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

Transcriptie

1 001 Nieuwe Scheikunde ecoreizen bv De reis: wat en hoe? Module 03 Leerlingentekst

2 002 inhoud Inleiding 005 De wedstrijd Activiteit Stippel je reis uit Activiteit Rekenen Activiteit De experimenten per continent Activiteit Wat verstaan we onder het begrip duurzaamheid? Activiteit Kennis uitwisselen Activiteit De groene en duurzame reis berekenen Activiteit Afronding en samenvatting van de module bronnenboek 035 Hoofdstuk Het broeikaseffect Hoofdstuk Het begrip duurzaamheid

3 003 Oriëntatie Wat, waarom & hoe Wat? Ontwerp de meest groene wereldreis Waarom? Leren redeneren in duurzame kringlopen; leren samenwerken, plannen, samenvatten; berekeningen leren maken Hoe? Expertmethode in groepen van 4 of van 2 De context In deze module Fase 1 Inleiding Fase 2 Relevante vakvragen selecteren: Wat weten we al? Welke nieuwe kennis is nodig? Zie inleiding De nieuwe concepten in deze module Fase 3 Nieuwe kennis verwerven 1 Activiteit 1 t/m 4: verzamelen, ervaring opdoen 2 Activiteit 5: herordenen wat weten we al? welke nieuwe kennis nodig? 3 Activiteit 6, 7: contextvraag beantwoorden Concepten gebruiken voor andere contexten Fase 4 Afronden van de module Eigen samenvattingen maken en vergelijken met Voorbeeldsamenvattingen in activiteit 7 Formuleren onbeantwoorde vragen t.b.v volgende module in activiteit 5 Colofon Deze versie van de module Ecoreizen BV: De reis, wat en hoe? Module 3, is gemaakt door Jan van Rossum in opdracht van de Projectgroep Nieuwe Scheikunde en is gebaseerd op de module De reis om de wereld in 30 dagen van de auteurs Remko Schoot Uiterkamp en Miek Scheffers-Sap. Juleke van Rhijn heeft bij de experimenten op de verschillende continenten aanvullingen gemaakt. Deze module is geïnspireerd door de module: Op groene vakantie van de auteurs Laurens Houben en Frans Arnold. Eindredactie: Jan de Gruijter en Frans Carelsen Basisontwerp en vormgeving: Twin Media bv, Culemborg SLO, Enschede, december 2009 Disclaimer 2009 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede Het auteursrecht op dit onderwijsmateriaal voor Nieuwe Scheikunde berust bij SLO. SLO is derhalve de rechthebbende zoals bedoeld in de hieronder vermelde creative commons licentie. Het materiaal voor Nieuwe Scheikunde is tot stand gekomen in het kader van het project Nieuwe Scheikunde onder auspiciën van SLO en is mede ontwikkeld en gefinancierd door het ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschappen (OCW), Platform BètaTechniek (PBT), Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI), Stichting C3, Stichting Theorie uit experimenten (TUE), Centraal Instituut voor Toetsontwikkeling (Cito) in samenwerking met vele middelbare scholen, hogescholen, universiteiten, kennisinstellingen en (chemische) bedrijven. SLO en door SLO ingehuurde auteurs hebben bij de ontwikkeling van het onderwijsmateriaal gebruik gemaakt van materiaal van derden. Bij het verkrijgen van toestemming, het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, enz. is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van dit onderwijsmateriaal, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met SLO. Aangezien het experimenteel voorbeeldmateriaal is, dat weliswaar (groten)- deels uitgetest is, maar nog niet volledig is uitontwikkeld, kan het nodig zijn en is het toegestaan het materiaal aan te passen en op maat te maken voor de eigen onderwijssituatie. SLO ontvangt graag feedback via nieuwescheikunde@slo.nl. Hoewel het materiaal met zorg is samengesteld en getest is het mogelijk dat deze onjuistheden en/of onvolledigheden bevatten. SLO aanvaardt derhalve geen enkele aansprakelijkheid voor enige schade, voortkomend uit (het gebruik van) dit materiaal. Voor dit onderwijsmateriaal geldt een Creative Commons Naamsvermelding- Niet-Commercieel-Gelijk delen 2.5 Nederland licentie ( Aangepaste versies hiervan mogen alleen verspreid worden indien het in het colofon vermeld wordt dat het een aangepaste versie betreft, onder vermelding van de naam van de auteur van de wijzingen.

4 004 Ecoreizen bv De reis: wat en hoe? Ecoreizen bv schrijft wedstrijd uit! Ecoreizen bv is een reisbureau in oprichting en wil groen en duurzaam reizen onder jongeren stimuleren. Ecoreizen bv wil jongeren de kans geven om goedkoop en toch verantwoord groen en duurzaam te reizen! ECOREIZEN BV looft een prijs uit voor de meest groene en duurzame reis! Ecoreizen bv nodigt jongeren uit om als potentiële consultants een plan in te dienen voor een groene en duurzame wereldreis. (Zie de voorwaarden). Voorwaarden 1 Gedurende de wereldreis moet elk continent bezocht worden 2 Op minstens twee continenten moet onderzoek gedaan worden naar enkele relevante ecologische situaties. 3 Het plan moet vergezeld gaan van een folder, waarin de groene ecologische reis aangeprezen wordt. 4 Het plan moet worden gepresenteerd voor een door ECOREIZEN BV samengestelde jury, waarbij de volgende vragen aan bod moeten komen: Welke route is het meest groen en duurzaam, welk vervoermiddel wordt daarbij gebruikt, welke soort brandstof is vanuit duurzaamheid het meest voor de hand liggend, wat is nodig om de belasting van de natuur en het milieu tengevolge van deze reis te compenseren en hoeveel daarvan is nodig? 5 De presentatie en de gemaakte keuzes moeten gemotiveerd worden door middel van inhoudelijke technische, technologische en chemische argumenten en voorzien zijn van uitgewerkte berekeningen. 6 De prijs is een alternatieve wereldreis.

5 005 Inleiding (maximaal 1 les) In deze module doen jullie mee aan een wedstrijd. Daartoe wordt de klas in 7 groepjes verdeeld. Eventueel kan de map Studeeraanwijzingen worden gebruikt. Er kan op 2 manieren met deze module worden gewerkt: Manier A: Je groep mag kiezen in welke volgorde je de verschillende activiteiten plant. Nodig is wel dat jullie alle activiteiten uitvoeren. Je hoeft slechts op twee continenten een experiment te doen. Manier B: De verschillende onderdelen binnen de activiteiten worden over de diverse groepen verdeeld en aan het eind van de module moet een presentatie worden gegeven over de diverse onderdelen (expertsysteem) Naast deze leerlingentekst is er een bronnenmap en er zijn studeeraanwijzingen. Jullie docent geeft aan op welke manier jullie gaan werken! In de tekst wordt dat voortaan aangegeven met A resp. B opdracht 1 a en b Inventariseer in jullie groep wat je allemaal zou moeten onderzoeken en moeten weten om een groene en duurzame reis te kunnen maken. Doe dit op de volgende wijze: a Iedereen schrijft individueel op wat hij/zij zou willen onderzoeken en te weten zou willen komen. b Als iedereen klaar is geef je jouw papier door aan je buurman/buurvrouw. Deze leest door wat er geschreven staat en vult aan met eigen ideeën. Liefst met een andere kleur pen. c Dit doe je nog twee keer, zodat je uiteindelijk je eigen blaadje weer terug hebt. d Als het goed is heeft nu iedereen hetzelfde op papier staan. Maak nu gezamenlijk een lijst met vragen die jullie willen onderzoeken. Deze lijst komt in het groepslogboek te staan. In het vervolg noemen we deze vragen: onderzoeksvragen. opdracht 2 alleen a Maak nu een planning met je groep. Dit doe je door de verschillende activiteiten door te lezen en dan een keuze te maken in welke volgorde je aan de slag wil gaan. Dit geldt voor Activiteit 1 tot en met activiteit 4. Deze mag je in een willekeurige volgorde doen. Houd rekening met je eigen onderzoeksvragen (zie het resultaat van opdracht 1). Deze onderzoeksvragen moeten allemaal aan bod komen in je onderzoeksplanning. Als er vragen zijn die volgens jullie niet aan de orde komen in de geformuleerde activiteiten, maak dan een plan hoe je deze vragen zou kunnen beantwoorden. opdracht 3 alleen a Bespreek de onderzoeksplanning met je docent. Zorg voor een gedegen werkplan als je een experiment gaat doen en laat dat ook door je docent of de TOA goedkeuren. Tot slot Deze module wordt in activiteit 7 afgerond met de folder of presentatie en daarna wordt de prijs uitgereikt. Veel succes en zorg dat je de wedstrijd wint!

6 006 opdracht 2 alleen B Eerst beginnen alle groepen met Activiteit 1, het uitstippelen van jullie reis. Vervolgens gaan jullie activiteit 2 uitvoeren. Daarbij leren jullie rekenen met de nieuwe eenheid mol. Je hebt deze eenheid nodig om met chemische reacties te kunnen rekenen. Ook leren jullie werken met het molair volume. Daarna wordt aan de hand van onderstaand schema de taken over de diverse groepen verdeeld: Groep nummer Doet uit activiteit 3 experiment Bestudeert uit het bronnenboek 1 Europa Bron 1.1 Broeikaseffect de oorzaken 2 Azië Bron 1.2 en 1.3 Broeikaseffect De gevolgen en De oplossingen 3 Afrika Duurzaamheid Bron 2.1 Begrip duurzaam 4 Zuid-Amerika Duurzaamheid Bron 2.2 Voorbeelden 5 Noord-Amerika Duurzaamheid Bron 2.3 Kringlopen 6 Australië Duurzaamheid Bron 2.4 Duurzaamheid en NS 7 Antarctica Duurzaamheid Bron 2.5 Samenvatting Laat je bij het bestuderen van de bronnen inspireren door de opdrachten in het begin van activiteit 4. Ten slotte voeren jullie activiteit 6 uit (laat iedereen zelf de berekeningen uitvoeren ter controle), waarna je aan de hand van aanwijzingen in activiteit 7 een presentatie per groep moeten geven Alleen A Activiteit 1: Stippel je reis uit In deze activiteit gaan jullie je wereldreis uitstippelen. Hierbij moet je rekening houden met het feit dat de reis groen en duurzaam moet zijn. Voor achtergrondinformatie hierover kun je de bronnen 1.1 en 1.2 bestuderen. Als je dat gedaan hebt, ga je de onderstaande zaken uitwerken, bespreken en uitrekenen. opdracht 1 a en b Stippel jouw wereldreis uit; wat wil je zien van de wereld? Spelregels Je hebt 30 dagen om de wereld rond te reizen. Je vertrekt uit je woonplaats en moet daar na 30 dagen weer uitkomen Je bezoekt alle continenten. Je mag overal de Nederlandse tijd aanhouden Op elk continent kun je een experiment doen. Kies er twee uit. Je mag zelf weten op welk continent je het bij dat continent horende experiment uitvoert. Het is handig om gebruik te maken van een atlas. Deze kun je misschien lenen bij een aardrijkskundedocent. Op kan je omrekenen van miles naar kilometers indien nodig. (Omrekening: 1 mile = 1,609 km). Op kun je je reisafstanden laten berekenen. Voer gewoon je begin- en eindplaats in (in het Engels) en laat het programma rekenen. Je moet minimaal 3 verschillende vervoersmiddelen gebruiken waarvan één de bioethanol-auto.

7 007 Om het niet te ingewikkeld te maken: Vliegtuig: de afstand tussen twee plaatsen = afstand hemelsbreed (as the crow flies) Boot: afstand tussen 2 plaatsen = afstand hemelsbreed (tenzij je duidelijk om moet varen!) Landvoertuigen: de afstand tussen twee plaatsen = afstand hemelsbreed * 1,5. Je mag natuurlijk ook gebruik maken van het gratis te downloaden programma GoogleEarth en/of GoogleMaps a Welke continenten ga je bezoeken? b In welke volgorde doe je dat? opdracht 2 a en b Kies je vervoersmiddelen a Bedenk welke vervoersmiddelen je gaat gebruiken voor je reis (let op reistijd en brandstofverbruik!). b Je mag gebruik maken van de volgende vervoersmiddelen: fiets, benzineauto, bio-ethanolauto, bus, trein, boot en vliegtuig (uiteraard kun je alleen de laatste twee gebruiken om over water te komen, maar verder mag je ervan uitgaan dat overal goede snelwegen en/of spoorwegen liggen). Vervoersmiddel Brandstof Formule Snelh. 1 Verbr. 2 Dichth. 3 Max.h. 4 Fiets Glucose C 6 H 12 O ,0 1,58 10 Auto Benzine C 7 H ,3 0,72 10 Auto Bioethanol C 2 H 5 OH ,80 10 Bus Diesel C 8 H ,0 0,82 17 Trein Kolen / Elektriciteit C ,6 3,50 22 Boot Stookolie C 10 H ,5 0,95 22 Vliegtuig Kerosine C 9 H ,6 0, Gemiddelde snelheid van het voertuig in km/uur 2 Verbruik van het voertuig in (pers*km)/l (=aantal km dat 1 persoon kan reizen per liter brandstof) 3 Dichtheid van de brandstof in kg/l 4 Aantal uur dat je maximaal op één dag met dit vervoersmiddel kunt reizen c Bereken voor elke soort gebruikte brandstof de hoeveelheid brandstof die je nodig hebt voor je reis. A en B Activiteit 2: Rekenen In deze activiteit ga je leren hoe je met dichtheden, met gram en met porties kunt rekenen. In de scheikunde noemen we deze portie mol. Nadat je bestudeerd hebt hoe je kunt rekenen met een mol, ga je uitgebreid oefenen aan de hand van opgaven. Verder ga je kennismaken met het molair volume. Lees onderstaande tekst als leestukje (1a) door. Daarna begin het echte werk door te gaan rekenen Je hebt dit nodig om de experimenten in activiteit 3 te begrijpen en uiteindelijk de hoeveelheid CO2 die bij jullie reis vrijkomt te kunnen berekenen!

8 008 Een behulpzame winkelier, een chemische parabel Leesstukje 1a Maatscheppen Rond 1800 waren er in Engeland nogal wat mensen die graag scheikundeproeven uitvoerden. Voor de spullen die ze nodig hadden konden ze terecht bij John Dalton, zelf ook chemie-enthousiast. Veel van zijn klanten waren niet zo precies. Ze kochten spullen, mengden die en hoopten dan dat er iets opmerkelijks zou gebeuren. Maar anderen waren zorgvuldiger. Zij wisten dat stoffen in vaste massa-verhoudingen met elkaar reageerden. Zij kwamen bij John Dalton aan met heel nauwkeurige boodschappenlijstjes waarop ze precies aangaven hoeveel ze van elke stof nodig hadden. Dalton moest dan alles precies afwegen en dat kostte hem veel tijd. Daarom brak Dalton zich het hoofd over een handiger systeem. In een snoepwinkel had hij gezien hoe klanten zelf uit de voorraadbakken met snoep met een maatschep de gewenste snoep konden scheppen. Zelfbediening! Zoiets wilde Dalton ook, maar zijn klanten waren lastiger. Ze wilden namelijk niet van elke stof zomaar een schepje. Nee, zij wilden, bijvoorbeeld om zwart koperoxide te maken vier keer zoveel grammen koper als grammen zuurstof. Voor koperjodide moest je juist weer twee keer zoveel grammen jood nemen als grammen koper. Als je in plaats van koper ijzer wilde gebruiken had je bij een aantal reacties weer een achtste minder nodig. >>

9 009 Dalton probeerde al die verhoudingen aan elkaar te koppelen en van die verhoudingen één lijst te maken. Hij begon met de elementaire stoffen, de grondstoffen van de scheikunde. Gelukkig voor hem waren er destijds nog niet zoveel elementen bekend. Op grond van die lijst wilde hij voor elke elementaire stof een aparte maatschep maken. Als iemand bijvoorbeeld loodzwart wilde maken, moest hij lood en zwavel in de verhouding 13 gram lood op 4 gram zwavel laten reageren. Met de juiste maatschep voor lood, die hoorde bij de bak met lood, en de maatschep voor zwavel voor de bak met zwavel, kon Dalton dan meteen die stoffen in de goede verhouding aanbieden voor de reactie. Die maatscheppen moesten dus porties scheppen die niet gelijk waren in grammen maar chemisch gelijkwaardig dat wil zeggen dat die porties bij een reactie steeds helemaal opgingen, dat niets overbleef. Een deel van de elementaire stoffen zijn gasvormig, die kun je niet scheppen, dat moesten maatflessen worden. Maar er waren meer problemen. Dalton had voor de massaverhouding waterstof - zuurstof in water de verhouding 1 gram waterstof op 6 gram zuurstof doorgekregen. Dus de maatfles zuurstof moest 6 maal zoveel grammen bevatten als de fles voor waterstof. Voor ammoniak was voor zover bekend de massaverhouding waterstof - stikstof 1 op 4. Dus de fles voor stikstof moest 4 maal zoveel grammen bevatten als de fles voor waterstof. Als Dalton s idee dat de massaverhoudingen van de elementen in een lijst samengebracht konden worden, correct was zouden dus stikstof : zuurstof in de verhouding 4 gram : 6 gram moeten reageren. Niet dus, metingen leverden een verhouding op van 4 gram stikstof op 5 gram zuurstof. Je zou denken als de lijst niet blijkt te klop pen, weg ermee en iets anders beden ken. Maar een prachtig idee geef je niet zomaar op en zeker John Dalton niet. Hij was ervan overtuigd dat de lijst opgesteld kon worden. Het idee was goed maar volgens hem waren de metingen van de massaverhoudingen die hij aangeleverd kreeg, niet goed. Daar was wel wat voor te zeggen. De massaverhoudingen van andere chemici waren inderdaad (nog) niet nauwkeurig. Zijn eigen metingen evenmin. Het was en is ook moeilijk om de massaverhoudingen precies te bepalen. (Als jullie zelf al massaverhoudingen bepaald hebben door proeven te doen, zullen jullie je daar iets bij kunnen voorstellen.) Zo goed en kwaad als het kon maakte Dalton een lijst. Hij begreep dat zodra hij één (maat)schep gekozen had, de rest van de maatscheppen daaraan aangepast moest worden zó dat telkens voor elk ander element een chemisch gelijkwaardige portie genomen werd. Na een tijdje experimenteren kwam hij op het verstandige idee om uit te gaan van het lichtste element en daarbij een (maat) schep te nemen die precies één gram waterstof kon bevatten. Zo hoopte hij het rekenwerk eenvoudig te houden, met weinig breuken. De figuur hieronder laat de lijst zien die Dalton in 1803 opgestelde. >> >>

10 010 Waterstof (hydrogen in het Engels), het lichtste element, kreeg dus een maatschep van 1 gram. Dalton gebruikte nog geen letters voor de elementen zoals wij gewend zijn ( H voor waterstof, N voor stikstof ) maar cirkelsymbolen. Achter die tekens staan de gewichten van elke maatschep of maatfles (w van weight). Vaak bleken de meetgegevens die Dalton voor zijn maatscheppen gebruikte niet correct te zijn. Dan moest hij zijn lijst weer aanpassen. Maar soms ging het duidelijk mis en dat lag niet aan verkeerde meetgegevens. John Dalton had de maatschep voor zwavel en zuurstof zo gemaakt dat een maatschep zwavel ongeveer tweemaal zoveel gram zwavel bevatte als een maatfles zuurstof. Dat kwam vaak goed uit, voor zwaveloxide ( een stinkend gas waar je hoofdpijn van krijgt, maar dat heel geschikt is om bijvoorbeeld wijnflessen steriel te maken voordat je ze vult) bleek dat je de helft van de zwavel overhield. Dalton controleerde het zelf en inderdaad: om alle zwavel te verbranden had je voor 1 maatschep zwavel precies 2 maatflessen zuurstof nodig. Niet ongeveer, maar precies twee. In plaats van de lijst aan te passen te veranderen vermeldde Dalton voortaan bij zijn lijst dat voor zwaveloxide de schepverhouding zwavel - zuurstof niet 1 op 1 maar 1 op 2 moest zijn. Dalton deed dit eigenlijk met flinke tegenzin, want hij wilde zijn systeem zo eenvoudig mogelijk houden. Eigenlijk wilde hij niets liever dan dat alles eenvoudig 1 op 1 reageerde. Toch kwamen er meer van zulke gevallen, waarbij je niet één portie met één portie kon laten reageren. Dalton noteerde dan bij die stoffen hoeveel maatscheppen van de ene stof en hoeveel van de andere nodig waren. Later bedacht de Zweedse chemicus Berzelius daarvoor de formules zoals wij ze kennen, bijvoorbeeld SO 2 en Fe 2 O 3 De formule SO 2 bijvoorbeeld gaf aan dat je voor zwaveloxide per maatschep zwavel twee maatflessen zuurstof nodig had. En de naam werd zwavel-di-oxide. Berzelius schreef overigens SO 2, pas later kozen chemici voor SO 2. Dalton overigens vond het systeem van Berzelius niks. Daltons maatscheppen en Berzelius formules werden populair onder scheikundigen. Er werd veel moeite gedaan om de massaverhoudingen bij reacties precies te meten om zo een nauwkeuriger lijst te kunnen aanleggen. Ook in het buitenland ging men zijn systeem gebruiken. Dalton was nogal halsstarrig als het ging om zijn lijst aan te passen. Hij hield vast aan de eenvoudigste formules zoals HO voor water en HN voor ammoniak, hoewel collegachemici zoals de Italiaan Avogadro heel sterke argumenten hadden om die formules aan te passen ( H 2 O en H 3 N ). Mede door die onenigheid ontstonden verschillende lijsten en werd het voor chemici lastig om elkaars resultaten nog te begrijpen. Het duurde tot 1860 voordat chemici het onderling eens werden over de juiste gewichten van de maatscheppen én over de formules. Dalton was toen al 16 jaar dood. In dat jaar werd een groot scheikundecongres gehouden in Karlsruhe (Duitsland) en werden de chemici het eens over de lijst die de Italiaanse chemicus Cannizarro voorgesteld had. De eenheid Mol Tegenwoordig gebruiken chemici nog steeds het systeem van maatscheppen van Dalton en de bijbehorende formules. Natuurlijk niet helemaal zoals Dalton het deed, maar zijn idee staat nog steeds overeind. Het verschil is dat jullie nu veel meer weten over de precieze verhoudingen en de formules. Maar elke chemicaliënfabrikant zet nog steeds op zijn potten hoeveel gram de maatschep van John Dalton zou scheppen. In de twee eeuwen sinds Dalton zijn er verschillende namen bedacht voor zijn maatscheppen zoals equivalenten (gelijkwaardige hoeveelheden), formulegewicht, gramequivalenten en gramatomen. Uiteindelijk is er gekozen voor de naam mol.

11 011 Om een hoeveelheid stof aan te geven kennen jullie al de massa en het volume. De bijbehorende eenheden zijn g en L of dm 3. Er komt nu dus nog een mogelijkheid bij: de mol. Mol is eigenlijk een eenheid net als gram. De bijbehorende grootheid is chemische hoeveelheid. Het symbool voor chemische hoeveelheid is n. Figuur 1 Volume (V) eenheden: L(iter)/dm3, cm3/ml Massa (m) eenheid: kg, g(ram), mg Hoeveelheid stof Chemische hoeveelheid (n) eenheid: mol, mmol, kmol 1b Leren rekenen met mol Jullie hebben met het begrip (chemische) portie leren werken. Jullie zagen ook dat die chemische portie voor de elementen steeds een verschillende massa oplevert. Voor het element waterstof is een portie gelijk aan 1,0 gram, voor zuurstof 16 gram enz. Als je redeneert vanuit deeltjes bevatten die porties evenveel deeltjes. Het verschil in massa per atoom heeft tot gevolg dat de porties van twee elementen qua massa verschillen. Na veel verschillende benamingen is internationaal een nieuwe naam en een nieuwe definitie bedacht voor onze portie: namelijk de mol (Engels: mole). Een mol koper (met formule Cu) heeft een massa van 63,55 gram. Een mol koolstof (met formule C) heeft een massa van 12,01 gram. Een mol zuurstofgas (met formule O 2 ) heeft een massa van 32,00 gram maar geen 16,00. Immers het molecuul zuurstof bevat 2 atomen O. Vragen a Wat is de massa van 1,00 mol koperoxide? ( formule CuO) b Wat is de massa van 1,00 mmol mol kooldioxide? ( formule CO 2 ) Jullie noemen de massa van 1,00 mol van een stof de molaire massa van die stof. De molaire massa duid je aan met het symbool M. De eenheid van de molaire massa is g mol 1. Die molaire massa verschilt per stof! Voor een aantal stoffen staan die in Binastabel 98. c Hoeveel mol waterstofgas komt overeen met 1,00 gram? Hoeveel gram zuurstofgas komt overeen met 2,00 mol? d Wat is de massa van is 1,00 mol water? e Hoeveel mol water komt overeen met 1000 gram water? f Wat is de massa van 3,2 mol zuurstofgas?

12 012 Reactievergelijkingen en mol Jullie hebben geleerd dat bij chemische reacties atomen behouden worden. Dat betekent dat je niets kwijt kunt raken van een element en evenmin iets erbij kunt krijgen. Daarom vinden chemici dat de reactie tussen waterstof en chloorgas niet helemaal goed weergegeven wordt door H 2 + Cl 2 HCl Chemici zeggen dat deze beschrijving niet klopt. Ze willen H 2 + Cl 2 2 HCl Chemici noemen deze beschrijving niet voor niets een reactievergelijking, links en rechts, voor en achter de pijl moet gelijk zijn. Met gelijk zijn bedoelen ze dat er wat betreft elementen niets zoek raakt, niets zomaar opduikt. Met behulp van de reactievergelijkingen kun je op twee manieren uitleggen dat de elementen behouden blijven. De reactievergelijking vertelt je in welke verhouding chemische hoeveelheden (mol) van de beginstoffen reageren en hoeveelheden (mol) van de eindstoffen ontstaan. Als de vergelijking klopt is het aantal mol van elk element voor en achter de pijl gelijk. Elk element heeft zijn eigen atoomsoort. Als elementen behouden zijn, moeten van elk element de atomen uit de (moleculen) van de beginstoffen terugkomen in de moleculen van de eindstoffen. Uit de reactievergelijking kun je aflezen hoe dat gebeurt, waar elk atoom terechtkomt. Van stoffen naar deeltjes In de derde klas heb je kennis gemaakt met het molecuulmodel en atoommodel. Volgens het molecuulmodel heeft een molecuul de volgende eigenschappen: een molecuul is het kleinste deeltje van een stof; moleculen van dezelfde stof zijn identiek; moleculen van verschillende stoffen zijn verschillend. Het atoommodel beschrijft een atoom als volgt: moleculen zijn opgebouwd uit atomen; atomen zijn onvernietigbaar; atomen van één element zijn identiek; atomen van verschillende elementen zijn verschillend. Avogadro voegde hier aan toe (zie experiment met gassen 1c): Gelijke volumina van verschillende gassen bevatten gelijke aantallen deeltjes. Voorwaarde is wel, dat de temperatuur en de druk van die gassen gelijk is. a Waarom moet die voorwaarde gesteld worden? De formule van een stof wordt nu een molecuulformule. Eén molecuul water, H 2 O, bestaat uit twee atomen waterstof en één atoom zuurstof. stofformule molecuulformule Het aantal deeltjes waaruit één mol stof bestaat is lang na Avogadro experimenteel bepaald op ongeveer 6, mol 1. Dit noemen we de constante van Avogadro. mol stof constante van Avogadro = 6, deeltjes/mol

13 013 Je kunt nu van elke stof zeggen, via opzoeken in Binas, wat de molaire massa is als je de molecuulformule kent; hoeveel gram van een bepaalde stof overeenkomt met het aantal mol; hoeveel gram of liter van de verschillende stoffen bij een reactie met elkaar reageren. 1c Experimenten met gassen Gassen zijn voor de mensen heel lang moeilijk te hanteren geweest. En nog veroorzaken ze meer problemen dan vaste stoffen of vloeistoffen. Denk maar eens aan koolzuurgas: als je de CO 2 die je produceerde kon opvegen zou alles minder problematisch zijn. Proeven met gassen a Bespreek met je begeleider wanneer en hoe je Experiment 1.1 gaat uitvoeren. experiment 1.1 Gassen wegen De apparatuur Gassen wegen vraagt gevoelige apparatuur omdat gassen veel minder wegen dan vaste stoffen en vloeistoffen. Een liter water weegt ongeveer een kilo, ongeveer duizend gram dus. Een liter lucht weegt iets meer dan een gram per liter. Er zijn op school waarschijnlijk meerdere mogelijkheden om nauwkeurig te wegen. Gassen kun je niet zomaar op een weegschaal leggen. Je moet een gas in ieder geval opsluiten in een vat. Om gassen te wegen moet je dat vat ook kunnen wegen zonder een gas erin, dus vacuüm. a Kun je uitleggen waarom je het vat vacuüm moet kunnen zuigen? b Leg uit of je lucht kunt wegen door eerst een lege ballon te wegen, vervolgens lucht in die ballon te blazen ( bijvoorbeeld één liter), de ballon dicht te knopen en opnieuw te wegen. Jullie gebruiken bij de volgende metingen steeds een grote spuit van 100 ml, een afsluitstop en een metalen staafje. Bij het wegen moeten de stop en de staaf steeds worden meegewogen met de spuit. Figuur 2 en 3 vacuüm lucht Het weeginstrument op de foto s heet een bovenweger. Deze bovenweger weegt tot een honderdste gram nauwkeurig. c Leg uit of dat nauwkeurig genoeg is om gassen te wegen.

14 014 Bij het wegen moeten de afsluitdop en de staaf steeds worden meegewogen met de spuit. Allereerst wordt de spuit helemaal leeg gedrukt en afgesloten met de dop. Dan wordt met de stop nog steeds op de opening de zuiger naar buiten getrokken en vastgezet met het metaalstaafje. De spuit wordt nu gewogen op de bovenweger. d Leg uit of je zo ook het vacuüm hebt meegewogen. Lucht wegen a Voer de meting nu uit. b Haal dan de stop van de spuit afgehaald en plaats hem weer erop. Weeg opnieuw. c Leg uit waarom de weegschaal nu meer aangeeft. d Welke conclusie over het gewicht van lucht kun je nu trekken? e Bereken uit de meetgegevens hoeveel de massa van een liter lucht is. (litergewicht) In BINAS tabel 12 kun je de dichtheid van lucht opzoeken. Boven getallen in de kolom dichtheid staat T= 293 K f Wat betekent dat en waarom is dat van belang? Er staat ook p = p 0 g Wat betekent dat en waarom is dat van belang? Ook staat er boven de tabel kg m 3. h Wat betekent dat? Voor lucht staat in de kolom dichtheid het getal 1,239. i Maak een zin waarin je zonder het woord dichtheid te gebruiken, zo zorgvuldig mogelijk vertelt wat dit getal 1,239 betekent. j Komen de omstandigheden waarbij jullie de metingen hebben uitgevoerd overeen met die van de BINAS-tabel? Geef de omstandigheden waaronder jullie de metingen hebben uitgevoerd. k Komt jullie meting van de dichtheid van lucht (enigszins) overeen met de waarde uit BINAS? Geef aan waarom je dat denkt. l Bereken in procenten hoeveel jullie waarde afwijkt van de waarde uit BINAS. Stel dat de waarde uit BINAS is 100%. m Hebben jullie een verklaring voor de afwijking? n Herhaal de beide metingen, bereken daaruit opnieuw de massa van 100 ml lucht en vergelijk de uitkomst met de eerste bepaling. Conclusie? Andere gassen wegen a Vraag aan je begeleider aan welke gassen jullie nu gaan wegen. b Vul de spuit met 100 ml van het gas, sluit deze af met de stop, bevestig de metaalstaaf en weeg de spuit. Bereken nu de massa van 100 ml van dit gas. c Verzamel zoveel mogelijk gegevens over andere gassen die andere groepen van de klas hebben verkregen in kolom 2 van de tabel. d Bereken nu ook de ontbrekende waarden in kolom 3 en kolom 5 en vul deze in. Na dit experiment weet je hoe je gassen kunt wegen en kun je voortaan gebruik maken van gegevens die anderen hebben verzameld. Je weet nu hoe ze in BINAS zijn gekomen. Je hebt misschien niet waterstofgas en zuurstofgas gewogen, maar wel kennis gemaakt met het principe. Voor een nauwkeurige bepaling is wel wat preciezere apparatuur nodig dan op school beschikbaar is.

15 015 naam Jullie (berekende) waarden Waarden volgens BINAS Dichtheid in gram per liter (g L 1 ) Molaire massa/ dichtheid = Molair volume (L mol -1 ) Dichtheid in gram per liter (g L 1 ) Waterstof 0,090 2,016 Zuurstof 1,43 32,00 Stikstof 1,25 28,02 Waterdamp ** 0,81 18,02 Kooldioxide 1,986 Ammoniak 0,77 Methaan 0,72 Butaan 2,67 Lucht 1,293 Aardgas 0,833 Molaire massa g mol -1 b Vul de ontbrekende getallen in in kolom 5(molaire massa) en bereken daarna m.b.v. de waarden van deze kolom 5 en de waarden van kolom 4 (dichtheid) de waarden voor klom 3 en vul deze in in kolom 3. Wat valt je op? Bij een bepaalde temperatuur blijkt dan het volume van 1,00 mol van elk willekeurig gas een vaste waarde te hebben. We noemen dit het molair volume V m De eenheid van V m is Lmol 1 Demoproef 1.2 is weer een bewijs van het bestaansrecht van het molair volume V m experiment 1.2 Maak een opstelling met een rondbodemkolf met aan de zijkant een uitgang voor een gasmeetspuit en bovenin een kurk met daarin een injectiespuit. Breng 0,250 g CaCO 3 (kalksteen) onderin de rondbodemkolf. Spuit met de injectiespuit 4,0 ml 4 M zoutzuur op het kalksteen. Lees af op de gasmeetspuit hoeveel ml CO 2 (g) is ontstaan. Doe hetzelfde maar dan met 0,163 g zinkpoeder en lees de gasmeetspuit pas af als de temperatuur van het gas weer tot kamertemperatuur is gedaald. Het kalksteen reageert als volgt met het zoutzuur: CaCO 3 (s) + 2H + (aq) Ca 2+ (aq) + CO 2 (g) + H 2 O (l) Het zink in het 2e deel: Zn(s) + 2H + (aq) Zn 2+ (aq) + H 2 (g) Berekeningen bij deze proef: 1 Laat zien dat zowel in de eerste als in de tweede proef de ingespoten 16 mmol in overmaat aanwezig is. 2 Bereken het aantal mmol CO 2 en het aantal mmol H 2 dat ontstaat als je aanneemt dat alle kalksteen en alle zink op gaat. Als experiment 1.2 geslaagd is dan moet je bij beide proeven een volume hebben gevonden van ongeveer 60 ml (heb je gecorrigeerd voor het toevoegen van 4,0 ml zoutzuur?). De berekening bij 2 zou moeten geven dat je ook evenveel mmol CO 2 (g) als H 2 (g) hebt. Op

16 016 zich is dit vreemd immers waterstof is een klein molekuul en CO 2 is veel groter. Toch nemen ze hetzelfde volume in. We mogen dus de deze conclusie trekken: 1,0 mol van ieder willekeurig gas heeft bij gelijke temperatuur en druk altijd hetzelfde volume. We noemen dat het molair volume symbool V m. De eenheid van het molair volume is Lmol 1 Misschien zie een overeenkomst tussen het molair volume en het de molaire massa M Met de molaire massa kan je een massa van iedere hoeveelheid stof omrekenen naar het aantal mol. Met het molair volume kan je het volume van een gas omrekenen naar het aantal mol. Dit geldt dus niet voor een vloeistof of een vaste stof! c Schrijf de waarde van V m 0 0 C en 25 0 C op, zie tabel 7 van Binas theorieblad Chemisch rekenen 1 Rekenen met massa s Massaverhoudingen gelden altijd, het maakt niet uit hoeveel je van een stof neemt. Het overmaat is het overschot van een stof, dus wat er te veel is. 2 Rekenen met mol De mol Eén mol van een stof is de hoeveelheid waarvan de massa in gram gelijk is aan de massa van een deeltje van de stof in u. Een bepaald, heel groot, aantal moleculen noem je de chemische hoeveelheid stof. Het symbool van de chemische hoeveelheid is n. De eenheid ervoor heet mol. De molaire massa De massa van 1,000 molecuul suiker C 12 H 22 O 11 is: 12 x 12,01 u + 22 x 1, x 16,00 = 342,3 u de massa van 1,000 mol van suiker is 342,3 g. Dus is de molaire massa van suiker is 342,3 g mol 1 In symbolen M(C 12 H 22 O 11 ) = 342,3 g mol 1 Molaire massa s kun je berekenen uit atoommassa s. De grootheid is chemische hoeveelheid stof, het symbool is n en de eenheid mol. Aantal mol = massa / molaire massa In symbolen ; n = m / M Massa = aantal mol x molaire massa Voorbeeldsommen Som 1 Bereken het massapercentage chloor in pvc (C 2 H 3 Cl) n De atoommassa van chloor bedraagt 35,45 u. De molecuulmassa van pvc bedraagt n x 62,49 u. In een macromolecuul pvc bevinden zich n Cl-atomen, met een gezamenlijke massa van n x 35,45 u. Het massapercentage chloor in pvc bedraagt dus: n x 35,45 u x 100% = 56,73% n x 62,49 u

17 017 theorieblad vervolg Som 2 Hoeveel g water komt overeen met 3,0 mol van deze stof? Van mol naar gram. We moeten dus vermenigvuldigen met de mol massa van water: 3,0 mol H 2 O = 3,0 mol x 18,02 g mol 1 = 54 g H 2 O. Som 3 Uit hoeveel moleculen bestaat 50 mg vitamine C (C 6 H 8 O 6 )? Van gram via mol naar aantal deeltjes. Eerst mg omzetten in g. 50 mg = 5, g. Delen door de molmassa van Vitamine C. 5, g 5, g vitamine C = = 2, mol 176,0 g mol -1 Vermenigvuldigen met 6, , mol = 2, x 6, = 1, moleculen vitamine C. Som 4 Hoeveel mol alcohol heb je als je uitgaat van 45,00 ml alcohol? Dichtheid van alcohol is: 0, kg/m 3 = 0,80 g/ml Dus 1,0 ml weegt 0,80 gram. Hier uit volgt dat 45,00 ml = 45,00 x 0,80 = 36 gram alcohol 36 gram alcohol (ethanol) komt overeen met 36 g gedeeld door 46 g/mol (u) = 0,78 mol. Omrekenschema volume massa chemische hoeveelheid (mol) aantal deeltjes Volume (V) eenheden: L/dm 3, ml/ cm 3 x ρ : ρ Massa (m) eenheid: kg, g, mg : M x M Chemische hoeveelheid (n) eenheid: kmol, mol,mmol x 6, : 6, Aantal deeltjes N (geen eenheid!) Oefenopgaven 1 Bereken de molmassa van, laat zien hoe je aan je antwoord komt: a Fosforzuur (H 3 PO 4 ) b Ethanol (C 2 H 6 O) c Barnsteenzuur (C 4 H 6 O 4 )

18 018 theorieblad vervolg 2 Wat is de massa van: a 2,7 mol kaliumfluoride; KF? b 0,122 mol oxaalzuur; H 2 C 2 O 4? c 4, mol lood? 3 Wat is de chemische hoeveelheid van: a 17,5 gram koolstofdioxide; CO 2? b 0,50 gram kalk; CaCO 3? c 12,0g azijnzuur C 2 H 4 O 2? 4 Hoeveel deeltjes komen voor in (bedenk dat 1,00 mol 6, deeltjes bevat) a 0,050 mol aspirine? b 10,0 g ijzeroxide; Fe 2 O 3? c 5,0 ml tetra CCl 4? De mol in reactievergelijkingen Aluminium (Al) en broom (Br 2 ) reageren met elkaar tot aluminiumbromide. (AlBr 3 ) Als je deze beschrijving omzet in een kloppende reactievergelijking krijg je het volgende: 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 Je kunt dit lezen als 2 Al atomen reageren met 3 broommoleculen tot 2 maal het aluminiumbromide. Om dat er vaste massaverhoudingen zijn zou je ook mogen zeggen: 2000 aluminiumatomen reageren me 3000 broom moleculen tot 2000 maal het aluminiumbromide. Of om het nog mooier te maken 2 mol aluminiumatomen reageren met 3 mol broommoleculen tot 2 mol aluminiumbromide. (de mol is immers niets anders dan een heel groot aantal deeltjes). Maar uit de vorige opgaven weten we dat we van de mol makkelijk naar massa s kunnen rekenen. Vandaar dat de vraag Hoeveel gram broom nodig is om 10 g aluminium volledig te laten reageren niet zo heel moeilijk te beantwoorden is. Stap 1 Stel een kloppende reactievergelijking op. 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 Stap 2 Plaats onder de gegeven stof het aantal g in een soort schema en bereken het aantal mol van de gegeven stof 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 10 g : 26,98 g mol 1 0,37 mol Stap 3 Bepaal de molverhouding (van gegeven-gevraagd) uit de reactievergelijking. Al : Gev Br 2 = 2 : 3 (zie reactievergelijking) en bereken het aantal mol van de gevraagde stof

19 019 theorieblad vervolg 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 10 g : 26,98 g mol 1 x 3/2 0,37 mol 0,56 mol Stap 4 Bereken het gevraagde door te vermenigvuldigen met de molaire massa van Br 2. 2Al + 3Br 2 2AlBr 3 10 g 59 g : 26,98 g mol 1 : 159,8 g mol 1 x 3/2 0,37 mol 0,56 mol 5 Oefen het rekenen aan reacties met het 4 stappenschema met de volgende opgaven. a Bereken hoeveel gram magnesiumoxide, MgO, kan ontstaan bij het verbranden van 2,00 g magnesium. b Bereken hoeveel gram ijzer je kunt maken uit 100 kg ijzeroxide Fe 2 O 3. Wanneer je methanol, CH 4 O verbrandt ontstaan koolstofdioxide CO 2 en water H 2 O. c Stel een kloppende reactievergelijking op voor de verbranding. d Bereken hoeveel gram water ontstaat als je 5,0 ml methanol verbrandt. e Bereken met behulp van het molair volume (25 0 C) de hoeveelheid CO 2 als je dezelfde hoeveelheid methanol verbrandt Schema berekeningen Volume Massa Chemische hoeveelheid Volume (V) eenheden: L(iter)/dm 3, cm 3 /ml Alle stoffen ρ = m/v Massa (m) eenheid: kg, g(ram), mg Alleen gassen! V m = V/ n Hoeveelheid stof Alle stoffen M = m/ n Chemische hoeveelheid (n) eenheid: mol, mmol, kmol

20 020 A en B Activiteit 3: De experimenten per continent In deze activiteit kun je bij het bezoek van een continent een experiment doen met het doel met behulp van de resultaten bepaalde berekeningen te oefenen. Dit soort berekeningen heb je nodig bij activiteit 5 en 6. Bovendien kun je hiermee bonuspunten verdienen die van belang kunnen zijn bij de beoordeling van jullie reis. Lees de beschrijving goed door en kies er twee uit, waarvan je denkt dat de berekeningen bij het betreffende experiment een goede oefening zijn. Mocht je toch nog in moeilijkheden komen bij de berekeningen oefen dan nog even met een opgave aan het eind van activiteit 2. experiment 3.1 Europa: Rennies Figuur 4 Doel Bepaling van carbonaatgehalte in Rennies Inleiding Het levensritme in Europa is de afgelopen decennia steeds hoger geworden. Mensen moeten aan steeds hogere eisen voldoen. Vrouwen combineren een baan met een huishouden en een gezin. Het is dus het continent om last te krijgen van maagzuur. Maagzuur kan bestreden worden met Rennies. Een Rennie bevat diverse bestanddelen, waaronder calciumcarbonaat en magnesiumcarbonaat. Daarnaast bevat het nog andere stoffen. Als je nu een Rennie in contact brengt met een zure oplossing, krijg je een gasontwikkeling. Door de massa-afname te meten kun je het carbonaatgehalte berekenen. De optredende reactievergelijking (voor calciumcarbonaat) is: CaCO 3 (s) + 2 H + (aq) + (2 Cl (aq)) CO 2 (g) + H 2 O(l) + Ca 2+ (aq) + (2 Cl (aq)) Een soortgelijke reactie kun je ook opstellen voor magnesiumcarbonaat Uitvoering Breng 20 ml zoutzuur in de erlenmeyer van 100 ml. Bepaal de massa van erlenmeyer + zoutzuur. Noteer de massa!

21 021 Weeg 2 Rennies nauwkeurig af. Noteer die massa! Breng de twee tabletten in de erlenmeyer. Na 10 à 15 minuten is de gasontwikkeling gestopt. Je moet er tussendoor steeds goed schudden. Bepaal nu weer de massa van erlenmeyer + inhoud. Noteer de massa! Vragen bij de proef 1 Noteer al je waarnemingen: massa erlenmeyer + 20 ml M zoutzuur.g massa 2 Rennies-tabletten.g massa erlenmeyer + inhoud ( na afloop).g 2 Bereken de massa-afname ten gevolge van het ontweken gas. 3 a Bereken het aantal mol gas dat ontweken is. Neem aan dat het molair volume 24,5 L mol 1 is 2 b Hoeveel mol carbonaat ( CO 3 ) was er dus aanwezig? Leg uit. 4 Bereken nu het massapercentage carbonaat per Rennie-tablet. Geef de volle dige berekening. Volgens de bijsluiter bevat een Rennie-tablet 578,1 mg calciumcarbonaat en 75,5 mg magnesiumcarbonaat. 5 a Bereken hoe groot volgens de fabrikant het totale massapercentage carbonaat van één Rennie-tablet moet zijn. b Vergelijk met de door jouw gevonden waarde. c Verklaar een eventueel verschil. experiment 3.2 Azië: Het waterstofperoxide-gehalte in mondspoelmiddelen Figuur 5 Doel Het gehalte oxidatiemiddel bepalen in een stof Inleiding Azië is het continent van de scherpe spijzen en dus is een onderzoek naar mondspoeling hier wel op zijn plaats.

22 022 Figuur 6 erlenmeyer omgekeerde maatcilinder Je komt in het dagelijks leven waterstofperoxide waarschijnlijk vaker tegen dan je zou denken bijvoorbeeld bij gebruik van mondspoelmiddelen. Mondspoelmiddelen zijn vaak waterstofperoxide-oplossingen. Het gevormde waterstofperoxide wordt versneld ontleed door toevoeging van bruin steen. Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water en zuurstof. Deze zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze hoe veelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstofperoxide. Uitvoering Bepaal de massa van een lege erlenmeyer. Meet 5 ml mondspoelmiddel nauwkeurig af, en breng het in de lege erlen meyer. Bepaal de massa van de erlenmeyer met 5 ml mondspoelmiddel. Maak nu de opstelling compleet zoals hieronder aangegeven: Voeg nu een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af. Tussendoor goed schudden zodat het geheel goed mengt. Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig de maatcilinder omhoog of omlaag te bewegen. Zorg dat er geen gas ontsnapt. Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit volume! Vragen bij de proef Vwo 1 Noteer hieronder je meetwaarden: massa afgewogen mondspoelmiddel =.g volume gevormd gas =.ml Het molair volume is 24,5 L mol 1 2 Geef de reactievergelijking voor het ontleden van waterstofperoxide in water en zuurstof. 3 a Bereken het aantal mmol zuurstof dat ontstaan is met behulp van het molair volume. b Met hoeveel mmol waterstofperoxide komt dit overeen? Geef de berekening. c Bereken nu het massapercentage waterstofperoxide in de onderzochte oplossing. Geef de volledige berekening. 4 Je kunt de dichtheid van de gebruikte waterstofperoxide-oplossing berekenen aan de hand van je meetgegevens. Geef deze berekening. 5 Als je onderling gaat vergelijken zullen de uitkomsten verschillen. Leg uit hoe dat komt.

23 023 Uitvoering Schenk 30,0 ml water in een erlenmeyer van 100 ml. Laat een vitamine C-tablet in de erlenmeyer vallen. Schud zo nu en dan voor zichtig. Het bindmiddel dat in het tablet aanwezig is, zal niet volledig oplos sen maar dat is niet zo erg. Voeg nu 5 ml zetmeeloplossing toe. Dat doen we om het einde van de reactie beter te kunnen waarnemen. Vul een injectiespuit met de jood-oplossing waarin 0,10 mol jood per liter is opgelost (noteren!) en noteer het opgezogen volume zo nauwkeurig mogelijk. Spuit nu straaltjes van circa 0,5 ml joodoplossing in de vloeistof in de erlen meyer. Als de oplossing begint te verkleuren, ga je voorzichtig druppelsgewijs verder met toevoeexperiment 3.3 Afrika: Het vitamine C-gehalte in een vitamine C-tablet Figuur 7 Doel Bepaling van het vitamine C-gehalte in een vitamine C-tablet Inleiding Je kent misschien wel de reclame met het jongetje dat het over pitamientjes heeft. Natuurlijk zijn vitamines noodzakelijk, maar of het nu ook een noodzaak is om het via tabletten naar binnen te krijgen, is maar de vraag. Bij een normaal eetpa troon krijg je voldoende vitamines binnen. Er zijn echter veel mensen die van mening zijn dat een extra hoeveelheid vitamine C een betere weerstand geeft. In Afrika hebben grote groepen mensen geen normaal eetpatroon, voor hen is een extra hoeveelheid vitamine C enorm belangrijk. En de geneesmiddelenindustrie speelt daar natuurlijk handig op in door onder andere vitamine C-tabletten op de markt te brengen. Maar als je die tabletten slikt, zit er dan wel de hoeveelheid vitamine C in die de fabrikant op de verpakking aangeeft? In deze proef zullen we het gehalte vitamine C in vitamine C-tabletten gaan be palen. Vitamine C staat in de scheikunde ook wel bekend onder de naam ascorbi nezuur.

24 024 gen totdat de oplossing in de erlenmeyer blijvend donker (donkerblauw) kleurt. Nu is de reactie voltooid. Noteer het totaal aantal ml jood-oplossing dat je toegevoegd hebt. De opgetreden reactie kun je als volgt in een vergelijking weergeven: C 6 H 8 O 6 (aq) + I 2 (aq) C 6 H 6 O 6 (aq) + 2 H + (aq) + 2 I (aq) (vitamine C) Achtergrondinformatie Ascorbinezuur(v. Gr. a = niet, Fr. scorbat = scheurbuik), chemische verbinding die bekend is als vitamine C. Het is een stof die goed oplosbaar is in water en bij 190 C ontleedt. De stof komt voor in allerlei citrusvruchten, tomaten, verse groeten en paprika. Vroeger bereidde men het op technische schaal uit paprika s, tegen woordig wordt het synthetisch bereid uit glucose. Ernstig tekort aan vitamine C veroorzaakt scheurbuik, vroeger een gevreesde ziekte onder Indië-vaarders. De eerste genezing van scheurbuik werd in 1535 gemeld toen een scheepsbemanning herstelde na het nuttigen van een aftreksel van groene spar rennaalden. Pas in 1932 werd vitamine C als stof geïdentificeerd: toen pas werd bewezen dat vitamine C de formule C 6 H 8 O 6 heeft. Vragen bij de proef 1 Noteer hier al je waarnemingen: molariteit joodoplossing =.mol L 1 Dus in 1 liter zit mol jood. beginstand injectiespuit =.ml eindstand injectiespuit =.ml De gebruikte jood-oplossing is jodiumtinctuur, een jood-alcohol-oplossing. Jood lost niet in water op, wel in alcohol. Daarom maakt men gebruik van een jood-alcohol-oplossing. 2 Leg duidelijk uit waarom jood niet in water oplost en wel in alcohol (gebruik voor alcohol: ethanol). In de derde klas is het begrip reagens ingevoerd. 3 a Geef de definitie van reagens? b Welk reagens heb je bij deze proef gebruikt? Leg uit! 4 a Bereken aan de hand van de meetgegevens hoeveel mmol vitamine C er in het tablet aanwezig was. Geef de volledige berekening. Tip: Uit het aantal ml gebruikte joodoplossing kun je het aantal mol reagerende jood berekenen. Dan weet je ook hoeveel mol vitamine C dat is. b Hoeveel mg vitamine C is dat? Geef de berekening. c Klopt de hoeveelheid met de door de fabrikant opgegeven waarde? Conclusie? 5 Eigenlijk zou je moeten weten welke andere stoffen er, naast vitamine C, in het tablet zitten. Waarom? 6 Tot slot om te oefenen in het rekenen met dichtheden: Gegeven is dat de dichtheid van de joodoplossing is 0,909 x 10 3 kg/m 3. a Bereken de massa van de hoeveelheid joodoplossing die gebruikt is bij dit experiment. b Bereken uit de resultaten die je gevonden hebt de massa van het reagerende jood. (Gebruik hierbij het aantal mol jood dat gereageerd heeft.) c Bereken nu de dichtheid van de alcoholoplossing die je hebt gebruikt uitgedrukt in de juiste eenheden en vergelijk deze met de waarde in Binas.

25 025 experiment 3.4 Noord-Amerika: Aanstekergas Figuur 8 Doel Het bepalen van de molmassa van een gas en daaruit afleiden met welk gas men te maken heeft. Inleiding Noord-Amerika wordt al vele jaren geplaagd door enorme processen tegen de tabaksindustrie. De schadevergoedingen lopen in de miljoenen dollars. Het is dus het continent bij uitstek om berekeningen te doen aan aanstekergas. Een samengeperst gas is een gas dat bijvoorbeeld wordt gebruikt voor het vullen van aanstekers of een hobbybrander. Door het samenpersen wordt het gas vloeibaar gemaakt, zodat het veel minder ruimte inneemt. In het volgende experiment wordt op een eenvoudige manier de molmassa van zo n gas bepaald. Uitvoering Bouw de opstelling zoals die staat weergegeven in onderstaande figuur. Weeg de bus, waarin het gas zich bevindt. Noteer de massa! Figuur 9 gasflesje omgekeerde maatcilinder

26 026 Verbind een slang aan de uitstroomopening van de bus. Vang nu 1 liter van het samengeperste gas op in de met water gevulde maat cilinder van 1 liter die omgekeerd in de bak staat. Zorg dat op het eind het waterniveau binnen en buiten de cilinder even hoog staat door voorzichtig de maatcilinder naar boven of beneden te bewegen. Zorg ervoor dat er geen gas ontsnapt. De slang wordt verwijderd van de bus. Weeg de bus opnieuw. Noteer die massa ook! Bereken nu de massa van het ontsnapte gas. Het molair volume is 24,5 L mol 1 Vragen bij de proef 1 Bereken nu de molaire massa met behulp van de massa van de 1 liter gas. Geef de berekening. 2 LPG is een vloeibaar gemaakt gasmengsel. Het bestaat uit propaan en butaan die in een bepaalde verhouding aanwezig zijn. Als nu gegeven is dat er 40 volume % propaan en 60 volume % butaan aanwezig is in LPG, bereken dan de gemiddelde molaire massa van LPG. Je kunt ervan uitgaan dat er een alkaan of alkaanmengsel in de bus aanwezig is. 3 a Beredeneer of het een zuiver alkaan is of een alkaanmengsei dat in de bus aanwezig is. b Beredeneer afhankelijk van je antwoord op vraag 3a: 1 als het een alkaan is: welk alkaan? 2a als het een mengsel moet zijn: uit welke alkanen kan het mengsel zijn samengesteld? 2b bereken de samenstelling van het gasmengsel in volume % experiment 3.5 Zuid-Amerika: Het natriumperoxoboraatgehalte in wasmiddelen Figuur 10 Doel Het gehalte van een oxidatiemiddel in een stof bepalen.

27 027 Inleiding Zuid-Amerika met zijn enorme sloppenwijken kan wel wat extra waskracht gebruiken. Op dit continent doe je een onderzoek naar wasmiddelen. Waterstofperoxide is een oxidatiemiddel. Je komt in het dagelijks leven waterstof peroxide waarschijnlijk vaker tegen dan je denkt: bij gebruik van mondspoelmid delen, nieuwe glorix (zonder chloor), sommige wasmiddelen, gebitsreinigers. Als je op de verpakking van die producten kijkt, vind je echter de naam waterstofpe roxide vaak niet terug. Hooguit dat er oxiderende stoffen aanwezig zijn. De werk zame stof in veel van die producten is natriumperoxoboraat die bij oplossen ont leedt in onder andere waterstofperoxide. In de volgende proef gaan we bepalen wat het massapercentage natriumperoxo boraat, Na 2 H 4 B 2 O 8, in wasmiddelen is. Als natriumperoxoboraat opgelost wordt in water, ontleedt het peroxoboraat in metaboraat en waterstofperoxide volgens: Het gevormde waterstofperoxide kan daarna versneld ontleed worden door toe voeging van bruinsteen. Daarbij ontleedt het waterstofperoxide in water en zuur stof. Deze zuurstof ontwijkt als gas en de hoeveelheid die ontstaat kan gemeten worden. Deze hoeveelheid zuurstof is een maat voor de hoeveelheid waterstof peroxide. Uitvoering Weeg ± 2 g wasmiddel zo nauwkeurig mogelijk af. Noteer de massa! Breng dit in een erlenmeyer van 100 ml. Voeg 30 ml water toe en schud even. Maak nu de opstelling compleet zoals hieronder aangegeven: Figuur 11 erlenmeyer omgekeerde maatcilinder Voeg nu een schepje bruinsteen toe en sluit de erlenmeyer snel af. Er tussendoor goed schudden zodat het geheel goed mengt. Als er geen gas meer gevormd wordt, ga je het waterniveau binnen en buiten de omgekeerde maatcilinder even hoog maken door voorzichtig de maatcilinder omhoog of omlaag te bewegen. Zorg dat er geen gas ontsnapt. Daarna lees je de stand van de maatcilinder af. Noteer dit gasvolume! Vragen bij de proef 1 Noteer hieronder je meetwaarden: massa afgewogen wasmiddel =.g volume gevormd gas =.ml Het molair volume is 24,5 L mol 1 2 a Leg uit waarom natriumperoxoboraat goed oplost in water. b Geef de reactievergelijking voor het oplossen van natriumperoxoboraat in water.