INHOUD Thema 1 Plastics §1 Plastics om -
1.01 1.12
1.15 1.17 1.25 1.35
1.45 1.47 1.52 1.56
1.60 1.64
§2 §3 §4 §5 §6 §7 §8 §9 §10 § 11 § 12
2.01 2.07 2.08
2.15 2.17
heen
Nadere verkenning van plastics Vormgeving van plastics De levensloop van polyetheen verpakkingsfolie Additiepolymeren Condensatiepolymeren: polyesters en polyamiden Nog meer plastics
Afval De PET-fles De industriële produktie van polyester textielvezel Samenvatting Opgaven
Thema 2
§1 §2 §3 §4 §5
je
Suiker
-
Inleiding Van biet tot suiker Produktieprocessen Energie en milieu Economie, handel en werkgelegenheid
Thema 3 Voeding §1 Inleiding §2 Landbouw §3 Voeding en energie §4 Lipiden, echte smaakmakers §5 Eiwitten §6 Voedselbederf en spijsvertering §7 Biotechnologie §8 Toevoegingen aan voedsel en analyse -
3.01 3.02 3.05 15
3.
3.24 3.30
3.35 3.39
Thema 4
4.01
4.10 4.13 4.17 4.21 4.26
4.32 4.39 4.45 4.50 4.54 4.64 4.70
§1 §2 §3 §4 §5 §6 §7 §8 §9 §1O
§11 §12 §13
-
Examen doen
Inleiding Basisbegrippen
Atoombouw en chemische binding Zouten Zuren en basen Reductoren en oxidatoren
Energie, reactiesnelheid, evenwicht Koolstofverbindingen Macromoleculaire stoffen Rekenen in de chemie Analyse Industriële chemie Een examen helemaal
I I
,
1.1
Th?ma
1
Plastics
Plastics
om
je
1
de
cartoon
Bekijk
het afgebeelde
heen
en
schrijf
huishouden
(bijv.
äeze kent
plastic zijn gemaakt.
van
omgeving
Schrijf uit je eigen plastic zijn gemaakt. 2b Schrijf de namen van 2a
de
materialen in
en
op welke voorwerpen 5
andere voorwerpen op die van
gebruikte plastics op, voor zover je
PVC).
Zo'n 80 jaar geleden waren er nog geen plastics. Toch gebruikte toen voorwerpen die we nu ook gebruiken (bijv. emmers). 3a Schrijf voorwerpen en gebruiksartikelen op die nu veelal uit plastic bestaan, maar die in het begin van deze eeuw van andere waren vervaardigd. op uit welke materialen de toen gebruikte
fuaterialen 3b
Schrijf
men
voorwerpen
bestonden.
gebruiken
?a Waarom
we
door na te
onderbouwen
nu zoveel plastics? Probeer je antwoord te gaan welke eigenschappen van de diverse
materialen belangrijk zijn.
er zoveel plastics gebruikt worden of geef Je de voorkeur aan andere materialen, zoals bont, metalen, hout, wol, katoen, steen en leer? Motiveer je antwoord. 1b Vind
jij
het
goed dat
Plastics of kunststof? ?n het dagelijks leven spreken voorzetraam
we
het eerste gezicht
pen,
een
kleding. Ons die er niet zijn als je
waarnemen
een penhouder,
een
de
zijn verschillen in
plaat, later bij enkele proeven terug.
toepassingsvormen: komen we
plastic
van kunststof en van synthetische
taalgebruik suggereert verschillen stoffen scheikundig analyseert. Wat we op
van een
een
vezel.
Op
de vorm
1.2
Vanuit
de
stof bestaat. §2
meer. gaan nu
kijken we naar de soort moleculen waaruit de Over de scheikundige analyse van plastics leer je in
scheikunde
aard en opbouw van de moleculen. De verschillen tussen plastic, kunststof en synthetisch bestaan alleen in het spraakgebruik. We vinden plastic kleding kil en koud klinken, dus we spreken liever van synthetische kleding. één Plastics en kunststoffen zijn verschillende aanduidingen voor We
in
op de
Ïnateriaalsoort. tnkele kenmerken van deze materiaalsoort zijn: · Het materiaal wordt week (plastisch) bij temperatuurverhoging. ?ier komt de naam plastics vandaan. (In de volgende paragraaf leer
dat niet alle plastics week worden bij verhitting.) Het materiaal wordt door de mens in fabrieken of laboratoria Hier komen de gemaakt en dus niet in de natuur aangetroffen. benamingen kunststof en synthetische stof vandaan. Synthetische We geven kleding wordt in fabrieken gemaakt (gesynthetiseerd). hiermee het verschil aan met natuurlijke kleding, die van Je
·
is gemaakt. (Veel mensen beschouwen plastic als ïmitatiemateriaal met slechte eigenschappen. Je kunt na afloop van äit thema zelf beoordelen of die kwalificatie juist is.) · Plastics/kunststoffen bestaan uit zeer grote moleculen. Deze grote moleculen worden ook wel macromoleculen genoemd. MoIrnassa's
katoen,
wol, e.d.
van 1,0'106 gmol-1of meer komen voor. Voor de veel gebruikte ° lOs grool -I. plastics varieert de molmassa van 4, 0.104- tot 5, .
je macromoleculen aan, zoals eiwitten, DNA en cellulose. De moIrnassa's van deze moleculen liggen vaak ver boven ?,0'106 gmol?. Je spreekt dan echter niet van plastics of kunststoffen, maar van natuurlijke of biologische macromoleculen. we Deze worden behandeld in het thema voeding. In dit thema beperken
Ook
in
de natuur
ons
tot
de door
tref
de mens
gemaakte macromoleculen.
veel soor?en plastics. Hiermee bedoelen we dat er een grote verscheidenheid bestaat in soorten moleculen waaruit plastics kunnen
Er
zijn
bestaan.
I
1.3
thema
je in dit gebruikte soorten moleculen leer
en meest
De'bekendste kennen.
met
In het dagelijks leven krijg je hooguit maken.
lijkt
Toch
andere,
alsof er veel
het
doordat
elke fabriek
!n proef
1
en vormen,
soorten te
soorten zijn. Dit komt onder Zo noemt z?Jn eigen produktnaam heeft. vezel 'Twaron' en Ou Pont geeft
onderzoek je verschillende
ëigenschappen
25
meer
zijn supersterke plastic aezelfde vezel de naam 'Kevl?r'.
AKZO
zo'n
.
zoals platen,
plastics. staven,
Je
kijkt
vezels,
naar
flessen
en
folies. 1
.
Verkenning van plastics
Plastics en de auto kwam bijna geen kunststof ln de auto uit het begin van deze eeuw werden toen gemaakt en toegepast. voor. Slechts enkele plastics kunststof. De naar Bakeliet was de eerste volledig synthetische Belg Baekeland synthetiseerde het bakeliet. Amerika geëmigreerde Amerikanen spraken zijn naam
uit
als 'Bakelite';
vandaar
De
de naam van
äe naar hem genoemde kunststof. Voor 1908 werden er wel half-synthetische
Dit zijn natuurlijke zijn veranderd.
macromoleculen
kunststoffen geproduceerd. die door een chemische reactie
1838 de eerste half-synthetische Amerikaan Goodyear maakte in een macromoleculaire kunststof. Hij behandelde natuurrubber, Rubberfabrieken voeren dit verbinding uit de rubberboom, met zwavel. van rubber. Hierdoor proces nog steeds uit; het heet vulcaniseren autobanden, elastiekjes en de rubber stevig en geschikt voor
De
?ordt
t:ondooms.
reed op rubber banden, de Citroën banden van gevulcaniseerde tiat ook. De T-Ford reed op
De
T-Ford
tie
Citroën
uit
1925
rijdt
op
banden van
kunststoffen: synthetisch.
zijn
ook
ze
synthetische
bestaan
uit
uit
1990
doet
natuurrubber, rubber. Moderne rubbers
macromoleculen
en
zijn geheel
1.4
voor de bereiding van Cellulose is ook een veel gebruikte grondstof zo'n celluloseprodukt. half-synthetische kunststoffen. Viscose is viscose. Kleding bestaat vaak geheel of gedeeltelijk uit nitrocellulose uit in 1868 maakte de Amerikaan John Wesley Hyatt werd toegepast als salpeterzuur en cellulose. Deze kunststof en als kunstzijde in kleding, voor de produktie van biljartballen aan nitrocellulose. fotografische film. Hyatt voegde kamfer toe de markt onder de naam celluloid. Nitrocellulose met kamfer kwam op het fungeert als Kamfer vermindert de brosheid van de kunststof, transparante Je komt nitrocellulose nog wel tegen in weekmaker.
lakken.
celluloseacetaat gemaakt. Deze 'half-synthetische (de films en textielvezels kunststof is geschikt voor fotografische merknaam tricel staat voor cellulosetriacetaat) kunststof. Dit geldt ?teeds meer onderdelen van een auto bestaan uit de accessoires. De T-Ford had voor de carrosserie, de motor en
Rond
1890 werd er
.
?half-synthetische) moderne
kunststof
banden
en ramen van
celluloid,
auto bevat 80-100 kg kunststof.
bverzicht
van enkele
veel gebruikte kunststoffen
onderdeel
kunststofsoort
banden
synthetische rubber
verf
alkydharsen,
carrosserie
polyesters,
in
een auto
(styreen-butadieenrubber)
urethaanharsen
polypropeen,
ABS(acrylonitril-
butadieen-styreen)
.
de
koplampen
perspex
bekleding
motoronderdelen
nylon, polyester, polyurethanen polyacetaal, polypropeen polypropeen, PVC, polyetheen, rubbers, PVC, nylon
lijmen
epoxylijm,
kussenvulling dashboard
accessoires
,bumpers
PVC
polypropeen
PVC
nylon,
ABS
1
1.5
óp een totaal
van ca.
2500
uit kunststof.
onderdelen
onderdelen bestaan honderden autoPer automerk zijn er verschillen. Sommige
Naar éxperimentele auto's bestaan geheel uit kunststof. de auto toenemen. verwachting zal het kunststof aandeel in S Welke voordelen biedt het gebruik van plastics in de auto boven
net gebruik
van metalen?
en vul auto na waar onderdelen van kunststof zitten net bovenstaande overzicht aan. Kijk ook onder de motorkap. Gb Vind je dat kunststoffen in de auto als imitatiematerialen geschikt? worden toegepast of zijn ze vanwege hun eigenschappen erg met een motor 7 Verwacht je dat er ooit een auto ontwikkeld wordt Ga Ga
van
bij
een
plastic?
Geef een
toelichting.
toepassingen van plastics Niet alleen de autofabrikant gebruikt
Andere
kunststoffen, we van De wereldproduktie gebruiken allemaal steeds meer kunststoffen. 50 miljard kg per jaar. kunststoffen bedraagt momenteel zo'n De toepassing in de diverse sectoren vind je hiernaast. op. 8 Schrijf 3 toepassingen van kunststoffen in de medische sector 9 Schrijf 3 toepassingen van kunststoffen in de bouw op. steeds
meer
kunststoffen ligt tussen 0,9'103 kg.m-3. 1,5'103 kg,m-3. Neem als gemiddelde dichtheid 1,2'103 in m3. 10 Bereken het jaarlijks gebruik van kunststoffen
De
van de meeste
dichtheid
de kunststofsector eerste reden voor de grote groei van Jaren vijftig is de lage prijs van plastics in verhouding
De
materialen. De
tweede
universiteiten betere
is
reden
en
en
sinds de
tot
andere
kwaliteit van plastics. Wetenschappers aan steeds technologen in de chemische industrie maken de
plastics.
het gegeven derde reden voor de groei van de plasticssector is en complexe äat je plastics makkelijk in de meest uiteenlopende De
vormen kunt
'gieten'.
1.6
De?groei van het gebruik van plastics gaat door. medische sector op diverse terreinen steeds meer ZlJn van polypropeen
Injectiespuiten
ûit
en
Zo
gebruikt
de
kunststoffen. kunststofgewrichten bestaan
polyacrylaten.
nieuwste uitvinding is afbreekbaar plastic. Kunststof aders van een combinatie van polyurethaan en polymelkzuur breken in het lichaam langz?am af. Lichaamseigen weefsel vervan9t dan de Óe
kunststof. zeilen, sleepkabels, àiverse sportartikelen en vliegtuigconstructies. Het produkt bestaat üit een composietmateriaal (samengesteld materiaal). De sterke vezel ls ingebed in beton of een kunststof, waardoor het geheel erg sterk Supersterke
vezels vind je in motorhelmen,
ls. Supersterke
vezels bestaan
meestal
uit
polyetheen
of
polyaramide.
van plastics tigenschappen De eigenschappen van kunststoffen -afgestemd op worden steeds beter toename-' in gebruik äe eisen van de gebruiker. Wel is het zaak de 8 en 9 kritisch te bekijken vanuit milieu-oogpunt. In de paragrafen besteden we aandacht aan afval- en grondstofproblemen. ?e gaan nu nader in op eigenschappen van kunststoffen. In het vak scheikunde houden we ons ook bezig met het bestuderen en verklaren .
van eigenschappen ?e onderscheiden
van de
stoffen.
eigenschappen
chemische en mechanische
?ysische
van
materialen in fysische,
eigenschappen.
eigenschappen
coating van elektriciteitsdraden bestaat uit PVC of polyetheen. Ben elektriciteitsbuis is gemaakt van PVC. Chips vqor comput?rs zijn 'helemaal in plastic ingebed. Pannen hebben kunststof handgrepen. en piepschuim gebruik je als '(vaak bakeliet of melamineformaldehyd) De
warmte-isolatie. Plastics geleiden
warmte en
1? Je materiaal?euze bepaalt
Je
elektriciteit de
slecht. warmte-isolerende werking.
deze werking nog verder verbeteren?
'(?enk aan
isolatiematerialen
voor de huizenbouw.)
Hoe
kun
1.7
Plastics
hebben
dichtheden
be
dichtheid in vergelijking met metalen. 1,5'103 diverse plastics variëren van 0,9 tot
een lage
van de
kg,m-3.
di chtheid
materiaalsoort magnesium
1,74
aluminium
2,70
ijzer
7,87
11,35
lood polyetheen
(lage dichtheid) polyetheen (hoge dichtheid)
0,92
polypropeen
0,90
polystyreen
1,07
polyamide
soorten)
(enkele
0,96
1,11
1,18
perspex (met
1,35
(hard)
polyvinylchloride polyester
kg.m-3)
8,96
koper
.
(in
glasvezel)
1,80 2,20
teflon
dichtheden van de plastics zijn bij benadering gegeven. en de tiichtheid hangt onder andere af van de produktiewijze
NB.
De
De
inolmassa.
gewichtsbesparing op en dus toenemende mate lichte ènergiebesparing. In vliegtuigen worden in (polyaramiden). Het metalen gecombineerd met supersterke plastics daalt hierdoor. Arall is een composietmateriaal
Veel kunststoffen
in
een
auto leveren
brandstofverbruik van een polyaramide en aluminium. ?2 Stel dat in een auto met een carosserie
van
500
kg 25
Neem aan dat de inassaprocenten vervangen worden door kunststof. de kunststof een gemiddelde carrosserie uit ijzer bestaat en dat wordt er bespaard? 'dichtheid heeft van 1,2 '103 kg.m-3. Hoeveel massa
1.8
Een
nadeel van
plastics is
de
lage verwekings('smelt')temperatuur.
meeste van de veelgebruikte plastics rond de 100°C of lager. temperaturen De
al zacht bij
verwekingsgebied
plasticsoort polyetheen (PE), lage dichtheid polyetheen, hoge dichtheid (PVC) polyvinylchloride
polystyreen
(PS)
perspex/plexiglas (PP)
polypropeen
nylon
worden
(in
°C)
vanaf
100
120 70 90 90
170
220
6
300
teflon eigenschappen
Chemische
De koolstof voorkomt is zwart, het bevat veel roet. afbraak van de plastic door licht (fotolyse). een stof die ?VC bevat een anti-oxidant. Een anti-oxidant is
Landbouwplastic
voorkomt
dat
aangetast. ?iepschuim vlamdover.
PVC
door oxidatoren, zoals zuurstof
ontbrandt makkelijk.
Isolatieplaten
en ozon
wordt
bevatten daarom een
contact brengen. Zuur ?olyesters moet je niet te lang met zuur in ?eageert met de polyester. niet wezenlijk be chemische eigenschappen van plastics verschillen De soorten bindingen in de moleculen van t f f en met kleine moleculen. een reactie aangaat en of een bepalen met welke 'stoffen een plastic (Je leert vanaf §4 dat de plastic gevoelig is voor fotolyse. van die in kleine bindingen in plasticmoleculen niet verschillen Het is dan ook onjuist om te zeggen dat plastics niet moleculen.) een groot molecuul helemaal reageren. Wel duurt het lang voordat chemisch bestendig is. g?reageerd heeft. We zeggen dat een plastic s
o
1.9
Beschermende
d?
verhogen
zoals anti-oxidanten en UV-beschermers,
stoffen,
bestendigheid. f
De
iz
tie met meeste plastics branden
Rea
c
s
u
u
r
f
(brandbaarheid) st Brandgevaar is dan 0
goed.
ook een van de
toepassing van plastics. Men voegt aan plastics Plastics met soms vlamdovers toe om Let brandgevaar te beperken. PVC en teflon, !veel chloor- of fluoratomen in het molecuul, zoals
bedreigingen
bij
de
.
wel
niet. Ze ontleden giftige stoffen vrij.
branden vaak
bij
Teflon
hierbij komen temperaturen; ontleedt onder andere in het zeer
hoge
?chadelijke waterstoffl?oride (HF). voor isolatiedoeleinden moet i3 piepschuim (polystyraenschuim) een schuim groter vlamdovers bevatten. Waarom is het brandgevaar bij äan bij een massief stuk plastic?
Rea
c
tie dat s
m?
t
a
?
a-e
r
est
0
f
fen
plastics niet afbreekbaar zijn en daarom zeggen met schadelijk voor het milieu. Dit zou betekenen dat plastics niet Hierboven heb je andere stoffen of onder invloed van licht reageren. al gelezen dat dit onjuist is. afbreekbaar. De meeste plastics zijn niet of slecht biologisch geen vat op. ?acteriën en andere micro-organismen krijgen er ln §10 lees je meer over biologisch afbreekbare plastics. of 14 Vind je het slecht afbreekbaar zijn van plastics een voorvaak
?e
hadeel? Licht je antwoord toe.
ljzer Je met
bescherm
verf of
je tegen roesten met een menielaag een
?lastic materialen Mechanische be bumper
en
hout bescherm
impregneermiddel, omdat het anders rot. en hout. vergen veel minder onderhoud dan metalen
eigenschappen
van een auto
is hard
en moet
tegen een stootje kunnen. Het
tuinslang is flexibel, je kunt hem makkelijk oprollen. steen tegenaan van een ME'er knapt niet als er een dikke
Een
schild
gegooid
Als je met een wordt, een voorzetraam van kunststof doet dat wel. de splinters je hamer op een doorzichtige plastic pen slaat, vliegen 'om
de
oren.
1.10
het over mechanische eigenschappen. Hieronder verstaan sterkte bij sterkte bij slagbelasting, buigbaarheid,
WeYhebben
hardheid,
we
van plasticsoort enz. Deze eigenschappen verschillen trekbelasting, tot plasticsoort. en het Rubbers zijn zeer buigbaar, ze breken niet bij slagbelasting kost weinig kracht ze uit te rekken of in te drukken. Perspex is (Bij proef 1 heb je hard en bros, oprekken is bijna niet mogelijk.
kunnen onderzoeken.) Mechanische eigenschappen kunnen op een aantal manieren afgestemd PVC. worden op de gebruikseisen. Zo onderscheiden we hard en zacht
diverse plastics op
dit
soort
eigenschappen
begint bij 80°C te PVC zacht. Bij verweken. Toevoeging van een weekmaker maakt
In hard
PVC
zitten
kamertemperatuur 2
PVC
Hard
bok kun
je
geen
is het
toevoegingen,'
dan een
het
flexibel plastic.
maken
meer
van het mengsel
soorten plastics met elkaar mengen. zijn een gemiddelde van die van de
plastics. ?olystyreen
is
een hard
ï:lexibel. Koffiebekertjes
plastic, van
polystyreen
plastic 'zijn
met
De
eigenschappen
afzonderlijke
15%
natuurrubber
gemaakt van po l.ys tyr-e en
I
iS)
;
Versterkende materialE.? verbeteren de mechanische eigenschappen. maakt de l?olyester is hard en bros, toevoeging van glasvezel polyester sterk. Je kunt er boten van maken. ?e kunt dus de eigenschappen van plastics op diverse manieren Je kunt beïnvloeden en afstemmen op de wensen van de consument. vulmiddelen en weekmakers toevoegen en verschillende soorten plastics met elkaar mengen. verschillende soorten monomeren Dok kun je C0polymeren produceren: Zo ontstaat äienen als reactant voor de bereiding van een polymeer. als je äe copolymeer ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) acrylonitril, butadieen en styreen met elkaar laat reageren. ?5 Tot voor 20 jaar waren autobumpers van metaal, nu van een sterke de voorkeur? kunststof als ABS of polypropeen. Waaraan geef
jij
Licht je antwoord toe.
I
1.11
Naast
eigenschappen
als duurzaamheid,
consument ook eisen aan het ook waf.
?inder?n spelen
uiterlijk
prijs
en
van een
sterkte stelt de produkt. Het oog wil
wit kampeerservies is aantrekkelijk en lijmstiften met een kleurig uiterlijk zijn goed ?erken?ar. Kleurstoffen worden tijdens h?t fabricageproc?s door de graag met gekleurd speelgoed,
de
kleurechthel.d
gegarandeerd l.s. Het oog wil meer: een contactlens moet zeer doorzichtig zijn; hetzelfde geldt voor een voorzetraam van polyacrylaat. De meeste gebruiksplastics zijn zonder toevoegingen t r-ans pa r ant; Polyetheen, polypropeen, teflon en de nylonsoorten vormen meestal uitzonderingen. Doorzichtige plastics hebben vergelijkbare optische
kunststof,gemengd waardoor n.og
..
eigenschappen als glas. toepassingen van kunststoffen waarvoor het gewenst
16 Noem
ze
transparant zijn.
is dat
1.12
2
Nadere verkenning van plastics tn proef 1 heb je plastics onderzocht op vormen en eigenschappen zonder uitgebreide proeven te doen. In deze paragraaf bekijk je plastics met een scheikundig oog. Je leert de verscheidenheid kenne_ aoor experimenten te doen. De naamgeving van de plastics sluit aan
1
bij
de
proefresultaten.
!n de vo?ige paragraaf heb je kennis gemaak? met 'grote in eigenschappen en vormgeving verschillen ',. In deze paragraaf breng je daar een ordening in aan. De chemische samenstelling van de lange moleculen is de basis voor de ordening. 0e leert dat kleur, doorzichtigheid, hardheid, flexibiliteit e.d. weinig zeggen over de soort macromoleculen waaruit een plastic bestaat. 3
.
De
Piepschuim
brandtest
en het brandgedrag
ëigenschappen
en daarmee
roetvorming duidt op de
koolstofdioxide 17a Hoe toon 17b Hoe toon
Piepschuim
en
geven
informatie
over de chemische
over de soort moleculen van de plastic. aanwezigheid van koolstof; een test op
water is positief.
je koolstofdioxide aan? Geef de reactievergelijking. je water aan? Geef de reactievergelijking.
bestaat
dus
uit
moleculen,
die in elk geval
C
en
H
bevatten. Het brandgedrag en de geuren zijn karakteristiek voor kunststof polystyreen. De vlokken, de folie, het schuim en het koffieb?kertje bestaan uit dezelfde soort moleculen: '(
formule
Deze
De
1)
notatie gebruiken
lange moleculen weer te geven. De ?enheid tussen de haken komt steeds terug. Deze noemen we de ?erhalende of repeterende eenheid. '(Je hoeft deze molecuulstructuur nu nog niet te leren.) we
om
de
1.13
(n) is de aantal repeterende eenheden per molecuul pOlymerisatiegraad. ia Waarom schrijven we niet de complete structuurformule
Het
polystyreen op? 19 Een polystyreenmolecuul Bepaal de molmassa. 20 Polyetheen heeft
heeft
een
van 2,0'103.
pOlymerisatiegraad
als herhalende eenheid [-
CHz-
CHz
van
Een
-].
molecuul heeft een massa van 1,00·10s u. Bepaal de
polymerisatiegraad. Uit
de proeven
1
en
3
van
dit
thema
heb je geleerd
dat een soort
kan hebben. verschijningsvormen verschijningsvormen zijn: folie, vezel, schuim, plaat zijn ook plastics in oplossing: verven en lijmen. 0e gaat proeven doen om een plasticsoort te herkennen. weet je dat de brandtest een centrale plaats inneemt. onderzoek je verschillende soorten plastic. Als je het
plastic verschillende
goed een
Enkele en
staaf. Er
uit
proef In proef 4 onderzoek
doet, kun je iets zeggen over de chemische samenstelling plastic. Je leert ook de bijbehorende naam kennen.
4
Onderzoek van plastics
5
Thermoplasten en thermoharders
3
van
(Klassikale opdracht) Leg de voorwerpen van dezelfde soort plastic uit proef 1 bij elkaar. 21
bij thermoharder wordt bij verhitting niet plastisch (wel treedt sterke verhitting ontleding op; deze zie je aan bruinkleuring of kenmerken verkoling). Ook lost een thermoharder niet op. Deze twee kun je verklaren vanuit de moleculaire opbouw. Een thermoharder bezit geen afzonderlijke moleculen. De macromoleculen zijn via aan elkaar gebonden. Je kunt een bruggen äwarsverbindingen Een
-
-
thermoharder als een reuzenmolecuul beschouwen.
1.14
Een
In
thermoplast
daarentegen
heeft
wel
afzonderlijke
moleculen
stukje polyetheen zitten veel poleytheenketens van verschillende iengten. polyethe-en' "als thermoplast lost op in een een
.
geschikt
oplosmiddel;
de
afzonderlijke moleculen
verspreiden
zich
over het oplosmiddel. Is er verschil tussen het oplossen van een polymeer en van een iaagmoleculaire verbinding? Licht je antwoord toe. 23a Rijg paperclips zodanig, dat je een model krijgt van een thermoplast. 23b Doe hetzelfde, maar nu voor een model van een thermoharder. 22
Je kunt
gekookte
spaghetti gebruiken als model voor thermoplasten Spaghetti met wat olie is een goed model voor een
en
thermoharders. thermoplast; je kunt er de afzonderlijke slierten ('moleculen') uit trekken. Zonder olie kleven alle slierten aan elkaar; j? kunt ze n i.et; verwijderen zonder ze kapot te maken. ?4a Hoe vaak kun je een thermoplast vorm geven en hoe vaak een thermoharder? Licht je antwoord toe. ?5 Bij brand in een gebouw met veel kunststof is het gevaar voor de gezondheid door vrijkomende giftige stoffen groter dan het gevaar van verbranding. Hoe ontstaan deze stoffen? Gebruik je ervaring van proef 4. .
1.15
Vormgeving van
plastics
Bekijk nog eens de voorwerpen van proef 1. Je ziet een zo van de rol, ziet er verscheidenheid aan vormen. Huishoudfolie, vorm. éenvoudig uit; het huis van een fototoestel is ingewikkeld van in de vorm van Plasticverwerkende bedrijven maken uit grondstoffen, Een poeder of korrels (granulaat), eindprodukten en halffabrikaten. plaat is een halffabrikaat, een emmer is een eindprodukt. vorm. Thermoharders krijgen direct bij de bereiding hun definitieve .
.
De
verloopt gelijktijdig
chemische bereidingsreactie
vormgeving. Bij proef 6 6
krijg
te
je hiermee
met
de
maken.
Polyurethaan schuim
Voor thermoplasten
bestaan
er diverse
bespreken er drie en in proef
7
krijg
vormgevingstechnieken. je nog met een
We
vierde te
maken.
Spuitgieten
de korrels. Er In de afgebeelde machine verhit men het poeder of Een ontstaat een plastische kunststof, een stroperige vloeistof. Soms worden er schroef homogeniseert de plastische kunststof. De gemengd. kleurstoffen, stabilisatoren of weekmakers doorheen de mal (of matrix) plastische kunststof wordt via een spuitmond in de Na afkoeling wordt het harde plastic produkt uit geïnjecteerd.
vorm van de mal bepaalt de vorm van het produkt. Spuitgieten is een discontinu proces. De plaats van het injecteren de onderkant van een is vaak nog zichtbaar. Kijk maar eens naar
mal verwijderd.
De
emmer; je ziet er een afdruk of puntje. ?6 Waarom is spuitgieten niet geschikt voor thermoharders?
?xtrusie Net als bij
het spuitgieten
v?rhitting plastisch
gemaakt.
of granulaat door schroef perst de plastische
wordt poeder Een
massa
1.16
Na
afkoeling
bepaalde vorm naar buiten. door een spuitmond met een verdere hewerking. is het produkt geschikt voor Net als bij een slagroomspuit, Extrusie is een continu proceS. de vorm van het produk,t. Buizen, .bépaalt de vorm van de opening en staven komen ononderbroken uit
de
profielen van kozijnen, platen machine. Ook
bij
de
spaghetti,
macaroni
vindt extrusie plaats. vermicelli krijgen hun vorm via
van levensmiddelen
bereiding
en
extrusieprocessen. Vacuümvormen Ëen plastic plaat
wordt
op de machine gelegd De
plaat wordt vacuüm gezogen. mal (het profiel) in de machine
weekgeworden aangezogen.
verhit. plaat wordt en
Na
afkoeling
Onder de
zo tegen de is de vorm
gefixeerd. worden gemaakt via blaastechnieken. Holle voorwerpen, zoals flessen, de wordt bij het verlaten van be verwarmde, plastische kunststof machine van
binnenuit tegen
7
Een draad spinnen
8
Een draad coaten
een mal geblazen.
1.17
?4
.
De
van
levensloop
polyetheen verpakkingsfolie
in een polyetheen leeg boterhamzakje komt uiteindelijk de laatste stappen in het vuilniszak terecht. Hiermee is een van de dan nog de vuilnishoop of leven van het zakje gezet. Meestal rest steeds vaker plaats. verbrandingsoven. Gelukkig vindt recycling giermee sparen we grondstoffen en het milieu. begint bij aardolie De levensloop van polyetheen verpakkingsfolie en kraken van als grondstof. Je hebt geleerd dat destillatie Het merendeel van die aardolie allerlei koolwaterstoffen oplevert. een klein deel dient als produkten wordt als brandstof gebruikt,
Ëen
voor
grondstof
industrie.
chemische
de
aardolie
100%
I
destillatie
i
,
brandstoffen
,
rest
8%
nafta
84%
8%
kr?ken I
.j1
chemie
grondstoffen .1
r
produktie
van ,
plastics
andere ch?micaliën
4%
4%
'
J'
PVC PE PP
'
polyacrylaten
teflon polystyreen polyesters
polyamiden
C?olyurethanen van aardolie voor over de stelling 'Het gebruik mate De aardolie moet in toenemende brandstoffen is verspilling. Schrijf in de produktie van plastics'. voor worden ?ereserveerd 27 Denk na
?aar zinnen Een van de
je mening
op.
belangrijkste produkten
?theen. Etheen is basischemicaliën.
een
belangrijke
van het
grondstof
kraken
van
nafta is
voor diverse
andere
een
1.18
In?het
zie je
schema
volgende
centrale plaats van etheen. PVC
1,2-ethaandiol
?
polyetheentereftalaat
de
?
polyester)
(een
vinylchloride
(
...
(chlooretheen)
water
en2UI.tfstoP
___________________ polyetheen
?
?-----(+zuurstof
en
......
azijnzuur
.:
polystyreen
polyvinylacetaat
(polyfenyletheen)
alkenen
De
§4 van
In
uit Ook is
het thema energie
diverse alkanen geleerd.
deel 4hv heb je de daar
iets
namen
van
gezegd over de alkenen.
A?kaanmoleculen hebben alleen enkelvoudige bindingen, We zeggen dat een alkeenmoleculen bezitten een dubbele binding. alkaan een verzadigde verbinding is, een alkeen is onverzadigd.
alkanen, alleen is nu Enkele voorbeelden: H
H
H
j
j
I
H-C-C-H I I
H
ethaan .
I
H
H
j
j
H
H
een
H
H
,
H-C-C-C-H I i
I
C=C-C-H
I
,
i
H
H
H
H
H
propaan
etheen
Koolstof heeft
de
H
H
C=C H
H
is vergelijkbaar met die van de uitgang 'een' in plaats van 'aan'.
van de alkenen
naamgeving
De
propeen
covalentie van 4, het vormt steeds vier
.
i ! I
bindingen. In een alkaanmolecuul
in
een alkeenmolecuul
4
andere atomen, zijn twee C-atomen met een dubbele binding
is elk
C-atoom
gebonden
aan
1.19
Deze
gebonden.
elkaar
äan
C-atomen
zijn
maar
aan
drie andere
atomen gebonden. CilHz:"\' formule geldt voor de alkenen alkenen komt ook isomerie voor. Dit illustreren
Als algemene
Bij
de
buteen, H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
2-buteen
28a Bouw met modeldozen ethaan, propeen en propaan.
28b.Vergelijk
de
bindingshoeken. de
Schrijf
b
2-methyl-l-penteen methylpropeen
d
monochlooretheen
e
2,3-dichloor-2-buteen
de moleculen
van
a
t.he.en
,
van de volgende
betreft
een
koolstofmolecuul
op:
verbindingen
met
5
C-atomen in de hoofdketen
.
binding (de uitgang is -een) tussen het eerste en tweede koolstofatoom
Het molecuul
een dubbele
De
zit
heeft dubbele binding
.
(l-penteen) (zijgroep) aanwezig. (CH3) als substituent Er is een methylgroep (2-methyl). De methylgroep zit op het tweede koolstofatoom .
structuurformule is
De
H
H
,
i
C=c
I'
H
-
CH3
H
H
C-C-C-H
I'
H
in
29b
Uitwerking (penteen)
modellen van
structuurformules
2-penteen
Het
de
ruimtelijke vorm. Kijk goed naar het verschil Welke verschillen zie je?
a
c
H
H-C-C=C-C-H
l-buteen
29
met
C4Hs'
C=C-C-C-H H
we
H
i
H
dus:
1.20
C6H12·
isomeren op met de molecuulformule
130 Schri j f alle
dat uit het kraakproces wordt gaan nu terug naar etheen zoals een van de meest gebruikte gewonnen. Etheen is de uitgangsstof voor reageren met De etheenmoleculen plastics, namelijk polyetheen (PE). op kralen tot Het élkaar, waardoor een lang molecuul ontstaat. maar verlopen als de éen snoer rijgen. De reactie kan alleen We
lijkt
De
moleculen een dubbele binding hebben. schematisch als volgt schrijven: H
H
!
I
?
C=C I ,
n
H
reactievergelijking
kun
je
I?-?] lH HJn
H
tot het polymeer het aantal polymerisatiegraad, die gelijk is aan
In woorden: het monomeer etheen reageert polyetheen. n is de herhalende eenheden per molecuul. Monomeer komt uit het Grieks: mono Hetzelfde geldt voor polymeer: poly
stof die bestaat uit
één en meros
=
=
lange moleculen,
=
veel
en meros
noem
je
deeltje. deeltje. =
Een
ook wel een polymeer.
polypropeen, spreek je van het polymeer polyetheen, polyvinylchloride, enz. het monomeer etheen 31 Welk verschil in bindingen bestaat er tussen Zo
?n 32
het polymeer polyetheen? Een voorwerp van polyetheen bestaat
tnolmassa van 5, 00 .105
moleculen
met
een
g,mOl-l.
bevat elk molecuul? groot is de polymerisatiegraad?
32a Hoeveel
32b Hoe
uit
monomeerresten
alkenen, reageren tot lange dubbele binding verschaft deze mogelijkheid.
Etheen kan dus,
moleculen.
De
evenals
andere
elektronen: H-C::C-H. de polymerisatiereactie. Twee van de vier zijn nodig voor Er is een opstartdeeltje De reactie begint meestal niet spontaan. We stellen deze initiator voor als r·. nodig, de initiator.
Deze
binding bestaat
uit
2
x
2
I
1.21
voor het vormen van polyetheen
D?treactievergelijkingen
geven
we
als
volgt weer:
+
H
H
.
.
H /
de
I-C-C· , I
C!..!C I
t H
H ,
H
H
opstartreactie
H
met een geeft een beschikbaar elektron aan. Deeltjes ze reageren heel beschikbaar elektron, zoals I·, heten radicalen; makkelijk.
NB.
De
H
H
,
l
"I-C-C· I I H
.
H +
H
H
H
H
t
,
I.
H
H
H
H
'. I-C-C-C-C I , \ I
C=? . H
H
I
H
de
groeireactie
H
beschikbaar elektron heeft, Zolang het uiteinde van het molecuul een etheen te reageren. Als groeit het molecuul verder door met aanwezig stopt het groeiproces. twee radicalen met elkaar reageren (koppelen) Je hoeft die naam de terminatiereactie. Deze koppelingsreactie heet
hiet te We
kennen. aan met de schematische de [-HzC-CHz-]F\' We noemen deze reactie
geven het polymerisatieproces
HzC=CHz -7 vergelijking: pOlymerisatiereactie. n
wordt als polyetheen, Het produkt van de pOlymerisatiereactie, bedrijven de plasticverwerkende ?oeder of korrels (granulaat) aan
verkocht. DSM, ICI en Dow Chemical ?n Nederland maken bedrijven als een anti?olyetheen. Soms is aan de grondstof een kleurstof, Zo is polyetheen voor bxidant, of iets anders toegevoegd. ?andbouwplastic
zwart
roet. eindprodukten van polyetheen
door toegevoegd
bedrijven maken Fabrieken maken door folieblazen polyetheen folies voor huishoudelijk gebruik, zoals huishoudfolie, vuilniszakken en draagtassen. op extrusie lijkt. Folieblazen is een vormgevingstechniek die veel de Oe verwarmde en week geworden polyetheen komt continu uit
plasticverwerkende korrels of poeder.
1.22
spuitmond is een ringvormige opening. Door de ?puätmond loopt een extra opening, waaruit lucht komt. De ingeblazen ZOA1Q luc?t blaast de plastische polyetheen tot een dun folie, net geb?urt bij het blazen van een kauwgumbel. to?ies zijn 0,1-0,5 mm dik. Vuilniszakken ot diepvries zakken worden 6tt stukken folie gemaakt door ze aan twee ?anten dicht te lijmen
exirusiemachine.
De
I
.
.
gebruikt plastic zakken en verpakkingsfolie meestal maar 1 keer. Na gebruik komt het afval bij het huisvuil terecht. Polyetheen vergaat op de vuilnisbelt maar langzaam. Het is een zeer ?e consument
krijgen er geen vat op: oestendige plastic. Micro-organismen polyetheen is biologisch niet afbreekbaar. Ook licht, zuren, basen én
zuurstof tasten
de
plastic
langzaam aan. zijn minder bestendig.
maar
Polystyreen, perspex en polyesters moleculen reageert makkelijker met andere stoffen én
De
soort
zoals zuren, basen
oxidatoren.
Een
deel van het polyetheen
afval
komt
in
verbrandingsoven voor
de
huisvuil terecht. 33a Welke stoffen
komen
vrij bij
komen
onder andere
de
verbranding
volledige
van
polyetheen? 33b Welke
stoffen
vrij bij
sterke verhiting
van
PVC?
de voorkeur, aan PE of aan soort plastic geef PVC? Licht je antwoord toe. 'Plastics zijn 34 Wat vind je van de veel gehoorde uitspraak omdat ze niet afbreekbaar zijn'? ?ilieuvervuilend
jij
33c Aan welke
van storten van polyetheen afval op de vuilnisbelt is verlies ?rondstoffen. Bij verbranding van polyetheen win je warmte, die huttig gebruikt kan worden. De calorische waarde (de hoeveelheid warmte die vrijkomt per kg verbrand polyetheen) van polyetheen is hoog. Dit geldt ook voor veel andere plastics.
Het
stof
energetische
polyetheen ?olystyreen
46
46
waarde
in
106J/kg
I
1.23
t+'vc
19
papier
17
hout
ca.
stookolie
44
aardgas
48
16
je voor plastics de energetische waarde niet Jkg-1? (Aanwijzing: zijn alle ûitdrukken in .Jmol-1, maar moet het in moleculen in een plastic even lang?) bij de verbranding van 36 AH, de verbrandingsenthalpie, 35 Waarom
kun
Is
polyetheen
groter of kleiner
dan
nul?
weinig Recyling van polyetheen bespaart grondstoffen en is Polyetheen is geschikt voor recycling, omdat het milieuvervuilend. een een thermoplast is. Verzameld polyetheen afval wordt in opnieuw tot een vormgevingsmachine (extruder, spuitgietmachine) eindprodukt verwerkt. doppen. Lees onderstaand artikel over recycling van polyetheen thermoplasten Voor bepaalde produkten is ook een mengsel van diverse
?eschikt. Afrasterpalen plastic maken.
en
bloempotten
kun je van
bijna elke soort
je een thermoharder ook recyclen? Licht je antwoord toe. 38 Geef je mening over de stelling 'Recycling bespaart aardolie'. NB Een statiegeldfles lever je in. Na het schoonmaken wordt hij bpnieuw gebruikt. Het glas uit de glasbak is recyclingglas. Er Recycling betekent dat je afval opnieuw als grondstof gebruikt. gebruik je is sprake van een kringloop van stoffen. Bij hergebruik bedoeld voor hetzelfde voorwerp meer malen. De statiegeldfles is hergebruik, in de glasbak zit glas voor recycling. 37 Kun
39a Hoe
stel
je experimenteel
vast
dat een
plastic voorwerp
van
?olyetheen is gemaakt? Denk aan proef 2. de 39b Bij het doven van een stukje brandend polyetheen ruik je atomen en welke bindingen geur van een net uitgeblazen kaars. Welke komen voor in de moleculen van een kaars?
1.24
Bltkschema van de levensloop van polyetheen:
destillatie aardolie
kraken :
'
nafta
polymerisatie etheen
? PE-grondstof
I
folieblazen
?
consument ?
-
t
afval.
PE-zakjes
vuilnisbelt ..
_
?<-----PE'-folie
belasting van het milieu en verspilling va? ...grondsto:.::n, warmteopbrengst
',
recycling
1
vormgeving
produkt en
<.
1.25
?5
?
Additiepolymeren Maatbekers
in
de keuken
zijn vaak van polystyreen, in een tefal óakpan zit een laagje teflon en de afvoerpijp van de WC is van polyvinylchloride. Plastic touw bestaat uit polypropeen en plastic örilleglazen uit perspex. ?eel
plastics, die je dagelijks gebruikt, zijn
thermoplasten.
Polymerisatie en vormgeving zijn vergelijkbaar met die van polyetheen. De dubbele binding van het monomeer biedt de fuogelijkheid om het te polymeriseren. Hieronder geven we enkele voorbeelden van vergelijkingen van
polymerisatiereacties. H
H
I
:
-H
Cl
H
ei,
vinylchloride H n
n
(PVC)
stf-\
H
U CH3-
CH3
propeen F
n
polyvinylchloride
C=C H
Hj
?t-cL?
C=C
n
n
polypropeen
(PP)
F
C=C .
F
.
F
tetrafluoretheen teflon ?o
Welke naam kun je ook aan teflon geven? ?1 Geef de vergelijking voor de vorming van poly-l-buteen
polymonofluoretheen.
Uitwerking
van
De monomeernaam
Het monomeer
is
poly-l-buteen: verkrijg je door 'poly' dus
l-buteen.
weg
te laten.
en
1. 26
l?tuteen heeft als structuurformule: H
H
.I
I
H I
H I
C=C-C-C-H
,?H
J
H
H
De
polymerisatievergelijking H .
H I
H ,
is
dan:
H .
C=C-C-C-H I
fl.
H
9
I.
H
H
Polymerisatie
De naamgeving De
van een
additiepolymeer
additiepolymeren verdient bijzondere aandacht. algemene regel luidt: Plaats 'poly' voor de naam van het van
monomeer.
geeft het monomeer 'methylmethacrylaat' het polymeer 'polymethylmethacrylaat. (Deze naam hoef je niet te kennen; spreken van perspex of plexiglas) Zo
we
.
ln
de kunststo?chemie
gebruiken
echter vaak nog ouderwetse namen, zoals styreen, vinylchloride en acrylaat. Je moet van deze ouderwetse namen er een aantal kennen en de bijbehorende structuurformule kunnen opschrijven. we
ue moet kennen:
.
.
(plasticsoort)
monomeer
polymeer
styreen
polystyreen (PS) polyvinylchloride
vinylchloride tetrafluoretheen
(PVC)
teflon
Verder moet je weten dat perspex ook een polymeer
is.
1.27
Maar stel D??systematische naam van vinylchloride is chlooretheen. een stuk regenpijp van je voor dat je in een hobbyzaak vraagt naar enkele ouderwetse namen te polychlooretheen! Het is dus ook nuttig Kennen.
de naam zoals die door systematische naam van een stof is zoals je ze ook in scheikundigen wordt gebruikt. De strikte regels, alkenen voorkomen verwarring over namen van alkanen, boek
?B De
äit
leert, andere verbindingen.
en
additiereactie
De
dubbele binding in etheen nodig is Zo'n binding gaat als het voor de vorming van een lang molecuul. van het molecuul een ware open en geeft aan beide kanten
je gezien
§4 heb
In
hoe de
reactie(= groei)mogelijkheid. r>.
I
,
iH
?f'
,
,'"
IH' I ?
ij
.
C!.!C"
schematisch weer:
geven we
reactie
Deze
H
H
I
?.
C_C I. t
-+
; .
H
H ' .
1
C
H
H
H
H
,
I
? H
-
C I
H
H
H
H
H
H
H
\
I
)
I
.
t
C=C
+
? _c?
·C
H
H
H
H
I
H
-
H , C I H
H
H I -
C
-+
I H
/.
C·
-
I
/,
H
H
+
·C
C
-
-
C
C·
-
l
l.
I
I
H
H
H
H
H
H
I
I
enzovoort
C=C I H
I.
H
molecuul
aan
het andere heet
Dit proces van koppeling van het ene je koppelt het molecuul met toevoegen; betekent Adderen additie. ander atoom of molecuul. een dubbele binding aan een noodzakelijk een monomeer te zijn. Dat andere molecuul hoeft niet Zo adderen chloor en broom ook aan etheen: H f +
H !
C=C
\i
.,\
H I
H .
CI-C-C-CI .l
11
?
1. 28
42 Geef de naam van bovenstaand produkt. 44a Geef de reactievergelijking van de additie
van broom aan
etheen. 44b Geef de naam van het
Additiereacties
produkt.
maken een onverzadigde
10
Aantonen van onverzadigde
11
Etheen
45 Geef de
Via een
verzadigd.
verbindingen
polyetheen
reactievergelijking
de naam van
Geef 46
uit
verbinding
van de
additie
van
H2
aan propeen.
het produkt.
additiereactie
chloor aan een alkeen verkrijg
van
je
2,3-dichloor-2-methylbutaan. 46a Geef de reactievergelijking van de additiereactie. 46b Geef de naam van de koolwaterstof, waarmee je begint. 46c de
de
Geef
en de namen van
structuurformules
alle
isomeren
van
beginstof.
substitutiereactie
De
Bij additiereacties substitutiereacties
koppel je moleculen aan elkaar. Bij vervang je in een molecuul een of meer atomen door andere. Het molecuul mag verzadigd en onverzadigd zijn. ?Substitutie bet?lce?t vervanging. We geven een voorbeeld: H
H
H
H
I
I
,
,
H-C-C-H I, C H
,
Een De
+
Cl2
H
?
H-C-C-H I
+
HCI
(
H
Cl
Cl-atoom vervangt een H-atoom. verzadigde
verbinding
blijft
verzadigd.
1.
29
'Deze
onder invloed van
De
de
reactie verloopt alleen lichtenergie activeert de
substitutie Je kunt
ultraviolet licht. waarna de
chloormoleculen,
plaatsvindt.
de
reactie tussen ethaan
en
chloor als volgt beschrijven:
UV-licht Cl·
?
H
+
Cl·
H
1
H
H-C-C-H I
?
H
H
Een dubbele binding
I
CI-C-C-H I ?
I
H
H I
I·
+
H.
H
reageert
makkelijker
een enkele binding.
dan
Als je chloor in contact brengt met etheen, bij de aanwezigheid van UV-licht, treedt er additie op en geen substitutie. 47 Ga na dat de additie van HBr aan etheen hetzelfde produkt oplevert als de substitutiereactie tussen broom en ethaan. 12 Broom
substitueert
aan hexaan
plastics die via een additiereactie bereid worden, in vijf categorieën indelen.
De
t) Verzadigde polymeren met alleen C en H De bekendste van deze groep zijn polyetheen ? Verzadigde polymeren met in het molecuul
Perspex bezit
C,
H
Polyacrylonitril
en O.
Polyacrylonitril tlekens als ?n Om
C,
Je
hoeft
geven
deze
we
de
polypropeen. H
bezit
(vaak afgekort tot polyacryl) synthetische vezel onder merknamen
Acrylan. compleet te zijn
?enheden.
en
en
0
of
C,
H
en N.
N
vind je in kleding en
als Orlon, Courtelle
structuurformules
niet te kennen.
kun je globaal
van de herhalende
1. 30
perspex:
r-H CH3 .
i
j
";"C-C, i i H
--j
:-H
: I
Hî \
\
-C-C-' I 1
C-O-CH3:
LH CN"
IJ
-
polyacrylonitril:
i
...J
o
9) Onverzadigde polymeren
met
voornamelijk
C
en
H
Tot deze groep behoren veel rubbersoorten. Rubbers zijn elastische plastics, die nog vaak dubbele bindingen in de polymeermoleculen l'lebben. Een
voorbeeld is natuurrubber;
48
Via
de
systematische
de
êlfkomstig
ouderwetse
naamgeving
de repeterende eenheid
heet
naam van het monomeer
dit
is:
de
'isopreeneenheid'. Geef waarvan de herhalende eenheid
is.
Als aan natuurrubber een beetje zwavel wordt toevoegd, reageert de zwavel met een deel van de dubbele bindingen. Dit proces is een
êldditiereactie
heet vulcaniseren. In 1839 voerde de Amerikaan
al uit. vulcanisatieprodukt is
Goodyear Het
dit
en
bruggen
proces
tussen
de
thermoharder. Zwavelatomen zitten als lange rubbermoleculen. Hierdoor kun je geen een
afzonderlijke moleculen onderscheiden. Schematisch en driedimensionaal getekend levert moleculaire voorstelling op: '(Legenda: =
lange rubbermoleculen
=
zwavelbruggen met
x
=
2
-
8)
dat
de
volgende
1.31
Oplossen of De+thermoharder vormt een driedimensionaal netwerk. treedt wel verweken is niet meer mogelijk, bij sterke verhitting
óntleding op. (Bedenk hierbij dat ?9 Wat is de functie van de zwavelbruggen? -60°C zacht begint natuurrubber zonder bruggen al bij ca. te worden.) (zeg dat elke je natuurrubber met veel zwavel vulcaniseert je een aubbele binding voor de brugvorming wordt gebruikt), krijg Pianotoetsen van zeer harde stof. Deze stof kennen we als eboniet. oude piano's bestaan nog wel uit eboniet. Je natuurkundeleraar
Als .
gebruikt
deze
stof misschien
ook;
als je er met een zijden doek
overheen wrijft krijg je statische elektriciteit. ?}polymeren met halogeenatomen in het molecuul De bekendste zijn PVC en teflon. Teflon heeft een zeer lage
óppervlaktespanning. Voorwerpen van teflon voelen hierdoor vettig Je kunt teflon niet lijmen en áan. Er hecht niets aan het oppervlak. op de in een Tefal braadpan bakt niets aan door het laagje teflon Je kunt het binnenkant. Verder is teflon zeer temperatuurbestendig. week wordt of ontleedt. tot boven de 300°C verhitten zonder dat het 50 Noem
drie toepassingen
van PVC.
hoge veel halogenen branden niet, ze ontleden bij Bij deze thermolyse komen allerlei schadelijke stoffen temperaturen. en PVC komen waterstofchloride vrij. Bij de thermische ontleding van dioxinen vrij. Dioxinen is een groep zeer gevairlijke stoffen. Teflon geeft bij ontleding onder ander het zeer schadelijke ?aterstoffluoride (HF). 51 Hoe kun je HF aantonen? Licht je antwoord toe. 52 Hoe toon je aan dat een kunststof chloor bevat?
Plastics
met
?Aromatische polymeren of liever polystyreen schuim, is een aromatische Piepschuim, op; het hoge polymeer. Bij verbranding treedt sterke roetvorming koolstofgehalte is hiervan de oorzaak. groep. Deze polymeren hebben in het molecuul een aromatische
1.32
In
ËS) POlystyreein:
H
I-r
?-? (/11 ?(I I
\-tC-
j .
I
\-1
LH I1T!
\'1
'c.11
-
?
1s de aromati6che groep: \1
C
Hel 11
?C-
C6Hs
-_
II? 11
11'-, C.
een ringvormig Deze groep is dÎtect afgeleid van benzeen. Benzeen is molecuul met 6 C- en 6 H-atomen. De ring vormt een regelmatige zeshoek. De hoeken zijn dus 120°. van benzeen is: De molecuulformule is C6H6 en de structuurformule
r
tt ..
{1 'c"
atH
H,.1
?J
zijn get is een onverzad?de verbinding, maar additiereacties de dubbele moeilijk uit te voeren. Blijkbaar zijn de elektronen van bindingen niet beschikbaar voor een additieproces. Dat
is wel te verklaren.
structuurfomule zijn 1 te plaatsen: !n
de
H ..., I
"c
bindingen
even goed
als volgt
t1
,
11
\4-c.
...
de dubbele
"c?
{.-\-1
.
..,
0e mag zeggen dat de zes elektronen van de
evenveel We
bij
drie dubbele bindingen
elke binding horen.
schrijven voor
de
structuurfomule van benzeen dan ook: ti
ti
\1'- __ (/
'of ook wel:
De.? geeft V?C't:,
0 ?H f '/'tti
de
gelijkmatige verdeling van
Polystyreen schrijven
we
nu
de zes
als structuurformule
elektronen aan.
1.33
verbinding heet fenyl. Styreen heeft als PS heet dan polyfenyletheen. systematische naam fenyletheen en is lastig. Je hoeft van Oe naamgeving van aromatische verbindingen deze groep verbindingen alleen styreen, tolueen en fenol te kennen. Tolueen is een oplosmiddel. Öe
C6Hs-groep
in
een
Bet heeft als structuurformule:
systematische naam is methylbenzeen. Je moet beide namen kennen. is Tolueen zit wel in lijmen als oplosmiddel. Solutie (bandenplak) èen oplossing van natuurrubber in tolueen. Solutiesnuivers inhaleren de tolueen en worden 'high'. Tolueen is, evenals andere aromatische ?erbindingen, schadelijk voor de gezondheid. Wel is benzeen veel De
?iftiger
dan
tolueen. de CH3De structuurformule van fenol krijg je als je in tolueen ?roep vervangt door een OH-groep. Naast fenol moet je ook de systematische naam kennen, benzenol. 13 Aantonen
Opmerking:
van aromatische
verbindingen
Naast aromatische verbindingen bestaan er ook
alkanen. Cycloalkanen hebben
ring-
vormige
dezelfde verhoudingsformule
als
de
alkenen:
Cn HZJI'
Als voorbeeld geven
we de
structuurformule Hl
van cyclohexaan:
c
11?(: f"
'c
(
Mei l.-
'\ C /"'(
111 11(..
11
Cycloalkanen hebben dezelfde eigenschappen als gewone alkanen: ?ijn verzadigd, substitutiereacties zijn wel mogelijk, ,
ze
1.34
adaitiereacties niet. 53a Geef de structuurformules
cyclopentaan. S3b Laat zien dat cyclopentaan isomeer is met l-penteen. S4 Polystyreen lost goed op in cyclohexaan en in tolueen. Hoe verklaar je dit? Denk aan pOlair en apolair. Ss Geef de vergelijking van de reactie tussen broom en cyclohexaan önder invloed van ultraviolet licht. van pentaan
en
1.35
6
·
éondensatiepolymeren: polyesters
en
polyamiden
van nylon zijn kent ongetwijfeld voorwerpen die van polyester of Je komt gemaakt. Kijk maar eens op de labels van je kleding. Je
'50% katoen, 50% polyester' of' regelmatig aanduidingen tegen als '75% wol, 25% polyamide'. meer. ?olyamide is de chemische naam voor nylon. Hierover straks om gaten in auto's mee te ?olyester ken je misschien als materiaal
i:?p'areren, Nylon wordt veel gebruikt voor tapijten. We spreken niet van een plastic trui,
van een synthetische mensen het trui. Synthetische kleding is voor veel van natuurlijke kleding. tegenovergestelde kleding bestaan uit wol, katoen, linnen, De garens van natuurlijke ze nemen veel om aan te hebben: e.d. Wol en katoen zijn lekker maar
vocht op en isoleren goed. Wol en katoen zijn natuurlijke polymeren. katoen is (zie ook binas tabel 67a): '(
De
repeterende
eenheid in
11)
formule
dat katoen goed vocht kan opnemen. 56b Een regenjas mag geen vocht opnemen. Hij bestaat vaak uit hylon. Welk nadeel heeft zo'n regenjas? kleding? 57 Waarom isoleert wollen kleding beter dan katoenen 56a Leg
uit
Vergelijk 1Tip:
een
wollen
met
denk aan de goede
een
katoenen kledingstuk.
isolatie
van
piepschuim.)
en hebben ongeveer viscose textielvezels zijn gemaakt uit cellulose tlezelfde eigenschappen als katoen. Synthetische garens worden vaak gecombineerd met natuurlijke
?arens.
Synthetische garens zijn sterker
hatuurlijke garens.
en
slijten
minder
snel
dan
1.36
·1 omdat kleding Pu?r synthetische kleding draagt niet lekker, oplaadt. Je weinig vocht opneemt en bij droog weer elektrostatisch haren als je merkt dat aan het knetterende geluid en de opstaande
de
éen De
polyacryl of nylon trui uittrekt. optimale combinatie van natuurlijke en synthetische vezels geeft
sterk en toch prettig om aan te hebben. namen op de markt. Synthetische vezelsoorten komen onder allerlei Terlenka, Zo kom je polyester vezels tegen onder namen als Trevira, ook voor én Terylene. Elk bedrijf heeft zijn eigen naam. Dit geldt polyamiden de polyamiden. Alleen het bedrijf Du Pont mag zijn de uitvinder van verkopen onder de naam nylon. Du Pont is namelijk polyamiden polyamiden en bedacht de naam nylon. Bayer verkoopt zijn de naam Enkalon. onder de naam perlon en AKZO verkoopt ze onder éigenschappen:
15 Onderzoeken
van
textielvezels
Oit de proef blijkt dat elke polyester zich op dezelfde manier Dit is logisch; de gedraagt. Ook alle polyamiden lijken op elkaar. en niet de naam. chemische samenstelling bepaalt de eigenschappen als die van De polyester van AKZO heeft dezelfde basisstructuur aan die van De polyamide van Du Pont is chemisch identiek
ICI.
Bayer. We
in onderstaand
gaan
intermezzo nader in
op de chemie
van esters.
condensatiepo1ymerisatie met elkaar Bij een condensatiereactie reageren twee moleculen is meestal onder afsplitsing van een klein molecuul. Dit molecuul
'lDe ,
..
'; water
1De
.
Een bekendste condensatiereactie is de vorming van een ester. organisch zuur reageert met een alkanol (ook wel alcohol groep de genoemd). Een organisch zuur heeft als karakteristieke citroenzuur COOH-groep. Deze kom je tegen in zuren als azijnzuur,
.
mierezuur. i De zuurgroep schrijf je als ·1 COOH of als C02H. -C-O-H, 11 I en
.
I
.
I
I
o
1.37
de moleculen
brganische zuren zlJn zwakke zuren; een deel van We schrijven als voorbeeld reageert via de COOH-groep met water. met water: van methaanzuur (mierezuur) de zuur-base-reactie HCOOH(l)
H20(1)
+
P
karakteristieke
De
bekendste
bier.
De
structuurformule H
I
;
+
H30+(aq).
groep van een alkanol de
is
Dat
alkanol is ethanol.
en H
HCOO-(aq)
is
de OH-groep.
De
alcohol in jenever, wijn
ethanol is:
van
H-C-C-O-H I I H
H
een de vorming van een ester reageert de COOH-groep van splitst organisch zuur met de OH-groep van een alkanol; hierbij de reactie is een en wordt een estergroep gevormd. Voor
Bij
af katalysator nodig. water
van een sterk zuur
H+
is
een
katalysator. staat hier en ethanol:
Als voorbeeld
azijnzuur H
H
.\
.
De
vergelijking
H .
H-C-C-O-H(l) I l H
de
+
H-O-C-C-H(l) u \ o
H
karakteristieke
?
H
H
H
I
\
I
H-C-C-O-C-C-H(l) \ 'A J \ H
H
groep
van de
van esters
0
H
geschikte
reactie tussen
+
H20 (1)
H
groep. is de-C-O-Cjl o
met een Esters zijn bij kamertemperatuur veelal vloeistoffen snoepgoed en diverse kenmerkende geur. De geur en smaak van ijs,
vruchten is afkomstig van aanwezige esters. Zo bevat een aardbei meer dan 300 soorten esters! Hieronder vind je een opsomming van de belangrijkste de
passievrucht:
naam
ester
ethylbutanoaat ethylhexanoaat hexylbutanoaat hexylhexanoaat
esterpercentage 1,4 9,7
13,9
69,9
esters van
1.38
16
Synthese van ethylethanoaat
van esters goed te kunnen begrijpen, moet je eerst meer weten over de naamgeving van organische zuren en de naamgeving
Om
alkanolen. organische zuren is direct afgeleid van het aantal Catomen in het molecuul en het aantal COOH-groepen.
De
naam van
structuur-
systematische
triviale
ion van het
formule
naam
naam
organische zuur
H-C-O-H
methaanzuur
mierezuur
HCOO-
ethaan zuur
azijnzuur
propaan zuur
propionzuur
fJ
naam
ion
methanoaat
o
H
,
H-C-C-O-H J 11 H
0
H ,
H
I
H-C-C-C-O-H , I H
H
ti
\\ o
te
ti
kennen
58 Geef de 59
propanonaaL
oxalaat
ethaandizuur
0
Van de
CSHlO02.
H3CCH2COO-
ethanoaat/ acetaat
propionaat
0
H-O-C-C-O-H
NB.
H3CCOO-
triviale
namen
hoef je alleen azijnzuur. en oxaalzuur
(zie ook binas tabel 102) namen van alle organische
(Schrijf eerst
Geef de naam van de
a
H3CCH2CH2CH2CH2CH2COOH
b
HOOCCH2CH2CH2COOH
.
zuren met de formule:
structuurformules van de isomeren op.) volgende organische zuren:
de
1.39
?itwerking
van a:
zuur bezit 7 koolstofatomen; het is verwant aan heptaan. Het zuur bezit maar 1 COOH-groep; toevoegingen van di, tri, e.d. zijn niet nodig. Het
is heptaanzuur. 60 Geef de structuurformule van de volgende zouten: natriumacetaat, kaliummethanoaat, dikaliumoxalaat. 61a Beredeneer dat de ionen van organische zuren basen zijn. b Geef de zuur-base-reactievergelijking als HCOO- in water wordt De naam
gebracht (bijv. door het zout HCOONa op te lossen in water) 17 Onderzoek
aan organische
zuren
Naamgeving alkanalen De plaats van de OH-groep en het
aantal OH-groepen bepalen
de
(zie ook binas tabel 102).
naam
structuurformule
systematische
naam
triviale
naam
H
I
H-C-O-H I
methanol
houtgeest
H
H
H
i
j
H-C-C-O-H ,
,
,
ethanol
alcohol/wijngeest
I-propanol
propylalcohol
2-propanol
isopropylalcohol
.
H
H
H
H
H
I
1
f
H-C-C-C-O-H I I I H
H
H
H
H
H
I
:
H-C-C-C-:-H
J Ók I
H
1.40
H I
H i
H-O-C-C-O-H .
I
1,2-ethaandiol
glycol
1,2,3,-propaantriol
glycerol
benzenol
fenol
,
H
H
H
H
H
\
[
I
H-O-C-C-C-O-H 1 [ I
H
0
H
I
H
(formule 12)-O-H
NB. Van de
glycerol
triviale
namen moet
je kennen:
alcohol,
glycol,
fenol.
en
Alkanolen worden zeer veel gebruikt. Methanol en ethanol zijn alternatieve brandstoffen voor benzine. Het octaangetal van de alcohol is hoger dan 100. Glycol gebruiken we als antivries en chemische industrie heeft glycol nodig voor de bereiding van
polyesters. Fenol is een belangrijke grondstof voor de bereiding van bakeliet. Fenol is een aromatisch alkanol. 62a Schrijf de structuurformule van tolueen en benzeen op vergelijk deze met de structuurformule van fenol. b Waarom heet fenol een aromatische alkanol?
en
zijn bij kamertemperatuur vloeistoffen. Vluchtige alkanolen zijn geschikt als oplosmiddel voor verven en lijmen. 63 Geef de structuurformule van 1-butanol, 2-pentanol en
Veel alkanolen
2-methyl-3-hexanol. 64
Geef de
structuurformules
molecuulformule 18 Onderzoek
In proef 1
met
de
C6H140.
aan
alkanolen
dat 'ethanol l-octanol doet dat niet.
18 heb
'water mengt,
en namen van de isomeren
je gezien
in alle verhoudingen
met
1. 41
tSa Geef de structuurformule van 1-octanol. b Geef de structuurformules van alle alkanolen, molecuulformule c
Verklaar
die dezelfde
als 1-octanol. 1-octanol niet met water mengt
hebben
waarom
en
ethanol wel.
terug naar de esters. In proef 16 heb je de ester ethylethanoaat bereid. Als je de formule nog eens bekijkt, kun je de naam afleiden: Nu
H
H I
H
,
H-C-C-O-C-C-H 1:1
H
'?
\.
H
0
,
,
,
van
Ethylethanoaat
.
\---,-....-'
ethyl
ethanoaat (afkomstig
H
(afkomstig
ethaanzuur) maak
je dus
uit
van
ethanol)
ethanol. Ethyl is restgroep van methanol is
ethaan zuur en
de
restgroep van ethanol: -CH3CH2. De methyl en van propanol is de restgroep propyl.
Schrijf de reactievergelijking ester uit methanol en methaanzuur. 66a
b
op voor de
vorming van
de
Geef de naam van deze ester. 19
Synthese van 1-propylpropanoaat
Polyesters In de jaren vijftig kwamen er polyester produkten op de markt. 1955 verscheen de Chevrolette Corvette met een polyester
In
ëarrosserie.
polyester fles, of PET-fles, voor frisdrank kom je steeds vaker tegen. In de paragraaf over afval krijg je meer informatie over aeze fles. Oe alkanolen methanol en ethanol hebben een OH-groep; methaanzuur
Oe
ethaan zuur hebben een COOH-groep. Elk molecuul kan maar een keer reageren. Bthaandiol (glycol) heeft twee OH-groepen en hexaandizuur Per molecuul zijn twee 1?OOC(CH2)4COOH) heeft twee COOH-groepen. en
1.42
mogelijk. Het molecuul groeit naar beide kanten, waardoor een lang molecuul ontstaat. Dit polymeermolecuul bezit veel karakteristieke estergroepen, het is een polyester. 2 ?eschouw in de afbeelding hiernaast het blokje met oogjes als de I tweewaardige alkanol 1,2-ethaandiol. Het blokje met de twee haakjesi stelt het tweewaardige organische zuur hexaandizuur voor. De reactievergelijking is dan:
c?hdensatiereacties
H
H
H
?
1
nHO-C-C-OH I I H
H
H
H
,
,
,
1 +
nHO-C-C-C-C-C-C-OH tv '1 11 o
H
HHHH , . , ,
'l
H
H
H
H
?
0
iJUl')llI
,
I
C-C-C-C-C-C-O-C-C-O
o
di zuur
diol
HH}
H
H
H
H
0
'l
H
H
+
water
n
rest
rest
di zuur
diol
estergroep NB. Je hoeft dit soort vergelijkingen niet kloppend te kunnen maken. Je moet wel begrijpen hoe het polymeermolecuul uit kleine
ontstaat.
monomeermoleculen 07
Een
heeft
volgens bovenstaande reactie bereid, een molmassa van 6,00 104gmol?. Bereken de waarde van
polyester,
.
?olymerisatiegraad) 08 De
is ?
n
(=
.
vormingsreactie van een ester, en dus ook van
evenwichtsreactie. Schrijf bovenstaande reactie als
polyester,
een
een
een
I
evenwichtsreactie.
je doen om het evenwicht te verschuiven naar de kant vanl tie lange polyestermoleculen? ?9 De polyester die gebruikt wordt voor kleding en de PET-fles, is (deze naam hoef je niet te kennen). De polyetheentereftalaat polyester wordt gemaakt uit de monomeren 1,2-ethaandiol en 1,4benzeendicarbonzuur (= (formule 13)). b
Wat moet
a
Schrijf
b
van de polymerisatiereactie Geef de resten aan van het diol en het dizuur en geef de de
'=stergroep ?
Is
deze
reactievergelijking
aan.
plastic
een
thermoplast of
een thermoharder?
Licht
"antwoord toe. ti Hoe
op.
zie je dat
Polyamiden
deze
reactie
een
condensatiereactie
is?
je
1.43
je veel tegen in kleding en tapijten. Daarnaast vind Je ze in tandwielen, remleidingen, letterschijven voor typemachines
po?yamiden
kom
.
vislijnen.
en
Wallace Hume Carothers (1896-1937) werkte bij het Amerikaanse chemieconcern Du Pont. Hij maakte de eerste polyamide, waaraan hij Du Pont al zijn àe naam nylon gaf. Sinds die tijd verkoopt polyamiden onder de naam nylon. (Over de herkomst van deze naam is Misschien is de naam ontstaan uit een veel gespeculeerd. samentrekking van New York en London.) Naast nylon 6.6 bestaan er 6 en nylon äiverse andere soorten. Als voorbeelden noemen we nylon B.10.
van bereidingsreactie van een polyamide is vergelijkbaar met die waarbij water als een polyester. Het is ook een condensatiereactie, (e{i?Iï,.c..) klein molecuul ontstaat ?,{ir;,I)
be
alkanái is vervangen door een tweewaardig amine. ?en amine is een organische verbinding met als karakteristieke stinkende groep de NH2-groep. Aminen zijn zeer giftige, vluchtige, Het tweewaardige
dringen gemakkelijk door de huid heen. De geur van ook van aminen afkomstig. De stamnaam is methaan, ethaan, De naamgeving is eenvoudig. propaan, enz. Hierachter plaats je als uitgang 'amine'. Voorbeelden: H3CNH2 heet methaanamine en H3C-CH2NH2 heet ethaanamine 170 Geef de structuurformules van de volgende verbindingen: 1,62-methyl-2-propaanamine; propaanamine; 1,2-propaandiamine; Ze
vloeistoffen. rotte vis is
.
hexaandiamine; benzeenamine. (Naast deze systematische namen Zo heet er nog veel ouderwetse namen van aminen in gebruik. ook wel
benzeenamine
Vitwerking
zijn
aniline.)
2-methyl-2-propaanamine
koolwaterstof met 3 koolstofatomen: propaan. ?ls substituenten zijn een aminegroep en een methylgroep aanwezig. De aminegroep en de methylgroep zitten beide op het tweede
betreft
Het
een
koolstofatoom:
2-methyl-2-propaanamine.
structuurformule is:
De H
I
NH2 H
I
I
B-C-C I j
J
-
C-H
1.44
'11
be
CH3 H
reactievergelijking voor
de
vorming van nylon 6.6 geven
als
we
volgt weer: H
H
,
!
H
H
-r
H
I
I
hHO-C-C-C-C-C-C-OH I I , H H
I
lt
o
H
H
+
\1 0
H
H
H
\
.
1
H !
H
H
H
i
;
i
nN-C-C-C-C-C-C-N -7 I I I i I f
H
H
H
H
f
H
H
H
H
,
f
HHHH I
HHHH 1
'i
I
I
I
f
C-C-C-C-C-C-N-C-C-C-CI1 \ I I' I n I \ I o
H
H
H
H
0
H
H
H
!I
H
H
?-?-u +
I
I H
li
water
I
H
n
liet achtervoegsel
6.6 van deze nylon achterhaal je door het aantal t-atomen van het diamine en het dizuur te tellen. In nylon 8.10 bezit het diamine 8 C-atomen en het di zuur 10 C-atomen.
71
Wijs in bovenstaande
di zuur
aan van het
en
structuurformule het diamine.
van nylon 6.6 het
o
restant
H
De
karakteristieke groep in een polyamide is de -d-?-groep. Deze komt ook voor in eiwitten. Vandaar dat brandend polyamide ruikt haar geschroeid haar, nagels en wol (alledrie zijn eiwitten) ?ijk nog maar eens naar je ervaringen met de testreacties van de .
4
proeven 20 De
en 15.
nylon-rope trick
Polyaramiden Akzo maakt
in
de Twaron-vezel,
Emmen
Ou
Pont produ,
eert Kevlar.
veze}.s van deze
De
materialen vind je o.a. in sleepkabels, visnetten, vliegtuigen en sportartikelen. De vezels fungeren als De func?ie ?ateriaalversterker. kun je vergelijken met die van 'staaldraad in gewapend beton. BiJ.:.deze supersterke polyamide vezels zitten
inde
'eenheden)
Ter
polymeer moleculen
benzeenringen
(= aromatische
.
illustratie
geven
we
de
formule
14)
'(formule 72 Verklaar
de
naam
polyaramiden.
van de repeterende
eenheid:
1.45
I Nog meer
plastics
de revue gepasseerd Àls je denkt dat alle soorten plastics nu wel van een stopcontact maar zijn, heb je het mis. Probeer de kunststof categorieën, dat lukt eens onder te brengen in een van de genoemde
polyamide sterke vakantieservies is geen additiepolymeer, bf polyester. Ook bakeliet past niet in die reeks. zoals Tot dusverre hebben we gekek?n naar additiepolymeren,
hiet.
Je
polyetheen en po Lyamf.den
en
polystyreen,
en naar condensac tepo.l.yae ren-
zoals polyesters
,
de
categorie plastics noemen we voor het de oudste soort. Al in 'formaldehydpolymeren'. Kunsthoorn is
De
gemak
nieuwe
1897
melkeiwit (caseïne) en formaldehyd kunsthoorn bereid. Knopen en sieraden bestonden uit kunsthoorn. Ze hebben formaldehyc Alle formaldehydpolymeren zijn thermoharders. werd
uit
en een tweede De
monomeer
systematische
naam
als uitgangsstoffen. van formaldehyd
is methanal.
Het behoort
tot
verbindingen, die we aanduiden met alkanalen. karakteristieke groep is de C-H-groep.
äe groep organische De
o
Enkele voorbeelden zie je hieronder. 'naam
structuurformule
methanal
(formule
'ethanal propanal
(formule 16) (formule
15)
17) I,
Dit gas komt vri Formaldehyd staat bekend als het 'spaanplaatgas'. wordt. uit ureumformaldehyd, de lijm die voor spaanplaat gebruikt werd in 1924 voor het eerst gemaakt De kunststof ureumformaldehyd de juiste uit ureum en methanal. Als je ureum en methanal onder de thermoharder bmstandigheden laat reageren krijg je ureumformaldehyd.
Dit is
een harde,
maar brosse
kunststof.
1. 46
Toèvoeging yan versterkingsmiddelen
is
daarom
nodig.
Als de reactie
gedeeltelijk verlopen is, _krijg je een dikke vloeistof èlie geschikt is als lijm. Bij verhitting en toevoeging van de juiste hulpstoffen wordt de lijm hard. We gebruiken ureumformaldehyd voor nog maar
.
wandcontactdozen en stopcontacten. 73 Kun je een stopcontact maken door ureumformaldehyd in een verwarmde mal in de gewenste vorm te persen? Licht je antwoord
toe.
Ureumformaldehyd heeft een witte kleur. Voor veel toepassingen is het meer geschikt dan het zwarte bakeliet. Bakeliet maak je uit methanal en benzenol (fenol). Bij het reactieproces zorgen nevenreacties voor verkleuring van het bakeliet. Toevoeging van roet geeft het produkt een egale zwarte kleur. Bakeliet wordt bijna
niet meer als kunststof gebruikt. 74 Bakeliet heet ook wel fenolformaldehyd.
Verklaar deze
naam.
verf wordt fenolformaldehyd hars (bakeliet) nog wel gebruikt. De hars is een stroperige vloeistof die je kunt beschouwen als een prepolymeer. Een prepolymeer bestaat uit korte moleculen; de polymerisatiegraad (n) is klein. De reacties die een èhermoharder opleveren vinden plaats als de lijm of verf hard Ln
lijm
en
wordt. 75a Geef de structuurformule van benzenol (fenol) b koolstof verbindingen behoort fenol? Tot welke soort -
Àls derde soort formaldehydpolymeer noemen wij melamineformaldehyd. Deze kunststof is beter bekend als formica. Dit is het hardste en sterkste formaldehydpolymeer. De harde bovenlaag van veel kantinetafels is ervan gemaakt. Ook plastic vakantieservies bestaat vaak 21
uit
melamineformaldehyd.
Bereiding
van ureumformaldehyd
22 Ureumformaldehyd
?6 Formaldehydpolymeren
als
lijm
kun je
niet recyclen. Verklaar dit.
1.47
?8 Äfval plastic afval je klas per jaar veroorzaakt door het gebruik van koffiebekertjes en plastic zakjes. 77
Ga
!n
§1 heb
eens na hoeveel
kilogram
je gezien;waar
plastics
worden
toegepast.
In
de
?fbeelding op bli.?? (ill.9) zie je dat de bouwen de verpakkingssector-de grootste gebruikers zijn. Het gebruik van verpakkingsplastic geeft veel afval. Een hartklep van kunststof, een kunststof heup- en kniegewricht hebben een lange levensduur; äeze toepassingen veroorzaken weinig afval. Verpakkingsmateriaal
geeft
de meeste
milieu-
en
grondstofproblemen.
gebruik veroorzaakt veel afval en verspilt grondstoffen. Bekijk voor de aardigheid eens een vuilniszak met huishoudelijk afval. De zak is van polyetheen en de inhoud bestaat gemiddeld voor ongeveer 7 massaprocenten uit plastics. Iedere Nederlander produceert per jaar ca. 19 kilogram plastic afval. (Als je synthetische kleding, rubber afval en verf- en lijmresten meerekent, kom je nog veel hoger uit.) Het leeuwendeel van het plastic afval is ooit gebruikt als verpakkingsmateriaal: boodschappentassen, verpakkingsfolie, Eenmalig
verpakkingsschuim, en ga zo maar door. Daarnaast worden in bedrijven ook nog verpakkingsplastics gebruikt: krimpfolie, enz. kratten, landbouwfolie, 78 Kijk eens in een supermarkt welke voorwerpen in een plastic verpakking zitten. Is dat altijd nodig? Welke andere mogelijkheden
rlessen,
zijn
er?
milieubedreiging Kunststoffen zijn relatief onschadelijk voor het milieu. ?e breken langzaam af en brengen via deze weg weinig schadelijke C en H. stoffen in het milieu. Ze bestaan immers voornamelijk uit De
De
afbraakprodukten
zijn voornamelijk
zwerfplastic een probleem. onder plastic weinig.
Het
staat
CO2
en H20.
lelijk
en
Wel
is
het
bovendien groeit
er
1.48
7?Wat versta je onder 'afbreken in het milieu'? 80 Op welke wijze(n) kun je het probleem van zwerfvuil aanpakken? ?Hint: denk aan technische oplossingen, mensen beter voorlichten of het verbieden van gebruik van verpakkingsmateriaal.)
Milieubedreiging meeste
plastic
is er
wel door de toevoegingen
produkt en bevatten
toevoegingen
aan
in
plastics.
De
de vorm van
en vlamdovers (vooral bij isolatieschuimen) stabilisatoren. Met name pigmenten vormen een probleem. Deze geven plastic een kleur. Ze bestaan voor een deel uit verbindingen van werden jarenlang gebruikt om zware metalen. Cadmiumverbindingen bierkratten een gele of rode kleur te geven. Maar ook andere
pigmenten,
weekmakers,
voor in pigmenten, bijv. Cr, Ti en Ba. Plastic op de vuilnisbelt verweert in de loop van de tijd, waardoor oe toevoegingen vrijkomen. Als deze afbreekbaar zijn, is er niet De zware zoveel aan hand. Helaas is dit lang niet altijd het geval.
metalen dan
Cd komen
metalen breken niet af. Ze kunnen in de bodem en het drinkwater de komen. Vlamdovers bevatten vaak veel chloor en/of broom in moleculen. Ze zijn daardoor moeilijk afbreekbaar. van plastics in een Dver de milieuproblemen bij verbranding PVC vervangt verbrandingsoven hebben we al in §5 gesproken. Als je Deze \aoor polyetheen of polypropeen is er minder milieuschade. CO2 en H20. plastics geven bij volledige verbranding alleen 81 Zijn de verbrandingsprodukten van PE en PP geheel onschadelijk
voor het milieu? Licht je antwoord toe. door plastics probeert geringe directe milieubelasting ae industrie toch biologisch afbreekbare plastics te maken. Bacteriën worden ingezet om afbreekbare polyesters te maken. be Engelse chemiegigant ICI laat de bacterie Alcaligenes Eutrophus produceren: het polyhydroxybutyraat bndanks
de
fCHOi· c-c-c-o H
bit
H
is
?
een harde
en
brosse polyester.
1.49
zoals De?bacterie gebruikt de polyesters als reservevoedsel, net wij opgeslagen vet in ons lichaam gebruiken. In tijden van aan. voedselschaarste spreekt de bacterie deze energievoorraad 92 Hoe zie je aan de formule dat het polyhydroxybutyraat een ester
is? Pseudomonas Oleovarans Önderzoekers in Groningen laten de bacterie De CH3-groep is in deze een andere soort polyhydroxybutyraat maken. Deze plastic gedeeltelijk vervangen door een CH3CH2-groep. polyesters zijn buigzaam en goed verwerkbaar.
Vind je het logisch dat polyhydroxybutyraten kfbreekbaar zijn? Licht je antwoord toe. 83
verspi11ing
De
van
biologisch
grondstoffen
We moeten aarde is begrensd, de voorraad grondstoffen beperkt. we tegengaan. zuinig zijn met wat we hebben. Verspilling moeten van de Het eenmalig gebruik van verpakkingsmateriaal is verspilling
De
grondstof aardolie. Hoe
kunnen
we
deze
verspilling
beperken?
De verpakking van drie Minder verpakkingsmateriaal gebruiken. schuim is kppels in een folie en een bakje van polystyreen heb je geer. overbodig. Als je een linnen boodschappentas aanschaft, plastic draagtassen meer nodig. wordt door de Alternatieve verpakkingsmiddelen gebruiken. Papier dan De slager gebruikt milieubeweging als alternatief genoemd. Brood wordt vetafstotend papier in plaats van plastic folie. verpakt in een papieren zak (of niet verpakt) produkten op. Papier levert bij verbranding weinig schadelijke .
e
.
bomen zorgen Papier wordt gemaakt van hout. Hout is aanvulbaar, dan wel nodig. voor aanvoer. Een goed boomaanplantprogramma is ? Hergebruik of recycling. 23
Recycling van perspex
Scheiding van afval in glas, papier, metalen en composteerbaar steeds organisch afval lukt goed. Gemeentelijke overheden laten
1.50
vaker afval gescheiden ophalen. Dit gebeurt dan door of milieuboeren. Glas komt voor een groot deel vuilophaaldiensten ln glascontainers terecht. Na omsmelting worden er weer 75% gescheiden glasprodukten van gemaakt. Papier wordt voor zo'n opgehaald en verwerkt tot karton. Nederland is Europees koploper -
bij
het
inzamelen
van oud papier.
-
of recycling?
Is het omsmelten van containerglas hergebruik Licht je antwoord toe. S4
Bij kunststoffen ligt scheiding wat moeilijker. Je kunt zo van polystyreen of oog PVC niet gemakkelijk onderscheiden
op het
toevoegingen het voor de een gebruiker extra moeilijk plastics op soort te sorteren. Voor optimale recycling is dit nodig. Lees nog maar eens het artikel uitl §4 over de recycling van PE-doppen tot palen. Dit gebeurt via het
polyetheen.
maken
Daarnaast
allerlei
en opnieuw vormgeven van polyetheen.
smelten
Je
krijgt
dan
een
bestaat. tn de praktijk neemt een verwerkingsbedrijf genoegen met een mengsel van thermoplasten. Deze worden gezamenlijk omgesmolten tot hieuwe produkten. Aan deze produkten mag je geen hoge eisen stelle? produkt dat uit
één
plasticsoort
betreft eigenschappen en kleur. Vuilniszakken bestaan meestal uit recyclingsplastic. tn plaats van plastic afval te recyclen kan het ook in speciale Hierbij wordt een willekeurig mengsel ovens worden gepyrolyseerd. De vereiste van kunststoffen verhit onder uitsluiting van lucht. wat
de varieert van 200-800°C. Bij pyrolyse ontleden ook de kunststoffen in diverse kleine moleculen. Hierbij ontstaan monomeren waaruit de plastic is gemaakt. Bij een lage pyrolysetemperatuur leveren sommige kunststoffen veel 6 behoren tot deze monomeren op. Perspex, polystyreen en nylon categorie. Bij hoge temperatuur ontstaat er rela?ief veel etheen en methaan.
temperatuur
van de produkten die ontstaan 3 : 1 :' 1. PE : PP : PS
Bieronder ?en voorbeeld by hoge
T
van een mengsel
structuur-
bij pyrolyse
=
massa
toepassing
I
1.51
p.Jyodukten
formule
percentage
etheen
H2C=CH2
37
bereiding
propeen methaan
H2C=CH-CH3
19
CH4
12
bereiding PP energiewinning synthetische rubber
.
H2C=CH-CH=CH2
·butadieen benzeen andere,
85 Mogen
o.a.styreen
in
een
te pyrolyseren
zijn? Licht je antwoord toe.
1 1 18
PE
.I,oplosmiddel
diverse
mengsel ook thermoharders
aanwezig
1.52
?9
t
De
PET-fles,
Shampoo,
kopen
bij
in
het
een
plastic fles.
De
diverse andere produkten kun je fles komt vaak na eenmalig gebruik en
In de vorige paragraaf heb je iets geleerd over
huisvuil.
en de daarmee
plastic afval
samenhangende
milieu-
plastic fles
de
PET-fles,
maar
en
als voorbeeld het verhaal is ook op andere
In deze paragraaf behandelen
grondstofproblemen. van een
frisdrank
azijn,
melk,
we
flessen van toepassing. maar kan evengoed gebruikt De PET-fles bevat meestal frisdranken, kunt worden voor andere dranken. De kernvraag is vaak, wat je beter Je probeert daar in deze nemen: een fles van glas of van plastic? paragraaf zicht op te krijgen. nagaan om In feite moet je de hele levensweg van een produkt verschillen, en dus voor- en nadelen op een rijtje te krijgen.
die een rol
Aandachtspunten · ·
·
·
·
uitputting
spelen
kunnen
zijn:
van de grondstoffen
milieuverontreiniging bij de produktie vervoersproblemen (zwaar produkt, snelle breuk, e.d.)
energieverbruik
en
consumenten-eisen: gebruiksgemak, het afvalprobleem.
duurzaamheid
en
prijs
geleerà Bij aardrijkskunde en maatschappijleer heb je vast wel iets voor onze bver uitputting van grondstoffen en de gevolgen hiervan
§lO knelpunten bij de produktie komen we terug in 10ver de industri?le produktie van polyesters) winkels en Produkten die in fabrieken worden gemaakt, moeten naar is consumenten. Vervoer kost energie en geld. Een glazen fles kost zwaarder dan een PET-fles. Het vervoer van een glazen fles Daar staat meer energie en arbeidskracht dan een PET-fles. en goedkoper tegenover dat de grondstoffen voor glas minder schaars zijn dan de aardolie voor plastiç? Op
?amenleving.
.
Glas
wordt
gemaakt
kalium-, boorheden voorradig.
en
uit
zand,
calciumoxide.
voornamelijk 5? OL e n zouten, als na t rLum-', Deze grondstoffen zijn in grote hoeveel-
1.
53
(we D?tpET-fles bestaat uit de polyester polyetheentereftalaat korten dat af tot PET). De grondstof is aardolie. De produktietemperatuur De produktie van glas vraagt veel energie.
1500°C
iigt bij De
produktieweg
polyetheen waaruit je H
I
,
van PET kun je goed
(zie §4). Aardolie is PET kun polymeriseren.
De monomeren H
of hoger. de
vergelijken
met
grondstof voor
die van de monomeren,
zijn:
ii-O-r-9-0-H .
H
H
en 86 Geef de 87
Geef
de
(1,4-benzeendicarbonzuur of ouderwets naam van het alkanol. reactievergelijking voor de voming van
tereftaalzuur) PET
uit
de
monomeren.
produktie van monomeren en polymeer kost nogal wat energie geeft milieuver?uiling. Een aantal aspecten hiervan bespreken
be
en we
ir:
äe volgende paragraaf.
produktie van glas is grotendeels afkomstig van het gebruik van fossiele brandstoffen. 88 Welke milieuvervuilende stoffen ontstaan bij gebruik van fossiele brandstoffen? Licht je antwoord toe.
be
bij
milieuverontreiniging
de
Afval van gekleurd glas bevat zware metalen. Voor het kleuren van glas gebruikt de glasproducerende industrie zouten van zware metalen, zoals kobalt, ijzer en nikkel. De consument stelt eisen die soms geen rekening houden met mogen milieubehoud en zuinigheid met grondstoffen. Verpakkingen hiet te zwaar zijn. Bij vervoer en gebruik mag een fles niet de gemakkelijk breken. En vaak is het belangrijkste uitgangspunt: goedkoopste fles is de 'beste'. de PET-fles de ?ls je deze consumenten-eisen bekijkt, zie je dat met een voorkeur heeft boven een glazen fles. Een glazen fles is l03kg}ll-3 veel zwaarder dan een PET-fles met äichtheid van ca. 2,5 .
I
1.54
dichtheid
eeh
1,5
van ongeveer
.
103k?-3. Glas breekt
ook
sneller
PET-fles
uit
het rek
dan PET.
Wie de
gemakkelijkste van de supermarkt.
weg
kiest, pakt
dus de
Hij consument kan ook verder kijken dan zijn neus lang is. de krijgt dan misschien oog voor de groeiende afvalberg en maken àreigende tekorten aan grondstoffen. Hergebruik en recycling De
àe problemen
Een
kleiner.
glazen fles
keren hergebruiken. 89 Hergebruik van een fles geeft welke deze is.
kun
je
na schoonmaken
wel milieuverontreiniging.
diverse Ga
na
dat via de glasbak verzameld wordt, is geschikt voor flessen recycling. Na omsmelten maakt de glasindustrie er nieuwe en is er van. Bij deze aanpak gaan weinig grondstoffen verloren
?etourglas
minder
energie nodig dan voor
de
produktie van glas
uit
ruwe
grondstoffen. De fles De eerste PET-flessen waren niet geschikt voor hergebruik. was slecht schoon te maken. De nieuwe PET-fles heeft een coating waardoor hergebruik mogelijk is. Recycling is evenals bij de glazen fles ook mogelijk. Een van ingeleverde fles, kan omgesmolten worden om er een nieuwe fles
De te maken. Dit kan echter maar een beperkt aantal keren. polyester wordt na elke omsmeltbeurt slechter van kwaliteit. het verwarmen en bewerken breken de lange moleculen.
90
Beschrijf het vormgevingsproces
Evenals goed
voor glazen
inzamelsysteem
statiegeldsysteem
flessen,
van een
Door
fles. van de
is voor recycling
nodig. Ook voor de PET-fles goed werken.
PET-fles
een
kan een
is Afvoer van zowel glas als de PET-fles via de vuilnisbelt kan worden verspilling. Ook als de PET-fles niet meer omgesmolten is verbranding nog mogelijk. vanwege de slechte kwaliteit, Polyesters opslag
, ,
bezitten
ziet dat ook uit door bacteriën.
een hoge energie-inhoud.
van polyesters
als reserve-energie
Je
I
1. 55
?'Stel Ïnolmassa
,en
?
met uit polyetheentereftalaat Bij verbranding ontstaat alleen
dat een PET-fles bestaat van 8,00
104 gmol-1.
.
CO2
H20.
Bereken het aantal repeterende
polymerisatiegraad)
eenheden per molecuul
(=
.
103 kJ vrij. :?.) Per mol repeterende eenheden komt er 1,,7 ?eken de verbrandingswarmte in kJ per Mol §4) ? Vergelijk de uitkomst met die van PE en hout (tabel 91.Ga voor jezelf nog eens goed na welke fles jouw voorkeur heeft. .
.
.
.
een
Motiveer
je keuze goed.
1.56 ;10· De
industriële
van de
produktie
polyester textielvezel
kleding bestaat vaak voor een deel uit synthetische 10 wereldproduktie van synthetische vezels is zo'n
stoffen.
Onze
.
be
106
ton per
Jaar. %
vezelsoort
totale gebruik
49
katoen
5
wol
(viscose, ·cellulosevezels ·polyamide (nylon) .
van
tricel)
.
10 19
polyester
·polyacryl (orlon) rest (polypropeen,
7
7
polyurethaan)
3
Uet procentuele aandeel van synthetische vezels voor
de
produktie
kleding neemt niet toe. Bekijk maar eens ?olyesters zijn belangrijke synthetische vezels. de het aanbod van naaigarens in een stoffenwinkel en produktkaartjes in je eigen kleding. De meest gebruikte polyester dezelfde als de kunststof van de PETïs polyetheentereftalaat, van
ïles. produktieproces ïn het blokschema.
Het
van
grondstoffen tot kleding
chemische
raffinage
aardolie-
)basischemicaliën
zie je hieronder
industrie )monomeren
zuiveren monomeren
zuiver 1,2ethaandiol
e:
1. 57
tereftaalzuuè
polymerisatie vezelt<-(---spinproces vezel( (smeltspinnen) snijden) (verstrekken,
?-----
bewerken
garens ---'?)
weven
----) textieldoek
?
\V polyetheen-
tereftalaat
kleding
vezel kunnen stoffen toegevoegd worden, zoals stabilisatoren en kleurstoffen. tn deze paragraaf gaat het vooral over het polymerisatieproces äe vormgeving via spinnen. Tijdens
het spinnen
of
bewerken
van de
en
van polyetheentereftalaat ?et proces in de chemische fabriek lijkt op het uitvoeren van een chemische reactie op school. Je doet de chemicaliën in een vat, mengt ze goed, brengt ze op de vereiste temperatuur en laat de reactie zolang doorgaan als nodig is. ?el moet je tijdens de reactie goed controleren: loopt de temperatuur niet uit de hand, wordt het water wel goed afgevoerd, be
bereiding
er harder geroerd worden, enz. ?a afloop zuiver je het produkt. Je verwijdert nog niet gereageerd monomeer en restanten katalysator. Het verschil tussen de reactie op school en in de industrie zit hen ïn de schaal, waarop de reactie uitgevoerd wordt. Het maakt voor de moet
beheersbaarheid van het proces nogal wat uit of je werkt met grammen of honderden kilogrammen. De controle op het verloop van het proces is wezenlijk. Deze gebeurt in de moderne chemische Overal in de reactor (het reactievat) bedrijven geautomatiseerd.
voor bijv. druk, temperatuur en pH. In de controlekamer houdt de procesoperator nauwgezet de veranderingen bij en grijpt zo nodig in. De procesoperator is meestal iemand met HBO is zo'n een technische opleiding. Procestechniek in het MBO en
zitten voelers
(sensoren)
1.58
tebhnische opleiding. De procesoperator moet dus verstand hebben van scheikunde, techniek, automatisering en van veilig werken. De bereiding van PET gebeurt in een reactievat. De inhoud van het vat be dr-a aqj' z o n '?????, liter. Er wordt gewerkt bij ca. 175°C en met I een grote onderdruk. De onderdruk is nodig om het water goed af te voeren en de evenwichtsreactie voldoende naar rechts te laten t
verlopen.
n
10-?-/O'-? '\.=::/ "
\, 0
1)
-0\'1 '
+
H
H
,
I
maken de
P1;O-C-.(;;\.-.,
nHO-C-C-OH . I H
1We
f1 I? \I
-
H
0
.
\ C
,,_?
-
0
-
c
is
h] I C
\I
j
I
0
H
11
r ....
t)
vergelijking niet klopppend; je hoeft alleen het
proces te begrijpen.) Hierdoor ontst.aat een polyester met lange moleculen. zuur tolueensu?onzuur is een goede katalysator. 92 Wat
-
Het sterke
functie van de katalysator? 93 Waarom laat men het proces bij hoge temperatuur verlopen? Bij kost het proces toch minder energie? (Hint: denk kamertemperatuur de
aan de reactiesnelheid.) 94 De reactie is exotherm.
temperatuurverlaging?
Hoe
verschuift
het
evenwicht
bij
Licht je antwoord toe.
afloop van de reactie wordt het reactievat leeg gemaakt. De ?olyester wordt gezuiverd. De produktie gaat dus per reactievatinhoud. We spreken hierbij over een batchgewijze produktie. Daarnaast bestaat de continue produktie. Hierbij worden tie reactanten continu toegevoerd en de produkt en continu afgevoerd. De reactanten en katalysatoren hebben een bepaalde verblijf tijd in Etheen tie reactor. Polyetheen wordt in een continu proces gemaakt. Na
?n
katalysatoren
worden
in
de
reactor ingevoerd.
Het
reagerend
doorloopt de reactor. De verblijf tijd van de reactanten in tie reactor is lang genoeg om het polymerisatieproces af te maken. Aan het eind van de reactor wordt het geproduceerde polyetheen ?engsel
·afgevoerd.
-I
1.59
geeft minder milieubelasting, een batchgewijze of een (Hint: bij welk proces moet je meer continue produktiewijze? handelingen verrichten met kans op afval en emissie van schadelijke 9S+Wat
s
t o f f
eri? )
Het
smeltspinproces Het gezuiverde PET wordt in een spininstallatie verl},it tot een plastische massa ontstaat. De temperatuur is zo'n ?????oC. Zuurstof zou
bij
een deel
deze hoge temperatuur
wordt stikstofgas
van
door het reactiemengsel
het PET ox i der-en
geblazen. Stikstof
.
Daaron:
zorgt
voor een inerte atmosfeer. Onder druk wordt het plastisch geworden PET door de spindop naar ?uiten ?eperst. De spindop bevat een groot aantal gaatjes (ca. (?????) /met een zeer kleine diameter (ce ?????). De vezels worden "h15 het verlaten van de spininstallatiQ. afgekoeld. De vezel is klaar voor verdere bewerking. De vezel wordt onder verwarming 200i100% om de vezel voldoende sterk verlengd. Dit verstre'kken" is nodi.g .te maken (zie proef 77r. Dè temperatuur waarbij het verstrekken plaatsvindt, mag je bij het strijken en wassen niet overschrijden. .
.
'
.
je dat wel, dat treedt sterke vervorming (bijv. krimp) op. 96 Bekijk produktkaartjes in kleding. Vergelijk de aangegeven waskleding. en strijktemperaturen voor de verschillende synthetische
boe
verstrekte -uitgerekte- vezel ondergaat daarna processen, waardoor hij meer op natuurlijke vezels gaat lijken. Wol en katoen bestaan uit korte vezels met een ruw oppervlak. De polyester vezel wordt dan ook in kleine stukjes geknipt en kunstmatig geruwd. De geruwde vezeltjes worden in elkaar gedraaid tot garens. 97 Kleding moet goed isoleren. Stilstaande lucht is nodig voor een goed isolerende werking. Wat is het effect van het opruwen De
van de gladde,
versponnen vezels?
1.60
? 11+ Samenvatting Je kunt je onze
samenleving
gebruik van
tLc s
kleding
p
La s
r" Op
nauwelijks voorstellen zonder het school, in huishoudens, auto' s, de bouw,
sportartikelen gebruiken we kunststoffen. Polymeer is de wetenschappelijke naam voor plastic of kunststof. Êen polymeer wordt gemaakt uit monomeren. Aardolie is de grondstof voor monomeren. De petrochemische industrie produceert tientallen monomeersoorten. Bij elk monomeersoort hoort een polymeer. Daardoor
zijn
en
er veel soorten
plastics.
?lk soort plastic heeft kenmerkende chemische, fysische
en
mechanische eigenschappen. ?igenschappen
plastics kunnen verbeterd worden door en UV-protectoren) toevoegingen. Stabilisatoren (anti-oxidanten verbeteren
van
de chemische eigenschappen,
kunststof flexibel plastic.
en
kleurstoffen of
weekmakers maken een
pigmenten
kleuren een
thermoplast wordt week (plastisch) bij verwarming en lost op in een geschikt oplosmiddel. Een thermoharder verweekt niet en lost hiet op. In een thermoplast kun je aparte moleculen onderscheiden, ln een thermoharder zijn de lange moleculen via bruggen '(crosslinks) aan elkaar gebonden; een thermoharder heeft een drie?en
äimensionale
netwerkstructuur.
Bij sterke verhitting thermoharders.
De
(thermolyse)
ontleden thermoplasten en ontledingsprodukten zijn kenmerkend voor een
bepaalde plasticsoort. Door middel van de geur De
zijn
plasticsoorten te herkennen.
sommige
meeste ontledingsprodukten
zijn schadeljk
voor de gezondheid. We onderscheiden additiepolymeren en condensatiepolymeren. Additiepolymeren maak je uit monomeren met een dubbele binding. maak
je polyetheen
propeen
en polypropeen
uit
de
(H2C=CH-CH3).
Alkenen hebben als algemene
formule
C,H21.
alkenen etheen
(H2C=CH2)
Zo
en
1.61
de Detnaamgeving gaat net zoals bij de verzadigde koolwaterstoffen, álkanen. Voor alkanen is de uitgang 'aan' (bijv. ethaan), voor álkenen 'een' (bijv. etheen). De naam van het polymeer is de naam van het monomeer voorafgegaan
door
'poly'.
Als voorbeeld geven we de pOlymerisatiereactievergelijking van 1buteen met de bijbehorende namen. ?
Îl CHz=CH-CHz-CH3
fCHz-CHJ n
CHz-CH3
polybuteen
i-buteen
Polyesters en polyamiden (nylons) zijn voorbeelden van condensatiepolymeren. Twee monomeersoorten reageren met elkaar onder afsplitsing van water. In polyesters zijn veel estergroepen aanwezig: :"'C-O-C-.
'0 alkanol reageert met een organisch zuur, waarbij water als klein molecuul ontstaat. Als voorbeeld vind je op b Lz '37 de vormingsreactie van ethylethanoaat. Alkanolen hebben als algemene molecuulformule ChHz?' Vaak schrijven we de algemene molecuulformule als C?Ht?OH. De
ester ontstaat als
?en
een
.
,
groep is de OH-groep.
karakteristieke Als voorbeeld
noemen
we
2-butanol:
CH3-CH-CHz-CH3· i
OH
groep de COOH-groep. Drganische zuren hebben als karakteristieke Äls voorbeeld geven we de formule van butaanzuur: tH3-CHz-CHz-COOH
.
Drganische zuren zijn zwakke zuren. H-atomen van de COOH-groepen splitsen in water maar voor een klein deel af. 1n polymeermoleculen kunnen aromatische groepen voorkomen. Deze groepen zijn afgeleid van het molecuul benzeen, C6H6. Äls structuurformule geven we meestal: (formule 21).
?
Bet rondje geeft aan dat de elektronen gelijkmati? verdeeld over de zes C-C-bindingen in de ring.
zijn
1.62
Vobrbeelden van aromatische verbindingen zijn methylbenzeen (tolueen) en benzenol (fenol). Polystyreen en PET zijn voorbeelden van polymeren met aromatische groepen. Naast de additie- en condensatiepolymeren kennen we ook nog de rormaldehydpolymeren. Formaldehyd is de ouderwetse naam voor rnethanal
(H-C=O). H
?ot de formaldehydpolymeren behoren bakeliet (fenolformaldehyd), Deze zijn allemaal ureumformaldehyd en.melamineformaldehyd. thermoharders.
zorgt voor veel afval. Bij verhitting ontstaan schadelijke stoffen. PVC en andere
Plastic verpakkingsmateriaal
is een verbrandingsoven èhloorbevattende koolwaterstoffen geven waterstofchloride en äioxinen. Polyetheen en polypropeen verbranden bij volledige en water. Recycling en hergebruik verbranding tot koolstofdioxide spaart het milieu en aardolie. Gescheiden inzameling van afval is
nodig voor een goed recyclingssysteem. De PET-fles kan enkele keren hergebruikt worden, net zoals de glazen fles. Afgedankte PET-flessen kunnen omgesmolten worden en er kunnen nieuwe flessen van gemaakt worden. thermoplast is. Thermoharders kunnen niet
Dit
kan
omdat
gerecycled
PET
een
worden.
Thermoplasten kun je net zo vaak vormgeven als je wilt. Vormgevingstechnieken voor thermoplasten zijn spuitgieten, extrusie, folieblazen, vacuümvormen en spinnen. De
chemische
industrie
maakt
plastics uit
monomeren.
De
?olymerisatieprocessen verlopen batchgewijs of continu. PET wordt batchgewijs gemaakt en polyetheen in een continu proces. PET wordt als polyestervezel toegepast in kleding. Na het ondergaat het gezuiverde produkt diverse ?olymerisatieproces bewerkingsstappen. Na het spinproces wordt de vezel verstrekt en het oppervlak opgeruwd. Hierdoor wordt de vezel sterk en gaat hij op een
natuurlijke vezel lijken.
spelen een belangrijke rol bij de produktieprocessen. nodig en vergunningen op Een bedrijf heeft een hinderwetvergunning grond van de wet luchtverontreiniging en de wet vervuiling
Milieu-eisen
1.63
op?ervlaktewater. Daarnaast moet een bedrijf voldoen chemische afvalstoffen voor het geproduceerde afval.
aan
de wet
1.64
{1? Opgaven
Orlon is een vezelmateriaal waaruit synthetische wol wordt ? gemaakt. De moleculen bezitten als herhalende eenheid -CH2-CH-. CN·? 98
-
De CN-groep
heet
98a Geef de
structuurformule
'cyaan'. van het monomeer
waaruit
dit POlymee?
is
gemaakt. 98b Geef de naam van het monomeer en het polymeer. 980 Vervang de cyaan groep door een fluor-atoom. Geef de naam van
bijbehorende polymeer. 98d Is het polymeer uit 0 een thermoplast of e?n thermoharder? Licht je antwoord toe. 98e Je wilt van het polymeer uit 0 dopjes voor viltstifen maken. Voor welk vormgevingsproces kies je? Licht je antwoord toe. 98f Vergelijk de structuurformule van de herhalende eenheid van Orlon met die van PVC. Welk schadelijk gas wordt bij thermolyse van vrijkOmend? Orlon gevormd? Tot welke groep verbindingen behoort het monomeer en het
het
gas? 99 De
biologisch afbreekbare kunststof. formule van melkzuur is CH3-CH-COOH.
Polymelkzuur
is
een
bH
Melkzuur onstaat in je spierwee?sel inspanning. De benen van sportetl
bij
langdurige
'verzuren'r
grote hierdoor
zodat
spierpijn ontstaat. Polymelkzuur wordt gebruikt voor de vervaardiging van kunsthuid, kunstaderen en schroeven voor gebruik bij botbreuken. Na verloop van tijd is het lichaamseigen weefsel ingegroeid en is de kunststof verdwenen.
soort organische stoffen behoort de OH-groep? Geef een voorbeeld van zo'n verbinding. Geef ook de naam. 99b Bij welk soort organische stoffen behoort de COOH-groep. Geef ?en voorbeeld van zo'n verbinding. Geef ook de naam. 990 Geef de naam van de verbinding die ontstaat als je in melkzuur 99a
Bij
welk
I I
tie OH-groep I
vervangt door een methylgroep.
1.65
99a Geef de naam van de verbinding de
die ontstaat als je in melkzuur
vervangt door een CH2CI-groep. 9ge Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als melkzuur Wat voor soort reactie is (als monomeer) reageert tot polymelkzuur. COOH-groep
dit? Esters worden wel als oplosmiddel voor lakken en lijmen gebruikt. Een lak en een lijm drogen door verdamping van het Een geschikt oplosmiddel moet dus een relatief laag oplosmiddel. kookpunt hebben en niet al te sc?adelijk zijn voor de gezondheid. 100a Zoek in Binas kookpunten van esters op en geef aan welke je geschikt vindt. ?OO
100b
Geef
reactievergelijking voor
de
methylmethanoaat
en
ethylpropanoaat.
reactanten. 100c Hoe verklaar je dat het kookpunt äan dat van ethylpropanoaat? lOOd Wat is een isomeer?
de
vorming van Geef ook de namen van de van methylmethanoaat
lager
i?
100e Geef
het isomeer van methylmethanoaat. ?Ola Geef de systematische naam van tolueen. 101b Tot welke groep koolwaterstoffen behoort tolueen?
Noem nog
twee verbindingen uit deze groep. 101c Als je tolueen verbrandt zie je een gele, sterk roetende vlam. Bij de verbranding van polystyreen neem je hetzelfde waar. Verklaar
äit. Als je zoveel polystyreen oplost in tolueen tot een stroperigé oplossing ontstaat, heb je een polystyreen lijm gemaakt. Verklaar waarom polystyreen goed oplost in tolueen en niet in 101d
methanol.
plastic of metaal. Vergelijk de levensloop (dus van grondstof tot en met het afval) voor de produktie van een houten stoel met die van een PVC stoel. 102
Je kunt
een
?andachtspunten
stoel
kunnen
grondstofproblematiek,
maken
van hout,
zijn: milieuproblematiek, vormgevingsmogelijkheden
en
massaproduktie.
2.1
Thema
2
.
i
Suiker
?1 Inleiding Bit
gaat over suiker. Niet alleen over de scheikundige eigenschappen, maar ook over de verbouw van suikerriet en 3uikerbieten, over de technologie die nodig is om suiker uit bieten Ee halen en over energie- en milieuproblemen die een rol spelen bij cle winning van suiker. Het laatste deel van dit thema behandelt de verwerking van suiker tot (bio) ethanol, snoep en andere zoetigheid. Suiker heeft veel te maken met industrie. Je maakt kennis met aspecten van fysische en chemische technologie, van en van verwerking, scheiding en zuivering van ?rondstoffenverbruik Je kijkt naar energieverbruik, Eussen- en eindprodukten. ?rocestechni?k en naar milieuproblemen. Als je in de beschrijving van die processen voor suiker aardappelmeel leest, of chloor, of etheen, of polystyreen, blijft Ret verhaal in grote lijnen gelijk. Het patroon van grondstof tot ?rodukt komt voor verschillende grondstoffen op veel punten overeen,! thema
I
Eiwitten, vetten en koolhydraten zijn met vitaminen, mineralen en water de belangrijkst? bestanddelen van ons voedsel. De eiwitten en vetten leer je in het volgende thema beter kennen. In dit thema bekijken we de koolhydraten van dichtbij. Vitaminen komen slechts zijdelings ter sprake. Over mineralen en water heb je in deel 4hv al het een
en ander
Koolhydraten Koolhydraten zijn
geleerd.
belangrijkste energieleverancier. Sporters diè aan een marathon meedoen, eten vooraf vaak veel spaghetti, macaroni en bananen. Tijdens de wedstrijd eten ze wel dextrosesnoepjes voor extra energie. onze
2.2
Een
groot deel van alle biomassa alle dieren en planten samen bestaat uit koolhydraten. Tot de koolhydraten behoren suikers, zetmeel en cellulose. Niet alleen in mensen, ook in dieren en planten zijn koolhydraten belangrijke energiebronnen. De meeste planten slaan zetmeel op als energievoorraad voor het nieuwe groeiseizoen. -
Planten
maken
koolhydraten uit water
doen ze met behulp van
licht
en
uit koolstofdioxide.
-
Dat
bladgroen (chlorofyl). In thema fenergie) van deel 4hv heb je dat al gezien en ook tijdens en
5
biologielessen is de fotosynthese ter sprake gekomen. De fotosynthese geven we weer met de volgende reactievergelijking:
licht +
(CHP) 6 (s)
?
k.oolstofdioxide In zo'n
+
glucose
vergelijking
lijkt
6°2 (g)
zuurstof
de
fotosynthese van glucose een heel eenvoudig proces. In werkelijkheid verloopt deze reactie in een groot aantal stappen. In Binas tabel 69 zie je een uitgebreid schema van de fotosynthese-
reacties.
(Ook andere
koolhydraten dan glucose kunnen worden gevormd uit
CO2 en H20.
In het
algemeen
nC02 (g)
schrijf je
voor
de
vorming van koolhydraten:
+
(CHP) (s)
k.oolstofdioxide Aan
de
+
n
verhoudingsformule
naam van deze noemden
ze
verbindingen
koolhydraat van
het koolhydraat
vandaan
komt.
Franse
n02(g)
zuurstof
(CH20)n
zie je
de
waar
scheikundigen
'hydrate de carbon'
:verbinding tussen'water en koolstof. index kun je gehele getallen invullen. Er zijn dus verschillende koolhydraten. Voor de meeste koolhydraten geldt 6. 1 Als je invult, krijg je het koolhydraat CHO. Dat is methanal {formaldehyd), de eerste van de reeks alkanalen die je bij plastics Voor
de
n
n
n
=
2
hebt leren kennen.
=
2.3
de grondstoffen? Voor welk polymeer is methanal een van
L
Voor
n
krijg
5
=
je de molecuulformule
CsHloOs'
Bi j deze isomeren
bekendste molecuulformule horen veel struktuurformules. van DNA en RNA, zijn ribose en arabinose. Ribose is een bouwsteen hebben verbindingen die met erfelijke eigenschappen en voortplanting De
te
I
maken.
koolhydraten. en in biologielessen weer tegen.
Hieronder zie je enkele van de tientallen Je komt
Voor
n
ze =
6
in
thema
kri jg je
molecuulformule
3
de molecuulformule
C6H1P6'
Ook
horen meerdere struktuurformules.
bi j De
deze
bekendste zijn Bloedsuiker is
(druivesuiker) en fructose (vruchtensuiker). een andere naam voor glucose. (= de concentratie van glucose in het bloed) De bloedsuikerspiegel dan 0,1 massa% moet minstens 0,1 massa% zijn. Als je bloed minder de enige suiker glucose bevat voel je je heel slapjes. Glucose is mag worden. die met een infuus rechtstreeks in de bloedbaan gebracht glucose
I
1 liter bloed met een bloedsuikersPiegeil Hoeveel mol glucose bevat bloed is 1,055 kgl-I. van 0,15 massa%? De gemiddelde dichtheid van
2
is de Jsuiker die het meest voorkomt. Alle zoete vruchten en als bevatten glucose, maar je vindt glucose ook in honing chocola en toevoeging aan visconserven, pekelvlees, augurken,
blucose
kauwgom.
paddestoelen en druiven. Pructose dan glucose. In zoete organismen vergisten fructose moeilijker wijnen wordt de smaak dan ook voornamelijk door fructose komt
voor in appels, peren,
veroorzaakt.
zoetheid van fructose is niet alleen afhankelijk concentratie maar ook van de temperatuur. Waardoor
De
niet
bekend.
van
dit
Micro?
de komt
is nog
2.4
Oisachariden fructose kunnen aan elkaar worden gekoppeld. Er ontstaan dan grotere moleculen. Bij het koppelen komt telkens een molecuul Vergelijk deze reactie water vrij. Dit is een condensatiereactie. maar eens met de bereiding van polyesters en polyamiden in het vorige thema. En een reactievergelijking schrijven we dat zo op: Glucose
en
glucose
fructose
Omdat sacharose
noemt), opgebouwd
sacharose
(de bekende
is uit
twee
water
tafelsuiker,
die
suikermoleculen
men
ook wel sucrose
noemen we sacharose een
disacharide. elkaar te koppelen kun je tri-, tetra- en pentasachariden maken. Als er heel veel suikers aan elkaar gekoppeld zijn, spreken we van polysachariden. Struktuurformules van sachariden vind je in Binas. En mono-, di-, tri-, tetra-, penta- en in polysachariden hebben de suikermoleculen de vorm van ringetjes. Het zijn zogenaamde cyclische verbindingen. Hoe dat komt hoef je niet te weten. Door meer suikers
aan
nonasacharide? 4 Suikers lossen goed op in water. Leg aan de hand van de bouw van de moleculen van water en van suiker uit waardoor dat zo is.
3
Uit hoeveel monosachariden bestaat
een
spreken we liever van sacharose als we bietsuiker en rietsuiker bedoelen, maar omdat we met suiker bijna altijd houden we het in het vervolg van dit thema op sacharose bedoelen, En
de
scheikunde
suiker.
Suikerwinning Naast honing is suikerriet een van de eerste bronnen van suiker. De Bengalen haalden al omstreeks het begin van onze jaartelling suiker uit suikerriet. Ze wisten nog niet hoe je het kon zuiveren en aten
2.5
bruine kristallijne massa. Omstreeks het jaar 700 kookten Arabieren ingedikt sap van suikerriet met kalkwater, met melk of met bloed. Ze goten de troebele oplossing in een soort trechter. De eiwitmassa dreef boven op het sap gedenatureerde (samengeklonterde) en uit het tuitje lekte een heldere dikke stroop waarin witte suiker een
kristalliseerde. Jarenlang is suikerriet vrijwel de enige bron van suiker geweest. Pas in het jaar 1747 bewees de Duitse chemicus Andreas Marggraf dat uit allerlei zoetsmakende bieten suiker gewonnen kan worden. Niemand was aanvankelijk in zijn ontdekking geïnteresseerd, totdat Franz ?arl Achard, een van zijn leerlingen, bieten ging telen om een soort met veel suiker te vinden. Hij had succes en met hulp van koning Frederick Willem 111 van Pruisen startte hij in 1802 de eerste suikerfabriek in Cunern in Silezië (tegenwoordig Polen) }n Frankrijk maakte Benjamin Delessert in 1811 kristalsuiker in zijn rabriek in Passy. Keizer Napoleon was hiermee zo verguld dat de 3uikerfabrikant de onderscheiding het Kruis van het Legioen van Eer ontving. Door de oorlog met Groot Brittannië was het Europese vasteland verstoken van de aanvoer van suiker uit de koloniën.
I
.
zo'n 170 000 ton suiker gewonnen uit het sap van cocosnoten, palmbomen (palmyra) en de dadelpalm. In Canada is het sap van de esdoorn (maple tree) een ?leine bron van suikers. De Indianen die oorspronkelijk NoordAmerika bevolkten, hadden een speciale manier om suiker uit het sap van de esdoorn te winnen. In platte schalen lieten ze in koude nachten het (suiker)water bevriezen. Het laagje ijs, waarin geen suiker zat, haalden ze 's ochtends weg. Op deze manier kregen ze een }n tropische
landen
in Azië wordt jaarlijks
steeds meer geconcentreerde 1
Smaakloze
&uikerriet
suikeroplossing.
ijsklontjes uit suikerwater in
(Saccharum
officinarum)
en
de
suikerbiet
diepvries (Beta vulgaris)
zijn de belangrijkste bronnen van sacharose, en daarmee van glucose en fructose, maar niet de enige. Vooral in de Verenigde Staten wordt
,I
2.6 veel glucose gemaakt uit maïszetmeel. Deze corn sirup is een geduchte concurrent van de suiker uit suikerbieten. Alleen door handelsbeschermende maatregelen en door subsidie kunnen landbouwers uit de Europese Gemeenschap doorgaan met de verbouw van
suikerbieten.
is het suikergehalte van bieten gestegen de technologie om suiker uit bieten te halen is sterk verbeterd. Rond 1800 werd over de hele wereld ca. 250 000 ton ruwe suiker gewonnen. In 1900 was dat ca. 11 miljoen ton en tegenwoordig ligt suikerproduktie in de buurt van de 100 miljoen ton per jaar. Gngeveer 40% daarvan is afkomstig van rietsuiker. ln
de loop van de eeuwen
en
de
1 135 000 ton ln 1989 produceerden 20 917 Nederlandse akkerbouwers 7 678 508 ton bieten nodig, suiker op 123 761 hectare. Hiervoor was dat is bijna 63 ton per hectare.
5
De
landen van de
EG
produceren
suiker. Bereken hoeveel procent
jaarlijks van de
14
samen
700 000
ton
EG-produktie in Nederland
wordt geproduceerd. 6
Waarom
juist
op
zijn
de
suikerfabrieken in Groningen
die plaatsen
en
in West-Brabant
gebouwd?
jaar
produktie miljoen ton
miljoen ton
1:983/'84
98,0
94,2
1:984/'85
100,4
98,3
1:985/'86
98,7
100,2
1:986/'87
105,2
1:987/'88
104,3 104,5
1:988/'89
104,7
107,3
voorraden % van consumptie 41,3 40,9 37,7 33,8 30,1 27,5
een afnemende
voorraad
1
Wat
is het effect
consumptie
107,3
van
op de
suikerprijs?
2.7
Van
biet tot suiker
Voordat
uit
de
suikerbiet
de
is gemaakt
witte kristalsuiker
komt er
heel wat kijken.
volgende paragrafen nemen we het produktieproces van suiker ---------_.uit suikerbieten onder de loep. We maken een onderverdeling in produktiestappen. We bekijken elke stap afzonderlijk. Telkens kun je zien waar scheikundigen, biologen, analisten en ingenieurs bezig zijn om het produktieproces te verbeteren. Ook kun je zelf bedenken een groot milieumaatregelen op welke plaatsen in het produktieproces En
de
??
effect kunnen hebben. §3 Produktieprocessen oogst en transport bietenvoorbereiding sapzuivering -
en
sapwinning
-
-
§4
-
kristallisatie
-
-
-
-
suiker
Energie en milieu
energieverbruik waterverbruik en zuivering van afvalwater afvalstromen en nevenprodukten
§5 Economie, -
van
werkgelegenheid bio-ethanol uit suikerbieten handel
en
snoepindustrie inkomsten en werkgelegenheid
beroepsprofielen analyse
I I
I
as
OPSlAG
AANI.<ER
a.rtr.-"
TRANSPORT
?-b
DIFFUSIE
PUlf'OROGER'J
.. ? .:;
;.
;;;
..
?
5 ltLhamen IJl 5
KALKOVEN
?.
KALKMELKSTATION
lrdPpen
VERDAMPING
2.8
?3 Produktieprocessen Oogst
en
transport
vijftig
1
hectare bieten 40 manuur. Deze vermindering zegt 300 manuur nodig, dat is nu 30 iets over de invloed van de mechanisatie. De factor arbeid is van minder invloed geworden, de factor kapitaal heeft meer invloed gekregen. Minder mensen werken met duurdere machines op het land. Ploegen, zaaien, wieden, ziekten bestrijden en bemesten zijn ?erkzaamheden die de boer vroeger handmatig deed. Bij de oogst worden met messen de koppen van de bieten gesneld. Het blad komt op een hoop terecht en wordt verwerkt tot kuilvoer, dat koeien in de winter te eten krijgen. In de rooimachine worden de bieten grotendeels ontdaan van zand, klai en stenen. -Voor de produktie van 100 ton bieten is'ca. l,S hectare land nodig. Om deze 100 ton bieten naar de fabriek te brengen zijn gemiddeld drie vrachtauto's nodig. De auto's met bieten worden gewogen. Daarna ?orden de bieten in een grote bak gestort en worden de lege auto's 1n de
jaren
was
bewerking van
de
er voor
-
opnieuw gewogen. De boer krijgt betaald
naar hoeveelheid en naar het suikergehalte van de bieten. Het is zaak de bieten snel te verwerken. Bieten die drie maanden in opslag blijven liggen, verliezen ca. 10% van hun
suiker.
De
stofwisseling
van een
biet gaat
ook na de oogst door.
In 1990 was de oogst aan suikerbieteA ca. 8 miljoen ton. De gemiddelde opbrengst per hectare was 66 ton. Hoeveel hectare was voor de verbouw nodig? Hoeveel procent is dat van tandbouwgrond 41 864 km) (NL de oppervlakte van Nederland? a
?
2
=
Gemiddelde bietsamenstelling ?
?
?
?
sacharose water wateronoplosbare stoffen, zouten, zuren
in
%:
15 75
vezels
4
-
-
18
-
78 5
ca. 2,5
2.9
waarvan anorganische ?oo ?4
zouten
ca. 0,8
ton bieten levert: ton wit suiker
5,8 ton pulp 6 ton schuimaarde 4
ton melasse
J:, 2
m3
ethanol
ton vinaisse 0,6 ton bakkersgist
.2
en sapwinning Sietenvoorbereiding We bekijken de afzonderlijke stappen voor de verwerking van 100 ton schone bieten. Na een flinke wasbeurt in de wasmolen komen de bieten via een stenenscheider tussen de messen van een snijmolen terecht. Gm 100 ton schone bieten te krijgen zijn 118 ton vuile bieten en 40 m3 waswater nodig. Het vuile water gaat naar een bezinkbak. Een spoelbeurt levert gemiddeld 18 ton klei, zand en stenen op. Dit bietentarra gaat naar een afvalstort. De suikerfabrieken hebben er nog geen bestemming
voor gevonden.
bieten in dunne plakjes gesneden. Dit broeitrog opgewarmd tot ca 75°C. Deze hoge
Met messen worden de schone
snijdsel wordt in
een
bemperatuur verhoogt de
efficiëntie
van de
suikerextractie en voorkomt tegelijkertijd groei van bacteriën. Het snijdsel wordt door schoepen (wormwielen) in een diffusietoren naar boven getransporteerd. Tegelijkertijd stroomt warm water naar beneden. Door deze tegenstroomextractie wordt 99% van de suiker uit bieten gehaald. Het sap bevat ca 15 gewichts% suiker en heet ruwsap. De pulp die overblijft wordt gedroogd en tot pulpbrokjes geperst. Deze worden als veevoer gebruikt. Er blijft 6 ton pulp over van elke 100 ton bieten. Door thermolyse kunnen tijdens het drogen van de pulp diverse produkten ontstaan uit eiwitten en suiker. Een weeïge caramelgeur is dan het gevolg. de
2.10
het tegenstroomprincipe wordt vers water in de diffusietoren het snijdsel is geperst op het punt waar het meeste suiker al uit des te meer gespoeld. Hoe verder het water naar beneden stroomt, de suiker op suikerrijk snijdsel het tegenkomt. Op deze manier wordt 9
Bij
effectieve manier gewonnen. minder efficiënt verloopt als water de
uit waarom de extractie snijdsel dezelfde kant op
Leg
meest
en
f
bewegen. 10
In
jaren
de
vijftig
werd
suiker uit bieten
van een batchproces. Wat is een batchproces? een continuproces boven een batchproces? 11
Wat
is
de
molariteit
van
een
oplossing die
gewonnen met behulp Welke voordelen heeft 15
massa%
suiker
bevat?
Sapzuivering
in
}n het ruwsap bevinden zich naast suiker diverse andere stoffen oplossing. Door de aanwezigheid van organische zuren, zoals 2ethaanzuur (azijnzuur), ethaandizuur (oxaalzuur),
(appelzuur) [ hydroxypropaanzuur (melkzuur) en 2-hydroxybutaandizuur 5,8. Het ruwsap is door resten vanl heeft het ruwsap een pH van 5,5 ?ietenvezels en thermische ontledingsprodukten donkerbruin gekleurd. ,
-
I
L2 Geef de
struktuurformules
van propaanzuur,
pentaandizuur,
2-
methylhexaandizuur. L3 Geef
de
condensatiereactie
van de vorming van polymelkzuur
u?t 2-
hydroxypropaanzuur. 2
Blussen van
CaO
Het bietensap wordt met kalkme?k basisch gemaakt
tot
een pH van ca.
CaO in veel }1. Dit heet voorkalking. (Kalkmelk wordt gemaakt door 11 heeft bereikt, slaan water op te lossen). Als het sap een pH van diverse zouten neer, zoals calciumfosfaat, calciumsulfaat en calciumoxalaat. Daarnaast vlokken eiwitten die in oplossing waren De uitgevlokte eiwitten Er ontstaat een dikke schuimbrij.
uit.
worden
naar de vloeivelden afgevoerd.
i
2.11
Neerslagvorming calciumoxalaat uit natriumoxalaat calciumhydroxide 3
14 Geef de
oplosreactie van CaO in water. van de neerslagreacties van de zouten die
van de
vergelijking
15 Geef de
vergelijkingen hierboven zijn genoemd. 16
Welke
oplosbare
en
zouten
aanwezig
in het bietensap
kunnen
geweest
zijn?
in de fabriek gemaakt door kalkst€en tot ca. 800·C te verhitten. Kalksteen is de handelsnaam y?or calciumcarbonaat. Bij deze reactie komt koolstofdioxide vrij. Het gas wordt gebruikt bij een van de volgende zuiveringsstappen van het wordt
Calciumoxide
ruwsap. NaHCO
4
Verhitting
5
Winning van suiker uit bieten
3
Voorbeeldopdracht en calciumoxide }n een ka.lkoven wordt uit kalksteen koolstof?ioxide gemaakt. Het calciumoxide heet ook wel ongebl?ste kalk. Met water
--vast ca??iumhydroxide .--
wordt het geblust.
kalk) a
dan
Er ontstaat
.
Geef de vergelijkingen
de
van
reacties
staan. Hoeveel ton ongebluste kalk ontstaat
b1
ton kalksteen? 3
b2
(gebluste
Hoeveel
m
CO2 (T
=
298K,
2,00 ton kalksteen? b3 Hoeveel liter water
P
is nodig
po)
die hierboven
bij
de
verhitting
ontstaat bij
om de gevormde
vermeld
de
van 2,00
verhitting
ongebluste
van
kalk juist
te blussen? c
De
per
oplosbaarheid 100
opgelost
mlo
In
een tank
Ca (OH) 2.
in water is 0,225 kalk bevindt zich nog niet
van calciumhydroxide met
gebluste
(298K)
g
2.12
uit
Leg
G I
van
een heterogeen evenwicht.
Bereken de pH van de verzadigde
G2
l3i
t
a
CaC03 (s)
oplossing van
Ca(OH)2'
werking -7 CaO (s)
+
CaO(s)
.
is
dat er sprake
CO2 (g)
+
H20(1) -7 Ca(OH)2(S)
Uit de vergelijking zie je dat 1 mol CaCO ook 1 mol CaO en 1 mol + GO 100,1. 12, ° + 3 x 16, ° levert. De molmassa van CaCO is 40,1 ?wee ton kalksteen is 2,00·106g. Dit komt overeen met 2,00'104 mol. Er ontstaat ook 2,0°'104 mol CaO, dat is 2,00'104X 56,1 g },120.106g 1,12 ton CaO.
bI
3
=
3
2
=
=
b P
=
b 3
is ook 2,00'104 mol. Onder standaardomstandigheden (? 0 4,8.102m3 po) is dat 2,00'104X 24,0 4,80'1051 Voor het blussen van 1 mol CaO is 1 mol HO nodig. Vç'or het Dat
2
273K.
=
=
2
3,6.105 g is dus 2,00,104 X 18,0 g blussen van 2,00'104 mol water nodig. Dat is 3,60'102 liter (als je aanneemt dat de dichtheid CaO
m?
van water 1,00,103 kg G I
Bij
=
[
is).
verzadigde o??ossing is sprake van het volgende
een
evenwicht: Ga (OH)
van
2
de
vast G In
(s) p Ca2+(aq)
vaste
Ca (OH)
een
2
20W(aq)
+
?onen
stof.
uit
2'
verzadigde
2'
aplossing is per
Dat is 3,04.10- mol. Berekening: mol
OH-
},2 ?7
=
Ous pOH
aanwezig.
12,8.
Bereken de
blust
met
de
Dit stelt zich in op het oppervlak I oplossing wisselen uit met ionen uit
15
pH
va de
liter
=
liter
er is dan per
-log 6,08'10?
2,250
liter =
2
1,2.
x
Ca(OH) opgelost. 2 2 _2 6,08.103,04.10 g
=
De
pH
is
oplossing die je krijgt als je 0,28
dan
14,0
de
-I
gram CaO
water.
dikke schuimbrij die van het bietensap is gemaakt worden de vaste stoffen afgefiltreerd. Het filtraat wordt door nog meer kalkmelk toe te voegen op pH > 12 gebracht. Dit heet de hoofdkalking. De basische oplossing wordt ca 20 minuten op 85°C verhit om nog aanwezige verontreinigingen neer te slaan en af te
uit
[
2.13
naar het gewicht van de aangevoerde
Teruggerekend
filtreren.
suikerbieten is
ongeveer
nu
2%
CaO
toegevoegd.
90 dagen d?urt, worden in bietencampagne, die ongeveer (63 ton/ha) en ( 9,7 Nederland ca. 8 mil joen ton bieten verwerkt (1990) ton witsuiker/ha). Hoeveel ton kalksteen moet daarvoor worden
18
de
Tijdens
aangevoerd? m3)
(10
ca 10 ton
ton bieten is
19 Aan 100
verzadlgde
toegevoegd. Nadat dorr filtratie alle neerslagen zijn verwijderd is een hete basische suikeroplosslng overgebleven. geleid om de Ca2+-overmaat te Door de oplossing wordt koolstofdioxide verwijderen. De pH daalt tegelijkertijd. Dit heet eerste
kalkmelkoplossing
carbonatatie. Er ontstaan tijdens het doorleiden fijne calciumcarbonaatkristallen. 19a Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als
CO
2
door de
basische suikeroplossing wordt geleid. 19b Leg
uit
dat de
pH
van de ruwsap-oplossing
298K,
=
2
10
m3
P
=
p) 0
moet
het
daalt tijdens
je doorleiden
om
verzadigde kalkmelkoplossing te
verwijderen? 19d Tijdens
berekend.
het zuiveringsproces is
Hoe
al
70%
minder
CO
2
nodig
dan
je hebt
komt dat?
dat ontstaat, absorbeert ook nog achtergebleven verontreinigingen die in het sap voorkomen. Met filters wordt het neerslag verwijderd. Dit is de zogenaamde schuimaarde. Landbouwers gebruiken schuimaarde om de pH van het land
Het neerslag van calciumcarbonaat
een tweede carbonatatie te verhogen. Door verdergaande zuivering wordt een suikeroplossing verkregen waaruit vrijwel alle andere 15% suiker in stoffen zijn verwijderd. Dit is het dunsap met ca -
oplossing.
Kristallisatie
van
suiker
-
2.14
blijft
een zogenaamde Door onder verminderde druk water te verdampen Deze bevat bijna 70% suiker. Berekend per ton diksapoplossipSL-over. bieten moet hiervoor bijna een ton water worden verdampt. Dat kost heel veel energie. Daarom wordt de verdamping van water in stappen
uitgevoerd, zodat
de warmte economisch wordt
gebruikt.
van
Koelwater
generatoren ??rdt hiervoor gebruikt. Dit is een voorbeeld van warmtekrachtkoppeling. De condensati?warmte van de afgewerkte stoom wordt gebruikt om de
diksap in te
damperi
.
van
de
warmtekrachtkoppeling.
Alle processen die je tot
nu
toe gezien hebt worden continu van suiker uit de diksap is vaak
20 Leg het beJ?ng
uit
uitgevoerd. De kristallisatie een batchpr07es. De kristal+isatie van de suiker uit de diksap is een
nog
moeilijk de
entkristallen (fijn poedersuiker) wordt De kristallisatie in de oververzadigde oplossing op gang gebracht. kristallisatie moet niet te snel gaan, dan worden de kristallen te klein, maar ook niet te langzaam. De kristallisatie vindt plaats in
proces.
Met
roterende trommels. De wand van heel fijn kopergaas houdt de suikerkristallen tegen en laat de melasse (stroop) door. De centrifuges hebben een capaciteit van 1,5 ton per batch.
uit. Er blijft een stroperig? vloeistof over. Het kristallisatieproces wordt nog een keer herhaald. De zoete vloeistof die uiteindelijk overblijft i$ melasse
Niet alle suiker kristalliseert
die wordt gebruikt voor de bereiding van stroop, bakkersgist, veevoer en vooral van ethanol. Melasse bevat naast suiker ook
eiwitten 21 Welk
en zouten.
soort kristalrooster
heeft suiker?
koper? En calciumoxide? 6
nog
Maak
thuis
een
kandijklont
En
calciumcarbonaat?
En
I
2.15
Energie
milieu
en
Het hoofdprodukt van de suikerfabriek is uiteraard deze sacharose ontstaan er nog veel nevenprodukten reen
vaak van
afvalstoffen)
Naast
suiker.
(vroeger sprak
.
na te }n de jaren vijftig werden de afvalstoffen vaak zonder er bij denken in het milieu geloosd. Daarin is verandering gekomen. Afval de rentabiliteit produceren is slecht voor het milieu, slecht voor Wie zich niet aan van een fabriek en verspilling van grondstoffen. de milieuwetgeving houdt, wordt vervolgd en moet de aangerichte
betalen. de Door wetten wordt geprobeerd de afvalstroom zoveel mogelijk bij bron in te perken. Maar dat gaat niet altijd gemakkelijk. }n het schema zie je dat naast suiker ook schuimaarde, pulp en reelasse produkten van een su?kerfabriek zijn. Voor veel nevenprodukten zijn nuttige bestemmingen gevonden. Hulpchemicaliën bij de produktie van suiker zijn onder andere: keukenzout, zwaveliioxide, gips, reethanal, natronloog, zwavelzuur, schade
anti-schuimmiddelen
2outzuur,
en
waterontharders.
?2 Waardoor
is schuimaarde niet geschikt voor
?3 Waardoor
verzuurt landbouwgrond?
een
bereiding van
effecten van zure regen tegen. reactievergelijking.
?4 Schuimaarde met
de
werkt
de
Energieverbruik 25 Maak gebruik van de gegevens uit het diagram. 6.1012 Joule Per dag verbruikt een suikerfabriek ca.
Leg dat
aan
CaO?
uit
energie.
Dat
net zoveel als het verbruik v?n de stad Assen. 25a Hoeveel Joule is er in de fabriek verbruikt om een kilogram witte suiker te produceren? Zoek de verbrandingswarmte van aardgas en olie op in Binas. ±s
25b
Vergelijk
sacharose
deze waarde met de verbrandingswarmte
(Binas)
.
van
1
kg
2.16
25c Kost de produktie van suiker in de suikerfabri?* energie'oi }evert de verwerking en zuivering van suiker netto energie op? 25d Waar in het totale produktieproces is nog meer energie ,
geïnvesteerd om suiker te maken? 25e Hoeveel kilogram suiker wordt seconde
in
de
fabriek
(diagram)
per
geproduceerd?
Waterverbruik en zuivering van afvalwater Een suikerfabriek verbruikt per ton bieten bijna
800
ton water. Het ?eeste water wordt steeds gezuiverd en opnieuw gebruikt. Dit 20genaamde proceswater stroomt via een gesloten circuit. De 2?ivering gebeurt in een installatie bij de fabriek. Door anaërobe gisting wordt uit het vuile water ook nog methaan (biogas) gewonnen.
Afvalstromen
en
nevenprodukten
Het
aantal milieuaspecten van de suikerfabricage is groot. Denk maar aan de verbouw van bieten (bestrijdingsmiddelen, kunstmest, energie op de boerderij) en transport naar de fabriek. Dat gebeurde vroeger veel met boten, nu vindt het transport met trein en boot (30%) en per vrachtauto (70%) plaats. Naast de bijprodukten _blijven er ook resten over waar nog geen bestemming voor gevonden is. Zo verdwijnen klei, zand, stenen, vezelresten en eiwitten deels naar de vloeivelden bij de fabriek. Daar bezinken de vaste stoffen. Deze bevatten veel eiwitresten. Soms schuimen ze erg, vaak stinken de rottende resten van cellen. Er NH ontstaan bijvoorbeeld H2S, en CH. Stank betekent niet altijd dat 3 4
stoffen erg giftig zijn, 26a Noem kleurloze
en
maar
26c Zoek
de
in Binas
Veel kleurloze,
giftigheid
wel
gevaarlijk.
reukloze
en
giftig zijn. van een gas
de MAC-waarde
gezondheid en milieu
bijvoorbeeld is
geurloze gassen die erg giftig zijn
stinkende gassen die weinig 26b Waar hangt
H2S
(stof) vanaf?
van ammoniak op.
stoffen zijn giftiger
dan de weeïge
caramelgeur
en
schadelijker voor
van de
suikerfabriek
2.17
lijk a.
geuren natuur-
ongewenste
wel.
Bij pulpdrogerijen ontstaat stank. druk, Zou drogen bij verminderde
27
zijn
stank van rottend eiwit. Maar onplezierig
de
of
en dus
tot minder stank? een goed
van pulp
vriesdrogen
b.
Zou
c.
Zijn geurfilters
bij
ook
lagere temperatuur,
leiden
alternatief zijn? te gebruiken? Licht steeds je ant-
bij pulpdrogerijen
woord toe.
Economie, handel en werkgelegenheid
§ 5
·
Bio-ethano1
uit
suikerbieten.
suikeroverschotten
·
De
·
Door vergisting
kunnen
en
transportbrandstof voor auto's op dit gasoho1.
·
De .
ethanol is een geschikte al veel auto's motoren. In Brazilië rijden
suiker
A,B,C
wereldproduktie
effect
op de
bouwers
van suiker
prijs.
Hoe
de vraag, hoe lager
een inkomen te garanderen
suiker. Dat heeft vraag. Om de akker-
dan de vraag naar
is groter
kleiner
te halen.
uit
De
suiker ontstaat ethanol.
van
bio-ethano1
om
gebruikt worden
hanteert
de EG
de
minimumprijzen.
akker-
De
mogelijk-
met de
Dit komt overeen A-, B-, of C-suikerprijs. krijgt het de interne (EG) markt. A-suiker levert heden de suiker af te zetten op levert ontmoedigingsprijs. Wie meer suiker een
bouwer
B-suikerprijs is een het/haar is toegewezen, krijgt
meeste op. De dan
met de (lage)
prijs
sen A- en B-suiker
terwijl
de
op
de
een lagere
wereldmarkt.
genomen.
C-prijs f. 80,--
prijs.
De
C-prijs
In Nederland wordt
In 1989-1990 was
de
mengprijs
een
f.
komt overeen
mengprijs
tus-
130,-- per ton,
per ton was.
hulp van bacteriën wor-
koolhydraten kunnen met Vrijwel alle suikers en alle daarom een heel grote energiebron. den vergist. De biomassa is gevormd. de 140-190 miljard ton biomassa wordt jaarlijks tussen
hout, suiker
en graan.
Omgerekend
komt die energie-inhoud
Naar
is vooral met bijna
Dat
overeen
schatting
2.18
70
miljard ton aardolie.
verbruik
Het
het totale energieverbruik
komt
-
aan
3
aardolie is jaarlijks
omgerekend
overeen met ca.
-
7
miljard ton, miljard ton
aardolie. Opdracht: Welke andere
De
energiebronnen
wereldsuikerproduktie
gisting
4
zorgen voor de
ligt
in
de
buurt van
120
zijn
omzetting in ethanol zou genoeg
en
ton aardolie-equivalenten?
miljard
miljoen ton. Volledige ver-
voor
4%
van de behoefte
aan
energie. In de vorige paragraaf heb je gezien dat de produktie van suiker netto energie oplevert. Is dat ook zo als uit de suiker ethanol wordt gemaakt? Met de volgende
opdracht
kun
je dat berekenen.
Opdracht:
suikerbieten is ca. 350 Gigajoule zonne-energie opgeslagen. Deze energie is aanwezig in de vorm van bieten en van blad. Niet alle opgeslagen zonne-energie kunnen we rechtstreeks benutten. Het kost ook energie om de bieten en het blad in een bruikbare vorm om te zetten. Om uit de suikerbieten en het blad ethanol te maken moet energie worden geïnvesteerd. Gemiddeld gelden de volgende waarden per hectare bieten. Verbouwen oogst kost 26 GJ, transport 6 GJ, bereiding van bietenpulp 22GJ, winning van ethanol uit vergist bietenpulp 38 GJ, produktie van biogas bij de zuivering 1GJ. Niet alle planteIn
·
·
een
delen
hectare
zijn
te vergisten.
'afval' heeft
Het
bietenblad 75GJ, pulp 37GJ, eiwitresten a.
Hoeveel
voorbereiding van
aan
de
waarden:
2GJ.
van de opgeslagen zonne-energie
'verloren'
de volgende energetische
van een hectare bieten gaat
vergisting? Hoeveel van
de zonne-
energie komt dus in de vorm van ethanol beschikbaar? ·
b.
Zoek de
liter c.
verbrandingswarmte van ethanol
ethanol
Welk aantal
een hectare
liters
van een hectare
Wat
kost het
gemakkelijk
om
benzine
op
en reken
in Binas
uit
hoeveel
bieten kan leveren. heeft eenzelfde
energie-inhoud als de ethanol
bieten?
uit suikerbieten
te beantwoorden.
autobrandstof
Heel veel factoren
te
Deze vraag
is niet
tegelijkertijd
een
maken?
spelen
2.19
van de benzine vervangen wordt door bio-ethanol, dan is daarvoor een grondoppervlakte van 76000 hectare nodig. De kostprijs van een liter
rol.
10%
Als
af fabriek
is dan,
ethanol
C-suikerprijs,
en tegen een
f.
ongeveer
Dat
1,10.
is te veel. De kostprijs van benzine uit aardolie is lager. Maar hoe zit het met de afhankelijkheid van landen in het Midden Oosten, moeten we meer zelfvoorzienend worden? Levert bio-ethanol schonere uitlaatgassen, verbruiken auto's hierdoor minder energie? Veel vragen. Opdracht: neemt het COZ gehalte
van fossiele brandstoffen
Door verbranding
feer toe.
Sommige
optreedt.
De
atmos-
broeikaseffect produktie en het gebruik
mensen zeggen dat door die COZ toename het
aarde warmt op. Welke invloed heeft de
van bio-ethanol
de
in
op
het broeikaseffect?
Snoepindustrie .
Jaarlijks
we
consumeren 50
is dat zelfs
per persoon
30 kg
ca.
Veel daarvan
kg per persoon per jaar.
lekkerijen. Toffees
suiker.
In
Verenigde
de
zit in
snoep
en andere
grotendeels
en andere zachte snoepsoorten bestaan
Staten
uit
bereiding van deze snoepsoorten worals glucose en fructose gebruikt. den behalve sacharose ook monosachariden In caramelsnoep zitten verder nog vet en melkeiwit. In dit mengsel krijgen
.
de
suiker. Bij
(niet-kristallijn)
amorf
niet
suikermoleculen
zelf
PROEF:
snoep
de
gelegenheid
de
om
mooie
kristallen
thuis
op de
te vormen.
maken
Opdracht: Maak
een
lijst
kergehalte. De
met levensmiddelen en
Schrijf
verschillende
(zetmeel)
ook op welke voedingsmiddelen
en smaakstoffen
snoepsoorten bevatten de
De
amorf
diverse ingrediënten
strook
de
vulling
zachine.
snoep bevatten
soorten
en geur-
kijk
en
snijden
zoetstoffen bevatten. toevoegingen,
(bijv. zuurstokkén).
kristallijn
gemengd.
Messen
allerlei
verpakking naar het sui-
sacharose.
De
zoals bloem
wat hardere
In mengmachines
worden
Via een extruder verlaat een lange suikerde snoepjes
van mars, milky way en andere
op maat.
tussendoortjes
en
chocola?_?je5 wordt
2.20
gemaakt
uit
overzadigde suikeroplossing.
een
er heel kleine ·
Samen met
suikerkristallen diverse toevoegingen
pasta. Door smelten, kleuren ·
·
·
·
·
·
·
gemaakt. In snoepgoed
maiszetmeel is
een
tot
(doorsnee en
luchtbellen
en aromatiseren
verhitten ontstaan
Door roeren en
0,001 zorgen
worden
in
rum)
voor een
ze
de
een amorfe
witte gladde
verschillende
wordt niet alleen sacharose verwerkt,
stroop. smaken
ook glucose
uit
belangrijk ingredient.
Sacharose en glucose zijn belangrijke stoffen voor levensmiddelen en dranken. Al in de 17e eeuw werd voor het eerst frisdrank verkocht. Het was een mengsel van water,
juice
lemon
en honing.
in Parijs een verkoopmonopolie al een artikel over bronwater waters door chemische
op
1676
In
kreeg de Compagnie de Limonadiers
frisdrank.
en de
imitatie Ook
en andere methoden.
·
maakt.
·
Tabel:
·
suikergehalte diverse dranken/voedingswaarde. Behalve voor frisdrank Zo
sche dranken.
vergisting fen voor
in
in
1685
van deze
schreef Robert Boyle
natuurlijke minerale
toen al werden drankjes nage-
is suiker belangrijk voor de bereiding van alcoholi-
wordt rum
suikerriet
gemaakt en
ontstaat wijn door
druivesuiker. De koolhydraten uit gerst zijn de uitgangsstofbereiding van bier, in Zuidoost-Azië wordt uit rijst sake gemaakt
van
de
West
En
Afrika
·
en
·
palm wordt gemaakt.
(Cameroun)
drinken mensen palmwijn die uit het
sap van de
Ethanol Tot
1930 was
Het
is
Uit
molasse
maken
nog
de
vergisting
steeds de
van suikers
belangrijkste
de
enige methode
en
ethanol te maken.
methode.
en maiszetmeel maken micro-organismen
gistcellen ethanol
om
eerst glucose. Uit glucose
koolstofdioxide.
Opdracht: Geef de
reactievergelijking
staan per molecuul
van de produktie van ethanol
ethanol twee moleculen koolstofdioxide.
uit
glucose.
Er ont-
2.21
Als het percentage ethanol hoger wordt dan ca.
15%
sterven
de
gistcellen af.
)12% niet. Door vergisting Hierdoor bederven dranken met een alcoholpercentage dranken is het percentage ethanol in dranken niet te verhogen. Alcoholhoudende ouzo
als rum, brandy, sake, Met
destillatie
Dit levert
100%
overige
De
jenever zijn gemaakt
is
ethanol-watermengsel
van een
van 95,6% te halen.
en
4,4% kan met een
door
destillatie.
een maximaal
alcoholpercentage
droogmiddel worden verwijderd.
ethanol.
Omzetcijfers Ethanol pure
is
belangrijke inköStenbron
een
ethanol is
±
f.
voor
de
overheid.
De
accijns
op
1
liter
25,--
Tabel gemidd. consumptie
alcohol
Drank
.
p.p.p.j.
5
bier jenever
40
sherry/port
18
Opdracht:
Hoeveel accijns
liter
zit
(35%
jenever
er op een
liter
sherry
(18%
ethanol)
en hoeveel
op een
ethanol)?
Opdracht: Bereken de accijnsopbrengsten van alcoholhoudende
dranken voor de Nederlandse
Staat. Opdracht: .
.
CBS
Volgens het
hebben 650.000 Nederlanders een drankprobleem. Leg
uit
welke
op de economie. gevolgen overmatig drankgebruik heeft op de volksgezondheid, betalen Zijn de onkosten die het gevolg zijn van drankgebruik/ misbruik te denk je? met de jaarlijkse drie miljard gulden aan accijnsopbrengsten
Pure
ethanol
wordt
als brandstof
en
als schoonmaakmidel
gebruikt (brand-
wordt te voorkomen dat deze ethanol (verdund) wordt gedronken Ook wordt het gedenatureerd met bij voorbeeld methanol, benzeen of kamfer. gemakkelijk te maken. er een kleurstof aan toegevoegd om het onderscheid
spiritus).
Om
2.22
Vitamines
zijn verbindingen die je
Vitamines te
blijven. Vitamines regelen
je lichaam. geen C
wordt in
zie je .
hoe dat
en de
spijsvertering
snel weer beter te worden.
groei van
dat er meerdere
ziet
Je
gaat.
De
C
vitamine
uit
een
potje
industrie uit glucose gemaakt. In het reactieschema
helf?t
van de Nederlandse
suikerexport vertegenwoordigt Ook
jaar.
voor nodig
reactiestappen
zijn
.
plaatsen
op
een waarde van ongeveer
de tussenliggende de campagne
maanden.
de
campagne
Veel werknemers
zij
onderhoudswerk
In
de
miljoen per
belangrijk.
Suikerunie
er meer mensen
in dienst
dan
in
tijdens
de
stille
maanden
doen
en wordt de fabriek gemoderniseerd.
suikerindustrie
krijgen daarvan
350
hebben een 'dubbele' baan. Tijdens
zorgen ze voor de suikerproduktie,
ze
f.
zorgen samen voor zo'n 2650 arbeids-
suikerproducenten,
jaarbasis. Tijdens
bedoeld voor de export.
suikerindustrie is
voor de werkgelegenheid is de suikerindustrie
de twee grote
en CSM,
gaat
ongeveer f
f
4500 en
er ca
f.
2
miljard
750 miljoen. f
per jaar
per hectare
om.
De
akkerbouwers
bieten ontvangt een akker-
Uiteindelijk worden deze kosten door de consument betaald. De Nederlander consumeert jaarlijkse 39,1 kg suiker. Daarmee staan we in Europa bijna bovenaan. Alleen de Denen consumeren 300 gram meer. Het gemiddelde in de EG ligt op 33,9 kg per inwoner per jaar. bouwer
·
de
Inkomsten en werkgelegenheid De
·
om
de chemische
Meer dan de
·
uit
wel eens helpen
onder andere
gezond
om
vitamines zou je snel ziek worden. Wie gevarieerd eet hoeft een potje te eten. Toch wil bij een griepje extra vitamine
Zonder
vitamines
nodig hebt
in kleine hoeveelheden
tussen
de
5000.
Opdracht:
Verklaar
·
het verloop van de suikerprijs
gedurende het
jaar
In een suikerfabriek vind je diverse beroepen. Naast administratie en directie vind je mensen in de technische dienst, bij het onderhoud, in het laboratorium, bij de voorlichting en mensen die in de buitendienst contacten met de akkerbouwers De
onderhouden.
directie
bepaalt
alleen naar bieten
het beleid
lange termijn.
De
suikerindustrie kijkt niet
suiker. Om financiële risico's te spreiden bezich ook in de zaadveredeling, de zaadhandel, de
en naar
weegt de suikerindustrie
op
2.23
specerijenhandel ·
·
·
naar
de
en
ontwikkeling
het terrein van de biotechnologie, enz. van nieuwe producten op basis van suiker,
doet
op
ze onderzoek
Analyse.
bezig met de kwaliteitscontrole Laboratoriummedewerkers houden zich dagelijks Analisten bepalen het suikergehalte van van de produkt en en de grondstoffen. en onderzoeken ze controleren de zuiverheid van suiker de aangevoerde bieten,
de
samenstelling
energiestromen, hoort tot
de
van het afvalwater.
van het proceswater,
Een
uitgebreide bewaking
van de afvalgassen,
taak van het laboratorium.
van de
stof-
de nevenprodukten
en
3.1
Thema
3
Voeding
.? Inleiding brood, het vlees gaat over voeding. Over het dagelijks hebt om te groeien, te sportpn en te en de groente die je nodig de gewoonste zaak van de koelkast gevulde een ons is Voor werken. zwoegen om de maag gevuld wereld. In andere landen moeten mensen heeft zelfs de wereldbevolking te krijgen. Een derde van
Dit
thema
voortdurend honger zaden, stekjes Er komt heel wat voor kijken voordat uit de grote de planten en dieren zijn gekweekt die voor .
.
.
en
eieren
levensmiddelen zorgen. Landbouwers, tuinders Ook de biotechnologie mee bezig. en veeboeren zijn daar dagelijks van landbouwprodukten. spreekt een woordje mee bij de veredeling komen steeds vaker uit Planten, en straks ook dieren, reageerbuisjes. de agrarische sector is er sprake Door nie11we ontwikkelingen in
verscheidenheid
aan
zijn door de hoge Veel landbouwbedrijven met handen en voeten gebonden kosten van de gebouwen en machines bestrijdingsmiddelen en aan de leveranciers van kunstmest, van de landbouwprodukten veevoer. De afnemers en de consumenten fruit, de kwaliteit van groente, stellen steeds hogere eisen aan de Je ziet dat er veel moet gebeuren voordat en
van een
agro-industrie.
vlees. vruchten dagelijkse maaltijd nauwkeuriger
op
tafel staat.
We
kijken in dit
thema
wat
van naar de eigenschappen en de samenstelling
voedsel. en
vetten van eiwitten, koolhydraten, voedingsmiddelen te proberen we de eigenschappen van van Daarbij hebben we kennis van zuren en basen,
Met de molecuulbouw
.
vitamine verklaren. opgeloste zouten en van macromoleculen nodig. naar de scheikundige
kant van voedsel, maar
kijken vooral je zult zien dat er We
3.2
zijn met bijvoorbeeld economie, levensstijl, landbouw en politiek.
veel raakvlakken gezondheid,
milieu,
?2 Landbouw Elke wereldbevolking bestaat uit ongeveer vijf miljard mensen. houden dag willen ze graag eten. Vooral in de derde-wereldlanden veel mensen zich daarom bezig met het verbouwen van voedsel. In de westerse landen is het aantal boeren en veehouders naar verhouding klein. De bedrijven zijn sterk gemechaniseerd, er zijn De
.
maar weinig arbeiders
14,7 mensen op
mensen,
In
ons
of in
Gemiddeld
werken
elke 100 hectare cultuurgrond.
gelijk. In Groot-Brittannië
landen .
nodig.
terwijl in
Griekenland
in
de Europese Gemeenschap
Dat aantal
is niet voor alle
werken op elke 100 hectare gemiddeld 4,4
50 mensen
zo'n oppervlak bewerken.
het land land hebben de landbouwers vaak een dagtaak aan het werk op de
stallen.
In andere landen zijn er veel deeltijdboeren.
De In ons land zijn er ona??eer 110 000 landbouwbedrijven. op gemiddeld boeren, tuinders en veehouders verdienen hun brood zijn er 15 hectare land. In de landen van de Europese Gemeenschap 18 miljoen landbouwers. Dat aantal wordt steeds kleiner. De voedselproduktie gaat steeds efficiënter en grootschaliger. y
Leg uit waardoor het aantal mensen dat in de grootschalige mensen landbouw werkt, steeds lager wordt en waardoor het aantal dat in de 'biologische' land- en tuinbouw werkt, steeds groter 1
wordt. 2 Welke landen horen bij de Europese Gemeenschap? 3 Noem enkele voordelen en enkele nadelen van grootschalige landbouw.
gebruiken landbouwers in de landen van de Europese Gemeenschap 57% van samen ongeveer 129 miljoen hectare cultuurgrond, dat is
De
3.3
.
het totale grondgebied. gebruikt voor akkerbouw, boomkwekerijen,
4
43% van de
wijngaarden. De grasland voor de produktie van groenvoer
boomgaarden,
overige 49 miljoen voor het vee. ·
deze cultuurgrond wordt 68 miljoen ha en 12 miljoen ha wordt ingenomen door
Van
ha
is
olijfgaarden
totale oppervlakte
niet als cultuurgrond
gebruikt.
van
de
en
landen van de
Welke bestemmingen
EG
wordt
heeft
deze
grond?
·
·
Intensieve landbouw Vooral in ons land is de landbouw sterk gemechaniseerd. Meestal werkt een (bouw)boer alleen op een bedrijf van zo'n 40 tot 100 hectare, of verzorgen een of twee mensen samen tientallen koeien, honderden varkens of tienduizenden kippen. Dat kan alleen doordat de landbouwers veel gebruik maken van machines, kunstmest, diergeneesmiddelen en chemische onkruidverdelgers. Het gebruik van deze middelen verstoort het natuurlijke milieu in de bodem. Veel micro-organismen leggen het loodje door de vele gifstoffen die in de bodem terechtkomen. In het thema bodem in deel 4 heb je gezien dat fosfaten, nitraten en gechloreerde koolwaterstoffen in het drinkwater kunnen belanden. 5
Geef de naam en formule van een fosfaat,
een
nitraat
en een
nitriet. grote hoeveelheden fosfaat- en nitraat zouten in mest leveren veel problemen op voor landbouwers en veeboeren. De veeboeren zijn verplicht om een mestboekhouding bij te houden, en ze mogen maar een beperkte hoeveelheid mest op het land brengen. De overbemesting van landbouwgrond draagt niet alleen bij aan de zure regen, maar veroorzaakt ook verontreiniging van het grondwater met nitrieten en nitraten. Zouten als chilisalpeter (natriumnitraat) en fosforzure kalk (calciumdiwaterstoffosfaat) opgenomen, of komen via het gras en worden door landbouwgewassen De
3.4
koeien in melk terecht.
de
van
Geef de verhoudingsformules
6
kalk. 7
Welke
stof uit
Uiteindelijk
mest
komen
de
chilisalpeter
en van
fosforzure
milieu? zorgt voor verzuring van het zouten
uit
via het voedsel in ons eiwitten kunnen in je lichaam
de mest
lichaam. uit nitraat, nitriet en ze kunnen carcinogeen, nitroso-aminen ontstaan. Deze stoffen zijn 50 milligram mag niet meer dan kanker veroorzaken. In drinkwater
nitraat per liter norm steeds
voorkomen.
wordt deze
vaker overschreden.
Noem een manier waarop
8
Door de overbemesting
je het nitraatgehalte
in de bodem laag
kunt houden.
via het voedsel in ons en van medicijnen en lichaam. Ook resten van bestrijdingsmiddelen kunnen in ons hormonen die in de veehouderij worden gebruikt, daarom de voorkeur aan lichaam komen. Steeds meer mensen geven of kunstmest biologisch-dynamische voeding, die zonder gifstoffen is verbouwd.
Niet alleen nitraten en
nitrieten
komen
voedingsmiddelen op het niet mogelijk alle benodigde verbouwen? een biologisch-dynamische manier te de voedselketen 10 Leg uit dat we, doordat we aan het eind van hebben van verontreinigingen en staan, extra last kunnen toevoegingen aan voedingsmiddelen. 'De kwaliteit van 11 Leg uit wat bedoeld wordt met: de kwantiteit.' landbouwprodukten gaat ten koste van in het 12 Welke problemen zijn een gevolg van veel fosfaten bodem.) oppervlaktewater? (Denk aan het thema 9
Waarom
13 14
is
Geef de formule van natriumdiwaterstoffosfaat. het uitrijden van Welke problemen worden veroorzaakt door
nitraathoudende
mest over het land?
3.5
Produktie
niet alleen voor grote
Het
werk van landbouwers en veehouders levert problemen op. Samen zorgen ze in West-Europa
-
-
hoeveelheden voedsel.
grafieken laten zien dat de produktie de laatste jaren sterk is toegenomen. Er is zelfs zoveel graan, wijn, vlees en boter dat er sprake is van 'voedselbergen' Als alle voedsel in de wereld eerlijk wordt verdeeld, is er genoeg voor iedereen. In Europa en in Noord-Amerika hebben de mensen te veel te eten, en in Afrika en Azië komen jaarlijks miljoenen mensen om van de honger. Ruim 700 miljoen mensen in de De
.
zijn
wereld
ondervoed
en aangewezen op voedselhulp.
aardbeving of na het mislukken van een oogst door droogte of oorlog wordt er vaak voedselhulp gegeven. Dat helpt even, maar
Na
een
op de
lange duur
15 Waarom
zijn
de mensen daar
is het sturen
niet
mee
geholpen.
van voedsel overschotten
geen
echte
oplossing van het wereldvoedselprobleem? Het meeste voedsel
is afkomstig van maar veertien verschillende gewassen. We eten deze gewassen direct, of voeren ze aan dieren voor melk- en vleesproduktie. Tarwe, rijst en maïs zijn de belangrijkste granen. In de gematigde streken wordt veel gerst en haver verbouwd; in landen in Afrika en Azië verbouwen de boeren sorghum, een graansoort die goed in een heet en droog klimaat groeit. De graanproduktie is enorm toegenomen. In 1963 werd er 600 miljoen ton geoogst, in 1990 was dat bijna 1700 miljoen ton. 16 Geef
dat
drie oorzaken
tussen 1963
en 1990.
?3 Voeding en energie
we
aan
eten,
van
de
verhoging van
de
graanproduktie
3.6
fietsen, sporten, denken energie nodig. Energie halen we uit voedingsmiddelen. Gemiddeld eten we in ons land in een heel 2 schapen, een half leven per persoon ruim 5 koeien, 43 varkens, wandel?n,
wat we doen: ademhalen, hebben we en warm blijven,
alles
Voor
1400 kippen, 100 kalkoenen, Daarbij komen nog de aardappelen,
14
paard,
000
rijst,
eieren macaroni,
en 1000 vissen.
groente,
snoep en de nodige drankjes. De energie die we uit de koolhydraten, vetten en eiwitten halen, komt vrij via exotherme reacties. Een gezond lichaam haalt de energie voor de helft of
fruit,
voor minder dan een derde uit vetten en voor de rest (ca 10%) uit eiwitten. Deze verdeling is niet voor iedereen gelijk. Als je veel aan duursport doet (zwemmen, hardlopen, fietsen), heb je meer koolhydraten nodig. meer
uit
koolhydraten,
heel leven opeet. 17b Met hoeveel kJ energie komt dat overeen? Als je weet dat een liter benzine een energie-inhoud van gemiddeld 33 kJ heeft, kun je berekenen met hoeveel liter benzine het brood 'overeenkomt'. Zie ook de tabel op de volgende bladzijde. 17c Welke veronderstellingen heb je gemaakt bij de berekening van het aantal broden? 17a
hoeveel
Schat
Als je
de
je in
broden
samenstelling
een
je voedselpakket
van
weet,
kun je
zelf
regels zijn niet te geven, al geldt wel voor iedereen: eet gevarieerd en matig. nagaan
of je
Algemene
gezond eet.
gemiddelde percentages %
aardappel tarwe rogge
eiwit 2,0 11,7 11,
6
9.0
vet
%
eiwit,
koolhydraat
1
19,0
2,2
59,2
1,7
52,4
0,
vet, koolhydraat
3.7
1
52,2
2,4
70,4
9
0,4
32,0
1,5
43,0
avocado
21,0 39,0 3,0
19,6 25,0
35,5 5,0
noten
24,8
47,9
24,6
mens
16,4
15,3
gerst
10, 6
rijst
7,4
cassava
(maniok)
0,
erwten, bonen sojabonen
2,
5,7%
heel weinig
62,6%
water
as
tabel zie je dat vooral granen en aardappelen veel koolhydraten bevatten. Deze landbouwprodukten worden verwerkt tot ook in onder andere brood, macaroni en spaghetti. Je vindt ze en bindmiddelen voor pudding en voor 'gevulde' soepen. Avocado's noten bevatten naar verhouding weinig koolhydraten, maar wel veel de oliën en vetten. In Binas 74 vind je een overzicht van
uit
de
samenstelling van enkele voedingsmiddelen. 18
Als je
de
bovenstaande tabel
niet alle getallen
goed overeenkomen.
energiebehoefte
Gemiddelde
verschillende
activiteit
zeer geringe
2
geringe activiteit (lopen) matig actief (fietsen)
3
4
zeer actief
Met
(zwemmen)
het ouder worden
Leg
met
uit
Binas, zie je dat waardoor dat komt.
voor mannen en vrouwen bij in kJ per kg lichaamsgewicht per dag
(zitten)
1
activiteit
vergelijkt
neemt
man
vrouw
;1.41
126
151
141
166
155
193
181
de
energiebehoefte
enigszins
af.
3.8
19 Kun
je
bedenken waardoor
de
energiebehoefte
van vrouwen
lager is
dan van
mannen?
eiwit
energie in kJ
Jçoolhydraat
vet
in
in
650
30
1
6
besmeerd met halvarine
150
0
4
0
1
200
12
0
0
330
0
6
5
1035
38
8
8
290
10
0
8
460
19
3
3
1690
36
20
20
500
29
0
1
2
1
bruine
boterhammen
belegd met honing belegd met jonge kaas
schaaltje vla (250 schaaltje magere
1 1
ml)
yoghurt (250 g) met müsli 1 bord macaroni met ham-kaassaus
g
g
in
g
1
banaan
1
gevulde koek
1075
29
14
3
1
milkshake (200 ml) glas cola (200 ml)
1170
48
8
4
374
22
0
0
3403
72
54
1 1
20a
zak chips
dan
je per dag ongeveer verbruikt. je al je energie uit gevulde koeken zou halen, hoeveel
op een dag
koeken
eten.
de
lichaam? 21c
mag
samenstelling van vier produkten die je dagelijks eet. Komt deze samenstelling overeen met de gemiddelde samenstelling van je
21a Noteer 21b
7,5
Bereken hoeveel Kj
20b ALs
je
(150 g)
Verklaar de verschillen
Bijschrift
(in apart document vermelden).
Het
is heel lastig,
een
3.9
te veel snoept
en
kan dat
te veel eet,
leeftijd
Wie op jonge
te veranderen.
aangewend eetpatroon
eenmaal
later
maar
moeilijk
weer
afleren.
verbranding van voedsel in je lichaam komt warmte vrij. Voor de verbranding is zuurstof nodig. In de volgende tabel is weergegeven hoeveel O2 nodig is, en hoeveel CO2 en warmte vrijkomen bij de verbranding van 1 gram koolhydraten, vetten of eiwitten. De verbranding van eiwitten is onvolledig. Een deel via de als ureum en andere stikstofverbindingen ervan verlaat urine het lichaam.
Bij
de
-
-
1
Bepaling calorische
Gemiddeld
02-verbruik
waarde
bij
en CO2- en warmteproduktie
stofwisselingsprocessen 1
verbruik (in 1)
gram
O2
produktie (in 1)
CO2
geproduceerde warmte (in kJ)
0,829
0,829
17,6
vet
2,013
1,431
38,7
eiwit
0,957
0,774
koolhydraat
22
Bij
de
(zetmeel)
bepaling van
de
18,4
tabel is uitgegaan van gemiddelde waarden.
Waarom
is dat gebeurd? 23
Voorbeeldopdracht
In
de
via
aaneengekoppeld
lever worden glucosemoleculen
een
condensatiepolymerisatie.
gemiddelde
molmassa
Dit
van glycogeen
gebeurt
in
de
figuur staat een deel van een glycogeenmolecuul weervertakkingen zijn weggelaten). De molecuulformule van glucose
lever is
760000.
gegeven.
(De
is C6H1206
De
tot glyco?een.
In
de
3.10
(onvertakt) deel van glycogeen a.
van een disacharide
Geef de condensatiepolymerisatie
uit
glucode
weer met
molecuulformules. b.
Hoeveel moleculen water splitsen
c.
glycogeen verlengd wordt? Wat is de repeterende eenheid
d.
Bereken
de
af
bij elk in
(monomeer)
polymerisatiegraad van glycogeen
waarmee
glucosemolecuul
glycogeen? met
een molmassa van 760000
Uitwerking a.
Uit
twee
b.
Bij
de
glucosemoleculen
,---7C1SH32016
Bij elke keten verlenging De
een
discharide
vorming van een trisacharide
C12H22011 + C6H1206
c.
ontstaat
repeterende
(= steeds
+H20 komt één,molecuul
water
vrij.
komt telkens één watermolecuul vrij. terugkerende eenheid) in glycholgeen is
o
d.
De molmassa
van
dit
monomeer
(C6H100S)
in de lever is 760000. gemiddelde polymerisatiegraad is dan
De gemiddelde molmassa
162.
van glycogeen De
23a Maltose
is
hydrolyse weer
een discharide
(splitsing
dat is gevormd
met behulp
(zie ook Binas tabel
67a.
760000
uit
162 ?
4700
twee moleculen.
Geef de
van water) van maltose in glucose
3.11
b.
heeft
in aardappelen
Amylose
van 1100.
een polymerisatiegraad
Bereken de
molmassa van amylose.
glycogeen en cellulose
Zetmeel,
en glycogeen
Cellulose, zetmeel
den monomeren van glucose,
zijn
cellulose vind je vooral in planten. Glycogeen is
in
mensen
dieren voorkomt. Cellulose, zetmeel de
net als
cosen.
van de monomeren
1, kunnen de glucosemoleculen
thema
op
bij
een polysacharide
en glycogeen sommige
Zetmeel dat
zijn polyglu-
kunststoffen uit
verschillende manieren
aan elkaar wor-
heeft andere eigenschappen tot gevolg. tabel 67a van Binas. Er zijn twee soorten zet-
Een andere koppeling
den gekoppeld. De
moleculen
uit tienduizen-
van glucose.
het zijn condensatiepolymeren
en
en
bestaan
Ze
polysachariden.
structuurformule vind je in
polyglucose met rechte, onverIn mais komt veel zetmeel voor takte ketens. Je vindt het veel in aardappelen. Zetmeel met vertakte moleculen heet amylomet vertakte polyglucosemoleculen. het hoge amylopectinegehalte wat vettig aan. pectine. Maiszetmeel voelt door mogelijk de produktie van veren kruising van planten is het amylose
meel:
en
amylopectine.Amylose
selectie takte en niet-vertakte
is
een
Door
Zetmeelmoleculen
Als de glucose
lever
opnieuw
zetmeelmoleculen
glucose: de monomeren. worden in je lichaam afgebroken tot de direct wordt gebruikt, worden de glucosemoleculen in
niet
Het
tijdje niet
eet.
2
een
Zetmeel
tot grote
aaneengekoppeld
zetmeel heet glycogeen. als je
te regelen.
uit
moleculen.
Dit dierlijk
dient als buffervoorraad:
aardappelen
en
menselijk
het wordt gebruikt
3.12
Het bestaat veel op niet-vertakt zetmeel. Alleen de koppeling tussen de ook uit polyglucosemoleculen. 67a in Binas is dat glucose-monomeren verschilt. In tabel (In Binas zijn in de formules niet alle schematisch weergegeven.
lijkt
Cellulose
H-atomen
heel
getekend.)
zetmeel en cellulose Dit kleine verschil tussen de moleculen van wel verteren, maar heeft grote gevolgen. Zo kunnen mensen zetmeel geen energiebron. We noemen cellulose niet. Cellulose is voor ons koeien en herten cellulose een voedingsvezel. Herkauwers als die in het verteren cellulose met behulp van bacteriën aanwezig zijn. Geiten kunnen zo zelfs spijsverteringskanaal
Wij hebben voedingsvezel nodig voor een de darmwerking. Je goede spijsvertering. De ruwe vezels activeren maar je kunt in kunt in de winkel ruwe voedingsvezel kopen, brood of volkorenbrood eten. plaats van wit brood ook eens bruin kartonnen
dozen
verteren.
hun
bestaat voor een groot deel uit cellulose. stevigheid. Het is een belangrijke grondstof
van
papier.
Hout
Bijschrift"Katoen In kleding wordt kunstvezels (zie Brood, daar Brood was
zit
en watten bestaan
katoen
vaak verwerkt
ook thema
wat
in vorige
ook
in eeuwen
Het geeft planten
bij
de
produktie
uit cellulose.
in combinatie
met
1).
een luxevoedsel dat alleen gewone volk voedde zich met
in hogere platte
kringen werd gegeten. Het met vet, honing of azijn. koeken of met een graanbrij, vermengd de hele Tegenwoordig wordt brood in een of andere vorm over hulpstoffen wordt er wereld gegeten. Door toevoeging van allerlei en emulgatoren horen tot een grote variëteit geproduceerd. Vetten Ze hebben een de broodbereiding. de belangrijkste hulpstoffen bij
3.13
van de kruim, op het volume en op de structuur van de kruim en de korst. Vetten en emulgatoren voorkomen ook het snel oudbakken worden van brood, ze houden het op de zachtheid
grote invloed
brood langer
vers.
In vers brood liggen de zetmeelketens kriskras door elkaar, ze vormen een amorf geheel. Tijdens het oudbakken worden van brood vindt er een herschikking van deze ketens plaats. Her en der ontstaan kristallijne gebiedjes, waarin de ketens keurig zijn gerangschikt. Dit heet retrogradatie van zetmeel. Vetten, oliën en emulgatoren schermen de zetmeelketens van elkaar af, zodat ze Op die manier blijft geen gelegenheid krijgen te kristalliseren. de broodkruim langer vers. Oud en hard brood kun je weer 'vers' even in een oven te maken door het in vochtig aluminiumfolie verdwijnen door de Het water zorgt ervoor dat de ketens langs elkaar kunnen schuiven
verhitten. verhitting.
De
kristallijne
gebiedjes
.
.
2?.Kun je verklaren wordt?
waardoor
stokbrood zo snel
'oud'
en
droog
als grondstof voor brood omdat ze gluten bevatten. Gluten zijn eiwitten. Ze zorgen voor de luchtige, maar toch stevige structuur van brood. Door eiwitten toe te voegen aan meel van tropische gewassen als cassava, yams en sorghum, is het mogelijk in Afrika en Azië brood te bakken van plaatselijk verbouwde gewassen. Dure import van graan uit Europa, Amerika en Latijns-Amerika is dan niet meer nodig. Tarwe
en rogge
zijn geschikt
Emulgatoren zijn moleculen met een pOlair en een a-polair deel. Net als zeepmoleculen hebben ze een polaire kop en een a-polaire staart. De polaire kop bestaat vaak uit een ion, of heeft zuurstofatomen die waterstofbr?en met water kunnen aangaan. Ze ,
het mogelijk twee eigenlijk niet mengbare stoffen, zoals olie en water of vet en water, toch te mengen. Ook in slasaus, mayonaise en halvarines komen veel emulgatoren voor. Bekende maken
3.14
zijn lecithine (uit eieren), glycerylmonostearaat glyceryldistearaat (esters van octadecaanzuur met 1,2,3propaantri?l, [9lycerol, glycerine]). emulgatoren
1.Sa
Leg
uit
welk
en
deel van het glycerylmonostearaatmolecuul met water kan vormen.
waterstofbruggen 2Sb Welk deel van het molecuul zal vooral een vanderwaalsbinding met vet en olie aangaan?
Dextrine In 1821 brandde in Dublin
(Ierland)
een
textielfabriek af.
De Tijdens de brand ging ook de aardappelopslag in vlammen op. spuitgasten merkten dat de aardappelen, of wat daar van over was, oplosten in het bluswater. Er bleef een plakkerige massa achter: het behangplaksel was uitgevonden. Deze anekdote laat zien dat het mogelijk is om zetmeel en de cellulose te veranderen in andere bruikbare stoffen. Vooral levensmiddelenindustrie vindt het belangrijk dat zetmeel steeds ongeveer dezelfde kwaliteit en samenstelling heeft. Elk?
de plantèSoort levert een ander type zetmeel, terwijl samenstelling ook nog afhangt van het land waar de planten Om toch steeds groeien, van het weer en van de bodemstructuur. macaroni, spaghetti, bindmiddel en koekjes van dezelfde de samenstelling te krijgen, wordt zetmeel veranderd. In voedingsmiddelenindustrie heet dat gemodificeerd. Deze
Bij van zetmeel heet ook wel dextrinisatie. worden de polyglucosemoleculen korter gemaakt en is beter oplosbaar in water en houdt
verandering
dextrinisatie verder vertakt. Dit dextrine het water in een gelei beter vast dan onbewerkt zetmeel. van dextrine is heel groot. Je vindt het Het aantal toepassingen in plaksel en in lijm voor postzegels en enveloppen, maar ook in als dikmaker in drukinkt en verf, als bakkerijgrondstoffen, op vulmiddel in gelei-gebak en in de bigarreaux (namaakvruchtjes) taarten. Gemodificeerd zetmeel komt ook voor in corn flakes, brinta,
3.15
havermout
verkort, 3
snel-klaar-gerechten. Doordat de ketens zijn is het voedsel snel gaar en licht verteerbaar. en andere
Stolling
van
gelei
Pectines De bindmiddelen in ja? en vruchtengelei bestaan niet alleen uit zetmeel, maar ook uit pectines. Pectines lijken (gemodificeerd) De glucoseketen bevat veel OHveel op de polyglucoseketens. OH-groepen, ook groepen. In een pectinemolecuul zijn behalve COOCH3 COOH en estergroepen aanwezig. zuurgroepen -
-
de de bouwstenen van de celwanden van planten. In zuurgroepen vrijwel niet voor. Met calciumionen
Pectines zijn cel komen vrije
en magnesiumionen vormen
pectines
zo
ze zouten.
Door deze zouten
zijn
geschikt voor de bereiding van gelei. Pectineketens
De tweewaardige met veel zuurgroepen kunnen zouten vormen. De gelei wordt calciumionen houden de ketens bij elkaar.
stijf.
is In pectineketens met veel estergroepen en weinig zuurgroepen De gelei wordt niet de binding tussen de ketens veel geringer. komt dan alleen van gemakkelijk stijf. De stevigheid van de gelei ketens die in elkaar verward zijn geraakt. formules en de structuur van natriumethanoaat (= dikaliumoxalaat) dikaliumethaandioaat
25 Geef de
en
.
26a Welke overeenkomsten
en welke
verschillen
zie je tussen
de
eigenschappen van een gelei en van een thermoharder? 26b Welke overeenkomsten bestaan er tussen de moleculaire structuur van een gelei en van een thermoharder?
Lipiden,
echte
smaakmakers
kun je 'Eet niet te vet en niet te veel.' Deze waarschuwingen dat je weinig vet geregeld horen. 'Eet gezond' betekent meestal
I
3.16
Olie
moet eten.
en
de andere en
leven, 4
zijn voor
Ze
de
familie
zijÎn vet,
verbindingen
Van deze groep
meest bekend.
vet behoren tot
de mens ook
lipiden, zoals geur-, kleur-
van de
lipiden.
cholesterol het het belangrijkst, maar
olie en
en
smaakstoffen,
ook
maken het
vooral het eten aangenamer.
Extractie
uit
caroteen
Je hebt met een
wortelen
(kwalitatief)
organisch oplosmiddel de oranje-gele kleurstoffen Organische
uit wortelen gehaald.
zijn meestal halogeenrijke.
oplosmiddelen
schadelijk voor het milieu, vooral
de
organisch oplosmiddel, een organisch oplosmiddel en een aromatisch organisch
27a Noem een halogeenvrij
halogeenhoudend
oplosmiddel. 27b Geef de namen en de
structuurformules.
50 kilogram vet. Per jaar consumeert elke Nederlander ongeveer week. Het Dat komt overeen met vier pakjes boter of margarine per maar als de boterham binnen, meeste vet krijgen we niet via Chips, 'onzichtbaar' vet dat in allerlei produkten is verwerkt. pizza's, croissants, sauzen, voorgekookte
taart,
bruin op straat te 25% vet. broodje kip-kerry bijna
diepvriesmaaltijden
is.
Zo
5
bevat een
en
alles
Extractie vetten uit
wat warm en
koop
levensmiddelen
oliën zijn een belangrijke energiebron. Wij halen De rest ongeveer 41% van al onze energie uit deze brandstoffen. (49%). (Zie §3.) halen we uit eiwitten (11%) en uit koolhydraten en uit walvissen. In vorige eeuwen haalden we olie uit koolzaad en de jacht Koolzaad wordt in ons land niet veel meer verbouwd, zonnebloemen, op walvissen is bijna stopgezet. Tegenwoordig zijn
Vetten
en
3.17
pinda's
en
komt vooral
sojabonen
een
Vet
grote bron van plantaardige olie.
van varkens.
Eetbare oliën en vetten zijn dezelfde soort verbindingen. Het verschil in naam komt door het verschil in smeltpunt. Bij kamertemperatuur zijn oliën vloeibaar en vetten vast.
Oliën en vetten zijn een goede energiebron, maar dat is niet de enige functie van deze stoffen. Oliën en vetten zorgen ook voor een goede 'smering'. In de levensmiddelenindustrie zorgen ze ervoor dat de produkten gemakkelijk ador machines zijn te verwerken. In de mond zorgen ze voor een lekker, crème-achtig gevoel. Je weet direct wat vet doet, als je een droge beschuit eet en daarna een beschuit met boter.
olie zijn vaak allerlei stoffen opgelost, zoals vitaminen en kleur- en aromastoffen. Deze horen ook tot de lipiden. Sommige In
vetten ontleden tijdens het bakken en braden, er ontstaan dan nieuwe stoffen die voor de typische keukenluchtjes zorgen. Bij heel sterke verhitting van olie krijg je de welbekende frituurluchti ook die komt van ontledingsprodukten.
oliën
en
Door naar de bouw van de moleculen te kijken, eigenschappen van oliën en vetten begrijpen. 28 Welke eigenschappen van oliën en vetten 29 Wat wcrdt bedoeld met thermolyse?
kun
je veel
zijn hiervoor
van de
genoemd?
die je in het voorjaar kunt kopen, is geler van kleur dan de boter die in de winter wordt gemaakt. Kleurstoffen uit het gras komen via het voedsel in de melk en in de boter terecht. Op
'Grasboter'
een
soortgelijke
koolwaterstoffen
gechloreerde
terecht
komen.
30
de
Zijn
manier kunnen
bestrijdingsmiddelen als pesticiden in het voedsel
ook en
kleurstoffen die in 'grasboter'
terecht
komen,
polair
3.18
of a-polair? Licht je antwoord toe. 31 De dooiers van scharreleieren zijn meestal anders van kleur een dan de dooiers van eieren die gelegd zijn door kippen in Geef
legbatterij.
hiervoor
een
verklaring.
100 verpakking van volkorenbeschuit staat dat er per 14 gram vet en 14 gram gram in zit: 66 gram koolhydraten, 13 beschuiten. Een rol beschuit weegt eiwitten. In een rol zitten Zie de 120 gram. Bereken de ?nergie-inhoud van een beschuit. 32 Op de
tabel
op
bladzijd?'9
voor de energiegegevens.
Esters van vetzuren Oliën en vetten zijn esters van vetzuren en 1,2,3-propaantriol, heet ook wel een driewaardige alkanol. De laatste verbinding de vorming glycerol of glycerine. In de reactievergelijking is een dier gaat dat van zo'n ester weergegeven. In een plant of in natuurlijk veel ingewikkelder. 33 Waaraan
zie je dat een vet
een
ester is?
De vergelijking zie je dat er verschillende vetzuren zijn. sommige ketens komen ketens zijn niet allemaal even lang, en in
In
de
dubbele bindingen voor. onverzadigde Vetzuren met dubbele bindingen in de keten heten heten verzadigd. In de vetzur?n. Keteps zonder dubbele bindingen je enkele veel tabel hieronder, en in tabel 67b in Binas, zie voorKvffiendé vetzuren. Vaak hebben ze behalve een systematische soms naar ook nog een andere naam. Die eigennaam verwijst -
,
naam,
een
vrucht of
een
dier
waar zo'n vetzuur
het eerst is
aangetroffen. 34
Wijs in oliezuur het alkaangedeelte
en het alkeengedeelte
van
het molecuul aan.
systematische
naam
eigennaam
voorkomen
structuurformule
3.19
Verzadigde
vetzuren
butaanzuur hexaanzuur octaanzuur
boter
capronzuur
geitemelk, geitemelk,
caprinezuur laurinezuur myristinezuur palmitinezuur stearinezuur
dodecaanzuur
tetradecaanzuur hexadecaanzuur
octadecaanzuur onverzadigde
boterzuur
-kaas
kokosvet moedermelkvet
kokosvet,
boter,
boter,
palmolie, katoenzaad varkensvet
vetzuren ?-octadeceenzuur
oliezuur linolzuur
katoenzaadolie, pinda's
linoleenzuur
35", Hoeveel
-kaas
dubbele
bindingen
telt
Lf.no Leerizuu
r
sojabonenolie
,
36a Op de verpakking van Becel Light staat dat er per 100 gram gegarandeerd 60-65% linolzuur in zit. Geef de structuurformule van linolzuur. 36b Waarom wordt er zoveel reclame gemaakt voor meervoudig
onverzadigde
vetzuren? =.-
structuurverschillen je naar de gegevéns in de tabellen kijkt, kan een aantal dingen je opvallen. Alle vetzuren hebben een onvertakte keten en
Als
3.20
koolstofatomen. De dubbele aantal even een steeds ze tellen allemaal cis. bindingen in de onverzadigde vetzuren zijn de merk je aan de eigenschappen van
structuurverschillen In opgebouwd. de oliën en vetten die eruit zijn en van vetzuren, op elkaar gestapeld in vetten liggen de moleculen netjes het gemakkelijk de Door de onvertakte ketens is molecuulroosters. de ketens van de onverzadigde moleculen te 'stapelen'. Met passen Door de 'knik' in de keten dat lastiger. veel is vetzuren de vanderwaalskrachten ze niet goed op elkaar. Hierdoor zijn smeltpunten. zwakker, wat leidt tot lagere
Deze
oliën verschillen in smeltpunten tussen Verklaar Denk aan de met behulp van de moleculaire structuur. de
37
stapelbaarheid
van de moleculen,
en aan de
en
vetten
vanderwaalskrachten
tussen de moleculen. worden ze vast. Veel planten als je oliën heel koud maakt, als het nog fris is, veel maken tijdens de groei in het voorjaar,
Pas
maken ze meer verzadigde onverzadigde vetzuren. In de zomer ons land bevatten meer vetzuren. zonnebloempitten uit uit Frankrijk of onverzadigde vetzuren dan zonnebloempitten in klimaat. Afrika. Ook dat komt door het verschil 6
Olie in
de
vrieskist
uit
(of in vloeibaar Nz:)
Walvisolie
honderden Nederlanders op walvisjacht waren een rijke bron van in de Noordelijke IJszee. Walvissen gemiddeld 10 000 leverde walvis Groenlandse Een oliën en vetten. de 17de 12 ton spek. Vooral olie was in en (= olie) liter traan eeuw schaars, en dus duur. de bereiding van zeep en De olie werd voornamelijk gebruikt voor consumptie was de olie minder Voor directe verlichting. voor de lucht. De meervoudig Walvisolie bederft snel aan
Tussen
1600 en 1700 gingen
geschikt.
onverzadigde
vetzuren reageren gemakkelijk
met
zuurstof;
er
3.21
ontstaan dan stinkende produkten. margarinen en halvarinen met veel meervoudig onverzadigde vetzuren niet zo snel? Kijk op de verpakking. 38 Waardoor
7
bederven
Zeepbereiding
Zeepbereiding
Uit olie en vet is op eenvoudige manier zeep te maken. Dat kan door hydrolyse (de splitsing van een ester in een zuur en een alcohol onder invloed van water) van de triglyceriden. In een basische oplossing van NaOR of KOR ontstaan dan 1,2,3propaantriol en de zouten van de vetzuren. landen hebben zich in deze en de vorige eeuwen met walvisvangst beziggehouden? Welke organisaties verzetten zich 39 Welke
tegen walvisvangst? 40 Geef de reactievergelijking
glyceryltripalmitaat
van
de
hydrolyse
met behulp van een
van
kaliumhydroxide-
oplossing. natriumzouten van vetzuren vormen vaste natuurlijke zeep en de kaliumzouten vormen vloeibare natuurlijke zeep (groene De
zeep)
.
Synthetische zepen, die je in veel wasmiddelen vindt, worden uit aardolie gemaakt. Om ze van de natuurlijke zepen te De structuurformule noemen we ze detergentia. onderscheiden, van enkele detergentia zie je hiernaast. Zepen en detergentia hebben net als emulgatoren een pOlair en een a-polair eind. 41
synthetisch afwasmiddel en met zeep zo gemakkelijk vetresten verwijderen?
Waardoor kun je met
natuurlijke Harden
van
olie
3.22
Olie is wel handig voor
bakken,
braden
en
frituren,
maar
op de
grote knoeiboel oliën te harden. opleveren. Met behulp van waterstof zijn aan de dubbele Waterstof wordt met behulp van een katalysator bindingen geaddeerd. en
boterham
41a Wat 41b Wat
in gebak zou
al snel
is een additiereactie? is het verschil tussen
substitutiereactie? 42 Geef
hij
de
een
een
additie-
en een
Geef een voorbeeld.
reactievergelijking
van
het hardingsproces van
oliezuur.
is gemakkelijk geelbruine kleur van het
Ook broom
aan
de dubbele
broom
bindingen
verdwijnt bij
dus een reagens op de aanwezigheid
de
te adderen.
additie.
De
is
Broom
van dubbele bindingen in
oliën. 8
Ontkleuring
van broom,
opgelost in dichloormethaan,
door
olie, margarine en boter procestechnologie
Als in een Het harden van oliën is geen eenvoudige zaak. voorkomen, willen triglyceryl-molecuul drie onverzadigde vetzuren ketens verzadigd worden. Er we graag dat maar een of twee van die moet een onverzadigde keten met de juiste eigenschappen
vaste vetten krijgen. Dat kan door de harding in
overblijven,
willen
we
te voeren en door de olie snel langs nikkelkatalysator met waterstof te laten stromen.
dunne
De
buizen
uit
de
blijven lang bij de wand oliemoleculen worden alle onverzadigde
triglyceride-moleculen
aan de rand
van
buis. Van sommige Ze geen enkel vetzuur gehard. vetzuren gehard, van andere wordt Het resultaat is een komen niet met de wand in aanraking. vet-olie-oplossing geeft oplossing van een vet in een olie. Zo'n patat of aan gebakken een zanderige nasmaak aan bijvoorbeeld
de
3.23
is het mogelijk dat
Ook
aardappelen.
kristalliseren.
olie
De
Alle oliemoleculen
blijft
wordt dan
komen
maar
in elk molecuul wel
de
verzadigde
vetten
gaan
troebel.
heel even
bij
een onverzadigd
de
katalysator. vetzuur achter.
Er
Bakken en braden
Oliën en vetten worden heel veel in de keuken gebruikt voor de bereiding van het eten. Door de hoge temperatuur van frituurolie schroeit de buitenkant van vlees, kroketten, bitterballen en loempia? gemakkelijk dicht. Als bij een drukke frietkraam snel veel patat achter elkaar gebakken wordt, kan de temperatuur van de olie dalen. De poriën van de aardappelstukjes schroeien dan niet snel genoeg dicht, en de patat smaakt heel vettig. Bij de hoge temperatuur treden er in de frituurolie allerlei reacties op. Door thermolyse en hydrolyse splitst de ester in vrije vetzuren en 1,2,3-propaantriol. Het 1,2,3-propaantriol verliest gemakkelijk moleculen water bij de hoge temperatuur. Er ontstaat propenal. Deze verbinding stinkt vreselijk. H
\
H
H
H
H
I
I
I
-c-c-c I OH
I OH
C
H
\ -
H
C
?
/
I OH
H
=
0
/ =
C
+
2H2O
\ H
propenal Ook
is het mogelijk dat er additiepolymerisatiereacties
tussen de onverzadigde vetzuren.
Er ontstaan
optreden
dan macromoleculen.
is de karakteristieke groep van een alkeen, en wat is de karakteristieke groep van een alkanal? 44 Geef de reactievergelijking van de additiepolymerisatie van 3 43 Wat
moleculen etheen .
.
Qoor deze thermolyse- en polymerisatiereacties
ontstaan
3.24
stoffen.
tientallen verschillende
Sommige
kunt er kanker van oplopen. daarom regelmatig worden ververst. Je
gezondheid.
9
Vlam in de pan,
45a Als water
in hete
thermolyse
van
frituurolie
zijn schadelijk Frituurolie
tijd.
Bereken =
de
moet
olie
terecht
komt,
verdampt
het volume van 1 gram water pO, Vm 250·C en p 42,9 1. ·45b Wat is het volume van 1 gram water bij 20·C? 45c Hoe groot is de volumetoename door verdamping? zeer korte gasfase bij
voor
in
het in de
=
?5
Eiwitten je als bouwstoffen voor het lichaam. Je vindt ze vooral in vlees en peulvruchten. Sommige mensen eten geen vlees; ze zetten veel produkt en van sojabonen op hun men?. Als je naar dan zie je de samenstelling van je lichaam kijkt (bladzijde(?x)', dat het, behalve uit water, vooral uit eiwitten bestaat. Eiwitten zijn de 'bouwstenen' van je lichaam. Ze heten ook wel proteïnen. Pas als je lichaam geen koolhydraten en geen vetten meer bevat, wordt eiwit als brandstof gebruikt. Bij mensen die ondervoed zijn, is dat het geval. Ze teren in en verzwakken.
Eiwitten
ken
In veel levensmiddelen komen eiwitten voor. In vlees en peulvruchten vind je eiwit. Als geklopt eiwit kom je het tegen in allerlei soorten koekjes, gebak en ijs. Ook bierschuim bestaat
grotendeels uit eiwit. De verschillende soorten schuim hebben met elkaar gemeen dat ze bestaan uit een vloeibare fase en een gasfase. Bij geklopt eiwit en ijs is de gasfase meestal lucht. Bij bierschuim bestaat het gas uit koolstofdioxide. De wand van de gasbellen van het schuim bestaat uit water met daarin opgelost diverse eiwitten en koolhydraten. De hop-bestanddelen geven de aparte smaak aan het bier en aan het schuim. De wanden van de
3.25
De dikke gedeelten worden gasbellen zijn niet overal even dik. de dunne delen worden na door de zwaartekracht steeds dikker; De schuimkraag zakt in verloop van tijd zo dun, dat ze knappen.
elkaar. De
samenstelling van bier 84-91%
water
5-12%
ethanol
eiwit
0,3%
koolhydraten
2,3%
vet gemiddelde energieinhoud
(Uitgebreid)
bijschrift
180 kJ per
100
bij illustratie
mi
48;
document
in apart
opnemen
Drankproblemen
650 000 mensen een alcoholprobleem. In ons land hebben ca alcoholontmoedigingsbeleid verslaafd aan de drank. Met een
Ze
zijn
bier veel sterke probeert de overheid het drinken van te hun de drankfabrikanten tegen te gaan. Tegelijkertijd proberen gemakkelijk een oplossing te omzet te verhogen. Het is niet Via de accijns op vinden die iedereen tevreden stelt. ook veel geld binnen. alcoholhoudende drank krijgt de overheid de overheid krijgt. Hoe meer mensen drinken, hoe meer accijns kosten van gaan ook de maatschappelijke drank
Maar
tegelijkertijd
drankgebruik omhoog. 46a Hoeveel liter alcoholhoudende 46b Vind je dat (te) veel? 47 Wat
zijn maatschappelijke
?rank d?ink je per week?
kosten van drankgebruik?
en
3.26
Eiwitten als polymeren Ze zijn opgebouwd Eiwitten zijn een bijzonder soort polymeren. In tabel 67c monomeren, de aminozuren. verschillende twintig uit en formule. staan de aminozuren vermeld met hun naam We 1) gemerkte aminozuren zijn essentiële aminozuren. met een met het voedsel ze niet zelf maken, maar moeten ze
van Binas De
kunnen
kan ons lichaam opnemen. De niet-essentiële aminozuren aanwezig zijn. uit andere aminozuren die in ons lichaam 48
heel veel voor, andere veel minder. staat de gemiddelde hoeveelheid
komen
Sommige aminozuren
de
tabel hieronder
aminozuur
Hoeveelheid
aminozuur
(His)
(Ile)
Isoleucine
(Leu)
Leucine
Lysine
(Lys) (Met)
Methionine Cysteïne (Cy s )
,
Fenylalin*,,?(Phe)
tyrosine Treonine
(in
mg)
eiwit
per gram
moeder-
koe-
rund-
kippe-
tarwe-
maïs-
soja-
melk
melk
vlees
eiwit
bloem
bloem
boon
24
27
41
25
25
28
30
47
53
48
55
39
39
51
90
97
86
88
75
128
82
60
81
95
72
25
28
68
36
35
41
59
46
41
33
75
84
76
93
84
104
95
39
41
49"
46
30
40
41
13
13
11
15
11
6
14
51
64
50'
68
44
52
52
+
+
(Tyr)
(Thr)
Tryptofaan (Trp) Valine (Val)
aminozuren kan ons 1ichaam met de voeding binnen krijgen? 49
In
in enkele soorten eiwitten.
aminozuren
Histidine
maken
'aminozuur'.
de naam
Verklaar
zelf
Essentiële
niet
maken.
We
moeten ze
3.27
Peptidebinding
Alle aminozuren bezitten als
groep een aminegroep (NH2) en een carbonzuurgroep (- COOH). Deze twee groepen kunnen met elkaar aan?a?n en vormen dan een een condensatiereactie
peptidebinding. 10
HzN
-
kenmerkende
Zie ook thema
poJyamiÓevorming.
1,
Biureetproef
CHR
-
COOH
+
HzN
-
CHR'
?
HzN
-
CHR
Gly
Leu
Als twee aminozuren
krijgen
COOH
-
een
we
50 Welk ander maken?
Geef
de
CQ NH CHR' -
-
-
COOH
+
H20
peptidebinding Leu-Gly
$lkaar worden gekoppeld,
op dez? manier aan
dipeptide.
dipeptide
dan Leu-Gly
Sla Welke verschillende tripeptiden leucine, glycine en alanine maken?
5lb
<-
kbn
je uit leucine
kun
je
uit
de
en
glycine
aminozuren
reactievergelijkingen.
Eiwitten bestaan uit polypeptiden.
De
eiwitketens tellen
elkaar gekoppelde aminozuren. De ruimtelijke vorm van het eiwitmolecuul hangt af van het aantal aminozuren, van de soorten aminozuren en van de volgorde waarin de aminozuren aan elkaar zijn gekoppeld. Bij de vorm van eiwitketens spelen ook de duizenden
pH en de 11
aan
temperatuur
Haar
een
rol.
in stoom houden
en
uitrekken
3.28
zijn geknikt, andere zijn recht, en weer (R) waardoor het molecuul andere hebben een groot uitsteeksel moeilijk in een bepaalde stand is te draaien. Sommige aminozuren
Metabolisme Eiwitten vind
je niet alleen in spieren. Ook enzymen en hormonen een in je lichaam bestaan uit eiwitten. Deze stoffen spelen We noemen dat het belangrijke rol bij de vertering van voedsel. de omzetting van voedsel in andere stoffen. metabolisme,
Als je asperges eet en je doet een half uur lat?r een plas, dan ruik je een aparte geur. (in apart document opnemen)
Bijschrift
Die wordt veroorzaakt
aminozuren
door een
metaboliet van asparagine, een van
de
van de asperges.
enzymen ethanol worden in je lichaam ook met hulp van dat je Suiker, verteerd. Bij dit metabolisme komt energie vrij. lichaam in het vorige thema hebt leren kennen, wordt in het Beide suikers komen enzymatisch gesplitst in glucose en fructose. Glucose en via de darmwand en het bloed in de cellen terecht. en water. fructose worden afgebroken tot koolstofdioxide Natuurlijk wordt ook een deel van de stofwisselingsprodukten Een van gebruikt voor de opbouwen het onderhoud van je lichaam. de tussenprodukten is sorbitol, een polyalkanol. Diabetici kunnen Het tussenprodukt glucose niet, of maar heel langzaam verteren. de ooglens. Dit sorbitol hoopt zich in de cellen op, vooral in tot een laatste veroorzaakt druk op het oog, en kan uiteindelijk troebele ooglens leiden. Patiënten met diabetes mellitus (suikerziekte) krijgen extra insuline toegediend. Dit De formule van (eiwit) hormoon helpt bij de vertering van glucose. insuline vind je in Binas 67h. Het 51 aminozuren. Het hormoon insuline is een polypeptide met keten m?t 21 aminozuren, en een wat langere heeft een korte
Suiker
en
keten met
30
aminozuren.
Blj
?ommiqe
vormen
van
suikerziekte
3.29
maakt de lever te weinig teveel glucose in het bloed. krijgen het De
met
insuiine. Diabetici Ze
daardoor
hebben
spuiten zichzelf extra insuline in, of
speciale pompjes toegediend.
insuline wordt
gemaakt
uit
of met behulp van recombinant-
varkensinsuline,
structuur van insuline van varkens is bijna gelijk aan die van menselijke insuline. Het enige verschil is het aminozuur op plaats 30: in de lange keten: bij mensen is dat threonine, bij varkens alanine. Bij de bereiding van insuline voor menselijk gebruik wordt alanine in
DNA-technieken.
De
varkens insuline
door
threonine vervangen.
wordt gebruik gemaakt van bacteriën.
In
Bij § 7
de
recombinant-DNA-techniek
lees je daarover meer I
ontbreekt (berekening te injecteren volume insuline als en de gegeven zijn: de noodzakelijke hoeveelheid insuline concentratie van de oplossing
52 opgave
Enzymen
en sommige hormonen
Niet alleen vlees, eiwitten uit peulvruchten vaak voor het zijn uit aminozuren opgebouwd, ook enzymen bestaan grootste deel uit polypeptiden. de opbouwen afbraak van Enzymen katalyseren in het lichaam koolhydraten en stoffen. Ze versnellen de afbraak van eiwitten, Daarnaast zijn er vetten die we met het voedsel binnenkrijgen. organen veel enzymen die juist de opbouw van spieren, mogelijk maken. De chemische fabriek die ons lichaam kunnen draaien zonder enzymen. onder meer Enzymen ontlenen hun katalytische werking door het aantal vorm, en die vorm wordt weer bepaald
en hormonen
is,
zou
niet
aan hun
aminozuren
de vorm van enzymen soorten aminozuren in het enzym. Bij pH) een rol. speelt ook het milieu (water, zout,
en
de
Bijschrift
een slot enzym werkt als een passende sleutel die Alleen als de vorm goed is, treedt een reactie op. één katalyseren meer reacties, andere kunnen maar Een
kan openen. sommige enzymen
soort reactie laten verlopen.
De naam van
een enzym
eindigt
3.30
meestal op -ase.
(zetmeel),
is
amylase
bij de afbraak van amylose splitsing van eiwitten in
protease bij de Zie Binas 75 voor meer enzymen.
en een
aminozuren. 53 Wat
helpt
Zo
de
functie
van het
enzym
lipase?
Afbrekers
De enzymen die in Enzymen komen in alle levende organismen voor. wasmiddelen zitten, worden door bacteriën gemaakt en door zeepfabrikanten aan waspoeder toegevoegd. Deze enzymen, die onder en meer gemaakt worden door de bacterie Pseudomonas fluorescens de genetisch gemodificeerde schimmel Aspergillus oryzae,
katalyseren de afbraak van eiwitten. Je ziet dat (eiwit)enzymen de afbraak van (eiwit)vlekken versnellen. Lipasen in waspoeders nemen vetvlekken voor hun rekening. Met behulp van biotechnologie zijn enzymen op maat te maken, maar je kunt natuurlijk ook bestaande enzymen gebruiken. 12
onbreekbare
botten
4'6
Voedselbederf
en
spijsvertering
Al ons voedsel, plantaardig enzymen
zijn
voortdurend
en
dierlijk,
bij
behulpzaam
bevat de
enzymen.
De
opbouwen afbraak van
koolhydraten, eiwitten, vetten en vitamine?. Bijna geen enkel pas proces in ons lichaam verloopt zonder dat er een enzym aan te de enzymen komt. Ook in de biologieles heb je gezien welke rol We kijken in deze paragraaf spelen bij de vertering van voedsel. naar de scheikundige De
kant van deze
reacties.
spijsvertering
Honger
krijg
je als je een lege
maag
hebt. Maar
niet alleen
de neus krijgt, kan alleen daardoor. Wie lekkere keukengeuren in is daardoor al trek krijgen. Zelfs het luiden van een etensbel
3.31
te brengen, zoals de Rus Pavlov bewees. Naast een lege maag en geuren zorgt vooral een lage bloedsuikerspiegel voor De hoeveelheid glucose die na een maaltijd in je bloed voork??? een hongergevoel. om de
genoeg
i? C?.5,5 ??. Bereken
5,5
mM
m
spijsvertering
Mol per
op gang
glucose in bloed als
het massapercentage
is.
De
dichtheid
di:f?akt krijg je trek.
Als
liter).
de waarde
is 1,055.103 kg m-3. Vergelijk
van bloed
die je hebt berekend met die uit
concentratie in bloed
de
de
uit
voorbeeldopdracht
suiker,
thema
pagina
We
bekijken
de
substantie,
waarin zich zouten bevinden
len m?t elkaar de zuurgraad in natriumwaterstofcarbonaat
.
Speeksel
In je mond bevinden zich speekselklieren.
komt.
moment dat
lotgevallen van je voedsel vanaf het
en
de mond.
en
het
Goede
is
zuurregelaars
calciumwaterstoffosfaat
mond
een waterige
amylase.
enzym
het in je De
zouten rege(buffers) zijn
.
Voorbeeldopdracht Laat met behulp van evenwichtsvergelijkingen zien dat natriumwaterstofcarbonaat en calciumwaterstofcarbonaat in oplossing als een zuur én als een base kunnen reageren.
('Uitwerking bufferwerking volgt') De
speekselamylase katalyseert
je
goed kauwt. Het kauwen
de
afbraak van zetmeel. Dat gebeurt alleen als
zorgt voor een goede vermening van speeksel met
het voedsel. De
slokdarm heeft
hij
een
enkel een transportfunctie.
platte buis, net als
Maagsap kun
je
beschouwen
Als je niet eet of drinkt,
is
een opgevouwen brandslang.
als verdund
zoutzuur.
De pH
tussen 1,3 en 3,0 maar kan zelfs 0,8 worden. vertering van voedsel met speekselamylase gaat iri
van maagsap
ligt
meestal De
Maar
zodra
afgebroken
Dit
blijft
de maag
is
de
enzymen met het zoutzuur
(gedenatureerd)
en
zijn
ze
in aanraking
niet
bij
lage pH-waarden als katalysator
ca.
900
mI. Maar er
behalve pepsine.
fungeren.
wel een beetje rek in.
nog even door.
worden ze deels
komen,
meer werkzaam,
ook
zit
de maag
Het volume van
3.32
,
Vanuit
de maag komen
kleine porties voorbewerkt voedsel in
de
twaalfvingerige
terecht. Daar wordt het maagzuur met een oplossing van natriumwaterstofcarbonaat, die uit de alvleesklier komt, geneutraliseerd.
darm
55. Neem aan dat een maag 500 mlo oplossing Neem
aan dat
het enige zuur in de maag zoutzuur
neutraLiseren met tabletjes.
verlijking carbonaat inplikt. de
met de
heeft
van 2,0.
Brandend maagzuur kun
je
bevatten vaak natriumwaterstofcarbonaat. reactie die optreedt als je natriumwaterstof-
Geef
b.
Hoeveel gram natriumwaterstofcarbonaat
is nodig
om
al het
zoutzuur
uit
de
te neutraliseren?
Hoe komt
c.
is.
en een pH
Deze
a.
magg
levert
het dat je na het slikken van anti-maagzuurtabletjes
moet
'boeren'? het voedsel gebeurt vooral via de wand van de dunne darm. Het 200 m2. absorberende oppervlak van de dunne darm is door de vele plooien ruim In de dunne darm vind je enzymen als maltase, lactase, sacharase en peptidase.
De
opname van
58
Wat
is
de
functie
van de enzymen
in
de dunne darm?
de niet produceert een dunne slijmlaag, om het transport van aan verteerde voedselresten gemakkelijk te maken. Tegelijkertijd wordt water Van alle vaste stof in de dikke darm bestaat ongeveer de resten onttrokken. de afbraak van Enzymen in bacteriën helpen ook bij een derde uit bacteriën. De
dikke
darm
voedsel. De bacteriën zorgen onder meer voor de produktie van lichaamsgassen. voor maximaal 40% uit koolstofEen 'wind' bestaat voor 12-60% uit stikstof, 20% uit methaan. Kleine hoeveelheden dioxide, voor 20% uit waterstof en voor H2S en Ch3SH
zijn verantwoordelijk
De
van voedsel
vertering
59 Teken de
loop
je
de
maakt deel
voor de geur.
uit
kringloop van het voedsel. mens met zijn spijsvertering
van een grote kringloop. Geef aan op welke plaats
vindt.
in
de
kring-
3.33
Conservering
bederf gaan jaarlijks enorme hoeveelheden voedsel verloren. Het zijn vooral Dat is vooral een probleem in derde-wereldlanden. schimmels en bacteriën die met behulp van enzymen voor de afbraak Door
van voedsel
zorgen.
60 Op welke andere manier
gaat
-
vooral in derde-wereldlanden
-
veel voedsel verloren? Bacteriën deze
61
en
sch;i.mmels
breken koolhydraatketens
of 'de afb r aakpr'odukt en
Welke
suik?r ontsta?t "
Ook
J
eiwitteIl
worden
'
af.
Ze
gebruiken
voor hun groei.
bij
de
afbraak van zetmeel?
door micro-organismen
gesplitst.
Behalve
aminen, ammoniak en er opk koolstofdioxide, diwaterstofsulfide. Vooral aminen en diwaterstofsulfide zijn giftig, en ze stinken heel erg.
aminozuren ontstaan
62
Geef de formule van methaanamine. 63 Een andere naam voor 1,5-pentaandiamine formule van deze verbinding.
is cadaverine.
Geef de
Bijna kennen verschillende manieren om voedsel te conserveren. al deze methoden komen neer op het uitschakelen van de microorganismen. Of beter nog, op het inactiveren van de enzymen in de bacteriën en schimmels. De katalytische werking van enzymen gaat verloren als er geen water in de buurt is. Door voedsel te drogen, kun je het conserveren. Dat kan ook door bevriezen. De watermoleculen zitten We
3.34
de
in ij?kristallen. Toch gaat 'opgesloten' niet helemaal katalytische werking bij lage temperaturen ""' worden bewaard, verloren. Diepvriesprodukten die bij -lset d?n stevig
moeten
binnen een jaar worden gebruikt.
Bijschrift
Ook met
(in apart document opnemen)
behulp van
radioactieve straling is voedselbederf te voorkomen. Niet denken dat iedereen is gelukkig met deze methode. Sommige mensen er schadelijke stoffen door de bestraling ontstaan.
Denaturatie enzymen drastischer maatregelen wordt de ruimtelijke vorm van maar ook verstoord. Dat kan door koken, bakken, braden, roken, door het voedsel in te maken in zuur.
Met
Enzymen enzymen worden door deze behandelingen gedenatureerd. en vetten in katalyseren de afbraak van koolhydraten, eiwitten Enzymen komen planten, mensen en dieren als die dood zijn gegaan. Vandaar dat Egyptenaren voor in het spijsverteringskanaal. De
vooral
de ingewanden
van de
farao's verwijderden, voordat
ze
die honing tijdens een veroveringstocht in Perzië sneuvelde, werd in te ondergedompeld en zo teruggebracht naar Rome om daar begraven op Trafalgar Square in worden. Ook Lord Nelson, wiens standbeeld Hij sneuvelde in Londen staat, kreeg een bijzondere behandeling. gemummificeerd
1805
werden.
Het lichaam van Alexander
voor de Spaanse kust,
Trafalgar. Zijn
stoffelijk
tijdens
de Grote,
de beroemde zeeslag
overschot
werd
bij
Kaap
in rum naar huis
vervoerd.
Denaturatie van eiwitten/enzymen', behandelen met citroensap, enz.) 14
{bakken .
ei; klutsen ei;
r
de het vriesdrogen van koffie en groenten worden levensmiddelen heel sterk afgekoeld. Daarna wordt alle lucht uit en zelfs bij lage de container gezogen. Het ijs verdampt, De meeste aromastoffen blijven temperaturen droogt het voedsel.
Bij
3.35
op deze manier behouden.
?7 Biotechnologie
al verschillende keren gezien dat allerlei produkten te maken zijn met behulp van biotechnologie. Biotechnologie is al ? eeuwen oud. Onze voorouders lieten suiker vergisten om alcohol te maken, en bereidden zuurkool uit witte kool. Bij Je hebt
biotechnologie doen micro-organismen het werk. Ze maken kaas, yoghurt, kefir en kwark uit melk, ze bereiden ketjap uit sojabonen en maken bier uit gerst. De schimmels en bacteriën zorgden voor smakelijke en gemakkelijk te verteren voedingsmiddelen. Onderzoekers zijn erin geslaagd het aantal biotechnologische processen uit te breiden. De micro-organismen zijn getemd, en maken produkten die we graag willen gebruiken, nu
in grote hoeveelheden. Om micro-organismen te laten
maken
wat
hebben
wij graag willen,
recombinant-DNA-techniek nodig. Voordat we nagaan hoe deze techniek precies in elkaar zit, moeten we eerst iets meer weten over de bouw van een cel en over een bijzonder soort polymeer: het DNA. Die drie letters zijn de afkorting van het Engelse begrip Deoxyribo-Nucleic Acid (= desoxyribonucleïnezuur) uit de biologieles weet je dat levende organismen bestaan uit cellen. In deze cellen komen heel veel verschillende organellen we de
.
voor, zoals ribosomen en mitochondriën, taak vervullen.
In
de kern
(nucleus)
van
elke cel zitten
die allemaal
de
een bepaalde
chromosomen,
de
In ieder organisme komen dragers van de erfelijke eigenschappen. 23 paar chromosomen. Een hond chromosomen voor. Een mens heeft 52 paar, een heeft er 39 paar, een schaap XXX paar, een karper 12 paar fruitvlieg 4 paar, een aardappel 24 paar, een witte eik
cactus VVV paar. Bacteriën hebben geen celkern, chromosomen liggen verspreid in de cel.
en een
de
3.36
Chromosomen
monomeren. 64 Wat
is
zijn polymeren. De belangrijkste
de
De
monomeren
tussen
overeenkomst
zijn verschillende
bouwstenen
bevatten stikstofbasen. en de
ammoniak
stikstofbasen in
DNA?
vijf
Er zijn er met een T
=
thymine,
uracil. Je
DNA
C
de
gekoppeld.
cytosine,
=
structuur
A
=
adenine,
G
=
guanine
en
U
=
van deze
tWee strengen naast elkaar. De A-T en C-G vormen de sporten van de 'DNA-ladder'.
Telkens
stikstofbasen Steeds vind je De
Je vindt ze ook
stikstofbasen niet uit je hoofd te Het is wel gemakkelijk als je de letters onthoudt. zijn honderdduize?, van deze stikstofbasen achter elkaar
hoeft
kennen.
In
hoofdletter aan.
in DNA. We geven ze in tabel 72 van Binas.
stikstofbasen
verschillende
een
liggen
A
'DNA-ladder' is
tB9énover een T, en een -
o
.?pgero1t.l.
Hij vormt
zo een
G
tegenover
een C.
DNA-helix.
Informatiedrager De volgorde van de base"n in het DNA heeft voor het lichaam een bepaalde betekenis. Het DNA bevat alle informatie die het lichaam nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Net als de letters van het alfabet samen woorden kunnen vormen, ligt in de volgorde van de basen informatie opgeslagen. De betekenis van de genetische code is wel wat moeilijker te ontcijferen dan de betekenis
Bijschrift
van woorden
(in apart
in
een boek
document
...
opnemen)
Sommige woorden
zijn
moeilijk te ontcijferen. genetische code bepaalt onder andere in welke volgorde de aminozuren in eiwitten aan elkaar worden gekoppeld. De volgorde van de 'letters' in de chromosomen, van de stikstofbasen dus, wordt vertaald naar een volgorde van aminozuren in eiwitten. Elke
De
3.37
combinatie van drie lett?s, aminozuur.
een
codon,
naar een bepaald
verwijst
Tabel 72-bl en 72-b2 van Binas staan de lettercomb:i.naties niet uit het hoofd Je hoeft deze lettercombinaties de
In
weergegeven.
te leren. dat een eiwltsynthese gestopt moet de stopcodons. In Binas is dat weergegeven met aan
Sommige codons geven Term
Als
zijn
Dat
worden.
terminus)
(=
.
CAU
basenvolgorde
de
Het
aminozuur histidine. UCU,
UCG,
UCA,
UCC,
voorkomt, is dat de code voor h?t aminozuur serine vind je bij de codon? CAC
of
AGU en AGC.
AUG UUA CCG AUU AGC CCA
genetische code geeft de volgorde van aminozuren
De
65
geldt
Voor welk eiwitfragment GUU
UUC
GAC
66 Welke
Ile
Met Leu Pro de
Ser Pro
genetische code?
volgende
AAU
codons
geven
de
In de loop van
een stopcodon
jaren is
een
aan?
deel van de genetische code
opgehelderd. Het begin van de genetische code voor een groeihormoon
ui t:
CCA ACU AUA CCA CUA UCU CGU CUA UUC
UUC
ziet
er zo
...
zorgt ervoor dat het lichaam van kinderen groeit. Als er te weinig groeihormoon aanwezig is, ontstaat
Het groeihormoon dwerggroei
De mensen
.
dan hun hele leven zo
blijven
klein als kinderen.
genetische code van het virus dat hepatitis geelzucht) veroorzaakt, telt 3182 'letters'.
De
afb
inschriften
van een
programma DNA
70
van een
(in apart document)
virus
virus
3182
van DNA
een mi crobe
van een
bacterie
(slierten)
(cirkel)
Hepatitis
(een vorm van
B
B
letters in
Escherichia Coli 3
miljoeA letters
van een
cel
van een mens
DNA
(staafjes)
mens 3
biljoen letters
3.38
genetische
code een boek van
één pagina met 3000 tekens
1000 pag.
1000 boeken van 5
cm
dikte
Totaal
50
boek
m
Eiwitsynthese De
aan elkaar worden stappen. Voor de aanmaak
de aminozuren
eiwitsynthese, waarbij
van verloopt in een aantal bijvoorbeeld insuline is maar een klein stukje van de informatie van het DNA nodig. Dit stukje heet gen. Het gen dat voor insuline gekoppeld,
codeert, De
3
telt
x
51
=
153
'le?ters'.
eiwitketen groeit totdat
'de'
insuline
klaar is.
Dan
komt
er
een stopcodon. Kaas uit het buisje Net als voor insuline is er voor elk eiwit een gen op het vinden. Zo zijn er genen voor groeihormonen, voor spieren,
hemoglobine
en voor
alle
enzymen.
Zowel voor planten
DNA
te
voor
als voor
dieren. 67
Kun
je bedenken wat er gebeurt als er in het gen van insuline
een base ontbreekt?
Koeien
hebben
komt een gen voor het enzym chymosine. Dit enzym is het belangrijkste magen van kalveren. Chymosine dat bij de bereiding van kaas wordt
veel voor in bestanddeel van stremsel, ) de aanmaak van gebruikt. In kalveren zorgt het chymosine-gen voor genoeg stremsel stremsel. Voor de kaasbereiding is er echter niet Vandaar dat uit de magen van slachtkalveren beschikbaar. Dat gaat als chymosine nu met recombinant-DNA wordt gemaakt.
volgt. In de bacterie Escherichia cirkelvormig DNA voor. In DNA
'doorgeknipt'; daarna wordt het uit koeien ertussen 'geplakt'. Ook dat gaat met
met hulp van enzymen
chymosine-gen
coli (E. coli) komen stukjes een laboratorium wordt dit circulair
3.39
gaat terug in de bacterie. Met de een beetje geluk overleeft de bacterie deze ingrepen. En maakt DNA heet bacterie op bestelling chymosine. Het verkregen Omdat aan het oorspronkelijke gen is geknutseld, recombinant-DNA.
Dit gerecombineerde
enzymen.
spreken De
we
bacterie
DNA
van genetische manipulatie. E.
coli
maakt
na de
ingreep precies dezelfde
als de koeien in hun magen maken. Niet alleen chymosine wordt op deze manier gemaakt.
soort
chymosine
Op
bacteriën veranderd worden in producenten van groeihormonen, insuline, interferon en allerlei Ook de enzymen in waspoeders worden met behulp andere medicijnen. 'v' biotechnologie houdt gemaakt.De van biotechnologie door bacteriën zich bezig met de aanpassing van bacteriën, schimmels, planten en dieren aan de wensen van de mensen.
vergelijkbare manier
kunnen
.
68 Wat
vind je
van het gebruik van
bacteriën voor
de
produktie
van chy?osine? 69 ,Vind?
je dat je recombinant-DNA-technieken
ook
dieren
mag aanpassen
aan de wens van de consument?
?8 Toevoegingen aan voedsel
en
analyse
kunt vinden, is Het aantal stoffen dat je in voedingsmiddelen heel groot. Zo maakt een ananas al meer dan tweehonderd verschillende vluchtige bestanddelen. En in aardbeien zijn meer
tweehonderdvijftig verschillende stoffen geïdentificeerd. Bij de bereiding van voedsel treden er allerlei reacties tussen deze stoffen op; het aantal verbindingen wordt dan nog groter. In gebraden vlees zijn meer dan zevenhonderd verschillende stoffen dan
aangetroffen. Als je op de verpakking van levensmiddelen fabrikant er ook vaak stoffen aan toevoegt. herken je aan de E-
kijkt, Deze
zie je dat toevoegingen
de
3.40
'De volgende pagina's worden nog herzien .. .'
letter
nummers. De Gemeenschap
E
geeft
toevoeging door de Europese tabel staat aangegeven om welke
aan dat
de
is toegelaten. In de soorten stof het gaat. (dit staat verkort in deel tabel:
1)
voor het kleuren van levensmiddelen
BIOO-E200
Kleurstoffen
E200-E300
Conserveermiddelen
E300-E400 E400-E500
Anti-oxidanten verdikkingsmiddelen Emulgatoren,
E500-E620
Zuurregelaars,
en
anti-klontermiddelen,
geleermiddelen
rijsmiddelen,
smeltzouten E620-E640
E900-E930
E1400-E1442 70 Wat
is
Smaakversterkers glansmiddelen, Anti-schuimmiddelen, Ge?odificee?d zetmeel de
functie
van een
meelverbeteraars
anti-oxidant?
allergisch voor bepaalde toevoegingen. Daarom de is het nuttig dat de toevoegingen, of additieven, op verpakking zijn vermeld. Sommige van de toevoegingen komen van nature ook in voedsel voor. Kijk maar eens in de volgende tabel. Sommige
E123
=
E131
=
E210
=
E270
=
E330
=
E300
=
E420
=
E440
=
mensen zlJn
amarant
patentblauw benzoëzuur (benzeencarbonzuur) melkzuur
(2-hydroxy-1,2,3-propaantricarbonzuur) L-ascorbinezuur (= vitamine C)
citroenzuur
.
sorbitol pectine
3.41
71 Waardoor
te eten? de volledige tabel
voedsel 72
is het niet gemakkelijk
Zoek
verpakking van koekjes versnaperingen aanwezig
en
met
om
alleen 'natuurlijk'
E-Hurnrners
snoepgoed
op.
welke
Kijk
op de
toevoegingen
in
deze
zijn.
Kleurstoffen kleur van veel planten is afkomstig van chlorofyl, dat is het bladgroen dat je bij biologie al hebt leren kennen. Chlorofyl bestaat uit vier verschillende verbindingen. Samen zorgen ze voor de groene kleur. Met behulp van chromatografie kun je de verschillende soorten chlorofyl van elkaar scheiden. De
groene
l?gKOlom/papierchromatografie 73 Welke
van bladgroen
scheidingsmethoden
andere
dan chromatografie ken je?
wordt beïnvloed door de manier van verwerken. Zo verandert de kleur van chlorofyl als de zuurgraad van het (kook)water verandert. De
16
De
kleur
van groente
Koken van groente
en pH.
kleur van paprika's,
rode en gele
en de
oranje kleur van
wortelen en meloenen, komt van carotenen. Ook in tomaten komen carotenen voor. De tomaatrode kleur komt van lycopeen. Aan de
s
t
r'uc t.uu
zadigde moleculen
17
r
f o
rmu Le s
zijn.
Ze
(binas 67d) kun je zien dat carotenen onverbezitten veel dubbele bindingen.
Tomatensap met broomwater
3.42
Zuren
is
(benzeencarbonzuur)
Benzoëzuur
een
van de meest
gebruikte
bederf van voedsel tegen te gaan. Vooral bij ingemaakte, enigszins zure levensmiddelen zoals uitjes en augurken komt het veel voor. De conserverende werking van benzoëzuur werd al in 1875 door de Duitser H. Fleck beschreven. Hij had het zuur in bosbessen aangetroffen. Benzoëzuur blokkert en maakt zo groei onmogelijk. In de stofwisseling in bacteriën ons lichaam wordt het meeste benzoëzuur in de lever onschadelijk stoffen
om
gemaakt. Toxicologen hebben
veel onderzoek gedaan naar eventuele schadelijke effecten van benzoëzuur op het functioneren van het menselijk lichaam. Ze zeggen dat een hoeveelheid van 2 gram per kilogram lichaamsgewicht dodelijk is. 74 Bereken
aan
tabel hieronder
de hand van de
(uit
de Warenwet)
hoeveel garnalen je moet eten om een dodelijke dosis te bereiken, aangenomen dat de maximum toegestane hoeveelheid toegevoegd is. (Neem als massa van een garnaal benzeencarbonzuur xx. g. )
maximale hoeveelheid benzoëzuur
levensmiddel margarine, halvarine
2000 ppm
leverworst mosterd gepelde garnalen
1000
ppm
250
ppm
In levensmiddelen en
,
Ig.
10000 ppm
komen
veel meer zuren voor. Melkzuur,
azijnzuur
citroenzuur zijn heel bekend. Pepaling zuursterkte
van
azijn, titratie, i
wege;d I
c;s:::?
titreren
3.43
I?llwantitatieve
analyse,
Vitamines' Bij biologie heb je al iets geleerd over vitaminen. Er zijn ruim twintig verschillende vitaminen; (tabel 73 Binas) We bekijken vitamine C wat nauwkeuriger. ..
.
7S
Welke E-code heeft vitamine
C?
Lang voordat vitamine C in zuivere vorm werd geïsoleerd (1927) (1933), werd het in medicijnen gebruikt. De gesynthetiseerd
en
eerste melding van genezing van scheurbuik dateert uit 1535; een scheepsbemanning herstelde door een aftreksel van groene sparrenaaIden op te drinken. Invertebraten, insekten, vissen, vogels en sommige zoogdieren kunnen, net als de mens, zelf geen vitamine C maken. Ze moeten deze stof via voedsel binnenkrijgen. Hoeveelheid gewicht) groene
vitamine
C
in vruchten
(mg/100
g
vers
113
broccoli spruitjes
109
aardbei sinasappel perzik, pruim,
59 50
appel, 10
grapefruit
Per dag moet je tussen de
50
en 300 mg
Als je regelmatig verse groenten en probleem.
groenten
128
pepers
banaan,
en
vitamine
fruit
eet,
C
binnen krijgen.
is dat
geen enkel
3.44
Ook
,
vruchtensappen
bevatten vitamine
C.
\
'Bepaling vitamine C in vr ucht ens appen (te-!,ugtitratie) foutendiscussie in het practicumboek. (Salters-voorschrift) 1..
Vitamine
+
C
wordt op grote schaal gemaakt uit de suiker glucose. Een middelgrote fabriek produceert meer dan 10 000 ton vitamine per jaar. Sommige onderzoekers zeggen dat vitamine C helpt om kanker te voorkomen;
anderea
zijn
het
daarmee
niet
C
eens.
Analyseren en kiezen Onbespoten groente, scharreleieren, scharrelvlees, chips, bruin brood, patat, melk, bier, cola, Spa. Steeds moet je een keus maken als je iets gaat eten. Wat is wel en wat is niet gezond? De maaltijdschijf helpt je bij het maken van een keus, maar niet genoeg. Telkens moet je zelf goed opletten. De informatie die op de verpakking staat, kan je op weg helpen, maar dan moet je wel weten wat die informatie betekent. Wat er in voedsel zit, is een zaak van de consument, maar ook van de Keuringsdienst van Waren. Deze dienst analyseert en controleert onder andere levensmiddelen. Zelf heb je al met een aantal analysemethoden kennisgemaakt. 76a Met behulp van welke techniek kun 76b Met behulp van welke techniek kun
je het zuurgehalte bepalen? je het vitamine-C-gehalte
bepalen?
Chromatografie Met behulp van papierchromatografie heb je kleurstoffen in snoep, of kleurstoffen in viltstiften onderzocht. Dat was een voorbeeld van kwalitatieve analyse. Met een gaschromatograaf kun je kleur-
geurstoffen ook kwantitatief bepalen. Op de foto zie je hoe zo?p apparaat eruit ziet. '?n werk aan hoe de analyse in gaat. en
z
Het
schema geeft
3.45
Blokschema:
+theorie
(+
toelichting)
over de scheiding,
pOlair/apolair,
vluchtigheid ...
kleine hoeveelheid van de te analyseren stof in de injectie-opening gespoten. De stoffen verdampen door de hoge temperatuur van het injectieblok. Een draaggas (helium of stikstof) neemt de verschillende stoffen mee door een kolom die gevuld is met een absorberend materiaal: het dragermateriaal. :Niet alle stoffen worden even sterk door het dragermateriaal geabsorbeerd. Sommige worden nauwelijks vastgehouden en komen snel weer uit de kolom. Andere stoffen worden meer vastgehouden en komen pas later te voorschijn. telkens is er sprake van een verdelingsevenwicht. Een dynamisch evenwicht: de ingespoten stoffen zitten nu eens op het dragermateriaal, dan weer in het draaggas. Een detector geeft aan wanneer de verschillende stoffen uit de kolom komen. Een recorder schrijft daarvan een gaschromatogram. Elke piek geeft een stof aan. Op het gaschromatogram van een aardbei zie je tientallen pieken. Door bekende stoffen in de gaschromatograaf te spuite?} kun je analyseren welke piek bij welke stof hoort. De grootte van de piek is een maat voor de hoeveelheid die in het monster zat. Met
een
injectienaald wordt
een
?
-
Colorimetrie uitgebreider Met een colorimeter kun j? bepalen hoeveel van een bepaalde verbinding in een monster voorkomt. Jood is een reagens op zetmeel. Hoe intenser de blauwe kleur, hoe meer zetmeel aanwezig is. Door kleuren met elkaar te vergelijken, kun je schatten hoeveel zetmeel aanwezig is. Je oog is echter geen betrouwbaar meetinstrument. Een colo?imeter kan precies aangeven hoe intens een kleur is. De uitslag van de wijzer geeft dan aan hoeveel zetmeel
aanwezig
2??etmeel
is.
met jood,
of andere colorimeterproef
3.46
In het
schema
Schema
+
zie je hoe
een
colorimeter werkt.
toelichting
chromatografie en colorimetrie zijn niet de enige analysemethoden. Analisten zoeken steeds naar eenvoudiger, betrouwbaarder en snellere analysemethoden. Als je bedenkt dat er miljoenen verschillende verbindingen zijn en dat nog lang niet
Titratie,
van
alle verbindingen
hoeveel
speurwerk
77
de
structuur
is,
kun
je nagaan
er nog nodig is.
is het moeilijk
Waardoor bepalen?
bekend
om
de
hoeveelheid dioxine in melk te
78
Als op een verpakking van aardbeienjam alle ingrediënten vermeld zouden zijn, zou je dan weten of aardbeienjam gezond is? +
iets
over beroep MLO'ers. HLO'er, analist, automatisering Analysedeel mede gericht op Praktisch Schoolonderzoek
??,Samenvatting ?
1(,
.
Extra
opgaven
rekenopgave
uit
warenwet?
4.1
§ 1.
Inleiding
-
Se
de
klas
doe
Aan
het einde van
had
je meestal proefwerken of
Daardoor kon je meestal
vrij
je
over de hele leerstof. Tot nu toe over bepaalde gedeelten van het boek.
examen
tentamens
gemakkelijk
bij welk onderdeel een vraag krijgt over een thema waarin zuren zien
Als je een proefwerk of tentamen en basen een rol spelen zal een gevraagde reactievergelijking zuur/base reactie zijn. Bij het eindexamen weet je niet altijd
hoorde.
om
zijn.
leerstof repeteert. vatting gemaakt van
Om
de
volgens
geven we
een
bij
een
voorbaat
redoxreactie
stof' staan. Hiervoor is het nodig dat je alle dit te vereenvoudigen hebben we in dit thema een samenscheikundige onderwerpen. Tot nu toe werd de leerstof
thema's
die aspecten van
leven behandelen (metalen, suiker en voeding). In dit
ons
energie, kunststoffen, de .verschillende per paragraaf een samenvatting van bodem,
lucht, neerslag, thema
bijv.
gauw
'boven de
Je moet dan ook
gerangschikt
ook
reactie het gaat. Het kan
wat voor een soort
al
chemische
hoofdstukken van het examenprogramma.
verschillende thema's. andere volgorde en in een ander verband
Uiteraard stonden deze ondenlerpen ook al bij Je
krijgt
ze nu nog eens
("contekst"). In zelfde "contekst" ze
in
een
keer vragen tegen in dethema's van het boek en de andere keer zijn
de examenvragen
als van
de
de
kom
je
de ene
zuiver scheikundig.
Kijk
maar
eens
naar de twee volgende examenopgaven.
4.2
Opgave
A.
5
uit
e.E.
1990-1
(over luchtverontreiniging)
Opgave 5 Zure regen bevat opgelost salpeterzuur. 12
0
Geef de juiste notatie van opgelost salpeterzuur.
Dit stikstofdioxide ontstaat bij ontstaat in de atmosfeer uit stikstofdioxide. doordat in brandstof vaak stikstofverbindingen verbranding met lucht-Dit komt o.a. Maar ook omgezet in onder meer stikstofdioxide. voorkomen, die bij verbranding worden met bij verbranding kan aanwezig zijn als vóór de verbranding geen stikstofverbindingen lucht stikstofdioxide ontstaan. Salpeterzuur
13
0
Geef de oorzaak daarvoor. lucht ontstaan in bijvoorbeeld elektriciteitscentrales, De gassen die bij verbrandingen met is een proces waarbij onder andere noemt men rookgassen. Rookgasreiniging onschadelijke stoffen. stikstofdioxide in het rookgas wordt omgezet in schematisch weergegeven (figuur I): In een kranteartikel wordt deze rookgasreiniging
figuur 1
-1----
reactieruimte
4.3
14
Geef de hierboven geschetste rookgasreiniging met behulp van een reactievergelijking
0
weer.
Het inwendige van de installatie voor rookgasreiniging wordt wel 'honingraat' genoemd (zie figuur 2). Het artikel schrijft
figuur 2
hierover:
Om een volledige chemische reactie te krijgen, worden de gassen door een honingraat van keramisch materiaal geleid. Het materiaal bestaat uit aluminiumoxide waarop fijnverdeelde metalen zijn aangebacht, waaronder vanadium. Dit metaal werkt als .......... en versnelt de chemische reactie. '
15
"honingraat
..
Geef het woord dat op de plaats van de stippeltjes heeft gestaan
0
.
.
Opgave
B.
_
3
Opgave3 0
·
·
·
*
8
0
e.E.
I
1990-1 (over bereiding zinkjodide) ..
__
laat reageren. (ZnI,(s)) ontstaat wanneer men zink met jood is. oxidator bij reactie deze Leg uit welke stof
Zinkjodide 7
uit
zink en jood met elkaar reageren. Een leerling moet bepalen in welke massaverhouding Hij voert daartoe een experiment uit: hoeveelheid jood. Er vindt een Eerst mengt hij in een bekerglas 0,50 gram zink en een verdampt. het jood heftige reactie plaats, waarbij een deel van aan het gevormde Als al het zink gereageerd heeft, voegt hij alcohol (ethanol) toe niet. zinkiodide het maar Het lost jood op, mengsel van zinkjodide en jood. gegevens voldoende luj waardoor handelingen Vervolgens verricht hij nog een aantal berekenen. verkrijgt om de gevraagde massaverhouding te kunnen
en leg uit hoe hij Beschrijf de handelingen die de leerling nog heeft moeten verrichten de gevraagde massaverhouding kan berekenen. daarna met de gegevens van deze proef Opgave 1 thema van het boek de vraag Zoek voor beide opgaven op bij welk
hoort.
a. b.
Maak
de beide
opgaven.
Soorten opgaven
Bij het
scheikunde
examen
heb
je uitsluitend
te
maken met open
met
aantal heeft
sterretje
3
In het algemeen
een
*
of 4 punten. zijn de onderdelen
over
de opgave
bijv. tweede onderdeel van sterretje dat je voor dat onderdeel zinkjodide. Zo'n sterretje geeft aan zonder sterretje. kunt halen dan voor de onderdelen je 2 punten en voor Voor de onderdelen zonder sterretje krijg
Een
vragen.
met een
meer punten r
de ondedelen
sterretje bewerkelijker
(je
moet
4.4
moeilijker.
ook
zijn
en ze
denkertappen maken)
meer
90 punten halen, 10 punten krijg je In totaal kun je voor de opgaven samen een 1. al bij voorbaat. Het minimumcijfer is immers altijd de vragen zonder sterretje Hoewel. er geen meerkeuzevragen bij zitten, zijn
vaak vragen waarop slechts een kort antwoord nodig is. ) tekst.Het is vanze.lfsprekend dat je Een vraag begint steeds met een st ukf je nog vaak dat heel zorgvuldig moet lezen. Toch gebeurt het
die stukjes tekst
Dat is onverstandig, beantwoorden. leerlingen .direct de vraag proberen te antwoord heel vaak een gedeelte van het vooral omdat je in de stukjes tekst al luchtverderde onderdeel (14) van de opgave over Zo
vindt.
kon je voor het de
al uit
ontreiniging
mules halen. Je hoefde Meestal zijn onderdelen de
ervoor van
het reactieschema??eR? de forte bedenken. alleen nog maar de coefficienten zelf maken ook al kon je een onderdeel de
illustratie
vrage? te
van
een vorig ondermaken. Soms kun je een antwoord van
niet
vraag
en de
tekst
toch verder te kunnen. Enkele veel voorkomende opdrachten in vragen zijn:
deel verzinnen
om
Bereken hoe je aan je antwoord iets uitrekenen en duidelijk laten zien antwoord komt krijg je geen punten. kom?. Als je niet laat zien hoe je aan je te zien hoe je eraan Een goed antwoord zonder berekeningswijze waaruit viel
Je
moet;
kwam
is erger dan
Verklaar
...
antwoord door een rekeRfuut.
een verkeerd
Le?_
Beredene,?r...
...
een uitgebreid gemotiveerd antwootd. ook verkeerde argumenten geeft Echter doe het niet zo uitgebreid dat je
Geel:
naast goede.
geeft
meer antwoorden
Indien je
??
dan er g?vraagd
worden komt
in het
aanmerking. alleen het eerste antwoord voor beoordeling in antwoorden te uitgebreid zijn. Bovendien kost het te veel tijd als je geheel ontbreekt '?rijg je in het Als een gevraagde verklaring of uitleg
algemeen
a
Lgem. en geen -,
Waardoo? .. Gevraagd
Geef
...
,
;
punten ook al had
w???o??
..
,?
je het; goede antwoord.
laat zien ....
wordt naar een oorzaak of reden. Hoeveel wat welke
....
,
....
,
geen
.....
,
Noem
.....
al te uitgebreid antwoord,
Dit soort vragen vereist gevraagd wordt je antwoord toe te lichten.
tenzij uitdrukkelijk
4.5
van de aanpak van een examenvraag We nemen als voorbeeld opgave 5 van het havo-examen
Voorbeeld
1989,
Ie
tijdvak
(afgekort 1989-'1).
_
5
Opgave
Aan deeg worden vaak stoffen toegevoegd om het te laten rijzen. Uit deze stoffen wordt koolstofdioxidegas gevormd, waardoor het deeg in volume toeneemt. Dergelijke stoffen noemt men bakpoeders. Er is een bakpoeder in de handel dat natriumwaterstofcarbonaat bevat. en kaliumwaterstoftartraat is een kaliumzout van de onderstaande koolstofverbinding: Kaliumwaterstoftartraat o 11
H
H
I
I
0 11
HO-C-C-C-C-OH I I OH OH 7
0
Geef de systematische naam van deze koolstofverbinding. In het deeg reageren waterstoftartraationen (C4Hs06 -) en waterstofcarbonaationen (HCOl -) uit dit bakpoeder met elkaar onder vorming van koolstofdioxide:
8
0
Leg uit of HCOJ
-
in
deze reactie als zuur
of
als base reageert.
Anne heeft een bakpoeder dat uitsluitend natriumwaterstofcarbonaat en kaliumwaterstoftartraat bevat. Van beide stoffen is in dit bakpoeder evenveel mol aanwezig. Anne wil aan deeg zoveel van dit bakpoeder toevoegen dat het volume van het deeg bij het rijzen 0,60 dm! toeneemt. 9
0
Bereken hoeveel gram van dit bakpoeder zij aan het deeg moet toevoegen. Neem aan dat het volume van 1,0 mol gas gelijk is aan 24 dm? en neem aan dat alle koolstofdioxide, dat bij het rijzen wordt gevormd, in het deeg blijft.
Je
ziet
twee een
stappen
dat deze opgave
sterretje nodig zijn
de
uit
hebben.
Het
drie
is
onderdelen
(7,8,9)
bestaat,
waarvan
vrij
veel denk-
dus een vraag waarvoor
voor de beantwoording.
tekst dat geldt voor alle drie ondersteeds nodig. delen. Je hebt de gegevens van deze tekst niet heb je alleen maar de structuurVoor de beantwoording van deze vraag 7. de tekst hebben niets te maken formule nodig. De andere gegevens van
Eerst vind je een stukje inleidende
met de naam van de
a.
stof.
Gebruik de regels van de systematische naamgeving: 4 C-atomen dus iets met butaan in d?'achterLangste keten bestaat uit -
"
naam.
(De
.
officièle
term voor
11
ac h ternaam 11'1S
11
stamnaam ")
.
4.6
zitten twee groepen karakteristiek l ,voor dus het is een dizuur dus .... butaartiuur. Er
b.
,
C 11 0
-
het tweede en aan het derde C-atoom zitten in totaal
Aan
c.
(
een zuur
I
dus voor de achternaam butaandizuur
totale
d.
De
8.
Weer
is
naam
krijg je
dus
OH)
-
OH-groepen
twee
moet komen 2,3-dihydroxy.
2,3-dihydroxybutaandizuur.
eerst een stukje
tekst.
Je moet weten dat een zuur een H+-ion
(proton) afstaat
en een base een
H+-ion opneemt. Het gaat om de gegeven reactievergelijking. Daarin zie je of HCO-3 een H+-ion opneemt of afstaat. + Als HC03 een H -ion zou afstaan zou er C032- ontstaan. Dat is niet zo. + Als HC03 een H -ion opneemt zou H2C03 verwachten, maar zoals je moet -
-
weten
H2C03
het denkbeeldige
valt
HC03-heeft een H+-ion opgenomen Als je twijfelt, bijv. omdat je niet + een H -ion CO2 en H20 vormt, kun je 2af staat, want er ontstaat C4H406 Dus
HC03- moet wel als (geconjugeerde) Weer
volgt
S).
iets
Je moet nu
meer weet
dat HC03
dus
berekenen,
bij
nog bedenken
dat C4HS06 een
gegeven
-
evenveel mol
K
Dus C4HS06
base
hebben
reageert als zuur;
gereageerd.
dat
de volumetoename
(zie 't verhaaltje bovenaan opgave je moet de bekende stappen voor een
Z4 dms (= 24
is
+
C4HS06 +
als
liter)
Na
(s)
-
HC03
(s)
gevraagd: Hoeveel gram bakpoeder nodig (dus hoeveel gram +
(Bij
(s )
+
berekeningen
ionen meenemen)
+
moet
+
-
Na HC03 (s )
je
-7
+
-
C4HS06 (s)
(s)?
reactievergelijking: -
K
-
en hoeveel gram Na HC03
C4HS06
-ion
geen CO2
er ontsnapt
-
+
van
+
dms COZ gevormd
Er wordt 0,60
-
K
H
-
1,0 mol van een gas
b.
opname
-
berekening volgen:
opgave met
a.
CO2
van het ontstane
is
een gevolg
dus een base.
Je moet meteen snappen
verhaaltje.
een
is
en
.
9.
CO2 en HZO.
direct uiteen in
+
C02(g)+H20 (1)+K (aq)+Na (aq)+C4H4062- (aq )
de massa van de
hele stof berekenen
dus
alle
4.7
c.
molverhouding:
Uit 1
d.
de
reactievergelijking blijkt
mol KC4RS06 (s)
mol gegeven/
Er
is 0,60
1,0 mol is
1
en
dat
één mol CO2 te vormen
om
mol NaRC03 (s) nodig zijn.
mol gevraagd:
CO2
dm3
gevormd2.?0,60
J
24 dm3
dm3
=
0,60 24
_
0 025
-,
I
mo.
er was ook 0,025 mol K C4H506 (s)(molmassa is 188,1) mol NaHC03 (s) nodig (molmassa is 84,0). Dus
0,025 mol KC4H506 0,025 mol NaHC03 Dus samen 4,7
genoeg).
+
en 0,025
=
0,025
x
188,1
=
0,025
x
84,0
g
bakpoeder (twee significante cijfers
2,1
=
6,8
g g
=
4,7
g
2,1
g
is
4.8
je score berekend?
wordt
Hoe
van het eXamen
Voor elk onderdeel 3
kun
je
een maximale deelscore
krijgen
4
of
punten. Bij gedeeltelijk goede antwoorden kan een gedeelte van het maximale van 2,
puntenaantal per onderdeel worden toegekend. Een fout in de uitwerking van een vraag mag in het algemeen maar één keer in rekening worden gebracht (Dit is niet zo als je door een ge-
rest van de vraag?eel gemakkelijker maakt. Identieke fouten in verschillende vragen worden wel steeds in rekening
maakte
de
fout
worden gebr acht Te
.
ofit kleine
grote
het antwoord dan op grond van de
levert Voor
een
van één purrt..»
rekenfouten wordt ook
mf.ride
r)
mag)
op.
een punt
afgetrokken.Maximaal
wordt voor een
rekenfouten in de berekening samen punt van het aantal punten van het desbetreffende onderdeel afgetrok-
fout in één
aftrek
in de antwoorden (1 cijfer meer .of verstrekte gegevens is verantwoord
nauwkeurigheid
e
de onnauwkeurigheid
en voor
ken.
Hieronder 1989-1
_
vind je het scoremodel
die hiervoor
werd
voor
leraren dat hoort
bij
opgave
5
van
uitgewerkt.
Opgave 5
7
0 ·
·
8
0
Maximumscore 4 2,3-dihydroxybutaandizuur butaan als hoofd keten dizuur als uitgang
1
·
dihydroxy
·
plaatsaanduiding substituenten
1
Maximumscore 2 HCO) neemt H + op dus het reageert hier als base
1
als voorvoegsel
1
-
·
·
Maximumscore 9
1
0 ·
·
·
·
·
.
1
4
Een juiste berekening leidt tot het antwoord 6,8 gram. aantal mol CO2 gevormd: 0,60 delen door 24 aantal mol van één van beide uitgangsstoffen (is gelijk aan aantal mol CO ) berekening aantal gramyan één van beide uitgangsstoffen : vermenigvuldigen met
molmassa berekening aantal gram van de andere uitgangsstof en totaal aantal gram bakpoeder
Indi?n in plaats van ovengens correct
met molmassa's
1 1
1 1
de berekening is uitgevoerd met ionmassa's, maar 3
--=---
4.9
Voorbereiding
Als je
een
het examen
op
overzicht wilt
goed
hebben
van de examenstof moet
je
de
leerstof
regelmatig herhalen en opgaven oefenen. om het je onderbreken door pauzes. Bovendien is het slim de te leren feiten in herhalen over meer dagen uit te spreiden. Zo komen de stof in het "lange" geheugen. Je kunt voor een examen dus niet meer even nog je hoofd stampen/zoals je met het gewone huiswerk en kleine proefwerken
Dit herhalen
moet
wel kon.
volgen?paragraaf vind je een samenvatting van het examenprogramma. Deze samenvattingen zijn natuurlijk wel saai, want we moeten ons beperkeen examenvragen maken tot de pure chemie. Na elke paragraaf moet je een aantal Aan het einde die bij het betreffende deel van het examenprogramma horen. de
In
van
dit
thema
Besef wel dat de
vind je nog een volledig examen. de
volgende pagina's
grote lijnen van
bestuderen
van
dit
de examenstof. thema
slechts samenvattingen Je kunt
als voorbereiding
niet volstaan op
het examen.
zijn. met
Het gaat
alleen het
om
4.10
Par.
2.
nASISBEGRIPPEN
-
Lndeling van In
de
scheikunde delden
de soorten
of
stoffen
we de
materie als volgt in: (tussen haakjes
staan
deeltjes)
mengsels twee
de materie
meer
stoffen
zuivere
<---------------4 zuivere
(één
soort moleculen)
(meer soorten
moleculen)
=
niet-ontleedbare stoffen
stoffen
ontleedbare
verbindingen
elementen (één soort atomen) =
(meer soorten atomen)
niet-metalen
metalen
(metaalatomen)
(atomen van
niet-
metalen) Een
zuivere stof is herkanbaar
één kookpunt.
mengsel heeft een smelt- en een
Een
zoals één smeltpunt en
door stofeigenschappen
kooktraject.
Scheidingsmethodes Mengsels zijn te scheiden m.b.v. scheidingsmethodes in zuivere stoffen: berust scheiding in residu (vaste stof) en filtraat (vloeistof); filtreren
verschil in deeltjesgrootte schil in oplosbaarheid.
op
destilleren
scheiding in residu punt
extraheren
a?sorberen
(toepasbaar
in
de
praktijk
ook
op
ver-
berust op verschil in kookvloeistofmengsels, zoals aardolie).
en
bij
en dus
destillaat;
scheiding in residu (vaste stof) en extract (vloeistof) met behulp van een extra vloeistof, berust op verschil in oplosbaarheid (toepasbaar bij mengsels van vaste stoffen, zoals vet
in pinda's). scheiding in vaste stof en vloeistof met behulp van een extra vaste stof; berust op verschil in aanhechtingsvermogen aan het oppervlak (toepasbaar bij oplossingen met verontreinigingen of
kleurstoffen). stoffen ger (bijv.papier of andere vaste stof)
chromatograferen
Het
:
scheiding in verschillende
is
een combinatie
van extraheren
en
met behulp van een en een
dra-
loopmiddel.
adsorberen en berust
4.11
dus op oplosbaarheid
seIs va? ?en
sommige
suspensies
of bij een mengsel van gassen,
soorten mengsels bestaan speciale
fijn
:
emulsies
(Toepasbaar
adsorptievermogen
vloeistof
.
helder maar troebel)
(een suspensie
is niet
fijn
vloeistof in
verdeelde
gaschromatografie.
namen:
vaste stof in een
verdeelde
bij,meng-
vloeistof, papier-
groot aantal stoffen in een
vrij
chromatografie Voor
en
een a?dere
vloeistof,
oplossing van een bepaalde temperatuur waarin maximale hoeveelheid vaste stof is opgelost in het oplosmiddel.
verzadigde
oplossing
(Als
:
dit
maximum
nog
onverzadigde oplossing) Formules en reactievergelijkingen rcror de formules van de nlet-ontleedbare
uitluitend het Echter I voor
de
men van een
niet is bereikt spreekt
stoffen (elementen) gebruikt
symbool van de desbetreffende atoomsoort
volgende niet-ontleedbare
stoffen
Natrium
bijv.
(elanenten)
zijn
de
men =
Na
formïles anders
broom: Br2 (1) C12 (g) chloor
fluor
F
jood
J2 (s)
2
(g)
stikstof
N2 (g)
zuurstof
02 (g)
ozon
03 (g)
waterstof: H2 (g) De
toestandsaanduidingen s(solid
worden
in het algemeen
kamertemperatuur
is opgelost
bij
=
formules
aan te geven.
De
vast), l(liquid=vloeibaar) gebruikt aanduiding
om de
aq
en
g(gas)
aggregatietoestand
(aqua) geeft aan dat
bij de stof
in water.
stoffen (verbindingen) kunnen ontleed worden in andere verbindingen of hun elementen door verhitting (thermolyse), licht (fotolyse) of door elektrische energie (elektrolyse). Zo ontleedt water bij hoge tempera-
Ontleedbare
tuur of door elektrolyse in waterstof en zuurstof: ; 2H20 (1) -7 2H2(g) + 02 (g) en waterstofperoxide,
in H20 (1)
en 02
H202
(1), ontleedt
(g),
Bij reactievergelijkingen moet je ervoor zorgen dat de aantallen atomen links en rechts van de pijl gelijk in aantal zijn (het ''kloppend maken" van de vergelijking).
4.12
Opgave 2 3.
-
1985-1, opgave
3
gebruikt toegepast als extractiemiddel. Zo Ether (ethoxyethaan) is een vloeistof die veel wordt de fijngewreven zaden met daartoe mengt Men uit zaden. men ether voor het winnen van vetten ether. andere scheidingsmethoden toepassen. Om de vetten te verkrijgen moet men daarna nog twee a.
Noem deze twee scheidingsmethoden.
ether nodig.
doeleinden heeft men zuivere kan destillaat bevat echter wat water. Dit water Hiertoe wordt onzuivere ether gedestilleerd. Het reageert. die water met te voegen vaste stof toe worden verwijderd door aan het destillaat een
Voor vele
Na een tijdje kan men dan zuivere ether afgieten. die met water reageert moet voldoen. twee voorwaarden, waaraan de vaste stof
b.
Noem
met gebruikt. Als men natrium in een fles Om water uit ether te verwijderen wordt vaak natrium met bijvoorbeeld een afgesloten worden niet de fles mag te verwijderen, ether doet, om zo water
kurk of stop. c.
afgesloten? Waarom mag de fles niet worden
in de gebruik van een hoeveelheid natrium Om water uit ether te verwijderen maakt men liever in de vorm van een blokje. natrium hoeveelheid eenzelfde vorm van lange dunne draden, dan van natriumdraden boven een blokje natrium. Leg uit waarom men de voorkeur geeft aan dunne d.
blijven resten natrium achter. In het apparaat waarmee men de natriumdraden heeft gemaakt, 2-methyl-2-propanol. te met maken Deze worden verwijderd door het apparaat schoon optreedt. Schrijf hierin de Geef de vergelijking van de reactie die tijdens het schoonmaken
e.
koolstofverbindingen in structuurformules.
4.13
§3. De
Atoombouw en chemische binding
-
stoffen
moleculen van ontleedbare
atomen. één De
De
stoort
moleculen
van
(verbindingen)
niet-ontleedbare
uit
bestaan
meer
soorten
uit
bestaan
stoffen (elementen)
atomen.
bouw van de atomen
in de kern protonen (positief geladen deeltjes) en neutronen De (neutrale deeltjes). Om de kern bewegen electronen (negatief geladen). De massa van massa van een proton en van een neutron zijn vrijwel gelijk. Atomen
hebben
1
elektron is slechts 1836 geeft een aantal protonen in
een
elektronen gelijk Dus:
atoomnummer
aan =
de massa van een
x
atoomnummer
kern aan. Bij een neutraal atoom
de
is het aantal
het aantal protonen.
aantal protonen en
In ionen is het aantal protonen Ca2+)
positief ion (bijv. in de kern en bij het
proton. Het
aantal elektronen. elektronen niet gelijk.
=
Een
tweewaardig
elektronen minder dan het aantal protonen eenwaardig negatieve Cl--ion is het aantal elektronen
heeft
twee
groter dan het aantal protonen. Het massagetal is de som van het aantal protonen één
massa-eenheden (=a.m.e.
ladingseenheden
proton
neutron elektron
en neutronen.
+1
1
0
1
0,0005
-1
(verwaarloosbaar
of
tov
u)
1)
isotopen zijn radio-acief. Hun kernen zenden dan.t-deeltjes (= heliumkernen) of ?-deeltjes (= elektronen) en vaak straling (een soort röntgenstraling) uit. Deze kernreacties vinden spontaan of kunstmatig plaats. Atomen met een gelijk atoomnummer maar een verschillend massagetal (als geCl volg van een verschillend aantal neutronen) noem je isotopen (bijv.
Verschillende
i?
37 en 17
Cl).
Periodiek systeem De verschillende elementen het periodiek systeem.
zijn
naar opklimmend
Het eerste element
atoomnummer
gerangschikt in
is waterstof.
vind je elementen met overeenkomstige eigenschappen. K en Na) in de 7e groep de In de eerste groep staan de alkalimetalen (bijv. de edelgassen. halogenen (fluor, chloor, broom, jood) en in de 8e groep De horizontale rijen tussen de ie en 8e groep noemen we periodes.
In
de
vertikale
groepen
4.14
Öpgave
3
eigenschappen van de elementen.
Geef voor elke groep de overeenkomstige
Chemis?he binding We
ondersch?iden verschillende
we
drie soorten stoffen
soorten van chemische binding. Hiertoe bekijken
metalen
moleculaire. ionogene
stoffen (bijv. waterstof
en methaan)
stoffen (zouten)
a. metalen
In metalen hebben
zitten vrije
we
te
elektronen
maken met metaalbinding.
die niet precies
Hierdoor kun je verklaren
dat metalen
bij
goede
Tussen de metaalatomen
één bepaald atoom horen.
geleiders zijn voor
elektrici-
zijn. Het smeltpunt van metalen is hoog (Kwik is een uitzondering). Legeringen (alliages) Metaalatomen zijn gerangschikt in metaalroosters
teit vrij
en
warmte
en ook goed buigzaam
.
zijn mengsels van metalen. zijn legeringen op maat te ook koolstof.
Door de
maken.
ju?ste metalen met elkaar te mengen De legering staal bevat
b. moleculaire stoffen intermolecuBij moleculaire stoffen moet onderscheid worden gemaakt tussen de moleculen) en intramoleculaire laire krachten (bindingskrachten) tussen , ';:
krachten (bindingskrachten in de moleculen). in de vaste en vloeibare toeDe intermoleculaire krachten zijn merkbaar gassen zijn ze stand. Ze houden de afzonderlijke moleculen bij elkaar. In de fysische eigenverwaarloosbaar klein. Deze krachten bepalen zeer sterk moleculen: schappen. We onderscheiden de volgende krachten tussen ("molecuulbinding") tussen (apolaire) moleculen. De vanderwaalskrachten zijn cohesiekrachten lage smelt- en Deze krachten zijn vrij zwak zodat moleculaire stoffen
Vanderwaalskrachten
kookpunten hebben. Krachten tussen dipoolmoleculen, aan dan Moleculen met een permanent dipoolkarakter trekken elkaar sterker karakter? apolaire moleculen. Dipoolkrachten met een bijzonder door middel Polaire moleculen met bindingen O-H, N-H en H-F zijn krachten kunnen vrij sterk van waterstofbruggen met elkaar verbonden. Deze NH3 en HF hebben dan ook vrij hoge kookpunten zijn. Verbindingen als H20, met veel H-bruggen aan elkaar voor moleculaire stoffen. De moleculen zijn verbonden.
4.15
t
intramoleculaire krachten zijn in
De
/'
Ze houden de atomen
tietoestanden.
sterk
zeer
bepalen
moleculen We
bij
bij alle
agrega-
Deze
elkaar.
krachten
onderschieden:
binding)
elektroatoom uitgaat
gemeenschappelijke in het molecule worden gebonden door
atomen
(bijv. H-H).
nenparen
de
moleculen merkbaar
chemische eigenschappen.
(= covalente
Atoombinding De
de
in
de
dat van een
Het aantal elektronenparen
de covalentie. naar een ander atoom noemt men
Polaire atoombinding mate aangetrokken door Het biJende elektronenpaar wordt niet in even sterke de elektronegativiteit verschillend is, bijv. twee verschillende atomen als het Cl-atoom op het elektroin de binding H-CI is de aantrekkingskracht van groter dan van het H-atoom.
nenpaar
HCI-moleculen
zijn
dan ook dipoolmoleculen.
De
H-kant is positief
t.o.v.
de
?+-,(!
Cl-kant:
de
stoffen zijn in
Moleculaire
vaste fase gerangschikt
in
een
molecuul-
rooster.
stoffen
Ionogene
c. De
ionbinding berust
en
negatieve ionen.
In
de
op de
vaste toestand zijn
elektrostatische aantrekking de
tussen
ionen regelmatig gerangschikt
in
positieve een
ionrooster.
niet spreken van afzonderlijke moleculen.
Je kunt
maar verhoudingsformules. zouten hebben we dan ook geen molecuulformules en geleidende elektrische Ionogene stoffen hebben een hoog smeltpunt
Bij
stroom
alleen in gesmolten
of opgeloste toestand.
Kristeiroosters We
binding reeds drie typen van kristalroosters deeltjes in vaste toestand zijn gerangschikt.
noemden
waarin de
bij
de chemische
metaalroosters
-
-
molecuulroosters
ionroosters De metaalroosters zijn in feite atoomroosters. -
Ook
bij
tot de metalen behoren komen atoomroosters voor. atoomroosters: Bijv. van koolstof kennen we twee soorten diamant.
elementen die
grafiet
en
niet
4.16
Oplosbaarheid oplosmiddelen (bijv. ammoniak st?ffen zijn goed oplosbaar in polaire oplosmiddelen (bijv. water in pentaan) in water) en slecht in apolaire oplosmidelen (bijv. jood in Apolaire stoffen lossen goed op in apolaire
PûLalre
tetr?ch1oormethaan). Een algemene
4
Opgave
_
regel voor oplossen is "soort zoekt soort".
1989-1, opgave
Opgave
1
1
is N) De formule van het azide-ion In lood(II)azide komen azide-ionen voor.
-
.
1
0
Geef de formule van lood(II)azide.
2
0
totaal bevat. elektronen een azide-ion in Leid uit de formule van het azide-ion af hoeveel 1
Opgave 5 1989-11, opgave
_
Opgave
1
De in de natuur meest voorkomende Het element indium heeft atoomnummer 49. indium-isotoop heeft massagetal 115. 1
geef van deze indium-isotoop aanwezig zijn en Noem de deeltjes die in een atoom van dit atoom aanwezig zijn. elke soort deeltjes op hoeveel ervan in bepaalde het Periodiek Systeem inneemt, mag een Op grond van de plaats die indium in van formule een kan Met deze formule formule voor het indiumion worden verwacht.
0
indiumoxide 2
worden afgeleid.
de formule van dit oxide. Geef de formule van het indiumion en
0
Opgave 6
_
1990-1, opgave
Opgave
1
1
dodelijk ongeluk gebeurd met radioactief, Enige jaren geleden is in Brazilië een
poedervormig cesiumchloride. door de aanwezigheid van de isotoop De radioactiviteit van het poeder werd veroorzaakt cesium-137. 55. Het element cesium, symbool Cs, heeft atoomnummer 1
0
bevat een kern van de isotoop cesium-137? Hoeveel protonen en hoeveel neutronen systeem kan men de verhoudingsformule Op grond van de plaats in het periodiek afleiden van cesiumchloride.
2
0
Geef de formule van
het cesiumion en geef de verhoudingsformule van
cesiumchloride.
4.17 Par.
4
-
Zouten.
Zouten
positieve en negatieve ionen. Ze hebben een hoog smeltpunt en geleiden de elektrische stroom in gesmolten toestand. De positieve. ionen zijn metaalionen of NH4+-ionen. De negatieve ionen zijn enkelvoudige of samengestelde ionen van niet-metalen. Zouten
De
zijn stoffen
opgebouwd
uit
volgende ionen moet je kennen:
r
Positieve ionen
i
?formule : NH + 4 :
'._.
-
"'-----.----
formule
ionen naam
---.---------l-----------+ fluoride chloride
kalium
Na+
natrium
Ag+
zilver
jodide
barium
oxide
calcium
sulfide
(H) ijzer (H) ijzer (lH)
hydroxide
Ba2+ Ca2+
Cu2+
koper
Fe2+ !
?
naam
ammonium
K+
.
Negatieve
Fe
3+
2+ :'H g
kwik
Mg2+
(II)
Br
bromide
nitriet nitraat carbonaat
magnesium
waterstofcarbonaat
(II) tin (H)
chloraat
Sn2+
Zn2+
zink
sulfaat
A13+
aluminium
thiosulfaat
Pb2+
lood
Opmerking: i Van verschillende
.
ionen zijn
sulfiet
fosfaat
positieve valenties
ook andere
mogelijk (zie tabellenboek) i I
permanganaat
chromaat
dichromaat
l
Omdat
zouten niet uit moleculen
cuulformule van een zout. Voor zouten kun je wel een yerhoudingsfornrules geven die aangeeft in welke verhouding de verschillende ionen in een ionrooster voorkomen. Bijv. A12(S04)3 wil zeggen dat in het ionrooster van aluminiumsulfaat
4.18
op elke twee aluminiumionen
formule
moet de
een verhoudings-
drie sulfaationen voorkomen. In aan de
totale positieve lading gelijk zijn
totale negatieve
A12 (S04)3 hebben de twee A13+-ionen een lading. In het voorbeeld van S042--ionen. de negatieve lading van drie grote positieve lading als geef je dat in de Als van een metaal twee verschillende ionen bestaan aan met een Romeins Zo heb
cijfer.
je lood(II)chloride:
PbC12 en 100d(IV)chloride
even
naam
PbC14·
een suspensie of een Als je twee zoutoplossingen bij elkaar voegt krijg je met een ion van de andere oplossing neerslag als een ion van de ene oplossing in kun je de oplosbaarheidstabel een slecht oplosbaar zout vormt. Hiervoor
het tabellenboek
raadplegen.
Bijv
van
oplossingen .
van BaC03:
2+
Pa
_ve.reenvo\ldigd:
bariumchloride +
-
(aq) + n 2+
Ba
(aq)
(aq)
+
+
2Na
en
(aq)
natriumcarbonaat 2- (aq)
+( 03
geven een neerslag
()
( ?D? (0 lS)+
+
2Na
-
(aq)
+
n
(g)
) ') BaC03 (s
C032- (aq )
Oplosbaarheiasregels: weten: oplosbaarheidsregels uit je-'hoofd te Het is handig om de vollend oplosbaar. Na+ K en alle acetaten en nitraten zijn zouten van NH4+,
Alle
,
niet altijd alles op te zoeken je sneller hoe je ze kunt aantonen.)
(Je hoeft dan weet
Met behulp van de oplosbaarheidstabel
en
bij
kun je nagaan
de
analyse van ionen
hoe
je
een zout kan
kunt verwijderen. je bepaalde ionsoorten uit oplossingen de analyse van ionen oplosbaarheidstabel kun je ook gebruiken bij
maken en hoe De
Probeer de volgende examenopgave maar eens. Opgave 7 1986-1, opgave 4.
4
Hij voegt vervolgens Een leerling schenkt in een reageerbuis natriumsulfaatoplossing. neerslag. een Er ontstaat toe. bariumnitraatoplossing Neem aan dat de neergeslagen stof volledig onoplosbaar is. a.
Geef de vergelijking van de neerslagvorming.
Hij meent nu zuiver De leerling filtreert het neerslag af. Vervolgens dampt hij het filtraat in. dat er naast natriumnitraat ook merkt lerares op hebben. te Maar zijn verkregen natriumnitraat natriumsulfaat of bariumnitraat aanwezig kan zijn. deze twee andere vaste De leerling moet daarom onderzoeken of er naast natriumnitraat een van stoffen aanwezig is en zo ja, welke. b.
hij kan Beschrijf hoe de leerling dit onderzoek moet uitvoeren. Geef hierbij aan hoe is. aanwezig bariumnitraat of natriumsulfaat ook naast natriumnitraat vaststellen of er
4.19
de positieve en de negatieve ionen omringd Bij het oplossen van zouten worden Dit verschijnsel heet door watermoleculen. je krijgt een watermantel.
hydratatie. in het kristal Bij een aantal zouten blijven ook na indampen watermoleculen achter. Je hebt dan kristalwater. CuS04·5H20 (s). Bij verhitBijv. in soda Na2C03.10H20(s) en in kopersulfaat
ting ver later
de
de
watermoleculen
kristallen.
Hard water
opgelost. Hard water natuur voorkomende water zitten veel ionen 2+ 2+ HC03 (aq). bevat vooral Ca (aq), Mg (aq) en kalksteen in koolzuurDeze komen in het water door het oplossen van bijv.
In het in
de
water: CaC03(s) + CO2(aq)
houdend
H20(1) --7 Ca2+(aq) + 2HC03-(aq). Hard water kan onthard worden door: koken (omgekeerde reactie als hierboven) a.
b.
+
met bijv. carbonaatneerslaan van de opgelost calcium- en magnesium-ionen binden van deze ionen door of stearaationen (deze zitten in zeep) of het
detergentia. c.
gebruik van een ionenwisselaar.
CM 10 Opgave 8 1988-1,
Opgave Cf\lt k,anteNnrot
10
veel problemen Ontharding mei gebluste kalk verlost gebruikers van
keihard Fries water door kalkzouten fragment
1
fragment <
..... o-r_ant MAIlIEN AIIlAHAMSE NOORDBEROUM.
2
2
Wellicht ook zijn veel Bebruikers van kWlSt en scheermes overacstapt op een elcktriM:h M:hccrapparaat. want het moeizaam letob om toch een beetje schuim op de behaarde kaken te krijBen. pal op den duur vervelen en kost tijd. Sinds eind van het voriB jaar wordt het water dat via het srootste pompstation in Friesland in Noordberaum wordt aclcvcrd. centraal ontbard. Voor die onthardins wordt lebruik gemaakt van sebluste kalk. Een stof waarvan tot voor kort werd Bedacht dat die, hoewel in principe zeer Beschikt, te veel technische problemen zou opleveren.
daarom
maart-
Wereklpachiedenis werd het uiteindelijk Benoemd. toen het Friese water zo hard WIS Bewordcn dat er met ruim zcstieMuizend kon mensen lanp elf steden over
Wereldgegeschaatst. worden M:hiedcnis wordt door het Friese waterieidinSbedrijf zeker niet geis het water dat schreven. ook al daar uit de Brond wordt geP?'"pt hard. Keihard. Die hardheid van het leidingwater wordt echter niet bepaald door vorst. maar door kalkzouten. Hoe meer van dergelijke zouten zich in het water bevinden, hoe harder het water wordt genoemd. De consument merkt dat. Verwarming van (te) hard waIer geeft op den duur ketelsteen; niet alleen in het waterketeltje dat voor de thee wordt gebruikt. maar ook in boilers en andere warmwalerapparaluur.
krantebericht is sprake van vorming van In het eerste fragment van bovenstaand wijst erop dat er naast ionen Ca2+ ook Dit hard water. ketelsteen bij verwarming van
ionen HCO;- in het water aanwezig zijn.
4.20
CM
32
Geef de vergelijking van deze vorming van
0
In het tweede fragment staat dat het zeep een moeizaam getob is. 0.0
33
ketelsteen.
verkrijgen van
een
beetje schuim bij scheren met
bij gebruik van hard water. Geef aan waarom het moeilijk is om schuim te krijgen
0
kalk wordt gebruikt. Uit het tweede fragment blijkt ook dat voor de ontharding gebluste + Ca' wordt verlaagd door het gehalte dat aan het merkwaardig lijkt het gezicht eerste Op extra Ca-
+
in
het water te brengen.
optreedt: Onderstaande vergelijking laat zien dat er toch ontharding
deelreacties: een zuur-base-reactie en een Deze vergelijking is de weergave van twee kan men inzien dat voor het deelreacties neerslagreactie. Aan de hand van deze worden. kan gebruikt natronloog ook ontharden dat per mol Ca2+(aq) in het harde Geef de vergelijkingen van de deelreacties en leg uit minder mol OH-(aq) nodig is dan bij het natronloog met ontharden bij het water ontharden met gebluste kalk. -
CM
34
0
_
bij het ontharden het gehalte verband met mogelijke invloed op de gezondheid mag mg Ca2+ per liter. 60 geldt Als minimumeis aan Ca?· niet te laag worden. het water eerst teruggebracht Bij het Friese waterleidingbedrijf wordt de hardheid van het ontharde water van S,I °0 gemengd met 5,1 wordt D Vervolgens D. van 17,0' naar In
°
17,0
oorspronkelijk water van Eén Duitse hardheidsgraad CM
35
0
°0.
(°0) betekent
7,1 mg Cal+ per liter.
wordt voldaan als men zeven liter Laat door berekening zien of aan de minimumeis water (17,0 °0). drie oorspronkelijk liter onthard water (5,1 °D) mengt met
4.21
Par.S
Zuren en basen
-
Inleiding Een zuur is volgens
Br?nsted-theorie een protonendonor oplossingen bevatten meer H30+-ionen dan OH--ionen. De pH kleiner
(bij
7
dan
sche oplossingen
kamertemperatuur). dan
7.
Bij neutrale oplossingen
geldt
=
+
-donor).
-log
Zure
[H30+]is
is een protonenacceptor. BasiH30+-ionen. De pH is bij kamer-
Een base
bevatten meer OH--ionen dan
temperatuur groter
H
(=
de
[H30+]?H-1 =
.
Of een
oplossing zuur of basisch reageert kun je aantonen met behulp van een zuur-base-indidactor. Zo kleurt lakmoes rood in een zure oplossing en blauw in een basische oplos-
sing. Zuur-base reacties
Bij zuur-base HCl
(g)
+
reacties vindt protonenoverdracht
Het zuur HCI H+
staat
plaats,
H30+(aq)+ CI-(aq).
H20 (1) ? een
H+-ion af
en
bijv.:
het water, dat hier als base reageert
.
neemt een -10n op. Het Cl--ion is de geconjugeerde base (= zuurrest) van het zuur HCI en het
H30+-ion is het geconjugeerde zuur van de base H20. HCl /CI- en H30+/H20zijn geconjugeerde zuur/base koppels. Of een deeltje als zuur of als base reageert hangt af van de situatie. Zo kan H20 ook als zuur reageren; bijv. H20 (1) + H20 (1) -?--?? H30++ OH (aq) (het waterevenwicht). 9
Opgave
Wijs in het waterevenwicht Hoe
sterker het
zuur,
het geconjugeerde
hoe zwakker de geconjugeerde
sterker de geconjugeerde base. Sterke zuren ioniseren volledig in water,
zuur,
zuur en de geconjugeerde
base aan.
base en hoe zwakker het
hoe
ze staan dus
voor
100%
hun H+-ionen
af. Zwakke
zuren ioniseren slechts gedeeltelijk in water. Met een pH-meter, een universeel indicator of een geleidbaarheidsmeter
je
de
sterkte van zuren en basen vergelijken.
Opgave Leg
kun
uit
la hoe
je
met een pH-meter
,leidbaarheidsmeter
de
of een universeel indicator
of met een ge-
sterkte van twee zuren kunt vergelijken.
4.22
Zuren
In
de
zuren en de daarbij be-
volgende tabel vind je enkele veel voorkomende
horende geconjugeerde basen (zuurrest-ionen).
Zuurrest-ionen (geconjugeerde Cl chloride
Sterke
zuren waterstof chloride
(in oplossing
zoutzuur)
HCl
waterstofbromide
HBr
bromide
Br
zwavelzuur
H2St\
waterstofsulfaat
HS04
salpeterzuur
HNO?
nitraat
N03
oxonium-ion
H30
water
H20
-
Zuurrest-ionen (geconjugeerde
zwakke zuren
-
azijnzuur (ethaanzuur)
HAc
acetaat (ethanoaat)
Ac
waterstofcyanide
HCN
cyanide
CN
zwaveligzuur koolzuur diwaterstofsulfide
S02(aq)
,
)
sulfiet
SO
CO2(aq)
,
)
carbonaat
CO
H2S
2)
sulfide
S
fosforzuur
H3P04
2)
fosfaat
PO
ammonium-ion
NH
ammoniak
NH3
waterstofsulfaat
HS04
sulfaat
so 4 2-
oxaalzuur (ethaandizuur)
H2C204
2)
22-
21
+
4
3
4
3-
C2042-
oxalaat
Opmerkingen:
')
H2S03 en H2C03 bestaan niet als zuivere
Deze
stoffen.
fictieve
zuren
schrijf je in waterige oplossingen als respectievelijk S02 (aq) +H20 (1) en CO2 (aq)
H20 (1)
+
Het zure karakter kun S02 (aq ) + H20 (1) ? .
[H2SO]
+
H20 (1)
evenzo CO2 (aq)
2)
+
je beschrijven als
I H2SO-;] +
;;:!
2H20 (1)
H30
?
?
+
(aq) +
H30
HS03
(aq)
+
(aq) HC03
ook vermelden
(aq)
is als zuurrest-ion uitsluitend het laatste splitsingsstap vermeld. Voor fosforzuur kun je
Van zwakke meerwaarige zuren
produkt van de
H2P04
basen)
en
HP042-en voor
H2S ook
HS
basen)
4.23
zijn
basen
Enke Le Delangrijke
zuren
Geconjugeerde
sterke basen hydroxide-ion
OH
oxide-ion
°
water H20 -
2-
)
)
hydroxide-ion
OH
ammonium-ion
NH
zwakke basen ammoniak
carbonaat-ion
waterstofcarbonaat-ion
HC03
2-
waterstof sulfiet-ion
HS03
3
4 -
3
SO
sulfiet-ion
+
NH3 2) CO 2-
opmerkingen ,
)
Het
2-
°
-ion
reageren metaaloxiden sterk basisch 2Na+ (aq) + 20H- (aq)
Zo
in oxiden. H20 (1) ?
Wel gebonden
niet voor in vrije toestand.
komt
bijv. N?o (s)
+
;
2)
Een oplossing
dit reageert
van ammoniak, NH3
volgens
NH3 (4.1 + H20 (1)
een
<2
(g), in water hee,'
Rechtsboven Met
(df
en
NH4+(aq)
;>
+
OH- (aq)
boven staan de
koppels.Links
links hoger ?elatief sterk,
(relatief sterke (zwakke base) reageert niet met linksonder met rechts lager
sterke zuur)
base). (zwak zuur).
reacties kun je zouten bereiden. met als negatieve ionen de geconjugeerde basen van ?at?e ?uE?n
behulp van zuur-base
?outen,
kun
NH3
evenwichtsreactie:
In tabel 49 van BINA5staan v?el zuur/base de sterke basen, zuren en rechts beneden reageert gemakkelijk
?mmonia,
je in water
oplossen met behulp van
relatief
sterkere
--,
zuren.
Opgave 11
a.
Geef aan hoe je natriumnitraat
b.
Geef de
reactievergelijking
kunt bereiden
voor
het oplossen
uit
een
zuur en een base.
van kalksteen
in zoutzuur.
Buffers
bufferoplossing heeft de eigenschap dat de rH,door het toevoegen water of kleine hoeveelheden zuur of base nauwelijks verandert. Een bufferoplo?ssing bestaat uit een oplossing van een zwak zuur en Een
geconjugeerde
base.
bijv. azijnzuur en'natriuffincetaat.
van
van de
4.24
Amfolyten ,
Stoffen die
zowel
zuur als base kunnen
amfoteer- genoemd. Bijv. H20, NH3,' HC03
zijn
heten
worden
amfolyten.Ze
ook wel
en H_ZPO 4
pH-schaal °
+15
+14
+7
-1 pH
+
=
log r H30 (aq)') of
-
pH één eenheid la$ger Je kunt
Als
ook zeggen
r-H+ (aq)l
Op de rekenmachine
volgende 4
lexp.\
r
pH
-
betekent dus 10 H+
(aq)]
=
'ke?
moet
doen om de pH
zo zuur
is
heb
l +/-::-] ?
pH
=
je
de rekenmachine
[H+ (aq?·?
4
x
2,39794 afgerond pH
+
je voor bijvoorbeeld te berekenen:
f?/-J PI ?
basisch(_
lO-pH
een hele macht van 10
Opgave IQ) 1989-1, opgave
Opgave
neutraal -------->? log (H+ (aq) J
.
0
2,4
?
4
Rangschik de oplossingen naar opklimmende pH. Neem daartoe figuur lover en schrijf in elk vakje de naam van de opgeloste stof .
. .....
nodig.
10 -3 het
Men heef; J,IO M oplossingen van achtereenvolgens kaliumhydroxide, salpeterzuur, kaliumnitraat, azijnzuur en kaliumacetaat. 6
niet
opklimmende pH
I
4.25
13, 1982-I, opgave 2 Sommige branustoffen bevatten zwavelhoudende verbindingen. Zo kan in aardolie bijvoorbeeld ethaanthiol. C2 H, SH( 1), voorkomen. Bij de verbrand .ng hiervan kan de lucht verontreinigd worden met zwaveldioxide.
Opgave 2.
a.
Geef de vercclijklng van de volledige verbranding van ethaanthiol.
Het gevormde :waveldioxide wordt in de lucht omgezet in zwavelzuur. Hierdoor is regenwater zuur. In \;ederland heeft regenwater gemiddeld een pH = 3,50. b.
Bereken hocveel rng zwavelzuur in 1,0 liter regenwater van pH 3,50 opgelost is. Neem hierbij aan dat elk molecuul H2 S04 twee ionen afsplitst en dat in regenwater geen andere zuren zijn opgelost. =
Ir
Zuur regenwater heeft schadelijke effecten. Zo tast het oude gebouwen aan die gebouwd zijn van kalksteen. Kalksteen bestaat hoofdzakelijk uit calciumcarbonaat. c. I. Geef de vergelijking van de reactie die optreedt als zuur regenwater in contact komt met kalksteen.
c.
2.
Leg uit waarom de reactie van zuur regenwater met kalksteen sneller zal verlopen naarmate het regenwater zuurder is.
Soms komt bij proeven op school zwaveldioxide vrij. Als men wil voorkomen dat dit in de lucht terecht komt, kan men het vrijkomende gas leiden door een oplossing die met Zwaveldioxide reageert. d. Welke oplossing zou men hiervoor kunnen gebruiken? Licht het antwoord toe met een
reactievergelijking.
i
4.26
6
Par.
Reductoren en Oxidatoren
-
Redoxreacties
Een reductor (RED) is oxidator (OX) is een deeltje dat elektronen opneemt. zijn reacties met elektroneneen deeltje dat elektronen afstaat. Redoxreacties overdracht. Ze zijn op te vatten als de som van twee halfreacties. de bijbeVoor redoxkoppels geldt: hoe sterker de oxidator, des te zwakker is
Een
(geconjugeerde)
horende
reductor.
Voor halogenen geldt: F
afnemende
toenemende
oxidatoisterkte
reduc tors terkte
Een
met een
relatief sterkere oxidator reageert
bijv. CIZ
en Br
reageren goed
met
Cl
Dus
relatief sterke reductor. F
elkaar, maar IZ en
reageren niet met el-
de metalen een manier als voor de halogenen is voor (de spanningsre?k:s van de reeks van afnemende reductorsterkte op te stellen
kaar.
Op
metalen)
Li,
een
_
soortgelijke
..'
.
K, Na, Mg,
Al,
Zn,
Ni, Pb,
Fe,
Het H+-ion komt qua reductorsterkte
hiervan
de onedele en rechts
de
.,
J
Ag,
Cu,
Au.
tussen
(half)edele.
Pb
metalen Li t/m Pb zijn meest onedele metalen zijn dus De
en Cu. De
In Binas, tabel 48, vind je de lijst van redoxkoppels de lijst van zuur(oxidatoren en de geconjugeerde reductoren). Net zoals bij basekoppels geldt dat links boven reageert met rechts onder. Enkele veel voorkomende oxidatoren zijn: de
sterkte reductoren.
Mn04 ,HZOZ' CIZ,BrZ' IZ' °Z' °3· Naast de metalen zijn enkele veel voorkomende redutoren: z- 5Z03 Z 503 z- Fe z+ en I CZ04z-
,5
,
'
'
Bereiding van metalen aan Metalen kunnen uit me taal verbindingen worden gemaakt door een reductor en het oxide toe te voegen. Zo krijg je in de hoogovens ijzer uit ijzererts zout van het de cokes. Ook kun je door elektrolyse van een gesmolten
reductor (bijv. metaal (voor zeer onedele metalen zoals Al) of van een zoutoplossing vindt aan de voor koper) het zuivere metaal maken. Bij deze elektrolyse b L J' v cuZ++Ze- _:::... Cu 1 h t leve poo 1 re d uc t le p aats van et posltleve metaa lon '
Corrosie
'1
,
'
?
??-
gemakkelijk aangetast door lucht en water. Hierbbij en/of hydroxiden. Bij zommige metalen verhi,k?1ert
Onedele metalen worden
staan metaal-oxiden
'
ont-
4.27
een afsluitende oxidelaag
verdere aantasting
Corrosie van ijzer heet roesten. dan ook door.
Ijzer
(bijv: bij
Al,
Zn,
Sn).
vormt geen afsluitende laag en
door
Corrosie kan worden besteden
?
lakken, invetten, etc.) door onderdompeling (blik is ijzer met een laagj? tin) of ?oor elettrolyse (galvaniseren) een laagje van een corrosiebestendigretaal afdekken van het oppervlak
Opgave 3.
14
(verven,
met andere metalen;
menging
-
1987-11, opgave
roest
er ontstaan
dan"
legeringen
aan
CdS(s).
Cadmiumsulfide komt in de natuur voor gemengd met zinksulfide, ZnS(s). Deze twee sulfiden zijn onoplosbaar in water. Om een mengsel van cadmiumsulfide en zinksulfide te scheiden, maakt men gebruik van het feit dat cadmiumsulfide niet in verdund zoutzuur oplost en zinksulfide wel:
Aangenomen mag worden dat het gevormde waterstofsulfide in oplossing
blijft.
Men wil een mengsel van cadmiumsulfide en zinksulfide zo bewerken dat men elk van de twee sulfiden afzonderlijk in vaste toestand verkrijgt. a.
Beschrijf wat men dan achtereenvolgens moet doen.
Cadmium wordt gebruikt om ijzeren voorwerpen tegen roesten te beschermen. Zo'n ijzeren voorwerp wordt dan bedekt met een dun laagje cadmium door elektrolyse van een oplossing van een cadmiumzout. Leg uit met welke pool van de spanningsbron het ijzeren voorwerp dan verbonden moet worden.
b.
?
In tabel 48 staan onder andere metalen vermeld. Deze metalen zijn in de tabel gerangschikt van zeer onedel naar edel. Waar cadmium ongeveer zou komen te staan als men het in tabel 48 zou opnemen is uit de volgende gegevens af te leiden: cadmium lost op in een zure oplossing onder waterstofontwikkeling; cadmium kan worden bereid door elektrolyse van een oplossing van een cadmiumzout. Uit deze gegevens kan men een bovengrens en een ondergrens in tabel 48 afleiden waartussen de halfreactie van cadmium zou komen te staan.
Leid uit de gegevens af welke halfreactie de bovengrens vormt en welke halfreactie de ondergrens vormt voor de plaatsing van cadmium in de tabel.
c.
V
48
staat nieuwste druk van Binas tabel Cd de van Met rangschikking cadmium wel. .van je nu je antwoord controleren.
In
de
Elektrochemische In
energie
halfreactie
in
de
van
tabel kun
cel
een elekt];'l1Ohpnrl-sèhe"
chemische
de
2e
"
als gevolg van ren spontane redoxreactie in elektrische energie (bijv. accu, batterij)
ce i .wor d t
omgezet
brengen
(bijv".roestvrfj'staFtl)
3
Het metaal cadmium kan men bereiden uit cadmiumsulfide,
te
4.28
cel zijn:
Enkele kenmerken van een elektrochemische
cel bevinden zich twee elektroden. De ene elektroa. In een elektrochemische de wordt negatief geladen als gevolg van de elektronen die de reductor
levert. (Dit
kan
tief
de
doordat
de
elektrode zelf zijn).
oxidator elektronen
De
opneemt.
andere elektrode wordt posiDe
elektronen worden dus
"rondgepompt". b.
afstand met elkaar reagerende oxidator en reductor zijn gescheiden in de vorm van een zoutbrug waarin zich een d90r ?en elektrolyt/bijvoorbeeld opgelost zout als elektrolyt bevindt voor de geleiding) of door een membraam. De op
Veel voorkomende de
elektrochemische cellen
staafbatterij
(droge
zijn!
cel).
ié het zinken omhulsel
In een staafbatterij
de
reductor. Zink levert
elektronen en fungeert tevens als negatieve elektrode: Zn De
Een
---;;.
Zn
Z+
+
Ze
oxidator is MnOZ (bruinsteen). pasta met ammoniumchloride en zinkchloride fungeert als
loodaccu (natte cel) In de loodaccu is de loden elektrode
elektrolyt.
de
oxidator.
de
reductor en lood(IV)oxide
de
4.29
Opgave 15
_
1990-I, opgave
-
10
Opgave 10 dat Een batterij bevat een koolstofstaaf. Daaromheen zit een laag koolstofpoeder (Mn02)· is met mangaan(IV)oxide gemengd Om deze laag bevindt zich een pasta waarin ammoniumionen voorkomen. waarbij Als de batterij stroom levert, vindt aan de koolstofstaaf een halfreactie plaats, MnO(OH) en ammoniak (NH3) ontstaan.
*
30
0
31
0
Leid af hoe groot de lading is van het mangaanion in MnO(OH). de koolstofstaaf en leg aan de Geef de vergelijking van de halfreactie die optreedt aan de negatieve pool van de batterij is. hand hiervan uit of de koolstofstaaf de positieve of
Opgave
_
16
-
1989-II,
opgave
6
Opgave6 die bedekt zijn met Een eenvoudige accu kun je maken door twee loden platen te moeten de platen zetten. Daarna zwavelzuur lood(II)sulfaat in een oplossing van Bij de elektrolyse die vervolgens plaats worden aangesloten op een gelijkspanningsbron. lood(IV)oxide, terwijl vindt, wordt lood(II)sulfaat op de ene plaat omgezet in lood. in omgezet wordt plaat de andere lood(II)sulfaat op 17
0
is met de positieve Leg uit of de plaat waarop het lood(IV)oxide ontstaat verbonden met de negatieve pool van de stroombron.
Bij de elektrolyse moet de spanning niet
te hoog worden opgevoerd,
of
anders treedt een
werkelijkheid kookt de verschijnsel op dat men "het koken van een accu" noemt. In de elektrolysereacties op waarbij gassen in accu oplossing in de accu niet, maar treden
worden gevormd. 18
0
twee halfreacties. Geef het ontstaan van deze gassen in de accu weer met behulp van
4.30
Elektrolyse Bij elektrolyse
van een
als gevolg stroom door een gesmolten of in water opgeloste elektrolyt. Elektrische energie wordt omgezet in chemische energie. ontledingsreacties
chemische
zijn
gelijk-
noemen we een repool neemt een oxidator elektronen op (dit af (een en aan de positieve pool staat een reductor elektronen Het is de omgekeerde situatie vergeleken met een elektro-
Aan de negatieve
ductiereactie)
oxidatiereactie). chemische cel. Bij elektrolyse van opgeloste zouten de reactie ten reacties verlopen. Ook water kan aan De
faat in
een
reactiemogelijkheden voor
we de
soor-
deelnemen.
een oplossing
van
kopersul-
elektrlysecel.
de
HZ
:::::;>
volgende twee reductiereacties met opname
de
negatieve elektrode zijn van elektronen mogelijk: Aan
verschillende
reacties verlopen.
energetisch meest voordelige
Als voorbeeld geven
kunnen
ZOH
+
Cu
:>..;lI
___
ook
zijn vrij sterke oxidatoren. (Dit geldt voor positieve ionen van andere (half)edele metalen). HZO doet dit via de halfAan de positieve elektrode staat HZO elektronen af. neemt. Positieve
reactie:
ZHZO
Samengestelde
ionen van koper
.--:7
+' 4H
+
0z
-
+
4e
3ZZreageren ionen als S04 ,C03 ,P04
negatieve
trolyse van oplossingen. A13+ K+, Na+, BaZ+, CaZ+, MgZ+ en Metaalionen als Li+,
niet bij elek-
in waterige opworden ze nooit gerelossingen nooit elektronen op. In waterige oplossingen met deze ionen reageert altijd duceerd. Bij elektrolyse van opgeloste zouten Er ontstaat
elektrode.
HZO aan de negatieve
waterstof
metalen ontstaan wel bij elektrolyse van gesmolten "concurrentie" van watermoleculen mogelijk: NaCl
bijv.
(1)
Na+
--=.::>
+pool:
-pool: Dus
oxidatie
ZCt. +
reduktie
Na
-----?
ClZ
+
e
??
in totaal:
ZNaCl
(1) ?
ZNa(l)
+
+
Ze
-
ClZ (g)
Na
en geen metaal.
zouten.
Cl-
+
-
nemen
(Cl- reduktor) (Na+ oxidator)
Er
is
Deze
dan geen
4.31
.
Opgave 17
._ 17
-1989-1,
Opgave
opgave
8
8
Een leraar wil als demonstratieproef een ring verzilveren. Voor deze proef heeft hij een 24,45 gram zilvernitraat op te lossen oplossing van zilvernitraat nodig. Die maakt hij door tot 250,0 mI.
Bereken het aantal mol zilvernitraat per liter in deze oplossing.
0
\
2 De demonstratie wordt uitgevoerd met de in figuur afgebeelde opstelling. De elektroden die worden gebruikt zijn onaantastbaar.
,
'-ig-UU-'-2-ningsbron
elektrode A
B -t.±±t%ti70t0J,'·',Y,;J;,·,·,?·.gHt?4--elektrode
;.\' ?'::?J;P#4#.4--oplossing
Opgave 18
.. 7
-
Opgave
1988-11, opgave
met zilvernitraat
3
3
zinksulfaatoplossing. Het metaal zink kan worden bereid door elektrolyse van een Leg uit aan welke elektrode, de positieve
0
of de negatieve, zink wordt gevormd.
in een produktieproces van De elektrolyse van de zinksulfaatoplossing is de laatste stap (In het schema zijn de zink. Het proces is hieronder schematisch weergegeven. bewerkingen sterk vereenvoudigd beschreven en zijn niet alle stoffen aangegeven.) s(hem.
wordt in I verhit in aanwezigheid Een erts dat voornamelijk uit zinksulfide, ZnS, bestaat zwaveldioxide, waarbij S02' en zinkoxide, ZnO, zinksulfide van lucht. Hierbij verbrandt ontstaan. 8
Geef de vergelijking van de verbranding van zinksulfide.
0
.
.
9
0
de bereiding Beide reaetieprodukten, zwaveldioxide en zinkoxide, worden gebruikt voor van de zinksulfaatoplossing. (2) geleid. Het zwaveldioxide wordt naar de zwavelzuurfabriek in twee stappen: verloopt de in zwavelzuurfabriek Het proces het zwaveldioxide wordt omgezet in een andere stof deze andere stof wordt omgezet in zwavelzuur
Geef de formule van deze andere stof.
4.32
7
Par
Energie, reactiesnelheid, evenwicht
-
Energie-effect Êe"bij reacties ()fu
energie nodig.' Bij de vorvan bindingen komt energie vrij. Als de energie die vrijkomt verbreken
'Jhna1n-gen
ming
energie ?odig
is"is
? reactie exotherm:
de
is dat
Als het netto resultaat
bij
H ?
O.
moeten
stoffen energie
de reagerende
reactie endotherm: ? H > O. (?H is de enthalpieverandering, dit is
is
groter is
.
.
dan de
1S
opnemen
de
---------_._--
constant
tijdens
Met behulp van gemeten
_
1989-II,
reactie
een
(ook wel energiediagram
Opgave 19,
verandering van
de
reactie-energie
volume).
Het enthalpieverloop
diagram
de
kun
je aangeven in
een
enthalpie-
genoemd).
wart?e-effecten
kun
je
de
reactie-enthalpie
berekenen.
opgave 9
Opgave9 Een groepje leerlingen krijgt als opdracht te bepalen hoeveel warmte vrijkomt bij de volledige verbranding van een mol methaan. De leerlingen gebruiken voor deze bepaling de opstelling die is getekend in figuur 2.
A:.J._-+--v1am (
t---+-- brander --1--1--
tankje met methaan
In het bekerglas zit 1500 gram water. Tijdens de proef wordt 6,96 gram methaan verbrand. De temperatuur van het water neemt daarbij met 48,0 C toe. Uit het aantal joules dat door het water is opgenomen berekenen zij dat bij de volledige verbranding van een mol methaan 6,92· lOs J vrijkomt. 0
26
0
Geef deze berekening. Neem daarbij aan dat de soortelijke warmte van water 4,18 J
g-I
graad-I is.
Volgens het tabellenboek zou bij de volledige verbranding van methaan echter meer warmte moeten vrijkomen, namelijk 8,90· lOs J mol- I.
4.33
27
0
Geef een oorzaak voor het feit dat het experiment van de leerlingen, ook al maken ze geen enkele afleesfout, tot een te lage uitkomst leidt. De volledige verbranding van methaan kan als volgt worden weergegeven:
(reactie I)
Bij deze reactie komt, zoals hierboven al vermeld, 8,90· lOS J mol-I vrij. AJs men methaan laat verbranden in een ruimte met te weinig zuurstof dan kan de volgende reactie optreden: (reactie 2)
Bij deze reactie komt 6,05· lOs J vrij per mol methaan. Het hierbij gevormde koolstofmonooxide kan worden omgezet in koolstofdioxide: (reactie 3)
Ook bij deze reactie komt warmte vrij. De energieveranderingen bij reacties 1,2 en
zijn in diagram I weergegeven.
3
energie
t
c
B
A
o _
L.
__________
-
-
-
-
-
-
1
mol C02(g) ;;;...;;.
+
2
mol H20(l)
Bij A moet van enkele stoffen het aantal mol en de formule worden ingevuld. Daarna kan met behulp van de gegeven reactiewarmten van de reacties (1) en (2) een reactiewarmte worden ingevuld bij B, C en D. 28
0
Neem onderstaand schema over en vul het in: A B
=
C
=
D
=
....
.... ....
J J J
mol-I mol-I mol-I
--=-
_____ ___ __
_...1.-
4.34
Opgave 20,
_
1990-II,
opgave
3
Opgave 3
(In
deze
opgave moet
je
de.
th?orie van drie
redox en energie) toeonderdelen (atoombouw, voorbeeld van een passen. Het is dus"een mooi examenvraag.)
Hieronder staat een deel van een kranteartikel uit 1989. De chemici Fleischmann en Pons kwamen eind maart
krantearlikel
Ie met de mededeling kernfusie bij kamertemperatuur hebben waargenomen. Dit zou zijn gebeurd tijdens een
van zwaar water. Zij gebruikten een elektrode van het metaal palladium en een van platina. wordt deuteriumgas Aan de palladium-elektrode gevormd, dal zich in het palladium ophoopt. Daar
elektrolyse
zouden vervolgens de deuteriumkernen 2 deuteriumkernen
..
1 heliumkern
samensmelten: +
1
neutron
Hierbij zou dan zoveel warmte vrijkomen dat een gram deuteriumgas bij kernfusie een hoeveelheid energie kan bij de leveren die gelijk is aan de energie die vrijkomt verbranding van duizenden liters benzine.
Tal
bij nu toe werd aangenomen dat kernfusie alleen
extreem hoge temperatuur (honderd miljoen graden) en hoge druk kan plaatsvinden.
atomen deuterium De molekulen van zwaar water bestaan uit een atoom zuurstof en twee een neutron). Voor ook nog naast een proton de in kern (een isotoop van waterstof met Fleischmann en D van de Bij experimenten het gebruikt. symbool deuterium wordt vaak de palladiumelektrode. aan water zwaar Pons reageerden molekulen De vergelijking van deze reactie is als volgt:
6
0
de negatieve pool van de Leg uit of de palladiumelektrode met de positieve of gelijkspanningsbron was verbonden.
zouten in zwaar De chemici gebruikten bij hun elektrolyse-experimenten oplossingen van Deze ionen ODionen andere voor. water. In deze oplossingen kwamen onder reageerden aan de platina-elektrode. 7
0
Geef de vergelijking van
deze reactie.
7H weergegeven worden. In deze Een deuteriumkern kan schematisch met de notatie het getal linksonder het atoomnummer. notatie is het getal linksboven het massagetal en 8
0
die bij de kernreactie Geef op overeenkomstige wijze de notatie voor de heliumkern ontstaat. 10-13 J vrij. Per deuteriummolekuul komt bij de kernfusie 5,3· 107 J vrij. Bij de verbranding van 1,0 liter benzine komt 3,3·
.
9
0
de verbranding ervan evenveel Bereken het aantal liters benzine dat nodig is om bij van 1,0 gram deuteriumgas .-J bij de kernfusie energie te leveren als de energie die vrijkomt .
4.35
Reactiesnelheid
reactiesnelheid hangt af van de temperatuur de concentratie van de reagerende stoffen
De
verdelingsgraad
de
het gebruik van een katalysator de
invloed van
De
reactiesnelheid kan worden verklaard
met behulp van
het
botsend deeltjesmodel.
evenwicht
Chemisch
Reacties zijn
is
een
(dynamisch)
ze kunnen
reactiesnelheden centratiebreuk heeft bij evenwicht tuur heeft deze evenwichtscanstante
de
waarde.
[é
(A
Bij
Voor het gasevenwicht
?lP (g)]: (g)'1 (g) 1', ? (g))
2A
dus
temperaconstante waarde (K). Voor elke een vaste K voor een bepaald evenwicht + 2D (g) geldt: 3C (g) (g) + B de
(g)??
K
evenwichten komen
heterogene
Er
in twee richtingen verlopen. richting verlopenevenwicht indien de twee in tegengestelde De conelkaar gelijk zijn. (naar rechts en naar links) aan
vaak omkeerbaar,
uitsluitend
de
deeltjes
met
variabele concen-
-
voor het evenwicht: traties in de concentratiebreuk. Bijv. K CO2 (g). Dus de vaste stoffen ? CaO (s) + CO2 (g) geldt CaC&3 (s) ? K en uit gegeven of Uit een gegeven zijn in de concentratiebreuk weggelaten. in evenwicht is. kan worden berekend of het systeem /
=
berekende
Omgekeerd
Voor de
concentraties kun je K berekenen
uit
gegeven
2H20 (1) dissociatie van water
evenwichtswaarde:
?30+ (aq?
.
?HJ(aq)
=
in neutrale oplossingen geldt oplossingen
in
zure
in
basische
De
ligging van het evenwicht
beinv10eden
a.
b.
door:
(=
10-14
??O,(aq )
+] (aq )
??O geldt r30J (aq)
geldt
oplossingen
Kw+
<
evenwichtsconcentraties. ? H30+(aq) + OH (aq) is de
(meer naar
'====
bij 2S0C) ;H20 (1) [OHJ(aq) 'overmaat
grote aanwezig dat
is in
zo
I
concentratie in 'de \ constant is en (aq) ?feite de K. I,hoeft dus niet in of meer naar rechts) is te
::::;:>
[cm-J(aq)
<
[oäj
links
het eventoevloed van warmte verschuift verandering van temperatuur (bij de warmte bij de zodat een gedeelte van richting, de endotherme wicht in verschuiving wordt opgenomen); verandering van concentraties door bijv.: gasevenwicht van volume bij een verandering van volume (bij verkleining de kant met het kleinste aantal deeltjes, verschuift het evenwicht naar
4.36
vindt geen evenwichtsverals links en rechts even veel deeltjes zijn, schuiving plaats). A in het bij toevoegen van stof (bijv. stoffen van weghalen of toevoegen
dus
evenwicht
B:;2 3e
van
verandering
rechts te liggen
meer
komt het evenwicht
en
zo
beinvloedt niet
gemaakt. veel mogelijk ongedaan wordt
de
de
katalysator verkort
insteltijd
de
kant waardoor de
van het evenwicht
ligging.
21, 1990-11, opgave 12 Opgave 12 oplossing van kaliumjodide (KI) Als een oplossing van kaliumpersulfaat (?SP8) en een de vorming van I2(aq). Daarbij de door oplossing bruin bij elkaar worden gevoegd, wordt vindt de volgende redoxreactie plaats:
halfreacties worden weergegeven. Deze vergelijking kan ook met twee 35
0
Geef de vergelijkingen van
deze twee
halfreacties.
onderzoeken. Zij heeft daartoe Nellie wil de reactiesnelheid van bovengenoemde reactie die het verband aangeeft tussen de de beschikking over een colorimeter en een ijklijn de intensiteit van kleur van die oplossing. Deze joodconcentratie in een oplossing en de ijklijn is weergegeven in diagram 1. diagram
bij
A
Toevoeging van een
Opgave
ZD
+
loopt het evenwicht af naar links). naar algemene regel is: Het evenwicht verschuift
weghalen Een
ZA +
1
.
...
o
.........
-
?_.
o
.....
H
1-10-4
-+..
.......,.
..?:t:? ..... 3_10-4 2_10.4
+t--.?? .....
-;:i;-?
-
.....
,-
maar
4.37
Om de reactiesnelheid te bepalen voegt Nellie een oplossing van kaliumpersulfaat toe aan een oplossing van kaliumjodide. Het volume van het verkregen mengsel is 50 mI. Vervolgens bepaalt zij op verschillende tijdstippen de kleurintensiteit van de oplossing. In tabel I staat een aantal van haar metingen.
tijdstip (in seconden)
tabel 1
kleurintensiteit
0
0
60 120 180 240 300
0,22 0,34 0,42 0,49 0,55
Met behulp van de gegevens in tabel I en de ijklijn in diagram I kan worden berekend hoeveel mol 12 tussen bepaalde tijdstippen is gevormd. 36
Bereken hoeveel mol 12 is gevormd in Nellies reactiemengsel tussen de tijdstippen 120 s. 60 s en t
0
t
=
=
Uit de gegevens in tabel 1 blijkt dat de snelheid van de reactie steeds kleiner wordt. Omdat door Nellie de temperatuur van het reactiemengsel tijdens de metingen constant is gehouden, ligt die verandering van de snelheid van de reactie niet aan een temperatuursverandering. 37
Leg uit waardoor de snelheid van de reactie steeds kleiner wordt.
0
Opgave 22,
1987-11, opgave 10CM
?eze ontleding.is ?n IOCM. Calciumoxide wordt gemaakt door ontleding van calciumcarbonaat. .. uiteindelijk evenwichtsreactie. Door de reactie in een open ruimte te laten plaatsvinden wordt al het calciumcarbonaat omgezet in calciumoxide. a.
Leg dit uit.
Als men calciumoxide in water brengt treedt een reactie op waarbij calciumhydroxide ontstaat. Een klein deel van het calciumhydroxide zal oplossen in het water. Geef aan met welk proefje men de in de oplossing aanwezige hydroxide-ionen kan aanb. tonen en vermeld wat men daarbij waarneemt. en water komt warmte vrij: 65 het verwarmen van voedsel. voor gebruiken Deze warmte kan men Dit gebeurt in een groot blik waarin een kleiner blik is bevestigd met het voedsel (zie tekening). In de tussenruimte bevindt zich calciumoxide en water, van elkaar gescheiden door een laagje plastic. Wanneer men het voedsel wil verwarmen dan prikt men het laagje plastic kapot zodat de reactie
Bij de reactie tussen calcn-moxide
kj
per mol calciumoxide.
kan plaatsvinden. De temperatuur van het §eheelblijkt dan te stijgen van 20 oe tot 70 e. Gegeven is dat voor iedere graad temperatuurstijging van het geheel 3,9 kj nodig is en dat er voldoende water is om al het calciumoxide te laten reageren. c.
Bereken hoeveel gram calciumoxide minstens aanwezig moet zijn geweest.
Het mengsel dat in de tussenruimte ontstaat mag niet met het voedsel in aanraking komen. worden Er zou dan, omdat het voedsel vetten bevat, kalkzeep (bijvoorbeeld calciumstearaat) gevormd. d.
Geef aan op welke wijze dan kalkzeep zou ontstaan.
4.38
1984-1, opgave 10eM
Opgave 23,
lOeM. Broomthymolblauw is een zwak zuur. In deze opgave wordt broomthymolblauw voorgesteld door HB. In een oplossing waarin broomthymolblauw aanwezig is heerst het volgende evenwicht:
HB(aq) ? W(aq)
+
B- (aq)
Men voegt aan een oplossing waarin broomthymolblauw aanwezig is een oplossing met hoge
pH toe. a.
Leg
uit dat hierdoor het
evenwicht naar rechts afloopt.
Oplossingen met ionen B'Taq) hebben een blauwe kleur. De intensiteit van de blauwe kleur is een directe maat voor [B-(aq)] in de oplossing. Een leerling wil een ijklijn verkrijgen die het verband aangeeft tussen [B-(aq») en de intensiteit van de blauwe kleur. Hiertoe maakt hij I ,00 liter van een standaardoplossing die 1,00'10-5 mol B'Taq) bevat. Uitgaande van deze standaardoplossing maakt hij vervolgens door verdunning een serie oplossingen waarvan [B-(aq») nauwkeurigbekend is.
in het algemeen een nauwkeurige verdunning moet uitvoeren waarbij de concentratie gehalveerd wordt en noem het glaswerk dat hiervoor nodig is.
b. Beschrijf hoe men
1990-11,
Opgave 24,
_
opgave
4
Opgave4 7,40. De pH van menselijk bloed is onder normale omstandigheden 10
0
bloed. Neem aan dat Bereken de concentratie van de hydroxide-ionen in menselijk .
K
W
=
10.10-14. '
waaronder de Bloed kan beschouwd worden als een mengsel van verschillende buffers, bestanddelen de van deze één twee van 'koolzuurbuffer', Deze wordt zo genoemd omdat buffer opgelost koolstofdioxide is. verstaat onder het begrip 'buffer',
11
0
Beschrijf wat men
12
0
Geef de formule van het andere bestanddeel van de koolzuurbuffer.
4.39
Par.S
Koolstofverbindingen
-
Algemeen De moleculen van koolkoolstofverbindingen. C- en H-atomen en vaak ook nog zuurstof- en/of
Er bestaan miljoenen verschillende
bevatten
stofverbindingen
altijd
niet alleen gekenmerkt door hun molecuulformule, maar ook door de structuurformule die een projectie in het platte vlak is van de ruimtelijke bouw. Zo vormt het CH4-molecule ruimtelijk gezien een regelmatig viervlak (tetraeder of gelijkzijdige piramide). Er wordt ook vaak gewerkt met Ze worden
stikstofatomen.
als vereenvoudigde
het koolstofskelet
(?)
tolueen (methylbenzeen): Je kunt onderscheid maken
structuurformule,
in vertakte/onvertakte
en
bijvoorbeeld van
cyclische/niet-cyclische
koolstof skeletten. maar met verschillende
Stoffen met dezelfde molecuulformule
structuurformule
vele koolstofverbindingen worden meestal ingedeeld op grond De binvan een karakteristieke groep (bijv. dubbele binding, -OH groep enz.). dingen tussen de C-atomen kunnen enkel-, dubbel- en drievoudig zijn. heten
isomeren.
De
Naamgeving De
systematische
naamgeving
("nomenclatuur") van
de
koolstofverbindingen
ge-
beurt volgens vaste regels: Enkele hoofdregels zijn: Zoek de langste onvertakte koolstofketen en bepaal zo de stamnaam. aan deze keten zitten en Ga na welke zijgroepen (atomen of atoomgroepen) de keten aan te geef deze een (zo laag mogelijk) nummer om de plaats in telwoord
duiden en gebruik een Grieks
om
het aantal van dezelfde zijgroep
aan te geven.
Soorten koolstofverbindingen Van de soorten koolstofverbindingen nu een
overzicht. en aardgas)
a. alkanen (komen voor in aardolie algemene formule CnH2n+2 .
die je voor het examen moet kennen
CH4 methaan (hoofdbestanddeel van aardgas) C2H6 ethaan De van de alkanen afgeleide zijgroepen C3HS propaan
C4H10 butaan CSH12 pentaan C6H14 hexaan C7H16 heptaan CSH1S octaan CgH2Q nonaan
heten alkylgroepen -
CH
3
bijv.
methylgroep
ethylgroep prophylgroep decaan
volgt
4.40
alkanen worden veel als brandstof deel van aardgas. C4H10 van butagas.
De
C-atomen vind je Bij volledige verbranding 6
tot
8
gebruikt.
Vertakte-
in benzine. ontstaan CO2 en H20.
CH4 het hoofdbestandmet en onvertakte alkanen
is
Zo
Bij onvolledige
verbranding
C
(roet). (koolstofmono-oxide) en de alkanen met chloor (en broom) tot Onder invloed van zonlicht reageren (Een of meer en HCI (en HBr). Dit zijn substitutiereacties halogeenalkanen door één of (= gesubstitueerd) van het alkaan worden vervangen ook
CO
H-atomen
meer Cl of Br-atomen. b.
de
cycloalkanen
(CnH2n) hebben ringvormige
Verwar cyclohexaan niet
moleculen H2
.t
met benzeen
bijv.
cyclohexaan.
,/ !H2 Hlc "C/
H2C
-, 'CH2
H2
De
zijn
eigenschappen van cycloalkanen
ongeveer
dezelfde als van
de
niet-
cyclische alkanen. (C H2 ) n n c. alkenen propeen Bijv.
H H
-
C
=
C
-
, C
,
,
I
H
H
H
-
H
twee koolstofatomen. Als gevolg Alkenen hebben een dubbele binding tussen alkaan), ze met waterstof (dit geeft een van de dubbele binding reageren een en met water (dit geeft met halogenen (dit geeft een dihalogeenalkaan) Er worden atomen toealkanol). Dit zijn voorbeelden van additiereacties aan te om dubbele bindingen gevoegd. De additie van broom is een manier alkenen) ontkleuren een oranjetonen. Onverzadigde verbindingen (zoals voor onverzadigde verbindingen. bruine broomoplossing. Broom is een reagens en druk tot polymeren als polyAlkenen polymeriseren bij hoge temperatuur 10.) etheen en polypropeen (zie verder in par. d.
alcoholen de OH-groep. karakteristieke groep van de alcoholen is door meer H-atomen zijn vervangen De alkanolen zijn alkanen waarbij een of een of meer -OH-groepen. -
De
4.41
Algemene formule CnH2n+ 10H
e.
o
Carbonzuren
"
karakterstieke
De
is
groep
formule
De algemene
r _
C
OH
-
C
is
n
triviale
moet
C
-
-
OH
"
u C =
-
systematische
de
je niet alleen
naam
namen: o u C
o
ethaanzuur
H2n +1
o
ook de
weten/maar
-
van de alkaanlë:uren
volgendeglkaanzure?
Van de
f.)
(zie
Alkanolen reageren met zuren tot esters
HO
OH
-
o 11
C
ethaandizuur
azijnzuur
-
OH
oxaalzuur
=
o h
C17H35
C
-
-
OH
stearinezuur (een vetzuur) octadecaanzuur alkanoaten Met basen reageren de alkaanzuren tot =
o
I/
1\
CH
-
C
OH
-
,,3
(aq)
+
CH3
OH- (aq)
Als je natronloog
gebruikt ontstaat
Zouten van oxaalzuur
C
0- (aq)
-
+
H20 (1)
bij
het zout natriumacefaat.
indampen
heten oxalaten en
zouten van stearinezuur
esters:
-
ethanoaat (=acetaat)
etaanzuur (azijnzuur)
f.
bijv.
o
karakteristieke
heten stearaten o
groep
U 0
-
-
C
tussen alcoholen en carbonzuren. Esters ontstaan door evenwichtsreacties o -;;:::::Z ester + \..I J?.alkanol + carbonzuur C 0 R R2 + H20 ...
-
1
-
-
-
11
o
de reactie naar links ?ydrolyse reactie naar rechts heet verestering, De reactie naar links heet ook wel verzeping, (ontleding door water). zeep kunt maken. 0mdat je door hydrolyse van sommige esters
De
gebruikt goed als je in plaats van water loog Verzeping van esters verloopt esters van glycerol vetten (bijv. varkensvet) bestaan uit
Dierlijke
,(1,2,3-propaantriol)
en
o.a.
stearinezuur.
4.42
0
H
"
I
C
0
C
H
C17H35
-
0 "
C
0
C
H
0
,
If
C
0
C
H
C17H35
-
C17H35
I
H
glyceryltristearaat Plantaardige oliën (bijv. propaantriol) en oliezuur zuur C17H33COOH.Er
een dubbele
esters van glycerol (1,2,3Oliezuur is een onverzadigd
uit
(glyceryltrioleaat).
dus
zit
bestaan
olijfolie)
binding in.
stearinezuur alkaanzuren met veel C-atomen zoals
De
wel vetzuren. verzadigde Dierlijke vetten bevatten dus vooral oliën meer onverzadigde vetzuren.
en
oliezuren heten
ook
Bij
de
zeping)
glyceryltristrearaat en glycerol. hoofdbestanddeel van natuurlijke
reactie tussen natronloog ontstaat natriumstearaat is
Natriumstearaat
king berust
op de
en de
aantrekken
een
vetzuren
en
plantaardige
ver-
(dat
is
een
zeep.
De
waswer-
(zoals vetten) apolaire staarten die apolaire stoffen
polaire koppen die
een
goede
menging van het polaire
water mogelijk maken. De
en
berust op hetzelfde
(detergentia) waswerking van synthetische zepen
principe. g. benzeen
Benzeen De
is
een aromatische
koolwaterstof en heeft als molcuulformule
C6H6
H
structuur-formule is
I
C HC
.
/'-.. .
He
0
CH
of
CH
"C/ ,
H
De
ring stelt
een
zestal elektronen
over de
bindingen vormen. 6 C-C bindingen.
Je moet
ook nog kennen
dubbele
methylbenzeen
(tolueen)
De
voor
die
op
wisselende
elektronen zijn als het
plaatsen drie
ware uitgesmeerd
4.43
met één
Verbindingen
aminen
h.
of
(karakteristieke
meer
groep
'alkaan· ?aminen hebben als
De
-
NH2)
algemene
formule Cn,H2n+
karakter, bijv H20 (1) ? ? CH3
Aminen hebben een basisch
?H1
CH2
-
NH2 (aq)
-
+
verbindingen.
heten aromatische
benzeenringen
1
.: NH2·
.
.
-
CH2
-
NH3+(aq)
+
OH-
(aq)
.
eth?anmine
i.
aminozuren
Aminozuren hebben zowel een amin?groep Het de
de bouwstenen
zijn
aminogroep
H2N
-
CH3
-
_
eiwitten, bij
het tweede C-atoom
de
een carbonzuurgroep.
natuurlijke aminozuren zit
bijv.
COOH
valine
CH
CH3
(= 2-amino-3-methylbutaanzuur)
-
25,
Opgave
aan
van
als
-
1990-1,
opgave
2
Opgave2 dat deze stoffen in kookpunt verschillen Aardolie is een mengsel van stoffen. Van het feit te scheiden in een aantal fracties. maakt men in een olieraffinaderij gebruik om aardolie 3
0
Geef de naam van deze scheidingsmethode.
Dit mengsel is nog niet geschikt als Een van de fracties wordt ruwe benzine genoemd. klopvast is. het voldoende niet brandstof in automotoren omdat zijn zeer klopvast. Om het molekuulstructuur in hun Verbindingen met een benzeenring de ruwe benzine in een afgesloten gehalte aan dergelijke verbindingen te vergroten wordt plaats. Bij een van de reacties wordt ruimte verhit. Er vinden verschillende reacties H?. omgezet in 1,2-dimethylbenzeen en waterstof, octaan, Cs H IS'
4
0
hierbij 1,2-dimethylbenzeen in Geef de vergelijking van deze omzetting. Noteer structuurformule.
waarbij onvertakte van ruwe benzine treden ook reacties op voorbeeld hiervan is de Een verbindingen. verbindingen worden omgezet in vertakte reactie waarbij octaan omgezet wordt in iso-octaan. van iso-octaan is De
Bij het verhitten
structuurformule CHJ I
CHJ
-
C
CHz
-
CHJ 5
0
-
CH
-
CHJ
I
I
CHJ
Geef de systematische naam van iso-octaan. octaan in iso-octaan is positief. De enthalpieverandering van de omzetting van
6
0
Leg uit dan
van een mol iso-octaan meer verbranding van een mol octaan,
of bij de verbranding
bij de
of minder energie vrijkomt
4.44
26, 1990-11,
Opgave
_
o?ve
10
Opgave 10 Alanine is een aminozuur
met de volgende structuurformule:
H I
H2N
-CI
COOH
-
CHJ
31
Geef de systematische naam van alanine.
0
Alanine kan als zwakke base of als zwak zuur reageren. Als alanine wordt opgelost kunnen drie verschillende soorten alanine-ionen worden gevormd. Welk soort alanine-ion het meest in de oplossing voorkomt, hangt af van de pH van de oplossing. Bij pH 6,0 komt het hiernaast H I weergegeven alanine-ion het meest voor. =
+H3N cooVan de twee andere soorten alanine-ionen I bij het de meest lage CH3 ene komt soort voor 1,0) en pH-waarden (bijvoorbeeld pH de andere het meest bij hoge pH-waarden (bijvoorbeeld pH 13,0). C
-
-
=
=
.
Geef de structuurformules van deze twee soorten ionen 1,0 het meest voorkomt en welk bij Geef in je antwoord aan, welk soort ion bij pH
0
32
.
=
pH Opgave 27,
=
13,0.
1988,-1,
opgave
7
Opgave 7 Op de verpakking van voedingsmiddelen wordt vaak aangegeven welke kleurstoffen, en dergelijke zijn toegevoegd. conserveringsmiddelen Deze stoffen worden aangegeven met een code: een getal met een E ervoor. Een voorbeeld is E 214, een stof die als conserveringsmiddel wordt gebruikt. Deze stof is een ester met de volgende structuurformule: 0
.
HO-@?-O-CH2-CH3 19
0
Geef de molecuulformule van E 214.
Men kan E 214 bereiden uit een alkanol en een zuur. 20
0
Geef de structuurformules van het alkanol en het zuur. sommige Met de code E 471 wordt een mengsel aangeduid dat wordt gebruikt om voedingsmiddelen dikker te maken. Het mengsel bestaat uit esters van glycerol (1,2,3-propaantriol). di- en Van glycerol bestaan verschillende soorten esters. Zo onderscheidt men mono-, tri-esters.
Als men het zuur waarmee glycerol veresterd is, weergeeft met structuurformule van de tri-ester:
R
-
C
?
-
,dan is de
OH
o .
H;zC-O-C-R
I I
?
HC-O-C-R
?
H2C-O-C-R Het mengsel met code E 471 bevat alle mono- en di-esters van glycerol en
R
-
? o
21
0
Geef de structuurformules van
deze mono- en di-esters van glycerol.
?
OH.
4.45
Par.
9
Macromoleculaire stoffen
ALgemeen
,
,
bestaan uit macromoleculen koolhydra(natuurrubber, natuurlijke stoffen ten, eiwitten en vetten). Daarnaast kennen we synthetische stoffen die uit bestaan (plastics, synthetische rubber). macromoleculen Uit de bouwstenen, de Macromoleculen ontstaan bij een polymerisatiereactie. monomeren/ontstaan bij ges?kte omstandigheden (bepaalde druk en temperatuur? goede katalysator), polymeren met moleculen van soms wel meer dan duizend
Veel
?,
Zo
eenheden.
Synthetische
uite theen
kun je
polymeren
worden
Bij polymerisatie van meer (bijv. poly-esters). Indien
dan
polye theen maken.
plastics of kunststoffen genoemd. één soort bouwstenen krijg je ,copolymerisatie
geen dwarsverbindingen tussen de
temperatuur
vrij
uit
het polymeer
snel zacht.
Het
lange moleculen
bestaan (dus
ketens), wordt de stof bij verhoging van is een thermoplast (bijv. polyetheen in
plastic zakjes). Als er
een
moleculen,
driedimensionaal
blijft
de
netwerk ook hard
stof
dan te maken met een thermoharder Met behulp van hulpstoffen
is
met
bij verhoging van (bijv. bakeliet).
als weekmakers,
vulmiddelen worden kunststoffen aangepast
veel toepassingen Weekmakers maken
1S een
plastics
dwarsverbindingen
zonder
de
We
kleurstoffen
lange
hebben
en
vraag van de gebruikers. voor
kunststof op maat te
zachter
temperatuur.
anti-oxidanten aan de
tussen
maken.
dat de sterkte minder wordt.
Zacht
pvc bevat veel weekmaker. De
meeste
?ilieu.
plastics zijn biologisch niet
Voorbeelden
polyetheen
en
schadelijk voor het
van polymeren.
Je looet de volgende pc5Tymeren kennen
erachter gegeven
afbreekbaar
die ontstaan uit polyadditie
monomeer.
{CH2 CH2t -
polyvinylchloride
tCH2 q? -
Cl
monomeer
H
H
,
t
C
C
etheen
I
I
H
H
vinylchloride
H
H
,
,
.,
(chloore theen)C
I =
I
I
polypropeen
tH2C?j -
CH2
propeen
C
H
Cl
H
H
I
C ,
H
r =
C I
CH3
van de
4.46
H
H
styreen (fenyletheen)
polyst yreen
I
I
C
C
=
è
\
H
tussen diolen en d izur en Polyesters ontstaan door ,?polycondensatiereacties ... ... ___ --"'(bijv. etheendiol en benzeendicarbonzuur). Je kunt ze ook maken uit diolen ... .... _._
.
hydroxyzuren.
en
H
HO
H
? b -
-
H -
CH
4J7Y/?I---@ C
-
I
I
So l
-
_
_0.
__
?
..
H -
2..
CH
-
2
C
-
1I
'
°
°
6?%'ll-/(j" ? -( -; II?'
0.:1-
-
J
11
II-!
.
°
eH
-
(I
0
+
water
h
Qeze polyester is tevens een voorbeeld van een copolymeer. Polyamiden ontstaan uit diaminen en dicarbonzuren of uit aminozuren nylon nH2N
...
6
is te (CH2)S
-
Het deel
Deze
zit
maken
uit
S G..-.'NI heet -
-
6-aminohexaanzuur.
OH
'
? tH2)S r ?..??
?>
bijv.
_
+
water
n
peptidebinding
de
11' I Olt H
ook
Koolhydraten
in eiwitten. C
formule
(algemene
m
H2n ° n )
de verbranding energie in het lichaam o?rdt voornamelijk geleverd door van koolhydraten en vetten bij 37°C. Deze verbranding wordt gekatalyseerd. door enzymen. Enzymen bestaan grotendeels uit eiwitten die fungeren als bio-
De
chemische
katalysatoren.
Koolhydraten delen Monosachariden ,
zijn
we
in in
monosachariden,
bijvoorbeeld
disachariden
(druivesuiker)
glucose
en en
polysachariden.
(vruchtefotosynthese:
fructose
de suiker). De molecuulformule is C6H1206. Glucose ontstaat bij 6C02 (aq) + 6H20 (1) licht 7 CSH1206 (aq ) + 602 (g) Een voorbeeld van een disacharide is sacharose (biet- en rietsuiker)
de
molecuulformule: C12H22011
van
is
Bij
de enzymatische
C12H220ll (aq)
+
hydrolyse
H20 (1)
Bekende polysachariden
enzymatische
hier-
(s).
ontstaan glucose en fructose. sacharas?2C6H1206 (aq) (sacharase is het
van sacharose
enzym)
zijn
zetmeel
en
cellulose (C6HlOOS)n
(n ?
hydrolyse van polysachariden ontstaan monosachariden verder kunnen worden omgezet in koolstofdioxide en water.
Bij
en
100)
die
4.47
Eiwitten Eiwitten (proteinen) zijn natuurlijke polymeren. De monomeren zijn aminozuren. Elk eiwit heeft een kenmerkende combinatie van aantal, soort en volgorde van aminozuren.
Bij hydrolyse worden de voor eiwitten kenmerkende peptidebindingen (zie ook bij polyamiden) verbroken. Er bestaan zo'n 20 natuurlijke aminozuren (zie tabel 67c van BINAS). Hiervan is
aantal voor ons essentieel,dwz onmisbaar/ze moeten Eiwitten vormen het voornaamste bestanddeel van spieren een
dier, plant)
organis.men (mens,
rijke functies.
verorzaakt
worden De
DNA
de
de
levend wezen.
merkbaar
Foutenin het
-
DNA
in
de
verschillende
In
belang-
ook hormonen groten-
bestaan
suikerziekte) en hormonen.
van de
erfelijke
cellen van organismen
blijft opgeslagen,
DNA
of in
de
vertaling
als afwijkingen (bijv. suikerziekte
28, 1989-11, opgave
Opgave
wordt
die in het
informatie
voedsel zitten. .
van enzymen
de dragers
chromosomen,
Via een aantal tussenstappen
plant)
afwijkingen
ons
precieze samensteling van eiwitten vind je in het
de
vind je in
enzymen
voor
in
en van vlees.
Veel stofwisselingsziekte$(bijv.
door (kleine)
informatie over
DNA.
de reeds genoemde
Naast
uit eiwitmoleculen.
deels
zorgen eiwitten
dus
eigenschappen. (mens,
vertaald in
van de
dier,
een
informatie zijn
en sommige vormen van
leukemie).
8
Opgave8 Cellulose bestaat uit aan elkaar gekoppelde C6HIOOs-eenheden.
Figuur
I
geeft een
gedeelte van een cellulosemolekuul weer. C6H1QÛs'
eenheid
-------
CHpH·
I
I
OH
I
I I
I
I
I o
-0
I
IH 0
I I
I I
OH
OH
De gemiddelde molecuulmassa van cellulose is 4,9· H)5 u. 24
0
Bereken hoeveel C6HIOOs-eenheden gemiddeldaan elkaar gekoppeld zijn in cellulose. Cellulose is de grondstof voor een van de eerste kunstmatige textielvezels, de zogenaamde kunstzijde. Deze stof wordt gemaakt door cellulose te laten reageren met azijnzuur. Per glucose-eenheid reageren daarbij drie OH-groepen.
25
0
Geef de structuurformule van één monomeer-eenheid van de stof die bij deze reactie ontstaat.
4.48
Opgave 29,
_
1990-II,
opgave
11
Opgave 11 drie letters (zie Binas tabel Aminozuren worden vaak aangeduid met afkortingen van de aminozuurvolgorde van eiwitten aan 67c). Deze afkortingen worden ook gebruikt om de meest linkse aminozuureenheid te geven. Hierbij geldt bovendien de afspraak dat van rechts de de NH2-groep niet heeft gereageerd en dat van de aminozuureenheid COOH-groep niet heeft gereageerd.
*
0
33
met Gly-Ser-Ala. Geef de structuurformule van het molekuul dat wordt weergegeven
glycine-eenheid en een De molekulen van stof A bestaan uit een serine-eenheid, een gerangschikt zijn: alanine-eenheid. Deze eenheden kunnen op de volgende manieren Ala-Gly-Ser
Ser-Gly-Ala Ser-Ala-Gly
Gly-Ser-Ala Gly-Ala-Ser
Ala-Ser-Gly
de juiste Om vast te stellen welke van de zes hierboven genoemde aminozuurvolgorden A met een enzym behandeld. Dankzij dit enzym treedt een langzame is, wordt stof telkens de aminozuureenheid met de stapsgewijze hydrolysereactieop. Daarbij wordt worden monsters uit het vrije COOH-groep vrijgemaakt. Met korte tussenpozen
in het monster bevindt, wordt onwerkzaam reactiemengsel genomen. Het enzym dat zich onderzocht welke aminozuren gemaakt. Daarna wordt met een scheidingsmethode aanwezig zijn in het monster. Het eerste monster bevat als enige aminozuur Gly. In het tweede monster bevinden zich Gly, Ala en Ser.
0
34
Geef de twee aminozuurvolgorden (van de onderzoek nog mogelijk zijn voor stof A.
Opgave 30, 1987-II,
9.
opgave
zes hierboven
genoemde) die op grond van dit
9
organische schrijfwijze voor de structuurformules van Men gebruikt vaak een schematische
verbindingen.
en cyclohexaan, C6Hn Twee voorbeelden hiervan zijn benzeen, C6H6'
:
o
©
additie van waterstof aan benzeen. Men kan cyclohexaan maken door Gebruik hierbij voor benzeen en cyclohexaan additiereactie. van deze de
a.
Geef
vergelijking
de schematische schrijfwijze.
Uit cyclohexaan kan men caprolactam De schematische
maken.
schrijfwijze van caprolactam is:
4.49
Om caprolactam
NOCI reageren met een stof met formule te maken laat men cyclohexaan eerst
waarbij stof A ontstaat:
o
('yN-O-H
+00
V
NOCI
+
(stof AI
Vervolgens wordt stof A omgezet in caprolactam. A en leg de molecuulformule van stof Geef de molecuulformule van caprolactam en
b.
uit of
deze twee stoffen isomeren zijn.
de kunststof nylon-6. Uit caprolactam maakt men op de volgende manier Het water reageert met caprolactam Men voegt een klein beetje water toe aan caprolactam. waarbij stof Bontstaat: o
O?H
0
H
"
+
'N?C"
HzÜ
,
I
H
OH
IstofBI
Uit stof
B
ontstaat de kunststof nylon-6: H
H
H
???C-??C-??C? c.
d.
.
.
.
o
0
0
Geef de systematische naam van stof B. hoeveelheid nylon-6 uit caprolactam Leg uit dat voor de bereiding van een grote klein beetje water nodig is.
maar een
4.50 Par.10
in de chemie het rekenen
Rekenen
-
Grootheden bi j Bij het rekenen in de chemie gebruiken we de volgende grootheden: atoommassa (A): massa van een atoom uitgedrukt in aantal atoom-massa-een-
-
heden (u) -
molecuulmassa (M): massa van een molecuul in
dichtheid -
mol
6,0
aantal 1023
x
1 g
6
,
0
molair
volume
1
-
mol atomen
en
Dit geldt
dus
alleen voor
concentratie of gehalte Deze kan
1
van een
liter
mol per bijv. Soorten berekeningen en
bij
een
liter
noemen
NA)
=
gram
bij
standaardomstandigheden
liter)
een mengsel.
of volumeprocenten
oplossing
we 2
van de atoommassasmoet
een gegeven
(berekening
kg per
liter,
stof in
massa-
2
M
atm. 24,0
(m)
Met behulp
in
gram =
een gas
20°C en 1
(m)mol opgeloste stof per
a.
atm: 22,4
uitgedrukt worden in
van
en soms
(Vm)
O°C
is bij
A
=
mol moleculen
van een gas
(Vm
(= kg.m3)
getal van Avogadro
is bij
Vm
m3
of kg per
1023u
x
De massa van -
(=
deeltjes
De massa van 1
Dus
liter
per
gram
u
(=
maar ook vaak
molariteit).
molair of afgekort
Een
in
oplossing
2M
je molecuulmassa's kunnen berekenen
isotopensamenstelling ook de gemiddelde
van gewogen gemiddelde,
zo
atoommassa
ongeveer als de berekening van
rapportcijfer).
b.
Het aantal deeltjes
c.
De
in
stof berekenen met behulp van NA' A en of M. de elementen in een stof uit de formule kunnen
een
gehaltes ?assa %) van
berekenen.
d.
Het molaire volume
e.
De
f.
Met behulp
Vm
berekenen
uit
de
dichtheid van een gas.
concentratie of het gehalte van een stof in een mengsel berekenen. van
reactievergelijkingen
van de wet van massabehoud
betrokken zijn berekenen.
(molverhoudingen)
hoeveelheden stoffen die bij Bij reacties tussen gassen maak de
g.
dezelfde
Bij oplossingen
een
makend
reactie
Deze wet komt er op neer dat de aan de volumeverhouiding, omdat immers een mol van
reactie gelijk is
bij
gebruik
je gebruik van molverhouding in de
de Wet van Avogadro.
gas
en
P
en
T
hetzelfde
van sterke
berekenen en omgekeerd.
volume
zuren en basen
inneemt.
uit
de
concentraties
de pH
elk
dm3
4.51
H?t
_
aantal signific?te cijfer? moet je steeds in de gaten houden. Gebruik. de volgende vuistregels. Geef bij vermenigvuldigen en delen eel", antwoord in niet meer cijfers dan de
significante
lij
optellen
bij
het
de
decimalen
cijfers.
(bijv. 2,3
de
.
=
maken/eerst nog enkele opgaven waarme?
kunt oefenen.
.
.
de gemiddelde atoommassa
Berp.ken
(zie b.
16,7).
=
dan aftrekken het antwoord in niet meer decimalen = berekening betrokken meetresultaat met het kleinste aantal (?_ijv. 24,8 m + 2,741, m 2-7,5 m),;
soorten berekeningen
310pgaven
a.
7,259
x
en
Voordat we een aantal examenopgaven
je
bij
betrokken meetresultaten met het kleinste aantal
berekening
Geef
de
ea:llel
25
van
in
de
natuur voorkomend magnesium
Binas)
Bereken het aantal moleculen
zwavelzuur (bevat 96 massa
c.
Bereken bet massapercentage
d.
Bereken
het volume van
%
zwavelzuur in 500 gram geconcentreerd zwavelzuur,
stikstof in 1
4%
-.
is
water).
ammoniumnitraat.
mol koolstofdioxide
O°C
bij
en p? (tabel
12
BINAS)
e.
Bereken
de pH van 0,02 M HCI.
f.
Wanneer
men ethaan
pr?paan
en
Geef de
Bij
laat reageren met diazomethaan,
stikstof. vergelijking (in molecuulformules)
CH2N2(g), ontstaan
van deze
reactie.
reactie tussen propaan en diazomethaan ontstaat zowel butaan als methylpropaan. Deze stoffen ontstaan in de molverhouding 3:1. de
Bereken hoeveel
mg
butaan op deze manier kan ontstaan
uit
(Herexamen
propaan?
1,00
mg
1985)
Rekenschema Eelt aánéä..l
veel voorkomende soorten berekeningen
is
samen
te vatten in het
volgende schema
tmolari tei tl
4.52
Denk
verder nog aan 1
a.
10
kg
m3
1
dm3 1
dus Als
men
2.
gIg
'
,
'
,
(= 1031)
1
10 -3 kg
=
m
-3
een
,l.km3
oplossing n
x
=.1 .
x
n
10-3
=
dm3
cm3 103 cm3 (= 103m1) 1
concentratie
pH een
Opgave
=
kg.
pH een
c.
volgende punten 1 mg
103 dm3
1
de
de
1 03 mg
1 g
b.
3
.10\
=
=
1 1
1 m1
g
10-3 m3
=
=
10-3dm3
I.JL 1
_
-
.
1031
verdunt,wádt het totale
?ó klein.
eenheid lager,
betekent 10
x
zo grote
eenheid hoger,
betekent 10
x
zo
31, 1987-11, opgave
10-31
=
kleine
volume
n
x
zo groot en
(H+J
(HJ
2
Tabaksbladeren bevatten verbindingen van cadmium, die schadelijk zijn voor de gezondheid. In deze verbindingen komt het cadmium voor als ionen Cd2+. Toch wordt de hoeveelheid cadmium in tabak vaak aangegeven als het aantal gram Cd in plaats van het aantal gram Cd2+.
Leg uit dat er praktisch geen verschil is tussen de massa van een atoom Cd en de massa van
a.
een ion Cd2+.
Ab rookt
een sigaret en
krijgt daarmee 2,0'10-7
g
cadmiumionen binnen.
Bereken hoeveel cadmiumionen Ab binnenkrijgt
b.
Opgave 31,
_
1989-11,
Opgave
opgave
(Het getal van Avogadro
=
6,0 '1023).
5
5
In de maag wordt zuur geproduceerd. Als teveel zuur wordt geproduceerd krijg je daar last van. Men spreekt in dat geval over "brandend maagzuur". Er zijn middelen in de handel tegen brandend maagzuur. In een aantal van die middelen zit magnesiumoxide. De werking van deze stof tegen brandend maagzuur kan met een reactievergelijking worden weergegeven. 15
0
Geef deze reactievergelijking. Er worden ook middelen tegen brandend maagzuur verkocht die als werkzaam natriumwaterstofcarbonaat (NaHC03) bevatten. Een nadeel daarvan is dat bij de reactie van deze stof met het zuur in de maag een gas ontstaat waardoor men moet bestanddeel
boeren. Iemand slikt een tablet tegen brandend maagzuur met daarin 400 mg
natriumwaterstofcarbonaat. 16
0
Bereken hoeveel dm! gas daardoor maximaal kan ontstaan in de maag. Neem aan dat per mol natriumwaterstofcarbonaat één mol gas ontstaat en dat onder deze omstandigheden het volume van een mol gas 25,4 dm' is.
4.53
Opgave
3?, 1988-1, opgave
-
Opgave 3
3
.
Lucht bevat een beetje koolstofdioxide; in veel boeken wordt het percentage koolstofdioxide in lucht op 0,03 volumeprocent afgerond. Een deel van dit koolstofdioxide is afkomstig van de verbranding van aardgas. Aardgas is ontstaan uit resten van plantaardig en dierlijk materiaal. Brandstoffen die zo zijn ontstaan noemt men fossiele brandstoffen. 5
Geef de namen van twee andere fossiele brandstoffen.
0
·
·
·
6
0
Een Nederlands gezin verbruikt per jaar gemiddeld 2,2· lOl ml aardgas. Neem bij de beantwoording van de volgende vraag aan dat het aardgas voor 86 volumeprocentenuit methaan en voor de rest uit stikstof bestaat; het methaan volledig wordt verbrand; de druk en de temperatuur voor en na de reactie hetzelfde zijn.
Bereken hoeveel ml koolstofdioxide
door het verbranden van 2,2· lOl m! aardgas ontstaat.
Door het gebruik van fossiele brandstoffen neemt het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer geleidelijk toe. Diagram I geeft jaarlijkse metingen van het COl gehalte tussen 1960 en 1982 weer. COzgeNlte (volume· procenten'
t
0.036,..----,-?-'1- i
!
!
I
0.035r--?-?? i--t·--L '
O.034?-0.03
I
.
.
I
.. ... .??-+--
.
I
.
I
I
1960
.I
I
'
'
!
3?-·_· -+ --?----t··-I-...---o--·t .
J
I
.
,I?--+--i--+-
L---t--------'"---I+
.
0.03 2
I
i
-+---t.
.. i
i
I
i
i
;
i
I
j
1910
1980
I
.'
!
1 ,
,..
I
i
l=J1! I
I
J 1990
-?
...
Men neemt aan dat na 1982 het CO, gehalte op vergelijkbare wijze blijft toenemen. Als gevolg daarvan zal in een bepaald jaar het koolstofdioxidegehalte zo groot zijn geworden dat in de leerboeken op 0,04 in plaats van op 0,03 volumeprocent moet worden afgerond. 7
0
Leg uit dat dit in 1988 het geval is. De toename van het koolstofdioxidegehalte wordt gezien als een ernstig milieuprobleem. Zure regen is een ander milieuprobleem, dat ook voor een groot deel door het verbruik van brandstoffen wordt veroorzaakt. Door zure regen kunnen bomen afsterven. Bomen spelen een grote rol bij de fotosynthese. Fotosynthese is het proces waarbij zuurstof en koolhydraten worden gevormd uit koolstofdioxide en water.
8
0
Leg uit of door het afsterven van bomen het koolstofdioxidegehalte afnemen.
in de atmosfeer zal toenemen of
4.54
Par.ll-
Analyse
Algemeen
Je Ri.ïntonëIerscheid maken tussen kwalitatieve
analyse (bepalen van de soort
(bepalen van de stoffen of ionen aánwezig zijn) en kwantitatieve analyse hoeveelheid van een stof of ion). mengsels wdden Voordat een goede analyse kan plaats vinden moeten vaak eerst gescheiden
met behulp
in aparte stoffen
van één of meer scheidingsmethoden
(zie par. 2). analyse
Kwalitatieve
kan worden n?g?-
zijn
ionen aanwezig
Of bepaalde positieve of_negatieve
ga?r( tin:b:v;: 4) dus met de oplosbaarheidstabel (zie par. "?y'?r01'\tf\ van chLoor zie k.)
a.
neerslagreacties,
b.
een
redoxreactie
c.
een
carbonaatzuur-base reactie (bijv. het aantonen van ammoniumpof
(bijv.
,
,':::,
ionen) Van de
volgendè
stoffen
moet
je weten hoe je kunt
zijn: reductor (reageert met oxidator toonbaar in een elektrische cel)
a.
een
b.
een
c.
een zuur of een
d.
een
e.
een
oxidator (reageert
nagaan
of ze aanwezig
door ele?tronenoverdracht
aan-
o.a.
met een red·?.tor)
(m.b.v. een indicator of pH-meter) 7 bij onverzadigde verbinding (m.b.v. broomwater, zie par. + OH ) .. NH + (aq <: (aq) ammoniumzout: 4 m.b.v. loog: NH3 (g) + H20 (1) -base
de alkanen)
-
je ruiken of aantonen met een rood lakmoesNH3L''I "'" Mer : papiertje dat blauw wordt door het basische karakter van ? NH4+(aq) + OH- (aq) NH3 (g) + H20 (1) ? ammoniak kun
Het ontwijkend?
(zie e).
f.
ammoniak
g.
een carbonaat:
+
m.b.v. een zuur
Het ontwijkende CO2 kun
je aantonen m.b.v. kalkwater,
neerslag van calciumcarbonaat 2+ Ca(II.,,+ 20H- (aq)
h.
koolstofdioxide (zie g.)
+
C032- (aq ) + 2H30 (aq) ?? CO2 (g) + 3H20 (1)
CO2 (g)
-,.,
'
___
er ontstaat
een
4.55
i.
een
sulfiet
m.b.v.
2- (aq) zuur SO 3
een
+
2H30+(aq )
S02 (g) Het ontstane
ring
S02 toon je
papiertje (zie opgave 36). S02 (g) + 2H20 (1) + Br2 (1)
j.
zwaveldioxide (zie
k.
chloor:
i.)
__
?
3H20 (1)
+
l
prikkelende geur of door de ontKeuof met een loodacetaat-
aan door de
een broomoplossing
van
?I(
S042- (aq )
---i»
4H+
+
(aq)
+
1.
een oplossing van een reductor bijv. natriumbromide (aq) + 2Br (aq ) ----+ door het oranje broom ontstaat C12 (aq ) jood: joo?oplossing geeft een blauwe kleur met zetmeel
m.
zetmeel:
n.
water: CuS04 (s)
m.b.v.
n-
-
(stijfsel) geeft een kleurt?it kopersulfaat SH20 (1)
+
waterstof: explosief
p.
zuurstof:
In bovenstaande zetmeel
waar+
Br2 (aq)
blauwe kleur met jpodoplossing blauw
CuS04.SHp (s )
?
2H20 (1)
zuurstof 2H2 (g) + 02 (g) doet een gloeiende houtspaander oplichten
o.
(aq)
2Br
?
met
voorbeelden werd gebruikt en omgekeerd
voor joodoplossing
gemaakt van reagentia
joodoplossing
om
(bijv.
zetmeel aan te
tonen). Voor een reagens
van de stof
zijn
weinig mogelijk
zijn
van
belang de gevoeligheid
aantoonbaar
en de
andere stoffen
de
selectiviteit
( ook
kleine :hoeveelheden
(het reagens moet met zo
specifieke aantoningsreactie
geven).
in par. 2 genoemde scheidingsmethoden papier- en gaschromatografie zijn niet alleen scheidingsmethoden maar ook analysemethodes. de verschillenZo kun je in een gasmengsel met behulp van gaschromatografie kolom waar het gasde gassen aantonen op grond van de verblijf$tijd in een
De
mengsel doJgestuurd
Bijv. er
wordt.
een gasvlam kan dan een
als detector dienen. Als
stof door die enige
tijd
de vlam
werd geadsorbeerd.
geel wordt komt
4.56
OPgave 14(, 1989-11,
_
opgave 3
Opgave3 Si/via doet proeven met een aantal zouten. Zij gebruikt 15,0 g opgelost waterstofchloride per liter bevat. 8
bij die proeven zoutzuur dat
Bereken de pH van dit zoutzuur.
0
Silvia heeft de beschikking over zeven zouten:
schudt en schrijft op wat ze Aan een klein beetje van elk zout voegt zij water toe, in plaats van water. waarneemt. Hetzelfde doet zij met zoutzuur in tabel 1. De waarnemingen bij de proeven met vier zouten staan vermeld tabel 1
water is er
na schudden met zoutzuur is er
overige waarneming na toevoegen zoutzuur
heldere vloeistof
heldere vloeistof
geen
2
heldere vloeistof
heldere vloeistof
reukloos gas
3
heldere vloeistof
troebele vloeistof
wit neerslag
4
troebele vloeistof
heldere vloeistof
gas dat naar rotte eieren
zout
nr.
9
na schudden met
ruikt
de formule van een van de zeven Neem onderstaand schema over en vul achter elk nummer tabel 1. zouten in die voldoet aan de gegevens in
0
zout
nr. I 2 3 4
Opgave
3?,
1987-1, opgave
3
voor gehakt. Sulfieten werden vroeger wel gebruikt als conserveringsmiddel toegestaan. niet meer is tegenwoordig in gehakt sulfiet van met behulp van de zogenaamde Men kan gehakt op de aanwezigheid van sulfiet onderzoeken loodacetaat-magnesiu mmethode". .. 'erlenmeyer geschud met water. Daarna Een hoeveelheid gehakt wordt eerst een tijdje in een men aan. Als er sulfiet aanwezig is. en toe zuurt magnesium stukjes aantal voegt men een
.' Gebruik
treedt de volgende reactie op:
a.
Leg uit
of
deze reactie een redoxreactie is.
de in een loodacetaatoplossing en daarna boven Men houdt vervolgens een strookje papier eerst erlenmeyer. de aanwezigheid van sulfiet in het gehakt. Zwartkleuring van het papiertje wijst op b.
.
ontstaan is Geef de naam van de zwarte stof die dan op het papiertje
.
de erlenmeyer. een gasontwikkeling op in -\ls geen sulfiet in het gehakt aanwezig is. treedt toch
c.
Leg dit uit.
4.57
Kwantitatieve analyse De
(en
methode voor kwantitatieve
hierdoor
een maatkolf
die op scholen het meest gebruikt wordt
in examenvragen voorkomt) is de titratie. oplossing waarvan je de molariteit wilt bepalen.
ook het meest
je
pipetteer
Meestal
analyse
in
de
uit
een erlenmeyer.
Uit een buret voeg je dan een oplossing van bekende molariteit druppelsgewijs aan de oplossing in de. erlenmeyer met de onbekende concentratie. is toe," '.',.. bij het omslagpunt (vaak alleen maar aanDoor een duidelijke kleurverandering toonbaar met een indicator) wordt het eindpunt bepaald. Het eindpunt kan soms De volgende ook met een pH-meter of een geleidbaarheidsmeter worden bepaald.
soorten titraties moet je kennen: zuurbase-titraties a. Het gehalte van een zuur wordt bepaald m.b.v.
een base van bekende mola-
wordt aangegeven door de kleurverandering van een indicator die bij een bepaalde pH van kleur verandert (bij een titratie van een sterk zuur met een sterke base is het eindpunt bij
riteit pH
=
Deze
b.
of omgekeerd.
7 en
moet de
titraties
Het eindpunt
indicator
berusten
kleur omslaan bij deze pH). ? 2H20 (1) reactie: H30+(aq) +OH-(aq)
dus van
op de
redoxtitraties berusten op een redoxreactie waarbij het eindpunt meestal zichtbaar wordt door een kleurverandering bijv. met in de buret het paarse ? + 8H+(aq) + Se kaliumpermanganaat als oxidator: Mn04-(aq) 2+ Mn (aq ) + 4H20 (1) (kleurloos) (paars)
Redoxtitraties
Zodra
alle reductie he6t
gereageerd,
ontkleurt het Mn04 niet
oplossing licht-rose. De zeer verdunde oplossing vloeistof geeft een rose kleur).
wordt
de
berust
veel voorkomend type redoxtitratie oplossingen van jood en natriumthiosulfaat:
Een ander
I2(aq)
+
2S2032-(aq)-----? S40/-
+
(aq)
2I-
op
de
meer
en
van de paarse
reactie tussen
(aq)
uiteraard niet altijd van jood- of thio-oplossingen de molariteit hoeft te worden bepaid, werkt men veel met een indirecte titratie. Als meE het gehalte van een oxidator wil bepalen (bijv. de hoeveelheid chloor in zwembadwater) voegt men eerst overmaat kaliumjodide toe. De oxidator (in het voorbeeld chloor) reageert dan met het jodide tot Omdat
--......;>? 2Cl-
(aq)
+
I2
(aq)
4.58
Het gevormde jood reageert dan met thio. Het voordeel van deze indirecte en
schiJ?aar omslachtige methode is dat je gebruik kunt blijven
de
indicator stijfsel (zetmeel).
Als vlak voor het eindpunt geel)
stijfsel
wordt
een goed
duidelijk
waarneembaar
Stijfsel is methodes
Andere
titratie (de krij?je ondanks
stijfsel
een
blauwe kleur.
joodoplossing is de nog geringe
dan
licht-
hoeveel-
kleur die plotseling en dus ook als alle jood met thio heeft geregeerd
zichtbare diepblauwe
dus een
verdwijnt
.
indicator voor jodometrische titraties.
goede
analyse
voor kwantitatieve
Vele analysemethodes
geeft met
van de
toegevoegd
heid jood
Jood
maken van
met behulp
tegenwoordig
gebeuren
van
apparaten.
specifieke absorptie van licht van bepaalde golflengsten uit het spectrum. Dit kan ook zonder dure spectrofotometers. In de visuele colorimetrie wordt de kleur van In
de
spectrometrie maakt
een oplossing met onbekende van oplossingen
Bijv. bij gebruik
van
kleurde Fe3-'r
de
=;
(aq )
+
gebruik van
men
met bekende
molaritelt
met
ijksfrrie
molariteit.
bepaling van het ijzergehalte in de bodem (grondwater} maak je de reactie tussen Fe3+-ionen en S(N--ionen die het donkerrood geFe (SCN) 3 (aq) vormen: Fe(SCN)3 3SCN- (aq ) )
(aq)
(donkerrood)
(geel) Behalve
het oog vergeleken met de
op
ijkseries werkt
men
waarin standaard concentraties heid toegevoegd
bij van
sommige de
stof
bepanngen ook met worden
uitgezet
ijklijnen,
tegen de hoeveel-
reagens.
je de hardheid van water/uitgedrukt in de hoeveelheid calciumionen per liter/bepalen door na te gaa?hoeveelvan een zeepoplossing je moet toe-
Zo kun
voegen voordat je schuim
krijgt.
1·
t toegevoeg d e zeepop osslng za I eerst reageren me Ca(C17H3SCOO)2(s ) ) (aq ) (aq ) + 2Cl??3SCOO
I mmers d e
Ca
2+
Pas
In
-
als alle
mg Ca
begon. dan
per Voor
liter
C a 2+
.
-lonen:
heeft gereageerd
eerder gemaakte
een 2+
Ca
de
hoeveel
de onbekende
ontstaat schuim. ijklijn vind je voor verschillende aantallen
mI zeepoplossing
oplossing
leesbe het gehalte Ca2+-ionen
nodig was voordat schuimvorming
fV\eQ.?.
je
hövee l
af in
de
grafiek
zeepoplossing jelIDest toevoegen en
4.59
mI zeep
1 ,
j'
(schuimgetal nodig voor
SChUi?)?----------------?2?+-/I Ca
?mg
3f, 1989-II,
Opgave
-
opgave
10
Opgave 10 Als een oplossing van waterstofsulfide niet goed afgesloten wordt bewaard, ontstaan de oplossing gele korreltjes van de vaste stof zwavel. Dit komt door een reactie van waterstofsulfide met een stof uit de lucht.
Geef de formule van deze stof uit de lucht.
0
29
in
De molariteit van een waterstofsulfide-oplossing kan bepaald worden door middel van een titratie met een oplossing van kaliumperrnanganaat in zuur milieu. Tijdens de titratie verloopt de volgende reactie:
Het eindpunt van de titratie is waarneembaar omdat het reactiemengsel net voor en net na het eindpunt er anders uitziet. 0
30
Neem onderstaand schema over. Vul op de eerste regel de kleur van het reactiemengsel in op de tweede regel in of een vaste stof aanwezig is in het
en vul
reactiemengsel.
net voor het eindpunt
net na het eindpunt
kleur reactiemengsel: vaste stof aanwezig?
Van een waterstofsulfide-oplossing wordt een nauwkeurig afgemeten hoeveelheid en getitreerd met een oplossing van kaliumpermanganaat. De oplossing van kaliumperrnanganaat wordt toegevoegd met een buret. Hieronder staan gegevens over deze titratie: afgemeten hoeveelheid waterstofsulfideoplossing: 25,0 mi molariteit perrnanganaat-oplossing: 0,0360 M beginstand buret: 18,6 mi eindstand buret: 47,8 mI Uit deze gegevens kan worden berekend dat de molariteit van de waterstofsulfide-oplossing 0, 105 mol I-I is. aangezuurd
·
·
·
·
31
0
Geef deze berekening.
4.60
Om na te kunnen gaan of de waterstofsulfide-oplossing die getitreerd werd verzadigd of onverzadigd was, zijn gegevens nodig over de oplosbaarheid van waterstofsulfide in water. In diagram 2 is weergegeven hoeveel dm! waterstofsulfidegas maximaal in 1,00 liter water kan oplossen bij verschillende temperaturen. 4,0
(dm3 waterstofsulfidegas per liter)
t
3,2
2,8
2,4
2,0
1,6
280
290
300
310
320
-temperatuur 32
0
(KJ
Leg uit of de getitreerde oplossing onverzadigd is. Neem daarbij aan dat de temperatuur van de getitreerde oplossing 20 oe was en dat het molair volume van een gas bij deze temperatuur en de heersende druk 24,0 dm! mol-I is.
4.61
Opgave 31,
_
9
1990-I, opgave
Opgave9 Een veel gebruikt reinigingsmiddel is bleekwater. In bleekwater bestaat het volgende evenwicht:
ClO-(aq)
+
HP(I)
?
HClO(aq)
+
OH-(aq)
Men kan de sterkte van bleekwater bepalen door titratie met een oplossing van H3As03' Tijdens de titratie treedt de volgende reactie op.
Men neemt aan dat tijdens de titratie H3As03 niet reageert met ionen ClO -. Toch bepaalt men bij de titratie. niet alleen de concentratie van HClO maar de concentratie van HClO en ClO samen. -
27
0
Leg dit uit aan de hand van een evenwichtsbeschouwing.
Het eindpunt van de titratie wordt gevonden door tijdens de titratie af en toe een druppeltje van het mengsel uit de titratie-erlenmeyer op een papiertje te doen waarop zich zetmeel en kaliumjodide bevindt. Zolang het eindpunt van de titratie niet is bereikt, wordt het papiertje op de plaats van het druppeltje blauw doordat er een redoxreactie optreedt. Als het eindpunt wel is bereikt, treedt na het opbrengen van een druppeltje op het papier geen blauwkleuring meer op. 28
0
Geef de formule van de stof die met zetmeel de blauwkleuring geeft. De sterkte van bleekwater wordt uitgedrukt in het aantal gram gebonden Cl (gebonden in CIO en HCIO) per liter bleekwater. Bij een bepaling van de sterkte van bleekwater wordt 25,0 mI bleekwater gepipetteerd en met behulp vaneen maatkolf verdund tot 250 mi oplossing. Van deze verdunde oplossing wordt 25,0 mI getitreerd met een oplossing van H3As03' Voor de titratie is 1,91 mmol H3As03 nodig. -
*
29
0
Opgave
5.
Bereken de sterkte van het onderzochte bleekwater.
3',
1987-I,
opgave
5
Bepaalde frisdranken, die onder de naam "cola" worden verkocht bevatten onder andere fosforzuur. Marij heeft ee? blikje.cola.?n wil het gehalte aan fosforzuur bepalen door titratie met natronloog. ZIJ gebruikt bij deze bepaling de hele inhoud van het blikje cola Haar proefvoorschrift begint met: Breng de inhou? van het blikje cola over in een erlenmeyer. Kook enkele mmuten om het aanwezige koolstofdioxide te verwijderen. Geef aan waarom het koolstofdioxide moet a. worden verwijderd. '
.
Tijdens het koken verdampt er water, waardoor de concentratie van het fosforzuur verandert. Leg uit dat hierdoor de uitkomst van de fosforzuurbepaling niet wordt beïnvloed.
b.
4.62
Het proefvoorschrift gaat als volgt verder: Meet na afkoelen de pH van de vloeistof met een pH-meter. Voeg 2,0 mi 0,100 molair natronloog toe. Meet, na goed roeren, opnieuw de pH. Herhaal dit toevoegen, roeren en meten tot pH = 3. Voeg nu O,S mi natronloog toe, roer en meet de pH. Herhaal dit tot pH = 6. Voeg daarna weer 2,0 mi natronloog toe, gevolgd door roeren en meten van de pH. Stop de bepaling bij pH = 7. Maak van de gemeten waarden een diagram.
Bij haar bepaling verkrijgt Marij het onderstaande diagram. pH
t
..
f:s t;?I? F-=1
:;0 r.:
?
m p w
;'!L
..
..
w
-
::;;
?,,:!
1 r.;::
1)
0
30 mi natrcMlIoog
_
0,100 moIIIir
Leg uit waarom tussen pH 3 en pH natronloog wordt voorgeschreven. =
c.
=
6 het toevoegen van kleinere hoeveelheden
Bij het equivalentiepunt (eindpunt) van de titratie heeft het fosforzuur gereageerd volgens:
De pH van de oplossing is dan 4.65. Met behulp van het diagram kan Marij nu het fosforzuurgehalte berekenen.
Bereken het aantal mg fosforzuur in het blikje cola.
d.
Opgave
11 CM
.
4D,
1986-11,
11CM
oplossi?? van kalium?ydroxide. Naast zeep Men kan zeep maken door vet te koken met een biJ deze verzepmg ook nog een andere ontstaat (een mengsel van kaliumzouten van vetzuren) stof. Geef de naam van die andere stof. a.
met water gemengd met as van beukenhout. Vroeger bereidde men zeep door vet te koken veel kaliumcarbonaat. Deze as bevat in plaats van kaliumhydroxide bij de Leg uit dat men kaliumcarbonaat kan gebruiken b.
bereiding van zeep uit vet.
4.63
Bij het wassen met zeep worden vuildeeltjes los gemaakt van het wasgoed. Deze losgemaakte vuildeeltjes worden vervolgens in de "oplossing" zwevend gehouden. Voor een vettig vuildeeltje geeft figuur I een illustratie van dit in "oplossing" zwevend blijven. In deze illustratie stelt de donkere vlek het vettige vuildeeltje een wasactief voor en deeltje (bijvoorbeeld een stearaation). Het zwevend blijven van een ander onoplosbaar vuildeeltje wordt geïllustreerd met figuur 2. .
...
figuur I C.
figuur 2
Verklaar de opbouw van het zwevende deeltje dat is weergegeven in figuur 2.
Bij het wassen met zeep is het gehalte aan ionen Ca2+ in het leidingwater van groot belang. Men kan het Cal+ gehalte van leidingwater bepalen door het meten van het schuimgetal ervan. Bij deze methode voegt men onder voortdurend schudden bepaalde hoeveelheid
aan een leidingwater druppelsgewijs een zeepoplossing toe. Het aantal mi zeepoplossing dat nodig is om een schuimlaagje op het leidingwater te doen ontstaan, noemt men het schuimgetal van dat leidingwater. Bij dez? bepaling hanteert men een ijklijn. Voor het maken van deze ijklijn gebruikt men: eèn oplossing van bekende [Caê"] dezelfde zeepoplossing als bij de bepaling van het CaHgehaite in leidingwater. -
d.
Beschrijf wat men, uitgaande van deze twee oplossingen, moet doen voor het verkrijgen van gegevens voor de ijklijn.
4.64
12
Par.
-
Industriële
chemie
Algemeen
industrie (procesindustrie) gaat het om chemie in het groot, nauw verbonden met dus om grootschalige processen. De chemische industrie is AKZO en Grote chemische industrieën zijn niet alleen andere industrietakken. de levensmiddelengigant Unilever, het DSM, maar ook de oliemaatschappijen, elektronische bedrijf Philips en de farmaceutische industrie. bepmH door De keuze voor een proces in de industrie wordt in eerste instantie De economie is de doorslaggevende factor. Dit betekent vaak een de kostprijs. de produktie van kleine heel ander produktieproces dan in het laboratorium voor een belangrijke rol. hoeveelheden. Tegenwoordig spelen steeds vaker milieueisen In
chemische
de
In principe zijn er twee soorten processen: batchprocessen en continue processen. worden gevuld In een batchproces werkt men met reactievaten die steeds opnieuw en medicijnen). en schoongemaakt (veel in fabrieken voor fijnchemicaliën toegevoerd en de Bij een continurproces worden de reagerende stoffen continu de produktie van produkten continu afgetapt (m.b.v. buisreactoren, bijv. bij zetmeel, suiker, chloor, etheen). Een chemisch proces kun je overzichtelijk schema de
weergeven
met behulp
van een blok
waarin worden aangegeven: aanvoer van grondstoffen
voorbereiding voor het proces de reacties die tot het gewenste produkt leiden de zuivering van de gebruikte en ontstane stoffen het terugvoeren van niet-omgezette stoffen en bijprodukten de afvoer van eindprodukten gegevens moet je kunnen nagaan of een bepaalde beOp grond van verstrekte dreigt en of voorschreven stap in het proces tot belasting van het milieu voorkomen of te beperken. gestelde maatregelen geshikt zijn om deze belasting te de
Voorbeelden van processen Van de volgende chemische processen moet a.
destillatie van ruwe aardolie Bij de gefractioneerde destillatie
je
de chemische hodüzaken kennen.
van ruwe aardolie
krijgt
men
de
ver-
alkanen fracties die elk bestaan uit een mengsel van een aantal gevraagde fracties heeft als met een bepaald kooktraject. Een van de meest 6 tot 8 C-atomen en wordt kooktraject 60-100°C en heeft alkanan met
schillende
gebruikt als benzine.
4.65
Om
(met fractie te krijgen worden de zwaardere fracties T gesplitst bij hoge p en m.b.v. katalysatoren (katalytisch
meer van deze
juist
meer C-atomen)
kraken). Fracties met meer
asfalt. Als
Ruwe
gebruikt.
ontstaat bij het kraken ook etheen waarvan je onder polyetheen kunt maken. Maar je kunt uit ethaan door additie van water
industrie.
chemische meer
c.
Zo
ethanol maken (par. 7).
ook
b.
de
veel gebruikt voor smeerolie en mat voor de klopvastheid van benzine wordt het octaangetal aardolie is ook een belangrijke grondstof voor de petroIS C-atomen worden
dan
produktie van polymeren Thermoplasten worden d.m.v. vormgevingstechnieken als spuitgieten en spinrubber nen verwerkt tot vele soorten gebruiksvoorwerpen. Synthetische De gevormde wordt gemaakt door polymerisatie van o.a. methylbutadieen. thermoplast wordt sterker (slijtvast) gemaakt dor vulcaniseren d.w.z. De
er komen zwavelbruggen tussen de ketens. Bereiding van ethanol Ethanol wordt gemaakt door additie van water aan ethaan, maar ook door (aq) van een glucose-oplossing (?t bevat enzymen): C6H1Z06
vergisting
C6H1Z06 (aq) enzymen?
d.
bijv. uit
zetmeel
aardappelen
Bereiding van zeep, glycerol
Uit (plantaardige)
ZCOZ (g). Glucose ontstaat
oliën
en
en
bij
wordt ook vaal alcohol bereid
of gerst
(bier).
stearinezur
(dierlijke) vetten
(kaarsvet). vloeibare plantaardige oliën
ook
maakt
men zeep,
glycerol
stearinezuur
en De
(hydrogenering)
stof
CH
+
afbraak van zetmeel. Daarom
enzymatische
uit
ZCZHSOH(aq)
l
in aanwezigheid van
een
door de additie van water-
katalysator
(vetharding):
kat.
:1
o
-
> (JVl )
C
-
, CH2
gehard
0
-
2
CH
worden
o I1 -
o
-
C
-
C17H33
glyceryltrioleaat
glyceryltristearaat
4.66
(= zeep). natronloog ontstaan glycerol en natriumstearaat (= kaarsvet). aanzuren wordt natriumstearaat omgezet in stearinezuur
Door verzeping Na
Opgave
Geef de
e.
met
41
reactievergelijkingen voor
laatste omzettingen.
de twee
Bereiding van chloor
Bij elektrolyse
oplossing van keukenzout
een
van
(natriumchloride) ont-
staat chloor aan de positieve pool.
f.
Bereiding
van ammoniak
Uit
ammoniak,
waterstof (m.b.v. katalysator).
en
voor explosieven.
grondstof
en bovendien
en
water kun je salpeterzuur maken. Salpeterzuur geven ammoniumnitraat,een veel gebruikte kunstmeststof
zuurstof
en ammoniak samen
g.
uit stikstof
wordt gemaakt
Ammoniak
Bereiding van zwavelzuur Verbranding van sulfiden (bijv.
geeft S02. Uit
ZnS)
deze zwaveldioxide
De instelling van het evenwicht zuurstof maakt men zwaveltrioxide. een tussen S02 en 02 enerzijds en S03 anderzijds wordt versneld m.b.v. de reactie tussen katalysator. Het evenwicht loopt af naar rechts door
en
S03 en H20 waarbij zwavelzuur wordt gevormd: 2ZnO (s) + 2S02 (g) 2ZnS (s) + 3°2 (g) ., 2S02 (g)
S03 (g) h.
+ +
°2 (g) H20 (1)
z
2S03 (g)
'>
H2S04 (1)
:>
het Hoogovenproces
In
de hoogovens
Dit koolstofmono·oxide
sen overmaat cokes en
peraturen nodig: 2C (s) + 02 (g) -3> Fe203 (s) + 3?0 (g) Biotechnologische Met
ijzeroxide uit
wordt
koolstofmonooxide.
i.
kat
verkrijgen ketjap,
we
ijzererts ontstaat
gereduceerd
door
de
2CO
door
reactie tus-
zuurstof. Voor deze reacties zijn zeer
hoge tem-
(g) 2Fe (s)
>
+
3C02 (g)
industrie
behulp van genetische
dat ze produkten
l
leveren waar
insuline,
ethanol, enz.
zijn bacteriën zodanig te veranderen veel vraag naar is. Via deze biotechnólo?te
manipulatie
chymosine,
groeiho-rmonen,
enzymen-in wasmiddelen,
4.67
Natuurlijke biochemische processen Bacteriën
worden aangepast
maken ingewikkelde verbindingen
met de reageerbuis technieken
aan de behoefte.
(groeihormonen,
alleen tegen zeer
medicijnen)
hoge kosten, of
die
niet zijn
te maken.
behulp van veel testreagentia voor diagnose van ziekten worden met antilichamen genetisch gemanipuleerde organismen gemaakt (o.a. monoklonale
Ook
voor een AIDS-test).
4.68
Opgave 41,
_
1989-I, opgave
10
Opgave 10 Siliconenkit is een kunststof die door doe-het-zelvers veel gebruikt wordt voor het afdichten van naden en kieren in een vochtige omgeving zoals badkamers en keukens. Bij de produktie van siliconenkit wordt eerst polymeer A gemaakt. In figuur 3 is de bereiding van polymeer A met een blokschema weergegeven.
HCI
CO
,,? "'Jf 3
??? Ht-r10H SiO?=ÓCI-& --GJ\ CHJ Si
CI-
X
t
CH3
t
dichloord'lmet h y-I
polymeer A
H20
silaan
22
Geef de vergelijking van de reactie die in ruimte
0
I
plaats vindt.
In ruimte 2 reageert silicium met stof X. Bij deze reactie reageert telkens één siliciumatoom met twee molekulen X. 23
Geef de molekuulformule van stof X.
0
In ruimte 3 vindt een proces plaats waarbij polymeer A ontstaat. Dit proces kan beschouwd worden als de som van twee reacties: Elk atoom chloor in een molekuul dichloordimethylsilaan wordt door een reactie met een molekuul water vervangen door een OH groep. Daarbij ontstaan molekulen Hel en een molekuul dimethylsilaandiol.
.
CHJ I
HO-Si-OH I CHJ
dimethylsilaandiol .
*
24
0
Daarna vindt, onder afsplitsing van molekulen water, polymerisatie plaats. de polymerisatie van vier molekulen dimethylsilaandiol daarbij in structuurformules. de siliciumverbindingen Schrijf weer.
Geef met een reactievergelijking
In de rnolekulen van polymeer A is de waarde van 25
0
n
Bereken de massa van zo'n molekuul in u. Gebruik daarbij de afgeronde atoommassa's uit tabel
gelijk
aan 15.
104 van het
Binas boek.
Molekulen van polymeer A kunnen gemakkelijk met elkaar reageren onder vorming van bij het een stevige, elastische kunststof. En dat is precies wat er moet gebeuren de kit gebruikt voordat niet echter optreden Die reactie mag siliconenkit. van aanbrengen wordt. Daarom worden als laatste stap in het fabricageproces de uiteinden van de is molekulen van polymeer A veranderd. Bij deze laatste stap (die niet in het blokschema de die verkocht. onder naam siliconenkit wordt weergegeven) ontstaat tenslotte de stof Als een doe-het-zelver siliconenkit gaat gebruiken komt de kit in aanraking met de lucht. A wordt Er treedt dan een reactie op met water uit de lucht waarbij polymeer Bij gevormd. Bij het die reactie ook azijnzuur naast polymeer A, wordt, teruggevormd. is dat goed te ruiken. werken met siliconenkit Uit het bovenstaande is af te leiden hoe de uiteinden van molekulen siliconenkit er uit zien. 26
0
Geef één uiteinde in een structuurformule weer. In dit uiteinde moet één siliciumatoom voorkomen.
4.69
OPgave
_
7
42, 1989-11, opgave
Opgave7 "Nafta"
die is de naam van één van de fracties
bij de verwerking van aardolie worden
genoemd als er zwavelverbindingen in verkregen. Nafta wordt zwavelhoudend is thiofeen (C4H4S). De zwavelverbinding voorkomen. Een voorbeeld van zo'n verwijderd. ontzwavelingsinstallatie' zwavel verbindingen worden in een zogenoemde weergegeven: installatie dergelijke Hieronder is het blokschema van een schema
-. p
,
zwavelhoudende r I
1
nafta
1vloeistof I I
1
2
lH2(gl+H2S(9Ir 3 lH2S opgelost I 1 400C rin sulfinol(lH I ontzwavelde nafta
4
11
(Xl
bij hoge temperatuur en druk met waterstof. reageren de zwavel verbindingen Bij deze reactie ontstaan verzadigde Waterstof is daarbij in overmaat aanwezig. (H2S). Zo wordt thiofeen (C4H4S) met waterstof koolwaterstoffen en waterstofsulfide omgezet in butaan en waterstofsulfide. In ruimte
19
I
Geef de reactievergelijking van deze omzetting. Gebruik hierbij molekuulformules.
0
de
die niet
waterstof de reactieprodukten en Uit ruimte 1 stroomt een vloeistof waarin en druk zodanig 2 worden de temperatuur heeft gereageerd, opgelost zijn. In ruimte de vloeistof en het opgeloste waterstofsulfide uit veranderd dat de opgeloste waterstof wordt scheidingsmethode waarin een verdwijnen. Deze gassen gaan naar ruimte 3, toegepast.
20
deze gassen wordt bij deze scheidingsmethode Van welk verschil in eigenschappen tussen gebruik gemaakt?
0
het scheidingsmethode toegepast. Uit dit gegeven en ruimte 4 wordt eveneens een blokschema het de stoffen worden afgeleid, die in blokschema kunnen de namen van
In
moeten worden ingevuld 21
0
bij (X)
en (Y)
de juiste namen in: Neem het onderstaande over en vul
bij (X): ... bij (Y): ...
wordt de nafta gebruikt voor de bereiding van etheen. Daartoe worden dat er een kraakinstallatie kunnen zo geregeld gekraakt. De omstandigheden in drie ontstaan waarvan de molekulen twee of naast etheen uitsluitend koolwaterstoffen is heptaan (C7H,J. hebben. Eén van de stoffen die in nafta voorkomt Nafta wordt onder meer
koolstofatomen
22
0
het kraken van heptaan onder deze omstandigheden.
Geef een reactievergelijking voor koolwaterstoffen ontstaan. Ga er van uit dat daarbij alleen molekuulformules. Schrijf de verbindingen in
I (VI I
4.70
van etheen kan men op twee Als zwavelhoudende nafta wordt gebruikt bij de produktie manieren te werk gaan .
.
behulp van waterstof ontzwavelen (zoals Methode a: de zwavelhoudende nafta eerst met kraken in het blokschema aangegeven) en vervolgens en vervolgens met behulp van kraken eerst nafta Methode b: de zwavelhoudende .
.
waterstof ontzwavelen.
Volgens methode 23
:Par.
13
0
Geef hiervoor een oorzaak.
-
-
Tenslette geven
I
methode wordt meer etheen verkregen dan volgens
helemaal! hier nog de volledige tekst
Een examen
-
Opgave 43
a
-
hele
we
examen 1991-I
van
een examen
b.
Examen HAVO en VHBO
-
1993
Hoger Algemeen Voortgezet Onderwijs
HAVO Tijdvak 1 VHBO Tijdvak 2 Maandag 24 mei
Vooropleiding Hoger
13.30-16.30 uur
Beroeps Onderwijs
Als
bij een vraag een verklaring, uitleg of
berekening gevraagd wordt, worden aan het antwoord geen punten toegekend als deze verklaring, uitleg of berekening ontbreekt. Geef niet meer antwoorden (redenen, voorbeelden e.d.) dan er worden gevraagd. Dit examen bestaat uit 37 vragen.
Voor elk vraagnummer is aangegeven hoeveel punten met een goed antwoord behaald kunnen worden.
Als er bijvoorbeeld twee redenen worden gevraagd en je geeft meer dan twee redenen, worden alleen de eerste twee in de beoordeling meegeteld.
Begin 232043
17
_
Opgavel In de stof uraan(VI)f1uoride komen twee uraanisotopen voor: U-235 en U-238.
3p
1 0
Hoeveel protonen en hoeveel neutronen bevinden zich in de kern van een atoom van elk van deze isotopen? Noteer je antwoord als volgt: aantal protonen
aantal neutronen
U-235 U-238 Wanneer uraan(VI)f1uoride (UF6) in contact komt met waterdamp treedt een reactie op waarbij uranylfluoride (U02F2) en waterstoffluoride ontstaan. 3p
2
0
Geef de vergelijking van deze reactie. In een leerboek wordt uranylfluoride weergegeven als UOl+(F")z.
2p
3
0
_
Welke aggregatietoestand mag men op grond hiervan verwachten voor uranylfluoride bij kamertemperatuur: vast, vloeibaar of gasvormig? Geef een verklaring voor je antwoord.
Opgave2 Strontium (symbool Sr) is een metaal dat heftig reageert met water, op dezelfde wijze als de elementen die in het Periodiek Systeem vlak boven of vlak onder strontium staan. Hierbij ontstaat een oplossing met strontiumionen.
3p
4
0
Geef de vergelijking van deze reactie.
Het metaal strontium kan niet bereid worden door elektrolyse van een oplossing van strontiumionen in water. Meestal wordt strontium gemaakt door elektrolyse van een gesmolten mengsel van een strontiumzout en een kaliumzout. De omstandigheden worden daarbij zo gekozen dat geen kalium ontstaat. Wanneer men aanneemt dat de volgorde in Binas tabel 48 ook geldt voor de omstandigheden waaronder strontium wordt bereid, dan kan uit bovenstaande gegevens worden afgeleid op welke plaats in deze tabel de halfvergelijking van het redoxkoppel van strontium ongeveer moet staan. 2p
5
0
Op welke plaats is dat? Noteer je antwoord als volgt: De halfvergelijking van het redoxkoppel van strontium
staat
in ieder geval onder de
halfvergelijking t2
,
......... maar boven de halfvergelijking
.........
......... t2 .........
_
Opgave3 Bij het chemisch reinigen van kledingstukken wordt vaak PER als reinigingsvloeistof gebruikt. De structuurformule van PER is hieronder weergegeven: Cl
Cl
Cl 6
0
232043
17
3p
\
/
/
C=C
\
Cl
Geef de systematische naam van PER. 2
Lees verder
I
I
I
I
Apolair vuil wordt door PER goed verwijderd. Om ook het polaire vuil te verwijderen water wordt aan PER een beetje water en zeep toegevoegd. De zeep dient om druppeltjes te houden. PER zwevend in 7
2p
D
Welke van de figuren 1 en 2 geeft op de juiste wijze weer hoe een druppeltje water door je antwoord. zeep in PER zwevend wordt gehouden? Geef een verklaring voor figuur 2
figuur 1
PER
* --0
=
zeepdeeltje
Bedrijven die chemisch reinigen, passen een methode toe waarbij PER wordt PER. Deze kringloop is in teruggewonnen. Er is dus sprake van een kringloop van onderstaand blokschema afgebeeld. blokschema
Uit het blokschema blijkt
dat na het reinigen twee scheidingsmethoden worden toegepast
om PER terug te winnen. 8
2p
D
Geef de namen van deze twee scheidingsmethoden. Behalve PER wordt bij deze methode als reinigingsvloeistof ook wel Onderstaande tabel geeft van beide stoffen een aantal eigenschappen. PER
tabel 1
kookpunt (0C) ontledingstemperatuur (0C) MAC waarde" (cmê m-3) verdampingswarmte (kj mol-i) * =
R113
150
48 137
35
1000
121
38,7
R113 gebruikt.
29,8
maximaal toegestane concentratie in de lucht
is Het gebruik van R113 heeft een aantal voordelen boven het gebruik van PER: het onder meer kostenbesparend. 2p
9
D
Noem een gegeven uit de tabel dat er op wijst, dat is.
R113 in het
gebruik kostenbesparend
Geef een verklaring voor je antwoord.
PER en Eén van de gegevens uit de tabel zegt iets over de veiligheid in het gebruik van Rl13. 1P
10
232043
D
17
Noem dit gegeven en noem
de stof die, gezien dit gegeven,
3
in het gebruik het veiligst is.
Lees verder
I
_
Opgave4
Azijnzure regen gevolg van luchtverontreiniging
krante-artikel
Van onze verslaggever
Utrecht Regen met een zuurgraad die te vergelijken is met azijn, druppelde neer in een groot deel van West- en Midden-Neder-
land. Vrijdag viel er 0,5 mm regen met een zuurgraad van 3,5. Hoe lager de aanduiding van de zuurgraad is, des
te zuurder is de vloeistof. Regen in schone gebieden heeft slechts een zuurgraad van iets minder dan 6. De hoeveelheid regen die vrijdag op een stad als Utrecht is gevallen bevat dan ook enkele honderden kilogrammen zuur. Deze zuren ontstaan doordat vervuilende stoffen zoals stikstofoxiden in de lucht omgezet worden in zure stoffen.
Eén van de vervuilende stoffen die in de krant worden bedoeld, is stikstofdioxide. Deze stof reageert met water en zuurstof tot een oplossing van HN03. 3p
11 0
Geef de vergelijking van deze reactie. De uitdrukking 'Er is 0,5 mm regen gevallen' betekent dat op elke vierkante meter 0,5 liter water terecht is gekomen. De oppervlakte van de stad Utrecht is 5,7'107 m2.
4p
12
0
Bereken hoeveel kilogram HN03 tijdens de regenbui op de stad Utrecht is neergevallen. Neem aan dat de regen uitsluitend opgelost HN03 bevat. Zoals in het krante-artikel staat, is de regen ook in schone gebieden een beetje zuur. Dit komt door de aanwezigheid van opgelost koolstofdioxide in het regenwater.
2p
13
0
Geef een reactievergelijking
waaruit blijkt dat een oplossing van koolstofdioxide
in water
zuur is.
Als in regenwater andere stoffen dan koolstofdioxide zijn opgelost en daardoor de pH laag is, spreekt men van 'zure regen'. afbeelding
Foto's in een folder over 'zure regen' laten de verandering zien die een beeld van kalksteen (zie Binas tabel Iûê-) onder invloed van die zure regen ondergaat. 3p
14
232043
0
17
Geef de vergelijking van de reactie die deze verandering te weeg brengt.
4
Lees verder
De folder sluit af met onderstaand vignet: vignet
ZURE REGEN.ONZE EIGEN SCHULD. ONZE EIGENZORG.
Zure regen is 'onze eigen schuld' omdat tengevolge van menselijk handelen stoffen in de lucht terecht komen die bijdragen aan de vorming van zure regen. 2p
15
0
_
Noem een stof die, naast stikstofoxiden, bijdraagt aan de vorming van zure regen en leg uit ten gevolge van welke menselijke handeling de door jou genoemde stof in de lucht terecht komt.
Opgave5 In nikkel/cadmium-batterijen zijn waardevolle metalen verwerkt. Mede daarom zoekt men naar mogelijkheden om uit lege batterijen deze metalen terug te winnen. De methodes die worden onderzocht, beginnen vrijwel altijd met het fijnmalen van de batterijen. Het mengsel dat zo ontstaat, laat men vervolgens reageren met verdund zwavelzuur.
3p
16
0
Geef de vergelijking voor de reactie van cadmium met verdund zwavelzuur. Hierbij ontstaan onder andere ionen Cd2+. het reactiemengsel kunnen ionen Cd2+ worden gehaald. Hiertoe bindt men ze eerst aan organische ionen. Deze organische ionen kan men weergeven met de formule R +. Aan elk ion Cd2+ binden zich twee ionen R+. De zo gevormde deeltjes laat men vervolgens met ionen 1- reageren. Bij deze reactie ontstaat één stof. Deze stof is slecht oplosbaar in water
Uit
en slaat dus neer. 1p
17
0
In welke verhouding komen de ionen Cd2+, volgt weer: : : aantal Cd2+: aantal R+: aantal 1... ...
R
+
en
1-
in deze stof voor? Geef je antwoord
als
=
...
Na verwijdering van het neerslag kan door middel van elektrolyse uit de oplossing nikkel worden verkregen. 2p
18 0
232043
17
Aan welke elektrode, de positieve of de negatieve, ontstaat bij die elektrolyse nikkel? Geef een verklaring voor je antwoord.
5
Lees verder
I
I
-
Opgave6 Bij de polymerisatie van 1,3-butadieen treedt
een zogenoemde l,4-additie op. Deze additie wordt zo genoemd omdat de butadieenmolekulen met hun eerste en vierde koolstofatoom aan elkaar koppelen. In figuur 3 is weergegeven hoe men zich deze vorm van polymeriseren kan voorstellen. Met pijlen is aangegeven welke bindingen worden verbroken en gevormd. figuur 3
-
CH2
-
CH
CH
=
-
CH2
-
CH2
-
CH
CH
=
CH2
-
CH2
-
CH
-
=
CH
CH2
-
-
In de vloeistof die uit rubberbomen wordt afgetapt komt polymeer
-CH 2 -CH=C-CH -CH -CH=C,-CH
122
-CH -CH=C-CH
122
CHa
A
voor:
-
12
CHa
CHa
Polymeer A kan worden gemaakt door l,4-additie van monomeren CsHs. 19
2p
0
Geef de structuurformule van dit monomeer.
Als polymeer A met zwavel wordt verwarmd, treedt een reactie op. Daarbij worden dubbele bindingen verbroken en ontstaan zwavelbruggen tussen de ketens: I
S I
-- CH2
-
CH
=
9
CH2
-
CH2
-
-
CHa
9H 9 -
CH2
-
CH2
-
CH2
-
-
9
CH2
=
-
CHa
SCHa I
--
CH2
-
CH
=
9
-
CH2
-
CH2
-
CHa
9H 9 -
-
CH2 CH2 CH2 -
-
-
9
=
CH2
-
CHa
SCHa I
Dit proces noemt men het 1p
20
...... van rubber.
Welk woord moet op de stippellijn worden ingevuld?
0
De harde kunststof eboniet kan via dit proces worden verkregen door polymeer A met zoveel zwavel te mengen, dat het aantal mol zwavelatomen gelijk is aan het aantal mol dubbele bindingen in polymeer A. 3p
21
0
Bereken hoeveel massaprocent zwavel een dergelijk mengsel van polymeer A en zwavel bevat.
-
Opgave7
.
.
2p
22
232043
0
17
Ethanol reageert in zuur milieu met een oplossing van kaliumpermanganaat (KMn04)' Deze reactie kan op twee manieren worden uitgevoerd: manier 1: een druppel ethanoloplossing aan de aangezuurde kaliumpermanganaatoplossing toevoegen; manier 2: een druppel kaliumpermanganaatoplossing aan de aangezuurde ethanoloplossing toevoegen.
Leg uit waarom bij manier 2 de reactie van ethanol met duidelijk waarneembaar is, en bij manier 1 meestal niet.
6
de kaliumpermanganaatoplossing
Lees verder
de reactie met een aangezuurde kaliumpermanganaatoplossing wordt ethanol in twee stappen omgezet in azijnzuur:
Bij
o 11
CH3 CH2 OH
--+
-
-
CH3
C
-
H
-
2p
23
C
2 e-
11
11 -
+
o
o
CH3
2 H+
+
-
H
?O
+
CH3
--+
C
-
OH
-
2 H+
+
+
2 e-
Geef de omzetting van ethanol in azijnzuur met
0
_
één halfvergelijking weer.
Opgave8 Bepaalde chemische verontreinigingen kunnen uitstekend uit water worden verwijderd met behulp van een korrelreaktor.
tekstfragment
.
korrelreaktor
0L-
.
.. ..... ot 00-0, ..... o-r--
·
·
000
0
o 0
0
0
........
zandkorrels
0
...... ..: .. ....... r ... zoutkrlstallen=s. '
','
afvalwater
zweven d e
-
0
0
0
o
behandeld
.
·
afvoer
met
vanzand
_
..: .. .
.
....
chemicahen
.?
--r?. ? ---,=
?
In de reaktor zetten de vervuilende van zoutkristallen af op zandkorrels. 2p
24
-
toevoer van zand
-
afvalwater
..
.
stoffen
zich in de vorm
Is de hierboven beschreven reiniging een continu proces of een batchproces? Geef een verklaring voor je antwoord.
0
Op deze manier kunnen metaalionen zoals Cu2+ uit afvalwater worden verwijderd. Er wordt dan natronloog aan het afvalwater in de korrelreactor toegevoegd. Het volgende evenwicht stelt zich in: Cu2+(aq)
+
2
Ol-l(aq)
(2
Cu(OH)z(s)
situatie geldt [Cu2+][OH-]2 1,6.10-19 Wanneer door het toevoegen van natronloog de vloeistof zeer klein geworden.
In deze
3p
25
=
Bereken de [Cu2+] in mol l! in het afvalwater Neem aan dat Kw 1,0.10-14.
0
pH is opgelopen tot 9,70 is de [Cu2+] in de
als de
pH
=
9,70.
=
is In dat Met een korrelreactor kan ook water worden gereinigd dat vervuild met fosfaten. Het gebruikt. calciumoxide Bij wordt reiniging deze water zitten veel ionen H2P04-. in drie proces dat dan in de korrelreactor plaats vindt, kan men opgedeeld denken
stappen: o
o
o
4p
26
232043
0
17
Stap 1: verhogen pH van het afvalwater door reactie van calciumoxide met water Stap 2: omzetting ionen H2P04- in ionen P043Stap 3: neerslagvorming op de zandkorrels
Geef de vergelijkingen van de reacties die bij de hierboven omschreven stappen optreden.
7
Lees verder
I I
I I
I I
I
I
I
-
Opgave9 Benzine is een mengsel van koolwaterstoffen. Eén van de bestanddelen is hexaan. Bij de volledige verbranding van hexaan ontstaan uitsluitend koolstofdioxide en water. 27
3p
0
Geef de vergelijking van de volledige verbranding van hexaan.
Bij de verbranding van ook koolstofmonooxide voor het milieu worden behulp daarvan worden
benzine in een automotor ontstaan naast koolstofdioxide en water en stikstofoxiden. Omdat de laatste twee stoffen schadelijk zijn tegenwoordig veel auto's voorzien van een katalysator. Met deze schadelijke stoffen omgezet in het minder schadelijke koolstofdioxide en stikstof. Een voorbeeld van een reactie die daarbij plaats vindt, is: 2
CO
+
Bij deze 28
2p
0
2
NO -t
2
CO2 + N2
reactie komt energie vrij.
Neem van de figuren 4 en 5 die over welke de energieverandering bij deze reactie juist weergeeft en geef daarin de de grootte van de energieverandering aan met een pijl en het
symbool..1U. energie
figuur 4
2p
t
29
0
-
figuur 5
energie
t
Geef in de figuur die je bij vraag 28 hebt overgenomen met stippellijntjes aan, hoe het diagram er uit ziet als de reactie verloopt zonder katalysator.
OpgavelO Oplossingen van jood worden gemaakt door het jood te mengen met een kaliumjodideoplossing. Een dergelijke oplossing wordt een joodkaliumjodide-oplossing genoemd. In deze oplossing heeft zich het volgende evenwicht ingesteld:
Om een 0,10 M joodkaliumjodide-oplossing te maken mengt men 0,10 mol 12 en 0,50 mol KI met water tot het volume 1,0 liter is. Als het evenwicht ingesteld is, is er nog 3,5.10-4 mol 12 in de oplossing over. De concentratie van de ionen 13- is dan ongeveer 0,10 mol 1-1. 2p
30
0
Leg uit dat na instelling van dit evenwicht de concentratie van de ionen 13- ongeveer 1-1 0,10 mol is.
3p
31
0
Bereken de waarde
232043 I
17
van de evenwichtsconstante
(K) van dit evenwicht.
8
Lees verder
I
I
I
In een laboratorium wordt een joodkaliumjodide-oplossing gebruikt om het gehalte aan waterstofsulfide (H2S) in verschillende soorten water te bepalen. Deze bepaling gaat als volgt: Men voegt eerst een bepaalde hoeveelheid jood toe. Alle H2S wordt dan omgezet: H2S
+
12
-t
2
H+
+
2 r
+
S
Het overgebleven jood (dat niet heeft gereageerd met de H2S) wordt bepaald door middel van een titratie met een natriumthiosulfaatoplossing.
Een analiste voert deze bepaling van het H2S gehalteuit. Zij pipetteert 25,00 mI van het water in een erlenmeyer. Hieraan voegt zij 1,000 mmol 12 toe. Bij de titratie van het overgebleven jood is 16,13 mI 0,100 M natriumthiosulfaatoplossing nodig. 4p
32
0
_
Bereken het aantal mol H2S in 1,00 liter van het onderzochte water.
Opgavell Dioxines zijn giftige stoffen waarvan de molekulen het volgende skelet hebben:
Aan dit skelet zijn een of meer chlooratomen gebonden. 2p
33
0
Geef de structuurformules van de dioxines waarbij
één chlooratoom aan het skelet
gebonden is. In 1989 stelde het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne (RIVM) in het Rijnmondgebied een onderzoek in naar de vervuiling van koemelk met dioxines. Uit het onderzoek bleek dat de dioxines vooral voorkwamen 8,6.10'12 in het vet van de melk. Een gram melkvet bleek is In de Nederland norm dat gram dioxine te bevatten. kilo lichaamsge4,0.10.12 g dioxine per een persoon wicht per dag mag binnen krijgen. Wie dagelijks een normale hoeveelheid zuivel consumeert, afkomstig uit het in het Rijngebied bij de huisvuil-verbrandingsinstallatie mondgebied, krijgt dan teveel dioxines binnen.
artikel
3p
34
0
Bereken hoeveel gram van de onderzochte melk een persoon van 60 kg per dag mag drinken voordat hij teveel dioxine heeft binnengekregen. Neem aan dat melk 4,0 massaprocent melkvet bevat.
Let op: de laatste opgave van dit examen staat op de volgende pagina.
232043
17
9
Lees verder
!
I
I
-
Opgave12 In veel pijnstillende tabletten is de stof paracetamol verwerkt. Paracetamol heeft de volgende structuurformule: H
0
I
HO 2p
35
0
N
-©--
11
C
-
CH3
-
Geef de molekuulformule van paracetamol. Na het innemen van een pijnstillend tablet wordt paracetamol in het bloed opgenomen. In figuur 6 is het verloop van het gehalte aan paracetamol in het bloed weergegeven vanaf het tijdstip waarop het tablet werd ingenomen.
3p
36
0
Bereken hoeveel g paracetamol dit tablet tenminste bevatte. Ga hierbij uit van figuur 6 en neem aan dat het bloed-volume 5,0 liter bedraagt. De molekuulmassa van paracetamol is 151 u.
De pijnstillende werking wordt geleidelijk minder doordat paracetamol in de lever reageert met een stof A tot de volgende onwerkzame stof B:
HHHHO
o
I
?
C
-
I
H
C I
I
I
-
C I
-
C I
I
-
C
HO
11
-
C
I
-
I
0
-©--
N
11
-
C
-
CH3
OH OH OH OH
stofB 2p
37
Ism
232043
0
Geef de structuurformule
van stof A.
..
17
10
I
