Nr - Gratis website maken



Hoofdstuk 2 Koolstofchemie I

Inleiding

2.1 Opdracht.

2.2 In de formules zijn wel dezelfde soorten atomen aanwezig, maar in verschillende aantallen. De eigenschappen van water, H2O, zijn bekend. De formule H2O2 is van waterstofperoxide, een stof die in verdunde oplossingen gebruikt wordt als gorgeldrank en als bleekmiddel voor haar. Geconcentreerde waterstofperoxide-oplossingen zijn erg agressief, zelfs explosief.

2.3 Alcohol lost op in water, wasbenzine niet.

Alcohol ruikt heel anders dan wasbenzine.

Alcohol is (in geringe hoeveelheden) een genotsmiddel dat in bier, wijn en sterke drank zit, wasbenzine nodigt niet uit tot gebruik.

Alcohol is een zuivere stof, wasbenzine is een mengsel.

2.4 a Koolstofdioxide, CO2, en water, H2O.

b Koolstofdioxide en zwaveldioxide, SO2.

c Koolstofdioxide

2.5 De kloppende reactievergelijking is: 2 C8H18 + 25 O2 ( 16 CO2 + 18 H2O

2.6 C2H6O + 3 O2 ⋄ 2 CO2 + 3 H2O

2.7 Argumenten voor de handelswijze van Shell:

De opslag van het asfalt is verzekerd,

Het asfalt is misschien later nog bruikbaar, op een manier die op het moment van de lozing nog onbekend is.

Argumenten tegen de handelswijze van Shell:

De Antilliaanse regering zit met een probleem. Asfalt is een vaste stof, het feit dat er sprake is van een 'asfaltmeer' duidt erop dat er nog andere stoffen geloosd zijn.

Het asfaltmeer gaat ten koste van natuur.

2.1 / 2.2 Koolstof / Fossiele brandstoffen

2.8 Opdracht.

2.9 a Steenkool is ontstaan uit resten van moerasbossen die bedekt zijn met lagen klei en zand.

b Steenkool bestaat voor meer dan 80% uit koolstof, een beetje waterstof en zwavel en onbrandbare stoffen die de as vormen bij de verbranding.

c Aardolie bestaat uit koolwaterstoffen die per molecuul maximaal 40 koolstofatomen bevatten.

d Aardolie wordt op het land gewonnen met boortorens en pompen (jaknikkers). Op zee gebruikt men boorplatforms.

e Door gefractioneerde destillatie wordt de ruwe olie gescheiden in de fracties: LPG en butaan, nafta, kerosine, gasolie en dieselolie. Er blijft een residu van bitumen (asfalt) achter.

2.10 Aardolieproducten worden na een voorbewerking gebruikt als brandstof en als smeermiddel.

Kraakproducten (etheen, propeen) zijn grondstoffen voor plastics.

Verder worden aardolieproducten omgezet in wasmiddelen, kleurstoffen en medicijnen.

2.11 a Bossen gebruiken koolstofdioxide bij de fotosynthese. Als het bosoppervlak minder wordt, bijvoorbeeld door kappen,, wordt er minder koolstofdioxide aan de atmosfeer onttrokken.

b Een zeer eenvoudig schema is:

Een beter schema is:

In binas tabel 93 G (83 C) staat een zeer uitgebreid schema.

c Door groei van de wereldbevolking en vooral door economische groei is de uitstoot van CO2 enorm toegenomen. Door de groei van de wereldbevolking neemt het aantal planten af, die CO2 wegnemen. De natuurlijke koolstofkringloop raakt dus uit balans.

2.12 Bij het verbranden van organisch materiaal komt energie vrij. Bij vochtig organisch materiaal wordt een deel van deze energie gebruikt om het water te laten verdampen. Er blijft dan minder energie over om in elektriciteit om te zetten.

2.13 Dit is een discussievraag, meerdere antwoorden zijn mogelijk. Hoe goed zijn je argumenten? Heb je rekening gehouden met de tijdsfactor en de koolstofbalans? Zal de natuur een nieuwe balans kunnen vinden?

2.14 a Aardolie is relatief goedkoop. De bewerkingen om er brandstof van te maken, zijn betrekkelijk eenvoudig.

b Aardolie is een uitstekende bron voor chemische producten (plastics, wasmiddelen, medicijnen, kleurstoffen).

c

| |Voordelen |Fossiele brandstoffen |Alternatieve brandstoffen |

| |milieu |– |duurzame energiebron |

| |winning |(vrij) eenvoudig |bewerkelijk |

| |opslag/transport |– |dicht bij huis |

|Nadelen |Fossiele brandstoffen |Alternatieve brandstoffen |

|milieu |broeikaseffect, olierampen |– |

|winning |– |veel grond nodig |

|opslag/transport |lange aanvoerlijnen, gevoelig voor |– |

| |terrorisme | |

2.3 Atoombinding; covalentie

2.15 Opdracht.

2.16 Atoombindingen geef je met streepjes aan: enkelvoudig, dubbel of drievoudig.

2.17 Covalentie:

C 4 Cl 1

N 3 H 1

O 2

2.18 a Br-Br b H-Cl c d

2.19

2.20 a b c d

| 2.21 |Gas |Eigenschappen |Voorkomen |

| |koolstofdioxide, CO2 |onbrandbaar |in de atmosfeer |

| | |kleur- en reukloos |opgelost in water |

| | | | |

| |ozon, O3 |blauw, prikkelt luchtwegen, |stratosfeer |

| | |UV-filter, kankerverwekkend |elektrische ontladingen |

| | | | |

| |zwaveldioxide, SO2 |kleurloos, stekende geur |bij verbranding van |

| | |giftig |zwavelhoudende brandstoffen |

| | | | |

| |stikstofoxiden, NOx |giftig, vormen zure regen |ontstaan bij hoge temperatuur |

| | | |uit lucht |

| | | | |

2.22 De oxiden zijn NO en NO2, zodat 1 ( x ( 2.

2.4 Alkanen en alkenen

2.23 Opdracht.

2.24 Koolwaterstoffen zijn verbindingen van koolstof en waterstof.

2.25 methaan CH4

ethaan C2H6

propaan C3H8

butaan C4H10

pentaan C5H12

hexaan C6H14

2.26 De algemene formule van alkanen is CnH2n+2.

2.27 Isomeren zijn stoffen die dezelfde molecuulformule hebben, maar een verschillende structuurformule.

2.28 a Een vertakt alkaan is een alkaan met tenminste één zijtak. Je kunt ook zeggen: een alkaan waarvan ten minste één koolstofatoom gebonden is aan drie of vier andere koolstofatomen.

b Nee, een molecuul C4H10 kan zowel een vertakte als een onvertakte koolstofketen hebben.

2.29 a Eigenschappen:

– (vrijwel) niet oplosbaar in water

– lage kookpunten

– door C = C reactiever dan alkanen

b De algemene formule is CnH2n.

2.30 Alkenen bevatten een dubbele binding (C=C) en hebben daardoor twee waterstofatomen minder dan het alkaan met hetzelfde aantal koolstofatomen.

In een onverzadigde verbinding is (minstens) een C=C binding aanwezig.

In een verzadigde verbinding zijn alle koolstofatomen door enkele bindingen aan elkaar gebonden.

| 2.31 a |Stof |Winning |Toepassing |

| |Methaan |uit aardgas en biogas |brandstof voor verwarming |

| | | |grondstof voor productie van methanol en |

| | | |ammoniak |

| |Ethaan |uit aardolie |productie van etheen |

| |Propaan |uit aardolie |LPG |

| | | |aanstekergas |

| | | |grondstof voor productie van etheen en propeen |

| |Butaan |uit aardolie |LPG |

| | | |campinggas |

| | | |grondstof voor productie van synthetische rubber |

| |octaan/ |uit aardolie |bestanddeel van benzine |

| |iso-octaan | | |

b Dit moet je zelf uitzoeken.

c Dit moet je zelf uitzoeken.

d In benzine voor auto's dient de benzine alleen als brandstof. In mengsmering voor bromfietsen bevat de benzine ook een smeermiddel voor de soepele werking van de cilinders.

e Dit moet je zelf uitzoeken.

2.32 a C8H18

b C17H36

c C14H30

2.33 a C7H14Cl2

b C4H9Br

c C3H5F3

2.34 a C6H12

b C8H16

2.35 a/b Ga systematisch te werk. Na onvertakt hexaan ga je verder met een keten van vijf C atomen, waaraan één methylgroep vastzit. Verschuif die systematisch, zo ontdek je dat '4-methylpentaan' geen nieuw isomeer is, maar hetzelfde is als 2-methylpentaan.

Neem vervolgens een keten van vier C atomen en laat twee methylgroepen systematisch van plaats veranderen. Dan zie je dat een ethylgroep aan een C4 keten neer komt op een koolstofketen met vijf C atomen (maar daarvan had je alle mogelijkheden al onderzocht).

Als antwoorden houd je de volgende formules over:

hexaan

2-methylpentaan

3-methylpentaan

2,2-dimethylbutaan

2,3-dimethylbutaan

2.36 Laat hier eerst de methylgroepen 'lopen' en daarna de dubbele binding.

2.37 Etheen is een kleurloos, reukloos en brandbaar gas. Het is een grondstof voor het maken van plastics. Het wordt ook door planten geproduceerd. Het speelt een belangrijke rol bij het rijpen van fruit en het vergaan van bloemen, bladeren en vruchten. Verwijderen van de gevormde etheen verlengt de bewaartijd van deze producten.

2.38 a b

c d

e f

2.39 a propeen

b 2-methyl-2-penteen

c 2,3-dimethylpentaan

d 3,3-dichloor-1-propeen

e 2,3-dimethyl-2-buteen

2.40 a 1-3-pentadieen

b 2-chloor-1,3-butadieen

2.41 C25H52 ⋄ C8H18 + C17H34

2.42 C8H18O + 8 O2 ⋄ 8 CO + 9 H2O

2.43 a CnH2n–2

Een homologe reeks van alkadienen kan getekend worden als:

CH2=CH-CH=CH2 C4H6

CH3-CH=CH-CH=CH2 C5H8

CH3-CH2-CH=CH-CH=CH2 C6H10

b CnH2n–1Cl3

2.44 a binas tabel 42 B (40) geeft de kookpunten.

b

c In de bergen is de temperatuur vaak onder 0 (C (273 K). Butaan is dan vloeibaar, het verdampt dan onvoldoende, waardoor je het niet meer als brandstof kunt gebruiken.

Het kookpunt van propaan ligt zoveel lager dat deze brandstof nog steeds gebruikt kan worden.

2.45 a Goede punten in haar aanpak zijn:

Zij gebruikt twee bananen per proef om het effect van een toevallige 'rare' banaan te verminderen (vijf bananen per proef zou natuurlijk nog mooier zijn, maar dat kost veel meer).

Zij heeft de bananen dicht bij elkaar gelegd om verschillen in licht of temperatuur uit te sluiten.

Zij gebruikt een paar bananen in een open ruimte (de fruitschaal) om het verschil tussen afgesloten ruimte/open ruimte na te kunnen gaan.

b Zij kan haar werkwijze verbeteren door:

– Alle bananen bij dezelfde stal te kopen en erop te letten dat ze aan dezelfde tros zitten.

– Invloed van andere vruchten uit te sluiten door de bananen ver weg te leggen van andere vruchten.

c Wanneer je aanneemt dat etheen de rijping bevordert, is het niet vreemd dat de bananen op de fruitschaal het langzaamst rijpen. Daar kan het etheen ontsnappen.

In de plastic zak zit blijkbaar minder etheen dan in de glazen ovenschaal. Dat kun je verklaren door aan te nemen dat het plastic etheen doorlaat.

2.46

1,1-dichloorpropaan 1,2-dichloorpropaan 1,3-dichloorpropaan 2,2-dichloorpropaan

2.47 a b

3-methylpentaan 2,2-dichloor-4-methylpentaan

c d

2,4-dimethylhexaan 2,3-dimethylpentaan

e f

3,3-difluor-1-propeen 3-methylhexaan

2.5 Karakteristieke groepen

2.48 Opdracht.

2.49 Een homologe reeks is een verzameling van stoffen waarbij een molecuul van de volgende stof steeds een CH2 groep meer bevat. Zij bevatten dus ook dezelfde elementen.

2.50 a alkanolen: –OH

b alkaanaminen: –NH2

c alkaanzuren: –COOH

2.51 a

b

c

d C3H8O3 C5H13N C6H10O4

2.52 a 1,2-ethaandiol

b 2,2-dimethyl-1-propanol

c 1-broom-4-chloorbutaan

d tetrafluoretheen

2.53 a CO + 2 H2 ⋄ CH3OH

b bio­ethanol [pic]dollar per m3. De uitkomst gedeeld door de dollarkoers van 1 €.

biomethanol[pic]dollar per m3. De uitkomst gedeeld door de dollarkoers van 1 €.

biodiesel [pic]dollar per m3. De uitkomst gedeeld door de dollarkoers van 1 €.

Zie voor de koers teletekst pag. 568, zoek op internet of in de krant.

| 2.54 |Alcohol |Toepassingen |

| |glycol (1,2-ethaandiol) |huidverzorging |

| | |koelmiddel |

| | |antivries |

| |glycerol (1,2,3-propaantriol) |bevochtiger (crèmes, tandpasta) |

| |menthol |verkoelende smaak in kauwgom, tandpasta, |

| | |anti-verkoudheidsmiddelen |

| |ethanol |kalmerings- en genotmiddel |

2.55 Een alcoholmolecuul bevat minstens een OH groep,er kunnen dus ook andere groepen in het molecuul aanwezig zijn. De naam ethanol verwijst naar een verzadigde koolstofketen die alleen een OH groep bevat. Alkanolen vormen dus één groep van de grotere verzameling van alcoholen.

2.56 Menthol bevat een OH groep en is dus een alcohol (het is geen alkanol door de koolstofzesring).

2.57 a 3-hexanol

b 1-pentaanamine

c 1,3-propaandiol

2.58 a

1-butanol 2-butanol

b

2-methyl-1-propanol 2-methyl-2-propanol

2.59 a b

c d C2HCl3 C6H16N2 C4H6O4

2.60 Er zijn acht isomeren:

1-pentanol 2-pentanol 3-pentanol

2-methyl-1-butanol 3-methyl-1-butanol 2-methyl-2-butanol

3-methyl-2-butanol 2,2-dimethyl-1-propanol

2.61 In de alkaan C16H34 is één H atoom vervangen door een NH2 groep. De gevraagde molecuulformule is C16H35N.

2.6 Afsluiting

2.62 Opdracht.

2.63 LPG, butaan: brandstof

Nafta: benzine

Kerosine: vliegtuigbrandstof

Gasolie, stookolie: diesel

Residu: asfalt, smeermiddelen

2.64 Honderden miljoenen jaren geleden hebben planten zonne-energie vastgelegd. Door planten te eten heeft dierlijk plankton die energie opgenomen. Bij de vorming van steenkool en aardolie is de zonne-energie (opgeslagen in stoffen) behouden gebleven. Pas bij het verbranden van fossiele brandstoffen komt die oeroude zonne-energie weer vrij.

2.65 a C10H8 + 2 O2 ⋄ 10 C + 4 H2O

b C10H8 + 7 O2 ⋄ 10 CO + 4 H2O

2.66 a Een mogelijke vergelijking is: C18H38 ( C5H10 + C6H12 + C7H16

b/c De vijf structuurformules zijn:

1-penteen

2-penteen

2-methyl-1-buteen

3-methyl-1-buteen

2-methyl-2-buteen

2.67 a 1,2-butaandiol

b 1,4-hexadieen

c ethaanamine

d methylpropaandizuur

2.68 a

b

................
................

In order to avoid copyright disputes, this page is only a partial summary.

Google Online Preview   Download