Ontleedbare stoffen Niet

Ontleedbare stoffen
Niet-ontleedbare stoffen
Water
H2O (l)
Waterstof
H2
(g)
Waterstofperoxide
H2O2 (l)
Stikstof
N2
(g)
Methaan
CH4 (g)
Zuurstof
O2
(g)
Ethaan
C2H6 (g)
Fluor
F2
(g)
Propaan
C3H8 (g)
Chloor
Cl2
(g)
Butaan
C4H10 (g)
Broom
Br2
(l)
Pentaan
C5H12 (g)
Jood
I2
(s)
Hexaan
C6H14 (g)
Heptaan
C7H16 (g)
Koolstof(mono)oxide
CO
(g)
Koolstofdioxide
CO2 (g)
Zwaveldioxide
SO2 (g)
Ammoniak
NH3 (g)
Salpeterzuur
HNO3
verdund salpeterzuur
H+(aq) + NO3-(aq)
Zwavelzuur
H2SO4 (l)
verdund zwavelzuur
2H+(aq) + SO42-(aq)
Waterstofchloride
HCl (g)
zoutzuur
H+(aq) + Cl-(aq)
Fosforzuur
H3PO4
verdund fosforzuur
3 H+(aq) + PO43-(aq)
Metalen
Aluminium
Al
Lithium
Li
Barium
Ba
Natrium
Na
Cadmium
Cd
Nikkel
Ni
Calcium
Ca
Platina
Pt
Chroom
Cr
Goud
Au
Tin
Sn
Magnesium
Mg
Zink
Zn
Zilver
Ag
Kalium
K
IJzer
Fe
Koper
Cu
Lood
Pb
Kwik
Hg
Edelgassen
Niet-metalen
Helium
He
Koolstof
C
Neon
Ne
Fosfor
P
Argon
Ar
Zwavel
S
Xenon
Xe
Positieve ionen
Ammonium
NH4+
Alle metaal-ionen 2+, behalve K+Na+Ag+, Al3+ en Cr3+
Negatieve ionen
Nitraat
NO3Nitriet
NO22Carbonaat
CO3
Sulfaat
SO42Chloraat
ClO3
Sulfiet
SO32Acetaat
CH3COO
Fosfaat
PO432Silicaat
SiO3
Hydroxide
OH2Oxalaat
C2O4
Chromaat
CrO42Waterstofsulfiet
HSO3
Waterstofsulfaat
HSO42Waterstoffosfaat
HPO4
Diwaterstoffosfaat
H2PO4Waterstofcarbonaat HCO3Oplossing van:
Huis,tuin,keukennaam
Natriumhydroxide
NaOH
natronloog
Kaliumhydroxide
KOH
kaliloog
Calciumhydroxide
Ca(OH)2
kalkwater
Bariumhydroxide
Ba(OH)2
barietwater
Ammoniak-oplossing
NH3
ammonia
(Ammonium
NH4+)
Reactie met koolwaterstoffen
Een reactie waarbij atomen worden vervangen heet een substitutiereactie.
Bijvoorbeeld ethaan met broom:
H H
H - C - C - H + Br - Br
H H
H H
H -C - C - Br + Br
H H
Een reactie waarbij één nieuw molecuul ontstaat heet een additiereactie.
(Je mag ook zeggen dat je een dubbele binding ziet verdwijnen)
Bijvoorbeeld propeen met broom:
H
H
H H
C = C - C - H + Br - Br
H H
H H H
H-C-C-C-H
Br Br H
Kunststoffen
De bedrijven die met aardolieproducten werken, vormen samen de petrochemische
industrie.
Een voorbeeld van een petrochemische product is plastic. Plastics behoren tot de
stoffen die uit zeer grote moleculen bestaan, de zogenaamde macromoleculen. De
molecuulmassa is zeer groot. Enkele voorbeelden zijn: polyetheen, nylon, rubber.
Plastics kun je maken uit één eenvoudige grondstof. Zo’n beginstof heet een
monomeer. Bij het ontstaan van een macromolecuul koppelen heel veel moleculen
van het monomeer aan elkaar. Er ontstaat dan een polymeer. Deze reactie noemen
we polymerisatiereactie. De monomeer-moleculen bevatten allemaal een C=C
groep.
Bij de volgende reactie is het monomeer etheen gepolymeriseerd tot het polymeer
polyetheen:
nC2H4(g)
(C2H4)n(s)
In deze vergelijking stelt n een groot getal voor.
We stellen ons hierbij voor dat de dubbele binding openspringt. De koolstofatomen
krijgen hierdoor een bindingsmogelijkheid en ze kunnen aan elkaar worden
gekoppeld.
Deze polymerisatiereactie is een voorbeeld van een additie-polymerisatie.
Bij bereiding van sommige polymeren gaat men van twee verschillende monomeren
uit. Bij de polymerisatie ontstaan ketens waarin brokstukken van beide monomeren
voorkomen. We spreken van een co-polymeer.
Eigenschappen van kunststoffen
Plastics die bij verwarmen zacht worden, noemt men thermoplasten. Plastics die bij
verwarmen hard blijven, zijn thermoharders. Dit verschil kunnen we met de
structuur duidelijk maken.
De ketenmoleculen van een thermoplast liggen niet mooi naast elkaar maar in
kluwens, net zoals bij een bord spaghetti. Bij het verwarmen kunnen de ketens
makkelijk langs elkaar glijden. Bij verhoging van de temperatuur wordt een
thermoplast week.
De temperatuur waarbij dit begint, noemen we het verwekingspunt.
Een vloeistof die is toegevoegd om een plastic zachter te maken noemen we een
weekmaker.
Bij thermoharders zijn de ketenmoleculen aan elkaar gekoppeld tot een netwerk. Er
zijn bij het verwarmen dus ook geen ketens die langs elkaar kunnen glijden. De stof
wordt bij verwarmen dan ook niet zachter.
Rubber is een product van de rubberboom, door in de bast te snijden, krijgen we
een melkachtige vloeistof, die latex heet. Natuurrubber kun je beschouwen als een
additiepolymeer van 2-methyl-1,3-butadieen.
Het verstevigen van rubber met behulp van zwavel noemen we vulcaniseren. De
zwavelatomen vormen dan een dwarsverbinding tussen de polymeerketens.
Voedsel
Ons voedsel bevat onder andere:
 Brandstoffen. Dat zijn voornamelijk koolhydraten en vetten en soms eiwitten.
 Bouwstoffen. Dat zijn voornamelijk eiwitten en mineralen en soms vitaminen.
 Beschermende stoffen. Dat zijn voornamelijk vetten en vitaminen.
Brandstoffen leveren de energie doordat de stoffen in ons lichaam worden
‘verbrand’. Deze verbranding noemen we ook wel stofwisseling.
Verestering:
Alkanol + zuur
ester + water
Bij deze reactie vormt een H atoom van de ene OH groep met de andere OH groep
water. De twee overgebleven stukken vormen samen een nieuwe stof. Deze stof
hoort bij de groep van esters.
CH3-CH2-OH + HO-C- CH3
O
H2O + CH3-CH2-O-C-CH3
O
De naamgeving van een ester gaat als volgt:
De ester wordt opgedeeld (in gedachten) in twee stukken, een zuurrest en een alkyl
groep. De naam van de zuurrest wordt aan gegeven met alkanoaat. Een ester is dus
een alkylalkanoaat. In bovenstaand geval is de naam dus ethylethanoaat.
Een eetbaar vet of eetbare olie is een ester van glycerol en vetzuren.
De structuurformules van vetzuren kun je vinden in tabel 76B van Binas. Een vet
ontstaat als glycerol en een vetzuur in de molverhouding 1:3 met elkaar reageren.
Vb.
glycerol + stearinezuur
glyceryltristearaat + water
Eiwitten
Eiwitten ontstaan uit aminozuren. Zoals het woord als zegt, bevat een
aminozuurmolecuul twee karakteristieke groepen: een aminogroep, -NH2, en een
carboxylgroep, -COOH.
Eiwitten zijn polymeren van aminozuren.
Chemie in het groot
Chemische industrie
Het chemische proces in de fabriek bestaat meestal uit een aantal stappen. Om een
goed overzicht te hebben van wat er gebeurt, geeft men dit in een blokschema
weer. Hierin stellen de lijnen met pijltjes de buizen voor, waar de stoffen doorheen
stromen. In de blokken gebeurt iets met die stoffen. Hieronder staat een algemeen
blokschema van een chemische fabriek.
afvoer produkt
aanvoer grondstoffen
opslag
opslag
Voorbewerkin
g
reactie
zuivering
Recirculeren
Afvalverwerking
afvoer afval
De reactie vindt plaats in een zogenaamde reactor. Dat kan een buis of een grote
ketel zijn. Hierin bevindt zich eventueel de katalysator.
In een chemische fabriek kan sprake zijn van een continu proces of een
batchproces.
Bij een continu proces vindt voortdurend een aanvoer van grondstoffen en afvoer
van reactieproducten plaats.
Bij een batchproces maakt men steeds 'porties'. Dat wil zeggen dat men een
reactorvat vult met de grondstoffen. Als de reactie is afgelopen tapt men de
reactieprodukten af en vult men het vat opnieuw.
Bereiding van ammoniak
Bij de bereiding van ammoniak laat men waterstof met stikstof reageren. Dit is een
exotherme reactie. In de praktijk blijkt bij deze reactie bij normale temperatuur en
druk bijna niets te verlopen. Er is een temperatuur van 450 °C en een druk van 200
bar voor nodig.
De reactievergelijking is als volgt:
N2 + 3H2
2NH3
Ammoniak als grondstof
De grondstof voor de bereiding van salpeterzuur is ammoniak.
Salpeterzuur wordt in drie stappen bereid.
1. Ammoniak wordt verbrand in aanwezigheid van een katalysator. Hierbij ontstaan
stikstofmonoxide en waterdamp. Door afkoelen ontstaat water, dat vervolgens
van het stikstofmonoxide kan worden gescheiden.
2. Stikstofmonoxide reageert met zuurstof tot stikstofdioxide. Hierbij stelt zich een
evenwicht in.
3. Het gasmengsel dat bij stap2 ontstaat, wordt in water geleid. Stikstofdioxide
reageert met water. Hierbij ontstaan salpeterzuur en het gas stikstofmonoxide.
Ongeveer 70% van alle ammoniak die in de wereld wordt geproduceerd wordt
gebruikt voor kunstmest. Kunstmest bevat ammoniumzouten. Deze zijn te bereiden
door ammoniak te laten reageren met een zuur.
Chemische industrie en milieu
De chemische industrie moet ten aanzien van het milieu:
 Bij het maken van gevaarlijke stoffen de uiterste zorgvuldigheid betrachten;
 Steeds zoeken of er voor gevaarlijke stoffen minder gevaarlijke alternatieven
mogelijk zijn;
 Bij de productie van afvalstroom zo veel mogelijk beperken;
 Het afval zo onschadelijk mogelijk maken;
 Proberen zo min mogelijk grondstoffen te verkwisten.