` HOOFDSTUK 3: Welke types chemische reacties bestaan er?

Welke types chemische reacties bestaan er?

LEERDOELEN

Je kunt al:

Ltoelichten dat samengestelde stoffen bestaan uit meerdere atoomsoorten of elementen;

Ltoelichten dat je een samengestelde stof kunt ontleden in enkelvoudige stoffen;

Ltoelichten wat de termen elektrolyse, thermolyse en fotolyse betekenen.

Je leert nu:

Lhet verschil uitleggen tussen analyse en synthese. In hoofdstuk 1 van dit thema leerde je dat er tijdens een chemische reactie nieuwe stoffen ontstaan door atomen te (her) combineren. Daarbij kunnen stoffen onder andere ontleed of gevormd worden. • Wanneer een stof ontleed wordt in andere stoffen, spreken we van een analyse. • Wanneer uit verschillende stoffen nieuwe stoffen gevormd worden, spreken we van een synthese.

In thema 3 heb je al kennisgemaakt met deze twee reactietypes. Zo hebben we in opdracht 8 water ontbonden in waterstofgas en zuurstofgas (analyse). Wanneer het gevormde waterstofgas bij een lucifer (zuurstofgas) gebracht werd, ontstond water (synthese).

140 THEMA 04 HOOFDSTUK 3 OPDRACHT 14 Je leerkracht verbrandt een hoeveelheid suiker. 1 Breng een kleine hoeveelheid suiker in een vuurvaste proefbuis. 2 Breng de proefbuis met behulp van een klem of tang in de vlam van een bunsenbrander. 3 Noteer je waarneming. 4 De suiker ondergaat eerst een analyse / synthese (schrap wat niet past) tot koolstof en waterstof en er wordt nadien via analyse / synthese (schrap wat niet past) koolstofdioxide en water gevormd. DEMO ©VAN IN

Water en suiker werden telkens ontleed door gebruik te maken van een andere energiebron, respectievelijk elektriciteit en warmte.

OPDRACHT 15

Welke soorten analysereacties bestaan er? Vul de tabel verder in.

elektriciteit

warmte

licht

Energievorm Soort analyse

Zoals bij de analyse gebruiken we afhankelijk van de gebruikte energievorm een specifieke term voor de synthese:

licht → fotosynthese warmte → thermosynthese elektriciteit → elektrosynthese

141THEMA 04 HOOFDSTUK 3 Analyse en synthese zijn tegengestelde chemische reacties. We kunnen het echter niet zwart-wit voorstellen. Uit de definitie van analyse blijkt immers dat er tijdens een analyse ook nieuwe stoffen gevormd worden. De analyse van water kun je dus ook bekijken als de synthese van waterstof- en zuurstofgas. De volgende jaren zul je leren dat er naast synthese en analyse nog andere chemische reacties bestaan. Zo wordt tijdens een substitutiereactie een atoom of atoomgroep vervangen door een ander atoom of atoomgroep. OPDRACHT 16 Je leerkracht voert de synthesereactie tussen ijzer en zwavel uit. 7 g ijzer en 4 g zwavel worden afgewogen. 1 Observeer de eigenschappen van de stoffen en breng een magneet bij elk van de stoffen. Noteer je waarnemingen. Stof Eigenschappen Magnetisch ijzer … ja … nee zwavel … ja … nee DEMO VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT Fe S8 ! ©VAN IN

2 De stoffen worden samen in een kroesje gebracht en verwarmd met de bunsenbrander. Er ontstaat een nieuwe stof, ijzersulfide (FeS). Noteer je waarnemingen. Stof Eigenschappen Magnetisch reactieproduct (FeS) … ja … nee 3 Noteer je besluit.

4 Bepaal eens de massa van het reactieproduct. Wat stel je vast?

WEETJE Een verbrandingsreactie is een voorbeeld van een synthesereactie. Afhankelijk van de snelheid van de reactie spreken we over een trage, gewone of snelle verbranding. Het roesten van ijzer is een voorbeeld van een trage verbrandingsreactie. Het ijzer vormt immers roest (Fe2O3) door de reactie met zuurstofgas en water.

Een snelle verbrandingsreactie werd bijvoorbeeld toegepast tijdens de Golfoorlog in Irak (1990-1991): brandende olieputten werden geblust door er springstof in te werpen. De aanwezige zuurstof werd door de explosie zeer snel verbruikt, waardoor de olieputten doofden.

Wanneer een stof ontleed wordt in andere stoffen, spreken we van analyse. Wanneer uit verschillende stoffen één nieuwe stof gevormd wordt, spreken we van synthese. • Synthese met behulp van licht is fotosynthese. • Synthese met behulp van warmte is thermosynthese. • Synthese met behulp van elektriciteit is elektrosynthese. ` Maak oefening 10, 11 en 12. ©VAN IN

De klimaatverandering is een van de grote zorgen van de huidige maatschappij. Ook chemie kan hier een oplossing bieden, meer bepaald met de synthese van water uit waterstofgas en zuurstofgas. De laatste decennia heeft de industrie zich, onder meer onder impuls van de ruimtevaart, toegelegd op de ontwikkeling van zogenaamde brandstofcellen.

Brandstofcellen zijn elektrochemische toestellen die chemische energie van een voortdurende reactie direct omzetten in elektrische energie. De chemische energie hoeft dus niet eerst omgezet te worden in thermische en mechanische energie (bv. verbruik van fossiele brandstoffen), waardoor er nauwelijks verliezen optreden en de brandstofcel op een heel efficiënte manier energie kan leveren. Ook in de autosector wordt er druk met brandstofcellen geëxperimenteerd; ze moeten de huidige verbrandingsmotoren vervangen omdat ze milieuvriendelijker en zelfs zuiniger zijn.

In principe is een brandstofcel een toestel waarin waterstofgas en zuurstofgas reageren met vorming van water, waarbij de vrijkomende energie rechtstreeks (zonder warmte-effect of explosie) wordt geleverd als elektrische energie. Een bijkomend voordeel van een brandstofcel is dat ze enkel water vormt en dus de natuur niet vervuilt.

De brandstofcel is dus een ecologische oplossing voor het grote verbruik van aardolieproducten, zoals benzine, aardgas … Dat roept natuurlijk tegenwerking op in de petroleumindustrie, die haar sterke positie niet wil afstaan. Ze probeert dan ook de politiek te beïnvloeden (het zogenaamde lobbywerk) om haar economische tak te beschermen.

Bekijk het filmpje als je wilt weten hoe een brandstofcel werkt.

143THEMA 04 HOOFDSTUK 3 BEKIJK DE VIDEO ©VAN IN