ZEEVISSEN NRC

Transcriptie

1 ZEEVISSEN NRC Zeevissen blijken zo veel kalk-korrels uit te scheiden, dat ze 3 tot 15 procent bijdragen aan de kalkproductie in de oceaan. De vissen maken de kalkkorrels als ze zeewater drinken (Science, 16 januari). Dat zeevissen stukjes kalk uit-poepen was al een tijdje bekend. In 1991 ontdekte Pat Walsh de steentjes bij een kikvorsvis (Op-sanus bèta) uit Caraïbische wateren en suggereerde dat die kalk-brokjes een niet te negeren bron zouden kunnen zijn van kalk in de zee. Een groep van Britse, Amerikaanse en Canadese wetenschappers, onder wie Walsh zelf, heeft nu uitgerekend hoe groot de bijdrage van de been-vissen kan zijn en komt op een forse bijdrage. De belangrijkste producenten van kalk (CaCO 3 ) in zee en op de oceaanbodem blijven algen, met hun kalk-skeletjes. De zoutwatervissen dragen bij door hun waterhuishouding. Het lichaam van zeevissen is minder zout dan zeewater. Dat stelt hen voor een probleem: ze verliezen continu vocht door osmose, vooral via de kieuwen. Osmose is het verschijnsel dat watermoleculen van een oplossing met heel weinig zoutionen willen 'verhuizen' naar een oplossing met veel zoutionen. Op een membraan (zoals de meeste celwanden) dat wel water, maar geen zouten doorlaat, ontstaat druk. Er kwelt water uit de cellen. De vissen moeten dus drinken. Maar er is alleen zeewater om te drinken. Ook dan speelt osmose de vissen parten, want het opnemen van dat zeewater wordt verhinderd doordat het water in de darmen zouter (ofwel rijker aan ionen) is dan het lijf. Kalkkristalletjes uit Dat is de oorsprong van de kalkdeeltjes. Beenvissen (zowat alle vissen, vissenpoep lijken op haaien en roggen na) scheiden in hun darmen actief bicarbonaat sprekend op kalkafzettingen in de (HCO - 3 ) uit, waardoor de calcium- en magnesiumionen (Ca 2+ en Mg 2+ ) Sargassozee, waarvan neerslaan als kristallen. Dat verlaagt de osmotische waarde van het de herkomst tot nu toe water en het vermindert de kans op nierstenen. De kristallen (kalk met een raadsel was. veel magnesium) verlaten het lichaam in de poep of als slijmerige korrels. De onderzoekers deden aquariumexperimenten met de bot, een Europese platvis (Platichthys flesus) en schatten de hoeveelheid vis in zee met ecologische modellen. Zo berekenden ze dat, voorzichtig geschat, 3 tot 15 procent van alle kalkproductie in zee van de beenvissen komt. Die vissenkalk draagt ook nog eens onevenredig bij aan de zuurgraad van de ondiepe oceaan. Want kalk met veel magnesium, zoals uit de vissendarm komt, lost gemakkelijk op. Die buffert zo de zuurgraad en is een bron van carbonaat. Hester van Santen 1. In kalk komen calciumionen voor. Hoeveel protonen en hoeveel elektronen komen voor in het calcium-ion? 2. Leg aan de hand van tabel 45 van binas uit dat de uitspraak Beenvissen (zowat alle vissen, op haaien en roggen na) scheiden in hun darmen actief bicarbonaat (HCO 3 - ) uit, waardoor de calcium- en magnesiumionen (Ca 2+ en Mg 2+ ) neerslaan als kristallen. Regels 22 t/m 25 Op zijn minst vreemd te noemen is. Bicarbonaat is een gebruiksnaam voor waterstfocarbonaat-ionen.

2 Het verdwijnen van water uit de darmen van de vis zorgt voor een toenemende concentratie van ionen in de darm. Als er voldoende water verdwijnt zullen er zouten neerslaan, de kalk in de poep van de vis. Bicarbonaat ionen (waterstofcarbonaationen HCO 3 - ) kunnen met elkaar reageren waarbij het carbonaation ontstaat. Deze carbonaationen zullen met magnesium of calcium neerslaan. 3. Het waterstofcarbonaation kan zowel H + donor als H + acceptor zijn. Geef de reacties waarbij het waterstofcarbonaat-ion als H+ donor en acceptor optreedt. Noteer je antwoord als volgt: Reactie als donor: Reactie als acceptor: 4. Geef de vergelijking van de reactie waarbij uit waterstofcarbonaationen en calciumionen het calciumcarbonaat ontstaat De ontstane carbonaat-ionen kunnen met zowel de calcium- als de magnesiumionen een neerslag vormen. De oplosbaarheid van deze twee zouten is echter niet hetzelfde, de een zal eerder neerslaan dan de ander. In bron 1 is weergegeven hoe de concentraties van calcium en magnesiumionen in de oplossing afhangen van de concentratie carbonaationen Voor het beantwoorden van de volgende vraag gaan we er vanuit dat de concentratie carbonaationen in de darmen van zeevissen overal gelijk is. 5. Leg aan de hand van de grafieken in bron 1 uit dat de concentratie magnesiumionen ca 1, keer zo groot mag zijn dan die van de calciumionen voor er een neerslag ontstaat. Vermeld in je antwoord de gegevens uit bron 1 die je gebruikt hebt. De concentraties van de magnesium en calciumionen in zeewater zijn vermeld in tabel 64A van BINAS. 6. Bereken voor zeewater de concentraties van magnesiumionen en calciumionen in mol/l. Leg vervolgens uit waarom, ondanks de hogere concentratie magnesiumionen, de poep van de vissen voornamelijk uit calciumcarbonaat ontstaat. ( Neem aan dat de invloed van de osmose in de darmen op alle ionconcentraties een gelijke invloed heeft) De door vissen uitgepoepte kalk draagt door zijn bufferende werking volgens het artikel ook bij aan de zuurgraad van het ondiepe water. ( regels 31 33) 7. Beschrijf een experiment waarmee je kunt onderzoeken dat de vissenpoep als buffer werkt. 8. Leg uit of de aanwezigheid van extra carbonaat de zuurgraad zal verhogen of verlagen. De regels 1-33 zijn niet erg duidelijk. Waarom draagt vissenkalk onevenredig bij aan de zuurgraad van zeewater? Waarom is de relatie tussen zuurgraad en vissenpoep ( een mengsel van CaCO 3 en MgCO 3 ) een andere dan die tussen zuurgraad en aanwezig kalksteen. (vrijwel alleen CaCO 3 )? Wat gebeurt er met die zuurgraad? 9. Herschrijf de regels zodanig dat de hierboven genoemde vragen niet meer opgeroepen worden.

3 Bron 1 Concentratie magnesiumionen als functie carbonaation concentratie. [Mg 2+ ] 10 2 mol/l Concentratie calciumionen als functie carbonaat-ion concentratie. [Ca 2+ ] 10 5 mol/l [CO 3 2 ] 10 6 mol/l [CO 3 2 ] 10 6 mol/l

4 Antwoordmodel Opg 1 2pt Aantal protonen = atoomnr = 20 1pt Aantal electronen = protonen 2 1pt Opg 2 2pt Volgens ( opmerking 1 in) tabel 45 van BINAS zijn waterstofzouten over het algemeen goed oplosbaar in water. Volgens de regels 22 t/m 25 ontstaat een neerslag, dan is er sprake van een slecht oplosbaar zout. Waterstofzouten o.h.a. goed oplosbaar 1pt Regel neerslag = slecht oplosbaar 1pt Opg 3 3pt Reactie als donor. HCO - 3 H CO 3 Reactie als acceptor HCO H + H 2 O + CO 2 Reactive donor 1pt Reactie acceptor, H + voor de pijl en H 2 O na de pijl 1pt CO 2 na de pijl 1pt Opg 4 3pt 2HCO Ca 2+ CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca 2+ voor de pijl en CaCO 3 na de pijl 1pt H 2 O en CO 2 na de pijl 1pt Juiste coëfficiënten 1pt Opg 5 3pt Juiste manier aflezen [Mg 2+ ] en [Ca 2+ ] 1pt Bij dezelfde [CO 2-3 ] 1pt [Mg 2+ ] delen door [Ca 2+ ] conclusie quotiënt 1, pt Opg 6 4pt Berekenen concentraties: [Ca 2+ ] 0,410 delen door 40,08 en [Mg 2+ ] 1,304 delen door 24,31 1pt [Mg 2+ ] delen door [Ca 2+ ] = 5, / 1, pt De oplosbaarheid van magnesiumcarbonaat is ongeveer 1400keer groter dan die van calciumcarbonaat de concentratie van de magnesiumionen is echter maar 5x zo groot 1pt De concentratie magnesiumionen is niet hoog genoeg om ook in hoge mate neer te slaan dus voornamelijk calciumcarbonaat 1pt De verhouding tussen magnesium en calciumionen hoeft niet expliciet uitgerekend te worden. Indien uit het antwoord blijkt dat de leerling dit verhoudingsverschil herkent mogen de punten bij aandachtsbolletjes 2 en 3 worden toegekend

5 Opg 7 3pt Neem een hoeveelheid vissenpoep en breng dit in water en roer. Meet de ph van het ontstane mengsel Voeg een kleine hoeveelheid zuur toe en meet de ph Voeg een kleine hoeveelheid base toe en meet de ph Vergelijk de ph van de oorspronkelijke oplossing met die na het toevoegen van zuur en base (de laatste twee moeten nagenoeg gelijk zijn aan de oorspronkelijke om het ene buffer te laten zijn) Per ontbrekende stap -1pt Opg 8 2pt Het carbonaat is een base 1pt Het zal H + wegnemen dus de ph zal stijgen / zuurgraad hoger 1pt Opg 9 4pt De vissenkalk bevat naast calciumcarbonaat ook het beter oplosbare magnesiumcarbonaat. Hierdoor zal de [CO 3 2- ] in het zeewater groter zijn dan in een situatie waarin alleen CaCO 3 beschikbaar is van de kalksteenbodem. De bufferende werking neemt hierdoor toe ( er kan meer H + opgenomen worden). De ph zal door invloeden van buiten minder snel dalen. Inzicht dat het aanwezige magnesiumcarbonaat voor hogere [CO 2-3 ] zorgt. 1pt Toename van de buffercapaciteit 1pt Minder snelle daling ph 1pt Chemisch correct beschreven /correct Nederlands 1pt