Hfst 5 Zouten in de bodem

Hfst 5 Zouten in de bodem
§ 5.1 Ionen in de bodem
6CO2 + ^6H2O → C6H12O6 + 6O2
Uit de bodem
2
a
b
3
In de vorm van een zout (bv Kaliumnitraat)
4
De plant kan alleen opgeloste stoffen via het water opnemen. IJzer is alleen in ionvorm
oplosbaar.
5
a
b
c
d
e
Na atoomnummer 11dus 11 protonen
lading is 1 + dus 1 elektron minder du 10 elektronen
Cl atoomnummer 17 dus 17 protonen
Lading is 1  1 elektron meer dus 18 elektronen
Een zout is al geheel neutraal. De totale positieve lading is gelijk aan de totale
negatieve lading.
Voor stroomgeleiding heb je geladen deeltjes nodig die vrij kunnen bewegen.
In een zout hebben we altijd geladen deeltjes alleen in het gesmolten zout
kunnen ze ook vrij bewegen. Dus alleen in gesmolten toestand kan een zout
geleiden.
ionbinding.
In moleculaire stoffen komen tussen de moleculen vdWaalsbinding voor. Deze
bepaald de hoogte van het smeltpunt. De ion binding die bij zouten voorkomt is
echter veel sterker dan de vd Waals binding dus hebben de zouten veel hogere
smeltpunten.
6
Stof
Droog ijs, CO2(s)
Natriumchloride, NaCl (s)
Suiker C12H22O11 (s)
8
a
b
9
a
b
10
a
b
Deeltjes
Moleculen
Ionen
moleculen
Soort binding
Vd Waalsbinding
Ionbinding
vdWaalsbinding
Sn(II) ion heeft lading 2+ dus Sn2+
Sn(IV) ion heeft lading 4+ dus Sn4+
IJzer kan 2 verschillende ionen vormen dus zal het altijd in de naam
weergegeven zijn met welk ion je te maken hebt nl IJzer (II) ion of IJzer (III)
ion.
nitraat NO3−
ammonium NH4+
kalium K+
zuurstof O2−
nitraat en ammonium zijn samengestelde ionen want ze bestaan uit een groepje
atomen dat een lading heeft
nitraat NO3− en nitriet NO2− dus nitraat heeft een zuurstofatoom meer dan het
nitriet ion.
Ja want sulfaat SO42− en sulfiet is SO32−
11
c
d
De iet heeft altijd een zuurstof atoom minder dan de aat
fosfaat is PO43- dus fosfiet zal PO33− zijn
a
Het zout moet als geheel neutraal zijn dat kan alleen maar als het en positieve
en negatieve ionen bevat en niet als het alleen 2 positieve ionen bevat.
Zowel chloor als oxide ionen zijn negatief, dus ook dan kan het niet neutraal
zijn.
b
12
a
Je hebt dan een samengesteld ion dat uit 1 C atoom en 33 O atomen bestaat.
De positieve lading in het zout is 6+ dus moet het negatieve ion CO336− .
Ca2+ en PO3− dus verhouding 3 : 2 dus Ca3(PO4)2
b
13
a
K+
1+
2
:
SO4221
Formule: K2SO4
b
Fe2+
2+
1
:
NO312
Formule: Fe(NO3)2
c
Mg+
2+
2
:
1
:
O222
1
d
NH4+
1+
3
:
PO43−
31
Formule: (NH4)3PO4
e
Ca2+
2+
1
:
CO3221
Formule: CaCO3
f
Cu2+
2+
1
:
SO4221
Formule: CuSO4
g
NH4+
1+
1
:
Cl11
h
Na+
1+
3
:
PO43−
31
Formule: Na3 PO4
i
Mg2+
2+
1
:
NO3─
12
Formule: Mg(NO3)2
j
Zn2+
2+
1
:
OH12
Formule: Zn(OH)2
Formule: MgO
Formule: NH4Cl
bfk
l
Hg2+
2+
1
Pb4+
4+
2
1
:
MnO4−
12
Formule: Hg(MnO4)2
:
:
S2O32−
2−
4
2
Formule Pb(S2O3)
14
a
b
c
d
e
f
g
h
Natriumsulfaat
Pb4+ dus Lood(IV)chloride
Fe3+ dus IJzer (III)oxide
Koperfosfaat
Kaliumcarbonaat
Magnesiumnitraat
ammoniumsilicaat
Hg+ dus Kwik(I)nitraat
15
a
Het is K+ dus totale positieve lading is 2 + dus negatieve lading ook 2−
dus chromaation CrO42−
Zn2+ ClO3− dus verhouding 1 : 2 dus Zn(ClO3)2
b
16
a
B
c
17
a
b
c
18
a
b
c
19
Kalium als K+ , Natrium als Na+, fosfor als PO43− , stikstof als NO3− en /of
NH4+, calcium als Ca2+ en zwavel als SO42−
Nee dat is niet mogelijk want de plant krijgt de mineralen binnen doordat er
zouten zijn opgelost in het water wat hij opneemt. Dit water is dus net als de
oploste zouten in zijn geheel neutraal dus kan hij niet alleen positieve ionen
opnemen, maar zal hij ook negatieve ionen opnemen.
Je hebt K+ , Na+ , Cl− en SO42−. Elk positief ion kun je koppelen met elk
negatief ion dus totaal 4 combinaties
KCl , K2SO4, NaCl en Na2SO4.
Mo4+ (laatste kolom)
MoS2 molybdeensulfide
PbMoO4 Lood(II)molybdaat (het is MoO42− dus Pb2+)
MoS2 bevat Mo4+ en S2−
PbMoO4 bevat Pb2+ en MoO42−
in de vorm van een vast zout dus in ionvorm
Hoe ouder de plant hoe langer hij goud heeft kunnen opnemen. Dus de
hoeveelheid goud zegt iets over de leeftijd in combinatie met de hoeveelheid
opgelost goud in de bodem.
Goud wordt meestal in gedegen toestand gevonden dus in atoomvorm en niet
in de vorm van zouten. Dus zegt het waarschijnlijk niets over het feit of er
atomair goud in de grond zit. Ionen zullen er eerder door vervuiling van de
grond gekomen zijn.
Om te groeien zal hij bladgroen moeten aanmaken, als er niet genoeg magnesium
ionen zijn dan hij dus niet genoeg bladgroen kunnen aanmaken en zal dus de groei
achterblijven.
5.2 Oplosbaarheid van zouten
21
a
b
c
K+ en NO3−
K+ en NO3−
In de oplossing zitten de ionen los van elkaar dus heb je geen deeltjes KNO3
maar K+ ionen en NO3− ionen.
22
a
b
c
Cu2+ en Br− dus CuBr2
2Br− (aq) want in dus index 2 geeft het aantal Br− ionen aan.
CuBr2 (s) → Cu2+ (aq) + 2Br− (aq)
23
1
2
3
4
Teken een reactiepijl waarbij je voor de
→
pijl ruimte moet overlaten voor de zout
formule
Zet de ionen met (aq) erachter die in het
→ Al3+ (aq) + Cl− (aq)
zout voorkomen los van elkaar na de pijl
met een + teken er tussen (geef ook de
lading weer
Maak de positieve en negatieve lading
→ Al3+ (aq) + 3Cl− (aq)
gelijk door getallen voor de ionen te zetten
Geef de zoutformule voor de pijl met (s)
AlCl3 (s) → Al3+ (aq) + 3Cl− (aq)
erachter. Het getal voor het ion komt als
index in de zoutformule. (bij samengesteld
ion dan ion tussen haakjes)
24
a
b
c
d
KCl (s) → K+ (aq) + Cl− (aq)
Mg(NO3)2 (s) → Mg2+ (aq) + 2NO3− (aq)
(NH4)2SO4 (s) → 2NH4+ (aq) + SO42− (aq)
KH2PO4 (s) → K+ (aq) + H2PO4− (aq)
25
a
b
c
d
Ba2+ (aq) + 2OH− (aq)
Ca2+ (aq) + 2NO3− (aq)
3K+ (aq) + PO43− (aq)
2Al3+ (aq) + 3SO42− (aq)
26
a
Uit een systematische naam kun je voor alle zouten als je de namen van de
ionen kent altijd de zoutformule afleiden.
Ca(OH)2 (s) → Ca2+ (aq) + 2OH− (aq)
b
27
a
b
c
Voeg wat van het zout toe aan gedestilleerd water en bepaal of de oplossing
stroom geleid. Als de oplossing stroom geleid dan is wat van het zout opgelost
Bv FeS , ZnS en CuS. (Elke combinatie met een s uit de oplosbaarheidstabel)
FeSO4, ZnSO4 en CuSO4 (Elke combinatie met een g uit de
oplosbaarheidstabel)
28
a
b
c
d
K+ en NH4+ (enkele combinaties met NH4+ ontleden in water)
kalium en ammonium zouten
NO3− en CH3COO−
nitraten en acetaten.
30
a
Hoe groter de CEC hoe meer zouten er in de grond zitten.
b
c
d
31
a
b
Planten hebben verschillende behoeften aan mineralen. Als je altijd dezelfde
planten op het perceel zet dan komt er een gebrek aan bepaalde mineralen.
Hoe groter het wortel oppervlak hoe meer water de plant kan opnemen en dus
hoe meer opgeloste ionen de plant opneemt.
planten kunnen alleen goed groeien als de pH binnen een bepaald gebied ligt.
En de pH heeft invloed op de opname van ionen uit de bodem.
De CEC zal groter zijn wanneer de klei uit kleinere deeltjes bestaat omdat er
dan meer contactoppervlak is tussen de klei en de oplossing.
Aan SiO2 het hoofdbestanddeel van zand kunnen geen ionen absorberen dus
de CEC zal zeer klein zijn.
32
klei-Mg2+ + 2K+ → klei-2K+ + Mg2+
33
a
b
c
d
34
a
b
c
d
e
35
a
b
36
a
b
NH4NO3 (s) → NH4+ (aq) + NO3− (aq)
de ammoniumionen zullen uitgewisseld worden met Ca2+ ionen
klei-Ca2+ + 2NH4+ → klei-2NH4+ + Ca2+
de nitraat ionen zullen opgelost blijven en gedeeltelijk in het aanhangende
water blijven zitten
Men neemt een geconcentreerde oplossing om de uitwisseling geheel te laten
verlopen en nog genoeg nitraat ionen in de klei te laten zitten.
Omdat de nitraat ionen alleen opgelost in het water zitten en niet gebonden aan
de klei deeltjes zullen deze bij hevige regenval eerder wegspoelen.
Na2CO3 , MgCO3 en CaCO3
Na2CO3 (s) → 2Na+ (aq) + CO32− (aq)
Na2CO3 is goed oplosbaar dus ca 0,1 mol / L
MgCO3 is matig oplosbaar dus ca tussen 0,1 en 0,01 mol / L
CaCO3 is slecht oplosbaar dus ca minder dan 0,01 mol / L
Bij natriumcarbonaat is het zout dus het snelt uitgespoeld
MgCO3 zal het langst werken, want het zal niet snel uitspoelen, maar
zal wel gedeeltelijk oplossen zodat het H+ kan binden
natriumchloride, natriumwaterstoffosfaat, ammoniumchloride en
ammoniumwaterstoffosfaat.
Na+ (aq) + Cl− (aq) → NaCl (s)
2Na+ (aq) + HPO42− (aq) → Na2HPO4 (s)
NH4+ (aq) + Cl− (aq) → NH4Cl (s)
2NH4+ (aq) + HPO42− (aq) → (NH4)2HPO4 (s)
Bij de tweede manier zijn ook de geabsorbeerde calciumionen vrijgekomen dus
daar meet je de meeste calciumionen.
Bij methode 1 worden alleen de direct beschikbare calciumionen gemeten.
5.3 Aantonen van ionen
38
a
b
c
Koperionen anders kunnen de varkens ze niet opnemen.
blauw door de koperionen
Na+ geen
Mg2+ geen
Fe2+
Fe3+
Co2+
39
licht groen
licht geel
rose
a
SO42−
PO43−
Cu
g
s
+
K
g
g
Er vindt een neerslag reactie plaats tussen de koper- en de fosfaat ionen
3Cu2+ (aq) + 2PO43− (aq) → Cu3(PO4)2 (s)
Gebruik ipv Kopersulfaat bv Kaliumsulfaat, zodat er geen neerslag ontstaat.
2+
b
c
d
40
a
Cl−
NO3−
Ca
g
s
+
NH4
g
g
Dus geen neerslagreactie
2+
b
c
NO3−
PO43−
Zn2+
g
s
+
K
g
g
Neerslagreactie van Zink- en fosfaationen
3Zn2+ (aq) + 2PO43− (aq) → Zn3(PO4)2 (s)
NO3−
CO32−
Cu
g
s
+
K
g
g
Neerslagreactie van koper- en carbonaationen
Cu2+ (aq) + CO32− (aq) → CuCO3 (s)
2+
41
a
b
c
De ionen kunnen in de vorm van onoplosbare zouten in de bodem zitten. Zij
zullen dan niet of nauwlijks in het grondwater komen en dus niet opgenomen
kunnen worden door de planten.
carbonaat en sulfaat ionen kunnen aangetoond worden met een Bariumzout, en
carbonaat ionen kunnen aangetoond worden met een Zinkzout. Door eerst alle
carbonaationen met een zinkzout te verwijderen kun je daarna de sulfaationen
met een bariumzout aantonen. Dus je voegt eerst bv zinknitraat toe je kunt nu
zien of er carbonaat ionen aanwezig zijn. We voegen nu net zolang zinknitraat
toe tot dat er geen nieuwe neerslag meer ontstaat.We filteren de oplossing en
we voegen aan de oplossing bariumnitraat toe. Als er een neerslag ontstaan
dan zijn sulfaat ionen aanwezig.
Zn2+ (aq) + CO32− (aq) → ZnCO3 (s)
Ba2+ (aq) + SO42− (aq) → BaSO4 (s)
OH−
SO42−
Na+
g
g
Fe2+
s
g
2+
Ba
g
s
Door Natriumhydroxide toe te voegen kun je de Fe2+ ionen aantonen
Fe2+ (aq) + 2OH− (aq) → Fe(OH)2 (s)
Door Natriumsulfaat toe te voegen kun je de Ba2+ ionen aantonen
Ba2+ (aq) + SO42− (aq) → BaSO4 (s)
d
e
f
Alle kaliumzouten zijn goed oplosbaar dus kaliumionen kun je niet met een
neerslagreactie aantonen.
kaliumionen oplossing
kleurloos
vlamkleur
zwak violet
Door de vlamtest te doen. (gloei een metaaldraad in een ruisende vlam tot de
kleur kleurloos is. De de afgekoelde metaaldraad in de oplossing en verschil
hem dan in een ruisende vlam en bekijk de kleur door een blauw kobaltglaasje)
42
De meeste fosfaten zijn slecht oplosbaar dus er zullen weinig fosfaationen in de
bodemoplossing zitten
43
a
b
Je kunt eerst de Magnesium en calciumionen verwijderen door Natriumfluoride
toe te voegen. Daarna filter je de oplossing en voegt natriumhydroxide toe. Als
er een neerslag ontstaat bevat de oplossing Zinkionen.
Het kan zijn dat er nog genoeg Zinkionen in de bodem geabsorbeerd is, maar
dat de planten het door een verkeerde pH of door het ontbreken van een stof
niet op kunnen nemen.
5.4 Kunstmest
45
a
b
c
d
e
f
N betekend de kunststof bevat stikstof, P voor fosfaat en K voor kalium
salpeter is de triviale naam voor kaliumnitraat
Kalium, stikstof (uit ammonium en uit nitraat)
NH4NO3 (s) → NH4+ (aq) + NO3− (aq)
Zink en koper zijn sporenelementen dus de behoefte eraan is maar erg klein.
De stoffen zitten niet altijd in dezelfde vorm in de kunstmest. Ook heeft elk
gewas zijn eigen behoefte aan deze elementen dus afhankelijk van de tekorten
moet je de stoffen toevoegen.
46
a
b
percentage = Error!‘100 = Error!· 100 = 43,64 %
van 100 gr Pokon is 10 % P2O5 dus 10 g P2O5 hiervan is 43,64 % P
43
dus per 100 g dus 64;100 · 10 = 4,364 g P
dus 4,364 % P in pokon
Kalium wordt geleverd door K2O
percentage K in K2O is Error!‘100 = Error!· 100 = 83,01 %
7 % K2O dus per 100 g 7 g K2O
hiervan is 83,01 % K
83
dus per 100 g 01;100 · 7 = 5,811 g K
dus 5,811 % K in pokon
Door gewoon precies de massa percentage van de verschillende elementen te
geven.
Kaliumnitraat
KNO3
Ammoniumnitraat NH4NO3
Ammoniumfosfaat (NH4)3PO4
Kaliumfosfaat
K3PO4
ammoniumfosfaat reageert met water, dus lost niet alleen op
c
d
e
f
5.5 Bodemverontreiniging
48
Alleen positieve ionen worden makkelijk geadsorbeerd aan klei. Fosfaat ionen zijn
negatief.
49
a
b
Ca3(PO4)2 en FePO4
beide zouten zijn slecht oplosbaar.
50
a
1
2
overbemesting
Gebruik van dierlijke mest waardoor ophoping van zware metalen kan
plaatsvinden.
3
eenzijdig gebruik van de grond
4
gebruik van vervuilde kunstmest
varkens mest bevat veel koper omdat koper aan het voer wordt toegevoegd.
(koper wordt toegevoegd om schadelijke bacteriën te doden zodat de varkens
beter groeien)
b
51
Nitraat ionen alleen leiden niet tot eutrofiëring want de planten kunnen maar een
beperkte hoeveelheid gebruiken voor de groei.
52
a
b
c
Het overschot aan voedingsstoffen spoelt dan uit naar het oppervlakte water
Je krijgt een ophoping van zware metalen in de grond.
Als de dieren minder stikstof en fosfor binnen krijgen zullen ze een hoger
percentage van de binnen gekomen stoffen gebruiken voor de groei en zal in
minder in de mest terecht komen
ophoping van zware metalen
veel transport kosten
De elementen koolstof en waterstof zullen bij de verbranding worden omgezet
in koolstofdioxide en waterdamp. Deze verdwijnen dus in gasvorm.
NH4+ , Mg2+ en PO43− dus verhouding 1 : 1 : 1
dus formule NH4MgPO4
fosfaat kan gewonnen worden uit urine
d
e
f
g
53
a
In bijna alle voedingmiddelen komt wel cadmium voor dus je kunt niet
vermijden dat je het binnen krijgt.
Nee want het komt ook via de rivieren Nederland binnen.
Hoe hoger de concentratie cadmium hoe meer cadmium door de planten wordt
opgenomen.
Bij een grotere fosfaat concentratie krijg je sterke wortelgroei en dus kunnen
de planten meer water opnemen en dus ook meer cadmium.
De grondsoort speelt ook een rol want klei deeltjes kunnen cadmiumionen
adsorberen.
b
c
5.6 Toepassingen
De goochelaar
1
zet de gegevens in een tabel en kijk in tabel 45 welk ionen ingevuld kunnen worden
2+
Hg
Zn2+
Na+
Negatief ion
Rode neerslag
g
g
−
NO3
Cl−
SO42−
Positief ion
g
g
s
Alleen joodionen en broomionen geven een neerslag met Hg2+ en niet met Zn2+ en
Na+ Volgens tabel 65 heeft alleen HgI2 een rode kleur
Alleen bariumionen geven een neerslag met sulfaat en niet met chloor en nitraat
Dus de oplossing is Bariumjodide (BaI2)
Zeewater
2
Deze elementen reageren makkelijk met water en zuurstof tot verbindingen zodat ze
opgelost kunnen worden in water.
3
alleen in ionvorm kunnen ze oplossen dus in ionvorm
4
De meeste fosfaten zijn niet oplosbaar en kunnen dus niet in het water terecht komen.
5
HCO3−
6
NaCl , MgCl2, CaCl2, Na2SO4, CaSO4 , MgSO4, KCl , K2SO4
7
Natriumchloride want daar kan maar maximaal 6,15 mol per kg water opgelost zijn en
van natriumnitraat 10,7 mol per kg water.
8
19,455 g / L Cl−
mol
g
1
35,45
?
19,455
? = Error!= 0,5488 mol / L
9
Na+ 10,820 g / L
mol
g
1
22,99
?
10,820
? = Error!= 0,4706 mol / L Na+
Overmaat Cl− dus hoeveelheid Na+ bepaald hoeveelheid NaCl
Na+ : NaCl = 1 : 1 dus ook 0,471 mol NaCl
KAl(SO4) (s) KAl(SO4) (s)
mol
g
1
58,443
0,4706
?
? = Error!= 27,51 g NaCl per liter
dus uit 1 m3 27,51 kg NaCl
10
De watertemperatuur is gemiddeld hoger in de middenlandse zee dus er is meer water
verdampt dus een hogere ionen concentratie.
11
OH− ion CO32− ion dus totale negatieve lading is 2 · 1 + 2 · 2 = 6−
positieve lading dus ook 6+
zout bevat 3 koper ionen dus elk 2+ dus Cu2+ ion
12
Pb2+ ion, Ca2+ ion, Zn2+ ion dus totale positieve lading is 1 · 2 + 3 · 2 + 4 · 2 = 16+
negatieve lading dus ook 16 −
zout bevat 4 SiO?+ ionen dus per ion 4 − dus SiO44− ion
Aluin
13
Kfe(SO4)2
14
Nee want het is een zout dus een verhoudingformule en geen moleculen maar ionen.
15
Ja maar niet elk mengsel van kaliumsulfaat en aluminiumsulfaat in de juiste
verhouding is aluin. In aluin is de verdeling nl anders. In aluin zijn de ionen
regelmatig verdeeld terwijl in een mengsel van kaliumsulfaat en aluminiumsulfaat je
korrels kaliumsulfaat en korrels aluminiumsulfaat hebt.
16
KAl(SO4) (s) → K+ (aq) + Al3+ (aq) + 2 SO42− (aq)
17
Ja want het bestaat uit ionen die vrij kunnen bewegen.
18
Nee dat maakt geen verschil want in beide gevallen heb je Kal(SO4)2
19
K+ (aq) + Al3+ (aq) + 2 SO42− (aq) → KAl(SO4) (s)
20
Nee want ook in de natuur vindt je wel giftige stoffen bv arseenverbindingen die erg
giftig zijn.
Coltan
21
Col zijn de eerste drie letters van columbium en tan zijn de eerste drie letter van
tantaal.
22
Niobium 41
Tantaal 73
23
Groep 5
24
Niobium
Tantaal
25
Dus mogelijk zijn : FeTa2O6 , FeNb2O6 en MgNb2O6
26
In MnNb2O6 is de negatieve lading 6 · 2 = 12 −
dus positieve lading is ook 12 +
Het is Mn2+ dus er blijft 10 + over voor 2 Nb-ionen dus Nb5+
27
Tin(IV)oxide
3+ en 5+
5+ en 6+