Samenvatting blok 4

Spiro Deel 4
H15
stikstofcyclus:
Stikstof en voedselproductie
humane input groter dan natuurlijke! = essentieel verschil met overige kringlopen
NH3  
→ NO2-,  
→ NO3- → planten → dieren  
→ NH3
N2 → NO3 (foss.verbr. en onweer); N2 → NH3 (bacteriën, algen)
kunstmest:
N2 + 3H2 → 2NH3; NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O; NH3 + HNO3 → NH4NO3 goed oplosbaar
nu ongeveer op de top qua intensiteit, dus er is weinig groei haalbaar.
+: bemesting aanpasbaar, makkelijk te vervoeren opslaan en verspreiden
–: mineralen niet volledig opgenomen, plagen, overbemesting, zware metalen,
–: milieuonvriendelijke productie (N2 zeer stabiel, fossiele brandstoffen nodig)
organische
+: verbeterde grondstructuur, meer vocht vasthouden, meer leven in bodem;
mest:
–: verontreinigt grondwater, zware metalen, moeilijke dosering.
vermesting:
aantasting biodiversiteit, algen, meer zuivering voor drinkwater nodig
verzuring:
SO2, NOx, NH3, Vluchtige organische stoffen
problemen:
globaal:
versterking broeikaseffect CH4, N2O en aantasting ozonlaag N2O
regionaal:
vermesting (fosfaat, stikstof) en verzuring
lokaal:
erosie, grondverlies, verdichting bodem.
voedingsstof:
koolhydraten:
suikerpolymeren;
vetten:
triglyceriden van vette zuren,
proteïnen:
enzymen (gekoppelde aminozuren) (polypeptiden)
aminozuren:
essentiële aminozuren moeten verkregen worden uit voedsel, overige kunnen daarmee worden
aangemaakt; verhouding tussen aminozuren belangrijk: de in verhouding laagst aanwezige telt.
mineralen en vitaminen:
zijn alle stoffen die nodig zijn om te overleven.
moleculaire defensie:
eerst enzymen, dan chelaten (onschadelijk maken metalen), dan antioxidant.
antioxidant:
vitamine A, E en C: maken radicalen en (su)peroxides onschadelijk
bacteriën
H16
bacteriën
bacteriën
Pest Control
persistent:
slecht oplosbaar in water, verdampt langzaam, chemisch stabiel
insecticiden:
persistente insecticiden:
DDT, organische stoffen met chloor; DDT hier verboden, maar
(tegen insecten)
nog gebruikt tegen malaria; door voedselketen DDT in veel
dieren in grote concentraties aanwezig
niet persistente insecticiden: organofosfaten: P in het midden P=S snel naar P=O.
natuurlijk:
veel planten iets ontwikkeld, helaas moeilijk na te maken.
herbiciden:
triazines:
redelijk persistent, niet zo giftig
(tegen onkruid) paraquat:
zeer giftig, komt voor in marihuana
chlorophenoxy: 2,4-D:
effectief, veel gebruikt
2,4,5-T: effectief, maar gestopt door dioxinevergiftiging
glyphosfaat:
niet selectief: doodt alle planten, om grond klaar te maken.
genetische
inbouwen van: resistentie voor herbiciden; productie van insecticiden. protectie tegen
modificatie:
bacteriën en virussen, gouden rijst bevat β-caroteen,
tegenstand:
moreel:
DNA niet wijzigen; niet bekend gemaakt aan burger;
volgens producenten lastige scheiding wel GM en niet GM
politiek:
tegen grote organisaties; producent voorkomt voortplanting → dure inkoop.
gezondheid:
allergie, resistentie herbiciden (onuitroeibaar), toxisch voor omgeving.
integrated pest verschillende methoden inzetten: cultuur- en teeltmaatregelen, fysische bestrijding
management:
(warmtebehandeling), biologische bestrijding (gakmug, sluipwesp, lieveheersbeestje) en
mechanische of handmatige bestrijding
bio-landbouw: opbrengst lager, producten duurder → weinig gekocht, wel milieuvriendelijk, subsidie nodig
agificatie:
toepassing landbouwproducten buiten voedingsfeer, aardolieproducten uit biomassa
H17
Toxische chemicaliën
acute toxiciteit: gemeten 50% sterftepercentage (vaak op muizen/ratten) = LD50. (mg tox/kg lichaam)
?????
veiligheid is een probleem: 50% dood bij muizen bekend 
→ 100% levende mens
chronische tox.: moeilijk vast te stellen, moeilijk populatie te overtuigen, lastig maatregelen te nemen
dioxines:
uiterst giftig, processen met chloor altijd verdacht, in bestrijdingsmiddelen, gevormd
bij bleken papier
PCB’s:
koelmiddel, zelf verdacht, en verdacht door de aanwezigheid van dioxines
cadmium:
bij zinkproductie, staalproductie, kolen en vuilverbranding, cement, in kleurstoffen
lood:
ondergang Romeinse rijk, emissies net zoals cadmium en bouwmateriaal en soldeer,
gebruik teruggedrongen in loodvrije bezine, verven en waterleidingen (nu van neopreen)
TB151 Samenvatting blok 4 Spiro
pagina 1
09/22/03
kwik:
kwik-amalgaan electrodes chloor-productie, aardgaswinning, olieraffinage,
bestijdingsmiddelen, batterijen, electronica, kwik-cyclus
Overig
agrarische
sector:
tragedy of the
commons:
voorkomen:
problemen:
akkerbouw, veeteelt, visserij, tuinbouw, bosbouw
producten: voedings- en genotmiddelen, kunstmest, chemische bestijding
de meent is een gemeenschappelijk stukje grond dat wordt uitgebuit door korte termijn denken
van alle boeren; door dit verschijnsel groeien woestijnen en onstaat ontbossing
goede communicatie, gedragsregels, legitieme sturende instantie
divergerende probleemconcepties, gefragmenteerd probleemoplossend vermogen, duurzame
ontwikkeling
Zumdahl H9
hybridisatie:
Wanneer atomen binden tot moleculen gaan verschillende atoomorbitalen over in elkaar. Er
vormen zicht hybridisaties van s, p en d orbitalen. Welke hybridisatie plaatsvindt is alleen
afhankelijk van het aantal bindingsrichtingen dat blijkt uit Lewis/VSEPR (zie blok 3):
richtingen
2
3
4
5
6
voorbeeld
C2H2
C2H4
CH4
XeF2
SF6
σ / π binding
2σ / 2π
3σ / 1π
4σ / 0π
bindingshoek; vorm
180o; rechtdoor
120o; plat vlak
109,5o; tetraëder
2 driebenige piramides
90o, vierkant vlak
Wanneer moleculen gevormd worden door deling van een elektron kan een molecuul
gezien worden als een atoom, met zijn eigen moleculaire orbitalen. Er zijn bindingsorbitalen en
antibindingsorbitalen (aangegeven met *). Op een π-orbitaal passen 4 elektronen, op een σorbitaal passen 2 elektronen. Alleen valentie-elektronen tellen mee!
De volgorde waarin orbitalen worden opgevuld is verschillend per groep atomen. Dit is
afhankelijk van de laagste energietoestand, deze verschillen per groep atomen. Van links naar
rechts worden de orbitalen opgevuld:
H2, He2: σ1s, σ1s*
Molecular
orbitals
σ2s, σ2s*, σ2p, π2p, π2p*, σ2p*
O2, F2:
B2, C2, N2: σ2s, σ2s*, π2p, σ2p, π2p*, σ2p*
Atomic
Atomic
orbitals
orbitals
NO, CN: σ2s, σ2s*, π2p, σ2p, π2p*, σ2p* Å (vlakbij elkaar)
σ1s*
= ½ × (bindingselektronen – antibindingselektronen)
> 0 → binding is waarschijnlijker dan aparte atomen;
1s
1s
= 0 → geen binding
grotere order → kleine bindingslengte, grote bindingsenergie
σ1s
gebruik: voorspellen stabiliteit kleine moleculen
paramagnetisme: ongepaarde elektronen in MO, aangetrokken
H
H2
H
diamagnetisme: gepaarde elektronen in MO, afgestoten
σ: gelokaliseerd; π: gedelokaliseerd
Er is geen resonantie, de elektronen zijn niet gelokaliseerd.
Toenemende
energie
moleculair
orbital:
hybridisatie
sp
sp2
sp3
dsp3
d2sp3
bond order:
magnetisme:
MO en LE:
resonantie:
organische stof: stof met C-atomen, behalve CO, CO2 en CO32-.
koolstofketen:
C-atomen met H-atomen eraanvast. Alle (verzadigde) hoeken 109,5 graden (=niet recht)
isomeren:
zelfde molecuulformule, andere structuurformule (zelfde atomen, anders opgebouwd)
Zumdahl H22
overzicht soorten organische stoffen:
soort
alkanen
alkenen
alkynen
aromatisch
reacties:
verzadigd
bindingen
x
-
enkel
dubbel
driedubbel
-
alkanen:
alkenen:
additie
H2
1
2
- (!)
hybr
voorbeeld
formule
sp3
sp2
sp
-
methaan CH4
etheen C2H4
ethyn C2H2
benzeen C3H6
CnH2n+2
CnH2n
CnH2n-2
-
bindingen
σ
σ π
σ π
σ π
draaibaar
x
-
gebruikt
voor
paraffines
odefines
acetyden
aromaten
verbranding: CH4 + 3O2 → CO2 + 2H2O; substitutie: CH4+Cl2 → CH3Cl+HCl
dehydrogenation: C2H6 → C2H4 + H2 (creatie alkeen)
hydratering: C2H4 + H2O → C2H5OH (ethanol)
partiële oxidatie: C2H4 + ½O2 → C2H4O
hydrogenatie: C2H4 + H2 → C2H6
halogenatie: C2H4 + Br2 → C2Br2H2
TB151 Samenvatting blok 4 Spiro
pagina 2
09/22/03
alkynen
ontstaan als bijproduct/verontreiniging in stoomkraker bij alkenen.
aromatisch: substitutie H met Cl, NO2, CH3,
zijgroepen:
CH3: methyl; C2H5: ethyl
petrochemische belangrijkste/meest grootschalige petrogrondsto zijn olieproducten nafta en gasoline.
industrie:
proces stoomkraken voor etheen, propeen en benzeen.
Gebruik: polymerisatie tot plastics. Chemische conversie tot oplosmiddelen, anti-vries, brandstofadditieven componenten van verf- en lijm, harsen, kleurstoffen, oplosmiddel, geur- en
smaakstoffen, actieve ingrediënten van cosmetica, voedingssupplementen en geneesmiddelen
additie
initiatie door • OH radicaal: breekt dubbele binding open van etheen; etheen (met OH) nu een
polymerisatie: nieuw radicaal, welke weer een nieuw molecuul kan aanvallen. (propagatie) Het proces stopt
bij een toevallige ontmoeting met bijvoorbeeld een ander • OH radicaal (terminatie). Er wordt zo een zeer lange
verzadigde koolstofketen gevormd (polyethyleen).
condensatie
aan monomeren bevinden zich de uiteinden H en OH; deze reageren tot H2O, waarbij de twee
polymerisatie: monomeren aan elkaar vast gaan zitten; dit herhaalt zich en er vormt een keten. (nylon)
polymeer
thermoplast:
smelt- en vormbaar
vb: polyethyleen
industrie:
thermoharder: niet smeltbaar
vb: ureum/formaldehyde kas; kakeliet
isotactic:
stereospecifieke kenmerken aan één kant (vb: methylgroepen in polypropeen)
syndiotactic:
stereospecifieke kenmerken om en om
atactic:
stereospecifieke kenmerken willekeurig (vb: random-polymerised styreen)
additieven:
plasticizer (zacht), heat stabilizer, ultraviolet absorber, flame retardant,
biocide. Hierdoor worden de eigenschappen precies zoals gewenst.
elastomeren:
terugvormende stoffen, zoals natuurlijk rubber en EPDM rubber.
TB151 Samenvatting blok 4 Spiro
pagina 3
09/22/03