module 03 leerlingentekst ecoreizen bv Nieuwe Scheikunde ecoreizen bv De reis: wat en hoe? Module 03 Leerlingentekst

001

module 03 leerlingentekst ecoreizen bv

unde ik e h c S e w u ie N

v b n e z i e r o ec ? e o h n e t a De reis: w Module 03

t Leerlingenteks


002

inhoud Inleiding

005

Activiteit 1

006

Activiteit 2

007

Activiteit 3

020

Activiteit 4

031

Activiteit 5

032

Activiteit 6

032

Activiteit 7

032

bronnenboek

035

Hoofdstuk 1

036

Hoofdstuk 2

044

De wedstrijd

Stippel je reis uit Rekenen

De experimenten per continent Wat verstaan we onder het begrip duurzaamheid? Kennis uitwisselen De groene en duurzame reis berekenen Afronding en samenvatting van de module

Het broeikaseffect Het begrip duurzaamheid

003


Oriëntatie Wat, waarom & hoe Wat? Ontwerp de meest groene wereldreis Waarom? Leren redeneren in duurzame kringlopen; leren samenwerken, plannen, samenvatten; berekeningen leren maken Hoe? van Expertmethode in groepen 4 of van 2

De context In deze module Fase 1 Inleiding

Fase 2 Relevante vakvragen selecteren: • Wat weten we al? • Welke nieuwe kennis is nodig? • Zie inleiding

ncepten De nieuwe dcoule in deze mo

Concepten gebruiken voor andere contexten Fase 4 dule Afronden van de mo gen tin at nv • Eigen same n met jke eli maken en verg gen tin at Voorbeeldsamenv in activiteit 7 twoor• Formuleren onbean ende lg vo .v de vragen t.b 5 it module in activite

Fase 3 Nieuwe kennis verwerven 1 Activiteit 1 t/m 4: verzamelen, ervaring opdoen 2 Activiteit 5: herordenen • wat weten we al? • welke nieuwe kennis nodig? 3 Activiteit 6, 7: contextvraag beantwoorden

Colofon Deze versie van de module Ecoreizen BV: De reis, wat en hoe? Module 3, is gemaakt door Jan van Rossum in opdracht van de Projectgroep Nieuwe Scheikunde en is gebaseerd op de module De reis om de wereld in 30 dagen van de auteurs Remko Schoot Uiterkamp en Miek Scheffers-Sap. Juleke van Rhijn heeft bij de experimenten op de verschillende continenten aanvullingen gemaakt. Deze module is geïnspireerd door de module: Op groene vakantie van de auteurs Laurens Houben en Frans Arnold. Eindredactie: Jan de Gruijter en Frans Carelsen Basisontwerp en vormgeving: Twin Media bv, Culemborg SLO, Enschede, december 2009 Disclaimer © 2009 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede Het auteursrecht op dit onderwijsmateriaal voor Nieuwe Scheikunde berust bij SLO. SLO is derhalve de rechthebbende zoals bedoeld in de hieronder vermelde creative commons licentie. Het materiaal voor Nieuwe Scheikunde is tot stand gekomen in het kader van het project ‘Nieuwe Scheikunde’ onder auspiciën van SLO en is mede ontwikkeld en gefinancierd door het ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschappen (OCW), Platform BètaTechniek (PBT), Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI), Stichting C3, Stichting Theorie uit experimenten (TUE), Centraal Instituut voor Toetsont-

wikkeling (Cito) in samenwerking met vele middelbare scholen, hogescholen, universiteiten, kennisinstellingen en (chemische) bedrijven. SLO en door SLO ingehuurde auteurs hebben bij de ontwikkeling van het onderwijsmateriaal gebruik gemaakt van materiaal van derden. Bij het verkrijgen van toestemming, het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, enz. is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van dit onderwijsmateriaal, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met SLO. Aangezien het experimenteel voorbeeldmateriaal is, dat weliswaar (groten)deels uitgetest is, maar nog niet volledig is uitontwikkeld, kan het nodig zijn en is het toegestaan het materiaal aan te passen en op maat te maken voor de eigen onderwijssituatie. SLO ontvangt graag feedback via e-mail: [email protected]. Hoewel het materiaal met zorg is samengesteld en getest is het mogelijk dat deze onjuistheden en/of onvolledigheden bevatten. SLO aanvaardt derhalve geen enkele aansprakelijkheid voor enige schade, voortkomend uit (het gebruik van) dit materiaal. Voor dit onderwijsmateriaal geldt een Creative Commons NaamsvermeldingNiet-Commercieel-Gelijk delen 2.5 Nederland licentie (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/nl/) Aangepaste versies hiervan mogen alleen verspreid worden indien het in het colofon vermeld wordt dat het een aangepaste versie betreft, onder vermelding van de naam van de auteur van de wijzingen.

004


Ecoreizen bv De reis: wat en hoe?

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 moet elk continent bezocht worden 2 Op minstens twee continenten moet onderzoek gedaan worden naar enkele relevante ecologische situaties. 3 Het plan moet vergezeld gaan van een folder, waarin de groene ecologische reis aangeprezen wordt. 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, welk

vervoermiddel wordt 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 daarvan is nodig? 5 De presentatie en de gemaakte keuzes moeten gemotiveerd worden door middel van inhoudelijke technische, technologische en chemische argumenten en voorzien zijn van uitgewerkte berekeningen. 6 De prijs is een ’alternatieve‘ wereldreis.


005

Inleiding (maximaal 1 les)

In deze module doen jullie mee aan een wedstrijd. Daartoe wordt de klas in 7 groepjes verdeeld. Eventueel kan de map Studeeraanwijzingen worden gebruikt. Er kan op 2 manieren met deze module worden gewerkt: Manier A: Je groep mag kiezen in welke volgorde je de verschillende activiteiten plant. Nodig is wel dat jullie alle activiteiten uitvoeren. Je hoeft slechts op twee continenten een experiment te doen. Manier B: De verschillende onderdelen binnen de activiteiten worden over de diverse groepen verdeeld en aan het eind van de module moet een presentatie worden gegeven over de diverse onderdelen (expertsysteem) Naast deze leerlingentekst is er een bronnenmap en er zijn studeeraanwijzingen. Jullie docent geeft aan op welke manier jullie gaan werken! In de tekst wordt dat voortaan aangegeven met A resp. B

opdracht 1 a en b

opdracht 2 alleen a

opdracht 3 alleen a

Inventariseer in jullie groep wat je allemaal zou moeten onderzoeken en moeten weten om een groene en duurzame reis 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. In het vervolg noemen we deze vragen: onderzoeksvragen.

Maak nu een planning met je groep. Dit doe je door de verschillende activiteiten door te lezen en dan een keuze te maken in welke volgorde je aan de slag wil gaan. Dit geldt voor Activiteit 1 tot en met activiteit 4. Deze mag je in een willekeurige volgorde doen. Houd rekening met je eigen onderzoeksvragen (zie het resultaat van opdracht 1). 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.

Bespreek de onderzoeksplanning met je docent. Zorg voor een gedegen werkplan als je een experiment gaat doen en laat dat ook door je docent of de TOA goedkeuren.

Tot slot Deze module wordt in activiteit 7 afgerond met de folder of presentatie en daarna wordt de prijs uitgereikt. Veel succes en zorg dat je de wedstrijd wint!

006


opdracht 2 alleen B

• Eerst beginnen alle groepen met Activiteit 1, het uitstippelen van jullie reis. • Vervolgens gaan jullie activiteit 2 uitvoeren. Daarbij leren jullie rekenen met de nieuwe eenheid mol. Je hebt deze eenheid nodig om met chemische reacties te kunnen rekenen. Ook leren jullie werken met het molair volume. • Daarna wordt aan de hand van onderstaand schema de taken over de diverse groepen verdeeld:

Groep Doet uit activiteit Bestudeert uit het bronnenboek nummer 3 experiment 1 2 3 4 5 6 7

Europa Azië Afrika Zuid-Amerika Noord-Amerika Australië Antarctica

Bron 1.1 Broeikaseffect de oorzaken Bron 1.2 en 1.3 Broeikaseffect De gevolgen en De oplossingen Duurzaamheid Bron 2.1 Begrip duurzaam Duurzaamheid Bron 2.2 Voorbeelden Duurzaamheid Bron 2.3 Kringlopen Duurzaamheid Bron 2.4 Duurzaamheid en NS Duurzaamheid Bron 2.5 Samenvatting

Laat je bij het bestuderen van de bronnen inspireren door de opdrachten in het begin van activiteit 4. • Ten slotte voeren jullie activiteit 6 uit (laat iedereen zelf de berekeningen uitvoeren ter controle), waarna je aan de hand van aanwijzingen in activiteit 7 een presentatie per groep moeten geven

Alleen A

opdracht 1 a en b

Activiteit 1: Stippel je reis uit

In deze activiteit gaan jullie je wereldreis uitstippelen. Hierbij moet je rekening houden met het feit dat de reis groen en duurzaam moet zijn. Voor achtergrondinformatie hierover kun je de bronnen 1.1 en 1.2 bestuderen. Als je dat gedaan hebt, ga je de onderstaande zaken uitwerken, bespreken en uitrekenen.

Stippel jouw wereldreis uit; wat wil je zien van de wereld? Spelregels • Je hebt 30 dagen om de wereld rond te reizen. Je vertrekt uit je woonplaats en moet daar na 30 dagen weer uitkomen • Je bezoekt alle continenten. • Je mag overal de Nederlandse tijd aanhouden • Op elk continent kun je een experiment doen. Kies er twee uit. Je mag zelf weten op welk continent je het bij dat continent horende experiment uitvoert. • Het is handig om gebruik te maken van een atlas. Deze kun je misschien lenen bij een aardrijkskundedocent. • Op http://www.runnersweb.com/running/km_miles.html kan je omrekenen van miles naar kilometers indien nodig. (Omrekening: 1 mile = 1,609 km). • Op www.indo.com/distance/ kun je je reisafstanden laten berekenen. Voer gewoon je begin- en eindplaats in (in het Engels) en laat het programma rekenen. • Je moet minimaal 3 verschillende vervoersmiddelen gebruiken waarvan één de bioethanol-auto.

007


• Om het niet te ingewikkeld te maken: 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 * 1,5. • Je mag natuurlijk ook gebruik maken van het gratis te downloaden programma GoogleEarth en/of GoogleMaps http://maps.google.nl/ a Welke continenten ga je bezoeken? b In welke volgorde doe je dat?

opdracht 2 a en b

Kies je vervoersmiddelen

a Bedenk welke vervoersmiddelen je gaat gebruiken voor je reis (let op reistijd en brandstofverbruik!). b Je mag gebruik maken van de volgende vervoersmiddelen: fiets, benzineauto, bio-ethanolauto, 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).

Vervoersmiddel Fiets Auto Auto Bus Trein Boot Vliegtuig 1 2 3 4

Brandstof Glucose Benzine Bioethanol Diesel Kolen / Elektriciteit Stookolie Kerosine

Formule C6H12O6 C7H16 C2H5OH C8H18 C C10H22 C9H20

Snelh.1 20 95 95 70 100 65 750

Verbr.2 250,0 18,3 15 33,0 32,6 61,5 7,6

Dichth.3 1,58 0,72 0,80 0,82 3,50 0,95 0,90

Max.h.4 10 10 10 17 22 22 19

Gemiddelde snelheid van het voertuig in km/uur Verbruik van het voertuig in (pers*km)/L (=aantal km dat 1 persoon kan reizen per liter brandstof) Dichtheid van de brandstof in kg/L Aantal uur dat je maximaal op één dag met dit vervoersmiddel kunt reizen

c Bereken voor elke soort gebruikte brandstof de hoeveelheid brandstof die je nodig hebt voor je reis.

A en B

Activiteit 2: Rekenen

In deze activiteit ga je leren hoe je met dichtheden, met gram en met porties kunt rekenen. In de scheikunde noemen we deze portie mol. Nadat je bestudeerd hebt hoe je kunt rekenen met een mol, ga je uitgebreid oefenen aan de hand van opgaven. Verder ga je kennismaken met het molair volume. Lees onderstaande tekst als leestukje (1a) door. Daarna begin het echte werk door te gaan rekenen Je hebt dit nodig om de experimenten in activiteit 3 te begrijpen en uiteindelijk de hoeveelheid CO2 die bij jullie reis vrijkomt te kunnen berekenen!

008


Een behulpzame winkelier, een chemische parabel Leesstukje 1a

Maatscheppen Rond 1800 waren er in Engeland nogal wat mensen die graag scheikundeproeven uitvoerden. Voor de spullen die ze nodig hadden konden ze terecht bij John Dalton, zelf ook chemie-enthousiast. Veel van zijn klanten waren niet zo precies. Ze kochten spullen, mengden die en hoopten dan dat er iets opmerkelijks zou gebeuren. Maar anderen waren zorgvuldiger. Zij wisten dat stoffen in vaste massa-verhoudingen met elkaar reageerden. Zij kwamen bij John Dalton aan met heel nauwkeurige boodschappenlijstjes waarop ze precies aangaven hoeveel ze van elke stof nodig hadden. Dalton moest dan alles precies afwegen en dat kostte hem veel tijd. Daarom brak Dalton zich het hoofd over een handiger systeem. In een snoepwinkel had hij gezien hoe klanten zelf uit de voorraadbakken met snoep met een maatschep de gewenste snoep konden scheppen. Zelfbediening! Zoiets wilde Dalton ook, maar zijn klanten waren lastiger. Ze wilden namelijk niet van

elke stof zomaar een schepje. Nee, zij wilden, bijvoorbeeld om zwart koperoxide te maken vier keer zoveel grammen koper als grammen zuurstof. Voor koperjodide moest je juist weer twee keer zoveel grammen jood nemen als grammen koper. Als je in plaats van koper ijzer wilde gebruiken had je bij een aantal reacties weer een achtste minder nodig. >>


Dalton probeerde al die verhoudingen aan elkaar te koppelen en van die verhoudingen één lijst te maken. Hij begon met de elementaire stoffen, de grondstoffen van de scheikunde. Gelukkig voor hem waren er destijds nog niet zoveel elementen bekend. Op grond van die lijst wilde hij voor elke elementaire stof een aparte maatschep maken. Als iemand bijvoorbeeld loodzwart wilde maken, moest hij lood en zwavel in de verhouding 13 gram lood op 4 gram zwavel laten reageren. Met de juiste maatschep voor lood, die hoorde bij de bak met lood, en de maatschep voor zwavel voor de bak met zwavel, kon Dalton dan meteen die stoffen in de goede verhouding aanbieden voor de reactie. Die maatscheppen moesten dus porties scheppen die niet gelijk waren in grammen maar chemisch gelijkwaardig dat wil zeggen dat die porties bij een reactie steeds helemaal opgingen, dat niets overbleef. Een deel van de elementaire stoffen zijn gasvormig, die kun je niet scheppen, dat moesten maatflessen worden. Maar er waren meer problemen. Dalton had voor de massaverhouding waterstof - zuurstof in water de verhouding 1 gram waterstof op 6 gram zuurstof doorgekregen. Dus de maatfles zuurstof moest 6 maal zoveel grammen bevatten als de fles voor waterstof. Voor ammoniak was voor zover bekend de massaverhouding waterstof - stikstof 1 op 4. Dus de fles voor stikstof moest 4 maal zoveel grammen bevatten als de fles voor waterstof. Als Dalton’s idee dat de massaverhoudingen van de elementen in een lijst samengebracht konden worden, correct was zouden dus stikstof : zuurstof in de verhouding 4 gram : 6 gram moeten reageren. Niet dus, metingen leverden een verhouding op van 4 gram stikstof op 5 gram zuurstof. Je zou denken als de lijst niet blijkt te kloppen, weg ermee en iets anders bedenken. Maar een prachtig idee geef je niet zomaar op en zeker John Dalton niet. Hij was ervan

009 overtuigd dat de lijst opgesteld kon worden. Het idee was goed maar volgens hem waren de metingen van de massaverhoudingen die hij aangeleverd kreeg, niet goed. Daar was wel wat voor te zeggen. De massaverhoudingen van andere chemici waren inderdaad (nog) niet nauwkeurig. Zijn eigen metingen evenmin. Het was en is ook moeilijk om de massaverhoudingen precies te bepalen. (Als jullie zelf al massaverhoudingen bepaald hebben door proeven te doen, zullen jullie je daar iets bij kunnen voorstellen.) Zo goed en kwaad als het kon maakte Dalton een lijst. Hij begreep dat zodra hij één (maat)schep gekozen had, de rest van de maatscheppen daaraan aangepast moest worden zó dat telkens voor elk ander element een chemisch gelijkwaardige portie genomen werd. Na een tijdje experimenteren kwam hij op het verstandige idee om uit te gaan van het lichtste element en daarbij een (maat) schep te nemen die precies één gram waterstof kon bevatten. Zo hoopte hij het rekenwerk eenvoudig te houden, met weinig breuken. De figuur hieronder laat de lijst zien die Dalton in 1803 opgestelde. >>

>>

010


Waterstof (hydrogen in het Engels), het lichtste element, kreeg dus een ‘maatschep’ van 1 gram. Dalton gebruikte nog geen letters voor de elementen zoals wij gewend zijn ( H voor waterstof, N voor stikstof ) maar cirkelsymbolen. Achter die tekens staan de gewichten van elke maatschep of maatfles (w van weight). Vaak bleken de meetgegevens die Dalton voor zijn maatscheppen gebruikte niet correct te zijn. Dan moest hij zijn lijst weer aanpassen. Maar soms ging het duidelijk mis en dat lag niet aan verkeerde meetgegevens. John Dalton had de maatschep voor zwavel en zuurstof zo gemaakt dat een maatschep zwavel ongeveer tweemaal zoveel gram zwavel bevatte als een maatfles zuurstof. Dat kwam vaak goed uit, voor zwaveloxide ( een stinkend gas waar je hoofdpijn van krijgt, maar dat heel geschikt is om bijvoorbeeld wijnflessen steriel te maken voordat je ze vult) bleek dat je de helft van de zwavel overhield. Dalton controleerde het zelf en inderdaad: om alle zwavel te verbranden had je voor 1 maatschep zwavel precies 2 maatflessen zuurstof nodig. Niet ongeveer, maar precies twee. In plaats van de lijst aan te passen te veranderen vermeldde Dalton voortaan bij zijn lijst dat voor zwaveloxide de “schepverhouding” zwavel - zuurstof niet 1 op 1 maar 1 op 2 moest zijn. Dalton deed dit eigenlijk met flinke tegenzin, want hij wilde zijn systeem zo eenvoudig mogelijk houden. Eigenlijk wilde hij niets liever dan dat alles eenvoudig 1 op 1 reageerde. Toch kwamen er meer van zulke gevallen, waarbij je niet één portie met één portie kon laten reageren. Dalton noteerde dan bij die stoffen hoeveel maatscheppen van de ene stof en hoeveel van de andere nodig waren. Later bedacht de Zweedse chemicus Berzelius daarvoor de formules zoals wij ze kennen, bijvoorbeeld SO2 en Fe2O3 De formule SO2 bijvoorbeeld gaf aan dat je voor zwaveloxide per maatschep zwavel

twee maatflessen zuurstof nodig had. En de naam werd zwavel-di-oxide. Berzelius schreef overigens SO2, pas later kozen chemici voor SO2. Dalton overigens vond het systeem van Berzelius niks. Daltons maatscheppen en Berzelius’ formules werden populair onder scheikundigen. Er werd veel moeite gedaan om de massaverhoudingen bij reacties precies te meten om zo een nauwkeuriger lijst te kunnen aanleggen. Ook in het buitenland ging men zijn systeem gebruiken. Dalton was nogal halsstarrig als het ging om zijn lijst aan te passen. Hij hield vast aan de eenvoudigste formules zoals HO voor water en HN voor ammoniak, hoewel collegachemici zoals de Italiaan Avogadro heel sterke argumenten hadden om die formules aan te passen ( H2O en H3N ). Mede door die onenigheid ontstonden verschillende lijsten en werd het voor chemici lastig om elkaars resultaten nog te begrijpen. Het duurde tot 1860 voordat chemici het onderling eens werden over de juiste gewichten van de maatscheppen én over de formules. Dalton was toen al 16 jaar dood. In dat jaar werd een groot scheikundecongres gehouden in Karlsruhe (Duitsland) en werden de chemici het eens over de lijst die de Italiaanse chemicus Cannizarro voorgesteld had.

De eenheid Mol Tegenwoordig gebruiken chemici nog steeds het systeem van maatscheppen van Dalton en de bijbehorende formules. Natuurlijk niet helemaal zoals Dalton het deed, maar zijn idee staat nog steeds overeind. Het verschil is dat jullie nu veel meer weten over de precieze verhoudingen en de formules. Maar elke chemicaliënfabrikant zet nog steeds op zijn potten hoeveel gram de ’maatschep van John Dalton’ zou scheppen. In de twee eeuwen sinds Dalton zijn er verschillende namen bedacht voor zijn maatscheppen zoals equivalenten (gelijkwaardige hoeveelheden), formulegewicht, gramequivalenten en gramatomen. Uiteindelijk is er gekozen voor de naam mol.

011


Om een hoeveelheid stof aan te geven kennen jullie al de massa en het volume. De bijbehorende eenheden zijn g en L of dm3. Er komt nu dus nog een mogelijkheid bij: de mol. Mol is eigenlijk een eenheid net als gram. De bijbehorende grootheid is chemische hoeveelheid. Het symbool voor chemische hoeveelheid is n.

Massa (m) eenheid: kg, g(ram), mg

Volume (V) eenheden: L(iter)/dm3, cm3/mL

Figuur 1

Hoeveelheid stof

Chemische hoeveelheid (n) eenheid: mol, mmol, kmol

1b Leren rekenen met mol

Jullie hebben met het begrip (chemische) portie leren werken. Jullie zagen ook dat die chemische portie voor de elementen steeds een verschillende massa oplevert. Voor het element waterstof is een portie gelijk aan 1,0 gram, voor zuurstof 16 gram enz. Als je redeneert vanuit deeltjes bevatten die porties evenveel deeltjes. Het verschil in massa per atoom heeft tot gevolg dat de porties van twee elementen qua massa verschillen. Na veel verschillende benamingen is internationaal een nieuwe naam en een nieuwe definitie bedacht voor onze portie: namelijk de mol (Engels: mole). Een mol koper (met formule Cu) heeft een massa van 63,55 gram. Een mol koolstof (met formule C) heeft een massa van 12,01 gram. Een mol zuurstofgas (met formule O2 ) heeft een massa van 32,00 gram maar geen 16,00. Immers het molecuul zuurstof bevat 2 atomen O.

Vragen a Wat is de massa van 1,00 mol koperoxide? ( formule CuO) b Wat is de massa van 1,00 mmol mol kooldioxide? ( formule CO2) Jullie noemen de massa van 1,00 mol van een stof de molaire massa van die stof. De molaire massa duid je aan met het symbool M. De eenheid van de molaire massa is g mol–1. Die molaire massa verschilt per stof! Voor een aantal stoffen staan die in Binastabel 98. c d e f

Hoeveel mol waterstofgas komt overeen met 1,00 gram? Hoeveel gram zuurstofgas komt overeen met 2,00 mol? Wat is de massa van is 1,00 mol water ? Hoeveel mol water komt overeen met 1000 gram water ? Wat is de massa van 3,2 mol zuurstofgas?


012

Reactievergelijkingen en mol Jullie hebben geleerd dat bij chemische reacties atomen behouden worden. Dat betekent dat je niets kwijt kunt raken van een element en evenmin iets erbij kunt krijgen. Daarom vinden chemici dat de reactie tussen waterstof en chloorgas niet helemaal goed weergegeven wordt door H2 + Cl2  HCl Chemici zeggen dat deze beschrijving “niet klopt”. Ze willen H2 + Cl2  2 HCl Chemici noemen deze beschrijving niet voor niets een reactievergelijking, links en rechts, voor en achter de pijl moet ’gelijk‘ zijn. Met gelijk zijn bedoelen ze dat er wat betreft elementen niets zoek raakt, niets zomaar opduikt. Met behulp van de reactievergelijkingen kun je op twee manieren uitleggen dat de elementen behouden blijven. De reactievergelijking vertelt je in welke verhouding chemische hoeveelheden (mol) van de beginstoffen reageren en hoeveelheden (mol) van de eindstoffen ontstaan. Als de vergelijking klopt is het aantal mol van elk element voor en achter de pijl gelijk. Elk element heeft zijn eigen atoomsoort. Als elementen behouden zijn, moeten van elk element de atomen uit de (moleculen) van de beginstoffen terugkomen in de moleculen van de eindstoffen. Uit de reactievergelijking kun je aflezen hoe dat gebeurt, waar elk atoom terechtkomt.

Van stoffen naar deeltjes In de derde klas heb je kennis gemaakt met het molecuulmodel en atoommodel. Volgens het molecuulmodel heeft een molecuul de volgende eigenschappen: • een molecuul is het kleinste deeltje van een stof; • moleculen van dezelfde stof zijn identiek; • moleculen van verschillende stoffen zijn verschillend. Het atoommodel beschrijft een atoom als volgt: • moleculen zijn opgebouwd uit atomen; • atomen zijn onvernietigbaar; • atomen van één element zijn identiek; • atomen van verschillende elementen zijn verschillend. Avogadro voegde hier aan toe (zie experiment met gassen 1c): • Gelijke volumina van verschillende gassen bevatten gelijke aantallen deeltjes. Voorwaarde is wel, dat de temperatuur en de druk van die gassen gelijk is. a Waarom moet die voorwaarde gesteld worden? De formule van een stof wordt nu een molecuulformule. Eén molecuul water, H2O, bestaat uit twee atomen waterstof en één atoom zuurstof. stofformule → molecuulformule Het aantal deeltjes waaruit één mol stof bestaat is lang na Avogadro experimenteel bepaald op ongeveer 6,02 · 1023 mol–1. Dit noemen we de constante van Avogadro. mol stof → constante van Avogadro = 6,02 · 1023 deeltjes/mol

013


Je kunt nu van elke stof zeggen, via opzoeken in Binas, • wat de molaire massa is als je de molecuulformule kent; • hoeveel gram van een bepaalde stof overeenkomt met het aantal mol; • hoeveel gram of liter van de verschillende stoffen bij een reactie met elkaar reageren.

1c Experimenten met gassen

Gassen zijn voor de mensen heel lang moeilijk te hanteren geweest. En nog veroorzaken ze meer problemen dan vaste stoffen of vloeistoffen. Denk maar eens aan koolzuurgas: als je de CO2 die je produceerde kon opvegen zou alles minder problematisch zijn.

Proeven met gassen a Bespreek met je begeleider wanneer en hoe je Experiment 1.1 gaat uitvoeren.

experiment 1.1

Gassen wegen De apparatuur Gassen wegen vraagt gevoelige apparatuur omdat gassen veel minder wegen dan vaste stoffen en vloeistoffen. Een liter water weegt ongeveer een kilo, ongeveer duizend gram dus. Een liter lucht weegt iets meer dan een gram per liter. Er zijn op school waarschijnlijk meerdere mogelijkheden om nauwkeurig te wegen. Gassen kun je niet zomaar op een weegschaal leggen. Je moet een gas in ieder geval opsluiten in een vat. Om gassen te wegen moet je dat vat ook kunnen wegen zonder een gas erin, dus vacuüm. a Kun je uitleggen waarom je het vat vacuüm moet kunnen zuigen? b Leg uit of je lucht kunt wegen door eerst een lege ballon te wegen, vervolgens lucht in die ballon te blazen ( bijvoorbeeld één liter), de ballon dicht te knopen en opnieuw te wegen. Jullie gebruiken bij de volgende metingen steeds een grote spuit van 100 mL, een afsluitstop en een metalen staafje. Bij het wegen moeten de stop en de staaf steeds worden meegewogen met de spuit.

vacuüm

lucht

Figuur 2 en 3

Het weeginstrument op de foto’s heet een bovenweger. Deze bovenweger weegt tot een honderdste gram nauwkeurig. c Leg uit of dat nauwkeurig genoeg is om gassen te wegen.


014

Bij het wegen moeten de afsluitdop en de staaf steeds worden meegewogen met de spuit. Allereerst wordt de spuit helemaal leeg gedrukt en afgesloten met de dop. Dan wordt met de stop nog steeds op de opening de zuiger naar buiten getrokken en vastgezet met het metaalstaafje. De spuit wordt nu gewogen op de bovenweger. d Leg uit of je zo ook het vacuüm hebt meegewogen.

Lucht wegen a b c d e

Voer de meting nu uit. Haal dan de stop van de spuit afgehaald en plaats hem weer erop. Weeg opnieuw. Leg uit waarom de weegschaal nu meer aangeeft. Welke conclusie over het gewicht van lucht kun je nu trekken? Bereken uit de meetgegevens hoeveel de massa van een liter lucht is. (litergewicht)

In BINAS tabel 12 kun je de dichtheid van lucht opzoeken. Boven getallen in de kolom dichtheid staat T= 293 K f Wat betekent dat en waarom is dat van belang? Er staat ook p = p0 g Wat betekent dat en waarom is dat van belang? Ook staat er boven de tabel kg m–3 . h Wat betekent dat? Voor lucht staat in de kolom dichtheid het getal 1,239. i Maak een zin waarin je zonder het woord dichtheid te gebruiken, zo zorgvuldig mogelijk vertelt wat dit getal 1,239 betekent. j Komen de omstandigheden waarbij jullie de metingen hebben uitgevoerd overeen met die van de BINAS-tabel? Geef de omstandigheden waaronder jullie de metingen hebben uitgevoerd. k Komt jullie meting van de dichtheid van lucht (enigszins) overeen met de waarde uit BINAS? Geef aan waarom je dat denkt. l Bereken in procenten hoeveel jullie waarde afwijkt van de waarde uit BINAS. Stel dat de waarde uit BINAS is 100%. m Hebben jullie een verklaring voor de afwijking? n Herhaal de beide metingen, bereken daaruit opnieuw de massa van 100 mL lucht en vergelijk de uitkomst met de eerste bepaling. Conclusie?

Andere gassen wegen a Vraag aan je begeleider aan welke gassen jullie nu gaan wegen. b Vul de spuit met 100 mL van het gas, sluit deze af met de stop, bevestig de metaalstaaf en weeg de spuit. Bereken nu de massa van 100 mL van dit gas. c Verzamel zoveel mogelijk gegevens over andere gassen die andere groepen van de klas hebben verkregen in kolom 2 van de tabel. d Bereken nu ook de ontbrekende waarden in kolom 3 en kolom 5 en vul deze in. Na dit experiment weet je hoe je gassen kunt wegen en kun je voortaan gebruik maken van gegevens die anderen hebben verzameld. Je weet nu hoe ze in BINAS zijn gekomen. Je hebt misschien niet waterstofgas en zuurstofgas gewogen, maar wel kennis gemaakt met het principe. Voor een nauwkeurige bepaling is wel wat preciezere apparatuur nodig dan op school beschikbaar is.

015


naam

Jullie (berekende) waarden Waarden volgens BINAS Dichtheid in gram Molaire massa/ Dichtheid in gram Molaire massa per liter (g L–1) dichtheid = g mol-1 per liter (g L–1) Molair volume (L mol-1)

Waterstof Zuurstof Stikstof Waterdamp ** Kooldioxide Ammoniak Methaan Butaan Lucht Aardgas

0,090 1,43 1,25 0,81 1,986 0,77 0,72 2,67 1,293 0,833

2,016 32,00 28,02 18,02

b Vul de ontbrekende getallen in in kolom 5(molaire massa) en bereken daarna m.b.v. de waarden van deze kolom 5 en de waarden van kolom 4 (dichtheid) de waarden voor klom 3 en vul deze in in kolom 3. Wat valt je op? Bij een bepaalde temperatuur blijkt dan het volume van 1,00 mol van elk willekeurig gas een vaste waarde te hebben. We noemen dit het molair volume Vm De eenheid van Vm is Lmol–1 Demoproef 1.2 is weer een bewijs van het bestaansrecht van het molair volume Vm

experiment 1.2

• Maak een opstelling met een rondbodemkolf met aan de zijkant een uitgang voor een gasmeetspuit en bovenin een kurk met daarin een injectiespuit. • Breng 0,250 g CaCO3 (kalksteen) onderin de rondbodemkolf. • Spuit met de injectiespuit 4,0 mL 4 M zoutzuur op het kalksteen. • Lees af op de gasmeetspuit hoeveel ml CO2(g) is ontstaan. • Doe hetzelfde maar dan met 0,163 g zinkpoeder en • lees de gasmeetspuit pas af als de temperatuur van het gas weer tot kamertemperatuur is gedaald. Het kalksteen reageert als volgt met het zoutzuur: CaCO3(s) + 2H+(aq)  Ca2+ (aq) + CO2(g) + H2O (l) Het zink in het 2e deel: Zn(s) + 2H+(aq)  Zn2+(aq) + H2(g) Berekeningen bij deze proef: 1 Laat zien dat zowel in de eerste als in de tweede proef de ingespoten 16 mmol in overmaat aanwezig is. 2 Bereken het aantal mmol CO2 en het aantal mmol H2 dat ontstaat als je aanneemt dat alle kalksteen en alle zink op gaat. Als experiment 1.2 geslaagd is dan moet je bij beide proeven een volume hebben gevonden van ongeveer 60 mL (heb je gecorrigeerd voor het toevoegen van 4,0 mL zoutzuur?). De berekening bij 2 zou moeten geven dat je ook evenveel mmol CO2(g) als H2(g) hebt. Op


016

zich is dit vreemd immers waterstof is een klein molekuul en CO2 is veel groter. Toch nemen ze hetzelfde volume in. We mogen dus de deze conclusie trekken: 1,0 mol van ieder willekeurig gas heeft bij gelijke temperatuur en druk altijd hetzelfde volume. We noemen dat het molair volume symbool Vm. De eenheid van het molair volume is Lmol–1 Misschien zie een overeenkomst tussen het molair volume en het de molaire massa M Met de molaire massa kan je een massa van iedere hoeveelheid stof omrekenen naar het aantal mol. Met het molair volume kan je het volume van een gas omrekenen naar het aantal mol. Dit geldt dus niet voor een vloeistof of een vaste stof!

theorieblad

c Schrijf de waarde van Vm 00 C en 250 C op, zie tabel 7 van Binas

Chemisch rekenen 1 Rekenen met massa’s Massaverhoudingen gelden altijd, het maakt niet uit hoeveel je van een stof neemt. Het overmaat is het overschot van een stof, dus wat er te veel is.

2 Rekenen met mol De mol Eén mol van een stof is de hoeveelheid waarvan de massa in gram gelijk is aan de massa van een deeltje van de stof in u. Een bepaald, heel groot, aantal moleculen noem je de chemische hoeveelheid stof. Het symbool van de chemische hoeveelheid is n. De eenheid ervoor heet mol. De molaire massa De massa van 1,000 molecuul suiker C12H22O11 is: 12 x 12,01 u + 22 x 1,008 + 11 x 16,00 = 342,3 u de massa van 1,000 mol van suiker is 342,3 g. Dus is de molaire massa van suiker is 342,3 g mol–1 In symbolen M(C12H22O11) = 342,3 g mol–1 Molaire massa’s kun je berekenen uit atoommassa’s. De grootheid is chemische hoeveelheid stof, het symbool is n en de eenheid mol. Aantal mol = massa / molaire massa In symbolen ; n = m / M Massa = aantal mol x molaire massa

Voorbeeldsommen Som 1 Bereken het massapercentage chloor in pvc (C2H3Cl)n De atoommassa van chloor bedraagt 35,45 u. De molecuulmassa van pvc bedraagt n x 62,49 u. In een macromolecuul pvc bevinden zich n Cl-atomen, met een gezamenlijke massa van n x 35,45 u. Het massapercentage chloor in pvc bedraagt dus: n x 35,45 u ------------ x 100% = 56,73% n x 62,49 u

017

vervolg

theorieblad


Som 2 Hoeveel g water komt overeen met 3,0 mol van deze stof? Van mol naar gram. We moeten dus vermenigvuldigen met de molmassa van water: 3,0 mol H2O = 3,0 mol x 18,02 g mol–1 = 54 g H2O. Som 3 Uit hoeveel moleculen bestaat 50 mg vitamine C (C6H8O6)? Van gram via mol naar aantal deeltjes. Eerst mg omzetten in g. 50 mg = 5,0.10–2 g. Delen door de molmassa van Vitamine C. 5,0.10–2 g –2 . 5,0 10 g vitamine C = ---------- = 2,84.10–4 mol 176,0 g mol-1 Vermenigvuldigen met 6,02.1023. 2,84.10–4 mol = 2,84.10–4 x 6,02.1023 = 1,7.1023 moleculen vitamine C. Som 4 Hoeveel mol alcohol heb je als je uitgaat van 45,00 mL alcohol? Dichtheid van alcohol is: 0,80 103 kg/m3 = 0,80 g/mL Dus 1,0 mL weegt 0,80 gram. Hier uit volgt dat 45,00 mL = 45,00 x 0,80 = 36 gram alcohol 36 gram alcohol (ethanol) komt overeen met 36 g gedeeld door 46 g/mol (u) = 0,78 mol.

Omrekenschema volume ↔ massa ↔ chemische hoeveelheid (mol) ↔ aantal deeltjes Volume (V) eenheden: L/dm3, mL/ cm3

xρ :ρ

Massa (m) eenheid: kg, g, mg

:M xM

Chemische hoeveelheid (n) eenheid: kmol, mol,mmol x 6,02.1023

: 6,02.1023

Aantal deeltjes N (geen eenheid!)

Oefenopgaven 1 Bereken de molmassa van, laat zien hoe je aan je antwoord komt: a Fosforzuur (H3PO4) b Ethanol (C2H6O) c Barnsteenzuur (C4H6O4)

vervolg

theorieblad


018

2 Wat is de massa van: a 2,7 mol kaliumfluoride; KF ? b 0,122 mol oxaalzuur; H2C2O4? c 4,05.10–2 mol lood? 3 Wat is de chemische hoeveelheid van: a 17,5 gram koolstofdioxide; CO2? b 0,50 gram kalk; CaCO3? c 12,0g azijnzuur C2H4O2? 4 Hoeveel deeltjes komen voor in (bedenk dat 1,00 mol 6,02.1023 deeltjes bevat) a 0,050 mol aspirine? b 10,0 g ijzeroxide; Fe2O3? c 5,0 mL tetra CCl4?

De mol in reactievergelijkingen Aluminium (Al) en broom (Br2) reageren met elkaar tot aluminiumbromide. (AlBr3) Als je deze beschrijving omzet in een kloppende reactievergelijking krijg je het volgende: 2Al + 3Br2

→

2AlBr3

Je kunt dit lezen als 2 Al atomen reageren met 3 broommoleculen tot 2 maal het aluminiumbromide. Om dat er vaste massaverhoudingen zijn zou je ook mogen zeggen: 2000 aluminiumatomen reageren me 3000 broom moleculen tot 2000 maal het aluminiumbromide. Of om het nog mooier te maken 2 mol aluminiumatomen reageren met 3 mol broommoleculen tot 2 mol aluminiumbromide. (de mol is immers niets anders dan een heel groot aantal deeltjes). Maar uit de vorige opgaven weten we dat we van de mol makkelijk naar massa’s kunnen rekenen. Vandaar dat de vraag “ Hoeveel gram broom nodig is om 10 g aluminium volledig te laten reageren” niet zo heel moeilijk te beantwoorden is.

Stap 1 Stel een kloppende reactievergelijking op. 2Al + 3Br2 → 2AlBr3 Stap 2 Plaats onder de gegeven stof het aantal g in een soort schema en bereken het aantal mol van de gegeven stof 2Al + 3Br2 → 2AlBr3 10 g : 26,98 g mol–1 0,37 mol

Stap 3 Bepaal de molverhouding (van gegeven-gevraagd) uit de reactievergelijking. Al : Gev Br2 = 2 : 3 (zie reactievergelijking) en bereken het aantal mol van de gevraagde stof

019

vervolg

theorieblad


→

2Al + 3Br2 10 g

2AlBr3

: 26,98 g mol–1 0,37 mol

x 3/2

→

0,56 mol

Stap 4 Bereken het gevraagde door te vermenigvuldigen met de molaire massa van Br2. 2Al + 3Br2 2AlBr3 → 10 g 59 g : 26,98 g mol–1 0,37 mol

x 3/2

→

: 159,8 g mol–1 0,56 mol

5 Oefen het rekenen aan reacties met het 4 stappenschema met de volgende opgaven. a Bereken hoeveel gram magnesiumoxide, MgO, kan ontstaan bij het verbranden van 2,00 g magnesium. b Bereken hoeveel gram ijzer je kunt maken uit 100 kg ijzeroxide Fe2O3. Wanneer je methanol, CH4O verbrandt ontstaan koolstofdioxide CO2 en water H2O. c Stel een kloppende reactievergelijking op voor de verbranding. d Bereken hoeveel gram water ontstaat als je 5,0 mL methanol verbrandt. e Bereken met behulp van het molair volume (25 0C) de hoeveelheid CO2 als je dezelfde hoeveelheid methanol verbrandt Schema berekeningen Volume → Massa → Chemische hoeveelheid Volume (V) eenheden: L(iter)/dm3, cm3/mL

Alle stoffen ρ = m/V

Massa (m) eenheid: kg, g(ram), mg

Hoeveelheid stof Alleen gassen! Vm= V/ n

Alle stoffen M = m/ n

Chemische hoeveelheid (n) eenheid: mol, mmol, kmol


A en B

experiment 3.1

020

Activiteit 3: De experimenten per continent

In deze activiteit kun je bij het bezoek van een continent een experiment doen met het doel met behulp van de resultaten bepaalde berekeningen te oefenen. Dit soort berekeningen heb je nodig bij activiteit 5 en 6. Bovendien kun je hiermee bonuspunten verdienen die van belang kunnen zijn bij de beoordeling van jullie reis. Lees de beschrijving goed door en kies er twee uit, waarvan je denkt dat de berekeningen bij het betreffende experiment een goede oefening zijn. Mocht je toch nog in moeilijkheden komen bij de berekeningen oefen dan nog even met een opgave aan het eind van activiteit 2.

Europa: Rennies

Figuur 4

Doel Bepaling van carbonaatgehalte in Rennies

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. Maagzuur kan bestreden worden met Rennies. Een Rennie bevat diverse bestanddelen, waaronder calciumcarbonaat en magnesi umcarbonaat. Daarnaast bevat het nog andere stoffen. Als je nu een Rennie in contact brengt met een zure oplossing, krijg je een gasontwikkeling. Door de massa-afname te meten kun je het carbonaatgehalte berekenen. De optredende reactievergelijking (voor calciumcarbonaat) is: CaCO3(s) + 2 H+(aq) + (2 Cl–(aq))  CO2(g) + H2O(l) + Ca2+(aq) + (2 Cl–(aq)) Een soortgelijke reactie kun je ook opstellen voor magnesiumcarbonaat

Uitvoering • Breng 20 mL zoutzuur in de erlenmeyer van 100 mL. • Bepaal de massa van erlenmeyer + zoutzuur. Noteer de massa!


021

• Weeg 2 Rennies nauwkeurig af. Noteer die massa! • Breng de twee tabletten in de erlenmeyer. Na 10 à 15 minuten is de gasont wikkeling gestopt. Je moet er tussendoor steeds goed schudden. • Bepaal nu weer de massa van erlenmeyer + inhoud. Noteer de massa!

Vragen bij de proef 1 Noteer al je waarnemingen:

2 3

massa erlenmeyer + 20 mL M zoutzuur …….g massa 2 Rennies-tabletten …….g massa erlenmeyer + inhoud ( na afloop) …….g Bereken de massa-afname ten gevolge van het ontweken gas. a Bereken het aantal mol gas dat ontweken is. Neem aan dat het molair volume 24,5 L mol–1 is b Hoeveel mol carbonaat ( CO32– ) was er dus aanwezig? Leg uit. 4 Bereken nu het massapercentage carbonaat per Rennie-tablet. Geef de volledige berekening. Volgens de bijsluiter bevat een Rennie-tablet 578,1 mg calciumcarbonaat en 75,5 mg magnesiumcarbonaat. 5 a Bereken hoe groot volgens de fabrikant het totale massapercentage carbonaat van één Rennie-tablet moet zijn. b Vergelijk met de door jouw gevonden waarde. c Verklaar een eventueel verschil.

experiment 3.2

Azië: Het waterstofperoxide-gehalte in mondspoelmiddelen

Figuur 5

Doel Het gehalte oxidatiemiddel bepalen in een stof

Inleiding Azië is het continent van de scherpe spijzen en dus is een onderzoek naar mondspoeling hier wel op zijn plaats.

022


Figuur 6

erlenmeyer

omgekeerde maatcilinder

Je komt in het dagelijks leven waterstofperoxide waarschijnlijk vaker tegen dan je zou denken bijvoorbeeld bij gebruik van mondspoelmiddelen. Mondspoelmiddelen zijn vaak waterstofperoxide-oplossingen. Het gevormde waterstofperoxide wordt versneld ontleed door toevoeging van bruinsteen. Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water en zuurstof. Deze zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstofperoxide.

Uitvoering • 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 nu de opstelling compleet zoals hieronder aangegeven: • Voeg nu een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af. • Tussendoor goed schudden zodat het geheel goed mengt. • Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig 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! Vragen bij de proef Vwo 1 Noteer hieronder je meetwaarden: massa afgewogen mondspoelmiddel =…….g volume gevormd gas =…….mL Het molair volume is 24,5 L mol–1 2 Geef de reactievergelijking voor het ontleden van waterstofperoxide in water en zuurstof. 3 a Bereken het aantal mmol zuurstof dat ontstaan is met behulp van het molair volume. b Met hoeveel mmol waterstofperoxide komt dit overeen? Geef de berekening. c Bereken nu het massapercentage waterstofperoxide in de onderzochte oplossing. Geef de volledige berekening. 4 Je kunt de dichtheid van de gebruikte waterstofperoxide-oplossing berekenen aan de hand van je meetgegevens. Geef deze berekening. 5 Als je onderling gaat vergelijken zullen de uitkomsten verschillen. Leg uit hoe dat komt.


experiment 3.3

023

Afrika: Het vitamine C-gehalte in een vitamine C-tablet

Figuur 7

Doel Bepaling van het vitamine C-gehalte in een vitamine C-tablet 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. En de geneesmiddelenindustrie speelt daar natuurlijk handig op in door onder andere vitamine C-tabletten op de markt te brengen. Maar als je 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. Uitvoering • Schenk 30,0 mL water in een erlenmeyer van 100 mL. • Laat een vitamine C-tablet in de erlenmeyer vallen. Schud zo nu en dan 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 jood-oplossing waarin 0,10 mol jood per liter is opgelost (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 druppelsgewijs verder met toevoe-


024

gen totdat de oplossing in de erlenmeyer blijvend donker (donkerblauw) kleurt. Nu is de reactie voltooid. • Noteer het totaal aantal ml jood-oplossing dat je toegevoegd hebt. De opgetreden reactie kun je als volgt in een vergelijking weergeven: C6H8O6(aq) + I2(aq)  C6H6O6(aq) + 2 H+(aq) + 2 I–(aq) (vitamine C)

Achtergrondinformatie Ascorbinezuur(v. Gr. a = niet, Fr. scorbat = scheurbuik), chemische verbinding die bekend is als vitamine C. Het is een stof die goed oplosbaar is in water en bij 190 °C ontleedt. De stof komt voor in allerlei citrusvruchten, tomaten, verse groeten en paprika. Vroeger bereidde men het op technische schaal uit paprika’s, tegenwoordig wordt het synthetisch bereid uit glucose. Ernstig tekort aan vitamine C veroorzaakt scheurbuik, vroeger een gevreesde ziekte onder Indië-vaarders. 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 pas werd bewezen dat vitamine C de formule C6H8O6 heeft. Vragen bij de proef 1 Noteer hier al je waarnemingen: molariteit joodoplossing =…….mol L–1 Dus in 1 liter zit …… mol jood. beginstand injectiespuit =…….mL eindstand injectiespuit =…….mL De gebruikte jood-oplossing is jodiumtinctuur, een jood-alcohol-oplossing. Jood lost niet in water op, wel in alcohol. Daarom maakt men gebruik van een jood-alcohol-oplossing. 2 Leg duidelijk uit waarom jood niet in water oplost en wel in alcohol (gebruik voor alcohol: ethanol). In de derde klas is het begrip ‘reagens’ ingevoerd. 3 a Geef de definitie van reagens? b Welk reagens heb je bij deze proef gebruikt? Leg uit! 4 a Bereken aan de hand van de meetgegevens hoeveel mmol vitamine C er in het tablet aanwezig was. Geef de volledige berekening. Tip: Uit het aantal ml gebruikte joodoplossing kun je het aantal mol reagerende jood berekenen. Dan weet je ook hoeveel mol vitamine C dat is. b Hoeveel mg vitamine C is dat? Geef de berekening. c Klopt de hoeveelheid met de door de fabrikant opgegeven waarde? Conclusie? 5 Eigenlijk zou je moeten weten welke andere stoffen er, naast vitamine C, in het tablet zitten. Waarom? 6 Tot slot om te oefenen in het rekenen met dichtheden: Gegeven is dat de dichtheid van de joodoplossing is 0,909 x 103 kg/m3. a Bereken de massa van de hoeveelheid joodoplossing die gebruikt is bij dit experiment. b Bereken uit de resultaten die je gevonden hebt de massa van het reagerende jood. (Gebruik hierbij het aantal mol jood dat gereageerd heeft.) c Bereken nu de dichtheid van de alcoholoplossing die je hebt gebruikt uitgedrukt in de juiste eenheden en vergelijk deze met de waarde in Binas.

025


experiment 3.4

Noord-Amerika: Aanstekergas

Figuur 8

Doel Het bepalen van de molmassa van een gas en daaruit afleiden met welk gas men te maken heeft. Inleiding Noord-Amerika wordt al vele jaren geplaagd door enorme processen tegen de tabaks industrie. 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.

Uitvoering • Bouw de opstelling zoals die staat weergegeven in onderstaande figuur. • Weeg de bus, waarin het gas zich bevindt. Noteer de massa!

Figuur 9

gasflesje



026

• Verbind een slang aan de uitstroomopening van de bus. • Vang nu 1 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! • Bereken nu de massa van het ontsnapte gas. Het molair volume is 24,5 L mol–1

Vragen bij de proef 1 Bereken nu de molaire massa met behulp van de massa van de 1 liter gas. Geef de bere-

kening. 2 LPG is een vloeibaar gemaakt gasmengsel. Het bestaat uit propaan en butaan die in een bepaalde verhouding aanwezig zijn. Als nu gegeven is dat er 40 volume % propaan en 60 volume % butaan aanwezig is in LPG, bereken dan de gemiddelde molaire massa van LPG. Je kunt ervan uitgaan dat er een alkaan of alkaanmengsel in de bus aanwezig is. 3 a Beredeneer of het een zuiver alkaan is of een alkaanmengseI dat in de bus aanwezig is. b Beredeneer afhankelijk van je antwoord op vraag 3a: 1 als het een alkaan is: welk alkaan? 2a als het een mengsel moet zijn: uit welke alkanen kan het mengsel zijn samengesteld? 2b bereken de samenstelling van het gasmengsel in volume %

experiment 3.5

Zuid-Amerika: Het natriumperoxoboraatgehalte in wasmiddelen

Figuur 10

Doel Het gehalte van een oxidatiemiddel in een stof bepalen.

027


Inleiding Zuid-Amerika met zijn enorme sloppenwijken kan wel wat extra waskracht gebruiken. Op dit continent doe je een onderzoek naar wasmiddelen. Waterstofperoxide is een oxidatiemiddel. Je komt in het dagelijks leven waterstofperoxide waarschijnlijk vaker tegen dan je denkt: bij gebruik van mondspoelmiddelen, nieuwe glorix (zonder chloor), sommige wasmiddelen, gebitsreinigers. Als je op de verpakking van die producten kijkt, vind je echter de naam waterstofperoxide vaak niet terug. Hooguit dat er oxiderende stoffen aanwezig zijn. De werkzame stof in veel van die producten is natriumperoxoboraat die bij oplossen ontleedt in onder andere waterstofperoxide. In de volgende proef gaan we bepalen wat het massapercentage natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8, in wasmiddelen is. Als natriumperoxoboraat opgelost wordt in water, ontleedt het peroxoboraat in metaboraat en waterstofperoxide volgens: Het gevormde waterstofperoxide kan daarna versneld ontleed worden door toevoeging van bruinsteen. Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water en zuurstof. Deze zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstofperoxide.

Uitvoering • 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. • Maak nu de opstelling compleet zoals hieronder aangegeven:

Figuur 11

erlenmeyer


• Voeg nu een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af. • Er tussendoor goed schudden zodat het geheel goed mengt. • Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig de maatcilinder omhoog of omlaag te bewegen. Zorg dat er geen gas ontsnapt. • Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit gasvolume!

Vragen bij de proef 1 Noteer hieronder je meetwaarden:

2

massa afgewogen wasmiddel =…….g volume gevormd gas =…….mL Het molair volume is 24,5 L mol–1 a Leg uit waarom natriumperoxoboraat goed oplost in water. b Geef de reactievergelijking voor het oplossen van natriumperoxoboraat in water.


028

3 Geef de reactievergelijking voor het ontleden van waterstofperoxide in water en zuurstof. a Bereken het aantal mmol zuurstof dat ontstaan is. b Met hoeveel mmol waterstofperoxide komt dit overeen? Geef de berekening. c Hoeveel mmol natriumperoxoboraat was er dus aanwezig? Geef de berekening. d Bereken nu het massapercentage natriumperoxoboraat in het onderzochte wasmiddel. Geef de volledige berekening. 4 Als je onderling gaat vergelijken zullen de uitkomsten verschillen. Leg uit hoe dat komt.

experiment 3.6

Australië: Het natriumperoxoboraatgehalte in kunstgebitreiniger

Figuur 12

Doel Het gehalte van een oxidatiemiddel in een stof bepalen

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. Waterstofperoxide is een oxidatiemiddel. Je komt in het dagelijks leven waterstofperoxide waarschijnlijk vaker tegen dan je denkt: bij gebruik van mondspoelmiddelen, nieuwe chlorix (zonder chloor), sommige wasmiddelen, gebitsreinigers. Als je op de verpakking van die producten kijkt, vind je echter de naam waterstofperoxide vaak niet terug. Hooguit dat er oxiderende stoffen aanwezig zijn. De werkzame stof in veel van die producten is natriumperoxoboraat die bij oplossen ontleedt in onder andere waterstofperoxide volgens de onderstaande reactie. In de volgende proef gaan we bepalen wat het massapercentage natriumperoxoboraat, Na2H4B2O8 in kunstgebitreiniger is. Het in bovenstaande reactie gevormde waterstofperoxide kan daarna versneld ontleed worden door toevoeging van bruinsteen. Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water

029


en zuurstof. De zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstofperoxide.

Uitvoering • • • • •

Meet de temperatuur in het lokaal. Noteer die temperatuur! Bepaal ook de heersende luchtdruk. Noteren! 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 reactie tussen een zuur en een zout waar carbonaat inzit. Beide stoffen zijn aanwezig in het tablet. • Maak nu de opstelling compleet zoals hieronder weergegeven.

Figuur 13

erlenmeyer


• Voeg een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af. • Er tussendoor goed schudden zodat het geheel goed mengt. • Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig 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!

Vragen bij de proef 5 6 7 8

Noteer hieronder je meetwaarden: massa afgewogen kunstgebitreiniger =…….g temperatuur =.…..°C volume gevormd gas =…….mL luchtdruk =.……mbar a Leg uit waarom natriumperoxoboraat goed oplost in water. b Geef de reactievergelijking voor het oplossen van natriumperoxoboraat in water. Geef de vergelijking voor het ontleden van waterstofperoxide in water en zuurstof. a Bereken het aantal mmol zuurstof dat ontstaan is met behulp van de algemene gaswet. b Met hoeveel mmol waterstofperoxide komt dit overeen? Geef de berekening. c Hoeveel mmol natriumperoxoboraat was er dus aanwezig? Geef de berekening. d Bereken nu het massapercentage natriumperoxoboraat in de onderzochte kunst gebitreiniger. Geef de volledige berekening.


experiment 3.7

030

Antarctica

Figuur 14 Image NASA’s QuikScat satellite detected extensive areas of snowmelt, shown in yellow and red, in west Antarctica in January 2005. Image credit: NASA/JPL

Antarctica is de laatste tijd veel in het nieuws omdat allerlei landen vinden dat ze recht hebben op een stukje van het vasteland, dat overigens vaak met een flinke laag ijs is overdekt. Veel landen hebben namelijk het idee dat er wel naast olie flink wat mineralen waaronder kopermineralen in de bodem zitten. Koper is voor de samenleving een belangrijk metaal, denk maar aan allerlei elektrische leidingen. Als koper als zuiver metaal een tijd aan de lucht wordt blootgesteld wordt het groen. De stof die ontstaan is wordt malachiet genoemd

Doel Komt de theoretische hoeveelheid koper in malachiet overeen met de praktijk?

Uitvoering Malachiet heeft als formule Cu2(OH)2CO3 en ontleedt volgens: Cu2(OH)2CO3(s)  2 CuO(s) + CO2(g) + H2O(g) Weeg ongeveer 0,5 g malachiet nauwkeurig af en breng deze over in een reageerbuis. Verwarm deze voorzichtig. Schud telkens even en zorg dat alle vaste stof goed warm wordt. Ga door tot er geen kleurverandering meer optreedt. Neem een opgerold filtreerpapiertje om de gecondenseerde waterdamp bovenin de reageerbuis weg te halen. Laat de buis afkoelen en bepaal de massa van de inhoud.

Vragen bij de proef 1 Bereken aan de hand van je afgewogen massa malachiet hoeveel mol malachiet je had. 2 Bereken nu o.a. met behulp van de reactievergelijking het aantal g koperoxide dat je theoretisch na afloop van het experiment zou moeten hebben. 3 Geef een praktische verklaring als de antwoorden sterk van elkaar afwijken.


Alleen A

opdracht 1

opdracht 2

opdracht 3

opdracht 4

opdracht 5

opdracht 6

031

Activiteit 4: Wat verstaan we onder het begrip duurzaamheid?

Bij deze activiteit kun je achterhalen wat precies onder duurzaamheid en duurzame ontwikkeling verstaan wordt. Tevens kun je daarbij de verschillende dimensies die aan het begrip duurzaamheid gekoppeld zijn, bestuderen (bron 2.1 en 2.2).

Maak een samenvatting van deze artikelen (bron 2.1 en 2.2). In het kader van een groene en duurzame reis is het van belang iets over kringlopen te weten (bron 2.3) en een overzicht te maken welke criteria voor een duurzame ontwikkeling er zijn en hoe je die kunt gebruiken bij jouw beslissingen ten aanzien van een duurzame en groene reis (bron 2.4). Maak daarvoor onderstaande opdrachten nádat je de bronnen en de bijbehorende vragen gemaakt hebt.

Bedenk naar aanleiding van bron 2.3 drie verschillende kringlopen op het materialenniveau van veel voorkomende producten in jullie dagelijks bestaan en probeer ze in de vorm van een kringloop weer te geven.

Bekijk de voorbeelden van materialenkringlopen die jezelf hebt gemaakt uit opdracht 2 nog eens en geef aan de hand van bron 2.3 aan waarom dit geen duurzame kringlopen (kunnen) zijn.

Bedenk nu hoe je de betreffende kringlopen wél duurzaam of duurzamer zou kunnen maken (laten verlopen). Wat zijn de problemen die je hierbij tegen komt?

a Formuleer nu aan de hand van de regels, behoeften en criteria uit bron 2.4 de punten die volgens jullie van belang zijn voor een groene en duurzame reis. b Vergelijk jullie criteria met de concrete criteria zoals die in het voorbeeld van de NS worden vermeld. c Zoek op internet naar soortgelijke concrete criteria voor reizen met het vliegtuig (KLM), met de boot, met de auto, met de fiets(?). Tenslotte word je op weg geholpen bij de beslissingen die je moet nemen om je reis zo groen en duurzaam mogelijk te maken.

Als je een wereldreis wil gaan maken, moet je je van te voren realiseren dat niet elke reis, dat niet elk voertuig en dat niet elke brandstof groen en duurzaam is. Zoals je in eerdere bronnen gezien en bestudeerd hebt is het heel moeilijk om te zeggen dít is duurzaam en dát niet. Het gaat eigenlijk om de vraag wat is het meest duurzaam. Om dit goed te kunnen bepalen moet je de criteria voor duurzaamheid (duurzame ontwikkeling) gaan wegen. Dat wil zeggen je moet gaan bepalen wat jíj, of wat jullie groep het meest duurzaam vinden , dus welk criterium het zwaarst weegt in jullie afweging. Daarom moeten jullie de volgende opdracht in je schrift uitwerken: 1 Schrijf alle criteria voor een duurzame ontwikkeling m.b.t een groene en ecologisch verantwoorde reis onder elkaar op. 2 Geef met getallen aan welk criterium jullie het belangrijkste vinden. Het getal 1 geeft aan dat je dat criterium het belangrijkste vindt. Het getal 2 het daarna belangrijkste enz.

032


3 Probeer de belangrijkste drie criteria te ‘vertalen’ naar een groene en duurzame reis (zie ook het voorbeeld van de NS in bron 2.4). Wat betekent dit nu voor de afstand, voor het vervoermiddel, voor de brandstof, voor de uitlaatgassen, voor de snelheid, voor het comfort enz. enz. enz. 4 Trek nu een conclusie over wat volgens jullie de meest duurzame en groene wereldreis zal zijn.

Alleen A

opdracht 1

opdracht 2

A en B

Activiteit 5: Kennis uitwisselen

Bij deze activiteit ga je alle kennis die je tot nu vergaard hebt op een rijtje zetten en aan elkaar vertellen. De bedoeling is dat ieder lid van de groep op het einde hetzelfde weet, kent en begrijpt.

Bekijk je eigen onderzoeksvragen, zoals je die in de inleiding geformuleerd hebt. Bepaal welke vragen inmiddels beantwoord zijn. Daarbij legt iedereen aan elkaar in de groep uit wat hij/zij geleerd heeft bij de tot nu toe gedane activiteiten.

Inventariseer welke onderzoeksvragen nog niet beantwoord zijn. Bekijk of ze nog aan de orde komen in de resterende activiteiten. Zo nee, maak een plan hoe je dat wil gaan aanpakken en bespreek dit met je docent.

Activiteit 6: De groene en duurzame reis berekenen

Zo langzamerhand kun je gaan rekenen aan de reis zoals jullie die vastgesteld hebben. Daartoe doe je volgende opdrachten.

opdracht 1

Bereken de CO2-productie van jouw duurzame en groene reis (Denk aan bron moet zijn 2.2 pagina 48). a Haal uit bron 1.3 de gegevens over de hoeveelheden van de brandstoffen die jij op je groene en duurzame wereldreis wil gebruiken. b Breng die onder in de volgende tabel

Vervoersmiddel Fiets Auto Auto Bus Trein Boot Vliegtuig

Brandstof Glucose Benzine Bioalcohol Diesel Kolen / Elektriciteit Stookolie Kerosine

Formule C6H12O6 C7H16 C2H5OH C8H18 C C10H22 C9H20

Verbruikt

CO2-productie

c Bereken hoeveel ton CO2 je produceert op je hele reis. En nog wat oefenen: d Bereken hoeveel m3 zuurstof je gebruikt op je reis (voor de verbranding van brandstof).


opdracht 2

Alleen A

opdracht 1

opdracht 2

Alleen B

033

Bereken hoeveel hectare eikenbos nodig is om die CO2 (binnen 30 dagen) uit de lucht te halen (te assimileren). Gegeven: • Neem aan dat 1 hectare bos 10 000 kg CO2 per jaar uit de lucht haalt. • (Koolstofassimilatie = 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2) Deelberekeningen: Bereken hoeveel kg CO2 in 10 dagen door het bos wordt geassimileerd

Activiteit 7: Afronding van de module

In deze activiteit kun je op 2 manieren de module afronden en samenvatten. Op de eerst plaats via het maken van een folder (zie studeeraanwijzingen) en op de tweede plaats via een samenvatting.

Promoot in deze folder jouw ecologisch verantwoorde wereldreis: 1 de reis zelf; 2 het vervoermiddel; 3 de gebruikte brandstof; 4 de compensatie die nodig is. Zie voor de opzet en uitvoering van een folder bijvoorbeeld:  http://www.financieel-ondernemen.nl/artikel.php?id=662 Maak een samenvatting die je kunt gebruiken bij je presentatie. Doe dit als volgt: 1 Vermeld je naam, de datum en je klas (elke groep maakt een samenvatting van zijn eigen reis!); 2 Laat je reisschema duidelijk zien (bij voorkeur in een schema of tabel). Bestemmingen + reisroutes + afstanden + vervoersmiddelen + reistijden (incl. extra verblijfdagen!) + brandstof verbruik duidelijk vermelden; 3 Totale afstanden /brandstofverbruik per vervoersmiddel duidelijk vermelden; Verbrandingsreacties van alle brandstoffen uitwerken (ook als je ze niet gebruikt!); 4 Geef de antwoorden van je ‘chemisch rekenwerk’ (laat je berekeningen ook zien!); 5 Geef in een schema de koolstofkringloop weer.

Maak een samenvatting die je kunt gebruiken bij je presentatie. Doe dit als volgt: 1 Vermeld je naam, de datum en je klas (elke groep maakt een samenvatting van zijn eigen reis!); 2 Laat je reisschema duidelijk zien (bij voorkeur in een schema of tabel); Bestemmingen + reisroutes + afstanden + vervoersmiddelen + reistijden (incl. extra verblijfdagen!) + brandstof verbruik duidelijk vermelden; 3 Totale afstanden /brandstofverbruik per vervoersmiddel duidelijk vermelden; 4 Verbrandingsreacties van alle brandstoffen uitwerken (ook als je ze niet gebruikt!); 5 Geef een verslag van het experiment dat jullie uitvoerden bij activiteit 3. Vermeld doel van de proef en laat aan de hand van reactievergelijkingen alle berekeningen zien; 6 Zet op een rijtje de voor jullie reis belangrijkste criteria voor duurzaamheid, duurzame ontwikkeling en geef duidelijk aan hoe die in deze reis naar voren komen; 7 Geef ten slotte een heldere uiteenzetting van de bron die jullie in activiteit 4 hebben bestudeerd. Beantwoord ook de vragen, die er eventueel in staanof verzin heel crea zelf er een aantal relevante! 8 Je presentatie mag maximaal 15 minuten duren en bedenk dat je klasgenoten iets van jullie moeten leren!


Notities

034


035

k e o b n e n n Bro v b n e z i e r o c E


036

1 wereldreis en het broeikaseffect

Maak een samenvatting van deze bronnen aan de hand van de vragen in de tekst.

Bron 1.1

vraag 1

de oorzaken van het broeikaseffect

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? a Wat verstaan we onder het broeikaseffect? b Waarom wordt de warmte vastgehouden? Het broeikaseffect is het opsluiten van hitte in de atmosfeer. De hitte wordt opgesloten door broeikasgassen; met name waterdamp (H2O) en koolstofdioxide (CO2). 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.

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 terugstralen van de hitte wordt een gedeelte tegengehouden door de broeikasgassen. Hoe dikker de deken van broeikasgassen, hoe minder infrarood-straling uit de laagste atmosfeerlaag (de troposfeer) kan verdwijnen. Het plaatje hieronder illustreert dit.

vraag 2

Toename broeikasgassen a Schets de kringloop van koolstofdioxide. b Wat is de oorzaak van de toename van broeikasgassen?


037

Figuur 1

Figuur 2

De mensen voegen koolstofdioxide aan de atmosfeer toe wanneer zij iets verbranden waar koolstof in zit. En dat zit bijna overal in. Het omgekeerde van het proces van verbranding is fotosynthese (foto = licht; synthese = aanmaak). Dit betekent dat planten en algen zonlicht gebruiken als energiebron om water en koolstofdioxide om te zetten in koolhydraten en zuur-


038

stof. 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. De gevormde koolhydraten zijn bouwstenen voor 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 naar het heelal ontsnappen en neemt de opwarming van de aarde toe.

Natuurlijk en versterkt broeikaseffect

vraag 3

Wat is het verschil tussen het natuurlijke en het versterkte broeikaseffect?

Er wordt onderscheid gemaakt tussen het natuurlijke en het versterkte broeikaseffect. Zoals hierboven beschreven zijn er gassen in de atmosfeer die er voor zorgen dat warmte op aarde vastgehouden wordt. Dit effect, het natuurlijke 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. Het versterkte broeikaseffect wordt in tegenstelling tot het natuurlijke 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. 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 CO2 vrij die door de natuur was opgeslagen.

Figuur 3

De afgelopen 100 jaar steeg de temperatuur op aarde 0,6 graad Celsius. Dat lijkt weinig maar zelfs een kleine stijging van de gemiddelde temperatuur wereldwijd kan al problemen geven voor mensen, dieren en planten.

http://globalwarming.berrens.nl/oorzaken.htm; http://www.milieucentraal.nl/  http://nl.wikipedia.org/wiki/;  http://www.my-nrg.nl/mynrg/jsp/MyWorld/broeikas.swf: leuke animatie film over oorza 

ken en gevolgen van het broeikaseffect, moet met flash player bekeken worden.

039


Bron 1.2

de gevolgen van het Broeikaseffect

Wetenschappers denken dat de gemiddelde temperatuur op aarde deze eeuw zal stijgen met 1,4 tot 6,4 °C. Zo’n snelle toename is de afgelopen 10.000 jaar niet voorgekomen. De grote marge in de voorspellingen komt doordat de klimaatmodellen niet perfect zijn en omdat niet bekend is welke hoeveelheid broeikasgassen in de toekomst uitgestoten zullen gaan worden. Als het klimaat verandert, zal dat voor mensen, dieren en planten grote gevolgen hebben.

Figuur 4

vraag 1

Problemen door droogte Noem minstens 5 gevolgen door de toenemende droogte.

In ons land zullen veel mensen het fijn vinden als het wat warmer wordt. Het brengt echter problemen met zich mee. Sommige gewassen groeien minder goed door een tekort aan water. De kans op mislukte oogsten neemt daardoor toe. Sommige gewassen kunnen slecht tegen hitte, andere zullen in ons land juist meer kans hebben om te groeien. Sommige planten en dieren kunnen zich niet snel genoeg aanpassen aan gewijzigde omstandigheden en worden met uitsterven bedreigd. Daarnaast neemt de kans op bosbranden toe. Met name in Portugal en Spanje heeft men daar de laatste jaren veel meer last van gekregen. Ook zullen woestijngebieden groter worden.

Figuur 5

vraag 2

Figuur 6

Problemen door water Wat is de oorzaak van de stijging van de zeespiegel? Noem minstens twee oorzaken.

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 voller. Over de hele wereld genomen is de zeespiegel in de afgelopen 100 jaar met 10 tot 15 centimeter gestegen. Voorspellingen over de komende 100 jaar verschillen sterk, maar liggen tussen de 30 en de 90 centimeter extra. Het gaat miljarden euro’s kosten om de kusten met bijvoorbeeld dijken te versterken.


040

Noem nog minstens 4 gevolgen van het broeikaseffect als je kijkt naar de oceanen, naar de hoeveelheid neerslag, naar de volksgezondheid.

vraag 3

Figuur 7

Ook in de oceanen levert het broeikaseffect problemen op. Diverse diersoorten en ook koraal komen in de problemen doordat zeewater te warm wordt. En doordat de polen kleiner worden, wordt het leefgebied van diersoorten zoals ijsberen en pinguïns kleiner. Door het broeikaseffect valt er op bepaalde plaatsen meer neerslag en neemt ook de neerslagintensiteit toe. Dit is vooral het geval in sommige landen van West-Europa, waaronder Nederland. Door het warmer wordende klimaat valt er meer neerslag, ongeveer 3% meer neerslag per graad warmer.

Volksgezondheid

Figuur 8

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 uitdroging). Ook kunnen ziektes zoals malaria voorkomen in gebieden waar dat nu niet het geval is. Vooral in arme landen is het broeikaseffect een groot probleem voor de volksgezondheid.

http://globalwarming.berrens.nl/gevolgen.htm www.mediatheek.thinkquest.nl

 


Bron 1.3

vraag 1

Figuur 9

041

De oplossingen van het Broeikaseffect

Als we het versterkte broeikaseffect succesvol willen bestrijden moeten er nu maatregelen genomen worden. De uitstoot van CO2 bij de opwekking en het verbruik van energie kan gemakkelijk worden verminderd. We bespreken hieronder een aantal maatregelen die wereldwijd genomen kunnen worden, een aantal nieuwe ideeën en een aantal maatregelen waar je zelf aan kunt meewerken. Internationale maatregelen: Het Kyoto-protocol

Noem 5 maatregelen die volgens het Kyoto-protocol genomen moeten worden om het versterkte broeikaseffect tegen te gaan.

In 1997 was er in Kyoto een klimaatbijeenkomst. Regeringen van 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 kernenergie. Nadeel van kernenergie is de opslag voor duizenden jaren van radioactief afval. Voordeel is dat geen CO2 vrijkomt bij de opwekking ervan waardoor kernenergie een oplossing is voor het broeikaseffect. Maar de mens kan ook duurzame energie gebruiken uit natuurlijke bronnen zoals de wind en de zon. Hierbij ontstaan geen schadelijke bijproducten. Maar het zal nog een tijd duren voordat deze vormen van energieopwekking 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 nemen koolstofdioxide op en staan zuurstof af. 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.

opdracht 2

Alternatieve ideeën Verzin nu manieren waarop jij zelf de uitstoot van CO2 kunt beperken. Gebruik daarvoor enkele mogelijkheden die hieronder worden genoemd. • Kunstmatige bomen CO2 weer uit de lucht halen zou een mogelijkheid zijn om het broeikaseffect te verminderen. Een professor uit New York 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 opnemen. Vervolgens zou de CO2 diep onder de grond opgeslagen kunnen worden.


042

• Wolkenmakers Er is een professor die een jacht heeft ontworpen, dat fijne deeltjes zeewater als een nevel de wolken in pompt. Hierdoor worden de wolken dikker en worden meer zonnestralen terug de ruimte in gekaatst. De schepen die de professor heeft bedacht, zijn onbemand en worden door de wind aangedreven. 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 plantaardig plankton; miljoenen zeer kleine planten in de zee. Het fytoplankton haalt onder invloed van zonlicht CO2 uit het water. Daarbij laat het zuurstof achter. Wanneer het dood gaat, zinkt het naar de bodem van de zee en neemt het koolstof in de vorm van koolhydraten met zich mee. Er zijn echter gebieden waar weinig of geen fytoplankton is. Een geleerde is daarom op het idee gekomen om de oceaangebieden met een gebrek aan fytoplankton te bemesten met ureum (een stikstofrijke meststof) waardoor het fytoplankton meer kans krijgt en er meer CO2 uit de lucht gehaald kan worden. Een vorm van bestrijding van het broeikaseffect.

Figuur 10. Kunstmatige bomen

Figuur 11. Wolkenmakers

Figuur 12. Verhoging CO2 absorptie door fytoplankton in de oceanen.


043

Kanjerkaart

Hieronder staan maatregelen opgesomd die mensen zelf kunnen nemen waardoor de uitstoot van koolstofdioxide wordt verminderd. Ontwerp een huis van de toekomst dat zoveel mogelijk voldoet aan een minimum verbruik van energie. Pas daartoe het huis zoals hieronder in de tekening staat aan, want als je kritisch kijkt voldoet dat niet aan die eisen. [denk aan te grote ramen. Er staat een bad in (verbruikt teveel warm water). Een douche waaronder je maximaal vijf minuten mag staan. Een toilet dat geen drinkwater gebruikt (drinkwater kost best veel energie), enzovoort.

Maatregelen waaraan we zelf mee kunnen werken Wij kunnen in het dagelijks leven ook een aantal maatregelen nemen om ons energiegebruik terug te dringen. Hieronder staat een huis waarin veel energie bespaard wordt. Zie onder andere op de volgende websites:  http://globalwarming.berrens.nl/oorzaken.htm  www.milieucentraal.nl/  http://nl.wikipedia.org/wiki/  www.gzo.nl/ihuisvdt.html


044

2 Bronnen over duurzaamheid

Maak zelf een samenvatting van deze bronnen onder andere aan de hand van de schuin gedrukte vragen in de tekst.

Bron 2.1 vraag 1

Begrip ‘Duurzaam’ Geef in eigen woorden weer wat onder duurzaam wordt verstaan.

We kennen allemaal het woord ‘duurzaam’ wel, maar wat wordt daar nu 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 een definitie uit het Brundtland-rapport, die hieronder vereenvoudigd is weergegeven:

‘een duurzame ontwikkeling is een ontwikkeling die zodanig rekening houdt met de behoeften van huidige generaties dat toekomstige generaties ook in hun behoeften kunnen voorzien’.

Bij duurzame ontwikkeling streeft men 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).

Definitie ‘Duurzame chemie’ Alle maatregelen die invulling geven aan een duurzame ontwikkeling binnen de chemie noemt men duurzame chemie.


045

Chemie is zowel een wetenschap als een economische bedrijfstak. Primair is duurzame chemie gericht op de duurzame ontwikkeling van de bedrijfstak. De wetenschap chemie zal door onderzoeksresultaten de duurzame ontwikkeling mogelijk moeten maken. Nadelige invloeden op mens en omgeving dienen geminimaliseerd te worden. Duurzame chemie betekent onder andere schonere processen en verlaging van energie- en grondstofverbruik

Figuur 1

Chemische processen moeten schoner worden, minder energie en grondstof gebruiken en meer zuivere en minder gevaarlijke stoffen opleveren. Hierbij wordt gedacht aan maatregelen als: • productie van een meer zuiver eindproduct (katalysator); • gebruik van grondstoffen die via recycling teruggewonnen worden; • voorkomen van uitstoot en afvalstromen door gesloten kringlopen; • voorkomen van transport van gevaarlijke chemicaliën over de weg en via de spoorlijn (ondergrondse pijplijnen, plaatselijke productie van gevaarlijke stoffen); • inventarisatie van de gevaren van bepaalde onderdelen in de eindproducten; • recycling van gebruikte producten in het productieproces; • risicoanalyse van processen en ontwikkeling van veiligheidsmaatregelen; • efficiënter gebruikmaken van de energie die in processen vrijkomt; • gebruik van duurzame energiebronnen.

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



811&prev=119641

046


Bron 2.2

Voorbeelden van duurzame ontwikkelingen Duurzaam Hout

vraag 1

Figuur 2

vraag 2

Waarom is het belangrijk dat hout duurzaam geproduceerd wordt?

De ontbossing van vooral het tropisch regenwoud is een ramp voor mens en natuur. Negentig procent van alle planten diersoorten komen voor in het tropisch regenwoud. Veel planten zijn nog onbekend en zijn mogelijk van belang voor de ontwikkeling van nieuwe medicijnen of gewassen. Bossen houden water en bodem vast. Wereldwijd wonen miljoenen mensen in bossen en zij zijn voor hun voedsel en andere producten van die bossen afhankelijk. De laatste 30 jaar is het tropisch regenwoud wereldwijd met 25 procent afgenomen. 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, watervervuiling en verwoestijning.

Noem minstens 7 punten waar bij de productie van duurzaam hout rekening mee gehouden moet worden.

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. Een verscheidenheid aan dieren, planten en micro-organismen waarborgen (biodiversiteit). Rekening houden met de gevolgen voor bodem, water, landschappen en ecosystemen. Een ecosysteem is de wisselwerking tussen dieren, planten, micro-organismen en het milieu in een gebied. • De economie Dat betekent onder meer: dat een eerlijk deel van de opbrengsten uit het bos ten goede komt aan de lokale economie en aan het in stand houden van het bos. En dat de lokale bevolking en inheemse volken 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 inheemse volken die in het bos leven of ervan leven. Dat personeelsovereenkomsten in overeenstemming zijn met de wetten en internationale afspraken van de Internationale Arbeid Organisatie (ILO). Je kunt duurzaam hout herkennen aan een speciaal certificaat. Er zijn diverse internationale certificaten in gebruik. De bekendste zijn: FSC, PEFC en CSA. Als je deze afkortingen ziet staan op het hout dat je koopt weet je zeker dat het duurzaam hout is.


047

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 is ook goed voor het milieu. En daar heeft iedereen belang bij. Het is belangrijk dat de natuurlijke hulpbronnen (grondstoffen als bijvoorbeeld hout, grind en tin) niet uitgeput raken en dat de biodiversiteit (de natuurlijke rijkdom aan planten- en diersoorten) niet wordt aangetast. 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.

vraag 2

Noem een aantal maatregelen die jij kunt nemen om duurzamer te consumeren

Hoe kun je zelf bijdragen aan duurzaam consumeren? • Kies voor producten met milieukeurmerken Sommige producten hebben een milieukeurmerk. Dat geeft aan dat het product op een milieuvriendelijke manier is geproduceerd. Milieukeur is hét onafhankelijke keurmerk voor milieukwaliteit. Dit keurmerk staat op onder meer aardappelen, varkensvlees, koffiefilters, kattenbakvulling en cv-ketels. • Klus duurzaam Kies bijvoorbeeld bij het klussen voor milieuvriendelijke verf. • Doe aan afvalscheiding Afvalscheiding is belangrijk voor het milieu. Het betekent dat er minder afval op de afvalberg terechtkomt, dat afgedankte producten worden hergebruikt en dat bijvoorbeeld schadelijke producten, zoals afvalwater, niet in het milieu terechtkomen. In Nederland vindt aparte inzameling plaats van groente, fruit en tuinafval, klein chemisch afval, papier en karton, textiel, kunststof, glas en wit- en bruingoed. • Bespaar energie Veel energie wordt opgewekt met fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas en steenkolen). De verbranding van deze stoffen leidt tot verzuring en grootschalige luchtverontreiniging en tot klimaatverandering. Energie besparen kan door je huis beter te isoleren, de thermostaat een graadje lager te zetten en bijvoorbeeld minder vaak warm te douchen. • Gebruik groene energie Groene energie is duurzame energie. Dat wil zeggen dat de energie niet wordt opgewekt door de verbranding van aardolie, aardgas of steenkool, maar door schone, onuitputtelijke bronnen. • Reis milieubewust en zuiniger Iedereen weet dat het beter voor het milieu is om niet te vliegen. Ook is het beter af en toe de auto te laten staan en vaker de fiets te pakken. Dat is niet alleen goed voor het milieu, je bespaart er ook geld mee. Wie toch wil autorijden kan een zuiniger rijstijl aanleren (het nieuwe rijden), een auto met A- of B-label nemen, carpoolen, autodaten of ‘autodelen’. • Compenseer je vliegreis In Nederland worden jaarlijks meer dan zes miljoen vliegreizen geboekt, waarvan een derde zakelijk. Vliegverkeer veroorzaakt ongeveer 10% van de uitstoot van broeikasgassen.


048

Niet vliegen is natuurlijk het beste voor het milieu. Wilt u toch een vliegvakantie, compenseer dan de milieuschade met ‘Business for climate’ of ‘Trees for travel’. Het ministerie van VROM compenseert al haar dienstreizen via Trees for travel.

Gratis klimaatcompensatie bij elke vlucht is sinds vandaag een feit! Dancing on Ice-winnaar en GTST-acteur Joris Putman gaf vandaag het startsein van dit initiatief van Visitopia en Trees for Travel met het boeken van het allereerste vliegticket met gratis klimaatcompensatie. De gratis compensatie is een grote stap op weg naar het volwassen worden van de markt van klimaatgecompenseerde producten. Via www.gratiscompensatie.nl zijn alle denkbare (lijn)vluchten te boeken met de garantie dat er voldoende bomen worden geplant om de uitgestoten broeikasgassen te compenseren.

Bereken je CO2-uitstoot Om snel de uitstoot van broeikasgassen te kunnen bepalen heeft Trees for Travel een Klimaatcalculator ontwikkeld. Vul je energieverbruik of reisgegevens in en je 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 die van toepassing zijn. Druk daarna op de knop 'berekenen'. De uitkomst wordt daaronder weergegeven. Wil je de berekende waarden compenseren, klik dan op de onderste knop 'CO2 uitstoot 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'. Disclaimer De Kleine Aarde heeft een Klimaatvoetafdruk ontwikkeld waarmee je je eigen levensstijl kunt compenseren. Benieuwd hoe je energiegebruik en dus CO2-productie zich verhoudt tot die van een andere wereldburger of Nederlander? Kijk dan snel op: De Kleine Aarde Live Cool project. Als je die uitstoot wilt compenseren, dan kan dat via Trees for Travel, dankzij onze unieke samenwerking met De Kleine Aarde. Bron: www.treesfortravel.nl  www.vrom.nl/pagina.html?id=10748 


049

Duurzame energie Duurzame-energie is energie die op gewekt 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 getijdenenergie) 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. Ook kun je door je huis duurzaam te bouwen (rekening houden met bijvoorbeeld zonnewarmte) een hoop energie besparen.

Fossiele brandstoffen Opwekking van elektriciteit, kracht en warmte uit fossiele brandstoffen brengt blijvende schade toe aan ons milieu. • Bij de verbranding van fossiele brandstoffen komt het broeikasgas CO2 vrij. De groeiende uitstoot van CO2 kan leiden tot klimaatveranderingen • Vrijkomende stikstofoxiden en zwaveloxiden veroorzaken zure regen. Zure regen tast ook oerwouden aan • Op langer termijn kunnen fossiele brandstoffen opraken. Bij het gebruik van duurzame energie komen er geen schadelijk stoffen vrij en deze duurzame energiebronnen raken nooit op. (Een uitzondering is biomassa , omdat bij de verbranding hiervan wel schadelijke stoffen kunnen vrijkomen).

vraag 4

Wat is het verschil tussen fossiele brandstoffen en duurzame brandstoffen?

vraag 5

Wat wordt er verstaan onder duurzame energie?

050


Bron 2.3 vraag 1

Kringlopen Maak voor de volgende gebruiksmaterialen: voedsel, benzine, plastic, hout een kringloop zoals hieronder is aangegeven.

Om een duurzame ontwikkeling handig te kunnen beschrijven kun je naar kringlopen kijken. Kringlopen, het woord zegt het al, zijn cirkelvormige processen, waarbij elke positie in de cirkel weer gevolgen heeft voor de daarop volgende positie in de cirkel. Een voorbeeld van een materialenkringloop is de volgende:

Figuur 3

consumptie

afval verwerking

productie

‘voorraad’ (buffer)

In deze kringloop worden de verschillende stadia/situaties van een stof, product of materiaal met elkaar in verband gebracht. De zon levert energie aan de aarde, en vanaf het ontstaan van de aarde is er een voorraad (buffer) aan bruikbare grondstoffen. Deze grondstoffen worden door de mens onttrokken aan de aarde door ze in een bepaald productieproces op te nemen. De producten worden geconsumeerd en na consumptie weer teruggeven aan de aarde in de vorm van afval. Dit afval wordt weer toegevoegd aan de voorraad die de aarde (de natuur en het milieu) in zich draagt en daarmee is de kringloop gesloten.

Duurzaamheid (duurzame ontwikkeling) en kringlopen

vraag 2

Hoe zou je de kringlopen die je in vraag 1 hebt getekend duurzaam kunnen maken? Wat moet je dan doen/veranderen aan de kringloop? Bedenk steeds minimaal twee oplossingen.

Als je naar bovenstaande kringloop kijkt dan lijkt het alsof deze kringloop ononderbroken door kan gaan. Bovendien lijkt het alsof de toevoeging van afval aan de voorraad (de buffer) er voor zorgt dat de kwaliteit van die buffer hetzelfde is en blijft. Maar dit is vaak niet het geval. Als dit wél zo is dan spreken we van duurzame kringlopen.

051


Kringlopen op microniveau (moleculen en atomen) en duurzame ontwikkeling Als je nu van het macroniveau (materialen zoals aardolie) langzaam inzoomt naar het microniveau (het niveau van de moleculen en atomen, bijvoorbeeld kooldioxide) dan kun je op een gegeven moment duidelijker aangeven wat je zou kunnen doen om kringlopen duurzamer te maken. Een voorbeeld. De kringloop van het element koolstof kun je met behulp van figuur 3 beschrijven:

Koolstof komt voor in de moleculen van aardolie. Aardolie wordt verwerkt tot benzine, die bijvoorbeeld in een auto wordt verbrand. Bij de verbranding ontstaat koolstofdioxide en water. Deze koolstofdioxide kan door planten en bomen weer omgezet worden in glucose dat als voedsel dient voor de planten en bomen. Hierbij komt zuurstof vrij. Echter niet alle koolstofdioxide kan door planten en bomen opgenomen worden, omdat de hoeveelheid benzine die verbrand wordt te veel is. Het evenwicht wordt dus verstoord en het teveel aan koolstofdioxide komt vrij in de atmosfeer. Als alle koolstofdioxide die vrijkomt bij de verbranding weer opgenomen wordt door de planten en bomen spreken we van een duurzame kringloop.

vraag 3

Beschrijf hoe je van aardolie benzine kunt maken.

vraag 4

Geef de reactievergelijking van de verbranding van benzine. Hierbij ontstaan kooldioxide en water.

vraag 5

Geef de reactievergelijking van de fotosynthese. Hierbij ontstaat uit kooldioxide en water glucose (C6H12O6) en zuurstof.

vraag 6

Bekijk onderstaande kringloop en schrijf nu in eigen woorden op wat je onder de kringloop van koolstof verstaat en beschrijf ook waarom deze kringloop niet duurzaam is en niet duurzaam kan zijn.

Verbranding van benzine: productie van o.a. CO2

Figuur 4

Deel CO2 opgenomen bij fotosynthese

productie

‘voorraad’ (buffer)

052


Bron 2.4

Duurzaamheid en NS (een voorbeeld)

vraag 1

Welke maatregelen ten aanzien van duurzaamheid heeft de NS getroffen?

vraag 2

Met welk van de criteria voor duurzaamheid (zie bron 3.4) heeft de NS iets gedaan?

vraag 3

a Zou je zoiets ook voor auto’s kunnen formuleren? Wat dan? b En voor vliegtuigen en boten?

Figuur 5

Trein schoon en duurzaam De trein is in vergelijking met de meeste andere vervoersmodaliteiten schoon en duurzaam. Dit betreft bijvoorbeeld het geringe ruimtebeslag van treinvervoer (voor wegen en parkeerplaatsen), de minimale emissie 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 klimaatproblematiek zijn dit belangrijke aspecten.

Werken aan een duurzaam NS Het milieubeleid van 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. NS werkt nu al 16% energie-efficiënter dan 1997. Ons doel is om in 2010 20% energie- efficiënter te werken ten opzichte van 1997.

Bron: http://www.ns.nl  duurzaamheid en NS



053

theorieblad


Bron 2.5

Theorieblad Duurzaamheid Dit theorieblad is een samenvatting van de bronnen over duurzaamheid zoals ze bij Activiteit 3 gegeven zijn. Vergelijk je eigen samenvattingen met dit theorieblad!

Kringlopen en duurzaamheid op macroniveau en op microniveau:

Consumtie voedsel en materialen Productie fossiele brandstoffen

Afval verwerking

‘Voorraad’ (buffer)

Definitie duurzame ontwikkeling Duurzame ontwikkeling is een ontwikkeling, die voorziet in de behoeften van de huidige generatie, zonder daarmee voor de toekomstige generaties de mogelijkheden in gevaar te brengen om ook in hun behoeften te kunnen voorzien. Criteria voor een duurzame ontwikkeling: 1 Een duurzame ontwikkeling moet streven naar een evenwichtige welvaartsverdeling. 2 Binnen een dergelijke ontwikkeling moet voldaan worden aan de basisbehoeften van iedereen. 3 Er mag geen afwenteling van problemen naar elders in deze wereld of naar de toekomst toe plaatsvinden. 4 Een duurzame ontwikkeling betekent: zuinig omgaan met de voorraden (voedsel, grondstoffen e.d.) die we hebben. 5 Een duurzame ontwikkeling moet voorkomen dat de natuur en het milieu aangetast worden. 6 Ook moet verontreiniging van natuur en milieu voorkomen worden. 7 Een duurzame ontwikkeling moet respect en waardering voor de natuur inhouden en stimuleren. 8 Binnen een duurzame ontwikkeling is behoud van een grote biodiversiteit van belang. 9 Daarbij moet een teruggang in soortenrijkdom voorkomen worden. 10 Een duurzame ontwikkeling moet natuurontwikkeling bevorderen.


Notities

054

module 03 leerlingentekst ecoreizen bv Nieuwe Scheikunde ecoreizen bv De reis: wat en hoe? Module 03 Leerlingentekst

Recommend Documents