Scheikunde Hoofdstuk 2 Samenvatting Paragraaf 1: Fossiele brandstoffen Fossiele brandstof Koolwaterstof Onvolledige verbranding Broeikaseffect Brandstof ontstaan door het afsterven van levende organismen, heel lang geleden. o.a. Steenkool, aardolie en aardgas Een stof die alleen de elementen koolstof en waterstof bevat Verbranding waarbij te weinig zuurstof aanwezig is. Bij een koolwaterstof ontstaan dan roet en/of koolstofmonooxide Stijging van het CO 2 gehalte, wat zorgt voor een temperatuurstijging. Bij de volledige verbranding van steenkool ontstaat koolstofdioxide, CO 2 (g). Dit komt omdat steenkool vooral koolstof (C) bevat. Bij de volledige verbranding van aardolie ontstaan koolstofdioxide (CO 2 ) en water (H 2 O). Dit komt omdat aardolie vooral methaan (CH 4 ) bevat. Bij de volledige verbranding van een koolwaterstof ontstaan koolstofdioxide (CO 2 ) en water (H 2 O). C,H + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (l). Bij de volledige verbranding van butaan ontstaan koolstofdioxide en water (H 2 O). 2C 4 H 10 (g) + 13O 2 (g) 8CO 2 (g) + 10H 2 O (l). Bij de onvolledige verbranding van een koolwaterstof ontstaan water (H 2 O), roet (C) en koolstofmonooxide (CO). Bij de onvolledige verbranding van aardgas ontstaan koolstofmonooxide (CO) en water (H2O). 2CH 4 (g) + 3O 2 (g) 2CO (g) + 4H 2 O (l). Reactie in een katalysator om NO 2 en CO te verwijderen: 2NO 2 (g) + 4CO (g) N 2 (g) + 4CO 2 (g) Wat zijn fossiele brandstoffen? Fossiele brandstoffen zijn ontstaan door het afsterven van levend materiaal, zoals steenkool, aardolie en aardgas. Wat is een volledige en wat is een onvolledige verbranding? Bij een volledige verbranding is er voldoende zuurstof aanwezig. Bij een onvolledige verbranding is er onvoldoende zuurstof aanwezig. Welke ongewenste producten ontstaan er bij gebruik van fossiele brandstoffen? Als een fossiele brandstof het element zwavel bevat, ontstaat bij verbranding zwaveldioxide, hieruit kan zure regen ontstaan. Nitreuze dampen bevatten verschillende stikstofoxide (NO x ). Deze ontstaan in een benzinemotor. Door gebruik te maken van een katalysator worden deze stoffen verwijderd. Welke invloed hebben fossiele brandstoffen op het broeikaseffect? Door het verbranden van fossiele brandstoffen komt veel CO2 in de lucht. Dit gas draagt bij aan het broeikaseffect waardoor de aarde opwarmt en klimaatveranderingen kunnen optreden.
Paragraaf 2: Alternatieve brandstoffen Alternatieve brandstoffen Biogas Bio-alcohol Kolenvergassing Watergas Brandstoffen die gemaakt worden uit grondstoffen die in betrekkelijk weinig tijd weer aangevuld kunnen worden en daardoor niet uitgeput raken. Gas dat ontstaat door rotting van organisch afval Alcohol die gehaald wordt uit biologische producten Bij deze chemische reactie, die ondergronds plaatsvindt, reageert koolstof en ontstaan gasvormige producten die als brandstof kunnen dienen. Voordelen hiervan zijn: er hoeven geen mijnen gegraven te worden en het afval blijft ondergronds. Een mengsel van waterstof en koolstofmonooxide Bij de volledige verbranding van bio-alcohol (C 2 H 6 O) ontstaan koolstofdioxide (CO 2 ) en water (H 2 O). C 2 H 6 O (l) + O2 (g) 2CO 2 (g) + 3H 2 O (l). Dit is een exotherme reactie. Bij de volledige verbranding van waterstof ontstaat water (H 2 O). 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O (l). Twee reacties die plaatsvinden bij kolenvergassing: 1) Waterdamp + koolstof koolstofmonooxide + waterstof H 2 O (g) + C(s) CO (g) + H 2 (g) 2) Koolstof + zuurstof koolstofmonooxide 2C (s) + O 2 (g) CO (g) Bij de volledige verbranding van watergas ontstaan koolstofdioxide (CO 2 ) en water (H 2 O). H 2 (g) + CO (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (l) Wat zijn alternatieve brandstoffen? Alternatieve brandstoffen zijn andere brandstoffen dan fossiele brandstoffen. Voorbeelden hiervan zijn biogas, bio-alcohol en waterstof. Welke voor- en nadelen hebben alternatieve brandstoffen? Omdat bij productie van biobrandstoffen CO 2 wordt gebruikt, draagt het verbranden ervan niet bij aan het versterkte broeikaseffect.
Paragraaf 3: Aardolie Gefractioneerde destillatie Destillatie waarbij mengsels opgedeeld worden in mensels met minder stoffen Bij de volledige verbranding van oktaan (C 8 H 18 ) ontstaan koolstofdioxide (CO 2 ) en water (H 2 O). 2C 8 H 18 (l) + 25O 2 (g) 16CO 2 (g) + 18H 2 O (l). Wat is de gefractioneerde destillatie van aardolie? Bij de gefractioneerde destillatie van aardolie wordt aardolie gescheiden in een aantal mengsels van stoffen: de fracties. De kookpunten van de stoffen in één fractie liggen dicht bij elkaar. Waarvoor worden aardoliefracties gebruikt? De fracties worden gebruikt als brandstof, als smeermiddel en als grondstof voor de chemische industrie. Het residu wordt gebruikt in asfalt.
Paragraaf 4: Atoombinding Moleculaire stoffen Molecuul Molecuulformule Gemeenschappelijk elektronenpaar Atoombinding Covalentie (van een atoom) Covalente binding Structuurformule Dubbele binding Stoffen die opgebouwd zijn uit moleculen. Deze geleiden zowel in de vaste als de vloeibare toestand geen stroom. Een aantal aan elkaar gebonden niet-metaal atomen. Formule die aangeeft welke atoomsoorten en hoeveel atomen van elke soort aanwezig zijn in een molecuul. De twee (negatief geladen) elektronen die beide positieve kernen bij elkaar houden. De binding tussen atomen (door een gemeenschappelijk elektronenpaar. Het aantal elektronen dat een atoom beschikbaar heeft voor de atoombinding. De covalentie geeft aan hoeveel atoombindingen een niet-metaal atoom kan vormen. Een ander woord voor atoombinding. Een formule die niet alleen aangeeft welke atomen in het molecuul zitten, maar ook hoe ze aan elkaar gebonden zijn. Een binding gevormd door 2 elektronenparen tussen twee atomen. Welke covalentie hebben de volgende atoomsoorten? Atoomsoort Covalentie H (waterstof) 1 F (fluor) 1 Cl (chloor) 1 Br (broom) 1 I (jood) 1 O (zuurstof) 2 S (zwavel) 2 N (stikstof) 3 P (fosfor) 3 C (koolstof) 4 Wat is atoombinding? In een molecuul worden de atomen bij elkaar gehouden door atoombindingen. Een atoombinding wordt gevormd door een gemeenschappelijk elektronenpaar. Wat is de covalentie? De covalentie geeft aan hoeveel atoombindingen een atoom kan vormen. Wat is de structuurformule? In een structuurformule geef je de atoombindingen aan met streepjes tussen de elementensymbolen.
Paragraaf 5: Kraken Verzadigde koolwaterstof Onverzadigde koolwaterstof Kraken Wanneer in een koolwaterstof alleen maar enkelvoudige (atoom)bindingen voorkomen. Wanner in een koolwaterstof één of meer dubbele (atoom)bindingen aanwezig zijn. Uit grote moleculen worden kleinere moleculen gemaakt. Er ontstaan een alkaan en een alkeen. Reactievergelijkingen Bij het kraken van aardolie ontstaan uit moleculen C 14 H 30 de moleculen C 8 H 18 en C 6 H 12. C 14 H 38 (l) C 8 H 18 (l) + C 6 H 12 (l) Bij het kraken van aardolie ontstaan uit moleculen C 18 H 38 uitsluitend de moleculen C 8 H 18 en C 5 H 10. C 18 H 38 (l) 2C 5 H 10 (l) + C 8 H 18 (l). Om deze reactieproducten te verkrijgen moet je destilleren, omdat het een mengsel van vloeistoffen is. Wat zijn verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen? In moleculen van verzadigde koolwaterstoffen zijn uitsluitend enkelvoudige bindingen aanwezig. In moleculen van onverzadigde koolwaterstoffen komen tussen de koolstofatomen dubbele bindingen voor. Wat is kraken? Bij het kraken van een koolwaterstof ontstaan uit grote moleculen meerdere soorten kleinere moleculen. Het reactieproduct is altijd een mengsel van verzadigde en onverzadigde koolwaterstoffen (alkanen en alkenen). Voor het proefwerk leer je ook paragraaf 7.1. Deze paragraaf gaat over dichtheden. Belangrijk hierbij zijn de bronnen 1, 2, 3, 4 en 5.