H8: verbrandingen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 4

H8 verbrandingen

(+ herhaling hst 5 uit boek 3 B!)

Wat weet je nog over verbranden?

• in tweetallen: opg 1 t/m 4 blz 76,77 ophalen voorkennis verbrandingen
  
• gezamenlijk bespreken 
• noteer nu jouw aandachtspunten over verbrandingen!
  

8.1 +8.2 herhaling brandvoorwaarden, reactieverschijnselen, snelle en langzame verbranding en blussen brand.

3 brandvoorwaarden

1. brandstof (=meestal stof die bij verbranding veel energie levert)
2. zuurstof= 21 vol % van de lucht  (de rest vooral stikstof 78 vol %)
3. ontbrandingstemperatuur = stofeigenschap

Blussen =minstens 1 van de 3 brandvoorwaarden weg halen  

Onthoud: bij blussen met water verdampt het water (daarvoor is veel warmte nodig)-->  brandstof koelt af tot onder de ontbrandingstemperatuur!

 Fossiele brandstof = ontstaan uit resten van planten en dieren

• bestaan voornamelijk uit koolwaterstofverbindingen CxHy
• moleculen die in ieder geval koolstof- en waterstofatomen bevatten
• bij volledige verbranding ontstaat dus altijd CO2(g) en H2O(l) 
• fossiele brandstoffen zijn niet hernieuwbaar en zorgen o.a. voor versterkt broeikaseffect

reactieverschijnselen bij snelle verbranding 

 ontstaan van:

1. warmte
2. vlammen =brandend gas
3. soms rook(= gas +vaste deeltjes 
4. soms vonken(=vaste gloeiende deeltjes)
5. vaak as

langzame verbrandingen
(ontstaat géén vlam wel warmte)

• b.v. verteren van voedsel of het oxideren van metalen 
• Algemene notatie van verbrandingen:
  brandstof + zuurstof--> verbrandingsproduct(en)
• verbrandingsproducten zijn oxides (verbindingen met zuurstof)

Oliebrand wordt vaak geblust
met behulp van explosieven

• explosie = hele snelle verbranding
• er ontstaan in korte tijd veel gassen -->

1. er wordt tijdelijk zuurstof weggehaald
2. brandstof wordt verspreid 
3. brandstof koelt daardoor af tot onder ontbrandingstemperatuur
   
   dus alle 3 de brandvoorwaarden weggehaald 

  

soort brandstof
A: vaste stoffen (hout, meubels)

B: vloeistoffen (benzine+ diesel)
C: gassen (aardgas)

D: metalen (natrium/ magnesium)

F: vetten (frituurvet)

geschikt blusmiddel

water, poeder, schuim, evt zand

koolstofdioxide, poeder, schuim

koolstofdioxide, poeder,
soms koolstofdioxide of poeder,

schuim of blusdeken

Elke brandstof zijn eigen blusmiddel (vijf categorieën) 

De 5 verschillende 

brandklassen:

opdracht in groepjes van twee
geef de kloppende  reactievergelijking bij de volgende situaties 

1. bij de verbranding van waterstof wordt er waterdamp gevormd.
2. Bij het roesten van ijzer ontstaat ijzeroxide met de formule Fe₂O₃

verbranding van waterstof

1. waterstof + zuurstof --> waterdamp
2.     
   

H​2​​(g)+O​2​​(g)−−>H​2​​O(g)

2H​2​​(g)+O​2​​(g)−−>2H​2​​O(g)

bij het roesten van ijzer onstaat ijzeroxide Fe2O3

1. ijzer + zuurstof --> ijzeroxide    
2.  
   

Fe(s)+O​2​​(g)−−>Fe​2​​O​3​​(s)

4Fe(s)+3O​2​​(g)−−>2Fe​2​​O​3​​(s)

 8.3 stappenplan massaverhouding bepalen, rekenen aan overmaat

- bespreken hw?

 

b.v aantonen dat hout een koolwaterstof is met een proef

1. verbrandt de brandstof
2. vang de verbrandingsgassen op en laat
   ze door deze opstelling gaan
3. als waterdamp bij het witte kopersulfaat
    komt kleurt dit blauw
4. als koolstofdioxide door kalkwater gaat
   wordt dit troebel en wit
5. nu heb je beide stoffen aangetoond =bewezen
6. conclusie: hout is een koolwaterstof

1.  kloppende reactievergelijking 
2.  bereken massaverhouding waarin stoffen met elkaar reageren 
3. vul gegevens in verhoudingstabel in en bereken je onbekende of  met kruislingsvermenigvuldigen z.o.z.

Rekenen aan reacties "Wet van behoud van massa"

(Massa gaat nooit verloren)

Hoeveel magnesium is er dan nodig om 10 g magnesiumoxide te maken?

1. Reactievergelijking:     RV:2 Mg_(s) + O_2(g)--> 2 MgO_(s)
2. Massaverhouding:        MV:  9 g     +    8 g   ---> 17 g
3. Gegeven gevraagd:       GG:      ?       +   O_2(g) --> 10 g
4. Oplossing:                         opl:       Mg x 17 g = 9 g x 10 g
                                                    dus     Mg = 90 g     = 5,29411 g         5 g
                                                                               17
   
5. Controle:      5,29 x 17 = 9x 10   = 90 klopt!                      

Hoeveel magnesium nodig om 10 g magnesiumoxide te maken?

≈

overmaat en ondermaat in de praktijk
bij verbrandingsreacties

• ondermaat: stof waarvan te weinig is (meestal brandstof, als die op is stopt de verbranding dus deze bepaalt hoeveel eindproduct ontstaat) 
  
• overmaat, van deze stof is er teveel bij verbranden meestal zuurstof
  dat is immers in de hele
  ruimte aanwezig.

 opdracht

Bereken hoeveel zuurstof er nodig is voor de verbranding van 10g magnesium en hoeveel magnesiumoxide ontstaat er? 

Maak gebruik van het geleerde stappenplan!

1. stel kloppende reactievergelijking (RV) op:  
2.  bereken atomaire massa in u = MV
   Controleer of klopt! (voor-en na =evenveel)
3. Noteer gegevens uit tekst  in tabel (GG) en voor je onbekende een A (of B). 
4. met kruislingsvermenigvuldigen  of verhoudingen bereken je de onbekende.
5. controleer je antwoord en eenheid! 
6. bij overmaat bereken je welke verhouding het moet zijn, welke verhouding het is volgens tekst en reken je met de stof die op gaat (= de ondermaat) zie volgende slide

Bereken hoeveel zuurstof nodig verbranding 10g magnesium en hoeveel magnesiumoxide ontstaat er? met verhoudingstabel

1

2

3 

4:

RV: Reactievergelijking	2 Zn	O 2	-->	2 ZnO
MV: Massaverhoudingen (in u)	65,4x2= 130,8	32,00		162,8
GG: Gegeven Gevraagd	150 g ?(is teveel dus A)	30 g?		153 g

 

dus 

Rekenen met overmaat!!

Gegeven je laat 150 g zink reageren met 30 g zuurstof.

Welke stof is in overmaat ? Hoeveel gram is de overmaat en hoeveel eindproduct ontstaat?
 

De massa zou 130,8: 32,00 = 4,1 : 1,0 moeten zijn volgens massaverhouding maar is met gegeven massa's 5: 1 dus O₂  is in ondermaat. Dat betekent dat O₂ bepaalt hoeveel Zn er kan verbranden en Zn is dus in overmaat. 

Dus A x 32,00 u = 130,8 u x 30 g --> A = 122, 6 g Zn reageert  Er is 150 - 122,6 = 27,4 g Zn teveel -->  overmaat Zn is afgerond--> 27 g Zn (2 cijfers significant ivm 30 g).

Er kan dus 122,6+ 30=152,6 =  afgerond 153 g Zinkoxide ontstaan.

hst 8.4 volledige + onvolledige verbranding

- daarna halve les voor hw bespreking voor mensen die het nog niet snappen, 

(had je >75 % goed? dan maak je  ontbrekende opdrachten 8.3 )

volledige verbranding koolwaterstoffen

1. kleurloze of blauwe vlam
2. CxHy + O2(g) -->  H2O(l) +   CO2(g)
3. beide gassen zijn broeikasgassen en zorgen voor versterkt broeikaseffect als ze ontstaan bij verbranding van fossiele brandstoffen

onvolledige verbranding koolwaterstoffen

1. oranje of gele vlam
2.  CxHy+ O2(g)--> H2O(l)+ C(s) + CO(g)
3. koolstofmonoxide/kolendamp)=  dodelijk
4. koolstofmonoxide is zwaar, kleur- en geurloos en voorkomt opname van zuurstof -> je stikt

Als de brandstof ook zwavel bevat ontstaat bij verbranding altijd zwaveldioxide SO2(g)

Moet je bewijzen dat je een koolwaterstof verbrandt?

Daarvoor maak je gebruik van een Reagens = stof die een andere stof zichtbaar maakt

• Water toon je aan met wit kopersulfaat, dat wordt blauw 
  
• Koolstofdioxide toon je aan met  helder kalkwater, dat wordt  troebel en wit

dan moet je aantonen (=  bewijzen) dat  de onzichtbare verbrandingsproducten waterdamp en koolstofdioxide zijn ontstaan. 

Belangrijke aantoningsreacties

aan te tonen stof	indicator/aan-toningsproef	waarneming
water	wit kopersulfaat	wit kopersulfaat wordt blauw in contact met water
koolstof-dioxide	kleurloos/helder kalkwater	wordt troebel en wit als er CO 2 doorheen gaat
waterstof	gas opvangen en aansteken	je hoort een blaffend geluid
zuurstof	gloeiend voorwerp erbij	voorwerp gaat feller branden
zwaveldioxide	joodwater	geel joodwater ontkleurt

hst 5.4!!!! boek 3B milieu 

- natuurlijk + versterkt broeikaseffect, koolstofdioxidekringloop, groene energie, biobrandstof

- vragen hw?

 opdracht in groepjes van twee: 
geef de kloppende  reactievergelijking bij de volgende situatie

1. Bij de onvolledige verbranding van ethaan C₂H₆ (g) ontstaat naast water nog een andere stof
   

Tip

Er ontstaat naast H2O en CO

onvolledige verbranding van ethaan (= C2H6(g)) waarbij waterdamp en 1 andere stof ontstaan

1. ethaan + zuurstof --> waterdamp + koolstofmonoxide
2. hier is het handig om eerst de molecuulformules te noteren zodat je makkelijker kunt bedenken wat de andere stof is    
   

C​2​​H​6​​(g)+O​2​​(g)−−>H​2​​O(g)+CO(g)

2C​2​​H​6​​(g)+5O​2​​(g)−−>6H​2​​O(g)+4CO(g)

5.4 versterkt broeikaseffect

• verschil natuurlijk en versterkt broeikaseffect
• oorzaken van versterkt broeikaseffect 
• gevolgen versterkt broeikaseffect 

1.   C en H atomen blijven opgeslagen in  hout (= glucose)
   bij verbranding ontstaat weer CO₂  (en H2O ) 
   
   
2. bij het verbranden van fossiele brandstoffen wordt deze
     kringloop verstoord omdat er te veel tijd 
    tussen opname en afgifte van CO₂ zit 
   dus versterkt broeikaseffect.
   
   
3. bij het verbranden van biobrandstoffen wordt de kringloop niet verstoord -->  geen  extra CO₂ in de atmosfeer dus geen  versterkt broeikaseffect.)

koolstofdioxidekringloop in planten: normaal altijd +- evenveel CO₂ in dampkring

Eerst fotosynthese daarna verbranding (of rotten)

volledige verbranding organisch materiaal altijd

(CxHY)+ O_2(g)--> CO2 (g)+H2O(l)  

• Ontstaat door broeikasgassen ( b.v. H₂O en  CO₂ )in de dampkring. 
• Deze gassen houden een deel van de warmte van de zon vast
• Broeikaseffect is nodig om leven te laten ontstaan. 
• Zonder dampkring zijn de temperatuurverschillen op aarde  daarvoor te groot. 
  

Natuurlijk broeikaseffect (links)

• stijging van broeikasgassen zoals  H2O en  CO₂  in dampkring waardoor:
• gemiddelde temperatuur stijgt
  
• verandering klimaat: sommige plekken droger andere plekken juist vochtiger
• smelten poolijs en  stijging waterspiegel
• uitsterven dieren en planten en  meer kans op epidemie
  

                  Versterkt broeikaseffect (rechts)  

Door verbranding van fossiele brandstoffen

Groene Chemie

• Ga veilig om met chemicalien
• Verbruik weinig energie en grondstoffen
• Recycle grondstoffen =hernieuwbare grondstoffen
• Recycle energie/ gebruik groene energie
  
• Produceer zo min mogelijk afval -> hergebruik
  
• Denk om de toekomst

hst 8.5 milieuvervuiling

- stikstofoxides, zwaveldioxide, zure regen, ammoniak, gat ozonlaag

-vragen hw bespreken?

8.5 luchtvervuiling door verbranding fossiele brandstoffen

• zwaveldioxide SO2 ontstaat bij verbranding zwavelhoudende brandstof
• stikstofoxiden (N2 + O2--> NOx) ontstaan in
   zware motoren als ontbrandingstemperatuur
   stikstof (in lucht) bereikt wordt
•   SO2 + water-->zwavelzuur
  
•   NOx + water--> saltpeterzuur
  
• dus ontstaat zure regen als deze gassen
   met waterdamp uit lucht reageren

verzuring bodem door mest

de mest van veehouderij bevat ammoniak NH3 dat door bacteriën in grond wordt omgezet in salpeterzuur--> verzuring bodem

gat in ozonlaag door CFK's

• CFK's  (chloorfluorkoolwaterstoffen) tasten
  de ozonlaag aan(--> gat in ozonlaag),
  de ozonlaag beschermt tegen uv straling
  van zon --> meer kans op huidkanker
• dankzij strenge regelgeving gaat het de
  laatste jaren gelukkig weer beter
• CFK's  werden veel gebruikt in koelkasten,
  spuitbussen enz.

biomassa=grondstoffen die "snel" door natuur gemaakt worden zoals:bv materiaal van bomen, planten

• brandstoffen van biomassa= biobrandstof b.v. bio-ethanol 
  maar ook gas uit ontlasting van varkens/mens
• grote voordeel t.o.v. fossiele brandstoffen: 
   koolstofdioxide is nog maar kortgeleden 
  opgeslagen in de vorm van koolstof
• daarom versterkt  koolstofdioxide die bij
  verbranding biomassa ontstaat niet het broeikaseffect

hst 8.6 Reactiesnelheid welke factoren hebben invloed en effect op bewaren en verteren van voedsel

-vragen hw bespreken?

8.6: Reactiesnelheid afhankelijk van:

1. Temperatuur (bij hoge T botsen deeltjes sneller --> meer effectieve botsingen--> snellere vorming reactieproducten)
   
2. Soort stof (stabiele=inerte stof zal niet reageren een instabiele snel) 
3. Concentratie (hoger-->  meer kans op meer effectieve botsingen)
   
4. Verdelingsgraad(fijner =meer contactoppervlak-> meer effectieve botsingen)
   
5. Katalysator(=stof die deeltjes beter in contact met elkaar brengt--> de activeringsenergie wordt verlaagd --> reactie komt sneller/makkelijker op gang. Let op: de katalysator wordt zelf nooit verbruikt!)

Invloed factoren reactiesnelheid in dagelijks leven  

• bacteriën vermeerderen het snelst tussen 10 en 40o C --> voedsel kun je beter bewaren bij lage temperaturen of als ze tot boven 75 o C verhit worden(= temperatuur)
• hoge concentraties zuur/zout/suiker verminderen de bacterie groei
• enzymen (=katalysatoren) in je lichaam zijn nodig om voedsel te kunnen verteren en medicijnen goed op te nemen
  
• een blok hout krijg je niet aangestoken, houtsnippers wel (=verdelingsgraad)