natuur-, scheikunde en techniek voor de onderbouw handboek havo-vwo deel 2a

Transcriptie

1 natuur-, scheikunde en techniek voor de onderbouw handboek havo-vwo deel 2a

2 SENSOR NATUUR-, SCHEIKUNDE EN TECHNIEK VOOR DE ONDERBOUW HANDBOEK HAVO-VWO DEEL 2A AUTEURS: FONS ALKEMADE BORIS BERENTS MET MEDEWERKING VAN: PETER COX WIM VAN DEN MUNCKHOF TWEEDE DRUK MALMBERG S-HERTOGENBOSCH

3 Inhoudsopgave Werken met Sensor 4 1 De waterzuivering Startopdracht 8 1 Water 9 2 Scheidingsmethoden 17 3 Drinkwaterzuivering 25 4 Rioolwaterzuivering 33 Samenvatting 40 2 De auto Startopdracht 46 1 Motoren voor auto s 47 2 Beweging van auto s 54 3 Krachten op auto s 61 4 Zuinig en schoon vervoer 70 Samenvatting 75 3 De digitale camera Startopdracht 80 1 Licht 81 2 Lenzen 89 3 Kleur 98 4 De digitale camera 106 Samenvatting 114 Gereedschappen 118 Practicummaterialen 120 Register 122 3

4 Op de foto zie je een band met kettingen er om. Dat zijn sneeuwkettingen, die zorgen er voor dat de banden op een dikke sneeuwlaag toch voldoende grip hebben om veilig te kunnen rijden. Zo'n sneeuwketting is een technisch product waar mensen een lastig probleem mee hebben opgelost: hoe kun je veilig autorijden op een dikke laag sneeuw? De materiaalkennis die nodig is om dit soort producten te maken, komt uit de scheikunde. De natuurkunde geeft duidelijkheid over de grip die banden op het wegdek hebben en de techniek zorgt voor de juiste toepassing van die kennis. In dit geval voor de sneeuwkettingen die het rijden in de winter een stuk veiliger maken. 6 7 HOOFDSTUK 1 Kennismaken met techniek en natuurwetenschappen 8 HOOFDSTUK 1 Kennismaken met techniek en natuurwetenschappen afbeelding 5 Zonder natuurkunde geen disco. 12 HOOFDSTUK 3 De kermis afbeelding 38 In deze attractie ben je even gewichtsloos. afbeelding 1 Scherpe stenen pijlpunten om te jagen. afbeelding 6 Zonder biologie geen kennis van de levende wezens. afbeelding 7 Een wetenschapper aan het werk. Een constructie: is een bouwwerk dat bestaat uit onderdelen die met elkaar verbonden zijn; moet meestal stevig zijn, dus niet vervormen; Stevigheid heeft te maken met veiligheid. De veiligheid van een constructie wordt ook beter als hij sterker en stabieler is. Er zijn enkele constructies die opmerkelijk stevig zijn door hun vorm, namelijk de driehoeksconstructie en de boog constructie. De driehoeksconstructie is een constructie waarbij drie stangen een driehoek vormen. Je kunt een driehoeksconstructie vrijwel niet indrukken of uitrekken. De boogconstructie is een constructie waarbij een gebogen element is ingeklemd tussen twee vaste punten (bijvoorbeeld een brug). Een constructie zoals de achtbaan is opgebouwd uit stangen en balken: Deze balken zijn meestal niet massief. Niet massief betekent: ze zijn niet helemaal opgevuld met materiaal. Door materiaal uit een massieve balk weg te halen ontstaat een profielbalk. Het weghalen van materiaal hoeft niet altijd tot een verzwakking te leiden. Profielbalken kunnen verschillende profielvormen (doorsnedes) hebben. Een plaat: is een element waarvan de dikte veel kleiner is dan de lengte en breedte; kun je stevig maken door hem op een bepaalde manier te vervormen. HOOFDSTUK 1 Kennismaken met techniek en natuurwetenschappen HOOFDSTUK 1 Kennismaken met techniek en natuurwetenschappen HOOFDSTUK 3 De kermis Constructies kun je beschermen tegen de gevolgen van trillingen door ervoor te zorgen dat de plekken waar de onder delen van de constructie verbonden zijn, soepel zijn. Hierdoor gaat de constructie niet meetrillen en gaat dus niet kapot. Hierbij spreekt men van slimme constructies. Een achtbaan en andere attracties moeten veilig zijn voor gebruikers en omstanders: Men moet kunnen zien of alle beugels bij de inzittenden gesloten zijn. Dat kan met sensoren. Sensoren zijn apparaatjes ( voelers ) die een grootheid omzetten in een elektrisch signaal. De treintjes van de achtbaan mogen niet op elkaar botsen. Daarom zijn er remzones waarin een treintje veilig kan stoppen. Bij hoge constructies (zoals het reuzenrad) speelt de stabiliteit een belangrijke rol: Een constructie is stabiel als hij vrijwel niet omvalt als er tegen geduwd wordt. Je kunt de stabiliteit vergroten door het grondvlak van de constructie te vergroten. Het grondvlak is het gebied op de grond tussen de poten van de constructie. Bij het veiliger maken van constructies moeten altijd verschillende factoren tegen elkaar worden afgewogen: Veiligheid mag bijvoorbeeld niet heel veel geld kosten. Veiligheid moet niet te veel ten koste gaan van: het plezier van de gebruikers; de arbeid die de exploitant moet verrichten bij transport en opbouwen. Werken met Sensor Elk hoofdstuk van Sensor is op dezelfde manier opgebouwd. Handboek Elk hoofdstuk begint met een openingspagina. Je vindt hier een overzicht van de paragrafen, werkstukken en proeven bij het hoofdstuk. Bij een paragraaf kan een computersymbool staan. Dit betekent dat er een computerles is voor deze paragraaf. Je vindt de computerles op de methodesite. Startopdracht Gereedschappen thuis 8 Paragraaf 1 Het ontstaan van producten 9 Extra Natuurwetenschappen 12 2 Een idee uitwerken 14 Extra Tekenen met de computer 21 3 Materiaal kiezen 24 Extra Nieuwe materialen 31 4 Veiligheid 33 Extra Het vervoer van gevaarlijke stoffen 38 Samenvatting 40 Werkstukken 1 Een kandelaar van messing en hout 2 Een woonwijk tekenen Proeven 1 De invloed van een hoge temperatuur op water 2 Hoe sterk is een verbinding van klittenband? 3 Het volume van voorwerpen bepalen 4 Welke stoffen geleiden geen elektriciteit? 5 De buigbaarheid van hout 6 Open onderzoek (1): Klittenband 7 De brandbaarheid van een aantal vloeistoffen 8 Open onderzoek (2): Veiligheidsmaatregelen 1 Kennismaken met techniek en natuurwetenschappen Aan het begin van elk hoofdstuk staat een startopdracht. Dit is een klassikale opdracht. De opdracht laat je alvast kennismaken met de leerstof uit het hoofdstuk. Soms hoort er bij de startopdracht een filmpje, dat te vinden is op de methodesite. In dat geval staat er een computersymbool achter de titel van de startopdracht. Startopdracht Gereedschappen thuis Het is heel gezond om elke dag een stuk fruit te eten. Bijvoorbeeld een appel. Veel mensen schillen een appel voordat ze hem eten. Daarvoor gebruiken ze een mes. Daarmee kun je de schil er goed afhalen en de appel in kleine stukjes snijden. Lang geleden hadden de mensen geen messen zoals wij die kennen. Zij gebruikten schrapers. Dat waren stenen met scherpe randen. Daarmee konden ze de huid van dieren af halen. Die stenen schrapers waren handige gereedschappen. Jij gebruikt ook gereedschappen. Bijvoorbeeld bij het tanden poetsen, maar ook op school. Noem vijf gereedschappen die jij thuis dagelijks gebruikt. Je docent schrijft alle gereedschappen op het bord. Zorg dat je gereedschappen noemt die anderen niet genoemd hebben. 1 Het ontstaan van producten Thuis kom je technische producten tegen, zoals de televisie, de telefoon of een magnetron. Deuren zijn voorzien van sloten en er is verwarming en licht. Deze producten zijn voor ons inmiddels vanzelfsprekend, maar hoe ontstaan technische producten eigenlijk? De eerste producten Lang geleden was het leven s winters zwaar. Er waren nog geen huizen zoals nu. Mensen leefden in grotten of ondergrondse holen. Daar hadden ze minder last van de kou. Het eten werd rauw gegeten, ook vlees of vis. Dit duurde totdat ze leerden om vuur te maken. Vuur gaf licht en warmte en als ze een stuk vlees een tijd boven het vuur hielden, was het gemakkelijker te eten. De mensen maakten schalen om het voedsel in te verwarmen, maar ook gereedschappen. Gereedschappen zijn werktuigen waardoor je sneller of beter kunt werken. Voorbeelden van gereedschappen zijn hakbijlen om brandhout te hakken of pijlen met scherpe punten om te kunnen jagen (afbeelding 1). Gereedschappen worden technische producten genoemd, omdat ze door mensen zijn gemaakt. Er zijn ook producten waar bijna geen mensenhanden voor nodig zijn, bijvoorbeeld melk, vlees of graan. Een koe hoeft niet speciaal iets te doen om melk te maken en graan groeit vanzelf uit het zaad. Deze producten waar mensen vrijwel niets voor hoeven te doen, noemen we natuurlijke producten. Het ontstaan van nieuwe producten Oermensen hielden zich warm met kleding die van dierenhuiden was gemaakt. Ze ontdekten dat je gaatjes in die vellen kon maken. Door die gaatjes kon je houtvezels of reepjes huid vlechten en zo meerdere vellen aan elkaar vastmaken. Toen ze die vellen in passende stukken verdeelden, waren ze aardig op weg om kleding te maken. Nieuwe producten ontstaan vaak als mensen iets nodig hebben. Je zegt dan dat mensen een behoefte hebben. Een van de belangrijkste behoeften van mensen is voedsel. Deze behoefte stelt mensen voor het probleem hoe kom ik aan voedsel? Door de jaren heen zijn er allerlei producten gemaakt om dit probleem op te lossen, bijvoorbeeld: gereedschappen om akkers te bewerken zodat planten beter kunnen groeien; wapens om dieren te doden; gereedschappen om dieren te villen en in stukken te verdelen. Nieuwe producten ontstaan niet zomaar. Je hebt er een idee voor nodig. Mensen worden vaak door toevallige gebeurtenissen op een idee gebracht. Elk hoofdstuk bestaat uit vier paragrafen met basisstof. Elke paragraaf sluit af met extra stof. Je kunt deze stof doorwerken als je tijd over hebt. In zowel de basisstof als de extra stof hebben belangrijke begrippen een kleur gekregen. Je moet deze begrippen kennen voor de eindtoets. In de tekst kom je soms een verwijzing tegen naar een computerles. In een computerles worden moeilijke begrippen en onderwerpen op een aantrekkelijke manier uitgelegd. Je vindt de computerlessen op de methodesite. Na de basisstof en extra stof staan verwijzingen naar de werkstukken, proeven en theorievragen die horen bij de lesstof. Je vindt werkstukken, proeven en theorievragen in het opdrachtenboek. De antwoorden vind je in het uitwerkingenboek. Proef 2 Hoe sterk is een verbinding van klittenband? Als je de veters van je schoenen goed strikt, zitten je schoenen goed dicht. Als je een klittenbandsluiting hebt, hangt het van de sterkte van het klittenband af hoe goed je schoenen dicht zitten. In deze proef ga je onderzoeken hoe sterk een verbinding van klittenband is. Ga naar bladzijde 15 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Paragraaf 1 Maak op bladzijde 28 in het opdrachtenboek de theorievragen die horen bij paragraaf 1. Extra Natuurwetenschappen Veel problemen lijken op het eerste gezicht niet op elkaar. Bekijk de ppvolgende problemen maar eens. Probleem 1: Hoe naai je twee huiden aan elkaar? Probleem 2: Hoe kun je een kind zo pijnloos mogelijk een prikje geven? Probleem 3: Hoe krijg je een paal het gemakkelijkst in de grond? Een belangrijke stap in de oplossing van al deze problemen is voorwerpen te maken met een scherpe punt: Met scherpe naalden kun je gaatjes maken in dierenvellen. Met een scherpe naald kun je bijna pijnloos door de huid prikken. Een paal met een scherpe punt kun je gemakkelijk in de grond slaan. Natuurwetenschappen Uit het zoeken naar antwoorden op dit soort vragen, zijn de natuur wetenschappen ontstaan. Dat zijn de wetenschappen die verschijnselen in de natuur bestuderen. Belangrijke natuurwetenschappen zijn natuurkunde, scheikunde en biologie. Natuurkunde In de natuurkunde bestudeert men verschijnselen die in de natuur, maar ook in de techniek optreden. Voorbeelden daarvan zijn lucht, geluid, straling, elektriciteit, beweging en krachten (afbeelding 5). Proef 2 Hoe sterk is een verbinding va Als je de veters van je schoenen goed str dicht. Als je een klittenbandsluiting hebt het klittenband af hoe goed je schoenen onderzoeken hoe sterk een verbinding va bladzijde 15 in het opdrachtenboek voor Theorievragen Paragraaf 1 Maak op bladzijde 28 in het opdrachtenb bij paragraaf 1. Een natuurkundige probeert antwoorden te vinden op allerlei vragen. Bijvoorbeeld de vraag, hoe je met veel minder energie een lamp toch dezelfde hoeveelheid licht kunt laten geven. Met zo n lamp kan veel energie bespaard worden en dat is goed voor het milieu. Een voorbeeld van een nieuw product dat vooral dankzij de natuurkunde is ontwikkeld is de led-lamp. Een led-lamp gebruikt bijna tien keer zo weinig energie als een gewone gloeilamp en drie keer zo weinig als een spaarlamp. Scheikunde Scheikunde gaat over de bouw van stoffen en hun eigenschappen. Wat gebeurt er met stoffen als je ze mengt of verhit? Hoe reageren ze daarop? Hoe kun je nieuwe stoffen maken? Dankzij de scheikunde zijn er een heleboel nieuwe Scheikunde stoffen ontstaan, die ons leven makkelijker, leuker of veiliger hebben gemaakt. Een voorbeeld van een nieuwe stof is teflon dat gebruikt wordt als anti-aanbaklaag in koekenpannen. De merknaam Tefal is zelfs afgeleid van de naam van deze stof. Biologie De biologie bestudeert alles wat leeft: bacteriën, schimmels, planten en dieren (afbeelding 6). Dankzij de biologie begrijpen we veel meer van ziekten en hoe je ze kunt voorkomen of genezen. Door biologisch onderzoek zijn onder andere schimmels en bacteriën ontdekt. Men heeft geleerd dat ze ziekten veroorzaakten, maar ook dat we niet zonder bacteriën kunnen leven. Ze vervullen een belangrijke rol bij de vertering van voedsel in de dikke darm. Ook zijn ze belangrijk voor het maken van voedsel zoals zuurkool. Onderzoek Natuurwetenschappers doen bij hun zoektocht naar antwoorden veel onderzoek (afbeelding 7). Vaak in een laboratorium, maar ook buiten in de natuur. Zonder natuurwetenschappen waren er geen computers, mobieltjes, medicijnen, kunststoffen of griepspuiten. van een nieuw product dat vooral dankzij d is de led-lamp. Een led-lamp gebruikt bijna als een gewone gloeilamp en drie keer zo w Scheikunde gaat over de bouw van stoffen gebeurt er met stoffen als je ze mengt of v daarop? Hoe kun je nieuwe stoffen maken? een heleboel nieuwe stoffen ontstaan, die of veiliger hebben gemaakt. Een voorbeeld dat gebruikt wordt als anti-aanbaklaag in Tefal is zelfs afgeleid van de naam van dez Biologie De biologie bestudeert alles wat leeft: bac di ( fb ldi 6) D k ij d bi l i Theorievragen Extra 1 Maak op bladzijde 30 in het opdrachtenboek de theorievragen die horen bij de extra van paragraaf 1. Elk hoofdstuk wordt afgesloten met een samenvatting. In de samenvatting staat de belangrijkste leerstof uit het hoofdstuk. Je kunt de samenvatting gebruiken om je voor te bereiden op de eindtoets. 4 Extra Gewicht en g-krachten In een achtbaan rijd je het ene moment rechtdoor en even later lig je in een scherpe bocht. In zo n bocht word je met kracht tegen de stoel of de beugel geduwd. Je armen en benen lijken zwaarder dan normaal. We zeggen dan: de g-krachten zijn groter dan normaal. De g van g-krachten staat voor gravitatie. Dat is de officiële naam voor de kracht waarmee de aarde aan voorwerpen trekt. De normale g-kracht is de zwaartekracht. Sta je gewoon op aarde, dan kun je zeggen: de kracht op mij is 1 g. Voor iemand van 50 kg is dat een kracht van (ongeveer) 500 N. In een scherpe bocht voel je al vlug een kracht van 2 g. Alles lijkt dan twee keer zo zwaar. Een arm kun je dan moeilijk optillen. Bij het over de kop gaan kun je krachten voelen van wel 4 of 5 g. Piloten in supersonische straaljagers ondervinden soms nog grotere g-krachten. Die krachten zijn zo heftig dat ze zonder allerlei speciale maatregelen bewusteloos zouden raken. Ook als g-krachten snel veranderen, raakt je lichaam van slag. Je kunt daar behoorlijk misselijk van worden. In een achtbaan maak je daarom bijna nooit een rondje rechtop én horizontaal. In die positie kun je maar weinig g-krachten verdragen. Soms is de g-kracht niet groter dan normaal maar nul. Dat is bijvoorbeeld het geval in de attractie van afbeelding 38. Je wordt in een soort lift naar een flinke hoogte getakeld. Van daaruit val je gedurende een korte tijd vrij naar beneden. Je bent dan gewichtsloos. Je voelt even helemaal geen g-krachten meer. Als je tijdens het vallen een steen in je hand zou hebben, zou je die niet voelen omdat de steen ook gewichtsloos is. Aan het einde van de val moet je natuurlijk tijdig en veilig afgeremd worden. Dan voel je ineens weer een hele grote g-kracht. Bij sommige mensen kan de maag daar niet zo goed tegen! Theorievragen Extra 4 Maak op bladzijde 119 in het opdrachtenboek de theorievragen die horen bij de extra van paragraaf 4. Samenvatting 1 Constructies Extra Slimme constructies Veiligheid en stabiliteit 2

5 Opdrachtenboek In het opdrachtenboek staan drie soorten opdrachten: werkstukken, proeven en theorievragen. De werkstukken maak je in het technieklokaal, de proeven in het praktijklokaal en de theorievragen in het theorielokaal. In het opdrachtenboek mag je niet schrijven. Soms moet je bij een opdracht een knipblad gebruiken. De knipbladen kun je printen van de methodesite. Soms moet je bij een opdracht specifieke vaardigheden toepassen. Voor dergelijke vaardigheden zijn vaardigheidskaarten gemaakt. Je vindt deze vaardigheidskaarten ook op de methodesite. 2 De fiets Werkstukken 1 [paragraaftitel] De strandzeiler [paragraaftitel] Een kaarthouder ontwerpen Proeven 1 [paragraaftitel] De fietskeuring [paragraaftitel] Weerstand [paragraaftitel] Frontaal oppervlak [paragraaftitel] De tandwielen op je fiets [paragraaftitel] Het verzet [paragraaftitel] Lagers [paragraaftitel] Materiaal kiezen [paragraaftitel] Roesten: Wat zijn de oorzaken? [paragraaftitel] Roesten: Hoe kun je het voorkomen? Verzinken [paragraaftitel] Theorievragen Paragraaf 1 [paragraaftitel] Verschillende fietsen Extra 1 Supersnelle fietsen Paragraaf 2 [paragraaftitel] Kracht en beweging overbrengen Extra 2 Versnellingen Paragraaf 3 [paragraaftitel] Materialen van de fiets Extra 3 Rubber Paragraaf 4 [paragraaftitel] Materialen beschermen Extra 4 Gritstralen Methodesite Voor de methodesite van Sensor ga je naar: Je vindt hier verschillende lesmaterialen: computerlessen, vaardigheidskaarten, knipbladen, adviestoetsen, plusopdrachten, extra opdrachten en herhalingsopdrachten. De verschillende lesmaterialen zijn geplaatst in leerroutes. Een leerroute is een stapsgewijze planner van een hoofdstuk. Bij elk hoofdstuk hoort een basisroute en een vervolgroute. In de basisroute staat voor iedere paragraaf uit het hoofdstuk een blokje. Wanneer je op het blokje klikt, wordt zichtbaar welke lessen er bij die paragraaf horen. Als je een les hebt gedaan, kun je hem afvinken en de volgende les doen. Je sluit de basissroute af met een adviestoets. Dit is een digitale toets over de leerstof uit de basisroute. De toets meet hoe goed je deze leerstof begrepen hebt. Op basis van jouw antwoorden zet de computer een vervolgroute klaar met leerstof die aansluit bij jouw niveau. Dit kunnen plusopdrachten (leerstof op hoog niveau), extra opdrachten (leerstof op gemiddeld niveau) of herhalingsopdrachten (herhaling van leerstof uit de basissroute) zijn. Plus Plus les Plus les Samenvatting Basis Extra Paragraaf 1 Paragraaf 2 Paragraaf 3 Paragraaf 4 Extra les Extra les Startopdracht Samenvatting Adviestoets Eindtoets Boek Boek en computerles Herhaling Computerles PDF Herhalingsles Herhalingsles Samenvatting 5

6 Ons drinkwater wordt gemaakt van water uit de bodem en uit rivieren en beken. Het wordt speciaal schoongemaakt. We gebruiken dit water niet alleen om te drinken. We wassen er ook ons lichaam en onze kleding mee. We gebruiken het om schoon te maken. Ook bereiden we er ons voedsel mee. Gemiddeld gebruiken we meer dan tien grote emmers drinkwater per persoon per dag. Nadat het drinkwater is gebruikt, heet het afvalwater. Afvalwater bevat allerlei stoffen, zoals zeepresten, olie, toiletpapier en zand. Die stoffen moeten eruit gehaald worden. Daarom wordt al het afvalwater verzameld en schoongemaakt. Startopdracht Durf jij dit water te drinken? 8 1 Paragrafen 1 Water 9 Extra Oplosbaarheid en temperatuur 15 2 Scheidingsmethoden 17 Extra Filters 23 3 Drinkwaterzuivering 25 Extra Water ontharden 31 4 Rioolwaterzuivering 33 Extra Het stankslot 39 Samenvatting 40 Werkstukken 1 Een ontzilter maken 2 Een waterspuit maken Proeven 1 Vaste stoffen en vloeistoffen mengen 2 Suspensie en emulsie 3 Oplosbaarheid (open onderzoek) 4 Stoffen scheiden: bezinken en afschenken 5 Stoffen scheiden: filtreren 1 6 Stoffen scheiden: filtreren 2 7 Stoffen scheiden: indampen 8 Stoffen scheiden: extraheren 9 Stoffen scheiden: adsorberen 10 Water uit de kraan 6

7 De waterzuivering 7

8 Startopdracht Durf jij dit water te drinken? Drinkwater wordt gemaakt van grondwater en rivierwater. Als het water wordt opgepompt, is het vuil. Het is dan niet geschikt om te drinken en moet eerst worden gezuiverd. Je gaat dit zelf proberen. Je krijgt vuil water dat je gaat zuiveren. Met verschillende technieken haal je de vervuiling eruit. Durf je het water daarna te drinken? Voor het uitvoeren van deze opdracht, krijg je informatie van je docent. 8

9 1 Water Bekijk de computerles voor meer uitleg. Overal op aarde is water. Het komt voor in alle fasen. Water zit als waterdamp in de lucht die we inademen en weer uitademen. Als vloeistof stroomt het in zeeën, oceanen en rivieren. Als vaste stof schuift het van hoge bergen af in de vorm van gletsjers, en drijft het in zee als ijsschotsen. Water zit ook op plekken waar je het niet kunt zien. Bijvoorbeeld in planten en dieren. Sinds enkele jaren weten we dat het in de vorm van ijs zelfs op andere planeten in ons zonnestelsel voorkomt. Waterkringloop De fase waarin water voorkomt, kan veranderen. Je hebt dat geleerd in hoofdstuk 6 van deel 1. Het vloeibare water in zeeën, meren en rivieren verdampt. Het verdwijnt dan als waterdamp in de lucht. Maar zodra die lucht afkoelt, condenseert de waterdamp tot kleine druppeltjes. Zo ontstaan wolken. De wind drijft de wolken tot boven land. Hierdoor worden de wolken omhoog geduwd, met als gevolg dat ze verder afkoelen. Door deze afkoeling condenseert er nog meer waterdamp en worden de druppels in de wolk groter en zwaarder. Dit gaat net zolang door totdat de druppels zo groot en zwaar zijn, dat ze als neerslag uit de lucht vallen. Via de bodem en via beken en rivieren stroomt het water dan weer terug naar de zee. Water maakt dus een kringloop door (afbeelding 1). Deze kringloop heet de waterkringloop. Al het water op aarde doet hieraan mee. afbeelding 1 De waterkringloop. condenseren regen opstijgende lucht luchtstroom naar land verdamping in de oceaan waterafvoer naar zee 9

10 Zout of zoet? Zeewater is zout. Je hebt dat vast wel eens geproefd. Het water in rivieren en beken is niet zout. Dit verschil ontstaat in de waterkringloop. Als zeewater verdampt, verdampt alleen het water. Het zout blijft achter in de zee. In de neerslag die uiteindelijk uit de lucht valt, zit dus geen zout. Daarom noemen we dit water zoet water. Het water dat via de waterkringloop op het land terechtkomt, is dus zoet water. Dit water stroomt uiteindelijk weer terug naar de zee. Dat kan langs twee routes: over het oppervlak van de aarde; via de grond. Het water dat de route via de oppervlakte kiest, heet oppervlaktewater. Oppervlaktewater is water dat op het land aan de oppervlakte zichtbaar is. Bijvoorbeeld in rivieren en meren. Het water dat via de grond terugstroomt, heet grondwater. Grondwater zie je meestal niet. Het stroomt heel langzaam door de bodem. Oppervlaktewater en grondwater zijn twee vormen van zoet water (afbeelding 2). Ons drinkwater wordt gemaakt van dit zoete oppervlakte- en grondwater. Maar voordat dit water hiervoor geschikt is, moet er heel wat gebeuren. afbeelding 2 Zoet water. wolk regen bergen verdamping oceaan land rivier grondwater 10

11 Water is een mengsel Zeewater bevat zout en water. Maar er zitten ook allerlei andere stoffen in, zoals zand en kalk. Daarom noemen we zeewater een mengsel. In een mengsel zitten altijd meer stoffen door elkaar. Het zand in het zeewater kun je zien. Het zorgt ervoor dat het mengsel een beetje troebel is. Als je zeewater lang laat staan, zakt het zand langzaam naar de bodem. Daardoor wordt de vloeistof een beetje helderder. Het zout in zeewater zie je niet, maar je proeft het wel. Het zout is opgelost in het water. Oppervlaktewater en grondwater zijn ook mengsels van water, zand en andere stoffen. Voor een deel komen deze stoffen in het water terecht als er neerslag ontstaat. Het water in regendruppels is daardoor een mengsel van water en stoffen die in de lucht zweven. Zodra het water op de grond terechtkomt en via sloten en beken naar rivieren stroomt, mengt het zich met zand en allerlei andere stoffen uit de bodem. Dit gebeurt ook bij het water dat door de grond naar beneden zakt. Dit water mengt zich met allerlei stoffen in de bodem, zoals ijzer, fosfor, magnesium en natrium. Soorten mengsels Zeewater, oppervlaktewater en grondwater zijn mengsels van water met allerlei andere stoffen. In tabel 1 zie je enkele voorbeelden van verschillende mengsels. tabel 1 Homogene en heterogene mengsels. Homogeen mengsel Heterogeen mengsel vaste stof + vaste stof brons beton messing vloeistof + vaste stof Oplossingen: suikerwater Overige: zeewater vruchtensap met vruchtvlees verf zoutoplossing koffie thee vloeistof + vloeistof azijn (azijnzuur + water) stoom koolzuurhoudende frisdranken vloeistof + gas zuurstof in zuiver water gas + gas zuivere lucht Er bestaan twee soorten mengsels: homogene mengsels en heterogene mengsels. In afbeelding 3 zie je twee deeltjesmodellen. Een deeltjesmodel is een schematische weergave van de manier waarop de deeltjes in een stof zich gedragen. Je hebt dit geleerd in deel 1. Met dit deeltjesmodel kun je het verschil tussen homogene en heterogene mengsels uitleggen. Een homogeen mengsel is een mengsel tussen twee of meer stoffen waarin je de deeltjes van de verschillende stoffen niet meer herkent. Ze zijn zo goed gemengd dat je ze soms zelfs niet meer kunt zien. Suikerwater is een voorbeeld van een homogeen mengsel. De suikerdeeltjes zijn zo goed 11

12 afbeelding 3 Deeltjesmodellen van vloeibare mengsels. a In een homogeen mengsel zijn de deeltjes van de verschillende stoffen gelijkmatig verdeeld. b In een heterogeen mengsel klonteren de deeltjes van de verschillende stoffen een beetje samen. Daardoor blijven de gemengde stoffen herkenbaar. gemengd met de waterdeeltjes dat je ze niet meer ziet. We zeggen dan: de suiker is opgelost in water. In afbeelding 3a zie je het deeltjesmodel van een homogeen mengsel van twee stoffen. De deeltjes van dit mengsel zijn heel goed gemengd. Ze zitten overal door elkaar heen. Een zoutoplossing is een voorbeeld van een homogeen mengsel, net als thee, koffie en cola (afbeelding 4). Bij deze mengsels is water gebruikt als oplosmiddel. Een homogeen mengsel waarbij een vloeistof is gebruikt als oplosmiddel, heet een oplossing. Oplossingen hebben een bijzonder kenmerk: ze zijn altijd helder en doorzichtig. Dit geldt ook als ze een kleur hebben. In afbeelding 3b zie je het deeltjesmodel van een heterogeen mengsel van twee stoffen. Bij een heterogeen mengsel kun je de verschillende deeltjes in het mengsel nog goed herkennen. Dit komt doordat de deeltjes van dezelfde stof een beetje samenklonteren. Een voorbeeld van een heterogeen mengsel is modderwater. Modderwater is een mengsel van zand en water. Wanneer je zand mengt met water, blijf je de zanddeeltjes zien. Als je het mengsel een poosje laat staan, zinkt het zand heel langzaam naar de bodem. Andere voorbeelden van heterogene mengsels zijn stoom, verf, vruchtensap met vruchtvlees en beton (afbeelding 4). Stoom bestaat uit een mengsel van lucht en fijne waterdruppeltjes. Beton bestaat uit een mengsel van zand, cement, water en kiezels. afbeelding 4 Thee is een homogeen mengsel. Sinaasappelsap is een heterogeen mengsel. Oplossingen Een homogeen mengsel met een vloeistof als oplosmiddel heet een oplossing. Thee is een voorbeeld van een oplossing. Thee bestaat uit kleur- en smaakstoffen die in water zijn opgelost. Oplossingen zijn heldere mengsels. Dit betekent dat je er doorheen kunt kijken. Sommige mensen drinken thee met suiker. Hoe meer suiker, hoe zoeter de thee smaakt. De concentratie van de oplossing bepaalt de smaak van de 12

13 thee met suiker. De concentratie van een vloeistof is de hoeveelheid opgeloste stof (in gram) per hoeveelheid oplosmiddel (in liter). Om de concentratie van de oplossing uit te rekenen, moet je bepalen hoeveel van de opgeloste stof is opgelost in één liter vloeistof. Dat doe je zo. In een theekopje past ongeveer 200 ml thee. Op een afgestreken theelepel past ongeveer 1,5 g suiker. Als je één schepje suiker in een kopje thee doet, is de concentratie suiker (1,5 / 200) 1000 ml = 7,5 g/l. Bij twee schepjes is de concentratie: ((1,5 2) / 200 ) 1000 ml = 15 g/l. Hoe meer suiker je dus toevoegt, hoe hoger de concentratie wordt. De suiker lost goed op in hete thee. Als je even roert, verdwijnt de suiker snel. Maar dit gaat niet eindeloos door. Op een zeker moment lost de suiker niet meer op en zakt naar de bodem. Op dat moment is de maximale hoeveelheid van de stof opgelost in de vloeistof. De oplossing is verzadigd. Een verzadigde oplossing is een oplossing waarin de maximale hoeveelheid van een stof is opgelost (afbeelding 5b). Zolang het verzadigingspunt niet is bereikt, heet een oplossing onverzadigd (afbeelding 5a). De maximale hoeveelheid van een stof die je kunt oplossen in een liter van een oplosmiddel, heet oplosbaarheid. Elke oplosbare stof heeft een bepaalde oplosbaarheid voor een bepaald oplosmiddel (tabel 2). Keukenzout heeft een oplosbaarheid van 359 gram per liter water. Dit betekent dat je in één liter water (van 20 C) maximaal 359 gram zout kunt oplossen. Het zout dat je daarna toevoegt, slaat neer op de bodem. Zodra dat gebeurt, is sprake van een oververzadigde oplossing (afbeelding 5c). Bij een oververzadigde oplossing zie je neerslag op de bodem. afbeelding 5 Drie oplossingen van dezelfde stof. a Onverzadigd. b Verzadigd. c Oververzadigd. 13

14 tabel 2 Oplosbaarheid van enkele stoffen bij 2 C. Oplosbaarheid (g/l) koolstofdioxide (gas) 1,47 soda 259 suiker 2042 zout 359 zuurstof (gas) 0,04 bakpoeder 96 gips 2,6 Suspensie en emulsie Een oplossing is een helder mengsel waar je doorheen kunt kijken. Er bestaan ook mengsels die niet helder zijn, maar troebel. Bijvoorbeeld verf en vruchtensappen met vruchtvlees. Verf en vruchtensappen met vruchtvlees zijn allebei heterogene mengsels. Ze bestaan uit een mengsel van vaste stoffen en een vloeistof. De vaste stoffen in een heterogeen mengsel zweven in de vloeistof. Hierdoor ziet het mengsel er troebel uit en kun je er niet doorheen kijken. Een mengsel waarbij een vaste stof zweeft in een vloeistof heet een suspensie (afbeelding 6). Als je een suspensie lang laat staan, zakken de deeltjes van de vaste stof naar beneden. Dit is ook de reden waarom je sommige vruchtensappen moet schudden voordat je ze drinkt. afbeelding 6 Een suspensie. Als je olie en water probeert te mengen, merk je dat dit niet lukt. Deze vloeistoffen willen niet met elkaar mengen. Wanneer je de twee vloeistoffen bij elkaar doet en heel goed schudt, lijkt het er even op dat ze wel mengen. Maar als je een poosje wacht, zie je weer duidelijk twee verschillende vloeistoffen. 14

15 Met een speciale hulpstof kun je niet-mengbare vloeistoffen toch met elkaar mengen. Deze hulpstof heet een emulgator. Het heterogene mengsel dat dan ontstaat, noem je een emulsie. Een emulsie is dus een mengsel van niet-mengbare vloeistoffen die door toevoeging van een emulgator wel gemengd blijven. Mayonaise is een voorbeeld van een emulsie. Het bestaat uit water, azijn, olie en eigeel. Het eigeel is de emulgator: het zorgt ervoor dat de drie vloeistoffen met elkaar mengen. Margarine is een ander voorbeeld van een emulsie. Suspensies en emulsies kun je gemakkelijk onderscheiden van oplossingen. Suspensies en emulsies zijn altijd troebel, zodat je er niet doorheen kunt kijken. Oplossingen zijn helder en doorzichtig. Proef 1 Vaste stoffen en vloeistoffen mengen In deze proef ga je kijken wat er gebeurt als je vaste stoffen en vloeistoffen mengt. Ga naar bladzijde 19 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 2 Suspensie en emulsie Welke eigenschappen heeft een suspensie? En hoe maak je een emulsie? In deze proef onderzoek je de eigenschappen van deze bijzondere mengsels. Ga naar bladzijde 21 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Paragraaf 1 Ga naar bladzijde 37 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij paragraaf 1. Extra Oplosbaarheid en temperatuur Elke oplosbare stof heeft een bepaalde oplosbaarheid voor een bepaald oplosmiddel. De oplosbaarheid is de maximale hoeveelheid van de stof die in het oplosmiddel kan oplossen. De oplosbaarheid van een stof verandert als de temperatuur van het oplosmiddel verandert. Bij 20 C kun je bijvoorbeeld maximaal 359 gram zout in één liter water oplossen. Is het water 100 C, dan kun je 392 gram zout in één liter water oplossen. De oplosbaarheid van veel vaste stoffen neemt toe als de temperatuur van het oplosmiddel stijgt. En als de temperatuur daalt, neemt de oplosbaarheid af. 15

16 Dit principe kun je gebruiken om kristallen van suiker of zout te maken (afbeelding 7). Dit werkt zo. Je maakt een verzadigde oplossing bij een hoge temperatuur. Als de oplossing daarna afkoelt, raakt hij oververzadigd. De opgeloste stof (suiker of zout) klontert dan samen en slaat neer. Zo krijg je suiker- of zoutkristallen. Hetzelfde gebeurt als je ervoor zorgt dat oplosmiddel in een verzadigde oplossing verdampt. Hierover leer je meer in paragraaf 2. afbeelding 7 Kristallen van suiker. Bij het oplossen van gassen werkt dit net andersom. Hoe hoger de temperatuur, hoe kleiner de oplosbaarheid van een gas wordt. Dit komt doordat deeltjes van een gas bij hogere temperaturen zo snel gaan bewegen dat ze uit het oplosmiddel ontsnappen. Hierdoor kunnen vissen in de zomer last krijgen van zuurstofgebrek. Door de hogere temperatuur van het water verdwijnt er veel zuurstof uit het water. Proef 3 Oplosbaarheid (open onderzoek) Sommige stoffen lossen gemakkelijk op in een oplosmiddel. Maar kun je oneindig veel van die stof oplossen in het oplosmiddel? En heeft de temperatuur invloed op de oplosbaarheid van een stof in een bepaald oplosmiddel? Ga naar bladzijde 23 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Extra 1 Ga naar bladzijde 39 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij de extra van paragraaf 1. 16

17 2 Scheidingsmethoden Bekijk de computerles voor meer uitleg. Ons drinkwater wordt gemaakt van oppervlaktewater en grondwater. Oppervlaktewater en grondwater zijn mengsels. Ze zijn ongeschikt om te drinken, want er zitten allerlei ongewenste stoffen in. Soms zelfs zeer ongezonde stoffen en ziekteverwekkers. Deels zweven die stoffen in het water, zoals in een suspensie, en deels zijn ze erin opgelost. Het drinkwaterbedrijf haalt de ongewenste stoffen uit het water. Dit heet water zuiveren. Het eindproduct is water dat geschikt is om te drinken: drinkwater. Om de verschillende stoffen in mengsels en oplossingen te scheiden (uit elkaar te halen), moet je scheidingsmethoden toepassen. Bij deze methoden gebruik je de verschillende stofeigenschappen van de stoffen in die mengsels en oplossingen. Er zijn allerlei scheidingsmethoden die je kunt gebruiken om stoffen van elkaar te scheiden, zoals: bezinken en afschenken zeven filtreren indampen destilleren extraheren adsorberen Bezinken en afschenken Bij een suspensie kun je de vaste stoffen uit de vloeistof halen door de suspensie rustig te laten staan. De vaste deeltjes zakken langzaam naar de bodem: ze bezinken. Deze deeltjes noem je het bezinksel. Vervolgens schenk je de vloeistof heel voorzichtig over. Dat heet afschenken. Zo scheid je de schone oplossing van het bezinksel. In afbeelding 8 zie je hoe dit werkt. Bezinken en afschenken is geen nauwkeurige scheidingsmethode. Er blijven altijd wel een paar vaste deeltjes in de vloeistof zitten. Maar het grootste deel haal je er op deze manier wel uit. afbeelding 8 Bezinken en afschenken. 17

18 De scheidingstechniek bezinken en afschenken kun je ook gebruiken om een heterogeen mengsel van vloeistoffen te scheiden, zoals een mengsel van olie en water. Olie en water mengen niet met elkaar. Als zo n mengsel een poosje staat, gaat de olie boven op het water drijven. Door de olie voorzichtig af te gieten, kun je de vloeistoffen van elkaar scheiden. Zeven Als je macaroni kookt, scheid je de macaroni van het hete water zodra die gaar is. Dit kan heel eenvoudig met een zeef of vergiet. Als je dit heterogene mengsel in de zeef giet, blijft de macaroni in de zeef, terwijl het water er doorheen loopt. Deze manier van scheiden heet zeven. Om te zeven, gebruik je een zeef. Dit is een hulpmiddel met gaatjes erin. Meestal is een zeef gemaakt van metaal of kunststof. Door te zeven, kun je allerlei stoffen in mengsels scheiden. Bijvoorbeeld een mengsel van zand en schelpen. Je maakt dan gebruik van de grootteverschillen van de deeltjes in het mengsel. De grotere deeltjes blijven in de zeef achter, terwijl de kleinere deeltjes door de zeef heen gaan. Bij banken gebruiken ze deze methode om muntgeld te sorteren. Een mengsel van allerlei munten gaat in een sorteermachine. In deze machine zitten verschillende zeven. Elke zeef houdt alleen deeltjes van een bepaalde grootte tegen, bijvoorbeeld de munten van 1,. Alle munten die kleiner zijn, vallen door de zeef heen. Een andere zeef haalt er dan de munten van twintig eurocent uit. residu Filtreren Filtreren is net zoiets als zeven. Hierbij maak je ook gebruik van het verschil in grootte van de deeltjes van stoffen. Filtreren is heel geschikt om suspensies te scheiden, bijvoorbeeld een mengsel van zand en water. Bij filtreren gebruik je een filter (afbeelding 9). De meeste filters zijn gemaakt van poreus materiaal, bijvoorbeeld papier of textiel. Een koffiefilter is hiervan een voorbeeld, een theezakje ook (afbeelding 10). Dankzij piepkleine gaatjes in de filter kunnen de vloeistoffen er doorheen, maar de vaste stoffen niet. De filter werkt dus als een soort zeef. afbeelding 9 Filtreren. filtraat afbeelding 10 Bij koffiezetten maak je ook gebruik van filtreren. oplosmiddel residu 18 filtraat

19 Als je een mengsel van zand en water filtreert, blijft het zand achter in de filter. Het water loopt er doorheen. De stoffen die achterblijven in de filter heten residu. De stoffen die door de filter heen lopen, heten filtraat. Zeven en filtreren zijn niet geschikt om opgeloste stoffen uit oplossingen te halen. Indampen Suiker lost op in water. Daardoor ontstaat een homogeen mengsel: een suikeroplossing. Hoe warmer het water, hoe meer suiker erin op kan lossen. De suiker verdwijnt in het water. Toch kun je de suiker weer uit het water halen. Je moet het water dan laten verdampen. Dit doe je door de oplossing te verwarmen. Hoe meer water er verdampt, hoe meer de oplossing verzadigd raakt. Op een zeker moment raakt die oververzadigd. In paragraaf 1 heb je geleerd wat er dan gebeurt: de suiker klontert samen en slaat neer. Neerslaan lijkt op bezinken, maar het is niet precies hetzelfde. Bij bezinken zakt een stof altijd naar de bodem. Bij neerslaan kan een stof ook op de zijwanden gaan zitten. afbeelding 11 Indampen van zout water. Als je de suikeroplossing blijft verwarmen, verdampt er steeds meer water. Er slaat dan ook steeds meer suiker neer. Deze scheidingsmethode heet indampen. Als al het water is verdampt, blijft er alleen suiker over. Je kunt allerlei opgeloste stoffen uit oplossingen halen door ervoor te zorgen dat het oplosmiddel (de vloeistof) verdampt (afbeelding 11). Het oplosmiddel verdwijnt dan in de lucht. Indampen is een belangrijke schakel in de productie van keukenzout en suiker. Destilleren Bij indampen verdampt de vloeistof doordat die wordt verhit. Alleen de opgeloste stof blijft dan over. Als je de opgeloste stoffen én de vloeistof wilt bewaren, kies je voor een andere scheidingstechniek: destilleren. 19

20 Bij destilleren gebruik je dezelfde techniek als bij indampen: je laat de vloeistof verdampen. Maar nu laat je die niet in de lucht verdwijnen, maar je vangt het ontstane gas (damp) op. Je laat het gas vervolgens condenseren tot een vloeistof. In afbeelding 12 zie je een opstelling waarmee je kunt destilleren. Bij destilleren blijven alle stoffen bewaard. De opgeloste stof die overblijft als al de vloeistof is verdampt, heet residu (net als bij filtreren). De gecondenseerde vloeistof heet destillaat. afbeelding 12 Bij destilleren vang je de verdampte vloeistof op en laat die condenseren. thermometer oplosmiddel toevoer koelwater zout water zuiver water Door destilleren kun je ook homogene mengsels van vloeistoffen uit elkaar halen, zoals wijn. Wijn is een homogeen mengsel van water, alcohol en geur-, kleur- en smaakstoffen. Bij het destilleren van wijn maak je gebruik van de verschillen tussen de kookpunten van alcohol en water. Alcohol heeft een kookpunt van 78 C, terwijl water pas kookt bij 100 C. Om de alcohol uit de wijn te destilleren, wordt de wijn verwarmd tot 80 C. Hierdoor verdampt de alcohol. Deze alcoholdamp wordt opgevangen en afgekoeld. Hierdoor condenseert de alcohol. Deze wordt vervolgens gebruikt om sterkedrank van te maken. Bij indampen en destilleren maak je gebruik van de verschillende kookpunten van de stoffen die je wilt scheiden. Extraheren Suiker wordt meestal gemaakt van suikerbieten. In de suikerbieten zit een zoete stof die eruit wordt gehaald. Dit gebeurt met behulp van water. De bieten worden in stukjes gesneden en gemengd met heet water. De zoete 20

21 stof lost op in het hete water. Daarna wordt de bietenpulp uit het mengsel gezeefd. De oplossing die overblijft, bestaat uit water en suiker. Met behulp van het water is de suiker uit de suikerbieten gehaald. Deze manier van werken heet extraheren. Door deze oplossing daarna in te dampen, blijft de suiker over. Bij extraheren maak je gebruik van de verschillen in oplosbaarheid van stoffen. Zelf gebruik jij deze techniek ook vaak. Als je thee zet, dompel je een theezakje in heet water (afbeelding 13). Het water extraheert de kleur-, geur- en smaakstoffen uit de theeblaadjes in het zakje. Koffiezetten werkt ook zo. Heet water extraheert kleur-, geur- en smaakstoffen uit de gemalen koffiebonen. Het wassen van vuile kleding is ook een vorm van extraheren. Zeepwater trekt het vuil uit de kleding. Zeepwater is hierbij het extractiemiddel. Een extractiemiddel is een vloeistof waarin bepaalde stoffen gemakkelijk oplossen. afbeelding 13 Thee zetten: het hete water extraheert de geur-, kleur- en smaakstoffen uit de thee in het zakje. Adsorberen Met een geurvreter in je schoenen kun je de lucht van zweetvoeten laten verdwijnen. De geurstoffen hechten zich aan een speciale stof in de geurvreter. Een ander woord voor hechten aan is adsorberen. Bij adsorberen maak je gebruik van de eigenschap dat sommige stoffen graag hechten aan een adsorptiemiddel. Dit is een stof waar bepaalde stoffen graag aan vastplakken. Actieve kool is hiervan een voorbeeld. Actieve kool bestaat uit zuivere koolstof. Het medicijn Norit is hiervan een voorbeeld (afbeelding 14). Dit medicijn gebruik je bij hevige diarree. Het kan gifstoffen in voedsel binden. Actieve kool wordt ook gebruikt om geur-, kleur- en smaakstoffen en giftige stoffen uit drinkwater te halen. afbeelding 14 Norit slik je soms bij diarree. Norit adsorbeert schadelijke of ongewenste stoffen in je maag en darmen. 21

22 Adsorberen is niet hetzelfde als absorberen. Bij absorberen wordt een stof opgenomen in een andere, zonder binding. Een spons kan bijvoorbeeld water absorberen. Maar je knijpt het water er zo weer uit. Werkstuk 1 Een ontzilter maken In dit werkstuk maak je een ontzilter. Met een ontzilter maak je zoet water van zout water. Ga naar bladzijde 6 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 4 Stoffen scheiden: bezinken en afschenken Modderwater bestaat uit een mengsel van zand en water. In deze proef onderzoek je hoe je twee stoffen uit elkaar haalt zonder extra hulpmiddelen. Ga naar bladzijde 24 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 5 Stoffen scheiden: fi ltreren 1 Bij sommige mengsels kun je de gemengde stoffen van elkaar scheiden met behulp van een filter. In deze proef onderzoek je hoe filtreren werkt. Ga naar bladzijde 25 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 6 Stoffen scheiden: fi ltreren 2 Heterogene mengsels van vaste stoffen en vloeistoffen zijn troebel. Vaak kun je de vaste stoffen weer uit de vloeistof halen. Maar lukt het altijd? Dat onderzoek je met deze proef. Ga naar bladzijde 27 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 7 Stoffen scheiden: indampen De in een oplossing opgeloste stoffen zie je niet meer. Ze zijn opgelost. Toch kun je deze stoffen weer uit de oplossing halen. In deze proef onderzoek je hoe dat werkt. Ga naar bladzijde 29 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 8 Stoffen scheiden: extraheren Hoe haal je een mengsel van twee vaste stoffen uit elkaar? Doe je dat met een vergrootglas en een pincet? Of kan het ook anders? In deze proef onderzoek je hoe dat kan met behulp van een vloeibaar oplosmiddel. Ga naar bladzijde 31 in het opdrachtenboek voor de instructies. 22

23 Proef 9 Stoffen scheiden: adsorberen In sommige mengsels zitten stoffen die je er graag uithaalt. Bijvoorbeeld omdat ze schadelijk zijn. Alle andere stoffen mogen in het mengsel blijven zitten. Hoe haal je die ene schadelijke stof er dan uit? Dit onderzoek je in deze proef. Ga naar bladzijde 33 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Paragraaf 2 Ga naar bladzijde 40 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij paragraaf 2. Extra Filters Door zeven en filtreren kun je bepaalde stoffen uit mengsels halen. Hiervoor gebruik je een filter of een zeef. Dankzij gaatjes in de filter of de zeef kunnen bepaalde stoffen door de filter of zeef heen, terwijl andere stoffen erin achterblijven. Hoe kleiner de gaatjes, hoe meer stoffen door de zeef of de filter worden tegengehouden. afbeelding 15 Filters in een stofzuiger. Een zeef gebruik je om vaste stoffen uit vloeistoffen te halen. Of om grotere voorwerpen van kleinere te sorteren. Zeven zijn vaak gemaakt van metaal of kunststof. Filters zijn gemaakt van allerlei poreuze materialen. In sommige stofzuigers zitten bijvoorbeeld filters van papier en van kunststof (afbeelding 15). filter filter stofzak 23

24 De filter van papier (de stofzuigerzak) filtert stofdeeltjes en ander vuil uit de lucht die door de stofzuiger wordt gezogen. Bij de luchtuitlaat van de stofzuiger zit een filter van kunststof. Deze filter vangt de stofdeeltjes op die door de stofzuigerzak heen gaan. Soms bevatten stofzuigers ook speciale microfilters. De gaatjes in die filters zijn zo klein dat ze zelfs micro-organismen tegenhouden. Dit soort filters voorkomt in ziekenhuizen dat er ziektekiemen in couveuses en operatiekamers terechtkomen. Het materiaal dat voor filters wordt gebruikt, is afhankelijk van het doel van de filter. Door bijvoorbeeld filters te maken met actieve kool erin, kun je giftige stoffen en geur- en kleurstoffen uitfilteren. Gasmaskers werken bijvoorbeeld met een filter die actieve kool bevat (afbeelding 16). afbeelding 16 In een gasmasker zitten enkele filters. Een filter dat fijne stofdeeltjes uit de lucht tegenhoudt en een filter met actieve kool dat giftige gassen uit de lucht adsorbeert. Om lucht te zuiveren, gebruiken we luchtfilters. Een luchtfilter is een filter waar lucht doorheen wordt geblazen of gezogen. Aan een automotor zit bijvoorbeeld een luchtfilter. Die filtert allerlei stoffen uit de lucht voordat die lucht de motor ingaat. Dit voorkomt dat de motor stukgaat doordat er vaste deeltjes inkomen. Dieselauto s hebben vaak een roetfilter. Deze filter haalt roet uit de verbrandingsgassen. Zo komt het roet niet in het milieu. Ook in veel fabriekss choorstenen zitten filters die allerlei schadelijke stoffen uit de afvalgassen halen voordat die worden geloosd. Er bestaan ook zandfilters. Een zandfilter is een soort zandbak waar een vloeistofmengsel doorheen wordt geperst. De vloeistof stroomt dan heel langzaam door het zand heen en wordt zo gefilterd. Allerlei ongewenste stoffen blijven in het zand achter. Ons drinkwater wordt gemaakt behulp van zandfilters. Theorievragen Extra 2 Ga naar bladzijde 43 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij de extra van paragraaf 2. 24

25 3 Drinkwaterzuivering Het meeste drinkwater in Nederland wordt gemaakt uit zoet grondwater. Op plekken waar te weinig zoet grondwater beschikbaar is, wordt oppervlaktewater gebruikt. Voordat grondwater en oppervlaktewater geschikt zijn als drinkwater, moet er heel wat gebeuren. Drinkwaterbesluit Ons drinkwater moet voldoen aan strenge eisen. De overheid heeft die eisen vastgelegd in het Drinkwaterbesluit. In dit besluit staat precies welke stoffen wel en niet in drinkwater mogen zitten, en hoeveel van die stoffen. Drinkwater mag bijvoorbeeld geen bacteriën en virussen bevatten. In tabel 3 zie je welke maximale concentraties van bepaalde chemische stoffen in drinkwater mogen zitten. Het Drinkwaterbesluit bevat ook eisen op het gebied van de kleur en de smaak van drinkwater. tabel 3 Maximaal toegestane concentraties chemische stoffen. Chemische stof Maximumwaarde (mg/l) arseen 0,01 benzeen 0,001 chroom 0,05 fluoride 1,0 ijzer 0,2 koper 2,0 kwik 0,001 lood 0,01 natrium 120 nitraat 50 nitriet 0,10 pesticiden (bij elkaar) 0, mg/l = 1 milligram per liter = 0,001 gram per liter. 25

26 Drinkwater uit grondwater Het grondwater waaruit drinkwater wordt gemaakt, wordt opgepompt in waterwingebieden. Die gebieden herken je aan het bord in afbeelding 17. Grondwater bestaat uit regenwater dat heel langzaam diep in de bodem is gezakt. Als het water door de bodem zakt, wordt het gefilterd door verschillende lagen zand en gesteente in de bodem. In de bodem leven ook bacteriën die allerlei verontreinigingen uit het water halen. De bodem werkt dus als een filter dat het water op een natuurlijke manier zuivert. afbeelding 17 Waterwingebieden herken je aan dit bord. In waterwingebieden gelden strenge regels om bodemvervuiling te voorkomen. Om drinkwater te maken, wordt grondwater van grote diepte opgepompt. Sommige waterbronnen zijn meer dan honderd meter diep. Dit grondwater bevat bijna geen schadelijke stoffen. Toch moet er nog van alles gebeuren voordat dit water als drinkwater uit de kraan mag komen. Want als het water door de bodem zakt, lossen er allerlei chemische stoffen in op, zoals kalk, zouten en ijzer. Die stoffen heten mineralen. Mineralen zorgen ervoor dat het grondwater een speciale smaak krijgt. Dit water mag nog niet als drinkwater worden gebruikt. Om er drinkwater van te maken, moet een groot deel van die mineralen er weer uit. Als het opgepompte water heel zuiver is, mag er wel bronwater van worden gemaakt dat in flessen wordt verkocht, bijvoorbeeld Spa of Bar-le-Duc (afbeelding 18). Bronwater is water dat direct afkomstig is uit waterbronnen. Soms worden aan het bronwater bubbels toegevoegd. Die bestaan uit extra koolstofdioxide. Net als drinkwater moet flessenwater voldoen aan strenge eisen. afbeelding 18 Bronwater moet voldoen aan de Warenwet. In het Warenwetbesluit Verpakte waters staat precies in welke concentraties bepaalde stoffen in het bronwater mogen zitten. 26