Het zuiver in handen krijgen van stoffen houdt scheikundigen al eeuwen bezig en 'scheikunde', dat letterlijk 'de kunst van het scheiden' betekent, ontleent hieraan zijn naam. Tijdens deze lessenserie worden de volgende scheidingstechnieken behandeld:
Voorbeeld van een scheiding in een laboratorium
Bron: onbekend
Filtreren
Bezinken en centrifugeren
Extraheren
Destilleren en indampen
Adsorberen
Een groot deel is herhaling van klas 2, alleen zullen we nu ook ingaan op wat er tijdens de scheiding op microniveau gebeurd.
Leerdoelen
Leerdoelen theorie:
Mengsels en zuivere stoffen (herhaling van Scheikunde de basis)
Ik ken het verschil tussen een homogeen en een heterogeen mengsel.
Ik ken de overeenkomsten en verschillen tussen de volgende mengsels: oplossing, suspensie en emulsie.
Ik kan uitleggen waaruit de volgende mengsels bestaan: schuim, nevel en rook.
Ik kan de volgende begrippen gebruiken: oplosbaarheid, verzadigd, onverzadigd, oververzadigd en emulgator.
Ik kan m.b.v. een kookpuntsbepaling of smeltpuntsbepaling uitleggen of een stof zuiver is of niet.
Ik kan een smeltcurve (en curves van andere faseovergangen) schetsen en op juiste wijze aflezen.
Ik kan op macro- en microniveau beschrijven wat het verschil is tussen een zuivere stof en een mengsel.
Scheiden (nieuw)
Ik kan voor de scheidingsmethoden bezinken, centrifugeren, filtreren, extraheren, indampen, destilleren en adsorberen:
uitleggen welk type mengsel gescheiden kan worden.
uitleggen op welke stofeigenschap de scheiding gebaseerd is.
beschrijven wat je kunt doen om de scheiding te verbeteren.
de begrippen filtraat, destillaat en residu op de juiste wijze gebruiken.
voor- en nadelen benoemen.
een toepassing geven.
op zowel macro- als microniveau weergeven wat er met de stoffen in het mengsel gebeurt.
Ik kan bij een gegeven mengsel een werkplan opstellen om dit mengsel te scheiden.
Leerdoelen onderzoek vaardigheden:
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze beschrijven (helder/troebel, kleur, fase).
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze interpreteren en daarbij een passende conclusie bedenken (die antwoord geeft op de onderzoeksvraag).
Ik kan onderscheid maken tussen een waarneming en een conclusie.
Ik kan doorsnede tekeningen maken van een reageerbuis, erlenmeyer, bekerglas en een trechter.
Ik kan de scheidingsmethoden filtreren, centrifugeren, extraheren en adsorberen op de juiste wijze uitvoeren en begrijpen wat er bij elke stap gebeurd.
Voorkennis
De volgende leerdoelen behoren tot je voorkennis.
Ik kan:
de 4 uitgangspunten van het molecuulmodel beschrijven.
met behulp van het molecuulmodel het verschil tussen een zuivere stof en een mengsel beschrijven.
verschillende stofeigenschappen benoemen.
het begrip dichtheid uitleggen en gebruiken in de context van mengsels.
uitleggen wat het verschil is tussen macro- en microniveau.
In onderstaande video wordt uitgelegd wat er bedoeld wordt met de termen Macro / Micro en de verschillende stofeigenschappen worden met behulp van deze termen besproken.
Bron: www.youtube.nl Kanaal van Rory Habich
In de volgende video worden de faseovergangen op microniveau weergegeven en besproken.
Bron: www.youtube.com drie fasen
Zuivere stoffen en mengsels
Veel stoffen in het dagelijks leven zijn chemisch gezien mengsels en geen zuivere stoffen. De stoffen die samen een mengsel vormen, noemen we de componenten of bestanddelen van dat mengsel. Er zijn ook producten die wél zuiver zijn: ze bestaan slechts uit één component.
Op microniveau kun je zeggen dat zuivere stoffen uit één molecuulsoort bestaan en dat mengsels uit verschillende molecuulsoorten bestaan.
Sigarettenrook bestaat uit een mengsel van ca. 3800 verschillende verbindingen, waarvan een deel in gasvorm.
Leerdoelen
Ik ken het verschil tussen een homogeen en een heterogeen mengsel.
Ik ken de overeenkomsten en verschillen tussen de volgende mengsels: oplossing, suspensie en emulsie.
Ik kan uitleggen waaruit de volgende mengsels bestaan: schuim, nevel en rook.
Ik kan de volgende begrippen gebruiken: oplosbaarheid, verzadigd, onverzadigd, oververzadigd en emulgator.
Ik kan m.b.v. een kookpuntsbepaling of smeltpuntsbepaling uitleggen of een stof zuiver is of niet.
Ik kan een smeltcurve (en curves van andere faseovergangen) schetsen en op juiste wijze aflezen.
Ik kan op macro- en microniveau beschrijven wat het verschil is tussen een zuivere stof en een mengsel.
Soorten mengsels
Ranja, een voorbeeld
van een oplossing.
in deze paragraaf worden de mengsels die je kent uit de tweede klas kort herhaald.
Oplossingen
Mengsels van twee vloeistoffen die samen goed mengen en mengsels van een vaste stof en een vloeistof waarbij de vaste stof is opgelost in de vloeistof noem je een oplossing. Een oplossing is altijd helder (doorzichtig), maar hoeft niet kleurloos te zijn.
Wanneer er zo veel vaste stof in een vloeistof is opgelost, dat er niet meer kan oplossen, dan noem je deze oplossing een verzadigde oplossing. Wanneer de maximale hoeveelheid vaste stof nog niet is opgelost, spreek je van een onverzadigde oplossing.
Suspensies
Mengsels van een vaste stof en een vloeistof waarbij de vaste stof niet is opgelost in de vloeistof (= er zijn vaste, zwevende deeltjes zichtbaar in de vloeistof), noem je een suspensie.
Een suspensie is altijd troebel, er zijn rondzwevende vaste stof deeltjes zichtbaar. Suspensies ontmengen na enige tijd. De stof met de grootste dichtheid (meestal de vaste stof) komt op de bodem te liggen.
Emulsies
Melk: een oplossing, emulsie en
een suspensie
Mengsels van vloeistoffen die niet met elkaar mengen, noem je een emulsie.
Een emulsie is altijd troebel en er zijn rondzwevende vloeistofdruppeltjes zichtbaar. Emulsies ontmengen na enige tijd. Er ontstaan dan twee vloeistoflagen, waarin de vloeistof met de kleinste dichtheid drijft op de andere.
Er ontstaat wél een stabiele ondoorzichtige emulsie wanneer je het mengsel klopt met een 'hulpstof', een stabilisator. Voor een emulsie heet de stabilisator een emulgator: een stof die in beide vloeistoffen oplost en die er voor zorgt dat de rondzwevende vloeistofdruppeltjes niet de kans krijgen samen te vloeien tot een complete vloeistoflaag.
Schuim, Nevel en Rook
Bekijk de volgende video waarin ook de mengsels schuim, nevel en rook worden toegelicht.
Aan de orde komen de volgende begrippen: Oplossing, verzadigd, onverzadigd, oplosbaarheid, suspensie, schuim, nevel en rook.
Bron: www.youtube.nl kanaal scheikundelessen
Homogeen en Heterogeen
Bij een homogeen mengsel kun je de verschillende bestanddelen niet meer onderscheiden en bij een heterogeen mengsel zijn de verschillende bestanddelen nog wel zichtbaar. Heterogene mengsels zijn dan ook altijd troebele mengsels.
Overzicht van alle soorten mengsels.
Homogeen mengsel is regelmatig gemengd op microniveau.
Heterogeen mengsel bevat klontjes op microniveau.
Zuivere stof of niet?
Hoe weet je wanneer een stof zuiver is, of dat je te maken hebt met een mengsel of een verontreinigde stof?
Een eenvoudige methode om daarachter te komen, is het uitvoeren van een smeltpunts- of kookpuntsbepaling.
Dit geeft een directe aanwijzing over de zuiverheid van een stof. Een zuivere stof heeft een vast smeltpunt en een vast kookpunt. Bij een mengsel of een verontreinigde stof loopt de temperatuur tijdens het smelten of het verdampen omhoog.
We spreken dan van een smelttraject, respectievelijk een kooktraject.
Het temperatuursverloop tijdens het verwarmen van een zuivere stof.
Het temperatuursverloop tijdens het verwarmen van een mengsel.
Analysemethoden
De zuiverheid van stoffen wordt tegenwoordig bepaald met behulp van instrumentele analysemethoden, zoals gas- en vloeistofchromatografie, UV- en IR-spectrometrie, massaspectrometrie en NMR. In al deze gevallen berust de scheiding en/of identificatie van de componenten op een verschil in andere stofeigenschappen dan het smeltpunt of kookpunt.
In de volgende video wordt bovenstaande theorie nog een keer rustig uitgelegd.
Bron: www.youtube.nl kanaal scheikundelessen
Scheidingsmethoden
Zuivere stoffen kun je herkennen aan hun stofeigenschappen.
Voorbeelden van stofeigenschappen zijn: Kleur, geur, smaak, fase of aggregatietoestand, dichtheid en brandbaarheid.
Scheiden is het sorteren van stoffen op basis van verschillen in stofeigenschappen van de zuivere stoffen, waaruit het mengsel is opgebouwd. Zo wordt er bij de scheidingsmethode bezinken gebruik gemaakt van de verschillende dichtheden van de stoffen in het mengsel.
Op microniveau kun je scheiden beschrijven als het sorteren van verschillende moleculen.
Deze M&M's zijn gesorteerd op basis van hun kleur.
Leerdoelen
Ik kan voor de scheidingsmethoden bezinken, centrifugeren, filtreren, extraheren, indampen, destilleren en adsorberen:
uitleggen welk type mengsel gescheiden kan worden.
uitleggen op welke stofeigenschap de scheiding gebaseerd is.
beschrijven wat je kunt doen om de scheiding te verbeteren.
de begrippen filtraat, destillaat en residu op de juiste wijze gebruiken.
voor- en nadelen benoemen.
een toepassing geven.
op zowel macro- als microniveau weergeven wat er met de stoffen in het mengsel gebeurt.
Ik kan bij een gegeven mengsel een werkplan opstellen om dit mengsel te scheiden.
Samenvattingsopdracht
Herhaal de theorie over de verschillende scheidingsmethoden. Dit kun je doen door van elke scheidingsmethode apart de theorie door te nemen en/of door de samenvattende filmpjes aan het eind van dit hoofdstuk te bekijken.
Opdracht 1: Overzicht scheidingsmethoden
Vul tijdens het doornemen van de theorie het schema in, dat je in het document hieronder vindt.
Het eerste stukje van dit schema is hieronder weergegeven.
Opdracht 2 Scheidingsmethoden op microniveau
Geef bij elke scheidingsmethode een tekening waarin je op microniveau aangeeft wat er gebeurd.
Als voorbeeld zie je hieronder wat er op microniveau tijdens het filtreren gebeurd.
Bezinken en Centrifugeren
Beide methoden berusten op het verschil in dichtheid van de componenten van het mengsel.
Bezinken
Suspensies kun je laten uitzakken (bezinken). De korreltjes vaste stof zakken naar de bodem; hun dichtheid is groter dan die van de vloeistof. Wanneer de korreltjes vaste stof heel erg klein zijn kan bezinken lang duren. Net als een suspensie vertoont ook een emulsie de neiging om spontaan te ontmengen (uitzakken) door dichtheidsverschillen. Er ontstaan dan twee lagen.
Toepassing:
Als modderwater stil blijft staan, zakken uiteindelijk de klei- en zanddeeltjes naar de bodem.
Een schematische weergave van een centrifuge.
Centrifugeren
Centrifugeren is eigenlijk niets anders dan versneld bezinken. Wanneer bezinken te lang duurt, kan het bezinkproces worden versneld door opwekking van een centrifugale kracht. Voor het opwekken van een dergelijke kracht gebruiken we een centrifuge.
Toepassing:
In laboratoria is de centrifuge een veel gebruikt apparaat, bijvoorbeeld bij bloedonderzoek, zodat je de bestanddelen van bloed afzonderlijk kunt onderzoeken.
Centrifugeren is ook toepasbaar op emulsies, als het dichtheidsverschil groot genoeg is. Een voorbeeld is het ontromen van melk.
Filtreren
Filtreren berust op het verschil in deeltjesgrootte van de componenten van het mengsel.
Een mengsel van een vaste stof en een vloeistof kun je scheiden door het te laten bezinken of door te centrifugeren. Maar veel meer wordt filtratie gebruikt. De poriën van een papierfilter of fijn metalen rooster laten de vloeistof en de daarin opgeloste stoffen door. Deze vloeistof noem je het filtraat.
De vaste stof bestaat uit korreltjes, die niet door de poriën van het filter heen kunnen en daarom op het filter achterblijven; de achterblijvende vaste stof heet het residu. In het laboratorium worden filtreerpapier of speciale membraanfilters met uiteenlopende poriëngroottes gebruikt.
Wanneer er in het groot gefiltreerd moet worden, wordt textiel (filterdoek) gebruikt. Soms kan ook een dikke laag fijn zand een goed filterbedzijn.
Membraanfiltratie is een modernere vorm van filtreren. Het scheidingsmateriaal is een membraan, een uiterst dunne laag van een kunststof met poriën, die bepaalde moleculen wel doorlaat en andere niet. Om de stroming door membranen met kleine openingen te versnellen gebruikt men druk of zuigt men vacuüm. Hoe kleiner de poriën, hoe groter de benodigde druk.
Toepassing
Bij waterzuiveringsinstallaties is filtreren vaak de eerste stap in het zuiveringsproces. In dat geval wordt vaak een zandbed als filter gebruikt. Ook in de papierindustrie wordt gebruik gemaakt van filtratie, het zogenaamde trommelfiltratie.
Trommelfiltratie zoals deze onder andere in de papierindustrie wordt gebruikt.
Extraheren
Extraheren is een scheidingsmethode die berust op een verschil in oplosbaarheid van één van de componenten in een geschikt oplosmiddel.
Een goed voorbeeld is koffiezetten. Gemalen koffie is een mengsel van vele verschillende stoffen. In heet water lost een gedeelte van deze stoffen op. De gebruikte scheidingsmethode heet extraheren ('uittrekken'). De gewenste stoffen lossen wél op in heet water, de ongewenste stoffen niet (koffiedik).
Het oplosmiddel dat je gebruikt bij extractie, heet het extractiemiddel.
Extraheren is een geschikte methode voor het scheiden van mengsels van vaste stoffen. Je zoekt een oplosmiddel waarin de ene component van het mengsel wel oplost en de andere niet. Daarna kun je door filtreren en indampen de componenten ieder in de zuivere vorm verkrijgen.
Een filmpje met uitleg over de scheidingsmethode extraheren kun je hier bekijken.
Toepassing
Koffie en thee zetten is één van de meest bekende toepassingen van extraheren.
Andere toepassingen zijn het extraheren van suiker uit suikerbieten en olie uit oliehoudende zaden.
Indampen
Indampen op kleine schaal
Indampen is een scheidingsmethode die berust op een verschil in kookpunt.
Indampen is een geschikte methode om oplossingen van vaste stoffen te scheiden. Het (vluchtige) oplosmiddel verdampt, de (niet vluchtige) vaste stof blijft over. Indampen wordt meestal toegepast wanneer de vloeistof niet bewaard hoeft te worden en niet gevaarlijk of schadelijk is.
Toepassing
Bij de winning van zeezout uit zeewater wordt gebruik gemaakt van indampen.
Destilleren
Destilleren is het scheiden op basis van verschil in kookpunt.
Als je een mengsel van vloeistoffen verwarmt in een kolf, zal de vluchtigste component (de component met het laagste kookpunt) het eerst gaan koken. Door de gevormde damp te leiden naar een koeler ontstaat weer een vloeistof, die je apart op kunt opvangen. Dit noem je het destillaat. Hetgeen achterblijft in de kolf noem je het residu.
Eenvoudige destillatieopstelling
Bron: Particles in Motion
DE THEORIE HIERONDER HOEF JE DEZE PERIODE NOG NIET TE KENNEN!
DIE WORDT PAS GEVRAAGD IN PERIODE 4.
De scheiding van twee vloeistoffen kan worden verbeterd door een destillatiekolom te gebruiken. Op de destilleerkolf wordt dan een verticale buis geplaatst met glazen uitstulpingen aan de binnenkant, een spijkeropzet of vigreux genoemd. De damp met het hogere kookpunt heeft alle gelegenheid te condenseren en weer terug te stromen in de destilleerkolf. Alleen de damp van de stof met het laagste kookpunt bereikt de opening van de koeler, zodat het destillaat een zuivere stof is.
Destillatie-opstelling met een destilleerkolom (ofwel spijkeropzet).
Een video met uitleg over de destillatie van wijn vind je hier.
Toepassing in de aardolieindustrie
In het groot, in fabrieken, worden destillatiekolommen veel gebruikt. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de olieraffinage: door ruwe aardolie (een mengsel van veel verschillende koolwaterstoffen) te destilleren bij verschillende temperaturen kan men meerdere destillatiefracties opvangen. Deze fracties worden voor verschillende doeleinden gebruikt en onder verschillende namen verkocht: zo is er bijvoorbeeld petroleum, kerosine, en stookolie.
NB: raffineren betekent eigenlijk zuiveren.
Voorbeeld van een aardolieraffinaderij met meerdere destillatiekolommen voor zuivering van verschillende aardolieproducten.
Adsorberen
Adsorberen is een scheidingsmethode die gebruik maakt van het verschil in aanhechtingsvermogen.
Een bekend adsorptiemiddel is 'actieve kool', beter bekend onder de handelsnaam Norit. Actieve kool is zuivere koolstof die een speciale behandeling heeft ondergaan, waardoor het inwendig oppervlak van dit poreus materiaal zeer groot is. Hierdoor heeft het een enorm adsorberend vermogen. Diverse stoffen adsorberen (hechten) goed aan deze actieve kool, andere niet. Moleculen die eenmaal aan de actieve kool hechten kunnen niet meer los gemaakt worden.
Daarop berust ook het gebruik van Norit als huismiddel tegen diarree: de ingenomen Norit adsorbeert gassen en andere storende stoffen in de darmen.
Een adsorbens bestaat dus meestal uit zeer fijne korreltjes, die sterk poreus zijn.
Let op! Er is een verschil tussen adsorptie en absorptie. Bij adsorptie hechten de moleculen zich aan de buitenkant van het adsorptiemateriaal. Bij absorptie dringen de moleculen het materiaal binnen. Keukenpapier absorbeert dus water terwijl norit kleurstoffen in water kan adsorberen.
Toepassing
Adsorptie wordt onder andere toegepast in gasmaskers en geurvreters.
Samenvatting scheidingsmethoden
In de volgende video's worden de scheidingsmethoden nog een keer uitgelegd.
Bekijk de video's en maak tegelijk de samenvattingsopdracht die je aan het begin van dit hoofdstuk kunt downloaden. Gebruik de gemaakte samenvatting bij het leren voor de toets.
Je leert wat indampen, bezinken en centrifugeren is.
Behandeld worden de scheidingsmethoden: filtreren en extraheren.
Behandeld worden de scheidingsmethoden: destillatie, chromatografie en adsorptie.
Diagnostische toets
Test: Toets
0%
Als je antwoorden moet invullen, zorg dan dat je je antwoorden controleert op spelfouten.
Als je de toets hebt afgerond, kun je op de knop 'Bewijs van deelname/Overzicht' drukken. Je krijgt eerst een overzicht van het aantal goede en foute vragen te zien. Als je verder scrolt, kom je bij een samenvatting. Hier staan de vragen, het antwoord dat jij hebt gegeven en het juiste antwoord op de vraag.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Je gaat drie onderzoekspractica rondom scheidingsmethoden uitvoeren.
Je krijgt hier 2 lessen de tijd voor. Zorg dus dat je van te voren goed bent voorbereid, anders ga je het niet af krijgen.
Van de eerste twee onderzoeken krijg je een deels ingevuld verslag en deze maak je tijdens de uitvoering af. Voor het derde onderzoek bedenk je zelf een werkwijze.
Leerdoelen:
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze beschrijven (helder/troebel, kleur, fase).
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze interpreteren en daarbij een passende conclusie bedenken (die antwoord geeft op de onderzoeksvraag).
Ik kan onderscheid maken tussen een waarneming en een conclusie.
Ik kan doorsnede tekeningen maken van een reageerbuis, erlenmeyer, bekerglas en een trechter.
Ik kan de scheidingsmethoden filtreren, centrifugeren, extraheren, destilleren, adsorberen en chromatograferen op de juiste wijze uitvoeren en begrijpen wat er bij elke stap gebeurd.
Ik kan een eenvoudig werkplan opstellen.
Onderzoeksvragen
Je gaat proberen mengsels uit het dagelijks leven te scheiden met behulp van een aantal scheidingsmethoden en je gaat onderzoek doen naar de kwaliteit van een adsorptiemiddel (bij adsorberen).
Onderzoeksvragen:
Welke scheidingsmethode is het meest geschikt om de vaste stofdeeltjes uit groente of vruchtensappen te halen?
Welk adsorptiemiddel werkt het beste om ranja te ontkleuren?
Eigen onderzoek: Hoe kun je een mengsel van zand, zout en jood het eenvoudigst scheiden (tot je weer zuivere stoffen hebt)?
Maak hiervoor zelf een werkplan en laat deze door je docent controleren VOORDAT je met de uitvoering begint.
Maak gebruik van de al deels ingevulde verslagen voor de voorbereiding en uitvoering van je onderzoek.
Maak een samenvatting of een conceptmap met behulp van de leerdoelen van deze module.
Hiernaast zie je een voorbeeld van een kleine conceptmap.
Het is handig om kleine post-its te gebruiken voor de begrippen, deze kun je dan namelijk makkelijk verschuiven op je blaadje totdat je de voor jouw logische indeling hebt gevonden.
Mengsels en zuivere stoffen (herhaling van Scheikunde de basis)
Ik ken het verschil tussen een homogeen en een heterogeen mengsel.
Ik ken de overeenkomsten en verschillen tussen de volgende mengsels: oplossing, suspensie en emulsie.
Ik kan uitleggen waaruit de volgende mengsels bestaan: schuim, nevel en rook.
Ik kan de volgende begrippen gebruiken: oplosbaarheid, verzadigd, onverzadigd, oververzadigd en emulgator.
Ik kan m.b.v. een kookpuntsbepaling of smeltpuntsbepaling uitleggen of een stof zuiver is of niet.
Ik kan een smeltcurve (en curves van andere faseovergangen) schetsen en op juiste wijze aflezen.
Ik kan op macro- en microniveau beschrijven wat het verschil is tussen een zuivere stof en een mengsel.
Scheiden (nieuw)
Ik kan voor de scheidingsmethoden bezinken, centrifugeren, filtreren, extraheren, indampen, destilleren en adsorberen:
uitleggen welk type mengsel gescheiden kan worden.
uitleggen op welke stofeigenschap de scheiding gebaseerd is.
beschrijven wat je kunt doen om de scheiding te verbeteren.
de begrippen filtraat, destillaat en residu op de juiste wijze gebruiken.
voor- en nadelen benoemen.
een toepassing geven.
op zowel macro- als microniveau weergeven wat er met de stoffen in het mengsel gebeurt.
Ik kan bij een gegeven mengsel een werkplan opstellen om dit mengsel te scheiden.
Leerdoelen onderzoek vaardigheden:
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze beschrijven (helder/troebel, kleur, fase).
Ik kan waarnemingen op de juiste wijze interpreteren en daarbij een passende conclusie bedenken (die antwoord geeft op de onderzoeksvraag).
Ik kan onderscheid maken tussen een waarneming en een conclusie.
Ik kan doorsnede tekeningen maken van een reageerbuis, erlenmeyer, bekerglas en een trechter.
Ik kan de scheidingsmethoden filtreren, centrifugeren, extraheren en adsorberen op de juiste wijze uitvoeren en begrijpen wat er bij elke stap gebeurd.
Wat weet je nog? korte test
Onderstaande opdrachten (veelal meerkeuze) zijn goed te gebruiken om te bekijken of je de stof voldoende geleerd hebt. Je kunt na het invullen van je antwoord meteen zien of je het goed hebt gedaan en zo niet, dan krijg je feedback over je gemaakte fout.
Nadat je deze opdrachten hebt gemaakt is het verstandig om ook de toepassingsopdrachten en tenslotte de toetsopgave te maken.
Toepassingopdrachten
Opdracht 1 Vetgehalte in bouillon
Jij werkt bij de keuringsdienst van waren en krijgt de opdracht het percentage vet in bouillon te onderzoeken. Bouillon wordt gemaakt door aan een bouillonblokje, een mengsel van vaste stoffen, heet water toe te voegen.
Je gaat als volgt te werk. Je verkruimelt een bouillonblokje van 5,3 gram en voegt hier wasbenzine aan toe. Het vet lost goed op in wasbenzine en de andere stoffen niet. Het mengsel dat nu ontstaat ga je filtreren en het filtraat damp je in.
Hoe heet de scheidingsmethode die optreedt na het toevoegen van wasbenzine en voor het filtreren?
Hoe heet het soort mengsel dat is ontstaan na toevoeging van wasbenzine? Oplossing, suspensie of emulsie, leg je antwoord uit.
Geef een doorsneetekening van de opstelling die je gebruikt bij filtreren en zet de namen van de onderdelen erbij.
Zet de termen ‘residu’ en ‘filtraat’ op de juiste plaats in de tekening.
Welke stoffen vind je na afloop van de filtratie in het filter?
Leg uit waarom het eigenlijk niet zo verstandig was om hier in te dampen. Geef twee redenen.
Na het indampen blijkt er 2,2 gram vet over te blijven. Met 1 bouillonblokje kun je 500 mL bouillon maken.
Bereken de concentratie (in g/L) vet in 500 mL bouillon.
Schrijf altijd de berekening op en geef het antwoord met de juiste eenheid erachter.
VWO: Bepaal het vetgehalte in massa procenten van het bouillonblokje.
Opdracht 2 Rode wijn
Rode wijn is een mengsel van verschillende stoffen. Het bevat onder andere water, alcohol, smaakstoffen, kleurstoffen en suiker.
Youri wil van rode wijn witte wijn maken. Hij doet 150 mL rode wijn in een erlenmeyer en voegt hier een flinke schep norit (actieve kool) aan toe. Hij schud het ontstane mengsel goed.
Wat is de naam van de scheidingsmethode die Youri nu gebruikt heeft?
Teken een doorsneetekening van de erlenmeyer met rode wijn en laat zien hoe het mengsel er op microniveau uitziet.
Gebruik zwarte bolletjes voor de noritdeeltjes, rode bolletjes voor de kleurstofdeeltjes en blauwe bolletjes voor alle overige deeltjes.
Vervolgens filtreert Youri het mengsel en ziet dat de oplossing kleurloos is geworden.
Van welk verschil in stofeigenschap maak je gebruik bij filtreren?
Dana wil vervolgens de alcohol uit het overgebleven mengsel halen. Dit doet ze met de scheidingsmethode destilleren. Tijdens het destilleren wordt bovenin de destillatiekolom de temperatuur gemeten. Het resultaat van deze temperatuurmeting is hiernaast in een grafiek weergegeven.
Bereken het kookpunt van alcohol (zie grafiek) om naar Kelvin.
Is de alcohol in het residu of in het destillaat terecht gekomen? Leg je antwoord uit.
Welke conclusie kun je trekken uit het temperatuurverloop tijdens de destillatie?
Tot slot dampt Dana het overgebleven mengsel van water, suiker en smaakstoffen in. Ze weegt de hoeveelheid suiker en smaakstoffen. Deze blijken samen 1,8 gram te wegen. Het lukt Dana niet om de suiker en smaakstoffen nog verder van elkaar te scheiden.
Bereken de concentratie (g/L) suiker en smaakstoffen (samen) in de wijn.
Waarom kun je de suiker en de smaakstoffen niet van elkaar scheiden door te extraheren met water?
Opdracht 3 Eigen onderzoek
Je krijgt de opdracht om zout, krijt en kamfer van elkaar te scheiden en wel zodanig dat je alle drie vaste stoffen na afloop weer zuiver hebt.
In de tabel hiernaast vindt je iets meer informatie over deze 3 stoffen.
Schrijf een kort werkplan op om deze stoffen van elkaar te scheiden.
Welke vier verschillende scheidingsmethoden moet je gebruiken?
EINDE
Je kunt je antwoorden nakijken met onderstaande document.
In klas 2 heb je bij nasktec (nc) het onderwerp ‘de waterzuivering’ gehad. Bij dit onderwerp zijn verschillende scheidingsmethoden behandeld. Deze scheidingsmethoden zij ook weer onderdeel van de lesstof in de eerste periode bij scheikunde. Daarom heb je ter herhaling een samenvatting/tabel gemaakt. Met deze oefenopgaven kun je je goed voorbereiden op de toets. Als je voor een antwoord iets moet opzoeken in je samenvatting is dat geen probleem, maar onthoud dan dat je dit voor de toets nog extra moet voorbereiden.
De antwoorden van deze opgaven kun je in een bestand onderaan deze pagina vinden.
De waterzuivering
In de rioolwaterzuivering wordt het rioolwater eerst door roosters geleid zodat grote stukken vuil eruit worden gefiltreerd.
Komen deze grote stukken vuil in het filtraat of in het residu?
Is een rooster een filter met een kleine of een grote poriegrootte?
Vervolgens worden in een voorbezinktank kleinere stukjes verontreiniging uit het rioolwater gehaald. Denk hierbij aan zand of klei. Door het ontwerp van de tank zakken deze deeltjes vanzelf naar de bodem.
Op welke stofeigenschap is bezinken gebaseerd?
Waarom kiest men in dit geval niet voor filtreren?
Welke andere scheidingsmethode ken je om een suspensie met zand en water te scheiden? (naast bezinken en filtreren)
In de voorbezinktank wordt ook olie uit het rioolwater verwijderd. Dit zal echter niet bezinken.
Leg uit waarom olie niet bezinkt.
Het water dat de voorbezinktank verlaat is helder en dus een homogeen mengsel. Toch zit het nog vol verontreiniging. Dit is meestal organisch materiaal. Dit materiaal heeft een kookpunt dat vele malen hoger ligt dan het kookpunt van water. Destillatie is een optie om dit mengsel verder te scheiden.
Wat is de scheikundige naam van het homogene mengsel dat uit de voorbezinktank stroomt?
Laat met een tekening zien hoe dit homogene mengsel er op microniveau uitziet. Ondanks dat er meerdere stoffen in zitten mag je in je tekening uitgaan van 2 verschillende stoffen. Je hoeft dus maar 2 verschillende kleuren te gebruiken.
Waarom zou de rioolwaterzuivering geen gebruik maken van de mogelijkheid om te destilleren?
Om het organisch materiaal af te breken wordt het rioolwater gemengd met micro-organismen zoals bacteriën. Deze hebben veel zuurstof nodig. Het water wordt daarom belucht en gaat borrelen en schuimen.
Leg uit waarom de term ‘schuim’ hier onjuist is en geef de goede term voor druppels water die door de lucht vliegen.
In het verleden werd het rioolwater nog wel eens gemengd met kalk. Dit lost niet op in het water. Diverse verontreinigingen blijven aan de kalk hangen en kunnen zo uit het water worden verwijderd.
Om welke scheidingsmethode gaat het hier?
Na gedane arbeid hebben de bacteriën zich verzameld in slib tussen het afgebroken organisch materiaal. Dit slib kan men wederom laten bezinken. De bacteriën kunnen in tegenstelling tot kalk worden hergebruikt. Het overgebleven slib bevat veel waardevolle voedingsstoffen die bijvoorbeeld als meststof kunnen worden gebruikt. Het is meestal te nat voor verdere verwerking en moet gedroogd worden.
Welke scheidingsmethode wordt toegepast bij het drogen?
Laat met een tekening zien wat er op microniveau met de deeltjes gebeurt tijdens het drogen. Gebruik twee verschillende kleuren voor de verschillende deeltjes. Voor alle deeltjes die in de droge mest zitten mag je dezelfde kleur gebruiken.
EINDE
Je kunt je antwoorden nakijken met onderstaande document.
Het arrangement LC Scheidingsmethoden klas 3 2021-2022 is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Harriet Berg
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2021-11-04 09:33:14
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
Oefeningen en toetsen
Toets
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Oefeningen en toetsen van dit arrangement kun je ook downloaden als QTI. Dit bestaat uit een ZIP bestand dat
alle
informatie bevat over de specifieke oefening of toets; volgorde van de vragen, afbeeldingen, te behalen
punten,
etc. Omgevingen met een QTI player kunnen QTI afspelen.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Opdracht overzicht scheidingsmethoden
