natuur-, scheikunde en techniek voor de onderbouw handboek vmbo-kgt deel 2a

Transcriptie

1 natuur-, scheikunde en techniek voor de onderbouw handboek vmbo-kgt deel 2a

2 SENSOR NATUUR-, SCHEIKUNDE EN TECHNIEK VOOR DE ONDERBOUW HANDBOEK VMBO-KGT 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 16 3 Drinkwaterzuivering 22 4 Rioolwaterzuivering 28 Samenvatting 33 2 De auto Startopdracht 38 1 Motoren voor auto s 39 2 Beweging van auto s 44 3 Krachten op auto s 50 4 Zuinig en schoon vervoer 59 Samenvatting 64 3 De digitale camera Startopdracht 70 1 Licht 71 2 Lenzen 79 3 Kleur 87 4 Digitaal fotograferen 94 Samenvatting 100 Gereedschappen 104 Practicummaterialen 106 Register 108 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 volgende 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 verbindin Als je de veters van je schoenen goed s dicht. Als je een klittenbandsluiting heb 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 opdrach 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. Theorievragen Extra 1 ieuw product dat vo led-lamp. Een led-lamp gebru s een gewone gloeilamp en drie kee Scheikunde gaat over de bouw van stoffe 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 d ogie ogie bestudeert alles wa 6) 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 methode site. 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, plus opdrachten, 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 Plusles Plusles 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 Zonder water kun je niet leven. Je lichaam bestaat voor het grootste deel uit water. Een deel zweet en plas je uit. Om dit aan te vullen drink je elke dag water. Drinkwater wordt gemaakt van water uit de bodem en uit rivieren en beken. Het wordt eerst speciaal schoongemaakt. We gebruiken het drinkwater niet alleen om te drinken. We wassen er onszelf ook mee. We gebruiken het om schoon te maken. En we bereiden er ons voedsel mee. Gemiddeld gebruiken wij ongeveer tien grote emmers drinkwater per persoon per dag. Zodra het drinkwater is gebruikt, heet het afvalwater. In dit afvalwater zitten zeepresten, olie, toiletpapier en zand. Al die stoffen moeten eruit. Daarom wordt afvalwater weer schoongemaakt. Het schoonmaken van afvalwater heet afvalwaterzuivering. 1 Startopdracht Durf jij dit water te drinken? 8 Paragrafen 1 Water 9 Extra Oplosbaarheid en temperatuur 14 2 Scheidingsmethoden 16 Extra Extraheren 20 3 Drinkwaterzuivering 22 Extra Hard en zacht water 26 4 Rioolwaterzuivering 28 Extra Het stankslot 32 Samenvatting 33 Werkstukken 1 Een ontzilter maken 2 Een waterspuit maken Proeven 1 Vaste stoffen en vloeistoffen mengen 2 Oplosbaarheid (open onderzoek) 3 Stoffen scheiden: bezinken en afschenken 4 Stoffen scheiden: filtreren 5 Stoffen scheiden: indampen 6 Stoffen scheiden: destilleren 7 Stoffen scheiden: adsorberen 8 Stoffen scheiden: extraheren 9 Een eenvoudige pomp 6

7 De waterzuivering 7

8 Startopdracht Durf jij dit water te drinken? Drinkwater wordt gemaakt van grondwater en rivierwater. Grondwater en rivierwater zijn vuil. Het is niet geschikt om te drinken en moet eerst worden schoongemaakt. In deze opdracht ga jij zelf water schoonmaken. Je krijgt vuil water. Dat maak je schoon met verschillende technieken. Durf jij het water daarna te drinken? Voor deze opdracht krijg je informatie van je docent. 8

9 1 Water Bekijk de computerles voor meer uitleg. Overal op aarde is water. In de lucht die we in- en uitademen zit waterdamp. Dat is gasvormig water. In zeeën, oceanen en rivieren stroomt vloeibaar water. En gletsjers en ijsbergen bestaan uit vast water: ijs. Water zit ook op plekken waar je het niet ziet. Bijvoorbeeld in je eigen lichaam en in dat van dieren, en in planten. Waterkringloop De fase waarin water voorkomt, kan veranderen. Dit heb je geleerd in klas 1. Het vloeibare water in zeeën, meren en rivieren verdampt. Hierdoor verdwijnt water als waterdamp in de lucht. Zodra de lucht afkoelt, condenseert de waterdamp tot kleine druppeltjes. Zo ontstaan wolken. Een wolk bestaat uit een verzameling piepkleine waterdruppeltjes. regen waterafvoer naar zee condenseren opstijgende lucht luchtstroom naar land verdamping in de oceaan De wind blaast de wolken tot boven land. Als deze wolken vervolgens verder afkoelen, condenseert er nog meer waterdamp. De druppels in de wolken worden dan groter en zwaarder. Ze worden zo zwaar dat ze als neerslag (regen of sneeuw) uit de lucht vallen. Het water dat zo op het land valt, stroomt via de bodem en via beken en rivieren terug naar de zee. Het water maakt dus een kringloop (afbeelding 1). Deze kringloop heet de waterkringloop. Al het water op aarde doet mee aan deze waterkringloop. afbeelding 1 De waterkringloop. Zout of zoet? Zeewater is zout water. Als je een slok zeewater binnenkrijgt, proef je dat direct. De zoute smaak ontstaat doordat er zout in het water zit. Als zeewater verdampt, verdampt alleen het water. Het zout blijft achter in de zee. Als de waterdamp condenseert en daarna als neerslag uit de lucht valt, bevat deze neerslag dus geen zout. Daardoor is het water in rivieren en beken ook niet zout. Water zonder zout erin wordt zoet water genoemd. 9

10 Zoet water dat via de waterkringloop op het land terechtkomt, stroomt uiteindelijk weer terug naar de zee. Een deel van dit water stroomt over het oppervlak van de aarde. Dit water heet oppervlaktewater. Oppervlaktewater is water dat op het land aan de oppervlakte zichtbaar is. Er stroomt ook water via de bodem terug naar zee. Dit water heet grondwater. Grondwater zie je meestal niet. Het zit onder de grond. afbeelding 2 Zoet water. wolk regen bergen verdamping oceaan land rivier grondwater Water is een mengsel In zeewater zitten zout en water. Er zitten ook zand en kalk in. Daarom noemen we zeewater een mengsel. In een mengsel zitten altijd twee of meer stoffen door elkaar. Het zand in het zeewater kun je zien. Door het zand wordt het mengsel troebel. Als je zeewater lang laat staan, zakt het zand langzaam naar de bodem. Het zout in zeewater zie je niet, maar proef je wel. Oppervlaktewater en grondwater zijn ook mengsels. Er zitten zand en andere stoffen in het water. Jij gebruikt dagelijks allerlei mengsels, zoals tandpasta. Ook vruchtensap en thee zijn mengsels (afbeelding 3). Yoghurt met muesli ook. Als je goed kijkt naar de verschillende mengsels zie je dat ze niet allemaal hetzelfde zijn. Soms herken je de stoffen waaruit ze bestaan direct, zoals bij yoghurt met muesli. Bij sommige mengsels herken je die stoffen niet meer, zoals bij tandpasta en shampoo. Thee is een homogeen mengsel. Sinaasappelsap is een heterogeen mengsel. afbeelding 3 Twee verschillende soorten mengsels. 10

11 Er zijn twee soorten mengsels: homogene mengsels en heterogene mengsels. In tabel 1 zie je enkele voorbeelden van deze mengsels. tabel 1 Homogene en heterogene mengsels. homogeen mengsel heterogeen mengsel vaste stof + vaste stof brons messing beton vloeistof + vaste stof Oplossingen suikerwater zoutoplossing koffie thee Overige: zeewater vruchtensap met vruchtvlees verf vloeistof + vloeistof azijn (azijnzuur + water) stoom (lucht en waterdruppeltjes) mayonaise vloeistof + gas zuurstof in water frisdranken met bubbels gas + gas zuivere lucht Homogene mengsels Een homogeen mengsel is een mengsel waarbij je de deeltjes van de verschillende stoffen niet meer herkent. Soms zijn ze zo goed gemengd dat je ze zelfs niet meer kunt zien. Suikerwater is zo n homogeen mengsel. De suikerdeeltjes zijn zo goed gemengd met de waterdeeltjes dat je ze niet meer ziet. De suiker is dan opgelost in water. afbeelding 4 Deeltjesmodellen van vloeibare mengsels. a. In een homogeen mengsel zijn de deeltjes van de verschillende stoffen mooi verdeeld. In afbeelding 4 zie je op welke manier de deeltjes in een stof kunnen zitten. In afbeelding 4a zie je het model van een homogeen mengsel van twee stoffen. De deeltjes van dit mengsel zijn heel goed gemengd. Ze zitten overal door elkaar heen. Thee is een homogeen mengsel, net als koffie, cola en veel andere frisdranken. Bij deze mengsels is water gebruikt als oplosmiddel. Andere homogene mengsels zijn legeringen zoals brons en messing, azijn en wijn. Oplossingen Een homogeen mengsel waarbij een vloeistof is gebruikt als oplosmiddel, heet een oplossing. Oplossingen hebben een bijzonder kenmerk: ze zijn altijd helder en doorzichtig. Je kunt er dus doorheen kijken. Thee is zo n oplossing. Thee bestaat uit kleur- en smaakstoffen die in water zijn opgelost. b. In een heterogeen mengsel klonteren de deeltjes van de verschillende stoffen een beetje samen. Daardoor blijven ze herkenbaar. Heterogene mengsels In afbeelding 4b zie je het deeltjesmodel van een heterogeen mengsel van twee stoffen. Bij een heterogeen mengsel kun je de verschillende deeltjes nog goed herkennen. Dat komt doordat de deeltjes een beetje samenklonteren. Een heterogeen mengsel is troebel. Je kunt er niet doorheen kijken. Een voorbeeld is modderwater. Dat is een mengsel van zand en water. 11

12 Wanneer je zand mengt met water blijf je de deeltjes zand zien. Andere voorbeelden van heterogene mengsels zijn stoom, verf, mayonaise, vruchtensap met vruchtvlees en beton. Stoom bestaat uit een mengsel van lucht, waterdamp en kleine waterdruppeltjes. Beton bestaat uit een mengsel van zand, cement, water en kiezels. Suspensies Een oplossing is een helder homogeen mengsel waar je doorheen kunt kijken. Er zijn ook mengsels die niet helder zijn, maar troebel. Bijvoorbeeld verf en vruchtensappen met vruchtvlees. Ze bestaan uit een mengsel van vaste stoffen en een vloeistof. De vaste stoffen zweven in de vloeistof. Hierdoor ziet het mengsel er troebel uit en kun je er niet doorheen kijken. Een heterogeen mengsel waarbij een vaste stof zweeft in een vloeistof heet een suspensie. Als je een suspensie lang laat staan, zakken de deeltjes van de vaste stof naar beneden. Dit is ook de reden waarom je bepaalde vruchtensappen moet schudden voordat je ze drinkt. afbeelding 5 Een suspensie. Concentratie van mengsels Sommige mensen drinken thee met suiker. Hoe meer suiker, hoe zoeter de thee smaakt. De smaak van thee met suiker wordt bepaald door de concentratie. De concentratie van een oplossing is de hoeveelheid opgeloste stof (in gram) per hoeveelheid oplosmiddel (in liter). De eenheid van concentratie is dus gram per liter (g/l). Bij thee met één schepje suiker is de concentratie laag. Bij thee met tien schepjes suiker is de concentratie hoog. Het verschil kun je goed proeven. Om de concentratie van de opgeloste stof uit te rekenen, moet je bepalen hoeveel van die stof is opgelost in 1 L. 1 L = 1000 ml 12

13 Voorbeeld In een theekopje past ongeveer 200 ml thee, en op een theelepel past ongeveer 2 g suiker. Om de concentratie uit te rekenen, moet je dus eerst bepalen hoeveel opgeloste stof er dan in 1 L (1000 ml) thee zit. Dat doe je met deze formule: de concentratie = ( de hoeveelheid opgeloste stof (g) ) 1000 ml de hoeveelheid vloeistof Als je een schepje suiker in een kopje thee doet, is de concentratie suiker dus: (2 / 200) 1000 ml = 10 g/l. Bij twee schepjes is de concentratie: ((2 2) / 200 ) 1000 ml = 20 g/l Dus: hoe meer suiker je toevoegt, hoe hoger de concentratie wordt. Op de etiketten van voedingsmiddelen staat de concentratie van stoffen vermeld (afbeelding 6). In 100 ml cassis zit bijvoorbeeld 12 g suiker. De concentratie suiker per liter is dan: (12 /100) 1000 ml = 120 g/l afbeelding 6 Op etiketten zijn de concentraties vermeld. 13

14 Proef 1 Vaste stoffen en vloeistoffen mengen In deze proef ga je kijken wat er gebeurt als je vaste stoffen en vloeistoffen mengt. Weet jij wat voor soort mengsels je maakt? Ga naar bladzijde 24 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Paragraaf 1 Ga naar bladzijde 43 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij paragraaf 1. Extra Oplosbaarheid en temperatuur De suiker lost goed op in hete thee. Als je even roert, is het al snel niet meer te zien. Als je steeds meer suiker in de thee doet, wordt de concentratie steeds hoger. Op een zeker moment wordt die zo hoog dat de suiker niet meer oplost. De oplossing is dan verzadigd. Een verzadigde oplossing is een oplossing waarin zo veel van een stof is opgelost dat je er niet meer in kunt oplossen (afbeelding 7a). Zolang de suiker nog wel oplost, is de oplossing onverzadigd (afbeelding 7b). afbeelding 7 Twee oplossingen van dezelfde stof. a. Verzadigd. b. Onverzadigd. 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. In tabel 2 zie je de oplosbaarheid van enke le stoffen. De oplosbaarheid van keukenzout is 359 g per liter water. Dit be tekent dat je in 1 L water (van 20 C) maximaal 359 g zout kunt oplossen. Het zout dat je daarna toevoegt, zinkt naar de bodem. 14

15 tabel 2 Oplosbaarheid van enkele stoffen bij 20 C. oplosbaarheid (g/l) koolstofdioxide (gas) 1,47 soda 259 suiker 2042 zout 359 zuurstof (gas) 0,04 bakpoeder 96 gips 2,6 Als de temperatuur verandert, verandert ook de oplosbaarheid van een stof. Bij 20 C kun je bijvoorbeeld maximaal 359 g zout in een liter water oplossen. Is het water 100 C, dan kun je er iets meer zout in oplossen: 392 g. De oplosbaarheid van veel vaste stoffen wordt groter als de temperatuur van het oplosmiddel stijgt. En als de temperatuur daalt, neemt de oplosbaarheid af. Dan slaat de vaste stof neer. In de suikerfabrieken worden zo suikerkristallen gemaakt (afbeelding 8). Eerst wordt een verzadigde suikeroplossing gemaakt met een hoge temperatuur. Daarna wordt de oplossing afgekoeld. Een deel van de suiker klontert dan samen en slaat neer. Zo krijg je suikerkristallen. Zoutkristallen worden ook zo gemaakt. afbeelding 8 Kristallen van suiker. De oplosbaarheid van gassen werkt precies andersom. Hoe hoger de temperatuur, hoe minder gas kan oplossen. Dat komt doordat de deeltjes van een gas bij hogere temperaturen zo snel gaan bewegen dat ze uit de oplossing ontsnappen. Dit is de reden waarom vissen in de zomer last kunnen krijgen van zuurstofgebrek. Door de hogere temperatuur van het water verdwijnt er veel zuurstof uit het water. Proef 2 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 27 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Extra 1 Ga naar bladzijde 46 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij de extra van paragraaf 1. 15

16 2 Scheidingsmethoden Bekijk de computerles voor meer uitleg. Ons drinkwater wordt gemaakt van oppervlaktewater en grondwater. Oppervlaktewater en grondwater zijn mengsels. Ze zijn niet geschikt om te drinken, want er zitten ongewenste stoffen in. Soms zitten er zelfs ongezonde stoffen en ziekteverwekkers in. In het drinkwaterbedrijf worden die stoffen uit het water gehaald. Water zuiveren Om ongewenste stoffen uit water te halen, wordt het water schoongemaakt. Dat heet water zuiveren. Als het water is gezuiverd, is het veilig drinkwater. Om de verschillende stoffen uit deze mengsels te halen, worden scheidingsmethoden gebruikt. Een scheidingsmethode is een manier om ongewenste stoffen te scheiden van gewenste stoffen. Er bestaan allerlei scheidingsmethoden, zoals: bezinken en afschenken; zeven; filtreren; indampen; destilleren; adsorberen. Bezinken en afschenken Bij een suspensie zweven vaste stoffen in een vloeistof. Je kunt de vaste stoffen uit de vloeistof halen door de suspensie rustig te laten staan. De vaste deeltjes zakken dan langzaam naar de bodem. Dat heet bezinken. Daarna schenk je de vloeistof heel voorzichtig over. Dat heet afschenken. Zo scheid je de schone vloeistof van de vaste deeltjes. In afbeelding 9 zie je hoe dat werkt. afbeelding 9 Bezinken en afschenken. 16

17 Deze methode is niet nauwkeurig. Er blijven altijd wel een paar vaste deeltjes in de vloeistof zitten, en andersom. Maar het grootste deel haal je er op deze manier wel uit. Met bezinken en afschenken kun je ook een heterogeen mengsel van vloeistoffen scheiden. Bijvoorbeeld een mengsel van olie en water. Als zo n mengsel een poosje staat, bezinkt het water. De olie drijft dan op het water. Die olie kun je dan voorzichtig afschenken. Zo haal je de vloeistoffen uit elkaar. afbeelding 10 Filtreren. filter residu filtraat Zeven Als je macaroni kookt, maak je een heterogeen mengsel van macaroni en water. Zodra de macaroni gaar is, giet je die af. Dat kan eenvoudig met een zeef (vergiet). De macaroni blijft dan achter in de zeef. Het water loopt er doorheen. Deze manier van scheiden heet zeven. Bij zeven gebruik je een zeef. Dat is een hulpmiddel van metaal of kunststof met gaatjes erin. Bij zeven maak je gebruik van de verschillen in de grootte van de deeltjes in een mengsel. Met deze methode kun je de stoffen in allerlei mengsels scheiden. Bijvoorbeeld een mengsel van zand en schelpen. De schelpen blijven in de zeef achter, terwijl het zand erdoorheen gaat. Filtreren Filtreren is net zoiets als zeven. Hierbij maak je ook gebruik van het verschil in grootte van de deeltjes van stoffen. Met filtreren kun je suspensies scheiden, bijvoorbeeld modderwater. Modderwater is een heterogeen mengsel. Bij filtreren gebruik je een filter (afbeelding 10). Die is meestal gemaakt van materiaal dat een vloeistof zoals water doorlaat. Een koffiefilter is hiervan een voorbeeld. Dankzij piepkleine gaatjes in het filter kunnen vloeistoffen er doorheen, maar de vaste stoffen niet (afbeelding 11). Als je een mengsel van zand en water filtreert, blijft het zand achter in het filter. Het water loopt erdoorheen. De stoffen die achterblijven in het filter heten residu. De stoffen die door het filter heen lopen, heten filtraat. afbeelding 11 Bij koffiezetten maak je ook gebruik van filtreren. oplosmiddel residu filter filtraat 17

18 afbeelding 12 Het indampen van zout water. Indampen Als je suiker oplost in water ontstaat er een homogene suikeroplossing, waarbij je de suikerdeeltjes niet meer ziet. Toch kun je de suiker weer uit het water halen. Je moet het water dan laten verdampen door het te verwarmen. Deze scheidingsmethode heet indampen. Als al het water is verdampt, blijft er alleen suiker over. Door indampen kun je allerlei opgeloste stoffen uit oplossingen halen (afbeelding 12). Door de verhitting verdampt het oplosmiddel en verdwijnt het in de lucht. Indampen is een belangrijke stap bij 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 vloeistof en de opgeloste stoffen wilt bewaren, kies je voor een andere scheidingstechniek: destilleren. Bij destilleren laat je de vloeistof verdampen en vang je het gas (de damp) op. Dit gas laat je daarna condenseren. Zo krijg je de vloeistof weer terug. En je houdt ook de opgeloste stoffen over. In afbeelding 13 zie je hoe destilleren werkt. De opgeloste stof die overblijft als alle vloeistof is verdampt, heet residu (net als bij indampen en filtreren). De gecondenseerde vloeistof heet destillaat. afbeelding 13 Bij destilleren vang je de verdampte vloeistof op en laat die condenseren. thermometer toevoer koelwater zout water zuiver water 18

19 afbeelding 14 Norit wordt gebruikt tegen diarree. Door te destilleren, kun je allerlei vloeibare mengsels uit elkaar halen. Ook mengsels van vloeistoffen, zoals wijn. Wijn is een homogeen mengsel van water, alcohol en geur-, kleur- en smaakstoffen. Je kunt deze mengsels met destillatie uit elkaar halen, omdat de stoffen in het mengsel verschillende kookpunten hebben. De alcohol in wijn kookt al bij 78 C. Het water kookt pas bij 100 C. Om de alcohol uit de wijn te destilleren, wordt de wijn verwarmd tot 80 C. Daardoor verdampt de alcohol. Deze alcoholdamp wordt opgevangen en afgekoeld, zodat de alcohol condenseert. Adsorberen Als je veel last hebt van zweetvoeten, kun je een geurvreter in je schoenen leggen. De geurvreter haalt de nare luchtjes weg. Dat komt doordat er een speciale stof in zit. De geurtjes van je voeten hechten aan deze stof. Een ander woord voor hechten aan is adsorberen. Adsorberen is een scheidingsmethode. Bij deze scheidingsmethode gebruik je een hulpstof waar sommige stoffen in mengsels graag aan vastplakken. Een voorbeeld van zo n stof is actieve kool. Deze stof wordt gebruikt in het medicijn Norit (afbeelding 14). Schadelijke of ongewenste stoffen in je maag en darmen worden door Norit geadsorbeerd. Daardoor worden ze onschadelijk. Adsorberen is niet hetzelfde als absorberen. Bij absorberen wordt een stof opgenomen in een andere stof, zonder dat de stoffen zich aan elkaar binden. Een spons absorbeert bijvoorbeeld water. Maar je knijpt het water er zo weer uit. Dat lukt je bij adsorberen niet! Werkstuk 1 Een ontzilter maken In deze opdracht maak je een ontzilter. Met een ontzilter maak je van zout water zoet water. Ga naar bladzijde 6 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 3 Stoffen scheiden: bezinken en afschenken Modderwater is een mengsel van zand en water. Hoe haal je deze twee stoffen uit elkaar zonder extra hulpmiddelen? Ga naar bladzijde 28 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 4 Stoffen scheiden: fi ltreren In deze proef onderzoek je hoe filtreren van mengsels werkt. Je onderzoekt ook of je van alle soorten mengsels (homogeen en heterogeen) de gemengde stoffen van elkaar kunt scheiden door het mengsel te filtreren. Ga naar bladzijde 29 in het opdrachtenboek voor de instructies. 19

20 Proef 5 Stoffen scheiden: indampen De opgeloste vaste stoffen in een oplossing zie je niet meer. Ze zijn op gelost. Toch kun je deze vaste stoffen weer uit de oplossing halen. In deze proef onderzoek je hoe dat werkt. Ga naar bladzijde 32 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 6 Stoffen scheiden: destilleren Bij mengsels van vloeistoffen zie je de verschillende stoffen niet meer. Toch kun je de vloeistoffen weer uit elkaar halen. In deze proef onderzoek je hoe dat werkt. Ga naar bladzijde 34 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 7 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? Dat onderzoek je in deze proef. Ga naar bladzijde 37 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Paragraaf 2 Ga naar bladzijde 47 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij paragraaf 2. Extra Extraheren Suiker wordt gemaakt van suikerbieten. In de suikerbieten zit een zoete stof die eruit wordt gehaald. Eerst worden de bieten goed gewassen en in stukjes gesneden. De stukjes worden gemengd met heet water. De zoete stof in de bieten lost dan op in het water. De zoete stof uit de bieten zit nu in het water. Deze manier van werken heet extraheren. Extraheren betekent ergens uit trekken. Als de zoete stof is opgelost in het water, worden de stukjes biet uit het mengsel gezeefd. De zoete oplossing wordt bewaard. Door deze oplossing in te dampen ontstaan er suikerkristallen. Bij extraheren maak je gebruik van de verschillen in oplosbaarheid van stoffen. 20

21 Zelf gebruik jij deze techniek ook vaak. Als je thee zet, dompel je een theezakje in heet water (afbeelding 15). Het water trekt de kleur-, geur- en smaakstoffen uit de theeblaadjes die in het theezakje zitten. Koffiezetten werkt ook zo. Heet water extraheert kleur-, geur- en smaakstoffen uit de gemalen koffiebonen. Het water dat je hierbij gebruikt, heet het extractiemiddel. Een extractiemiddel is een vloeistof waarin bepaalde stoffen gemakkelijk oplossen. afbeelding 15 Thee zetten: het hete water extraheert de geur-, kleur- en smaakstoffen uit de thee in het zakje. 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 38 in het opdrachtenboek voor de instructies. Theorievragen Extra 2 Ga naar bladzijde 50 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij de Extra van paragraaf 2. 21

22 3 Drinkwaterzuivering Het drinkwater in Nederland wordt gemaakt uit zoet grondwater en oppervlaktewater. Voordat dit water geschikt is om te drinken, moet er heel wat gebeuren. Er moeten allerlei stoffen uit het water worden gehaald. Dat proces noem je drinkwaterzuivering. Eisen aan drinkwater Drinkwater moet voldoen aan strenge eisen. De overheid heeft bepaald welke stoffen er wel en niet in drinkwater mogen zitten. Drinkwater mag bijvoorbeeld geen bacteriën en virussen bevatten. Ook mogen er geen gevaarlijke stoffen in zitten. Van de stoffen die wel in drinkwater mogen zitten, is precies vastgelegd hoeveel er per liter in mag zitten. afbeelding 16 In waterwingebieden gelden strenge regels om bodemvervuiling te voorkomen. Drinkwater uit grondwater Het grondwater waaruit drinkwater wordt gemaakt, komt uit waterwingebieden. Je herkent een waterwingebied aan het bord in afbeelding 16. Het grondwater is ontstaan uit regenwater dat heel langzaam diep in de bodem is gezakt. Als regenwater in de bodem zakt, wordt het al een beetje schoon. Het wordt namelijk gefilterd door lagen zand en gesteente. En de bacteriën die in de bodem leven, halen er ook allerlei stoffen uit. De bodem werkt dus als een soort filter. Toch lossen er ook stoffen uit de bodem op in het water. Bijvoorbeeld 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. Het grondwater moet worden gezuiverd. Bronwater In sommige waterwingebieden is het grondwater heel erg schoon en smaakt het goed. Als dit water wordt goedgekeurd, mag het als bronwater worden verkocht. Bronwater is water dat direct afkomstig is uit waterbronnen. Soms worden er bubbels aan toegevoegd. Spa en Bar-le-Duc zijn voorbeelden van bronwater (afbeelding 17). afbeelding 17 Bronwater. 22

23 Grondwater zuiveren Grondwater wordt gezuiverd in een zuiveringsinstallatie. In afbeelding 18 zie je hoe zo n zuiveringsinstallatie voor grondwater werkt. Eerst wordt het water uit diepe bronnen omhoog gepompt. Boven de grond wordt het water door sproeiers geperst. Zo wordt het water verdeeld in heel kleine waterdruppeltjes. Hierdoor verdwijnen er opgeloste gassen uit het water. Daarna begint het zuiveringsproces. Dat verloopt in drie stappen. Stap 1: het water wordt gefiltreerd met een zandfilter (voorfilter). Stap 2: het water loopt via een soort waterval naar een ander filter. De waterval zorgt voor extra beluchting van het water. Bij de beluchting lost er veel zuurstof op in het water. Stap 3: de zuurstof in het water reageert met mineralen, zoals ijzer. Hierdoor klonteren de mineralen samen en bezinken. afbeelding 18 Het zuiveringsproces voor drinkwater uit grondwater. Nu is het water geschikt als drinkwater. Dit drinkwater wordt bewaard in grote reservoirs. Die reservoirs heten reinwaterkelders. Zodra het nodig is, wordt het in de waterleiding gepompt grondwaterpomp Van grondwater wordt drinkwater gemaakt in drie stappen: 1 filtreren; 2 beluchten; 3 bezinken. Drinkwater uit oppervlaktewater In sommige delen van Nederland bevat het grondwater te veel zout. Dat komt doordat deze gebieden dicht bij zee liggen. Daar wordt het drinkwater gemaakt van oppervlaktewater uit de rivieren de Rijn of de Maas. Dat is moeilijker dan drinkwater maken uit grondwater. Dat komt, omdat er veel afval van grote fabrieken in oppervlaktewater zit. En veel bestrijdingsmiddelen en meststoffen uit de landbouw en de veeteelt. Deze vervuiling moet uit het water worden gehaald. 23

24 Oppervlaktewater zuiveren In afbeelding 19 zie je hoe drinkwater wordt gemaakt uit oppervlaktewater. Eerst wordt het water vanuit de rivier naar een spaarbekken geleid. Dat is een soort meertje waar het water een poos wordt opgeslagen. Dan begint de zuivering. Die verloopt in stappen. Stap 1: in het spaarbekken komt het water tot rust. Hierdoor bezinken de vaste deeltjes vuil die in het water zweven. Daarna volgt het afschenken. Dat gebeurt met een pomp. De vaste deeltjes blijven achter in het spaarbekken. Stap 2: het water wordt belucht en gezeefd. Met behulp van steeds fijnere zeven worden alle zwevende deeltjes en algen uit het water gezeefd. Stap 3: er worden hulpstoffen aan het water toegevoegd. Deze hulpstoffen reageren met allerlei opgeloste deeltjes in het water. Hierdoor klonteren de deeltjes samen. Stap 4: het water wordt gefiltreerd met speciale filters. De meeste vervuiling is nu uit het water gehaald. Stap 5: het water wordt bestraald met UV-straling. Hierdoor worden de bacteriën en virussen gedood. Soms wordt het ook behandeld met ozongas. Ozongas kan ook schadelijke stoffen afbreken. Stap 6: het water wordt gefiltreerd met filters waar actieve kool in zit. Die adsorbeert geur-, smaak- en gifstoffen. afbeelding 19 Het zuiveringsproces voor drinkwater uit oppervlaktewater. Nu is het water zuiver genoeg om te dienen als drinkwater. Voor de zekerheid wordt eerst gecontroleerd of het water voldoet aan alle eisen. Is de kwaliteit goed, dan mag het de waterleiding in. Als de kwaliteit niet goed is, wordt het extra gezuiverd. 2 pomp hulpstoffen hulpstoffen actieve-koolfilters roerwerken pomp spaarbekken zeven filter Van oppervlaktewater wordt drinkwater gemaakt via deze stappen: 1 bezinken en afgieten; 2 beluchten en zeven; 3 hulpstoffen binden vuil tot klonten en bezinken; 4 filtreren; 5 bestraling met UV-straling en ozonbehandeling; 6 adsorptie. slibbezinking behandeling met UV-straling en/of ozon Drinkwater onder druk Als jij thuis de waterkraan opendraait, komt er water uit. Dat water komt bij jou thuis, omdat het drinkwaterbedrijf gezuiverd drinkwater in de waterleidingen perst. Dat gebeurt met grote pompen. Die zetten het water onder hoge druk. De waterdruk is hoog genoeg om ervoor te zorgen dat jij overal in huis water kunt tappen. Zelfs als al je buren dat op hetzelfde moment ook doen. 24

25 afbeelding 20 Een zuigerpomp. inlaatklep Het drinkwaterbedrijf gebruikt grote pompen om het water in de waterleiding te persen. Een zuigerpomp is een voorbeeld van een pomp. Een zuiger pomp werkt met een zuiger. Een zuiger is een onderdeel dat precies past in een buis (cilinder). Een motor zorgt ervoor dat deze zuiger heen en weer beweegt in de buis. Daardoor kan de zuiger een vloeistof of gas verplaatsen. In afbeelding 20 zie je hoe zo n grote pomp werkt. De pomp heeft twee kleppen: een inlaatklep en een uitlaatklep. Als de zuiger in de pomp omlaag beweegt, zuigt de pomp zich via de leiding met de inlaatklep vol met water (afbeelding 20a). Als de zuiger daarna weer omhoog beweegt, sluit de inlaatklep. De uitlaatklep gaat open (afbeelding 20b). De zuiger perst het water dan met heel veel kracht in de waterleiding. Zo zorgt de zuiger voor de waterdruk in de waterleiding. cilinder uitlaatklep zuiger a. Opzuigen. b. Wegpersen. Werkstuk 2 Een waterspuit maken In dit werkstuk maak je een waterspuit. Met deze spuit kun je water verplaatsen. Ga naar bladzijde 11 in het opdrachtenboek voor de instructies. Proef 9 Een eenvoudige pomp Hoe werkt een zuigerpomp? In deze proef onderzoek je dat met behulp van een eenvoudige pomp. Ga naar bladzijde 40 in het opdrachtenboek voor de instructies. 25

26 HOOFDSTUK 1 De waterzuivering Theorievragen Paragraaf 3 Ga naar bladzijde 51 in het opdrachtenboek voor de theorievragen die horen bij paragraaf 3. Extra Hard en zacht water Als regenwater door de bodem zakt, lossen er veel stoffen in op. Bijvoorbeeld kalk. Zo komt de opgeloste kalk in het grondwater terecht. In sommige gebieden zit veel kalk in de bodem. Hierdoor komt er ook veel kalk in het grondwater. Water met veel kalk erin wordt hard water genoemd. In gebieden met weinig kalk in de bodem bevat het grondwater ook weinig opgeloste kalk. Water met weinig kalk erin noem je zacht water. In afbeelding 21 zie je een kaartje met daarin de hardheid van water in Nederland. De eenheid voor de hardheid van water is de Duitse hardheidsgraad (symbool: dh). Hoe hoger dit getal, hoe harder het water, en hoe meer kalk erin is opgelost. afbeelding 21 Een globaal overzicht van de hardheid van water in Nederland. tot 44 DH DH zeer zeer zacht zacht water water 00 tot tot 88 DH DH zacht zacht water water 44 tot tot DH DH gemiddeld gemiddeld 88 tot 12 tot tot DH DH vrij vrij hard hard water water tot tot DH DH hard hard water water 18 26