Dagelijkse chemie
Je komt iedere dag chemie tegen. Als je 's ochtends je tanden poetst, als je je boterham eet, maar ook bij koken en schoonmaken.
In het laatste blok van dit jaar, gaan we naar deze chemie kijken.
Eerst naar de rol van scheikunde bij de schoonmaak. Wat is zeep? Hoe haal je kalkaanslag weg?
Je kunt ook op een scheikundige manier naar voedsel kijken. Wat zijn eiwitten, koolhydraten en vetten?
De grote schoonmaak
Vroeger, toen huizen nog verwarmd werden met kolenkachels, werd in het voorjaar het huis van onder tot boven helemaal schoon gemaakt, de grote schoonmaak. Ouderwetse schoonmaakmiddelen zijn groene zeep, soda en azijn. Wat kun je ermee schoonmaken en hoe werken ze?
Zeep
Met zeep kun je vet en vuil verwijderen, maar hoe werkt zeep en wat is het eigenlijk?
https://nl.wikipedia.org/wiki/Zeep_(reiniging)
Wikipedia over zeep
https://www.schooltv.nl/video/hoe-werkt-zeep-de-werking-van-zeep/
schooltv over zeep
Zeep werd 5000 jaar geleden al gebruikt in het oude Babylon. Zeep wordt gemaakt van vet en loog.
Het vet kan zowel plantaardig als dierlijk vet zijn. Loog is een basische stof en zit in verbrande plantenresten.
Tegenwoordig zijn de meeste zepen synthetisch. Ze worden gemaakt uit aardolie.
Een nadeel van natuurlijke zeep is dat het samen met de kalk in hard water kalkzeep vormt. Hard water is water waar veel kalk in opgelost zit. Dat krijg je vooral als drinkwater gemaakt wordt van grondwater, zoals hier in de buurt.
Als je met dit harde water de was zou doen met natuurlijke zeep, zou er een grauw laagje op de was achterblijven. Synthetische zeep vormt geen kalkzeep met kalk in het water.
In dit plaatje zie je in de erlenmeijer met hard water en zeep, dat het een suspensie is. Er zit kalkzeep in en de zeep schuimt niet. Met zacht water, dus waar de kalk ui is, zie je wel schuim en het water is helder.
Een zeepmolecuul heeft een kop en een staart. De kop houdt van water (hydrofiel). De staart houdt van vet en heeft een hekel aan water (hydrofoob). Zeep is een emulgator, het zorgt ervoor dat 2 stoffen die niet mengen, toch gemengd kunnen worden.
Als er ergens een vetvlek zit, gaan de staarten van de zeepmoleculen in de vetvlek zitten. De hydrofiele kop blijft buiten de vetvlek. Je kunt de vetvlek nu wegspoelen met water.
Opgaven zeep
- Teken een zeepmolecuul en geef aan welk gedeelte hydrofiel is en welk gedeelte hydrofoob.
- Dirk eet een suikerspin, Eva eet friet met mayonaise. Ze spoelen hun handen daarna af met warm water.
a. Hoe komt het dat Dirks handen wel schoon worden en de handen van Eva niet?
b. Hoe kan Eva haar handen schoon krijgen?
- Er bestaan natuurlijke en synthetische zepen.
a. Welke grondstoffen worden gebruikt voor natuurlijke zepen?
b. Welke grondstoffen worden gebruikt voor synthetische zepen?
c. Wat is een nadeel van natuurlijke zeep?
Azijn en soda
Azijn is een zuur schoonmaakmiddel. Je kunt het gebruiken om kalkaanslag te verwijderen.
In leidingwater zit soms veel opgeloste kalk. Als het water verdampt, blijft er een witte aanslag over, kalkaanslag.
Leidingwater met veel opgeloste kalk wordt hard water genoemd. In gebieden waar leidingwater wordt gemaakt uit grondwater, is het water vaak hard. Ook in de buurt van Oss heb je te maken met hard water.
Als je azijn op de kalkaanslag doet, zie je gasbelletjes ontstaan. Het gaat bruisen. Bij de reactie tussen kalk en een zuur ontstaat koolstofdioxide.
Soda is een basisch schoonmaakmiddel. Hiermee kun je vet vuil verwijderen.
Wat is zuur en basisch?
Hoe zuur of basisch een oplossing is wordt aangegeven met de zuurgraad. De zuurgraad, pH , is een getal tussen de 0 en de 14.
Oplossingen met een pH lager dan 7 worden zuren genoemd. Hoe lager de pH, hoe zuurder de oplossing. Een stof met een pH van 2 is dus veel zuurder dan een oplossing met een pH van 5.
Oplossingen met een pH hoger dan 7 worden basen genoemd. Hoe hoger de pH, hoe meer basisch de oplossing is.
Als de pH van een stof 7 is, is de stof neutraal. Zuiver water heeft een pH van 7.
Je kunt de pH bepalen met behulp van een indicator, een aanwijsstof.
Rodekoolsap is zo'n indicator. Bij neutrale pH is rodekoolsap blauw/paars. Als je een zuur toevoegt, wordt het rodekoolsap roze. Als je een base toevoegt wordt het rodekoolsap groen.
Andere indicatoren zijn lakmoes en fenolftaleine.
Als je de pHwaarde echt wil meten, moet je een pHmeter of universeel indicatorpapier gebruiken.
Het mengen van schoonmaakmiddelen.
Als je een zuur schoonmaakmiddel tegelijk gebruikt met chloorbleekloog (Glorix), ontstaat er chloorgas. Chloorgas is giftig.
Op schoonmaakmiddelen die je niet mag mengen met andere schoonmaakmiddelen staat het volgende pictogram.
Practicum zuren en basen
Practicum zuren en basen
Wat heb je nodig?
- Rodekoolsap
- Universeel indicatorpapier
- Geplastificeerde kaart
- Zoutzuur
- Gootsteenontstopper
- Glorix
- Soda oplossing
- Ammonia
- Schoonmaakazijn
- Kraanwater
- synthetische zeep
- vloeibare zeep
Wat ga je doen?
We gaan met behulp van rodekoolsap en universeel indicatorpapier de zuurgraad van de verschillende schoonmaakmiddelen bepalen.
Maak een tabel in je schrift met de resultaten.
Opgaven zuren en basen
1a. Waarvoor worden zure schoonmaakmiddelen gebruikt?
1b. Geef 2 voorbeelden van zure schoonmaakmiddelen.
1c. Waarvoor worden basische schoonmaakmiddelen gebruikt?
1d. Geef 2 voorbeelden van basische schoonmaakmiddelen.
2. Kun je kalkaanslag verwijderen met sinaasappelsap? Leg uit.
3. Een eierschaal bestaat grotendeels uit calciumcarbonaat, kalk dus.
a. Wat gebeurt er met de eierschaal als je het ei in azijn legt?
b. Waar kun je aan zien dat er een reactie plaatsvindt?
Voedsel
https://www.youtube.com/watch?v=uuxBsDyteYg
Welke stoffen moeten er in voedsel zitten?
Wat zit er in je voeding en waarvoor dient het?
Voedsel bevat bijna altijd
- Water
- Mineralen
- Vitamines
- Vetten
- Koolhydraten
- Eiwitten
- Additieven
Water
Je lichaam bestaat voor ongeveer 70% uit water. Je kunt maar een paar dagen zonder water. Water wordt in je lichaam gebruikt als bouwstof, als transportmiddel, als oplosmiddel en als thermostaat ( het houdt de temperatuur van je lichaam op peil)
Mineralen
Mineralen heb je maar in kleine hoeveelheden nodig. Ze dienen als bouwstoffen voor je skelet, cellen en weefsels. IJzer is bijvoorbeeld nodig voor de aanmaak van rode bloedcellen. Voor je botten heb je calcium (kalk) nodig.
Vitamines
Vitamines werden pas in 1900 ontdekt. Ze zijn noodzakelijk om je lichaam goed te laten werken. Ze spelen een rol in stofwisselingsprocessen. Vroeger stierven zeelui aan scheurbuik, omdat ze geen vitamine C binnenkregen op een lange zeereis.
Sommige vitamines zijn oplosbaar in vet (A,D,E en K), andere vitamines ( bv C) lossen op in water.
Vetten
Vetten zijn brandstoffen voor het lichaam. Ze zijn dus ook nodig als leverancier voor vitamines.
Koolhydraten
Koolhydraten zijn de leveranciers van directe energie. Die energie wordt vooral gebruikt om je lichaam te laten bewegen. Suiker en zetmeel behoren tot de koolhydraten. Uit koolhydraten vormt je lichaam glucose. In je cellen wordt de glucose verbrand tot koolstofdioxide en water.
Eiwitten
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Dit zijn bouwstoffen voor het lichaam, vooral voor de spieren en organen.
Additieven
Additieven worden toegevoegd aan voedsel als smaakstof, kleurstof of conserveermiddel. Het voedsel krijgt dus meer smaak, ziet er aantrekkelijker uit en blijft langer goed door de toegevoegde stoffen.
Additieven hebben vaak een E-nummer. Een E-nummer geeft aan dat dit additief is goedgekeurd door de Europese Unie.
voedingscentrum over vitamines
voedingscentrum over E- nummers
Practicum voedsel
In de komende lessen gaan we 3 practica doen die te maken hebben met voeding.
1. Mysterie van de witte poeders
2. Krabsalade
3. Drop maken
Practicum 1 en 2 doen we in groepjes van 2, practicum 3 doen we in een groepje van 4.
Je schrijft een verslag over practicum 1 of practicum 2. Per groepje van 2 worden er dus 2 verschillende verslagen ingeleverd. Dit verslag lever je op papier in. Wanneer je in het in moet leveren wordt nog bekend gemaakt.
opgaven voedsel
Opgave 1
Lees eerst de tekst over E nummers in de wiki.
Kijk op etiketten van voedingsmiddelen (of Google) en zoek 3 E-nummers.
Welke stoffen zijn het en waarom worden ze aan het eten toegevoegd?
Opgave 2
Vul de volgende tabel verder in
|
vit
|
Water of vet
oplosbaar
|
Nodig voor
|
Wat gebeurt er als je dit vit te kort komt?
|
Waar zit dit vit in?
|
|
A
|
|
|
|
|
|
C
|
|
|
|
|
|
D
|
|
|
|
|
Metalen
In het periodiek systeem der elementen staan alle atomen bij elkaar. In bovenstaand plaatje zie je een periodiek systeem. De atomen in alle blauw hokjes zijn metalen, de atomen in een roze hokje zijn niet-metalen. Er zijn dus veel meer metalen dan niet-metalen.
IJzer, koper en aluminium zijn metalen die je dagelijks tegenkomt. Misschien heb je wel sieraden aan van goud of zilver.
EIGENSCHAPPEN
Er zijn 3 eigenschappen, die alle metalen hebben.
1. Ze glanzen als ze schoon zijn.
2. Ze geleiden warmte.
3. Ze geleiden elektriciteit.
De meeste metalen zijn grijs, behalve goud en koper.
De meeste metalen zijn vast bij kamertemperatuur, behalve kwik. Kwik is vloeibaar bij kamertemperatuur..
EDELMETALEN EN NIET-EDELMETALEN
Je kunt de metalen ook verdelen in edelmetalen en niet-edelmetalen.
Edelmetalen reageren niet met andere stoffen. Goud (Au), Zilver (Ag) en Platina (Pt) zijn edelmetalen. Je vindt de edelmetalen ook als zuivere stoffen in de grond.
Niet-edelmetalen reageren wel met andere stoffen. IJzer (Fe) reageert met zuurstof uit de lucht. Er ontstaat ijzeroxide (roest). Aluminium roest ook. Er komt een dof laagje op. Dit laagje beschermd de rest van het alumium tegen verder roesten. Het oxidelaagje is niet poreus, dus het sluit het aluminium af. IJzeroxide is wel poreus, dus ijzer roest helemaal weg als je het niet beschermd.
Niet-edelmetalen vind je als verbinding in de grond.
IJzer wordt gemaakt van ijzererts. In ijzererts zit ijzeroxide (Fe2O3). In Hoogovens wordt uit ijzererts ijzer gemaakt.
De reactievergelijking van de productie van ijzer uit ijzererts is:
2Fe2 O3 (s) + 6C (s) -> 4 Fe (l) + 6 CO2
Aluminium wordt gewonnen uit bauxiet. In bauxiet zit aluminiumoxide ( Al2O3). Met behulp van elektrolyse kun je aluminium uit aluminiumoxide halen.
De reactievergelijking van de productie van aluminium:
2Al2 O3 (l) -> 4Al (l) + 3 O2
Sommige niet-edelmetalen, zoals Natrium (Na) en Kalium (K) moeten onder olie bewaard worden, omdat ze spontaan ontbranden als ze in aanraking komen met zuurstof.
Legeringen
De meeste metalen zijn in zuivere vorm niet zo stevig. Zuiver goud is een zacht en buigzaam metaal. Om het goud steviger te maken wordt het gesmolten en gemengd met andere metalen zoals zilver en koper. Het goud wordt dan steviger en je kunt er sieraden van maken. Het percentage goud in het mengsel wordt uitgedrukt in Karaat. Zuiver goud is 24 karaat. Een sieraad van 14 karaats goud bevat (14/24) x 100% = 58% goud.
Een metaalmengsel wordt een legering genoemd. Een legering heeft andere eigenschappen dan de metalen waarvan de legering gemaakt is.
Voorbeelden van legeringen:
Amalgaam: een legering met kwik. Zilveramalgaam ( kwik en zilver) werd vroeger door tandartsen gebruikt om kiezen en tanden te vullen.
Brons: een mengsel van koper en tin. Brons heeft een lager smeltpunt dan koper en wordt gebruikt voor het maken van beelden en medaiiles. in de bronstijd werden van brons bijlen en dolken gemaakt.
Messing is een mengsel van koper en zink. Veel kranen en waterleidingen zijn van messing.
Roestvast staal is een legering van ijzer en chroom of nikkel. De legering roest minder makkelijk dan zuiver ijzer.
Staal is ijzer met een hoger koolstofpercentage. Dit is geen legering, omdat koolstof geen metaal is.
Recyclen van metalen
De meeste metalen worden dus gemaakt uit metaalertsen. Deze metaalertsen worden uit de grond gehaald. De natuur kan deze stoffen niet opnieuw maken. De grondstoffen kunnen dus op raken.
In onderstaande taabel kun je zien hoe groot de voorraad grondstoffen nog is
Het is dus belangrijk om metalen te recyclen. Dit heeft 2 voordelen:
1. Je gebruikt geen of minder grondstoffen
2. Het kost minder energie om van oud metaal nieuw te maken, dan om metaal te maken uit metaalertsen.
Opgaven metalen
- In de auto-industrie wordt steeds vaker gebruik gemaakt van aluminium in plaats van staal. Aluminium heeft 2 voordelen ten opzichte van staal. Welke twee voordelen worden hier bedoeld?
- Bauxiet is de grondstof voor het maken van aluminium. Bauxiet bestaat voor de helft uit aluminiumoxide. Uit 1000 kg aluminiumoxide kan maximaal 530 kg aluminium worden gemaakt.
a. Hoeveel kg aluminium kun je maximaal maken uit 2000 kg bauxiet?
b. Hoeveel aluminium kan er maximaal gehaald worden uit 10 ton bauxiet?
- Zuiver goud is 24 karaat. Een ring van 12 karaats goud bevat 12/24 x 100% = 50% goud.
a. waarom zou zuiver goud niet geschikt zijn om sieraden van te maken?
b. Bereken hoeveel gram goud er in een ring van 20 g zit van 12 karaat goud.
c. Een gouden armband bevat 67% goud. Bereken hoeveel karaat deze armband is.
- IJzeren hekken zijn van de buitenkant vaak van een laagje zink voorzien.
a. Is dit een legering?
b Waarom brengt men een laagje zink aan op het ijzer?
- Per jaar wordt er op de wereld zo’n 20 miljard kg aluminium gemaakt. Het maken van aluminium kost veel elektrische energie. Voor het maken van 1 kg aluminium is 15 kWh elektrische energie nodig.
a. Hoeveel kWh is er nodig om de wereldjaarproductie van aluminium te halen?
b. Ongeveer 10% van alle aluminium wordt gebruikt als verpakkingsmateriaal. Hoeveel aluminium wordt er dus per jaar voor verpakkingen gemaakt?
c. Waarom is het scheiden van aluminium uit afval zo moeilijk?
- Omdat de kopermijnen nauwelijks aan de vraag naar koper kunnen voldoen, wordt er messingafval ingezameld. Waarom helpt het om messing in te zamelen als er een tekort is aan koper?
Fossiele brandstoffen
Steenkool, aardolie en aardgas zijn fossiele brandstoffen. Ze heten fossiel omdat ze miljoenen jaren geleden zijn ontstaan uit dierlijke en plantaardige resten. Steenkool wordt zowel uit steenkoolmijnen diep onder de grond als door dagbouw gewonnen. Aardolie en aardgas worden uit de grond gepompt.
In Nederland ligt een groot aardgasveld onder provincie Groningen. Aardolie en steenkool worden in Nederland (bijna) niet gewonnen.
In aardolie en aardgas zitten stoffen die bestaan uit koolstof (C) en waterstof (H) atomen. Deze stoffen worden koolwaterstoffen genoemd.
Het hoofdbestanddeel van aardgas is methaan (CH4), dus een koolwaterstof.
Als je koolwaterstoffen verbrandt ontstaat er water en koolstofdioxide.
Koolstofdioxide wordt ook wel het broeikasgas genoemd en het draagt bij aan het versterkt broeikaseffect.
In steenkool zit ook nog zwavel (S). Als je steenkool verbrandt, ontstaat er zwaveldioxide (SO2). Zwaveldioxide is (deels) verantwoordelijk voor zure regen.
Aardolie als grondstof
Met ruwe aardolie kun je niks doen. Het is een mengsel van honderden stoffen. Deze stoffen hebben verschillende toepassingen. Om de verschillende fracties te krijgen, wordt de aardolie gedestilleerd.Vanuit de destillatietoren worden verschillende fracties afgetapt.
Uit aardolie kun je dus verschillende brandstoffen, zoals benzine, kerosine en flessengas halen.
Uit de fractie waar je benzine uit kunt halen, de naftafractie, worden ook de grondstoffen voor kunststoffen (plastics) gehaald.
Kunststoffen
De nafta fractie die ontstaat bij het destilleren van aardolie, kan gebruikt worden als grondstof voor kunstoffen (plastic)
De naftafractie bestaat uit koolwaterstoffen met een kooktraject tussen de 150 en 180 graden Celsius. Deze stoffen worden vaak als brandstof gebruikt, maar door deze nafta te kraken, krijg je stoffen die je kunt gebruiken om kunststofffen mee te maken.
Kraken van nafta is het breken van lange moleculen in kleinere moleculen. De moleculen in nafta hebben een formule tussen de C4H10 en de C12 H26 Bij het kraken ontstaan stoffen als etheen ( C2H4 ) en propeen ( C3 H6 ).
Je kunt deze kleine moleculen weer aan elkaar koppelen. Dit proces heet polymeriseren en het grote molecuul dat ontstaat is een polymeer.
Een polymeer van etheen zoals je in het plaatje ziet heet poly-etheen ( afgekort PE)
PVC is een polymeer van vinylchloride, polypropeen is een polymeer van propeen.
Eigenschappen van kunststoffen
Iedere kunststof heeft specifieke eigenschappen, maar in het algemeen zijn kunststoffen
- licht van gewicht
- gaan lang mee
- gemakkelijk te maken
- flexibel
- isoleren goed ( zowel voor warmte als elektriciteit)
- kunnen goed tegen kou en warmte.
Je kunt de kunststoffen indelen in thermoplasten en thermoharders
Thermoplasten kun je gemakkelijk buigen. Ze worden zacht als je ze verwarmt.
Thermoharders zijn vrij hard en moeilijk te buigen. Ze vervormen niet als je ze warm maakt.
Kunststoffen vergaan slecht. Je hebt er lang last van.
Je kunt ze moeilijk recyclen als ze gemengd zijn met andere kunststoffen.
Opgaven fossiele brandstoffen
- In aanstekers zit vaak het gas butaan ( C₄H10).
Is butaan een koolwaterstof? Waaraan zie je dat?
Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van butaan.
- Bij het scheiden van aardolie gebruik je een stofeigenschap.
a. Van welke stofeigenschap maak je gebruik bij het scheiden van aardolie in fracties?
b. Uit welk gegeven kun je opmaken dat fracties mengsel zijn?
- Waar vind je in de destillatietoren de fracties met het laagste kookpunt? Leg uit.
Water
Functies van water
Water is voor ons van levensbelang. We bestaan voor het grootste deel uit water. We kunnen ruim 50 dagen zonder eten, maar hooguit 10 dagen zonder water.
Drinkwater is dus een belangrijke functie van water.
Het water op aarde werkt ook als een thermostaat voor de aarde. Water warmt veel minder snel op dan het land en staat die warmte ook weer veel minder snel af. Gebieden, die grenzen aan zee hebben een meer gematigd klimaat.
Water wordt ook gebruikt als warmtetransportmiddel, zowel om te koelen als om te verwarmen. Veel fabrieken koelen hun machines met koelwater. Het water in de centrale verwarming in huis vervoert warmte van de CV ketel naar de radiatoren. Als je aardappels kookt, zorgt het water ervoor dat de warmte van het fornuis bij de aardappelen komt.
Water wordt verder nog gebruikt als spoelmiddel, als jezelf of je kleren wast bijvoorbeeld.
Soorten water
Het meeste water op aarde is zout water. In het water van zeeen en oceanen zit veel zout opgelost.
Ongeveer 1% van het water op aarde is zoet water.
Zoet water is geen zuiver water. In zuiver water kom je alleen watermoleculen tegen. In zoet water, bijvoorbeeld het water in de kraan zit vaak nog wel kalk opgelost.
Alleen gedestillerd water is zuiver water.
Grondwater is regenwater dat de grond in gezakt is. Vaak zitten er in grondwater veel kalkzouten opgelost.
Oppervlaktewater is het water in beken, meren en rivieren.
Productie van drinkwater
In de buurt van Oss wordt grondwater gebruikt om drinkwater van te maken. Grondwater is al redelijk schoon water, dus het zuiveringsproces is niet zo moeilijk.
Het water wordt belucht om geurtjes en opgelost ijzer te verwijderen.
in onderstaand plaatje zie je hoe van grondwater drinkwater wordt gemaakt
In het westen van Nederland komt het drinkwater meestal uit oppervlaktewater. Dit zuiveringsproces is ingewikkelder. In oppervlaktewater zit meer vervuiling. Er kunnen ook bacterien inzitten. In onderstaand schema zie je het zuiveringsproces.
Opgaven water
1. Streep de foute woorden door:
a. Zeewater is een zuivere stof/ oplossing/ suspensie/ emulsie.
b. Zoet water is een zuivere stof/ oplossing/ suspensie/ emulsie
c. Gedestilleerd water is een zuivere stof/ oplossing/ suspensie/ emulsie
2. Je koopt bij de drogist een fles gedestilleerd water. Bedenk een proefje waarmee je kunt controleren of je echt met gedestilleerd water te maken hebt.
3. We vergelijken 1 liter grondwater met 1 liter oppervlaktewater. Welke van de twee bevat de kleinste hoeveelheid opgeloste stoffen? Leg uit.
4. Een toelaatbare concentratie van kwikdeeltjes in drinkwater is 0,001 mg/l Bereken hoeveel mg kwikdeeltjes in 3 glazen drinkwater aanwezig mogen zijn. Een glas bevat 200 ml drinkwater.
Extra opgaven
- Teken een zeepmolecuul.
- Laat met behulp van een tekening zien hoe je met zeep een vetvlek kunt verwijderen.
- Wat betekent ‘hydrofiel’?
- Wat geeft de pH aan?
- Wanneer is een stof zuur?
- Hoe noem je een stof waar je een andere stof mee kunt aantonen?
- Lost vitamine C op in water of in vet? Wat is de functie van vitamine C?
- Welke 3 eigenschappen hebben alle metalen?
- Wat is een legering?
- Geef 2 voordelen van het recyclen van metalen.
- Geef 2 nadelen van het gebruik van fossiele brandstoffen
- Waarom is het makkelijker om drinkwater te maken uit grondwater dan uit oppervlaktewater?
Antwoorden opgaven
hoe schrijf je een verslag?
