20241107 Toegepaste scheikunde les 1 - Stoffen en molecuulformules

• Chemie
• MBO
• Studiejaar 1

Toegepaste scheikunde - Bodem bemesting

Thema's bij toegepaste scheikunde

1. Stoffen en molecuulformules
2. Bodemanalyse en reactievergelijkingen
3. Grond- en oppervlaktewater
4. Fotosynthese
5. pH in de bodem en pH in het melksysteem
6. Mest en urine
7. Broeikasgas 

Planning

• Periode 2 
• 1 uur in de week
• Thema 1t/m 3
• Toets als afsluiting
• Periode 3
• 1 uur in de week
• Thema 4 t/m 7
• Toets als afsluiting
• Cijfers gemiddeld = eindcijfer

1. Stoffen en molecuulformules
   
2. Bodemanalyse en reactievergelijkingen
   
3. Grond- en oppervlaktewater
   
4. Fotosynthese
   
5. pH in de bodem en pH in het melksysteem
   
6. Mest en urine
   
7. Broeikasgas 

Deze periode

Week 1 - 7 november: Stoffen en molecuulformules

Week 2 - 14 november: Stoffen en molecuulformules

Week 3 - 21 november: Bodemanalyse en reactievergelijkingen

Week 4 - 28 november: Bodemanalyse en reactievergelijkingen

Week 5 - 05 december: Grond- en oppervlaktewater

Week 6 - 12 december: Herhaling lesstof

Week 7 - 19 december: Oefentoets

Week 8 - 09 januari: Toets deel 1

Leerdoelen

Aan het einde van de les kun jij:

• Je kunt van veel voorkomende stoffen in de agrosector de naam van de stof noemen bij een molecuulformule of omgekeerd.
• Je kunt van veel voorkomende stoffen in de agrosector de structuurformule weergeven.
• Ken jij de belangrijkste elementen voor de veehouderij (Al, B, Ca, Cl, P, Fe, I, K, C, Co, Cu, Hg, Pb, Mg, Mn, Mo, Na, Se, Si, N, H, O, S)

Scheikunde, wanneer heb jij dit voor het laatst gehad?

Waarom zou scheikunde belangrijk zijn voor de veehouderij?

Als je scheikundig weet hoe de bodem en mest werkt, dan kun je er sneller op inspelen en processen verbeteren. Een voorbeeld hiervan is bijvoorbeeld ammoniak. Hoe minder ammoniakale stikstof er door de mest zit, hoe minder eiwit door de koe heen is gegaan en hoe beter de benutting van stikstof. 

Nog een voorbeeld is melkureum. Dit moet onder de 25 zitten. Nieuwe gemolken koeien mogen niet boven de 15 zitten. Hoe krijg je dit voor elkaar?

Al het eiwit dat een koe binnenkrijgt wordt in de pens afgebroken tot ammoniak. Bij teveel ammoniak scheidt de lever het af naar ureum. Als je ureum in je melk hebt, dan krijg je dit er niet meer uit.

De pens

De pens van een koe is ongeveer tussen de 180 – 200 liter. Zodra je PH onder de 6,2 komt, dan branden de flapjes van de pens pupillen eraf. Binnen 2 dagen kan deze pensverzuring ervoor zorgen dat de helft van al die flapjes eraf branden. Met het te snel opstarten van krachtvoer kun je dus heel veel flapjes eraf branden. Dit resulteert in hoge ammoniak cijfers en een mindere penswerking van de koe.

Verder moeten de kalfjes de eerste 100 dagen groeien. Groeit het kalf niet, dan geef je teveel krachtvoer. Hoe meer pensverzuring, hoe minder goed een koe vet op kan nemen.

Bodem

Wat is nu het belangrijkste component in de bodem? Het antwoord hierop is CO2. In de bodem zit lucht, waar CO2 in zit. Heb je veel CO2 in de bodemlucht, dan heb je een actief schimmel en bacteriën netwerk. Kom je onder de 7% zuurstof, dan sterven je wortels af in de bodem. Zorg dus dat dit boven die 7% zit. Zorg voor een bodem met een goede structuur met voldoende ruimte tussen de porïen, en voorkom bodemverdichting.

Binnen de studiegroep werd opgemerkt dat het een zoektocht blijft van de boer, hoe houd je de bodem gezond? Soms zit je met verschillende soorten grond binnen een perceel, dan is het beheer een lastige component.

De verhouding aan elementen in een bodem is erg belangrijk. Denk hierbij aan calcium en magnesium. Een bodem moet ademen, ruimte hebben. De verhouding van de mest is minstens zo belangrijk en moet samenwerken met de bodem. Bij het proces van een gezonde bodem en het proces van goede mest dient goed gekeken te worden naar de verhoudingen. Hier kun je op inspelen.

Als je snap hoe dit werkt dan kun je de bodem voor je laten werken.

Op moderne veehouderijbedrijven is het belangrijk zo veel mogelijk voer van goede kwaliteit van eigen grond te winnen. Daarmee spaar je de aankoop van duur (kracht)voer uit en stijgt het rendement van je bedrijf. Sommige veehouders halen 14 ton droge stof van een hectare grasland en 20 ton van een hectare mais. Dat lukt alleen als de bodem in topconditie is!

Periodiek systeem

In 1869 kwam de Russische chemicus Mendelejev op het idee om alle (toen bekende) elementen op atoomnummer te rangschikken, zodanig dat alle elementen met vergelijkbare eigenschappen bij elkaar kwamen te staan. Zo ontstond het periodiek systeem der elementen.

Het periodiek systeem bestaat uit 7 rijen die 'perioden' worden genoemd en 18 kolommen die 'groepen' worden genoemd.

Binnen een periode is er sprake van een oplopend atoomnummer. Elementen uit één periode hebben hetzelfde aantal elektronenschillen rondom de atoomkern. Periode 1 heeft 1 schil, periode 2 heeft 2 schillen, enzovoort.

Elementen binnen dezelfde groep hebben vergelijkbare chemische eigenschappen. Dit is waarschijnlijk te verklaren omdat ze hetzelfde aantal elektronen in hun buitenste elektronenschil hebben en het vooral deze elektronen zijn die een belangrijke rol spelen bij chemische reacties.

De atomen of elementen in het periodiek systeem kunnen ingedeeld worden in drie belangrijke categorieën:

metalen

niet-metalen

metalloïden

Metalen hebben een aantal gemeenschappelijke stofeigenschappen:

Ze hebben in zuivere vorm een glimmend oppervlak (metaalglans).

Ze geleiden warmte en elektrische stroom.

Ze kunnen worden vervormd, vooral als ze heet zijn.

Ze kunnen in gesmolten toestand worden gemengd met andere metalen (legering).

Niet-metalen vertonen meer variatie in hun eigenschappen dan metalen. Ze kunnen bij kamertemperatuur zowel vast, vloeibaar als gasvormig voorkomen. Het zijn vaak slechte geleiders van warmte en elektriciteit. Binnen de categorie niet-metalen zijn er twee belangrijke groepen te vinden, halogenen en edelgassen. Halogenen zijn agressieve stoffen die materialen aantasten; edelgassen reageren met geen enkel ander element.

Metalloïden hebben kenmerken van zowel metalen als niet-metalen; ze worden ook wel half-metalen genoemd.

Relatie tussen scheikundige elementen en melkziekte

 Schematische weergave van de calciumstofwisseling in geval van laag calciumgehalte in het bloed. PTH zorgt voor activatie van vitamine D en voor botmobilisatie en vasthouding van calcium in de nieren. Vitamine D zorgt voor betere calcium absorptie in de darmen. In combinatie met botmobilisatie, vasthouden van calcium in de nieren en gestimuleerde opname van Ca in de darmen, zal het calciumgehalte in het bloed stijgen. Kalium heeft een negatieve invloed op magnesium, magnesium stimuleert PTH. Fosfor heeft een negatieve invloed op de activatie van vitamine D. Wel kan de koe een tekort krijgen aan fosfor wanneer de biestproductie in de droogstand op gang komt. Het is dan belangrijk dat de koe dan wel genoeg fosfor binnenkrijgt om fosfortekort te vermijden.

Atoom, element, molecuul, verbinding

Atoom, element, molecuul en verbinding

Atoom = Kleinste deeltje dat kan worden onderscheiden, 1 deeltje

Element = 1 soort deeltjes

Molecuul = 2 of meer deeltjes aan elkaar

Verbinding = 2 of meerdere soorten deeltjes aan elkaar

- Atoom

Kleinste deeltje dat we kunnen onderscheiden, het gaat hier om 1 deeltje.

Bijvoorbeeld: C, Br

- Element

1 soort deeltjes, het kan gaan om 1 deeltje maar ook om meerdere. Let op: Altijd deeltjes van dezelfde soort.

Bijvoorbeeld: Cl2, H2, C

- Ion

Een geladen deeltje of molecuul.

Bijvoorbeeld: H+, O2-, SO42-

- Molecuul

2 of meerdere atomen aan elkaar verbonden.

Bijvoorbeeld: Cl2, SO42-, H2O

Benoem hierbij ook enkele voorbeelden.

Oefenen

Geef aan of de weergegeven stoffen ionen, atomen, elementen, moleculen of verbindingen zijn door kruisjes te zetten in de juiste vakjes

	Atoom	Element	Molecuul	Verbinding
H2O
K
N2
C

Printen

Oefenen

Geef aan of de weergegeven stoffen ionen, atomen, elementen, moleculen of verbindingen zijn door kruisjes te zetten in de juiste vakjes

	Atoom	Element	Molecuul	Verbinding
H2O			x	x
K	x	x
N2		x	x
C	x	x

Voor de veehouderij zijn deze elementen belangrijk. Ze komen in je werk en dus ook in deze lessen terug. We gaan ze oefenen door de nadruk te leggen op hun functie. 

De wet van Liebig

"De ketting is zo sterk als de zwakste schakel"

Het element dat het minst aanwezig is bepaalt de plantengroei, niet de totale hoeveelheid voedingsstoffen.

Figuur 5: Voorstelling van de wet van Liebig (wet van het minimum): het meest schaarse element bepaalt de plantengroei, niet de totale hoeveelheid voedingsstoffen.

Sporenelementen

Sporenelementen zijn slechts in zeer kleine hoeveelheden in de plant nodig, maar zijn toch essentieel voor de groei van de plant (bijv. ijzer, mangaan, nikkel, zink, molybdeen, boor). De lijst van essentiële sporenelementen kan variëren naargelang de plantensoort. Elk element heeft zijn kritische onder- en bovengrens in de plant.

Als de pH van de bodem niet optimaal is, zijn sporenelementen niet oplosbaar en dus ook niet opneembaar door de plant.

De bekendste problemen zijn boor- en mangaangebrek in akkerland en koper- en kobaltgebrek in weiland.

Aan de slag!

Maak het werkblad die bij deze les hoort. Gezamenlijk bespreken! 

VANDAAG nakijken vanaf vraag 4.