Toegepaste scheikunde les 1 bij werkblad 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 

Deze periode

Werkblad 1 - Stoffen molecuulformules 17 september

Werkblad 2 - Bodemanalyse en reactievergelijkingen 24 september

Werkblad 3 - Fotosynthese 1 oktober

Werkblad 4 - pH in de bodem en melksysteem 15 oktober

Werkblad 5 -Mest en urine 22 oktober en AFRONDING!!!

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)

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.

Het is belangrijk om de belangrijkste elementen te kennen. Bijvoorbeeld:
Welke element speelt een rol bij melkziekte?

Melkziekte, niet te verwarren met slepende melkziekte, is een tekort aan calcium in het bloed. De ziekte treedt meestal op binnen 48 uur na afkalven, maar kan ook vlak voor of tijdens het afkalven ontstaan.

Het tekort aan calcium in het bloed ontstaat doordat na het kalven de calciumbehoefte snel toeneemt voor de productie van melk. Het lichaam van de koe moet zich snel aanpassen aan een veel grotere calciumbehoefte. Calcium is in het lichaam aanwezig in de bloedbaan en zit tevens in de botten. Als er ineens veel calcium nodig is, gebruikt de koe de calciumvoorraad uit het bloed. Later vult de koe deze calciumvoorraad in het bloed weer aan vanuit het bot. Hier gaat een tijdje overheen en in de tussentijd heeft het lichaam een tekort aan calcium.

Om een calciumtekort vlak voor afkalven te voorkomen, is het belangrijk dat koeien uit hun eigen voorraad calcium kunnen opnemen. Dit is afhankelijk van hoe actief de botmobilisatie (het vrijmaken van calcium uit de botten) is. Met het droogstandsrantsoen kan er gestuurd worden op de botmobilisatie met behulp van de kationen-anionen balans. Het is van belang dat deze balans negatief is, dus dat er minder positief geladen elementen (Kalium en Natrium) en meer negatief geladen elementen (Zwavel en Chloor) in het droogstandsrantsoen aanwezig zijn. Hierdoor wordt de botmobilisatie gestimuleerd en kunnen koeien in het geval van een calciumtekort direct calcium uit de eigen voorraad halen.

Atoom, element, molecuul, verbinding

Het atoom vormt de kleinste bouwsteen van ieder chemisch element. De naam is afgeleid van het Griekse woord atomos (ἄτομος)‚ wat "ondeelbaar" betekent.

Moleculen die uit één atoomsoort bestaan zijn elementen. Een voorbeeld van een element is zuurstof, dat alleen bestaat uit ‘O’. Moleculen die uit verschillende atoomsoorten bestaan zijn verbindingen. Voorbeelden zijn water (H2O) of methaan (CH4). C staat hierbij voor een koolstofatoom, O voor een zuurstofatoom en H voor een waterstofatoom. Er zijn in totaal 118 verschillende atoomsoorten, welke je allemaal kunt vinden in het periodiek systeem (Binas tabel 99).

Als de atomen in een molecuul hetzelfde zijn, dan heet de stof een element. Als het twee verschillende atomen zijn, dan noem je dit een verbinding. Als je naar de formule van een stof kijkt, dan kun je zien of het om een moleculaire stof gaat. Een moleculaire stof bestaat namelijk alleen uit niet-metalen.

Atoom, element, molecuul en verbinding

Atoom = Kleinste deeltje dat kan worden onderscheiden, 1 deeltje

Molecuul = 2 of meer deeltjes aan elkaar

Element = 1 soort deeltjes

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.

Het atoom vormt de kleinste bouwsteen van ieder chemisch element. De naam is afgeleid van het Griekse woord atomos (ἄτομος)‚ wat "ondeelbaar" betekent.

Moleculen die uit één atoomsoort bestaan zijn elementen. Een voorbeeld van een element is zuurstof, dat alleen bestaat uit ‘O’. Moleculen die uit verschillende atoomsoorten bestaan zijn verbindingen. Voorbeelden zijn water (H2O) of methaan (CH4). C staat hierbij voor een koolstofatoom, O voor een zuurstofatoom en H voor een waterstofatoom. Er zijn in totaal 118 verschillende atoomsoorten, welke je allemaal kunt vinden in het periodiek systeem (Binas tabel 99).

Als de atomen in een molecuul hetzelfde zijn, dan heet de stof een element. Als het twee verschillende atomen zijn, dan noem je dit een verbinding. Als je naar de formule van een stof kijkt, dan kun je zien of het om een moleculaire stof gaat. Een moleculaire stof bestaat namelijk alleen uit niet-metalen.

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

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.

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.