Hoofdstuk 7 Water reinigen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

7.1 Water

Water als temperatuurregelaar: 

het duurt lang voordat de zee is opgewarmd. In zomer dus koel aan zee!

Het water staat de warmte langzaam af: het duurt lang voordat de zee is afgekoeld. In winter dus warmer aan zee!

Woestijn: overdag heel heet omdat er geen water is dat de warmte kan opnemen. 's Nachts heel koud omdat er geen water is wat warmte kan afgeven

Soorten water:

- regenwater: bevat beetje koolzuur (CO₂)

- zeewater: bevat NaCl + andere zouten

- grondwater: onder de grond in zandlagen of gesteente. Bevat een klein gedeeltje zouten.

- oppervlaktewater: zeeën, rivieren, meren, beken en sloten

7.2 De weg naar drinkwater

Drinkwaterzuivering uit grondwater

Drinkwaterzuivering uit oppervlaktewater

winning drinkwater uit oppervlakte water

• afgieten(=overlopen hier), filtreren en beluchten (zie vorige slide)
• toevoegen hulpstoffen--> vaste stof--> laten bezinken en afgieten
• ziektekiemen doden met chloor, ozon of uv
• koolstoffilter voor adsorptie geur- en smaakstoffen 

 meer vervuild dan grondwater--> opvangen in spaarbekken en vuil bezinkt

plaatje drinkwater uit oppervlakte water klik op de plus

Schadelijke stoffen in water

schadelijke stof                   maximale toegestane                                                                  hoeveelheid (mg per L)

natrium-ionen                                  120

nitraat-ionen                                      50

ijzer-ionen                                          0,5

kwik-ionen                                     0,0003

pesticiden                                      0,0005

7.3 Water thuis

Iedereen heeft water nodig, zo ook
bacteriën. Als je voedsel laat indrogen,
kunnen de bacteriën minder groeien
en zal het voedsel langer houdbaar zijn.

Ook hebben bacteriën zuurstof nodig, dus het vacuüm inpakken van je voedsel helpt ook.

Bacteriën doden: pasteuriseren (kort verhitten tot 85 graden Celsius) of steriliseren (120 graden Celsius, alle micro-organismen gaan dood, maar smaak verandert ook)

Om smaak aan voedsel te behouden, worden er hulpstoffen (additieven) toegevoegd. Elk goedgekeurd additief heeft een E-nummer (zie BINAS)

voedselconservering =

voorkomen dat bacteriën en schimmels groeien

• voor groeien = water nodig (-->gedroogd voedsel bederf minder snel)
• zuurstof ook nodig --> vacuum/inblikken (=conserveren)
• pasteuriseren =kort tot 85 C (niet alle bacteriën + schimmels dood, langer houdbaar, behoud smaak)
• steriliseren= verhitten tot 120 C (micro-organismen dood maar smaak wordt minder)

additieven zijn toevoegingen binas tabel45 

7.4 Hard water

hard water en ontharden

• herhaling ontstaan hard water , bevat veel opgeloste magnesium en calcium ionen (gemeten in DH moet je mee kunnen rekenen) en ketelsteen
  
• uitleg ontharden water op verschillende manieren (maak aantekeningen)
• herhaling zeep + melk en kleurstof
  
• verder werken aan hw 
  

hard water bevat veel opgeloste calcium- en magnesiumionen

• het onstaan van hardwater: calciumcarbonaat uit de bodem lost op in regenwater
  
  
• De gevolgen van hardwater: als je het verhit ontstaat kalkaanslag=ketelsteen
  
• ketelsteen maakt apparaten minder zuinig en eerder kapot 
• bovendien moet je bij het gebruik van natuurlijke zeep vaak meer zeep toevoegen omdat: Ca2+ionen + zeep--> kalkzeep
  hierdoor blijft er minder werkzame zeep over om te wassen

Zo kun je het water ontharden: 

1. water koken: nadeel is de ketelsteen
   
   
2.  ontharder toevoegen: b.v. calgon
   (een goed oplosbaar calciumzout) 
   
   
   
3. groene zeep toevoegen: er ontstaat kalkzeep
   
   
4.  een ionenwisselaar gebruiken zie volgende slide
   
   

• hardwater + natuurlijke zeep --->kalkzeep
  
  
• het COO^-deel van het stearaation is de hydrofiele kop van de zeep en het C₁₇H₃₅ stuk dat er aan vast zit de hydrofobe staart
• elk calciumion kan dus twee van die zeepionen binden

methode 3 ontharden  met groene(=natuurlijke)zeep
nog eens uitgelegd 

4) ontharden met ionenwisselaar

• de ionenwisselaar wisselt ionen van de ene soort om voor de andere soort. 
• in dit voorbeeld bevat de wisselaar natriumionen en worden er 2 natriumionen vervangen door 1 calciumion
• dus na afloop bevat water minder calciumionen en meer natriumionen

Hard water bevat veel calcium- ionen.

Hoe komen deze daar?

Regenwater bevat CO₂, dit is een beetje zuur. Dit komt op gesteentes terecht. Deze gesteentes bevatten calciumcarbonaat (CaCO₃). Als het regenwater hierop valt, lost het calciumcarbonaat op:

CaCO₃(s) + CO₂(aq) + H₂O (l) --> Ca²⁺ (aq) + 2HCO₃^- (aq)

De hardheid van water druk je uit
in Duitse Hardheidsgraden (DH):

1 DH = 7,1 mg Ca²⁺ per liter 

Verhitten van hard water:

Ca²⁺ (aq) + 2HCO₃^- (aq) --> CaCO₃(s) + CO₂(aq) + H₂O (l).

Calciumcarbonaat is slecht oplosbaar, dus dit noem je ook wel de kalkaanslag/ketelsteen.

Dus bij verwarming/waterkoker etc krijg je vorming van ketelsteen als je hard water gebruikt.

Nog een nadeel: er is meer zeep nodig bij het wassen.

Hard water zacht maken:

• vooraf verhitten. Water koken en de gevormde ketelsteen verwijderen met schoonmaakazijn. Het water is zachter geworden.
  
• ontharder toevoegen. Deze bevat een negatief ion dat met Ca²⁺ een neerslag veroorzaakt. De neerslag kun je vervolgens filtreren.
• ionenwisselaar gebruiken. Vaste stof die aan het oppervlak negatief geladen is, hieraan zitten natrium-ionen. Calcium-ionen uit het water worden  ingewisseld door natrium-ionen
• ontharden met groene zeep. Groene zeep is oplossing van Na⁺ en C₁₇H₃₅COO^-. Calciumionen uit water reageren:
  Ca²⁺ (aq) + 2 C₁₇H₃₅COO^- (aq) --> Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ (s)
  Gevormde neerslag = kalkzeep. De calciumionen zijn dus nu verwijderd uit het water.

7.5 Schoonmaakmiddelen

Cosmetische middelen = middelen om je schoon en mooi te houden.

Water alleen is vaak niet genoeg om iets schoon te maken. Hiervoor is zeep nodig.

Zeep is een emulgator en bestaat uit grote moleculen.

Hydrofiele kop (COO^-) en hydrofobe staart (veel C-H atomen)

Hydrofiel = houdt van water

Hydrofoob = houdt niet van water

Staarten van zeepmoleculen gaan in het vet, de koppen van zeepmoleculen trekken naar het water. Zo komt het vet los van bv de kleding.

Zure schoonmaakmiddelen: ontkalken

Bv verwijderen van kalksteen:

CaCO3 (s) + H+ (aq) --> Ca2+ (aq) + H2O (l) + CO2(g)

Basische schoonmaakmiddelen:

ontvetten. Bv ammonia en gootsteenontstopper

schoonmaakmiddelen; wat je echt moet onthouden!

1. zure middelen ontkalken (wc eend is erg zuur, dus gevaarlijk)
2. basische producten ontvetten (ammonia en gootsteenontstopper zijn erg basisch en gevaarlijk)
3. bij het mengen van zure en basische producten ontstaan chemische reacties. Hierbij kan veel warmte en gevaarlijke gassen ontstaan (b.v. chloorgas) soms ontstaan zelfs explosies!
   

Dus nooit chloor in wc laten staan!