijfer, dat wil zeggen dat ook de experimenten

meetellen die je niet zelf gedaan hebt maar die andere leden van je

groep hebben gedaan. Je bent gezamenlijk verantwoordelijk voor de

experimenten

• een groepscijfer voor de uitvoering van de reis met een weging 2.

• een individueel cijfer voor de toets over de gehele module met een

weging 4

2. Het Broeikaseffect

ECOreizen 17

“Toenemende smelt van gletsjers kan voor smeltwatertunnels

zorgen, die de ijskappen instabiel maken. Ook kan smeltwater als

glijmiddel tussen het ijs en het vaste gesteente belanden,

waardoor de stroomsnelheid van gletsjers hoger wordt en de

afkalving van ijs door de zee toeneemt.”

2.1 De oorzaken van het broeikaseffect

De afgelopen 100 jaar steeg de temperatuur op aarde 0,6 graad

Celsius. Dat lijkt weinig maar daardoor is bijvoorbeeld de

zeespiegel 10 tot 20 centimeter gestegen. Wetenschappers zijn er

nog niet over uit hoe dat precies werkt. Misschien is de stijging

natuurlijk geweest, maar veel klimaatonderzoekers denken dat het

klimaat verandert, doordat we fossiele brandstoffen (aardgas,

steenkool en aardolie) gebruiken.

Wat is het broeikaseffect?

Het broeikaseffect is het opsluiten van hitte in de atmosfeer. De hitte wordt

opgesloten door broeikasgassen; met name koolstofdioxide (CO2), methaan

(CH4) en de damp van water (H2O). Deze gassen vormen rondom onze

planeet een soort "deken". Zonder deze deken zou er geen leven op aarde

mogelijk zijn. Het beschermt ons onder andere tegen de kou van het heelal.

Zonder de broeikasgassen zou het ongeveer -18°C zijn, nu is het gemiddeld

15 graden op aarde. Op Venus zijn er te veel broeikasgassen, daardoor is er

geen leven mogelijk. Bij Mars is de atmosfeer te dun en zijn er vrijwel geen

broeikasgassen en daardoor is er ook geen leven mogelijk.

Figuur 1: atmosfeer van verschillende planeten

ECOreizen 18

De stralen van de zon gaan door verschillende atmosfeerlagen om

uiteindelijk het aardoppervlak te bereiken. Een deel van die zonnestraling

wordt weerkaatst, een ander deel wordt geabsorbeerd waardoor de aarde

opwarmt. Een deel van die geabsorbeerde warmte wordt later terug

afgestaan aan de atmosfeer als infraroodstraling. Dit gebeurd met name 's

nachts.

Normaal gesproken is er een evenwicht in de hitte die overdag door de zon

naar de aarde wordt gebracht en de hitte die 's nachts terug de ruimte in

wordt gestraald. Maar bij het terug stralen van de hitte wordt een gedeelte

tegengehouden door de broeikasgassen. Hoe dikker de deken van

broeikasgassen, hoe minder infraroodstraling uit de laagste atmosfeerlaag,

de troposfeer, kan verdwijnen. De hitte zit dus opgesloten. Het plaatje

hieronder illustreert dit.

Vragen

1. Wat verstaan we precies onder het broeikaseffect?

2. Leg uit waarom de warmte wordt vastgehouden?

Figuur 2: het broeikaseffect

Toename broeikasgassen

De mensen voegen koolstofdioxide aan de atmosfeer toe wanneer zij iets

verbranden waar koolstof in zit. En dat zit bijna overal in. Het

verbrandingsproces voegt niet alleen CO2 toe aan de atmosfeer, maar

produceert ook hitte, die voor een gedeelte niet uit de atmosfeer kan, omdat

het wordt tegengehouden door de deken van broeikasgassen.

ECOreizen 19

Precies het omgekeerde van het proces van de verbranding is de

fotosynthese (foto = licht; synthese = aanmaak). Dit betekent dat groene

planten en algen zonlicht gebruiken als energiebron om water en

koolstofdioxide om te zetten in glucose en zuurstof. Het water nemen

planten op uit de bodem met hun wortels. De koolstofdioxide en zuurstof

worden via huidmondjes in het blad met de lucht uitgewisseld. En de

glucose wordtin de plant omgezet in cellulose. Deze stof zorgt voor de groei

van de plant. Wordt de plant vervolgens gegeten door mensen of dieren,

dan komt bij de verbranding met zuurstof van de plantendelen de

opgeslagen energie weer vrij, wordt de kooldioxide weer uitgeademd en is

de kringloop rond.

Hoe meer planten en bomen er zijn, hoe meer koolstofdioxide in de natuur

zit opgesloten en hoe minder er in de atmosfeer zit. Door de verwarming

van je huis, de productie van elektriciteit en het rijden met auto's wordt de

deken van broeikasgassen steeds dikker. Hierdoor kan er minder warmte het

heelal in ontsnappen en neemt de opwarming van de aarde dus toe.

Vragen

3. Schets de kringloop van kooldioxide zoals hierboven beschreven.

4. Noem drie oorzaken van de toename van broeikasgassen?

Natuurlijk en versterkt broeikaseffect

Er wordt onderscheid gemaakt tussen het natuurlijk broeikaseffect en het

versterkt broeikaseffect. Zoals hiervoor beschreven zijn er gassen in de

atmosfeer die er voor zorgen dat warmte op aarde vastgehouden wordt. Dit

effect, het natuurlijk broeikaseffect, is vernoemd naar de kassen die tuinders

gebruiken voor het verbouwen van groente, bloemen en planten. De gassen

in de atmosfeer hebben dezelfde werking als de glazen of plastic

overkapping op broeikassen; namelijk de warmte tegenhouden en zo de

temperatuur in de broeikas op laten lopen of de temperatuur constant

houden.

Het versterkte broeikaseffect wordt in tegenstelling tot het natuurlijk

broeikaseffect door de mens veroorzaakt. Dit doet de mens door

verschillende gassen uit te stoten, die meer warmte op de aarde

vasthouden. De grootste oorzaak daarvan is de industriële revolutie en de

enorme toename van het verkeer. Door het gebruik van fossiele

brandstoffen is de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer sterk

toegenomen. Daarnaast vermindert de mens de natuurlijke mogelijkheden

om koolstofdioxide op te sluiten in de natuur; door het kappen van bossen

komt de CO2 vrij die door de natuur was opgeslagen.

Figuur 3: cartoon smelten

ijskappen

Figuur 4: Gevolgen van het

smelten van de ijskappen.

ECOreizen 20

Figuur 5: schematisch overzicht van wereldklimaatsysteem

De afgelopen 100 jaar is het klimaat op aarde 0,6 graad Celsius warmer

geworden. Dat lijkt weinig maar zelfs een kleine stijging van de gemiddelde

temperatuur wereldwijd kan al problemen geven voor mensen, dieren en

planten. Bovendien is een veel grotere toename in temperatuur voorspeld

voor deze eeuw.

Figuur 6:Waargenomen temperatuurstijging tussen 1880 en 2005 (Bron: NASA)

Een extra gevaar voor het broeikaseffect bij een opwarmende aarde is, dat

er op dit moment op de bodem van de oceanen en onder de permanent

bevroren bodem in Canada en Rusland (dit wordt permafrost genoemd)

aardlagen aanwezig zijn, waarin veel methaan (CH4) ligt opgeslagen. De

uitstraling hiervan wordt tegengehouden door de permafrost. Deze

zogenaamde gashydraten zouden vrijkomen als de bodem niet meer

permanent bevroren is en zo zou het broeikasgas CH4 in grotere hoeveelheid

in de atmosfeer komen.

Vragen

5. Leg duidelijk uit wat het verschil is tussen het natuurlijke en het

versterkt broeikaseffect?

Opdracht 1

Bekijk de animatie over het broeikaseffect op de volgende site:

http://www.my-nrg.nl/mynrg/jsp/MyWorld/broeikas.swf

Figuur 7: In verband met het

stijgen van de zeespiegel een

nieuw schoenontwerp voor

deze zomer.

ECOreizen 21

2.2 De gevolgen van het broeikaseffect

Wetenschappers denken dat de gemiddelde temperatuur op aarde deze

eeuw zal stijgen met 1,4 tot 6,4 graden Celsius. Zo’n snelle toename is de

afgelopen 10.000 jaar niet voorgekomen. De grote marge in de voor-

spellingen komt doordat de klimaatmodellen niet perfect zijn en omdat er

gerekend is met verschillende emissiescenario's. Het is tenslotte niet bekend

welke hoeveelheid broeikasgassen in de toekomst uitgestoten zal gaan

worden. De opwarming van de aarde zal boven het land sneller gaan dan

boven de oceanen. Daarnaast zal de stijging het grootst zijn op hogere

breedtegraden in de winter. Als het klimaat verandert, zal dat voor de

mensen, dieren en planten grote gevolgen hebben.

Problemen door droogte

In ons land zullen veel mensen het fijn vinden als het wat warmer wordt.

Het brengt echter aardig wat problemen met zich mee. Sommige gewassen

groeien minder goed door een tekort aan water. De kans op mislukte

oogsten neemt daardoor toe. Er zijn verschillende gewassen die slecht tegen

hitte kunnen. Andere gewassen zullen juist meer kans hebben om te groeien

in ons land. Zo is men laatst begonnen met het planten van olijfbomen in

Nederland. Klimaatverandering gaat dus gepaard met verschuiving van

klimaatzones. Sommige planten en dieren kunnen zich hieraan niet snel

genoeg aanpassen en worden met uitsterven bedreigd. Daarnaast neemt de

kans op bosbranden toe. Met name in Portugal, Spanje en Griekenland heeft

men daar de laatste jaren veel meer last van gekregen. Ook zullen

woestijngebieden groter worden.

Problemen door water

Een belangrijk gevolg van het broeikaseffect is de stijging van de zeespiegel.

Dit komt doordat water uitzet als het warmer wordt. Daarnaast wordt de

stijging veroorzaakt door het smelten van gletsjers en poolijs. Gletsjers zijn

grote platen ijs op het land. In de Alpen is duidelijk te zien dat de gletsjers

smelten. Het smeltwater gaat via rivieren naar zee. De oceanen worden dus

groter. Over de hele wereld genomen is de zeespiegel in de afgelopen 100

jaar 10 tot 15 centimeter gestegen.

Voorspellingen over de komende 100 jaar verschillen sterk, maar liggen

tussen de 30 en de 90 centimeter extra. Hierdoor kan zout zeewater op

plekken komen waar het schade aan planten en dieren kan veroorzaken.

Ook kan het problemen geven voor het drinkwater in kustgebieden.

Daarnaast maakt het hoge water de kust kwetsbaarder voor

overstromingen. Het gaat miljarden euro's kosten om de kusten met

bijvoorbeeld dijken te versterken.

Ook in de oceanen zelf levert het broeikaseffect problemen op. Diverse

diersoorten en ook koraal komt in de problemen doordat zeewater te warm

wordt. En doordat de polen kleiner worden, wordt het leefgebied van

diersoorten zoals ijsberen en pinguïns kleiner.

Figuur 8: uitdroging van

gebieden

Figuur 9: het ontstaan en verder

uitbreiden van woestijnen

Figuur 10: smelten van poolijs

ECOre

Vra

6.

Figuur 12

Volksgezondheid

Klimaatverandering is zeker van invloed op de gezondheid van de mensen.

Vooral oudere mensen kunnen slecht tegen hitte. Naar schatting sterven er

alleen in Europa nu al tienduizenden mensen per jaar extra door de hitte

(door uitd

waar dat nu niet het geval is. Vooral in arme landen is het broeikaseffect

een

water uit andere gebieden te halen, waardoor de t

verder toenemen en het nog moeilijker wordt om voedsel te verbouwen.

Vraag

7.

2.3

Als we het versterkte broeikaseffect succesvol willen bestrijden

moeten er nu maatregelen genomen worden. De uitstoot van CO

bij de opwekking en verbruik van energie kan gemakkelijk worden

verminderd. Maar het heeft alleen zin als het op grote schaal

toege

wereld. Daarom moet er samen worden gekeken hoe het

Figuur 11: dijkdoorbraak in

Nederland

ECOreizen

Vraag

Noem minstens twee oorzaken, van de stijging van de zeespiegel?

Figuur 12: gevolgen stijging waterspiegel

Volksgezondheid




(door uitdroging). Ook kunnen ziektes zoals malaria voorkomen in gebieden


een groot probleem voor de volksgezondheid. Zij hebben geen geld om

water uit andere gebieden te halen, waardoor de tekorten aan drinkwater


Vraag

Noem nog minstens 5 gevolgen van het broeikaseffect als je kijkt naar

de oceanen, naar de hoeveelheid neerslag en naar de volksgezondheid

De Oplossingen

ls we het versterkte broeikaseffect succesvol willen bestrijden

moeten er nu maatregelen genomen worden. De uitstoot van CO



toegepast wordt. Het broeikaseffect bedreigt alle mensen op de


22

Noem minstens twee oorzaken, van de stijging van de zeespiegel?




roging). Ook kunnen ziektes zoals malaria voorkomen in gebieden


voor de volksgezondheid. Zij hebben geen geld om

ekorten aan drinkwater


Noem nog minstens 5 gevolgen van het broeikaseffect als je kijkt naar

de oceanen, naar de hoeveelheid neerslag en naar de volksgezondheid

ls we het versterkte broeikaseffect succesvol willen bestrijden

moeten er nu maatregelen genomen worden. De uitstoot van CO2



past wordt. Het broeikaseffect bedreigt alle mensen op de


ECOreizen 23

broeikaseffect het beste opgelost kan worden. We bespreken

hieronder een aantal maatregelen die wereldwijd genomen kunnen

worden en een aantal nieuwe ideeën.

Internationale maatregelen: Het Kyoto-protocol

Regeringen kunnen maatregelen nemen. In 1997 was er in Kyoto een

klimaatbijeenkomst. De industrielanden hebben daar een verdrag gesloten,

het Kyoto-protocol. Met het verdrag zijn industrielanden overeengekomen

om de uitstoot van broeikasgassen in 2008-2012 met gemiddeld 5% te

verminderen ten opzichte van het niveau in 1990. De reductiepercentages

verschillen van land tot land, afhankelijk van de economische kracht.

Economisch zwakkere landen kregen lagere reductiepercentages.

Beperking van de uitstoot van broeikasgassen kan op verschillende manieren

bereikt worden. Een van de mogelijke maatregelen is het gebruiken van

alternatieve energie, zoals bijvoorbeeld kernenergie. Hier zitten echter weer

andere nadelen aan. Greenpeace is een sterk tegenstander van nucleaire

energie, omdat er grote gevaren voor het milieu aan zitten. Daarnaast

ontstaat er nucleair (radioactief) afval, dat de mens voor duizenden jaren op

zal moeten slaan. Er komt echter geen CO2 vrij bij de opwekking van deze

energie en is dus een oplossing voor het broeikaseffect. Maar de mens kan

ook duurzame energie gebruiken. Dit ontstaat uit natuurlijke dingen zoals

bijv. de wind en de zon. Hierbij ontstaan helemaal geen schadelijke

bijproducten.

Maar het zal nog een tijd duren voordat deze vormen van energie

opwekking zover zijn ontwikkeld dat fossiele brandstoffen overbodig zijn.

Windenergie kan bijvoorbeeld alleen in windrijke gebieden worden

opgewekt, niet midden in de stad.

Daarnaast moeten we de natuur meer ruimte geven. Bomen en planten

zetten koolstofdioxide om in zuurstof. Veel mensen verzetten zich daarom

tegen het kappen van bomen. Zij willen verdragen waarin staat dat voor

elke gekapte boom er ook weer één geplant moet worden. Dagelijks worden

echter hectares regenwoud gekapt.

Vraag

8. Noem 5 maatregelen die volgens het Kyoto-protocol genomen moeten

worden om het versterkt broeikaseffect tegen te gaan.

Opslag van CO2

Nederland moet in 2012 een afname van de CO2 uitstoot

gerealiseerd hebben van 6% vergeleken met de uitstoot in 1990.

Behalve door het inzetten van duurzame energie en door het

tegengaan van energieverlies, probeert men dat ook te realiseren

door het afvangen van koolstofdioxide bij energieproductie

gevolgd door ondergrondse opslag.

Figuur 13: voorbeelden van

duurzame energie, een

windmolenparken en

zonnepanelen

ECOreizen 24

Opslagmogelijkheden

CO2 kan in verschillende ondergronden, poreuze lagen, worden geïnjecteerd.

De ondergrond is bepalend voor de eindtoestand van het geïnjecteerde gas

en daardoor voor de risico’s die aan de opslag zijn verbonden. Op dit

moment is opslag mogelijk in lege gasvelden, in aquifers

(grondwaterdoorlatende lagen), olievelden en steenkool.

Injectie in gasvelden en olievelden

Koolstofdioxide kan geïnjecteerd worden in gasvelden en olievelden die

economisch niet meer interessant zijn voor de gaswinning.

Injectie in diepe aquifers

Diepgelegen watervoerende lagen bevatten zout water en komen daardoor

meestal niet voor de waterwinning in aanmerking. Als zij aan de bovenkant

en van opzij door een ondoorlatende laag worden afgesloten, zijn zij wel

geschikt voor CO2 opslag.

Injectie in steenkool

Injectie in steenkool is een nieuwe techniek. CO2 wordt in de steenkoollaag

geïnjecteerd en hecht zich daarbij aan de steenkool. Het is dan niet meer in

de gasvorm, waardoor een afsluitende toplaag om weglekken van het gas te

voorkomen niet nodig is.

Figuur 15: opslag in de ondergrond

CO2 voor kassen

Koolstofdioxide dat wordt afgevangen uit verbrandingsgassen kan gebruikt

worden om kassen te bemesten. In de tuinbouw is het van belang dat er

zuiver CO2 in de lucht zit. Dit bevordert de plantengroei door de

fotosynthese efficiënter te laten verlopen. Bij de fotosynthese wordt CO2 en

water omgezet in glucose.

Figuur 14: vergelijking van de

verschillende

opslagmogelijkheden

ECOreizen 25

Figuur 16: CO2 voor paprikateelt in de kassen

Opdracht 2

Er is onlangs veel publiciteit geweest over opslag van CO2 onder de

gemeente Barendrecht. Zoek een artikel op internet over deze opslag en

beantwoord de volgende vragen;

a. Leg aan de hand van een illustratie uit over welke vorm van opslag het

gaat in Barendrecht?

b. Noem drie argumenten voor en drie argumenten tegen opslag onder

Barendrecht.

Vraag

9. Geef de reactievergelijking van de fotosynthese, waarbij CO2 en water

worden omgezet in glucose en nog een andere stof.

Alternatieve ideeën

• Kunstmatige bomen. CO2 weer uit de lucht halen zou een mogelijkheid

zijn om het broeikaseffect te verminderen. Een professor uit New York

denkt echter een manier te hebben gevonden om het huidige

bovenmatige gebruik van fossiele brandstoffen aan te pakken. Hij heeft

een synthetische boom ontworpen, een machine die de functie van

natuurlijke bomen nabootst. Via bladeren waar lucht overheen stoomt,

wil hij koolstofdioxide (CO2) uit de lucht trekken. Vervolgens zou de CO2

die op deze wijze uit de atmosfeer verwijderd wordt, diep onder de

grond opgeslagen kunnen worden. Hier zou het voor goed op een

veilige manier kunnen blijven.

• Wolkenmakers. Er is een professor die een jacht heeft ontworpen, die

fijne deeltjes zeewater de wolken in pompt. Hierdoor worden de wolken

dikker en worden meer zonnestralen terug de ruimte in geketst. De

schepen die de professor heeft bedacht, zijn onbemand en worden door

de wind aangedreven. Zij produceren razendsnel een nevel van het

zeewater. De schepen zijn van afstand bestuurbaar, waardoor ze naar

die plaatsen gestuurd kunnen worden, waar het effect het grootste is.

Dit zou een manier kunnen zijn om het broeikaseffect tegen te gaan.

• Verhoging CO2 absorptie door fytoplankton in de oceanen. Onze

oceanen zitten vol met fytoplankton. Dit is plantaardige plankton;

miljoenen zeer kleine planten in de zee. Zij zijn essentieel voor het

ecosysteem in de zee, omdat zij daar het begin van voedselketen

Figuur 17: kunstmatige bomen

Figuur 18: wolkenmakers

ECOre

Opdracht 3

Hieronder staat een huis waar al een aantal maatrege

het energie

huis kritisch en bedenk dan een aantal maatregelen om het huis zo aan te

passen dat het volgens jou zo min moge

Figuur 19: fytoplankton

ECOreizen

vormen. Het fytoplankton is niet zichtbaar met het blote oog, maar wel

vanuit de ruimte. Net zoals bomen, maken zij gebruik

Zij houden zichzelf in leven door zonlicht en door CO

halen. Daarbij laten zij zuurstof achter. Wanneer ze dood gaan, zinken

zij naar de bodem van de zee en nemen ze het koolstof met hen mee.

Er zijn echter gebieden waar weinig of geen fytoplankton is. Een

geleerde is daarom op het idee gekomen om ureum (één van de

componenten van urine) toe te voegen aan oceaangebieden met een

gebrek aan fytoplankton. Ureum is een stikstofrijke meststof die planten

helpt groeien. Het toevoegen van deze stof in de delen van de zee

zonder fytoplankton, zal deze gebieden veranderen in een fytoplankton

rijk gebied. Daardoor zal er meer CO2 uit de lucht gehaald worden en

dus kan het meehelpen het broeikaseffect te bestrijden.

Opdracht 3

ronder staat een huis waar al een aantal maatrege

het energieverbruik en dus indirect de CO2 uitstoot te beperken. Bekijk dit


passen dat het volgens jou zo min mogelijk energie gebruikt.

26

vormen. Het fytoplankton is niet zichtbaar met het blote oog, maar wel

vanuit de ruimte. Net zoals bomen, maken zij gebruik van fotosynthese.

Zij houden zichzelf in leven door zonlicht en door CO2 uit het water te

halen. Daarbij laten zij zuurstof achter. Wanneer ze dood gaan, zinken

zij naar de bodem van de zee en nemen ze het koolstof met hen mee.

r weinig of geen fytoplankton is. Een

geleerde is daarom op het idee gekomen om ureum (één van de

componenten van urine) toe te voegen aan oceaangebieden met een

gebrek aan fytoplankton. Ureum is een stikstofrijke meststof die planten

evoegen van deze stof in de delen van de zee

zonder fytoplankton, zal deze gebieden veranderen in een fytoplankton

uit de lucht gehaald worden en

dus kan het meehelpen het broeikaseffect te bestrijden.

ronder staat een huis waar al een aantal maatregelen genomen zijn om

uitstoot te beperken. Bekijk dit


lijk energie gebruikt.

ECOreizen 27

Wat je nu moet weten

• Wat we onder het broeikaseffect verstaan.

• De oorzaken van het broeikaseffect.

• Natuurlijk en versterkt broeikaseffect

• De gevolgen van het broeikaseffect.

• Problemen door droogte en water.

• Effecten op de volksgezondheid.

• De oplossingen voor het broeikaseffect.

• Opslag van CO2.

• Alternatieven om CO2 te verwijderen.

3. Duurzaamheid

ECOreizen 29

“Duurzaam ondernemen. Draagt jouw product, en de manier

waarop het geproduceerd wordt, ertoe bij dat de wereld ook voor

latere generaties een leefbare wereld is?”

3.1 Begrip “Duurzaam”

We kennen allemaal het woord “duurzaam” wel, maar wat wordt daar nu

precies onder verstaan. In 1987 verscheen het rapport “Our common future”

van de World Commission on Environment and Development van de

Verenigde Naties, waarin duurzame ontwikkeling centraal stond. Dit rapport

staat ook wel bekend als het Brundtland-rapport, naar Gro Harlem

Brundtland, de toenmalige voorzitster van de commissie. Veel publicaties

gebruiken de volgende definitie uit het Brundtland-rapport:

‘een ontwikkeling waarin tegemoet gekomen kan worden aan de

behoeften van huidige generaties zonder de mogelijkheden weg te

nemen dat toekomstige generaties in hun behoeften kunnen

voorzien’.

Bij duurzame ontwikkeling wordt gestreefd naar een evenwichtige

ontwikkeling die:

1) economisch haalbaar is, 2) goed is voor het milieu (ecologie) en 3)

goed is voor de mens (sociaal/cultureel).

“Duurzame chemie” Definitie duurzame chemie:

Duurzame chemie is de invulling van duurzame ontwikkeling op het gebied

van de chemie. Chemie is zowel een wetenschappelijke discipline als een

belangrijke economische bedrijfstak. Primair is duurzame chemie gericht op

de duurzame ontwikkeling van de chemie als bedrijfstak. De chemie als

wetenschappelijke discipline zal echter de mogelijkheden moeten aanreiken

om deze duurzame ontwikkeling mogelijk te maken. Duurzame chemie

houdt in dat er bij het wetenschappelijke onderzoek en alle industriële

activiteiten gekeken wordt hoe nadelige invloeden op mens en omgeving

geminimaliseerd kunnen worden.

Chemische processen moeten schoner worden, minder energie en

grondstof gebruiken en zuiverdere en minder gevaarlijke stoffen op leveren.

Op basis hiervan zijn er 12 principes opgesteld voor duurzaam

produceren, die hieronder staan weergegeven:

1. Werk preventief: het is beter afval te voorkomen dan te verwerken

2. Atoomeconomisch produceren: er moeten productiemethoden

ontwikkeld worden, waarbij zo veel mogelijk van de beginstoffen in het

eindproduct verwerkt zijn

Figuur 1: Duurzame chemie

betekent onder andere

schonere processen en

verlaging van energie- en

grondstofverbruik

ECOreizen 30

3. Maak gebruik van minder gevaarlijke chemische productie methoden:

ontwerp productiemethoden die zo weinig mogelijk schade toebrengen

aan mens en milieu

4. Ontwikkel veiligere chemische stoffen: de effectiviteit van een stof moet

behouden blijven terwijl de toxiciteit moet dalen

5. Maak gebruik van veiliger oplosmiddelen: vermijd zo veel mogelijk het

gebruik van oplosmiddelen en als deze toch noodzakelijk zijn gebruik

dan oplosmiddelen die niet schadelijk zijn voor het milieu

6. Ontwerp de productieprocessen energie-efficiënt: dat wil zeggen

gebruik zo min mogelijk energie, probeer processen uit te voeren bij

relatief lage temperaturen en lage druk. Probeer energie die vrijkomt te

hergebruiken in het proces.

7. Gebruik hernieuwbare grondstoffen (dus grondstoffen die via recycling

teruggewonnen worden)

8. Kies reactieroutes met zo weinig mogelijk stappen: veel stappen in een

reactie betekent ook veel reagerende stoffen en ook meer vervuiling

9. Gebruik katalysatoren: reacties waarbij gebruik wordt gemaakt van een

katalysator verlopen efficiënter dan niet gekatalyseerde reacties

10. Ontwikkel chemische producten zodanig dat deze na gebruik niet in het

milieu blijven maar afgebroken worden tot onschadelijke producten

11. Ontwerp nieuwe analysemethoden die tijdens het productie proces

controleren of er schadelijke bijproducten ontstaan, zodat tijdig

ingegrepen kan worden in het proces

12. Ontwerp veilige chemische processen zodat het risico van ongevallen

zoals explosies, brand en uitstoot van schadelijke stoffen zo klein

mogelijk wordt

In 2002 vond de Wereldtop voor duurzame ontwikkeling plaats in

Johannesburg, Zuid-Afrika. Er werd in dezelfde tijd een schaduwconferentie

gehouden in Zuid-Afrika en onderstaande spotprent geeft wel aan dat nog

niet iedereen de toekomst op het gebied van duurzame ontwikkeling met

vertrouwen tegemoet ziet.

Figuur 2: Cartoon van Zapiro (Mail & Guardian)

Internetbron: http://www.kennislink.nl/web/show?id=119643&showframe=content&venster

id=811&prev=119641

E-mail en internet zijn zo

vanzelfsprekend dat je bijna

vergeet wat voor

energievretende infrastructuur

erachter zit. Sommigen

beweren dat het

energieverbruik door het

wereldwijde dataverkeer 300

miljoen ton CO2 uitstoot

veroorzaakt. Sinds Google de

videosite Youtube heeft

aangeschaft kreunen ze onder

de maandelijkse energiere-

kening.

Computer en internetbedrijven

zijn daarom begonnen met

Green Touch, een

onderzoeksinitiatief om het

energieverbruik van het

internet met 99,5 % te

reduceren in het jaar 2015.

Bron: C2W mei 2010

ECOreizen 31

Een voorbeeld van duurzaamheid

Trein schoon en duurzaam

De trein is in vergelijking met de meeste

andere vervoermiddelen schoon en

duurzaam. Dit betreft bijvoorbeeld het

geringe beslag van treinvervoer op de

ruimte (voor sporen, wegen en parkeer-

plaatsen), de minimale uitstoot van fijnstof

en de relatief geringe uitstoot van het

broeikasgas CO2. Gezien de problematiek

van luchtvervuiling in en rondom de grote

steden en de ernst van de klimaat-

problematiek zijn dit belangrijke aspecten.

Werken aan een duurzame NS

Het milieubeleid van de NS is er op gericht

de trein nog milieuvriendelijker te maken.

De nadruk ligt daarbij op het verbeteren van

energie-efficiency en het (verder)

terugdringen van de uitstoot van CO2. De

NS werkt nu al 16% energie-efficiënter dan

in 1997. Ons doel is om in 2010 20%

energie-efficiënter te werken ten opzichte

van 1997.

Vragen

1. Welke maatregelen ten aanzien van duurzaamheid heeft de NS

getroffen?

2. Met welk van de criteria voor duurzaamheid (zie paragraaf 3.1) heeft de

NS iets gedaan?

3. Probeer ook voor auto’s een aantal maatregelen te formuleren waarbij

je gebruik maakt van de criteria voor duurzaamheid? Geef aan welke

criteria je gebruikt.

4. Idem voor vliegtuigen en boten?

Figuur 3: NS duurzaam

Bron: http://www.ns.nl →

duurzaamheid en NS

Figuur 4: Voor de totale

hoeveelheid elektriciteit die

wordt gebruikt om de treinen te

laten rijden , maken de

Nederlandse Spoorwegen voor

meer dan 10 procent gebruik

van groene stroom De NS

schaft daarvoor energiezuinige

treinen aan. Ook worden

bestaande treinen zo aangepast

dat ze remenergie kunnen

terugleveren aan het

bovenleidingnet. Die energie

kunnen treinen in de directe

omgeving dan weer gebruiken

ECOreizen 32

3.2 Voorbeelden van duurzame ontwikkelingen

De ontbossing van vooral het tropisch regenwoud in Zuid-Amerika is een

ramp voor mens en natuur. 90 Procent van alle planten diersoorten komen

voor in het tropisch regenwoud. Veel planten zijn nog onbekend en zijn

mogelijk van groot belang voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen of

gewassen. Bossen zuiveren de lucht en zetten het broeikasgas CO2 om in

zuurstof. Bovendien houden ze water en bodem vast. Ongebreidelde

houtkap leidt daardoor vaak tot erosie, aardverschuivingen en

verwoestijning. Daarnaast wonen wereldwijd miljoenen mensen in bossen

en zijn zij voor hun voedsel en andere producten van die bossen afhankelijk.

De laatste 30 jaar is het tropisch regenwoud wereldwijd met 25 procent

afgenomen. Per jaar gaat 12,3 miljoen hectare bos verloren. Dit is gelijk aan

drie keer de oppervlakte van Nederland. Verwacht wordt dat over in 2020

60% van het tropisch regenwoud in het Amazonegebied verdwenen zal zijn.

De ontbossing wordt vooral veroorzaakt door landbouw en de handel in

tropisch hout. Veel hout wordt bovendien illegaal gekapt en verhandeld.

Daardoor lopen de landen waar het hout wordt gekapt niet alleen veel

inkomsten mis, ze worden ook geconfronteerd met de milieugevolgen,

waaronder erosie, verwoestijning en watervervuiling.

Opdracht 1

SarVision uit Wageningen heeft een programma ontwikkeld waarmee de

wereldwijde ontbossing gevolgd kan worden. Ga naar onderstaande website

http://www.sarvision.nl/index.php?page=regional-monitoring-systems

en klik de ontbossingslink aan. Bekijk de ontbossing van Sumatra in de jaren

1998 tot en met 2007. Maak een schatting van het percentage bos dat

verdwenen is.

Duurzaam hout is hout dat op een verantwoorde manier geproduceerd is. Bij

de productie van duurzaam hout wordt rekening gehouden met:

• het milieu

Dat betekent onder meer: niet meer bomen kappen, dan het bos

aankan. Nieuwe bomen aanplanten (herbebossing). Andere bomen en

struiken zo min mogelijk beschadigen.

• de economie

Dat betekent onder meer, dat een eerlijk deel van de opbrengsten uit

het bos ten goede komt aan de lokale economie en het in stand houden

van het bos. De lokale bevolking en inheemse volken moeten een

eerlijke kans hebben op werk in het bos.

• de sociale omstandigheden

Dat betekent onder meer: dat rekening gehouden wordt met de

levenswijze en rechten van inheems volken die in het bos leven of ervan

leven.

Figuur 6: logo fsc

Figuur 5: Zuid-Amerika

ECOreizen 33

Je kunt duurzaam hout herkennen aan een speciaal certificaat. Er zijn

diverse internationale certificaten in gebruik. De bekendste zijn: FSC (Forest

Stewardship Council) en PEFC (Programma voor de Erkenning van Bos

Certificeringssystemen). Als je deze afkortingen ziet staan op het hout dat je

koopt weet je zeker dat het duurzaam hout is.

Vraag

5. Noem minstens 10 punten waar, bij de productie van duurzaam hout,

rekening mee gehouden moet worden.

Duurzaam consumeren

Duurzaam consumeren is consumeren zonder dat het milieu daar ernstige

schade van ondervindt en zonder dat mensen er onder lijden. Dat betekent

dat je als consument rekening houdt met de manier waarop producten die je

koopt tot stand zijn gekomen. Kortom, je houdt rekening met mensen,

leefmilieu en economie (ook wel aangeduid als de 3 P's: people, planet en

profit).

Duurzaam consumeren betekent bijvoorbeeld dat je geen tapijten of

gympen koopt die met kinderarbeid zijn geproduceerd en bijvoorbeeld koffie

drinkt waarvoor de koffieboer in de Derde Wereld een rechtvaardige prijs

ontvangt. Of dat je make-up gebruikt die niet op dieren is getest en dat je

geen bont draagt. Het betekent ook dat je alleen hout gebruikt uit duurzaam

beheerde bossen en dat je gft, glas en bijvoorbeeld papier gescheiden

inlevert en energie bespaart.

Milieubewust leven is vaak makkelijker dan je denkt. En milieuvriendelijke

producten zijn vaak niet eens duurder dan 'gewone' producten. Door ze te

kopen help je het milieu, maar het heeft ook voordelen voor jezelf

Vraag

6. Noem een aantal maatregelen die jij kunt nemen om duurzamer te

consumeren

Cradle to cradle (C2C) Een nieuwe visie op duurzaam ontwerpen

In 2002 verscheen het boek “Remaking the Way We Make Things” van

William McDonough en Michael Braungart met een nieuwe visie op

duurzaam ontwerpen. De huidige methoden voor duurzame

productontwikkeling, zoals o.a. een levenscyclusanalyse (LCA), richten zich

op het beperken van de schadelijkheid van het product. Het product wordt

hier gezien als de keten van ontstaan (winning van grondstoffen, productie),

gebruik (energieverbruik en verbruik van hulpstoffen zoals waspoeder en

benzine) en afdanking (hergebruik en stort). De visie van Cradle to Cradle

wordt behandeld in de module ECObrandstoffen”.

Een voorbeeld van cradle to cradle

Het originele Engelstalige boek Cradle to Cradle is niet van papier maar van

een recyclebare kunststof, deze kan na een eenvoudig proces opnieuw als

glossy, helderwit papier worden gebruikt. In warm water lost de inkt op,

Figuur 7: Nikes, geproduceerd

met kinderarbeid?

Figuur 8: omslag van het boek

ECOreizen 34

zodat er schoon kunststof achterblijft. Ook de inkt kan opnieuw als inkt

dienstdoen.

Duurzame energie

Duurzame energie is energie die opgewekt wordt uit bronnen waarbij weinig

tot geen schadelijke milieu effecten optreden tijdens het opwekken. Deze

bronnen raken nooit op en zijn dus onuitputtelijk. Voorbeelden zijn: zon,

water, wind, biomassa en aardwarmte.

Wat valt er onder duurzame energie?

Er zijn drie belangrijke processen die zorgen voor allerlei duurzame bronnen

op aarde:

1 Zwaartekracht (bijv. getijden energie)

2 Kernfusie in de zon (bijvoorbeeld zonne-energie)

3 Radioactief verval in de aardkorst ( bijvoorbeeld aardwarmte)

Deze processen spelen zich af over miljoenen jaren en voor de mens zijn ze

onuitputtelijk. Verschillende vormen van duurzame bronnen zijn:

• getijdenwerking

• verdamping/ neerslag

• wind

• golven

• smelten van ijs

• oceaanstromingen

• biomassaproductie (groei bomen en planten)

• aardwarmte (geothermische energie)

Uit deze duurzame bronnen ontstaat duurzame energie.

Bij het gebruik van duurzame energie komen er geen schadelijk stoffen vrij

en deze duurzame energie bronnen raken nooit op. (Een uitzondering is

biomassa, omdat bij deze verbranding wel schadelijke stoffen kunnen

vrijkomen)

Vragen

7. Wat is het verschil tussen fossiele brandstoffen en duurzame

brandstoffen?

8. Wat wordt er precies verstaan onder duurzame energie?


• Het begrip “Duurzaam” omschrijven.

• Voorbeelden van duurzame ontwikkelingen geven.

• Duurzaam hout

• Duurzaam consumeren

• Duurzame energie

Figuur 9: Cartoon

ECOreizen 35

Informatie 1

Aardwarmte

Diep in de aardbol lopen temperaturen op tot duizenden graden.

Dat is een flinke voorraad energie, maar nog te duur om

grootschalig gebruik van te maken. Warmte uit de bodem door

zonlicht, gebruiken we al wel.

Het binnenste van de aarde heeft een zeer hoge temperatuur. Een deel

van die aardwarmte verwarmt via de buitenste aardlagen het

grondwater. In Nederland is het grondwater op een diepte van 500 meter

warm genoeg om in te zetten als verwarming.

Kostbare energie

Op dit moment maken energieproducenten nauwelijks gebruik van

aardwarmte. Door variaties in de bodem zijn namelijk eerst dure

proefboringen nodig om de technische haalbaarheid van

aardwarmtewinning te bepalen. En ook de aanleg van het systeem zelf is

duur. Aardwarmtewinning vergt een investering die tien keer hoger ligt

dan de kosten voor een systeem voor energiewinning uit fossiele

brandstoffen.

Een vorm van aardwarmte die wel in Nederland wordt gebruikt is

zonnewarmte die in de bodem is gedrongen. Met een

bodemwarmtewisselaar en een warmtepomp kan deze warmte gebruikt

worden voor ruimteverwarming.

Een bodemwarmtewisselaar is een gesloten buizensysteem dat tot 100

meter diep de bodem in gaat. Door de buizen wordt een vloeistof

gepompt, die opwarmt in de bodem. Zelfs bij een klein

temperatuurverschil tussen bodem en vloeistof kan een warmtepomp

deze warmte voldoende verhogen en geschikt maken voor

ruimteverwarming.

In het buitenland is de situatie vaak gunstiger; met name in vulkanische

gebieden, waar de aardwarmte zich dicht onder het oppervlak bevindt, is

een groot aantal geothermische projecten uitgevoerd. Het bekendst is

waarschijnlijk IJsland, waar ruim tachtig procent van de warmtevraag

wordt geleverd door aardwarmte.

Bron: http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Aardwarmte

Figuur 10: Aardwarmtecentrale

ECOreizen 36

Informatie 2

Eb en vloed: getijdencentrales

In Nederland Is het verschil tussen eb en vloed maar een paar meter.

Maar aan de Engelse en Franse kust kunnen deze verschillen wel oplopen

tot 10 meter. Eb en vloed zijn getijden, vandaar dat de centrales om

energie uit eb en vloed te halen ook getijdencentrales heten. Zulke

centrales werken als volgt. Als het vloed wordt dan stroomt het water

door buizen heen naar een reservoir achter de centrale. In deze buizen

zitten turbines die door het stromende water worden geactiveerd. De

turbines zetten generatoren aan die stroom leveren. Wanneer het weer

eb wordt stroom het water de andere kant op en hetzelfde wordt weer

herhaald. De turbines zijn zo gebouwd dat ze altijd draaien of het water

nou de ene of de andere kant op stroomt. In Nederland zijn zulke

centrales niet geschikt, omdat het verschil tussen eb en vloed te laag is.

Ook zou de scheepvaart onmogelijk worden.

Informatie 3

Kernfusie als energiebron

Eén van de belangrijkste voordelen van fusie-energie is dat de brandstof

zo goed als onuitputtelijk is, goedkoop, en voor iedereen toegankelijk.

Bovendien is er maar zeer weinig brandstof nodig: om een

elektriciteitscentrale van 1000 MW een jaar lang te laten draaien is 250

kg van een deuterium-tritium mengsel nodig.

Deuterium en tritium zijn isotopen van waterstof (zie figuur 12). In een

fusiereactor reageren deuterium en tritium met elkaar en worden een

heliumkern, een neutron en een grote hoeveelheid energie gevormd.

Figuur 11: getijden

Figuur 12: waterstof, deute-

rium en tritium.

Figuur 13: De fusiereactie tussen deuterium en tritium.

ECOreizen 37

Deuterium komt op aarde in de natuur voor. Zo'n 0,015% van alle

waterstof op aarde is deuterium; een liter water bevat 33 milligram. Dat

maakt deuterium zeer overvloedig beschikbaar: de hoeveelheid

deuterium in de wereldzeeën wordt geschat op 4,6*1013 ton. Deuterium

kan worden gewonnen via elektrolyse van water.

Tritium komt niet in de natuur voor, maar het kan eenvoudig worden

gemaakt door het element lithium-6 met neutronen te bestralen. Het

radioactieve tritium wordt dus in de fusiecentrale gemaakt, en wordt

daarna onmiddellijk als brandstof verbruikt.

Lithium is een metaal dat overvloedig beschikbaar is, en onder andere

wordt gebruikt in de bekende lithiumbatterijen en in antidepressiva-

medicijnen. De bekende voorraden bedragen ongeveer 15 miljoen ton in

erts, en 200 miljard ton opgelost in zeewater. Wanneer uit dit lithium

tritium wordt gemaakt, ontstaat er voldoende tritium om voor 12 miljoen

jaar het gehele wereldenergiegebruik te kunnen dekken op het niveau

van het jaar 2002. De hoeveelheid benodigde energie om lithium te

winnen is verwaarloosbaar ten opzichte van de energie die vrijkomt in de

fusiereactie.

Helaas zijn fusiereactoren op dit moment nog niet beschikbaar. Met

behulp van een model is uitgerekend hoe de energievoorziening er in

Nederland uitziet in het jaar 2100. Kernfusie neemt dan al en belangrijke

plaats in.

Bron: http://www.fusie-energie.nl/

4. Rekenen metatomen

ECOreizen 39

“Voordat het mogelijk is om met bijvoorbeeld een vliegtuig te

reizen moet er veel gerekend worden. Hoeveel brandstof kan je

meenemen om ver te komen zonder dat het gewicht te groot

wordt. Rekenen in de chemie is ook op talloze andere gebieden van

groot belang.”

4.1 Inleiding

We hebben in hoofdstuk 2 en 3 naar stoffen gekeken. Welke stoffen

verantwoordelijk zijn voor het broeikaseffect en welke stoffen duurzaam zijn.

Om echter te kunnen berekenen hoeveel eikenbomen je straks moet planten

om je koolstofdioxide uitstoot van jouw reis te compenseren, moet je

kunnen rekenen aan scheikundige reacties.

We moeten dus van het niveau van een hoeveelheid stof ( het macroniveau)

naar de kleinste deeltjes van de stof (het microniveau). Het macroniveau is

dus waarneembaar en het microniveau niet.

Figuur 1: van macro naar micro

Om chemische reacties te begrijpen moet je je iets kunnen voorstellen b

moleculen en atomen. In klas 3 heb je al kennis gemaakt met moleculen

atomen.

Stoffen hebben ook verschillende eigenschappen omdat de interacties

tussen de deeltjes, waaruit een stof bestaat, kunnen verschillen. Het zo

handig zijn om stoffen in groepen met overeenkomstige eigenschappen

kunnen indelen.

macro

ij

en

u

te

micro

ECOreizen 40

Over atomen, moleculen, de indeling van stoffen in groepen en rekenen aan

chemische reacties gaan de volgende paragrafen.

4.2 Periodiek Systeem

In deze eeuw weten we al heel veel van atomen, maar hoe heeft zich dat in

de loop der eeuwen ontwikkeld.

Het oudst bekende idee over atomen kwam van de Griekse filosoof en

wetenschapper Democritus. Hij leefde van 460 tot 370 voor Christus en hij

dacht dat de wereld was samengesteld uit hele kleine deeltjes, die niet meer

kleiner konden worden gemaakt. Democritus noemde deze deeltjes “

atomoz” of atomen en hij dacht dat tussen deze kleine onzichtbare deeltjes

lege ruimtes zaten. Het verschil in eigenschappen van stoffen verklaarde hij

door het verschil in grootte van de deeltjes en het verschil in de ruimtes

tussen de deeltjes.

Na de dood van Democritus werd zijn theorie verworpen door de grote

filosoof Aristoteles (384-322 BC). Aristoteles dacht dat de aarde was

samengesteld uit materie die gemaakt was van de vier elementen: aarde,

lucht, vuur en water. En hij verklaarde het verschil in eigenschappen van

stoffen uit het verschil in afmeting, vorm en kwaliteit waarin de vier

elementen in een stof voorkwamen. Het idee van Aristoteles heeft lang

stand gehouden maar uiteindelijk zijn de wetenschappers weer terug

gegaan naar het idee van de atomen.

Figuur 3: Aristoteles en zijn voorstelling van de vier elementen aarde, vuur, lucht en

water.

Figuur 2: Democritus

ECOreizen 41

Het atoom is opnieuw geïntroduceerd door John Dalton in 1808. Hij

beweerde dat alle stoffen waren samengesteld uit kleine deeltjes, de

atomen, die varieerden in grootte en gewicht. Een element is een deeltje dat

maar uit een soort atomen bestaat en de atomen van het ene element zijn

verschillend van de atomen van een ander element.

Door de eigenschappen van de verschillende elementen te bestuderen

probeerden scheikundigen in de negentiende eeuw om de elementen in een

systeem te rangschikken. Het was de Rus Dimitri Mendelejef die de toen

bekende elementen rangschikte naar opklimmende atoommassa. Bovendien

heeft hij elementen die chemisch op elkaar lijken onder elkaar gezet. De

tabel die zo ontstond is de basis geweest voor wat wij nu kennen als Het

Periodiek Systeem der Elementen.

In figuur 5 staat het huidige Periodiek Systeem weergegeven. De horizontale

regels worden perioden genoemd en de verticale kolommen groepen. Om

het systeem niet al te breed te laten zijn, zijn van de perioden 6 en 7 een

aantal elementen onder het systeem gezet.

Figuur 5: het Periodiek Systeem

Figuur 4: Dimitri Mendelejef

ECOreizen 42

Vragen

1. Bekijk het beeldfragment over het periodiek Systeem met

onderstaande URL http://www.schooltv.nl/beeldbank/clip/

20090623_periodieksysteem01

Vraag je docent naar de video over het Periodiek Systeem.

2. Bekijk op onderstaande Engelstalige sites het Periodiek Systeem. Zoek 5

verschillende elementen op en noteer de gegevens van deze elementen.

http://www.ptable.com/?lang=nl

http://www.webelements.com/

3. Hoeveel groepen zijn er in het periodiek Systeem en hoeveel perioden?

4. Geef de namen van de alkalimetalen.

5. In klas 3 heb je de formules geleerd van de halogenen. Geef nog eens

de formules van de stoffen die tot de halogenen behoren.

6. Mendelejef begon met het rangschikken van de elementen naar

opklimmende atoommassa, maar dat bleek uiteindelijk niet overal te

kloppen.

a. Geef met behulp van Binas tabel 99 een voorbeeld waaruit blijkt

dat dit niet in alle gevallen klopt.

b. Waarop berust de uiteindelijke rangschikking dan wel?

7. Voor het oefenen met het Periodiek Systeem kun je ook naar de

volgende site gaan http://v1.chemieoveral.epn.nl/ ga naar “de bouw

van stoffen” en dan naar onderdeel 1.3 Het Periodiek Systeem

Op de volgende site vind je een profielwerkstuk over Mendelejef

http://home.wanadoo.nl/crep/

4.3 Bouw van het atoom en atoommassa

Door onderzoek in de vorige eeuw heeft men vastgesteld dat een atoom is

opgebouwd uit een positief geladen kern, opgebouwd uit protonen en

neutronen, en een wolk van negatief geladen elektronen die rond de kern

bewegen.

De positieve lading van een proton, 1+, is even groot als de negatieve

lading van een elektron, 1–. De lading van een neutron is 0.

Het aantal protonen (positieve deeltjes in de kern) is gelijk aan het aantal

elektronen (negatieve deeltjes rond de kern)

Alkalimetaal

De term alkalimetaal komt van

het Arabische woord al kalja

voor potas. Potas is de oude

benaming voor kaliumcarbonaat,

dat gewonnen werd uit houtas

(potas). Door uit potas

kaliumhydroxide te bereiden en

dit kaliumhydroxide te

elektrolyseren, werd in 1807

voor het eerst het element

kalium verkregen. Een

verwijzing hiernaar vindt men in

het Engels en Frans waarin

kalium potassium wordt

genoemd.

Figuur 6: model van een atoom

ECOreizen 43

Iedere atoomsoort wordt gekenmerkt door een atoomnummer. Het

atoomnummer van een element is het rangnummer van het element in het

periodiek systeem. Het atoomnummer geeft het aantal protonen in de kern

aan en het aantal elektronen rond de kern.

Het massagetal geeft de massa aan van het atoom. De massa van een

proton en een neutron is vrijwel gelijk namelijk 1 u. Het symbool u staat

voor de atomaire massa-eenheid, 1 u = 1,66*10 –27 kg = 1,66*10-24 g (Binas

tabel 7). Aangezien de elektronen een verwaarloosbare massa (9,22*10 –31

kg) hebben, is de atoommassa dus de som van de massa van de

kerndeeltjes (protonen + neutronen).

Bijvoorbeeld:

Helium heeft atoomnummer 2. Dit betekent dus dat He 2 protonen in de

kern heeft.

Het betekent ook dat He 2 elektronen rond de kern heeft.

Het massagetal van He = 4,00

Dit betekent dat de kern 4 deeltjes bevat.

Aangezien het atoomnummer reeds aangeeft dat er 2 protonen in de kern

zitten, moeten er ook nog 4 – 2 = 2 neutronen zijn.

De notatie van een atoom

Teneinde deze gegevens per atoom weer te geven kun je als volgt te werk

gaan: voor het symbool van het element noteer je bovenaan het massagetal

en onderaan het atoomnummer.

bijv. voor Helium

wordt dit dan

Figuur 8:

atoomnotatie

Helium

en voor Titanium

wordt dit dan

Figuur 9:

atoomnotatie

Titaan

Figuur 7: vergelijking van de

massa’s van een proton, een

neutron en elektronen

ECOreizen 44

Isotopen

Een bepaald element heeft een bepaald aantal protonen in de kern. Dit is

voor ieder element onveranderlijk. Als je het aantal protonen verandert krijg

je een ander element, maar het aantal neutronen kan wel verschillen.

Dus de atomen van een bepaald element hebben altijd hetzelfde

atoomnummer, maar het massagetal, dat de som is van het aantal protonen

en neutronen, kan wel verschillen.

Atomen met een gelijk atoomnummer en met verschillend massagetal

worden isotopen genoemd.

Isotopen zijn hebben dezelfde chemische eigenschappen, maar verschillende

fysische eigenschappen.

Voorbeelden:

Helium komt voor in de vorm van 2 isotopen: He met massagetal 3 (2

protonen + 1 neutron) en Helium met massagetal 4 (2p + 2n).

Figuur 10: Heliumisotopen

Een andere notatie voor deze twee heliumisotopen is He-3 en He-4.

Vragen

8. Leg uit hoeveel neutronen er in de volgende atomen zitten:

a.31 56

15 26P, Fe , Zn-64

9. Een atoomsoort heeft atoomnummer 16 en massagetal 32.

a. Hoeveel protonen, neutronen en elektronen bevat een atoom van

dit element?

b. Hoe groot is de massa van dit atoom?

c. Om welk element gaat het?

10. Om te oefenen met atoomnummers en massagetal ga je naar

E

E

p

e

D

1

m

0

en werknemer van IBM, Don

igner, heeft op een dun

laatje koper 48 ijzeratomen in

en kring geplaatst.

e diameter van deze kring is

4 nanometer, dit is 14*10 -9

eter of uitgeschreven
www.curie-online.nl. Kies daar leerling. Daarna VWO1, onderdeel 3
atoombouw en periodiek systeem. Doe 5 oefeningen.

11. Van chloor komen in de natuur 2 isotopen voor. Bereken met behulp

van tabel 25 wat de gemiddelde atoommassa van chloor is.

,000000014 meter

ECOreizen 45

12. Om te oefenen met atoombouw kun je gebruik maken van de

Engelstalige site:

http://www.learner.org/interactives/periodic/basics_interactive.html

Doe 10 oefeningen op deze site en noteer je score.

13. Bij onderzoek naar afwijkingen in de werking van de schildklier wordt I-

131 gebruikt. Deze atoomsoort zendt daarbij β-straling uit. Bij β-straling

splitst in de kern van het joodatoom één neutron zich in een proton en

een elektron. Het ontstane proton blijft in de kern en het elektron niet.

a. Wat gebeurt er met het atoomnummer als β-straling optreedt?

b. Wat gebeurt met het massagetal als β-straling optreedt? Als in een

I-131 atoom één neutron splitst, ontstaat een nieuw atoom.

c. Geef van het atoom dat ontstaat het elementsymbool, het

atoomnummer en het massagetal.


• De opbouw van het Periodiek Systeem

• Waar staan de metalen en waar de niet-metalen.

• Waar staan de halogenen

• Waar staan de edelgassen

• De bouw van het atoom

• Met behulp van het atoomnummer en het massagetal de bouw

van het atoom beschrijven

• Kunnen toelichten wat isotopen zijn

4.4 Een indeling van stoffen

Als je stoffen wilt indelen in groepen kun je bijvoorbeeld gebruik maken van

het elektrisch geleidingsvermogen van een stof. Met behulp van een

stroombron en twee elektroden leidt je stroom door stoffen en kijkt dan of

ze wel of niet geleiden. Je onderzoekt daarbij zowel de vaste fase als de

vloeibare fase van een stof. Hieronder staat een tabel waarin de resultaten

van zo’n onderzoek vermeld staan. De tabel is maar gedeeltelijk ingevuld.

Met behulp van het onderstaande experiment ga je de tabel verder invullen.

Demonstratieproef 1 : Welke stoffen geleiden elektrische stroom?

1. We gaan van een aantal vaste stoffen onderzoeken of deze de

elektrische stroom geleiden: keukenzout, kaarsvet, zink, zwavel, koper

en suiker.

2. We bepalen nu het geleidingsvermogen van kwik.

3. We smelten kaarsvet en zwavel en bepalen het geleidingsvermogen.

4. We smelten zinkchloride in een hardglazen buis en onderzoeken of dit

stroom geleidt.

Gebruik de resultaten van deze proef om de tabel verder in te vullen.

Kernenergie mag dan

onderwerp van veel debat zijn,

er is één kernreactor die buiten

die discussie blijft: de nieuw te

bouwen Pallas Reactor. Deze

reactor moet, met steun van het

kabinet, de 50 jaar oude Hoge

Flux Reactor gaan vervangen.

De reden is begrijpelijk: de

Pallas Reactor gaat zogeheten

medische isotopen produceren,

stoffen zoals I-131, die in

ziekenhuizen veelvuldig worden

gebruikt voor de diagnose van

kanker en hartziekten. Aan

medische isotopen bestaat een

acuut wereldwijd tekort.

Onlangs bleek weer dat

patiënten om die reden niet

kunnen worden geholpen.

Bron: vpro/argos/22 mei 2010

Figuur 11: Opstelling voor

demoproef 1.4

ECOreizen 46

Tabel 1: elektrisch geleidingsvermogen van een aantal stoffen

Elektrisch geleidingsvermogen

Naam Formule Vaste fase Vloeibare fase

keukenzout NaCl +

natriumnitraat NaNO3 – +

kaarsvet C18H36O2

zink Zn +

zwavel S

koper Cu +

zinkchloride ZnCl2 –

suiker C12H22O11 –

kwik Hg +

Als je kijkt naar de resultaten in tabel 1 dan kun je de stoffen verdelen in

drie groepen:

• Groep 1: stoffen die in vaste en in vloeibare toestand de elektrische

stroom niet geleiden.

• Groep 2: stoffen die in vaste en in vloeibare toestand de elektrische

stroom geleiden.

• Groep 3: stoffen die in vaste toestand de elektrische stroom niet

geleiden, maar in vloeibare toestand wel.

Als we nu gaan kijken naar de formules van de stoffen die in de drie

groepen horen die we net samengesteld hebben dan zien we het volgende:

• In groep 1 hebben de formules uitsluiten symbolen van niet-metalen.

• In groep 2 staan alleen symbolen van metalen.

• In groep 3 staan formules waarin symbolen van niet-metalen en van

metalen voorkomen

Op grond van deze waarnemingen delen we in het vervolg de stoffen in drie

groepen in namelijk:

1. Moleculaire stoffen

Deze stoffen zijn opgebouwd uit niet-metaalatomen. Moleculaire stoffen

bestaan uit moleculen. Een molecuul is dus een groep niet-

metaalatomen die bij elkaar horen.

2. Metalen

Deze stoffen zijn alleen opgebouwd uit metaalatomen.

3. Zouten

De zouten zijn opgebouwd uit metaalatomen en niet-metaalatomen.

Elektrische stroom beschouwen we als een transport van geladen deeltjes.

Indien er stroomgeleiding plaats vindt, moeten er in de stof dus geladen

Glucose, C6 H12O6 , een

moleculaire stof.

IJzer, Fe, een metaal.

Calciumcarbonaat, CaCO3, een

zout.

Figuur 12: voorbeelden van

stoffen uit de verschillende

groepen.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Glucose_2.jpg

ECOreizen 47

deeltjes aanwezig zijn en deze deeltjes moeten ook vrij kunnen bewegen.

Als we dit toepassen op de drie groepen van stoffen betekent dat het

volgende:

• moleculaire stoffen bestaan in vaste en vloeibare fase uit ongeladen

deeltjes.

• metalen bestaan uit geladen deeltjes die in de vaste en in de vloeibare

fase voldoende bewegingsvrijheid hebben om de elektrische stroom te

geleiden.

• zouten bestaan uit geladen deeltjes die in de vaste fase geen

bewegingsvrijheid hebben, maar in de vloeibare fase wel.

Vragen

14. Geef van onderstaande stoffen aan of ze de stroom zullen geleiden.

Licht je antwoord toe.

a. een druppeltje paraffine olie (C24H50)

b. een stukje tin (Sn)

c. een druppel zuiver water (H2O)

d. een stukje krijt (CaCO3)

e. een stukje lood (Pb)

f. een kristal kopersulfaat (CuSO4)

15. Brons is een legering. Een legering is een mengsel van twee of meer

metalen.

a. Zoek op uit welke twee metalen brons bestaat.

b. Zal brons ook de elektrische stroom geleiden? Zo ja, in welke fase.

4.5 Soorten bindingen

Als we de stroomgeleiding uit de vorige paragraaf willen verklaren zullen wemoeten kijken naar de bindingen tussen de atomen in de verschillendestoffen. Om ons een voorstelling te kunnen maken van die bindingen makenwe gebruik van een atoommodel.

In klas 3 is het atoommodel van Rutherford besproken. Volgens dit model is

een atoom opgebouwd uit een positieve kern en rond de kern bevinden zich,

op relatief grote afstand, de elektronen.

Met het atoommodel van Rutherford kunnen we echter geen verklaring

geven voor het verschil in stroomgeleiding. Om dat te kunnen verklaren

moeten we naar een uitgebreider atoommodel, het atoommodel van Bohr.

Figuur 13: Atoommodel van

Rutherford. Een kern en in

willekeurige banen elektronen

rond de kern

ECOreizen 48

Atoommodel van Bohr

Niels Bohr was een Deense natuurwetenschapper, die zich heeft

beziggehouden met de bouw van de elektronenwolk. Aan het begin van de

vorige eeuw ontwikkelde hij zijn atoommodel, waarbij het atoom wordt

voorgesteld als een soort zonnestelsel, waarin de elektronen cirkelvormige

en elliptische banen rond de kern doorlopen.

Er is slechts een beperkt aantal banen (Bohr noemde deze banen schillen)

waarin de elektronen kunnen bewegen en elke schil kan een bepaald

maximum aantal elektronen bevatten. Hiervoor stelde Bohr regels op die

hieronder vereenvoudigd zijn weergegeven.

Het dichtst bij de kern zit de K-schil, die maximaal 2 elektronen kan

bevatten. Iets verder zit de L-schil, die maximaal 8 elektronen kan bevatten.

Dan volgt de M-schil met maximaal 18 elektronen en zo verder. Wij

beperken ons tot de atoomsoorten, die maximaal 20 elektronen hebben, dus

de eerste drie periodes van het Periodiek Systeem. Daarboven worden de

regels ingewikkelder.

Bohr kreeg voor zijn theorie in 1922 de Nobelprijs voor natuurkunde.

De bouw van de elektronenwolk, de elektronenconfiguratie, wordt gevonden

door de elektronen zo dicht mogelijk bij de kern te plaatsen, waarbij het

maximum aantal elektronen in een schil niet mag worden overschreden.

Stofeigenschappen kan je nu verklaren door dit schillen model toe te passen

op de atomen waaruit de stof is opgebouwd. De waarneembare

eigenschappen van een stof (het macroniveau) worden dus bepaald door de

bouw van de kleinste deeltjes van die stof (het microniveau).

De atomen in één periode van het Periodiek Systeem hebben hun buitenste

elektronen in dezelfde schil. De edelgassen zijn in dit opzicht bijzonder, ze

hebben in hun buitenste schil precies 8 elektronen (He heeft er twee, de

schil is dan vol).

Bij sommige chemische reacties is het mogelijk dat atomen hun elektronen

uit de buitenste schil verliezen, terwijl andere atomen er elektronen bij

krijgen. De atomen kunnen hun buitenste schil “volmaken” of “leegmaken”.

Daarbij bereikt het atoom een elektronenverdeling, die je ook aantreft bij de

edelgassen. Dit is een heel stabiele situatie, we noemen dit de

edelgasconfiguratie.

Met behulp van dit model gaan we nu kijken naar de bindingen tussen de

atomen in de drie groepen stoffen (zie § 4.4).

Figuur 14: het atoommodel van Bohr

ECOreizen 49

4.5.1 De metalen

Metalen geleiden de elektrische stroom zowel in vaste als in vloeibare

toestand.

Figuur 15: stroomgeleiding in een metaal

De spanningsbron kun je je voorstellen als een elektronenpomp. Aan de ene

kant van het metaal worden voortdurend vrij bewegende elektronen in het

metaal gepompt, terwijl de pomp aan de andere kant weer elektronen

aanzuigt. Metalen moeten dus een structuur hebben, waarin de elektronen

vrij kunnen bewegen.

Metaalatomen hebben volgens het atoommodel van Bohr weinig elektronen

in de buitenste schil. Deze elektronen worden bovendien niet erg stevig

vastgehouden, omdat ze ver van de kern verwijderd zijn. Je kunt de binding

tussen de metaalatomen dan ook als volgt omschrijven:

De metaalatomen zijn in de vaste stof netjes gerangschikt in een

metaalrooster. Deze metaalatomen zijn daarbij elektronen uit de buitenste

schil kwijt geraakt, zodat er positief geladen metaalatomen overblijven.

Figuur 16: een metaal met vrije elektronen

De elektronen, die vrij door het metaalrooster kunnen bewegen houden

de positief geladen metaalatomen bijeen: de metaalbinding. De

metaalbinding is een sterke binding, metalen hebben dan ook een hoog

smelten kookpunt.

Vragen

16. De bovenleiding van spoorwegen is van koper.

ECOreizen 50

a. Welke eigenschap van koper maakt dit metaal geschikt om

bovenleidingen van te maken?

b. Leg uit welke deeltjes in koper verantwoordelijk zijn voor deze

eigenschap.

17. Zink wordt al eeuwenlang gebruikt. In Palestina en het vroegere

Transsylvanië zijn objecten gevonden die tot 87% zink bevatten en

dateren uit 1400 v.Chr. Rond het jaar 1000 was men in India al in staat

zink te smelten en gedeeltelijk te zuiveren.

a. Leg uit wat er met de metaalbinding gebeurt tijdens het smelten

van zink.

b. Leg uit wat er met de zinkatomen gebeurt.

4.5.2 De moleculaire stoffen

Moleculaire stoffen hebben een heel ander type binding dan metalen. Ze

geleiden zowel in vaste als in vloeibare toestand geen elektrische stroom. Er

zijn dus geen vrije elektronen aanwezig. In vaste toestand zitten de

moleculen netjes gerangschikt in een molecuulrooster. In zo’n

molecuulrooster heb je te maken met twee soorten bindingen:

1. De bindingen tussen de moleculen onderling: de

vanderwaalsbinding. Dit is een zwakke binding die gemakkelijk

verbroken kan worden. Bij het verbreken van de binding blijven de

moleculen intact. De sterkte van de binding hangt vooral af van de

grootte van het molecuul: moleculen met een grotere massa hebben

een sterkere vanderwaalsbinding dan moleculen met een kleinere

massa.

2. De binding tussen de atomen in de moleculen: de atoombinding. Dit

is juist een sterke binding, het kost veel moeite deze te verbreken. Hoe

moeten we ons deze binding tussen de atomen in een molecuul

voorstellen? We kunnen hiervoor het atoommodel van Bohr gebruiken.

De atoombinding

Een atoombinding ontstaat als atomen één of meer elektronen met elkaar

delen. Dat doen ze om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Als de buitenste schil van een atoom nog niet vol met elektronen zit, "deelt"

deze soms een elektron met een ander atoom om daarmee de buitenste

schil een edelgasconfiguratie te geven. Het zuurstofatoom in figuur 18 heeft

in zijn buitenste schil 6 elektronen, maar er kunnen volgens het atoommodel

van Bohr 8 elektronen in deze schil.

H2 is het eenvoudigste molecuul dat bestaat. Het is immers opgebouwd uit

de kleinste atoomsoort, waterstof H. Het atoomnummer van H is 1. Dit

betekent dat een waterstofatoom uit een proton en een elektron bestaat.

Figuur 17: zink

Figuur 18: zuurstofatoom O

(8 protonen en 8 elektronen)

ECOreizen 51

Waterstofgas, H2 (g), bestaat uit 2 atomen waterstof die aan elkaar

gebonden zijn.

Elk waterstofatoom "deelt" een elektron met een ander waterstofatoom.

Beide atomen bezitten door dit delen 2 elektronen in de K-schil en hebben

op dat moment de edelgasconfiguratie. Het molecuul H2 is elektrisch

neutraal, er zijn immers 2 protonen en twee elektronen. De twee gedeelde

elektronen houden de kernen bij elkaar, dit noemen we een

gemeenschappelijk elektronenpaar.

Figuur 19: een model van

een waterstofmolecuul

met een

gemeenschappelijk

elektronenpaar

We geven een gemeenschappelijk elektronenpaar aan met een streepje. We

kunnen het waterstofmolecuul in een zogenaamde structuurformule als

volgt weergeven: H – H.

Twee of meer atomen die een of meer elektronen met elkaar delen,

hebben een binding gevormd en zo is er een molecuul gevormd.

Een atoombinding komt dus tot stand door vorming van één of

meerdere gemeenschappelijke elektronenparen.

Covalentie.

De molecuulformule voor water is H2O. Het waterstofatoom (H) heeft een

elektron in de buitenste schil en wil dit delen om de K-schil helemaal te

vullen. Een waterstofatoom heeft een elektron beschikbaar voor een

binding. Het zuurstofatoom (O) heeft 6 elektronen in de buitenste schil en

wil er twee delen om de buitenste schil (L-schil) tot 8 te vullen. Een

zuurstofatoom heeft twee elektronen beschikbaar om te delen en kan dus

twee gemeenschappelijke elektronenparen vormen.

Het aantal elektronen dat een atoom beschikbaar heeft voor de

atoombinding noemen we de covalentie van een atoom. De covalentie van

een waterstofatoom is 1, de covalentie van een zuurstofatoom is 2.

De covalentie van een atoom is gelijk aan het maximum aantal elektronen

dat een atoom kan delen. Om de covalentie te bepalen, bepaal je het aantal

elektronen dat er te weinig is ten opzichte van de dichtstbijzijnde

edelgasconfiguratie. Dit aantal is af te leiden uit de plaats van het atoom in

het Periodiek Systeem.

ECOreizen 52

Figuur 20: waterstofatoom H en een zuurstofatoom O

Een zuurstofatoom (O) kan een binding vormen met twee waterstofatomen

(H) en zo een watermolecuul (H2O) vormen.

Figuur 21:

de vorming van een

molecuul water

De structuurformule van H2O is:

Vragen

18. In onderstaand schema staan een aantal stoffen.

Stoffen Formule Atoombinding Vanderwaals-

binding

waterstof (g)

ijzer (s)

jood (s)

koperchloride (s) CuCl2

alcohol (l) C2H5OH

a. Schrijf de ontbrekende formules van de moleculen van de stoffen in

het schema.

b. Geef in het schema aan of in de moleculen van deze stoffen

atoombindingen en/of vanderwaalsbindingen voorkomen.

c. Leg uit waarom je het schema op jouw manier hebt ingevuld.

ECOre

19.

20.

21.

22.

Figuur 23: veiligheids-

pictogrammen van

ammoniak

Figuur 22: een molecuul

waterstofchloride

ECOreizen

Bij schrikdraad krijg je een schok als je de draad aanraakt. De

elektriciteitsdraden in huis zijn omgeven door een plastic laagje. Je

krijgt geen schok als je deze vast pakt. Leg uit tot welke groep van

stoffen het plastic behoort.

Waterstofchloride is een chemische verbinding met de molecuulformule:

HCl. HCl werd in de tijd van de alchemie ook wel geest van zout (esprit

de sel) genoemd, omdat het in zuivere vorm een gas is dat ontwijkt

wanneer geconcentreerd zwavelzuur over keukenzout wordt

geschonken. Gassen werden in de alchemie vaker als geest beschreven,

zoals bijvoorbeeld spiritus. Het woord spiritus komt uit het Latijn en

betekent geest. HCl is bij kamertemperatuur een gas.

a. Tot welke groep van stoffen behoort waterstofchloride.

b. Welke bindingen komen voor in de moleculen van de stof

waterstofchloride.

c. Hoeveel elektronen hebben waterstof en chloor beschikbaar voor

de atoombinding

d. Teken de structuurformule van waterstofchloride.

a. Geef van de onderstaande atomen aan wat de covalenties zijn

Atoomsoort Covalentie

H, F, Cl, Br, I

O, S

N, P

C, Si

b. Leg uit hoe je aan je antwoorden bent gekomen.

c. Wat zal de covalentie van seleen (Se) zijn?

d. Seleen kan reageren met waterstof. Leg uit wat de

molecuulformule zal zijn van de moleculen van d

ontstaat.

e. Teken de structuurformule van een molecuul van deze stof.

De stof ammoniak, NH3, is bij kamertemperatuur een kleurloos gas met

een zeer scherpe geur. Het gas is sterk irriterend/

de ogen en de luchtwegen en heeft giftige eigenschappen. Ammoniak

wordt gebruikt in koelinstallaties van bijvoorbeeld grote veilingen en

ijsbanen.

a. Leid uit de formule van ammoniak af wat de covalentie is van

stikstof.

b. Teken de structuurformule van ammoniak.

c. Welke bindingen zijn er in ammoniak in de gasfase en in de

vloeibare fase?

53

ijg je een schok als je de draad aanraakt. De

elektriciteitsdraden in huis zijn omgeven door een plastic laagje. Je

krijgt geen schok als je deze vast pakt. Leg uit tot welke groep van

erbinding met de molecuulformule:

HCl. HCl werd in de tijd van de alchemie ook wel geest van zout (esprit

de sel) genoemd, omdat het in zuivere vorm een gas is dat ontwijkt

wanneer geconcentreerd zwavelzuur over keukenzout wordt

n de alchemie vaker als geest beschreven,

zoals bijvoorbeeld spiritus. Het woord spiritus komt uit het Latijn en

betekent geest. HCl is bij kamertemperatuur een gas.

Tot welke groep van stoffen behoort waterstofchloride.

n de moleculen van de stof

Hoeveel elektronen hebben waterstof en chloor beschikbaar voor

Teken de structuurformule van waterstofchloride.

Geef van de onderstaande atomen aan wat de covalenties zijn.

Leg uit hoe je aan je antwoorden bent gekomen.

Seleen kan reageren met waterstof. Leg uit wat de

molecuulformule zal zijn van de moleculen van de stof, die dan

Teken de structuurformule van een molecuul van deze stof.

, is bij kamertemperatuur een kleurloos gas met

r. Het gas is sterk irriterend/corrosief voor de huid,

egen en heeft giftige eigenschappen. Ammoniak

wordt gebruikt in koelinstallaties van bijvoorbeeld grote veilingen en

Leid uit de formule van ammoniak af wat de covalentie is van

gasfase en in de

ECOre

23.

24.

25.

4.5.3

In vaste toestand geleiden de zouten geen elektrische stroom, zouten

bevatten in vaste toestand dus geen vrij bewegende geladen deeltjes. In

gesmolten toestand geleiden zouten wel.

Soms kan een atoom een elektron afstaan of opnemen. Natriu

zijn daar voorbeelden van. Het natriumatoom heeft één elektron in zijn

buitenste schil en wil er dus één afstaan om zo de gewenste

edelgasconfiguratie te verkrijgen. Daartegenover wil het chloor atoom er

een opnemen, het bezit immers 7 elektron

Figuur 24: een molecuul etheen

ECOreizen

Geef de structuurformules van de hieronder staande stoffen. Leid de

covalenties af met behulp van Binas tabel 99.

a. Propaan, C3H8

b. Alcohol, C2H5OH

c. Zuurstof, O2

Bij zuurstof moet er tussen de twee atomen twee bindingen getekend

worden om aan de covalentie te voldoen. Men noemt dit een

atoombinding of gewoon een dubbele binding.

24. Etheen is een stof die in planten voorkomt. In planten heeft etheen

verschillende effecten. Een ervan is dat etheen wordt geproduceerd

door sommige rijpende vruchten, zoals bijvoorbeeld bananen, appels en

tomaten. Doordat bananen van nature al veel etheen afscheiden,

werden ze vroeger in fruitkoelhuizen gebruikt om het rijpingsproces van

andere vruchten te versnellen.

Als je thuis bananen en peren op een fruitschaal legt worden de peren

veel sneller rijp, wat niet altijd de bedoeling is.

De formule van etheen is C2H4.

a. Teken de structuurformule van etheen.

b. Leg uit hoe je tot deze structuurformule bent gekomen

Hieronder staan een aantal structuurformules. Deze zijn niet volledig, de

atoombindingen zijn niet aangegeven. Teken het juiste aantal

atoombindingen op de juiste plaats.

Formaldehyde Glycine

5.3 De zouten



gesmolten toestand geleiden zouten wel.

Soms kan een atoom een elektron afstaan of opnemen. Natriu




een opnemen, het bezit immers 7 elektronen in zijn buitenste schil.

54

Geef de structuurformules van de hieronder staande stoffen. Leid de

er tussen de twee atomen twee bindingen getekend

worden om aan de covalentie te voldoen. Men noemt dit een dubbele

of gewoon een dubbele binding.

Etheen is een stof die in planten voorkomt. In planten heeft etheen

Een ervan is dat etheen wordt geproduceerd

sommige rijpende vruchten, zoals bijvoorbeeld bananen, appels en

tomaten. Doordat bananen van nature al veel etheen afscheiden,

werden ze vroeger in fruitkoelhuizen gebruikt om het rijpingsproces van

Als je thuis bananen en peren op een fruitschaal legt worden de peren

ormule bent gekomen

Hieronder staan een aantal structuurformules. Deze zijn niet volledig, de

atoombindingen zijn niet aangegeven. Teken het juiste aantal

Koolstofdisulfide



Soms kan een atoom een elektron afstaan of opnemen. Natrium en chloor




en in zijn buitenste schil.

ECOreizen 55

Figuur 25: een Na atoom en een Cl atoom

Als een atoom een elektron, dat negatief is, verliest krijgt het hele atoom

een positieve lading. Andersom krijgt een atoom dat een extra elektron

opneemt een negatieve lading.

Figuur 26: natriumatoom staat een elektron af aan het chlooratoom,

er ontstaat de stof natriumchloride

Ionen zijn atomen die niet elektrisch neutraal zijn, maar positief ofnegatief geladen zijn.

Deze ionen kunnen zich vrij in de vloeistof bewegen. Een positief geladen

atoom noemen we een positief ion, een negatief geladen atoom noemen we

een negatief ion.

Figuur 27: een natriumion met een 1+ lading en een chloride-ion met een 1- lading

ECOre

Het aantal elektronen dat een atoom kan opnemen of afstaan

de elektrovalentie

dat een atoom streeft naar een edelgasconfiguratie.

De ionen zijn in de vaste stof netjes gerangschikt in een

hebben een hoog smeltpunt, dit wijst e

binding is.

Zoutformules zijn verhoudingsformules, ze geven de kleinste verhouding aan

waarin de ionen in het ionrooster voorkomen.

Bijvoorbeeld:

NaCl : verhouding Na

CaCl

Figuur 28

Vragen

26.

27.

28.

Figuur 29: model van het

ionrooster van natriumjodide

Figuur 30: model van het

ionrooster van calciumoxide

ECOreizen

Het aantal elektronen dat een atoom kan opnemen of afstaan

elektrovalentie. Voor de elektrovalentie geldt, net als bij de covalentie,

dat een atoom streeft naar een edelgasconfiguratie.

De ionen zijn in de vaste stof netjes gerangschikt in een

hebben een hoog smeltpunt, dit wijst erop dat de ionbinding

binding is.


waarin de ionen in het ionrooster voorkomen.

Bijvoorbeeld:

NaCl : verhouding Na+ : Cl¯ = 1 : 1

CaCl2 : verhouding Ca2+ : Cl¯ = 1 : 2

Figuur 28: vorming van een ionrooster van natriumionen en chloride

Vragen

Hiernaast staat een model van het ionrooster van natriumjodide.

a. Leg uit welk bolletje het natriumion is en welk het jodide

b. Hoeveel elektronen bevat het natriumion en hoeveel elektronen

bevat het jodide-ion?

c. Geef de notatie voor het jodide-ion.

d. Zoek in Binas tabel 42A het smeltpunt op van kaliumjodide en leg

uit waarom de stof een hoog smeltpunt heeft.

e. Leg uit waarom kaliumjodide in de vaste fase de

niet geleidt en in de vloeibare fase wel.

Het ionrooster van calciumoxide is opgebouwd uit calciumionen en

zuurstofionen. De zuurstofionen worden oxide-ionen genoemd.

a. Leid met behulp van Binas tabel 99 af wat de lading van het

calciumion is en wat de lading van het oxide

b. Leg uit wat de verhoudingsformule van calciumoxide

Tin hoort bij de metalen, is bij kamertemperatuur een vaste stof en

heeft een relatief laag smeltpunt namelijk 505 K. We gaan tin smelten.

a. Leg uit op welke manier het metaal tin de stroom kan geleiden.

b. Wat gebeurt er met de tinatomen tijdens het smelten?

c. Leg uit wat er met de metaalbinding gebeurt tijdens het smelten.

56

Het aantal elektronen dat een atoom kan opnemen of afstaan noemen we

. Voor de elektrovalentie geldt, net als bij de covalentie,

De ionen zijn in de vaste stof netjes gerangschikt in een ionrooster. Zouten

ionbinding een sterke


: vorming van een ionrooster van natriumionen en chloride-ionen

Hiernaast staat een model van het ionrooster van natriumjodide.

Leg uit welk bolletje het natriumion is en welk het jodide-ion is.

atriumion en hoeveel elektronen

tabel 42A het smeltpunt op van kaliumjodide en leg

uit waarom de stof een hoog smeltpunt heeft.

Leg uit waarom kaliumjodide in de vaste fase de elektrische stroom

Het ionrooster van calciumoxide is opgebouwd uit calciumionen en

ionen genoemd.

tabel 99 af wat de lading van het

alciumion is en wat de lading van het oxide-ion is.

Leg uit wat de verhoudingsformule van calciumoxide is?

Tin hoort bij de metalen, is bij kamertemperatuur een vaste stof en

heeft een relatief laag smeltpunt namelijk 505 K. We gaan tin smelten.

Leg uit op welke manier het metaal tin de stroom kan geleiden.

Wat gebeurt er met de tinatomen tijdens het smelten?

Leg uit wat er met de metaalbinding gebeurt tijdens het smelten.

ECOreizen 57

d. Leg uit of je, uit het feit dat tin vast is bij kamertemperatuur, kunt

afleiden dat de metaalbinding in tin een sterke binding moet zijn.

Tinchloride is een stof die in vaste vorm geen stroom geleidt. In

gesmolten toestand geleidt tinchloride de stroom wel.

e. Tot welke groep stoffen zal tinchloride horen?

29. Als calcium en zuurstof met elkaar in contact komen, treedt de volgende

reactie op:

2 Ca (s) + O2 (g) → 2 CaO (s)

a. Geef de naam van de stof die ontstaat.

b. Geef voor iedere stof precies aan welke bindingen bij deze reactie

worden verbroken of gevormd.

De eigenschappen van de stoffen die bij deze reactie zijn betrokken

zijn heel verschillend.

c. Neem onderstaande tabel over en vul hem verder in.

Stof Kookpunt Geleiding in

vaste toestand

geleiding in

gesmolten

toestand

naam van de

deeltjes die

stroom geleiden

Ca 1757 K

O2 90 K

CaO 3123 K

30. De stof met formule SOCl2 is een kleurloze vloeistof. De stof lost op in

het oplosmiddel benzeen.

Als je de stof met water mengt, treedt er een reactie op. Hierbij

ontstaan zwaveldioxide en waterstofchloride (HCl).

a. Waarom reken je SOCl2 tot de moleculaire stoffen?

In SOCl2 heeft zuurstof de covalentie 2 en chloor de covalentie 1.

In SOCl2 zijn het zuurstofatoom en de chlooratomen direct aan het

zwavelatoom gebonden.

b. Teken de structuurformule van SOCl2 en leid af, dat zwavel in SOCl2

niet de covalentie kan hebben, die je op grond van de plaats in het

Periodiek Systeem zou verwachten.

c. Als SOCl2 oplost in benzeen, welke soort binding(en) wordt

(worden) dan verbroken?

d. Als SOCl2 gemengd wordt met water, welke soort binding(en) wordt

(worden) dan verbroken?

e. Stel de reactievergelijking op voor de reactie tussen SOCl2 en

water. Lees daarvoor de informatie uit het begin van de opgave

nog eens door.

Calciumoxide, de oude naam

is ongebluste kalk, is een wit

poeder en het wordt gemaakt

door het element calcium te

laten regeren met zuurstof of

door de thermolyse van

calciumcarbonaat (CaCO3),

waarbij CaO + CO2. ontstaat..

Dit laatste proces was al in de

Romeinse tijd bekend en uit die

tijd dateren de eerste kalk-

ovens (zie figuur) waarin

calciumoxide uit schelpen werd

gewonnen.

Calciumoxide wordt nog steeds

in grote hoeveelheden

geproduceerd en kent vele

toepassingen.

Calciumoxide wordt

bijvoorbeeld toegepast als

warmteleverancier in militaire

gevechtsrantsoenen. Door

water aan het calciumoxide toe

te voegen, treedt een

exotherme reactie op waardoor

het rantsoen wordt verwarmd.

Het wordt tegenwoordig ook

toegepast door

begrafenisondernemers. Een

overledene wordt in een bad

van ongebluste kalk

(calciumoxide) geplaatst.

Daardoor lost het lichaam op

tot de bouwstenen waaruit het

is gemaakt, namelijk water met

aminozuren, kleine peptides,

suikers, zouten, en as dat puur

calciumfosfaat is. Deze as kan

aan de nabestaanden terug

gegeven worden. Het water

met de bouwstenen wordt

geloosd om op die manier zijn

weg in de natuur weer te

vinden.

ECOreizen 58

31. Volgens de tekst zijn de atomen in een molecuul N2 zeer sterk aan

elkaar gebonden. Dit hangt samen met de covalentie van N atomen. De

covalentie van een atoom is het aantal elektronen van dat atoom dat

gebruikt kan worden voor atoombindingen.

Stikstof splitsbaar bij lage temperatuur

De twee atomen die een stikstofmolecuul vormen, zijn zeer sterk aan

elkaar gebonden.

Dit is één van de sterkste bindingen in de natuur. Stikstofatomen zijn

daardoor niet zo makkelijk beschikbaar voor chemische processen en

producten.

Verbindingen van stikstof, bijvoorbeeld kunstmest, kunnen momenteel

alleen bij hoge druk en hoge temperatuur en met behulp van

katalysatoren worden geproduceerd. In de jaren zestig werd ontdekt

dat bacteriën in de grond wel in staat zijn om stikstof uit de lucht af te

breken waardoor de atomen bindingen kunnen aangaan met andere

atomen.

Dertig jaar hebben chemici zonder veel succes geprobeerd de

vaardigheid van deze bacteriën in een laboratorium na te bootsen.

Onderzoekers zijn er nu in geslaagd de stikstofatomen van elkaar los te

weken met behulp van een molybdeenverbinding bij normale

temperaturen en druk. Molybdeen is een metaal dat ook aanwezig is in

het enzym dat bacteriën gebruiken om stikstof te ontleden.

a. Geef de covalentie van stikstof en geef aan hoe uit deze covalentie

kan worden afgeleid dat de atomen in een molecuul N2 zeer sterk

aan elkaar gebonden zijn.

In de tekst wordt gesproken over het „ontleden” van stikstof. De

term ontleden is in dit geval onjuist.

b. Geef aan waarom deze term hier onjuist is.

Eén van de producten van de chemische industrie waarbij stikstof

als grondstof wordt gebruikt, is kunstmest. Een bepaalde soort

kunstmest bevat (NH4)2SO4. Om deze stof te maken wordt eerst

ammoniak (NH3) bereid uit stikstof en waterstof.

c. Geef de reactievergelijking van deze ammoniakbereiding.

d. Welke soort bindingen komen voor in ammoniakmoleculen?

e. Hoe wordt de binding genoemd tussen de ammoniakmoleculen in

vloeibaar ammoniak?

f. Welke soort bindingen komen voor in (NH4)2SO4?

Koken met vloeibare stikstof

Koken met vloeibare stikstof

wordt ook wel cryogeen koken

genoemd. Mega koud en niet

ongevaarlijk. De vloeibare

stikstof heeft een temperatuur

van - 196 ºC. Wie ermee wil

werken, zal moeten beschikken

over een speciale stikstofemmer

ook wel een dewar-vat

genoemd. Maar het is wel een

spectaculaire methode die het

koksvak een lading nieuwe

mogelijkheden bezorgt.

De meerwaarde van koken met

stikstof laat zich het best

uitleggen aan de hand van een

voorbeeld. Neem een mousse .

Dompel die tien seconden onder

in stikstof en je krijgt een

krokante buitenkant die een

temperatuur heeft van - 30 ºC.

De binnenkant daarentegen is

een stuk warmer: 7 ºC. Dit

veroorzaakt een heel bijzonder

mondgevoel.

De tijd dat alleen een select

groepje topkoks ermee werkte

ligt achter ons. Instellingskoks

die eens wat anders willen,

kunnen er ook mee scoren.

ECOreizen 59


• Hoe je op grond van stroomgeleiding stoffen in drie groepen kunt

indelen

• Het Atoommodel van Bohr

• Metalen

• Metaalbinding

• Vrije elektronen

• Moleculaire stoffen

• Vanderwaalsbinding

• Atoombinding, gemeenschappelijk elektronenpaar

• Covalentie

• Hoe je structuurformules moet tekenen

• Zouten

• Ionbinding

• Elektrovalentie

• Ionrooster

4.6 Atoommassa en molecuulmassa

Zoals in paragraaf 4.2 is besproken, wordt de massa van het atoom bepaald

door de massa van de protonen en neutronen. De eenheid is de atomaire

massa-eenheid u, 1 u = 1,66*10–27 kg = 1,66*10-24 g (Binas tabel 7).

Gemiddelde atoommassaJe zou verwachten, omdat de massa van elektronen te verwaarlozen is, dat

de atoommassa’s altijd hele getallen zijn. In Binas tabel 99 zie je echter dat

er een heleboel gebroken getallen zijn.

De gemiddelde atoommassa die vermeld staat in het Periodiek Systeem

(Binas abel 99), is het gewogen gemiddelde van alle in de natuur

voorkomende isotopen van een bepaald atoom (voor de isotopen van de

elementen zie Binas tabel 25). Broom heeft twee in de natuur voorkomende

isotopen: Br met atoommassa 78,91834 u komt voor 50,5% voor in de

natuur en Br met atoommassa 80,91629 u komt voor 49,5% voor in de

natuur. De gemiddelde atoommassa van Br is: 0,505 x 78,91834 + 0,495 x

80,91629 = 79,90733

De gemiddelde atoommassa van broom is dus 79,90 u (zie BINAS tabel 99)

IonmassaAangezien de massa van de elektronen te verwaarlozen is ten opzichte van

de massa protonen en de neutronen is de massa van het ion gelijk aan de

massa van het bijbehorende atoom. De massa van een Na+ ion is dus gelijk

aan de massa van een Na atoom, namelijk 22,99 u

Figuur 31:

Binasnotatie van Broom

ECOreizen 60

MolecuulmassaDe molecuulmassa is de som van de atoommassa's van de afzonderlijke

atomen waaruit het molecuul is opgebouwd.

Voor de berekening van de molecuulmassa gebruiken we de gemiddelde

atoommassa van de atomen zoals vermeld in Binas tabel 99.

De molecuulmassa van H2SO4 is dan 2 x 1,008 + 32,06 + 4 x 16,00 = 98,08u.

MassapercentageMet behulp van de atoommassa en de molecuulmassa kun je het

massapercentage van een bepaald element in de stof berekenen.

massa deelmassapercentage = x100

massa geheel%

Rekenvoorbeeld 1:Bereken het massapercentage waterstof in ethanol, C2H6O.

• de massa van 1 waterstofatoom is 1,008 u

• in ethanol zitten 6 waterstofatomen, de massa daarvan is 6 x 1,008 =

6,048 u

• de molecuulmassa van ethanol is 2 x 12,01 + 6 x 1,008 + 16,00 =

46,07 u

• het massapercentage waterstof in ethanol is dan:

massa van 6 H atomen 6,048ux100% x100% 13,13%

massa van 1 molecuulethanol 46,07u

Rekenvoorbeeld 2:Een koolwaterstof heeft een molecuulmassa van 30,068 u. De verbinding

bestaat voor 79,9% van de massa uit koolstof en voor 20,1% uit waterstof.

Bepaal de molecuulformule van deze verbinding.

• de massa van de C-atomen in een molecuul is 0,799 x 30,068 = 24,02

u,

• dit komt overeen met24,02

2,00 C atomen12,01

• de massa van de H-atomen in een molecuul is 0,201 x 30,068 = 6,04 u,

dit komt overeen met6,04

6,0 H atomen1,008

• de molecuulformule is dus C2H6

Opgaven

32. Leid met behulp van Binas tabel 99 de massa af van:

a. het atoom met atoomnummer 13

b. een fluoride-ion

c. een tin(II)ion

ECOreizen 61

33. Geef van de onderstaande deeltjes de formule en bereken de

molecuulmassa

a. zuurstof

b. methaan

c. ammoniak

d. sacharose

e. calciumcarbonaat, CaCO3

34. Bereken het massapercentage van het element koolstof in glucose

(C6H12O6).

35. De plastic polyetheen heeft als formule (C2H4)n Deze plastic heeft een

molecuulmassa van 5,0*104 u. Bereken hoe groot n is.

36. Frisdrankflessen worden gemakt van PET. De formule van deze plastic

kun je voorstellen als:

C C

O

O

O

C C O

H H

HHn

a. Zoek in Binas op wat de afkorting PET betekent.

De formule van PET geeft aan dat de eenheid die tussen haakjes

staat zeer vaak voor komt.

b. Bereken de massa van deze eenheid van PET.

c. Bereken hoe groot de molecuulmassa van PET is als n = 1000.

d. Bereken het massapercentage zuurstof in PET

37. Als je last hebt van bloedarmoede, moet je “staalpillen” slikken. Deze

pillen bevatten een ijzerhoudende stof, vandaar de naam. Een

voorbeeld van zo’n stof is ijzerascorbaat. IJzerascorbaat bevat 24,3

massaprocent ijzer, 31,3 massaprocent koolstof, 2,6 massaprocent

waterstof en 41,8 massaprocent zuurstof. De massa van een deeltje

ijzerascorbaat is 229,8 u. Bepaal de formule van ijzerascorbaat.


• Wat we verstaan onder gemiddelde atoommassa.

• Met een bekende molecuulformule molecuulmassa’s berekenen.

• Het massapercentage berekenen van atomen in een verbinding.

• Uit gegeven massapercentages de verhoudingsformule berekenen

van een ontleedbare stof.

Figuur 32: PET flessen.

Bloedarmoede (anemie,

van Grieks αναιμα,

bloedloos) is een toestand

waarbij er sprake is van

een te laag gehalte aan

hemoglobine (Hb) in het

bloed. Hemoglobine is het

rode, zuurstof- en

koolstofdioxide transporte-

rende eiwit in bloed, dat

zich bevindt in de rode

bloedcellen. Bloedarmoe-

de is dus niet het hebben

van "te weinig" bloed,

zoals wel eens gedacht

wordt.

Hemoglobine bevat ijzer,

en een tekort aan ijzer

leidt dan ook tot

bloedarmoede.

ECOreizen 62

4.7 De mol

Als in de chemische industrie producten worden gemaakt is het van belang

om de beginstoffen in de juiste verhouding bij elkaar te doen. Het is de

bedoeling dat de beginstoffen volledig met elkaar reageren en dat er geen

beginstoffen overblijven.

Als we naar de vorming van ammoniak uit de niet-ontleedbare stoffen

kijken:

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

dan kunnen we aan de reactievergelijking zien in welke verhouding de

deeltjes met elkaar reageren, maar het is natuurlijk niet mogelijk om

moleculen af te wegen.

Bij de productie van ammoniak hebben we het echter over enorme aantallen

moleculen. Chemici hebben daarom een nieuwe grootheid afgesproken:

namelijk de hoeveelheid stof, (symbool = n). De eenheid die daarbij

hoort, is mol. Deze nieuwe grootheid is ingevoerd omdat het gemakkelijk is

om een hoeveelheid stof uit te drukken in een eenheid, waaraan je

onmiddellijk kunt zien hoeveel deeltjes erin zitten.

Afgesproken is dat 1 mol stof 6,02*1023 deeltjes bevat. We noemen dit getal

de constante van Avogadro, Na . Maar waarom is er voor zo’n vreemd getal

gekozen? Daarvoor moeten we even terug naar de atomaire massa-eenheid:

1 u = 1,66*10-24 g.

We kunnen ons ook afvragen hoeveel u zit er in 1 gram:

23

24

11 g 6,02 10 u

1,66 10

Het getal 6,02*1023 is dus de omrekeningsfactor van de massa-eenheid

gram naar de massa-eenheid u. De keuze voor 6,02*1023 als aantal deeltjes

in een mol stof heeft een groot voordeel zoals uit de volgende

rekenvoorbeelden blijkt.

Rekenvoorbeeld 1:

De massa van 1 molecuul H2 is 2 x 1,008 u = 2,016 u.

De massa van 1 mol H2 is23 24

6,02 10 x 2,016 u 1,214 10 u

Uitgedrukt in gram wordt dat24 24

1,214 10 x 1,66 10 g 2,016 g

Rekenvoorbeeld 2:

De massa van 1 molecuul N2 is 2 x 14,01 u = 28,02 u.

De massa van 1 mol N2 is23 25

6,02 10 x 28,02 u 1,687 10 u

Uitgedrukt in gram wordt dat2425

1,687 10 x 1,66 10 g 28,02 g

Uit de rekenvoorbeelden blijkt dat 1 mol deeltjes dus een massa (uitgedrukt

in gram) heeft, die in getalwaarde gelijk is aan de massa (uitgedrukt in u)

van één deeltje.

Figuur 33: cartoon van de mol

ECOreizen 63

Als we de massa willen weten van 1 mol stof hoeven we alleen de massa uit

te rekenen van een deeltje van die stof (Binas tabel 99) en de eenheid u te

vervangen door de eenheid g.

De massa van 1 mol stof noemen we de molaire massa, aangegeven met

M. De eenheid is dan gram per mol (g mol-1).

Nu we deze nieuwe grootheid, de hoeveelheid stof met de eenheid mol,

hebben kunnen we ook rekenen aan reacties. Als we nog eens naar de

vorming van ammoniak uit de niet-ontleedbare stoffen kijken dan zien we

het volgende:

Figuur 34: de vorming van ammoniak uit de elementen

Uit figuur 34 blijkt dat de coëfficiënten in een reactievergelijking ook de

verhouding in mol aangeven waarin de stoffen bij de reactie betrokken zijn.

De molverhouding voor de reactie uit figuur 34 is dus:

H2 : N2 : NH3 = 3 : 1 : 2

In woorden betekent dat: als 3 mol waterstof reageert met 1 mol stikstof

ontstaat er 2 mol ammoniak. Links en rechts van de pijl hoeven niet

dezelfde aantallen mol te staan.

Ter illustratie: 1 mol mollen heeft 4 mol poten

Figuur 35: 1 mol mollen

ECOreizen 64

Informatie 1

De constante van Avogadro

De constante van Avogadro, NA, volledig uitgeschreven is

6,0221367*1023. De grootte van dit getal is moeilijk te begrijpen. Om je

een idee te geven: als we 6,0221367*1023 bierblikjes zouden hebben,

dan zou de hele aarde bedekt zijn met een stapel van meer dan 40 km

hoog.

Als je 6,0221367*1023 stukjes popcorn neemt kun je heel Europa

bedekken met een laag van 115 km hoog.

Blokschema chemisch rekenenBij het rekenen aan reacties kun je gebruik maken van een blokkenschema,

waarin de diverse grootheden met de daarbij behorende eenheid staan.

M = de molaire massa (g mol-1)

NA = het getal van Avogadro

ρ = de dichtheid (g dm-3)

Bij het eenvoudige berekeningen waar je geen reactievergelijking bij nodig

hebt, gebruik je de volgende strategie:

1. in welk blok staat het gegeven en reken dit om naar de eenheid die in

het blok staat

2. in welk blok staat het gevraagde

3. voer de omrekenstappen uit en maak gebruik van de aanwijzingen

boven de pijlen

4. reken het gevraagde om naar de gevraagde eenheid

5. let op het juiste aantal significante cijfers

Figuur 36: bier en popcorn

ECOreizen 65

Rekenvoorbeeld 3

Hoeveel milliliter is 0,352 mol water?

1. blok chemische hoeveelheid; 0,352 mol

2. blok volume

3. de molaire massa van water is: M = 18,02 g mol-1

0,352 mol H2O 0,352 x 18,02 = 6,34 g H2O

de dichtheid van water is: ρ = 0,998*103 g dm-3

6,34 g H2O 3

6,340,00636L

0,998 10

4. 0,00636 L = 6,36 mL

5. significantie is 3 cijfers

Rekenvoorbeeld 4

Hoeveel moleculen zuurstof zitten in 18,6 g zuurstof?

1. blok massa: 18,6 g O2

2. blok: aantal deeltjes

3. de molaire massa van zuurstof: M = 32,00 g mol-1

23 23

2

18,618,6g zuurstof 0,581mol O 0,581 x 6,02 10 3,50 10

32,00

moleculen O2

4. –


Met behulp van reactievergelijkingen kun je de hoeveelheden van de stoffen

die verdwijnen en ontstaan berekenen. Daarbij moet je gebruik maken van

de chemische hoeveelheid, de mol.

Strategie voor deze berekening:

1. stel de reactievergelijking op

2. wat is het gegeven en wat is het gevraagde

3. leid uit de reactievergelijking de molverhouding af

4. reken de hoeveelheid gegeven stof om in mol

5. bereken via de molverhouding het aantal mol van de gevraagde stof

6. reken het aantal mol gevraagde stof om naar de gevraagde eenheid

7. denk aan de significante cijfers

Rekenvoorbeeld 5:

Hoeveel gram zuurstof is nodig voor de verbranding van 50,0 g

waterstofsulfide, H2S.

1. 2 H2S (g) + 3 O2 (g) → 2 H2O (l) + 2 SO2 (g)

2. gegeven: 50,0 g H2S, gevraagd de hoeveelheid O2

3. molverhouding H2S : O2 = 2 : 3

4. de molaire massa van H2S: M = 34,08 g mol-1

2 2

50,050,0 gH S 1,467 molH S

34,08

ECOreizen 66

5. nodig aan O2 :2

1,467x 3 2,201 molO

2 . Molaire massa van O2: M =

32,00 g mol-1.

6. 2,201 mol O2 2,201 x 32,00 = 70,4 g O2.


Opgaven

38. ga naar de ondertaande site

http://www.curie-online.nl/curie/pagina.asp?pagkey=42688

oefen op deze site met:

a. mol en massa

b. 50 opgaven met molberekening en molair volume. Voor de opgaven

over het molair volume moet je eerst paragraaf 4.8 bestuderen

c. Molberekeningen met kloppende reactievergelijkingen

Je krijgt alleen de antwoorden te zien. Als het je niet lukt om de

goede antwoorden te vinden vraag dan aan de docent extra uitleg.

39. Bereken hoeveel gram overeenkomt met:

a. 0,25 mol stikstof

b. 1,35 mol ijzer

c. 3,82 mol propaan C3H8

d. 1,25*10-2 mol calciumoxide, CaO

40. Hoeveel moleculen bevat:

a. 2,7 g zwavel

b. 1,8 mol fluor

c. 3,2*10-3 g natriumchloride

41. Hoeveel mol komt overeen met:

a. 2,5 g zuurstof

b. 50 mL alcohol, C2H5OH

c. 750 kg ammoniak

d. 110 L methaan, CH4 (g)

42. Ga naar de onderstaande site

http://v1.chemieoveral.epn.nl/

oefen met “rekenen in chemie 1” onderdeel 2.5 –rekenen met de mol.

Oefen met “rekenen in chemie 3” onderdeel 6.3 –rekenen aan reacties.

43. Calciumcarbonaat, CaCO3, ontleedt bij verwarming in calciumoxide en

koolstofdioxide.

a. Bereken hoeveel gram calciumoxide ontstaat uit 300 gram

calciumcarbonaat.

b. Bereken hoeveel dm3 koolstofdioxide is ontstaan na afkoeling tot

273 K en een druk van p = po.

44. Wanneer je 12,0 gram glucose (C6H12O6) zonder toetreding van zuurstof

ontleedt, ontstaat er 4,8 gram koolstof.

ECOreizen 67

a. Bereken het massapercentage koolstof van glucose.

b. Bereken het massapercentage ook met behulp van de

molecuulformule van glucose

45. Waterstof, brandstof van de toekomst.

Waterstof is een schone brandstof. Als waterstof in een

waterstofbrandstofcel wordt verbrand met zuurstof ontstaat als enig

reactieproduct water. De bij de verbranding van waterstof vrijkomende

energie wordt gebruikt voor de aandrijving van een elektromotor. De

elektromotor zorgt voor de aandrijving van de auto.

Waterstof is echter lastig op te slaan. Men is bezig met het ontwikkelen

van de mogelijkheid om waterstof op te slaan in ijs. Bij de vorming van

ijs worden de H2O moleculen zo gerangschikt dat er holtes ontstaan. In

de hiernaast staande figuur zie je een molecuul methaan (CH4)

opgeslagen in een ijsstructuur, maar het is ook mogelijk om waterstof

op te slaan in ijsstructuren Op elk hoekpunt van de vijfringen bevindt

F

o

iguur 37: IJs met daarin

pgesloten CH4 molecuul.

zich een H2O molecuul. In de waterstofauto van de toekomst zou je dus

een tank gevuld met ijs hebben waar waterstof in opgeslagen is. Over

deze mogelijkheid gaan de onderstaande vragen.

Een auto kan 50 kg brandstof meenemen. Stel dat de verhouding

tussen watermoleculen en waterstofmoleculen (opgeslagen in de

ijskristallen) 5:1 is.

a. Wat is de verhouding tussen de massa van de watermoleculen en

de massa van de waterstofmoleculen?

b. Hoeveel kg waterstof kan de auto meenemen als deze 50 kg

brandstof inneemt?

c. Hoeveel mol waterstof is dat?

De waterstof wordt in de brandstofcel verbrand tot waterdamp. Bij

de vorming van 1 mol gasvormig water (waterdamp) komt

2,42*105 J vrij.

d. Geef de reactievergelijking voor de verbranding van waterstof tot

water.

e. Hoeveel Joule komt er vrij als de bij c) berekende hoeveelheid

waterstof wordt verbrand tot water? (als je onderdeel c niet hebt

berekend neem dan 503 mol voor de berekening)

Bij de verbranding van 1 kg benzine komt 44 MJ vrij.

f. Vergelijk de verbranding van waterstof met de verbranding van

benzine en noem twee factoren die een keuze voor waterstof als

brandstof ondersteunen.

ECOreizen 68

4.8 Het volume van 1 mol gas

Lees eerst het informatieblok hieronder.

Informatie 2

Lorenzo Amadeo Avogadro werd op 9 augustus 1776 in Turijn geboren.

Als telg uit een bekende advocatenfamilie begon hij eerst als advocaat te

werken, maar al snel gaat zijn interesse meer uit naar wiskunde en

natuurkunde. In 1809 stopt hij met de advocatuur en wordt hoogleraar

natuurkunde in Turijn.

In 1811 publiceerde Avogadro een artikel, waarin hij het onderscheid

tussen moleculen en atomen duidelijk maakte. Hij wees erop dat Dalton

(een andere scheikundige) de uitdrukkingen atomen en moleculen had

verward. De 'atomen' van stikstof en zuurstof zijn in werkelijkheid

moleculen, die elk uit twee atomen bestaan. Zo kun je vier atomen

waterstof (2 moleculen) combineren met twee atomen zuurstof (1

molecuul) om twee moleculen water te produceren.

Fi

1

Figuur 38:een postzegel met

de tekst van de Wet van

Avogadro in het Italiaans.

Hij formuleerde in die tijd zijn later beroemd geworden wet over volumes

van gassen. Omdat in de gasfase de afstand tussen moleculen heel groot

is, ging hij er vanuit dat gelijke volumina van gassen bij dezelfde

temperatuur en druk een bepaalde hoeveelheid moleculen

kunnen bevatten. Deze hoeveelheid moleculen is onafhankelijk van het

soort gas.

Volgens Avogadro bevat een bepaald volume gas dus een bepaald aantal

moleculen en deze hoeveelheid is onafhankelijk van het soort gas. We

kunnen dit heel eenvoudig zelf afleiden met een berekening.

Als we drie glazen bollen van 1,00 L vullen met drie verschillende gassen bij

een temperatuur van 273 K en een druk van 1,01*105 Pa (=1,00 bar)

kunnen we met behulp van het blokkenschema berekenen wat het volume

van 1 mol van die gassen is.

Als we willen weten wat het volume van 1 mol gas is moeten we eerst

berekenen hoeveel mol er 1,00 L zit. We doen dit voor het gas argon: de

dichtheid van argon is 1,78 g dm-3, dus 1,00 L argon heeft een massa van

1,00 x 1,78 = 1,78 g.

De molaire massa van argon is: M = 39,95 g mol-1. 1,78 g argon komt dan

overeen met1,78

0,044639,95

mol argon, dus 1,00 mol argon heeft een

volume van1,00

22,40,0446

L

guur 39: drie bollen van

,00 L met gas

ECOreizen 69

Vraag

46. Bereken nu zelf het volume van 1 mol gas stikstof en 1 mol gas

zuurstof. Zet de berekening in onderstaande tabel.

Formule

gas

Volume

(dm3)

Dichtheid

(g dm-3)

Molaire

massa

(g mol-1)

Aantal

mol

per dm3

Volume 1

mol (dm3)

Ar 1,00 1,78 39,95 0,0446 22,4

O2 1,00

N2 1,00

Uit je berekening zal duidelijk blijken dat Avogadro gelijk had.

Bij dezelfde temperatuur en druk bevatten gelijke volumina van

gassen een gelijk aantal moleculen.

Uit de tabel blijkt dat 1 mol gas bij standaardomstandigheden, dit is een T =

273 K en een druk po = 1,01*105 Pa (=1,00 bar), altijd een volume heeft

van 22,4 dm3. Dit noemen we het molair volume, Vm.

Blokschema chemisch rekenen

Het blokkenschema kun je nu uitbreiden met een blok volume van gassen.

De verbindende factor tussen het blok mol en het blok volume van gassen is

het molair volume Vm. De waarde van Vm bij 273 K en 298 K vind je in Binas

tabel 7. Denk eraan dat deze waarden in m3 per mol staan, omgerekend zijn

ze 22,4 dm3 mol-1 en 24,5 dm3 mol-1.


Na = het getal van Avogadro

Vm= het molair volume (dm3 mol-1)


ECOreizen 70

Rekenvoorbeeld:

Wanneer aardgas over verhit koper(II)oxide wordt geleid ontstaat er koper,

koolstofdioxide en waterdamp. Men gebruikt 2,0 g koper(II)oxide.

a. hoeveel liter aardgas (methaan) is er nodig om alle koper(II)oxide

te laten reageren. Bij de heersende temperatuur en druk is

Vm = 24 dm3 mol-1

b. hoeveel gram koper kan er maximaal ontstaan?

a)

1. 4 CuO (s) + CH4 (g) → 4 Cu (s) + CO2 (g) + 2 H2O (l)

2. gegeven: CuO

gevraagde : CH4

3. molverhouding is CuO : CH4 = 4 : 1

4. 2,0 g CuO 2,0

79,55= 0,02514 mol CuO

M CuO = 79,55 g mol-1

5. molverhouding CuO : CH4 = 4 : 1

dus er is nodig0,02514

4= 0,006285 mol CH4

6. 0,006285 mol CH4 0,006285 x 24 = 0,15 liter CH4 (Vm = 24 dm3

mol-1)

b)

1. 4 CuO (s) + CH4 (g) → 4 Cu (s) + CO2 (g) + 2 H2O (l)

2. gegeven: CuO

gevraagde: Cu

3. molverhouding is CuO : Cu = 4 : 4

4. 2,0 g CuO 2,0

79,55= 0,02514 mol CuO

MCuO = 79,55 g mol-1

5. molverhouding CuO : Cu = 4 : 4 = 1 : 1

dus er ontstaat 0,02514 mol Cu

6. 0,02514 mol Cu 0,02514 x 63,55 = 1,6 g Cu

MCu = 63,55 g mol-1

Vragen

47. Ga naar de onderstaande site


en oefen de opgaven over het molair volume

48. IJzererts bestaat voor het grootste gedeelte uit ijzer(III)oxide. Hieruit

kan men met behulp van koolstofmono-oxide zuiver ijzer bereiden.

a. Geef voor dit proces de reactievergelijking

b. Bereken hoeveel dm3 koolstofmono-oxide nodig is voor de

omzetting van 1000 g ijzererts als gegeven is dat ijzererts

ECOreizen 71

94,0 massaprocent ijzer(III)oxide bevat.

Gegeven is dat onder de omstandigheden van het proces het molair

volume 38,5 dm3 mol-1.

49. Spiritus bevat o.a. 70,0 volumeprocent alcohol (C2H6O). In een

spiritusbrander wordt de alcohol volledig verbrand tot koolstofdioxide

en water.

Bereken hoeveel dm3 zuurstof (298 K en p=po) nodig is voor de

verbranding van 100 ml spiritus.


• Wat we verstaan onder een mol stof.

• De massa van een stof omrekenen naar mol.

• Het volume van een stof omrekenen naar mol.

• Mol kunnen omrekenen naar aantal deeltjes.

• Wet van Avogadro kunnen toelichten.

• Volumina van gassen rechtstreeks omrekenen naar mol via het

molair volume.

ECOreizen 72

4.9 Molariteit

Als we over concentratie spreken bedoelen we daarmee de hoeveelheid

opgeloste stof in één liter oplosmiddel. Omdat we de hoeveelheid stof

aangeven in mol wordt de eenheid van concentratie dan mol L-1, daar

bedoelen we mee het aantal mol stof per liter oplossing. Deze concentratie

aanduiding heet molariteit en we gebruiken daar meestal de aanduiding M

voor.

Als je dus 0,75 mol stof oplost in water tot een totaal volume van 1 liter dan

is de molariteit van de oplossing 0,75 mol L-1. We zeggen ook wel dat de

oplossing 0,75 molair is.

In formule wordt het dan:

het aantalmol stof het aantal mmol stofmolariteit(M)

het aantal liter oplos sin g het aantal mL oplos sin g

Voor het noteren van de molariteit gebruiken we vaak vierkante haken.

Daarmee geven we dan de concentratie van de deeltjes aan die in 1,00 L

oplossing aanwezig zijn.

Als we dus een oplossing hebben van 0,37 mol ethanol, C2H5OH, in een liter

dan kunnen we dat noteren als [C2H5OH] = 0,37 mol L-1.

Maar hebben we een oplossing die per liter 0,15 mol natriumchloride bevat

dan is de notatie [NaCl] niet juist, want NaCl is in opgeloste toestand

gesplitst in ionen. De juiste notatie is dan:

[Na+] = 0,15 mol L-1 en [Clˉ] = 0,15 mol L-1

Rekenvoorbeeld 1:

Als we 1,7*10-3 mol glucose, C6H12O6 , oplossen in water tot 250 mL, dan is

de molariteit:

Molariteit =

31,7 10

0,250

= 6,8 x 10-3 mol L-1

Als we aan deze 250 mL glucose oplossing 100 mL water toevoegen wordt

de nieuwe molariteit:3

31,7 10Molariteit 4,9 10

0,250 0,100

mol L-1.

Gehaltes

Als de concentraties erg laag zijn, gebruiken we andere, kleinere eenheden.

Zo kennen we procenten (honderdste delen), promille (duizendste delen) en

ppm (parts per million, miljoenste delen). Het ppm geeft aan hoeveel gram

van een bepaalde stof in 1,00*106 g van een mengsel zit, we spreken dan

van massa-ppm.

Als we de opgeloste stof en het oplosmiddel in volume-eenheden uitdrukken

spreken we van volume-ppm en daarmee bedoelen we het aantal ml

opgeloste stof in 1,00*106 mL mengsel.

ECOreizen 73

Voorbeeld: veronderstel dat we één suikerklontje (6 gram) oplossen in een

totaal volume van 0,6 liter, 6 liter, 6000 liter en 6 miljoen liter dan kunnen

we het suikergehalte uitrekenen nl.:

0,6 liter 1%

(procent)

1 deel per

honderd

6 gram suiker

600 mL mengsel= 1%

6 liter 1‰

(promille)

1 deel per

duizend

6 gram suiker

6000 mL mengsel= 1‰

6000 liter 1 ppm (part

per million)

1 deel per

miljoen

6 gram suiker1ppm

6000000 mL mengsel

6 miljoen liter 1 ppb (part

per billion)

1 deel per

miljard

6 gram suiker1ppb

6000000000 mL mengsel

MAC-waarde

In het milieu komen allerlei schadelijke stoffen voor. Die worden

geproduceerd tijdens allerlei bezigheden waarbij stoffen met elkaar

reageren.

• Als een kopieerapparaat werkt ontstaat er ozon

• In een zwembad is er chloor in de lucht aanwezig

• Door schoonmaken met ammonia komt er ammoniak in de lucht

• Al deze stoffen zijn schadelijk voor de gezondheid. Daarom heeft men

bepaald hoeveel van deze stoffen maximaal aanwezig mag zijn in 1,0 m3

lucht. Dit noemt men de MAC-waarde van de stof, de maximaal

aanvaardbare concentratie. In BINAS tabel 97A vind je van een aantal

gevaarlijke stoffen de MAC-waarde.

ECOre

Rekenvoorbeeld 2:

De maximaal aanvaardbare waarde, de MAC

is 10 volume

volume eenheden.

Dus: in 1,0 dm

1,0*

Informatie

Aceton

Aceton (ook bekend onder de namen

is een vloeistof die veel als oplosmiddel wordt gebruikt (onder andere

nagellakremover in het dagelijks leven). Aceton is

brandstof voor de hersenen

gevormd kan worden uit vetten.

Aceton is een vluchtige en brandbare vloeistof. Het smeltpunt ligt bij

-95,4 °C en het kookpunt is 56,53 °C. In het laboratorium wordt het

soms gebruikt om glaswerk na het wassen goed te drogen (afspoelen

met aceton om het water te verwijderen, en dan

lucht doorblazen om de aceton de kans te geven te verdampen).

Alhoewel aceton giftig is, is huidcontact minder erg dan vele andere

oplosmiddelen. Aceton werkt ook desinfecterend. Bij iemand die diabetes

heeft, kan in het lichaam ook

schade kan leiden.

suikerpatiënt niet goed genoeg wordt geregeld, kan men soms aceton in

zijn adem rui

Vragen

50.

ECOreizen

Rekenvoorbeeld 2:

De maximaal aanvaardbare waarde, de MAC-waarde, voor waterstof

is 10 volume-ppm. Bij 1 volume-ppm gaat het om 1 volume

volume eenheden.

Dus: in 1,0 dm3 lucht mag6

10

10x 1,0 dm3 H2S voorkomen.

1,0*10-5 dm3 of 1,0*10-2 cm3 H2S per 1,0 dm3 lucht.

Informatie 3

Aceton

Aceton (ook bekend onder de namen dimethylketon


nagellakremover in het dagelijks leven). Aceton is na glucose de tw

brandstof voor de hersenen en de enige die in het menselijk lichaam

gevormd kan worden uit vetten.


95,4 °C en het kookpunt is 56,53 °C. In het laboratorium wordt het


met aceton om het water te verwijderen, en dan even wachten of droge




heeft, kan in het lichaam ook aceton ontstaan, wat tot gezondheids

schade kan leiden. Wanneer de hoeveelheid suiker in het bloed van een


zijn adem ruiken.

Vragen

Laat met een berekening zien dat de de MAC-waarde voor aceton van

500 ppm overeenkomt met 750 mg m-3.

74

waarde, voor waterstofdisulfide

ppm gaat het om 1 volume-eenheid per 106

S voorkomen. Dat is dan

dimethylketon en 2-propanon)


na glucose de tweede

en de enige die in het menselijk lichaam


95,4 °C en het kookpunt is 56,53 °C. In het laboratorium wordt het


even wachten of droge




aceton ontstaan, wat tot gezondheids-

Wanneer de hoeveelheid suiker in het bloed van een


waarde voor aceton van

Waarschuwingen enveiligheidsmaatregelen

Klasse FLicht ontvlambaar

Risico (R)enveiligheid(S)

R-zinnen: 11S-zinnen: 2-9-16-23-33

Omgangzieveiligheidsinfor-matieblad

Opslag

Brandveilig.Gescheiden vansterk oxiderendestoffen.

MAC-waarde

500 ppm;

750 mg m-3

Figuur 40: gegevens van

aceton

http://nl.wikipedia.org/wiki/Afbeelding:Hazard_F.svg

ECOreizen 75

Blokschema chemisch rekenen

Het blokkenschema voor het chemisch rekenen is nu uitgebreid met een

blok molariteit. Je kunt bij alle chemisch berekeningen gebruik maken van

dit schema.


Na = het getal van Avogadro

Vm= het molair volume (dm3 mol-1 )


V = volume (dm3)

Rekenvoorbeeld 3:

Opgave

Als je natriumthiosulfaat, Na2S2O3, oplost in water en je voegt daar zoutzuur

aan toe, wordt in de oplossing thiosulfaatzuur, H2S2O3, gevormd. Dit

thiosulfaatzuur ontleedt in de oplossing, de reactievergelijking van deze

ontleding is:

H2S2O3 (aq) → S (s) + SO2 (g) + H2O (l)

Deze proef wordt uitgevoerd in de klas met 150 mL van een 0,256 M

natriumthiosulfaat-oplossing.

a) Hoeveel mol natriumthiosulfaat bevat 150 mL oplossing?

b) Hoeveel mol thiosulfaatzuur kan daar uit ontstaan?

c) Hoeveel gram zwaveldioxide ontstaat er als al het gevormde

thiosulfaatzuur ontleedt?

De afmetingen van het klaslokaal zijn 10,0 x 7,50 x 3,0 m. De MAC-

waarde van zwaveldioxide staat in tabel 97A in de Binas.

ECOreizen 76

d) Laat met een berekening zien of in het lokaal de MAC-waarde van

zwaveldioxide wordt overschreden.

Uitwerking

a)het aantalmol stof

molariteit(M)het aantal liter oplos sin g

2aantalmol stof0,256 0,0384 mol 3,84 10 mol

0,150

Na2S2O3 in 150 mL

oplossing

b) uit 1deeltje Na2S2O3 kan 1 deeltje H2S2O3 ontstaan, er kan dus 3,84*10-2

mol H2S2O3 ontstaan

c) molverhouding H2S2O3 : SO2 = 1 : 1, er ontstaat dan 3,84*10-2 mol SO2.

De molaire massa van SO2 is: M = 64,06 g mol-1.

3,84*10-2 mol SO2 3,84*10-2 x 64,06 = 2,46 g SO2

d) inhoud van het klaslokaal is 10,0 x 7,50 x 3,0 = 225 m3. De MAC-

waarde van SO2 is 5 mg per m3 lucht. Er is 2,46 g SO2 ontstaan, dit is

2460 mg. Per m3 lucht is er in het klaslokaal2460

10,9 mg225

SO2 en de

MAC-waarde wordt dus overschreden.

Vragen

35. ga naar de onderstaande site


en oefen de opgaven met concentratieberekeningen

51. ga naar de onderstaande site

http://v1.chemieoveral.epn.nl/ en oefen bij “rekenen in de chemie 2”

onderdeel 4.2 –rekenen met molariteit

52. Je lost 0,30 mmol op in water tot een volume van 20 mL. Bereken de

molariteit

53. Je lost 0,45 gram NaBr op in water tot een volume van 40 mL. Bereken

de molariteit.

54. Bereken hoeveel gram CaCl2 je moet oplossen in water tot een

oplossing van 200 ml om een concentratie Clˉ ionen van 0,46 M te

krijgen.

55. Iemand heeft voor een proefje verdund zwavelzuur nodig, namelijk

2,00 liter 0,25 molair. Bereken hoeveel gram zwavelzuur (H2SO4) hij

daarvoor moet afwegen.

56. In een voorraadkast staat een fles met 0,50 liter keukenzoutoplossing

(NaCl). De molariteit is 0,513 molair. Je hebt een keukenzoutoplossing

nodig die 7,0 gram zout per liter oplossing bevat. Bereken hoeveel liter

ECOreizen 77

oplossing je maximaal kunt maken als je de gehele inhoud van de

voorraadfles gebruikt.

57. Je lost 190,4 mg jood (I2) op in 25 mL alcohol. Bereken de molariteit

van de oplossing.

58. Vervolgens verdun je de oplossing door er 75 mL alcohol aan toe te

voegen. Bereken de concentratie van de nieuwe oplossing in mol per

liter. (Als je bij 57 geen antwoord hebt, neem dan 0,080 molair).

59. Als je waterstofchloride (HCl) in water oplost ontstaan er H+ ionen en

Cl¯ ionen. Zo’n oplossing wordt zoutzuur genoemd.

Als je zoutzuur met een natriumsulfietoplossing laat reageren, ontstaat

zwaveldioxide via de onderstaande reactievergelijking:

2 H+ (aq) + SO32- (aq) → H2O (l) + SO2 (g)

Een groepje leerlingen gaat deze proef doen. Ze voegen bij elkaar

25,0 mL 0,100 M natriumsulfietoplossing en 25,0 mL 0,250 M zoutzuur

en vangen het gas op.

a. Bereken hoeveel mmol natriumsulfiet en hoeveel mmol

waterstofchloride bij elkaar gevoegd worden.

b. Laat met een berekening zien welke van deze twee stoffen in

overmaat aanwezig is.

c. Bereken hoeveel cm3 zwaveldioxide bij deze proef maximaal kan

ontstaan. Bij de reactie omstandigheden van de proef is

Vm = 24,0 dm3 mol-1.

60. Tegenwoordig is er veel discussie over het broeikaseffect. Dit ontstaatals er teveel CO2 (g) in de lucht zit. De MAC-waarde bedraagt voor CO2

(g) 9000 mg m-3 lucht bij 273 K.

a. Bereken hoeveel mol CO2 (g) er in 1,00 m3 lucht aanwezig is als de

MAC-waarde bereikt is.

b. Bereken met behulp van de dichtheid hoeveel cm3 CO2 (g) dit is.

c. Bereken hoeveel volumeprocent CO2 (g) 1 m3 lucht bevat.

d. Leg uit wat er bedoeld wordt met het broeikaseffect en hoe het

komt dat er zoveel CO2 (g) in de lucht aanwezig is.

61. De MAC-waarde voor azijnzuurdamp (CH3COOH) bedraagt 25 mg m-3.

a. Hoeveel gram weegt 1,0 m3 lucht?

b. Bereken hoeveel massa-ppm azijnzuurdamp in lucht aanwezig is als

de MAC-waarde is bereikt.

c. Zoek via Google naar de site “Chemical safety cards”. Zoek daar

naar de veiligheidskaart van ethaanzuur (azijnzuur). Welke

gevarensymbolen zul je tegenkomen op een fles azijnzuur?

62. In sommige soorten spaanplaat komt formaldehydegas voor. Dit gas is

schadelijk bij inademing. De MAC-waarde bedraagt voor formaldehyde-3

F

k

i

h

a

o

s

m

t

e

d

o

F

i

b

m

d

w

u

g

f

H

a

s

f

F

o

F

w

d

o

g

d

e

p

s

ormaldehyde is een

leurloos gas met een scherpe,

rriterende geur. Kleine

oeveelheden van het gas zijn

l te ruiken maar het is

nwaarschijnlijk dat mensen in

taat zijn om hoeveelheden van

inder dan 0,01 mg/m3 waar

e nemen. Het gas is ongeveer

ven zwaar als lucht en zal

aardoor niet uitzakken of

pstijgen

ormaldehyde kan voorkomen

n spaanplaat, dat zowel in de

ouw van het huis als in

eubels wordt toegepast. Bij

e productie van spaanplaat

ordt vaak lijm op basis van

reumformaldehydehars

ebruikt. Uit deze lijm kan

ormaldehyde vrijkomen.

etzelfde geldt voor mdf. Bijna

lle merken en typen

paanplaat en mdf bevatten

ormaldehyde

ormaldehyde lost gemakkelijk

p in water.

ormaldehydedamp in de lucht

ordt daardoor opgenomen

oor de slijmvliezen van de

gen, bij inademing wordt een

root gedeelte opgenomen

oor de slijmvliezen van neus

n keel. Dit kan leiden tot

rikkeling en irritatie van deze
6,0 mg m lucht. Formaldehyde heeft als formule HCHO(g).
lijmvliezen.

ECOreizen 78

a. Bereken hoeveel mol formaldehyde in 1,00 m3 maximaal mag

voorkomen.

b. Bereken met de algemene gaswet Vm bij 298 K.

c. Bereken hoeveel cm3 HCHO(g) er dan bij 298 K maximaal in

1,00 m3 lucht mag zitten.

d. Bereken hoeveel volumeprocent HCHO(g) dit maximaal mag zijn.

e. Bereken hoeveel moleculen HCHO maximaal in 1,00 m3 lucht

mogen voorkomen.


• De molariteit van oplossingen uitrekenen.

• Met behulp van molariteit rekenen aan reacties.

• Het gehalte uitdrukken in ppm en percentages.

• Het begrip MAC-waarde omschrijven.

• Berekeningen uitvoeren met de MAC-waarde.

5. De reis

ECOreizen 80

“Duurzaam reizen?

Kies vervoersmiddelen die zo weinig mogelijk CO2 uit stoten.

Kies brandstoffen die duurzaam geproduceerd zijn.”

5.1 De wedstrijdvoorwaarden

In dit hoofdstuk gaan jullie de activiteiten 3 en 5 uitwerken, jullie gaan de

reis samenstellen.

Stel groepjes van 3 of 4 personen samen. Je doet met je groepje de

experimenten en je maakt de reis met hen. Houd er rekening mee dat je reis

duurzaam moet zijn. Kijk nog even in de hoofdstukken 2 en 3 en lees nog

eens de artikelen uit hoofdstuk 1.

Als je dat gedaan hebt ga je met je groepje de wedstrijdvoorwaarden en

eisen bespreken.

Let op! Je reis moet rond de wereld gaan, je steekt dus zowel de Atlantische

Oceaan over als de Stille Oceaan. Naar het oosten reizen levert je geen

extra reisdag op.

De volledige wedstrijdvoorwaarden zoals deze door ECOreizen bv zijn

geformuleerd staan hieronder.

ECOREIZEN BV reisopdracht.

In onderstaande opdracht staan de eisen en voorwaarden geformuleerd

waaraan jullie inzending moet voldoen.

1. De reis moet duurzaam zijn

• Je moet proberen om zoveel mogelijk duurzame brandstoffen te

gebruiken.

2. Jullie wereldreis uitstippelen

• Je hebt maximaal 30 dagen om rond de wereld te reizen. Je

vertrekt uit de plaats waar je school staat en na 30 dagen kom je

hier weer terug na een reis rond de gehele aardbol.

• Je moet bij de reis rond de wereld 6 werelddelen bezoeken:

Europa, Afrika, Azië, Australië, Noord- en Zuid-Amerika.

• In elk werelddeel bezoek je in elk geval één grote stad, waar je

minimaal 1 dag blijft rondkijken, je blijft één extra dag in die stad.

Dit betekent een onderbreking van 24 uur tussen aankomst en

vertrek.

• Op www.mapquest.com vind je een uitgebreide internet atlas.

Hiermee bepalen jullie je bestemmingen en print je de kaarten van

je reis uit.

• Op www.indo.com/distance/ berekenen jullie je reisafstanden. Voer

gewoon je begin en eindplaats in en laat het programma rekenen.

F
iguur 1: de opdracht

ECOreizen 81

• Je moet minimaal 3 verschillende vervoermiddelen

gebruiken.

• Je berekent je reis op basis van 1 persoon (ook al zit je daar met

zijn vieren aan te rekenen).

• Je berekent de afstanden op de onderstaande manier:

Vliegtuig: de afstand tussen twee plaatsen = afstand

hemelsbreed (as the crow flies)

Boot: afstand tussen 2 plaatsen = afstand hemelsbreed (tenzij je

duidelijk om moet varen)

Landvoertuigen: de afstand tussen twee plaatsen = afstand

hemelsbreed x 1,5.

3. De vervoermiddelen

• Bedenk welke vervoermiddelen je gaat gebruiken voor je reis. Let

hierbij op reistijd en op het brandstofverbruik!

• Je mag gebruik maken van de volgende vervoermiddelen: fiets,

auto, bus, trein, boot en vliegtuig (uiteraard kun je alleen de

laatste twee gebruiken om over water te komen, maar verder mag

je ervan uitgaan dat overal goede snelwegen en/of spoorwegen

liggen).

1. Gemiddelde snelheid van het voertuig in km/uur

2. Verbruik van het voertuig in (pers*km)/L (aantal km dat 1

Vervoer-

middel

Brandstof Formule Snelh.1 Verbr.2 Dichth.3 Max.h4

Fiets Glucose C6H12O6 15 250,0 1,58 8

Auto Bio-ethanol C2H5OH 95 15 0,80 10

Auto Benzine C7H16 95 18,3 0,72 10

Bus Diesel C8H18 75 33,0 0,82 16

Trein Kolen →

Elektriciteit

C 110 32,6 3,50 20

Boot Stookolie C10H22 60 61,5 0,95 20

Vliegtuig Kerosine C9H20 700 7,6 0,90 20

Figuur 2: de vervoermiddelen

persoon kan reizen per liter brandstof)

3. Dichtheid van de brandstof in kg/L

4. Aantal uur dat je maximaal op één dag met dit vervoermiddel kunt

reizen

• Stel voor elke brandstof de reactievergelijking op voor de

volledige verbranding, er ontstaat alleen CO2 en H2O.

• Bereken hoeveel brandstof (van welke soorten) je nodig hebt

voor je reis.

ECOreizen 82

4. Chemisch rekenwerk

a. Bereken hoeveel m3 zuurstof voor de verbranding van de

brandstof je gebruikt op je reis.

b. Bereken hoeveel ton CO2 je produceert op je reis.

c. Bereken de concentratie van die geproduceerde CO2 in de

troposfeer in volume-ppm.

• de troposfeer is het eerste schilletje van de atmosfeer, waar wij

in leven.

• de straal van de aarde is ca. 6000km, de troposfeer zit in een

schil van ca. 9 km dik om de aarde. Hiermee kun je berekenen

wat het volume van de troposfeer is.

• Je mag er bij het berekenen van uit gaan dat de temperatuur in

de hele troposfeer kamertemperatuur is en dat de druk gelijk is

aan standaardomstandigheden.

d. Bereken hoeveel hectare eikenbos nodig is om de CO2 uitstoot,

die jullie in 30 dagen geproduceerd hebben, uit de lucht te halen.

Gebruik hierbij de volgende aannames en gegevens:

• Reactievergelijking fotosynthese:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

• Een eikenboom neemt gemiddeld 20 m2 bosoppervlak in beslag

• Neem aan dat een gemiddelde eikenboom een cilindervorm

heeft (met een straal van 75 cm) en volledig uit glucose

(C6H12O6) is opgebouwd.

• De dichtheid van eikenhout kun je in BINAS vinden.

• Eén eikenboom groeit gemiddeld 0,30 cm per jaar.

• Vraag eens aan een aardrijkskunde docent hoeveel hectare bos

in Nederland staat.

Wie gaat de uitdaging aan en zet alle berekeningen en

uitkomsten in een Excel-bestand?

5. Opdrachten op de continenten

F

e

j

iguur 3: hoeveel hectare

ikenbos ter compensatie van

e CO2 uitstoot?

Op elk van de continenten is een opdracht voor een praktisch

onderzoekje. De uit te voeren experimenten staan in hoofdstuk 6.

Elke groep is verplicht om drie experimenten uit te voeren.

ECOreizen 83

6. Presentatie

• Vermeld jullie namen, de datum en klas (iedere groep maakt één

verslag)

• Licht uitgebreid toe waarom jullie denken dat jullie reis groen en

duurzaam is.

• Laat je reisschema duidelijk zien. Doe dit in een tabel:

• Bestemmingen + reisroutes + afstanden + vervoermiddelen +

reistijden (incl. extra verblijfdagen!) + brandstof verbruik

• Totale afstanden /brandstofverbruik per vervoermiddel

• Verbrandingsreacties van alle brandstoffen uitwerken (ook als

je ze niet gebruikt)

• Licht toe welke soort brandstof vanuit duurzaamheid bekeken

het beste is.

• Laat je reisroute op een kaart zien

• Geef de antwoorden van je ‘chemisch rekenwerk’ (laat je

berekeningen ook zien!)

Figuur 4: wereldkaart

6. De experimentenper continent

ECOreizen 85

“Maak een keuze uit de experimenten in dit hoofdstuk.

Kies drie experimenten en voer deze met twee personen uit.

Lever de werkbladen in bij je docent.”

Inleiding

In dit hoofdstuk vinden jullie alle experimenten die gedaan kunnen worden.

De experimenten staan in dit moduleboekje, maar zijn ook verwerkt in

werkbladen. Deze werkbladen krijgen jullie van je docent. Op het werkblad

vinden jullie:

• een inleiding op het experiment

• de onderzoeksvraag

• de werkwijze, dus hoe je het experiment moet uitvoeren

• eventuele tabellen waar je de resultaten in vermeldt

• een aantal verwerkingsvragen

• eventuele vragen bij de proef.

In hoofdstuk 1 hebben jullie bij opdracht 2 een planning gemaakt, waarin je

vermeld hebt welke experimenten je gaat doen.

Voor een goed verloop van deze experimenten onderneem je de volgende

stappen:

1. bedenk welke experimenten je hebt gekozen

2. vraag de bijbehorende werkbladen aan de docent.

3. maak een werkplan zodat je weet hoe je de experimenten uit moet

voeren

4. voer het experiment uit, noteer de waarnemingen in de daarvoor

bestemde tabel op je werkblad

5. voer de berekeningen uit

6. lever je werkblad aan het eind van de les in bij je docent

De experimenten leveren een cijfer op. Elk experiment telt even zwaar en

het gemiddelde cijfer voor deze 3 experimenten is het eindcijfer.

Vraag aan je docent om een werkblad bij de experimenten en het

scoreformulier voor de experimenten.

Denk aan het uitwisselen van kennis en informatie bij de

experimenten.

ECOreizen 86

Informatie 1

In Binas tabel 7 staat de waarde van het molair volume bij 273 K en bij

298 K. Als we het molair volume willen berekenen bij andere

temperaturen of een andere druk kunnen we gebruik maken van de

Algemene gaswet: pxV

n RT

Hierin is p de druk in Nm-2, V het volume in m3, n is het aantal mol gas,

T is de temperatuur in K en R is de gasconstante (zie Binas tabel 7). Voor

het berekenen van het molair volume bij andere temperatuur en druk

gebruiken we de gaswet in een andere vorm. We vergelijken 2 situaties

met elkaar. Voor situatie 1 gelden de waarden p1 , V1 , n1 en T1 en voor

situatie 2 gelden de waarden p2 , V2 , n2 en T2 .

Er geldt nu: 1 1

1 1

p xVR

n xT en 2 2

2 2

p xVR

n xT en dus 1 1 2 2

1 1 2 2

p xV p xV

n xT n xT

Omdat we R nu niet meer hoeven te gebruiken mogen we ook andere

eenheden gebruiken, maar wel voor allebei de situaties dezelfde

eenheden. Als we nu voor situatie 1 invullen de standaardomstandig-

heden p1 =po =1,00 bar, n1=1 mol, T1 =273 K en V1=22,4 dm3. Voor

situatie 2 nemen we p2 =po , n2=1 mol en T2 =350 K dan kunnen we het

molair volume uitrekenen bij T =350 K en p=po.

21,001,00 22,4

1 273 1 350

xVx

x x en daaruit kunnen we berekenen dat V2 =Vm=28,2

dm3. Het molair volume is bij 350 K dus 28,2 dm3.

ECOreizen 87

6.1 Experiment Europa

Inleiding

Het levensritme in Europa is de afgelopen decennia steeds hoger

geworden. Mensen moeten aan steeds hogere eisen voldoen. Vrouwen

combineren een baan met een huishouden en een gezin. Het is dus het

continent om last te krijgen van maagzuur. Het overtollige maagzuur kan

worden bestreden met maagzuurtabletten zoals Rennie.

Een Rennie-tablet bevat diverse bestanddelen, waaronder calciumcarbonaat

en magnesiumcarbonaat. Daarnaast bevat het nog andere stoffen. Als een

Rennie-tablet, na doorslikken, in contact komt met maagzuur gaat dit met

het maagzuur reageren. Hierbij krijg je een gasontwikkeling. Door de

massa-afname te meten kun je het carbonaatgehalte berekenen. Voor

maagzuur nemen we een zoutzuuroplossing. De optredende

reactievergelijking voor calciumcarbonaat is:

2

3 2 2CaCO s 2 H aq 2 Cl aq CO g H O l Ca aq 2 Cl aq

Een soortgelijke reactie kun je ook opstellen voor magnesiumcarbonaat

Onderzoeksvraag

Wat is het massapercentage carbonaat in een Rennie-tablet?

Werkwijze

• Breng 20 mL 6 M zoutzuur in de erlenmeyer van 100 mL.

• Bepaal de massa van erlenmeyer + zoutzuur. Noteer de massa in

de tabel.

• Weeg 2 Rennie-tabletten nauwkeurig af. Noteer die massa ook in

de tabel.

• Breng de twee tabletten in de erlenmeyer. Na 10 à 15 minuten is

de gasontwikkeling gestopt. Je moet tussendoor wel steeds goed

schudden.

Figuur 1: doosje Rennie

ECOreizen 88

• Bepaal nu weer de massa van erlenmeyer + inhoud. Noteer de massa

in de tabel.

Resultaten

Massa (g)

Erlenmeyer + 20 mL M zoutzuur

Massa 2 Rennie-tabletten

Massa erlenmeyer + inhoud (na afloop)

Massa-afname

Verwerking

1. Bereken uit de massa-afname het aantal mol CO2(g) dat ontweken is.

2. Bereken m.b.v. de reactievergelijking hoeveel mol carbonaat, CO32-, er

aanwezig was.

3. Bereken nu het massapercentage carbonaat per Rennie-tablet.

Conclusie

Vragen bij de proef

Volgens de bijsluiter bevat een Rennie-tablet 578,1 mg calciumcarbonaat en

75,5 mg magnesiumcarbonaat.

1. Bereken hoe groot volgens de fabrikant het totale massa percentage

carbonaat van één Rennie-tablet moet zijn.

2. Vergelijk de berekende waarde met de door jouw gevonden

experimentele waarde. Verklaar een eventueel verschil.

ECOreizen 89

6.2 Experiment Azië

Inleiding

Azië, het continent van de scherpe spijzen en dus is een onderzoek naar

mondspoelmiddelen hier wel op zijn plaats.

Je komt in het dagelijks leven waterstofperoxide waarschijnlijk vaker tegen

dan je zou denken, bijvoorbeeld bij gebruik van mondspoelmiddelen.

Mondspoelmiddelen zijn meestal oplossingen van waterstofperoxide.

Waterstofperoxide wordt versneld ontleed door toevoeging van bruinsteen.

Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water en zuurstof. Dit zuurstof

ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze

hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstofperoxide die

in het mondspoelmiddel zit.

De reactie die daarbij optreedt is: 2 2 2 2

2 H O (aq) 2 H O(l) + O (g)

Onderzoeksvraag

Wat is het massapercentage H2O2 in het onderzochte mondspoelmiddel?

Werkwijze

• Meet de temperatuur in het lokaal. Noteer in de tabel.

• Bepaal ook de heersende luchtdruk. Noteren!

• Bepaal de massa van een lege erlenmeyer.

• Meet 5 mL mondspoelmiddel nauwkeurig af, en breng het in de lege

erlenmeyer.

• Bepaal de massa van de erlenmeyer met 5 mL mondspoelmiddel.

• Maak de opstelling compleet zoals aangegeven

• Voeg nu een schepje bruinsteen toe, sluit de erlenmeyer snel af.

• Tussendoor wel goed schudden zodat het geheel goed mengt.

• Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen enF
iguur 2: proefopstelling buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig

ECOreizen 90

de maatcilinder omhoog of omlaag te bewegen. Zorg dat er geen gas

ontsnapt.

• Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit volume!

Resultaten

Temperatuur 0C

Luchtdruk mbar

Massa lege erlenmeyer g

Massa erlenmeyer + 5 mL mondspoelmiddel g

Volume zuurstof(g) mL

Verwerking

1. Bereken het aantal mmol zuurstof dat ontstaan is met behulp van de

algemene gaswet.

2. Bereken m.b.v. de reactievergelijking hoeveel mmol waterstofperoxide

er aanwezig was.

3. Bereken nu het massapercentage waterstofperoxide in het onderzochte

mondspoelmiddel.

Conclusie

Vragen bij de proef

1. Je kunt de dichtheid van het gebruikte mondspoelmiddel berekenen aan

de hand van je meetgegevens. Geef deze berekening.

2. Als je in de klas onderling gaat vergelijken zul je verschillende

uitkomsten tegenkomen. Leg uit hoe dat komt.

ECOreizen 91

6.3 Experiment Afrika

Inleiding

Je kent misschien wel de reclame met het jongetje dat het over

'pitamientjes' heeft. Natuurlijk zijn vitamines noodzakelijk, maar of het nu

ook een noodzaak is om het via tabletten naar binnen te krijgen, is maar de

vraag. Bij een normaal eetpatroon krijg je voldoende vitamines binnen. Er

zijn echter veel mensen die van mening zijn dat een extra hoeveelheid

vitamine C een betere weerstand geeft.

In Afrika hebben grote groepen mensen geen normaal eetpatroon, voor

hen is een extra hoeveelheid vitamine C enorm belangrijk. De

geneesmiddelenindustrie speelt daar natuurlijk handig op in door onder

andere vitamine C-tabletten op de markt te brengen.

Maar als je dan van die tabletten slikt, zit er dan wel de hoeveelheid

vitamine C in die de fabrikant op de verpakking aangeeft?

In deze proef zullen we het gehalte vitamine C in vitamine C-tabletten gaan

bepalen. Vitamine C staat in de scheikunde ook wel bekend onder de naam

ascorbinezuur.

Figuur 3: vitamine C

ECOre

Informatie

Ascorbinezuur

verbinding die bekend is als vitamine C. Het is een stof die goed

oplosbaar is in water en bij 190 °C ontleedt

citrusvruchten, tomaten, verse groeten en paprika. Vroeger bereidde men

het op technische schaal uit paprika's, tegenwoordig wordt het

gesynthetiseerd uit glucose. Ernstig tekort aan vitamine C veroorzaakt

scheurbuik, vroege

De eerste genezing van scheurbuik werd in 1535 gemeld toen een

scheepsbemanning herstelde na het nuttigen van een aftreksel van

groene sparrennaalden. Pas in 1932 werd vitamine C als stof

geïdentificeerd: toen pa

C6

Onderzoeksvraag

Wat is het aantal mg vitamine C in een vitamine C

Werkwijze

•

•

•

•

•

•

•

Reactievergelijking

6 8 6 2 6 6 6C H O aq I aq C H O aq 2 H aq 2 I

Resultaten

Molariteit joodoplossing

Beginstand injectiespuit

Eindstand injectiespuit

Volumeverschil

Figuur 4: structuurformule

van ascorbinezuur

ECOreizen

Informatie

Ascorbinezuur(v. Gr. a = niet, Fr. scorbat = scheurbuik), chemische


oplosbaar is in water en bij 190 °C ontleedt. De stof komt voor in allerlei




scheurbuik, vroeger een gevreesde ziekte onder Indië




geïdentificeerd: toen pas werd bewezen dat vitamine C de formule

6H8O6 heeft.

Onderzoeksvraag

Wat is het aantal mg vitamine C in een vitamine C-tablet?

Werkwijze

Schenk ongeveer 30 mL water in een erlenmeyer van 100 mL.

Laat een vitamine C-tablet in de erlenmeyer vallen. Schu

voorzichtig. Het bindmiddel dat in het tablet aanwezig is, zal niet

volledig oplossen maar dat is niet zo erg.

Voeg nu 5 mL zetmeeloplossing toe. Dat doen we om het einde van de

reactie beter te kunnen waarnemen. .

Vul een injectiespuit met de joodoplossing van bekende molariteit

(noteren!) en noteer het opgezogen volume zo nauwkeurig mogelijk.

Spuit nu straaltjes van circa 0,5 mL joodoplossing in de vloeistof in de

erlenmeyer.

Als de oplossing begint te verkleuren, ga je voorzichtig druppel

verder met toevoegen totdat de oplossing in de erlenmeyer blijvend

donker (donkerblauw) kleurt. Nu is de reactie voltooid.

Noteer het totaal aantal mL joodoplossing dat je toegevoegd hebt.

Reactievergelijking

6 8 6 2 6 6 6

C H O aq I aq C H O aq 2 H aq 2 I

Resultaten

Molariteit joodoplossing

Beginstand injectiespuit

Eindstand injectiespuit

Volumeverschil

92

(v. Gr. a = niet, Fr. scorbat = scheurbuik), chemische


. De stof komt voor in allerlei




en gevreesde ziekte onder Indiëvaarders.




s werd bewezen dat vitamine C de formule

tablet?

Schenk ongeveer 30 mL water in een erlenmeyer van 100 mL.

tablet in de erlenmeyer vallen. Schud zo nu en dan

voorzichtig. Het bindmiddel dat in het tablet aanwezig is, zal niet

Voeg nu 5 mL zetmeeloplossing toe. Dat doen we om het einde van de

de joodoplossing van bekende molariteit

(noteren!) en noteer het opgezogen volume zo nauwkeurig mogelijk.

Spuit nu straaltjes van circa 0,5 mL joodoplossing in de vloeistof in de

Als de oplossing begint te verkleuren, ga je voorzichtig druppelsgewijs

verder met toevoegen totdat de oplossing in de erlenmeyer blijvend

donker (donkerblauw) kleurt. Nu is de reactie voltooid.

Noteer het totaal aantal mL joodoplossing dat je toegevoegd hebt.

C H O aq I aq C H O aq 2 H aq 2 I (aq)

mol L-1

mL

mL

mL

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/da/L-ascorbic-acid-3D-balls.png

ECOreizen 93

Verwerking

1. Bereken uit het volumeverschil het aantal mmol I2 (aq) dat heeft

gereageerd.

2. Bereken m.b.v. de reactievergelijking hoeveel mmol vitamine C er

aanwezig was.

3. Bereken nu aantal mg vitamine C in het onderzochte vitamine C-tablet.

Conclusie

Vragen bij de proef

1. Leg uit welk reagens je bij deze proef hebt gebruikt.

2. Leg uit waarom je eigenlijk zou moeten weten welke andere stoffen er,

naast vitamine C, in het tablet zitten.

ECOreizen 94

6.4 Experiment Noord-Amerika

Inleiding

Noord-Amerika wordt al vele jaren geplaagd door enorme processen

tegen de tabaksindustrie. De schadevergoedingen lopen in de miljoenen

dollars. Het is dus het continent bij uitstek om berekeningen te doen aan

aanstekergas.

Een samengeperst gas is een gas dat bijvoorbeeld wordt gebruikt voor het

vullen van aanstekers of een hobbybrander. Door het samenpersen wordt

het gas vloeibaar gemaakt, zodat het veel minder ruimte inneemt. In het

volgende experiment wordt op een eenvoudige manier de molmassa van

zo'n gas bepaald.

Onderzoeksvraag

Welke alkanen zijn aanwezig in 1,0 L aanstekergas?

Werkwijze



• Bouw de opstelling zoals die staat weergegeven in onderstaande figuur.

• Weeg de bus, waarin het gas zich bevindt. Noteer de massa!

• Vervolgens wordt er een slang aan de bus verbonden.

• Vang nu 1,0 liter van het samengeperste gas op in de met water

gevulde maatcilinder van 1 liter die omgekeerd in de bak staat. Zorg dat

op het eind het waterniveau binnen en buiten de cilinder even hoog

staat door voorzichtig de maatcilinder naar boven of beneden te

bewegen. Zorg ervoor dat er geen gas ontsnapt.

• De slang wordt verwijderd van de bus.

• Weeg de bus opnieuw. Noteer die massa ook!

Figuur 4: aanstekergas

Figuur 5: proefopstelling

ECOreizen 95

Resultaten

Temperatuur 0C

Luchtdruk mbar

Massa bus met gas g

Massa bus met gas na afloop g

Massa afname g

Verwerking

1. Bereken behulp van de algemene gaswet hoeveel mol gas er in de 1,0 L

gas aanwezig is.

2. Bereken nu de molmassa met behulp van de massa van de 1,0 liter gas

en het berekende aantal mol gas bij 1.

3. Beredeneer of het een zuiver alkaan is of een mengsel van alkanen dat

in de bus. aanwezig is.

4. Als het een alkaan is: welk alkaan is het dan?

5. Als het een mengsel moet zijn: uit welke alkanen kan het mengsel zijn

samengesteld? Stel de ene alkaan x, dan is de andere alkaan (1-x).

Vragen bij de proef

1. LPG is een vloeibaar gemaakt gasmengsel. Het bestaat uit propaan en

butaan die in een bepaalde verhouding aanwezig zijn: 40 vol.%

propaan en 60 vol% butaan. Bereken de gemiddelde molmassa van

LPG.

ECOreizen 96

6.5 Experiment Zuid-Amerika

Inleiding

Zuid-Amerika met zijn enorme sloppenwijken kan wel wat extra waskracht

gebruiken. Op dit continent doe je een onderzoek naar wasmiddelen. De

werkzame stof in veel wasmiddelen is natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8.

Deze stof wordt toegevoegd om gekleurde vlekken in wit wasgoed beter te

kunnen verwijderen. Tijdens het wasproces ontleedt natriumperoxoboraat in

onder andere waterstofperoxide. Waterstofperoxide kom je in het dagelijks

leven vaker tegen dan je denkt: bij gebruik van mondspoelmiddelen, nieuwe

glorix (zonder chloor), sommige wasmiddelen, gebitsreinigers, enz. Als je op

de verpakking van die producten kijkt, vind je echter de naam

waterstofperoxide vaak niet terug.

In de volgende proef gaan we bepalen wat het massapercentage

natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8, in wasmiddelen is. Het

natriumperoxoboraat lost eerst op in water en splitst daar bij in Na+(aq)

en H4B2O82-(aq) ionen. De ontstane peroxoboraat-ionen ontleden in

metaboraat-ionen en waterstofperoxide volgens:

2- -

4 2 8 2 2 2H B O (aq) 2 BO (aq) + 2 H O (aq)

Het gevormde waterstofperoxide wordt daarna ontleed in water en zuurstof:

2 2 2 2

2 H O (aq) 2 H O(l) + O (g)

Deze ontleding kan versneld worden door toevoeging van bruinsteen. De

zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten

worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid

waterstofperoxide en uiteindelijk een maat voor de hoeveelheid

natriumperoxoboraat in het onderzochte wasmiddel.

Onderzoeksvraag

Wat is het massapercentage natriumperoxoboraat in het onderzochte

wasmiddel?

Figuur 6: wasmiddel

ECOreizen 97

Werkwijze



• Weeg ± 2 g wasmiddel zo nauwkeurig mogelijk af. Noteer de massa!

Breng dit in een erlenmeyer van 100 mL.

• Voeg 30 mL water toe en schud even.

• Bouw de opstelling zoals die staat weergegeven in de figuur.

• Voeg nu een schepje bruinsteen toe, sluit de erlenmeyer snel af.


• Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en

buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig


ontsnapt.

• Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit gasvolume!F
iguur 7: proefopstelling
Resultaten

Temperatuur 0C

Luchtdruk mbar

Massa wasmiddel g

Volume zuurstof(g) na afloop mL

Verwerking


algemene gaswet.


er aanwezig was.

3. Bereken nu m.b.v. de reactievergelijking hoeveel mmol

natriumperoxoboraat er aanwezig was.

4. Bereken het massapercentage natriumperoxoboraat in het onderzochte

wasmiddel.

Conclusie

Vragen bij de proef

1. Als je onderling gaat vergelijken zul je verschillende uitkomsten

tegenkomen. Leg uit hoe dat komt.

ECOreizen 98

6.6 Experiment Australië

Inleiding

Een kunstgebitreiniger heeft vast niets met Australië te maken, maar het

was het enige overgebleven onderzoek en dus bekijk je op dit continent de

samenstelling van een gebitsreiniger. Corega reinigingstabs zijn gemakkelijk

in gebruik en hebben een antibacteriële werking. De werkzame stof in veel

kunstgebitreinigers is natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8. Deze stof zorgt voor

een snelle, intensieve reiniging en helpt de natuurlijke witte kleur te

behouden. Tijdens het reinigingsproces ontleedt natriumperoxoboraat in

onder andere waterstofperoxide. Waterstofperoxide kom je in het dagelijks

leven vaker tegen dan je denkt: bij gebruik van mondspoelmiddelen, nieuwe

glorix (zonder chloor), sommige wasmiddelen, gebitsreinigers, enz. Als je op

de verpakking van die producten kijkt, vind je echter de naam

waterstofperoxide vaak niet terug.

In de volgende proef gaan we bepalen wat het massapercentage

natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8, in een kunstgebitreiniger is. Het

natriumperoxoboraat lost eerst op in water en splitst daar bij in Na+(aq) en

H4B2O82-(aq) ionen. De ontstane peroxoboraationen ontleden in

metaboraationen en waterstofperoxide volgens:

2- -

4 2 8 2 2 2H B O (aq) 2 BO (aq) + 2 H O (aq)

Het gevormde waterstofperoxide wordt daarna ontleed in water en zuurstof:

2 2 2 2

2 H O (aq) 2 H O(l) + O (g)

Deze ontleding kan versneld worden door toevoeging van bruinsteen. De

zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten

worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid

waterstofperoxide en uiteindelijk een maat voor de hoeveelheid

natriumperoxoboraat in de onderzochte kunstgebitreiniger.

Figuur 8: gebitsreiniger Corega

tabs

ECOreizen 99

Onderzoeksvraag

Wat is het massapercentage natriumperoxoboraat in de onderzochte

kunstgebitreiniger?

Werkwijze

• Meet de temperatuur in het lokaal. Noteer in de tabel!


• Maak een tablet kunstgebitreiniger fijn met behulp van een mortier en

stamper.

• Weeg ± 1 g zo nauwkeurig mogelijk af. Noteer de massa!

• Breng dit in een erlenmeyer van 100 mL. Voeg 10 mL water toe en

wacht totdat de vaste stof opgelost is en er geen gasontwikkeling meer

waar te nemen is. Dit gas is CO2 dat vrijkomt bij de reactie tussen een

zuur en een carbonaatzout. Beide stoffen zijn aanwezig in het tablet.

• Maak nu de opstelling compleet zoals aangegeven.

• Voeg een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af.


• Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en

buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig


ontsnapt.
Figuur 9: proefopstelling
• Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit volume!

Resultaten

Temperatuur 0C

Luchtdruk mbar

Massa kunstgebitreiniger g

Volume zuurstof(g) na afloop mL

Verwerking


algemene gaswet.


er aanwezig was.

3. Bereken nu m.b.v. de reactievergelijking hoeveel mmol

natriumperoxoboraat er aanwezig was.

4. Bereken het massapercentage natriumperoxoboraat in het onderzochte

wasmiddel.

Conclusie

Vragen bij de proef

1. Als je onderling gaat vergelijken zul je verschillende uitkomsten

tegenkomen. Leg uit hoe dat komt.

Module 1 ecoreizen def 2

Education

Transcript of Module 1 ecoreizen def 2