Toegepaste scheikunde les 2 bij werkblad 2 - Bodemanalyse en reactievergelijkingen
1 / 25
Onderdelen in deze les
Slide 1 - Tekstslide
Scheikunde in de veehouderij- waarom?
Scheikunde op het boerenbedrijf
2 maart 2023/
Onze gastspreker Klaas Meijaard trapt eind februari de studiegroepbijeenkomst in Aldegea af met de ingewanden van de koe. Kunnen de aanwezigen de potten op goede volgorde neerzetten? In welke maag komt het eten eerst en waar gaat het dan heen tot en met de darmen? Op de foto zie je de dikke darm, dunne darm en de vier magen van de koe.
Verder zijn er deze sessie veel scheikundige benamingen de revue gepasseerd. 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. Klaas gaf een voorbeeld van een boer die onder de 1,0 kg ammoniakel stikstof in de mest zat als streven.
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!
0
Slide 2 - Video
Kenmerken meeschrijven op het bord om te gebruiken bij de volgende opdracht om chemische reacties te herkennen
Afspelen tot 2.18
Slide 3 - Tekstslide
Wat is een chemische reactie?
Een chemische reactie is een proces waarbij de beginstoffen worden omgezet in reactieproducten. Tijdens de reactie worden bestaande verbindingen in moleculen verbroken en/of nieuwe bindingen gevormd.
Chemische reacties vinden niet alleen plaats in laboratoria. Ook in het dagelijks leven zijn allerlei voorbeelden van chemische reacties te vinden.
Denk aan:
Het braden van vlees
Het bederven van voedsel
De vorming van kalkaanslag (dit is een voorbeeld van een omkeerbare evenwichtsreactie)
Het roesten van metaal
Slide 4 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 5 - Tekstslide
In een reactieschema schrijven we schematisch op welke stoffen voor de reactie aanwezig waren (de beginstoffen) en welke stoffen na de reactie zijn ontstaan (de reactieproducten). De reactie zelf wordt aangegeven met een pijl. Achter elke stof wordt aangegeven in welke fase deze stof zich bevindt.
Dus: beginstof 1 (fase) + beginstof 2 (fase) ® reactieproduct 1 (fase) + reactieproduct 2 (fase)
Het reactieschema voor de verbranding van koolstof ziet er bijvoorbeeld als volgt uit:
koolstof (s) + zuurstof (g) ® koolstofdioxide (g)
Slide 6 - Tekstslide
Een chemische reactie is een proces waarbij de beginstoffen worden omgezet in reactieproducten. Tijdens de reactie worden bestaande verbindingen in moleculen verbroken en/of nieuwe bindingen gevormd.
Chemische reacties vinden niet alleen plaats in laboratoria. Ook in het dagelijks leven zijn allerlei voorbeelden van chemische reacties te vinden.
Denk aan:
- Het braden van vlees
- Het bederven van voedsel
- De vorming van kalkaanslag (dit is een voorbeeld van een omkeerbare evenwichtsreactie)
- Het roesten van metaal
Bij een chemische reactie gelden de volgende regels of wetten:
Wet van behoud van massa (Wet van Lavoisier)
Bij een chemische reactie is de totale massa van de beginstoffen gelijk aan de totale massa van de reactieproducten.
In chemische reacties worden dus GEEN atomen gemaakt of vernietigd.
Wet van constante massaverhouding (Wet van Proust)
Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaverhouding.
Bij elke chemische reactie treedt er een energie-effect op.
Voor sommige reacties is er energie (warmte, licht of elektriciteit) nodig en in andere gevallen komt er tijdens de reactie juist energie vrij.
Een chemische reactie waarbij energie wordt opgenomen noemen we een endotherme reactie. Bijvoorbeeld: het koken van een ei.
Een chemische reactie waarbij energie vrijkomt noemen we een exotherme reactie. Bijvoorbeeld: het aansteken van gas.
Slide 7 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 8 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Slide 9 - Tekstslide
Omdat er tijdens een chemische reactie geen atomen gemaakt of vernietigd worden, moeten we ervoor zorgen dat er voor en na de pijl evenveel atomen van elke atoomsoort staan. In de bovenstaande reactievergelijking is dit het geval.
Is dit niet het geval, ga dan als volgt te werk:
Schrijf op hoeveel atomen je aan beide kanten van de vergelijking hebt.
Begin met de atomen in evenwicht te brengen. Dit doe je door voor de molecuulformule een cijfer te zetten (ook wel coëfficiënt genoemd).
Het is hierbij het handigst om te beginnen met een atoomsoort die in het minst aantal moleculen voorkomt en te eindigen met een molecuul dat maar één atoomsoort bevat.
Slide 10 - Tekstslide
Reactieschema's en reactievergelijkingen
Chemische reacties kunnen weergeven worden in een reactieschema of een reactievergelijking.
Reactieschema
In een reactieschema schrijven we schematisch op welke stoffen voor de reactie aanwezig waren (de beginstoffen) en welke stoffen na de reactie zijn ontstaan (de reactieproducten). De reactie zelf wordt aangegeven met een pijl. Achter elke stof wordt aangegeven in welke fase deze stof zich bevindt.
Dus: beginstof 1 (fase) + beginstof 2 (fase) ® reactieproduct 1 (fase) + reactieproduct 2 (fase)
Het reactieschema voor de verbranding van koolstof ziet er bijvoorbeeld als volgt uit:
koolstof (s) + zuurstof (g) ® koolstofdioxide (g)
De wet van behoud van massa stelt dat er bij een chemische reactie geen massa verloren gaat. Deze wet wordt ook wel de wet van Lavoisier genoemd. De wet vertelt dat de totale massa van de moleculen die worden gebruikt om een reactie tot stand te laten komen (reagentia), hetzelfde is als de totale massa van de moleculen die door de reactie worden gevormd (reactieproducten).
In vergelijkingsvorm is dat:
min = muit
De wet is sinds zijn uitvinding in 1789 de standaardmanier waarop scheikundigen reactieproducten achterhalen. Je hoeft maar twee dingen te weten om erachter te komen wat de missende reactieproducten zijn:
De massa van de moleculen vóór de reactie.
De massa van een paar reactieproducten.
Hoe gebruik je de wet van behoud van massa?
Hoe gebruik je de wet van behoud van massa?
De wet van behoud van massa is een handige tool om reactievergelijkingen kloppend te maken. Als een deel van de reactievergelijking bekend is, kun je de details van de reactie achterhalen.
Voorbeeld:
Bij verbranding van methaan komen CO2 en H2O vrij. Maar in welke verhoudingen gebeurt deze reactie eigenlijk? Daarvoor kan de wet van behoud van massa worden gebruikt. De reactievergelijking ziet er dan als volgt uit:
Reactievergelijking verbranding methaan
In de vergelijking is te zien dat er aan de linker- en rechterkant niet evenveel van alle atomen staan. Rechts staan er twee waterstofatomen en links vier. Ook staan er rechts drie zuurstofatomen en links maar twee. Het aantal koolstofatomen klopt wel. Doordat er verschillen zijn tussen beide kanten klopt de totale balans niet. Volgens de wet van behoud van massa moet de massa aan beide kanten gelijk zijn. Van elk atoom moet er vóór de pijl evenveel zijn als na de pijl.
Een goede strategie hiervoor is om te kijken naar welke atomen er aan de linkerkant te veel zijn en dat vervolgens te compenseren aan de rechterkant. In dit geval zien we twee waterstofatomen te veel vóór de pijl. Daarom moeten er na de pijl niet één, maar twee watermoleculen staan:
Reactievergelijking verbranding methaan - deels kloppend
Wanneer de balans dan opnieuw wordt opgemaakt, staan er aan de linkerkant nog twee zuurstofatomen en aan de rechterkant vier (twee van CO2 en twee van 2H2O). Er moeten aan de linkerkant twee zuurstofatomen bij, oftewel een zuurstofmolecuul:
Reactievergelijking verbranding methaan - correct
Nu klopt de reactievergelijking weer.
Slide 11 - Tekstslide
Deze slide heeft geen instructies
Maak de reactievergelijking kloppend
...CO2+...H2O +zonlicht--> C6 H12 O6+...O2
...CO2+...H2O +zonlicht--> C6 H12 O6+...O2
Slide 12 - Open vraag
6CO2+6H2O+zonlicht-->C6H12O6+6O2
CO2
N
Cl
CaO
H2O
CO
Koolstofdioxide
Calciumoxide
Water
Koolmonoxide
Chloor
Stikstof
Slide 13 - Sleepvraag
Deze slide heeft geen instructies
Slide 14 - Tekstslide
Een belangrijk scheikundig proces binnen de landbouw is de fotosynthese. Fotosynthese is het proces waarbij planten water en koolstofdioxide onder invloed van energie uit licht omzetten in zuurstof en glucose.
De bruto chemische reactie voor fotosynthese is:
.. H2O + .. CO2 + licht → C6H12O6 (glucose) + .. O2 + .. H2O.
Maak de bovenstaande reactievergelijking kloppend.
Let op: Controleer bij de docent of je het juiste antwoord hebt gegeven, want deze formule kan terugkomen in de toets.
KLASSIKAAL OP BORD BESPREKEN
De fotosynthese is dus voltooid: 6 CO2 + 6 H2O + energie --> C6H12O6 + 6 O2
Slide 15 - Tekstslide
Een belangrijk scheikundig proces binnen de landbouw is de fotosynthese. Fotosynthese is het proces waarbij planten water en koolstofdioxide onder invloed van energie uit licht omzetten in zuurstof en glucose.
De bruto chemische reactie voor fotosynthese is:
.. H2O + .. CO2 + licht → C6H12O6 (glucose) + .. O2 + .. H2O.
Maak de bovenstaande reactievergelijking kloppend.
Let op: Controleer bij de docent of je het juiste antwoord hebt gegeven, want deze formule kan terugkomen in de toets.
KLASSIKAAL OP BORD BESPREKEN
De fotosynthese is dus voltooid: 6 CO2 + 6 H2O + energie --> C6H12O6 + 6 O2
Slide 16 - Tekstslide
Dissimilatie (verbranding)
Om te groeien heeft een plant energie nodig. Deze energie maakt de plant vrij door glucose te verbranden (= reactie met zuurstof). Er ontstaat dan water en koolstofdioxide. Bij deze reactie komt energie vrij.
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 --> 6 CO2 + 12 H2O + energie
Slide 17 - Tekstslide
Dissimilatie (verbranding)
Om te groeien heeft een plant energie nodig. Deze energie maakt de plant vrij door glucose te verbranden (= reactie met zuurstof). Er ontstaat dan water en koolstofdioxide. Bij deze reactie komt energie vrij.
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 --> 6 CO2 + 12 H2O + energie
Slide 18 - Link
Door op een regel te klikken van het bodemanalyse rapport verschijnt de uitleg.
Gebruik het loep icoon voor een uitgebreidere praktische uitleg.
Slide 19 - Tekstslide
Wat u altijd al had willen weten over bodemanalyse rapport.
Plant beschikbaar geeft de hoeveelheid aan die de plant direct tot zijn beschikking heeft en die direct kan worden opgenomen.
Bodemvoorraad geeft de hoeveelheid aan die niet direct door de plant kan worden opgenomen, maar die op langere termijn wel beschikbaar kan komen.
Het leverend vermogen geeft de verwachte hoeveelheid weer. die het komend jaar plant beschikbaar maakt vanuit de bodemvoorraad door het bodemleven.
Ratio geeft de verhouding aan tussen twee elementen. Zo geeft de verhouding tussen koolstof (C) en stikstof (N) in organische stof aan wat de stikstofrijkdom is van organische stof. Dit is een indicatie voor de hoeveelheid stikstof die vrij kan komen bij de afbraak van organisch materiaal in de bodem. De verhouding tussen koolstof (C) en Stikstof (N)/Zwavel (S) geeft weer hoe veel bouwstoffen zoals stikstof en zwavel beschikbaar komen. Energie wordt uit organische stof gehaald, waarbij C-organisch wordt omgezet in kooldioxide (CO2).
In de kolom “eenheid” staat de eenheid weergegeven van de betreffende meting. Als voorbeeld: mg P2O5/100 gr geeft het aantal milligrammen fosfaat in 100 gram grond weer. De kolom daarnaast staat het resultaat van de meting. In de kolom Gem. staat de gemiddelde waarde van de regio zodat het eigen resultaat vergeleken kan worden met regiogemiddelden.
In de kolom “Streeftraject” staan de waarden die zijn gebaseerd op landelijke metingen per grondsoort en sector zoals tuin-/akkerbouw of grasland. Het geeft de meest ideale hoeveelheid aan voor een optimale groei. Daarnaast staat de huidige situatie van het perceel in staafgrafieken weergegeven. Dit geeft u een overzicht van de elementen en factoren waarop u zou kunnen inspelen om de situatie van het perceel te verbeteren.
Bodemanalyseformulier: Wat betekent "plant beschikbaar"?
A
geeft de verwachte hoeveelheid weer. die het komend jaar plant beschikbaar maakt vanuit de bodemvoorraad door het bodemleven
B
geeft de verhouding aan tussen twee elementen.
C
de waarden die zijn gebaseerd op landelijke metingen per grondsoort en sector zoals tuin-/akkerbouw of grasland
D
geeft de hoeveelheid aan die de plant direct tot zijn beschikking heeft en die direct kan worden opgenomen.
Slide 20 - Quizvraag
D
Bodemanalyseformulier: Wat betekent "leverend vermogen"?
A
geeft de verwachte hoeveelheid weer. die het komend jaar plant beschikbaar maakt vanuit de bodemvoorraad door het bodemleven
B
geeft de verhouding aan tussen twee elementen.
C
de waarden die zijn gebaseerd op landelijke metingen per grondsoort en sector zoals tuin-/akkerbouw of grasland
D
geeft de hoeveelheid aan die de plant direct tot zijn beschikking heeft en die direct kan worden opgenomen.
Slide 21 - Quizvraag
A
Bodemanalyseformulier: Wat betekent "ratio"?
A
geeft de verwachte hoeveelheid weer. die het komend jaar plant beschikbaar maakt vanuit de bodemvoorraad door het bodemleven
B
geeft de verhouding aan tussen twee elementen.
C
de waarden die zijn gebaseerd op landelijke metingen per grondsoort en sector zoals tuin-/akkerbouw of grasland
D
geeft de hoeveelheid aan die de plant direct tot zijn beschikking heeft en die direct kan worden opgenomen.
Slide 22 - Quizvraag
B
Bodemanalyseformulier: Wat betekent "streeftraject"?
A
geeft de verwachte hoeveelheid weer. die het komend jaar plant beschikbaar maakt vanuit de bodemvoorraad door het bodemleven
B
geeft de verhouding aan tussen twee elementen.
C
de waarden die zijn gebaseerd op landelijke metingen per grondsoort en sector zoals tuin-/akkerbouw of grasland
D
geeft de hoeveelheid aan die de plant direct tot zijn beschikking heeft en die direct kan worden opgenomen.
Slide 23 - Quizvraag
C
Heeft positief effect op productie en op benutting meststoffen
Betere oplosbaarheid en daardoor betere benutting meststoffen
Deze waarde heeft invloed op de beschikbaarheid van meststoffen
Vloeibare meststof onder droge omstandigheden
Vochtvoorziening
Zuurgraad van de bodem (pH)
Slide 24 - Sleepvraag
Deze slide heeft geen instructies
Slide 25 - Tekstslide
https://www.handboekbodemenbemesting.nl/
Ik hier de meest voorkomende maatregelen gepakt die ook een relatie hebben met scheikunde
Onderzoeksresultaten laten vooralsnog geen duidelijke voordelen zien van gebruik van vloeibare meststoffen. Voor bijbemesting onder droge omstandigheden waarbij niet kan worden beregend, kunnen vloeibare meststoffen een voordeel bieden ten opzichte van korrelmeststoffen. De efficiëntie van vloeibare meststoffen is bij droogte tijdens en na toediening wat hoger dan van vaste meststoffen. Doordat korrelmeststoffen onder droge omstandigheden slecht oplossen, komen de nutriënten (te) langzaam beschikbaar.
7. Bodemstructuur
Zorg naast een goede bodemvruchtbaarheid voor een goede bodemstructuur zonder storende lagen en een lage druk van bodemziekten en –plagen. Dit bevordert de beworteling van het gewas. Een slechte beworteling leidt doorgaans tot een slechtere benutting van stikstof en andere nutriënten. Let op dat de pH in orde is, probeer daar waar mogelijk groenbemesters te telen of extra organische stof via gewasresten achter te laten bijvoorbeeld door stro onder te werken en probeer verdichting van de ondergrond te voorkomen.
8. Vochtvoorziening
Zorg voor een goede vochtvoorziening van het gewas; beregen op tijd. De vochtvoorziening heeft directe invloed op de productie, maar beïnvloedt ook de nutriëntenbenutting. In een droge bodem zijn stikstof en andere nutriënten moeilijker opneembaar voor het gewas.
Zuurgraad van de bodem (pH)
De zuurgraad van de bodem (uitgedrukt via de pH) heeft invloed op de beschikbaarheid van nutriënten, zo ook op die van fosfaat. Fosfaat is het beste beschikbaar voor het gewas bij een bodem-pH tussen de 5,5 en 6,5. Als de pH lager is dan 4,5 kan er fosfaatfixatie optreden. Er ontstaan dan slecht oplosbare verbindingen van fosfaat met ijzer en aluminium. Dit kan worden voorkomen door op tijd te bekalken.
Op kalkrijke gronden met een pH hoger dan 7 neemt de beschikbaarheid ook af door de vorming van slecht oplosbare calciumfosfaatverbindingen.
