§8.3 Ertsen en de winning van ijzer

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

Hoofdstuk 6. Metalen

§6.3 Productie van metalen

Waarom worden de zeer onedele metalen bewaard in olie?

Geef de symbolen van 3 edele metalen

Geef de naam van drie zeer onedele metalen

Welke uitspraak is juist?
I. De corrosie van koper noem je roesten.
II. Brons is een legering en bestaat uit koper en tin

1. Alleen uitspraak I
2. Alleen uitspraak II
3. Beide uitspraken
4. Beide uitspraken niet

Doelen

aan het einde van de les kan ik:

1. vertellen uit welke ertsen Fe en Al worden gemaakt
2. een productieproces schematisch weergeven in een blokschema
3. de reactievergelijking opstellen voor de elektrolyse van aluminiumoxide opstellen
4. de reactievergelijkingen voor de processen in een hoogoven opstellen
5. De samenstelling van staal beschrijven

Hoofdstuk 6. Metalen

§6.3 Productie van metalen

Ertsen

De meeste metalen zoals Fe, Al en Cu zitten in gesteenten die je ertsen noemt. 

IJzerts bevat Fe2O3

Bauxiet bevat Al2O3

Kopererts bevat CuO

Aluminium

• Kleine dichtheid (lichtgewicht)
• Sterk
• Corrosiebestendig

Aluminium wordt uit erts gewonnen: bauxiet

Toepassingen: vliegtuig, raamkozijn, verpakkingsmateriaal (blikjes, tubes, folie)

Blokschema

• Lees je van links naar rechts
• Blok: proces
• Pijl: stofstroom
• Stoffen die worden afgevoerd staan met pijl naar onderkant 

Winning van aluminium stap 1

Bauxiet = Mengsel van aluminiumoxide en roest

aluminiumoxide 

Al​2​​O​3​​

Winning van aluminium stap 2

Elektrolyse aluminiumoxide

Reactievergelijkingen die hierbij horen:

Aan het einde van de les kan ik:

1. vertellen uit welke ertsen Fe en Al worden gemaakt: 
      IJzererts en Bauxiet
2. een productieproces schematisch 

   weergeven in een blokschema

3. de reactievergelijking opstellen voor 

de elektrolyse van aluminiumoxide 

opstellen

Maak opdracht: 1, 4 en 8 van par. 6.3 blz. 145

Hoogoven

• Wordt ijzererts omgezet in ijzer
• IJzererts bestaat uit ijzeroxide 
• Ijzeroxide reageert met koolstofmonoxide tot ijzer en koolstofdioxide.

Fe₂O₃ (s) + 3 CO (s) --> 2 Fe (l) + 3 CO₂ (g)

Hoogoven

ijzererts + cokes (koolstof) boven in

Slakken (afval) en ruwijzer onderuit, gebruikt voor bijv. cement

Stappenplan: van ijzererts tot ijzer blz. 144

1. mengsel van ijzererts (Fe2O3) en cokes (koolstof) wordt in een hoogoven gestort. 
2. onderin de oven wordt hete lucht (o.a. zuurstof) geblazen
3. zuurstof reageert met de koolstof tot koolstofmonoxide 
4. ijzeroxide reageert met koolstofmonoxide tot ijzer en koolstofdioxide

Stappenplan: van ijzererts tot ijzer blz. 144

5. ijzer smelt en zakt naar het onderste deel van de hoogoven
6. het ijzer wordt afgetapt en wordt verder bewerkt 

7. de gassen verlaten de hoogoven aan de bovenkant (hoogovengas) 

8. vervuiling uit cokes en ijzererts worden afgetapt, dit heet slak. (grondstof voor cement)

Van ijzererts tot ijzer; reactievergelijkingen

2 C(s) + O2(g) --> 2 CO(g)

Fe2O3(s) + 3 CO(g) --> 2 Fe(s) + 3 CO2(g)

Ruwijzer, gietijzer en staal

Ruwijzer bevat 4% koolstof (hard en breekbaarder) 

Gietijzer bevat 3% koolstof (hard/breekbaarder) putdeksel

Staal bevat 0,3% koolstof (minder hard/buigbaar) constructie 

Van ruwijzer naar staal

• Het ruwijzer dat de hoogovens verlaat wordt omgezet naar staal door koolstof te verwijderen.
• Hoe meer koolstof in het staal zit, hoe harder het staal. 
• In tabel 1 staan verschillende soorten staal.
• Het koolstofgehalte is afhankelijk van de toepassing.

Tabel 1 van 6.3

Overzicht van stoffen 

Bauxiet = aluminiumoxide met roest 

Grafiet = koolstof 

IJzererts = ijzeroxide 

Cokes = koolstof 

Slak = afval van hoogoven

Ruwijzer = ijzer met veel koolstof

Staal = ijzer met minder koolstof 

Elektrolyse

Hiervoor is veel energie nodig. 

het aluminium produceren voor 1 auto, is net zoveel stroom als 1 huishouden per jaar. 

CO​2​​(g)

Al(l)

Al​2​​O​3​​(l)

Planning

Uitleg par. 6.4 

Aan de slag met opdrachten

Nakijken par. 6.3 en 6.4

Oefenen in de Elo Par. 6.3 en 6.4  

Doelen deze les

aan het einde van de les kan ik...

... uitleggen dat ertsen niet-hernieuwbare grondstoffen zijn.

... uitleggen waarom recycling van metalen noodzakelijk is.

... voorbeelden geven van een recyclingproces en van een duurzaam productieproces.

... de voordelen van recycling van metalen noemen.

Hoofdstuk 6. Metalen

§6.4 duurzaam gebruik van metalen

Recycling

Het opnieuw gebruiken van materialen in een andere vorm noem je recycling. Dit is belangrijk omdat de hoeveelheid grondstoffen eindig is. 

Behalve eindig, is het ook belangrijk om materialen opnieuw te gebruiken, zodat het niet uit derde wereld landen hoeft gehaald te worden. 

Urban Mining

Regular mining: 

grondstoffen uit de grond halen. 

Urban Mining: 

grondstoffen uit afval halen. 

Recyclen oude telefoons

https://www.onemorething.nl/2018/04/apple-recycle-robot-nederland/cle-iphones

Kobalt 

Kobalterts komt uit Congo

Verwerkt in: gsm, elektrische auto, batterijen, accu's 

Kobalterts bevat ook veel zware metalen, wat zorgt voor  drinkwatervervuiling

Kobalt wordt vaak door kinderen uit de grond gehaald (kinderarbeid)

Doelen deze les

aan het einde van de les kan ik...

... uitleggen dat ertsen niet-hernieuwbare grondstoffen zijn.

... uitleggen waarom recycling van metalen noodzakelijk is.

... voorbeelden geven van een recyclingproces en van een duurzaam productieproces.

... de voordelen van recycling van metalen noemen.

Hoofdstuk 6. Metalen

§6.4 duurzaam gebruik van metalen