Brandstoffen en kunststoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 2: Brandstoffen en Kunststoffen

• Bij brandstoffen denken we vaak aan benzine of diesel maar ook kolen, gas en biobrandstoffen vallen hieronder
• Bij kunststoffen zien we overal om ons heen, in verpakkingen, telefoons, tafels, stoelen, enz. enz.

Fossiele brandstoffen

• Fossiele brandstoffen zijn brandstoffen bestaande uit koolstofverbindingen ontstaan uit plantaardige en dierlijke resten.
• Voorbeelden hiervan zijn: aardolie, aardgas en steenkool
• Aardolie is op te splitsen in een grote variatie aan brandstoffen, hiervoor destilleren we de brandstof in verschillende fracties. 

Aardolie

Aardolie kan worden gedestilleerd in verschillende fracties

Sommige fracties worden na destillatie nog gekraakt tot kleinere moleculen

Leg uit wat het kraken van aardolie inhoud

Koolstofverbindingen

• Koolstofverbindingen zijn erg belangrijk voor onze samenleving, aangezien 3/4e van alle moleculen die we kennen koolstofverbindingen zijn
• In deze paragraaf worden drie soorten koolstofverbindingen besproken, namelijk, alkanen, alkenen en alkanolen

1. Alkaan
2. Alkeen
3. Alkanol
4. Anders

Alkanen

• Alkanen zijn koolstofverbindingen opgebouwd uit alleen maar koolstof en waterstof
• Alkanen hebben als algemene formule CₙH₂ₙ₊₂

1. Alkaan
2. Alkeen
3. Alkanol
4. Anders

Alkanolen

• Alkanolen zijn qua structuur hetzelfde als alkanen, behalve dat er minstens één H is vervangen door een OH
• Alkanolen hebben als algemene formule: CₙH₂ₙ₊₁OH
• Ethanol, oftewel alcohol is waarschijnlijk het bekendste voorbeeld van een alkanol

1. Alkaan
2. Alkeen
3. Alkanol
4. Anders

1. Alkaan
2. Alkeen
3. Alkanol
4. Anders

Alkenen

• Alkenen zijn qua structuur hetzelfde als alkanen, behalve dat er minstens één dubbele bindingen in het molecuul zit
• Alkenen hebben als algemene formule: CₙH₂ₙ

Koolstofverbindingen 

Geef de koolwaterstof hieronder aan:

1. CO2
2. C6H12O6
3. C4H10
4. C3H7S

Enkele binding en dubbele bindingen

Alkeen

 

Alkaan 

Alkanen

• De moleculen hebben alleen maar enkele bindingen 
  

Alkanen

• CH4, C2H6, C3H8, C4H10 
  
• Standaard formule: 

C​n​​H​2n+2​​

Een alkaan heeft dubbele bindingen

1. juist
2. onjuist

Alkenen

• Bij het kraken van alkanen ontstaan kleinere alkenen en alkenen. 
• Door het kraken gaan de koolstofatomen dubbele bindingen aan. 

Alkenen

• C2H4, C3H6, C3H8
• 1 dubbele binding
• Standaard formule:

C​n​​H​2n​​

Verschil alkaan/ alkeen

C2H6

C2H4

Is C3H6 een alkaan of alkeen?

1. Alkaan
2. Alkeen

Alkynen

Wat voor soort koolstofverbinding is dit?

1. alkaan
2. alkeen
3. alkyn

Samenvattend

Alkeen

 

Alkaan 

Alkyn

 

C_nH_n2+2

C_nH_n2

C_nH_n2-2

Isomeren

Het is belangrijk om moleculen uit te kunnen tekenen omdat moleculen met dezelfde molecuulformule andere structuren kunnen hebben

Welke atoomsoorten bevatten fossiele brandstoffen vooral?

1. C en H
2. C en O
3. N en H
4. H en O

Brandstoffen en Milieu

• Het verbranden van fossiele brandstoffen zorgt voor een grote toename van luchtverontreiniging in de vorm van broeikasgassen en smog. 
• Broeikasgassen versterken het broeikaseffect en zorgen hierdoor voor de opwarming van de aarde
• Smog bestaat uit stikstofoxides in combinatie met onverbrande koolstoffen en fijnstof. Dit kan zorgen voor gezondheidsklachten zoals versterkte astma symptomen, hart en long ziekte of zelfs kanker 

Kunststoffen om je heen

Kunststoffen kom je in het dagelijks leven constant tegen. We gebruiken ze overal om ons heen. De eigenschappen van kunststoffen zijn heel goed te beïnvloeden en kunnen daardoor voor gigantisch veel doeleinden worden gebruikt.

Kunststoffen kunnen ook worden gemixt met niet andere stoffen om composieten te vormen, deze verbeteren het beste van de materialen of verbeteren er zelfs nog op. 

Kunststoffen om je heen

Kunststoffen worden gemaakt door 'monomeren' aan elkaar vast te maken doormiddel van molecuulbindingen

De hoeveelheid monomeren omgezet in polymeren noemen we de polymerisatiegraad

Thermoplasten

• Worden zacht bij verwarming
• Lange polymeerketens liggen langs elkaar (microniveau)
• Makkelijk te recyclen

Thermoharders

• Blijven stug en stevig bij verwarming
• Lange polymeerketens zijn onderling verbonden via molecuulbindingen (microniveau)
• Moeilijk te recyclen

Elastomeren

• Elastomeren hebben elastische eigenschappen
• Op microniveau hebben de polymeerketens molecuulbindingen met elkaar. Deze bindingen noemen we crosslinks. Elastomeren hebben minder crosslinks dan thermoharders. Door de crosslinks keren polymeerketens terug op hun oorspronkelijke plek.
• Synthetische rubber is een voorbeeld van een elastomeer, deze worden gebruikt voor autobanden, elastiekjes en kauwgom. 

Thermoplasten

• Makkelijk te recyclen doordat het om te smelten is tot een nieuw product
• De echte problemen voor recyclen ontstaan door de scheiding van verschillende kunststoffen
• Kunststoffen kunnen bijvoorbeeld gescheiden worden op basis van dichtheid (proef 7)

Thermoharders

• Moeilijk te recyclen
• Sommige thermoharders kunnen ontleed worden tot de monomeren waaruit ze bestonden, de meeste echter niet
• Kunnen niet omgesmolten worden
• Worden vaak verbrand, of verkorreld voor opvulling van bijvoorbeeld auto stoelen