` HOOFDSTUK 5: Welk belang en voorkomen hebben enkelvoudige stoffen?

Welk belang en voorkomen hebben enkelvoudige stoffen?

LEERDOELEN

Je kunt al:

Lde wetenschappelijke naam van enkelvoudige stoffen geven;

Lde verschillende soorten bindingen van elkaar onderscheiden;

Lmetalen, niet-metalen en edelgassen linken aan hun plaats in het PSE.

Je leert nu:

Lhet belang en voorkomen van metalen, niet-metalen en edelgassen kennen. Heel wat stoffen ken je uit het dagelijkse leven. Vele dingen zijn vervaardigd uit ijzermetaal (fiets, bouwmateriaal, spijkers …). Ook zuurstofgas moeten we je niet leren kennen: vanaf je eerste levensdag is het een levensnoodzakelijk gas voor je ademhalingssysteem. Als kleuter of op feestjes kreeg je misschien weleens een ballon die gevuld was met het edelgas helium. Heel veel stoffen hebben een belangrijke functie. We doen enkele voorbeelden van niet-metalen en metalen uit de doeken.

5.1 Niet-metalen

249THEMA 06 HOOFDSTUK 5 A Koolstof Het niet-metaal met de meeste toepassingen is koolstof (C). Afhankelijk van hoe de koolstofatomen verbinden, krijgen we totaal verschillende materialen, maar ze bestaan allemaal uit koolstof. • Grafiet is uiterst zacht en wordt onder andere in potloden en als smeermiddel gebruikt. Het is het enige niet-metaal dat de elektrische stroom geleidt. • Diamant, een andere verschijningsvorm van koolstof, is de hardste stof die in de natuur voorkomt. Het is een gegeerde edelsteen, die ook in boorkoppen en slijpschijven gebruikt wordt, precies omdat diamant zo hard is en niet slijt. • Koolstofvezel (carbon fiber) bestaat uit heel dunne vezels van koolstof die tot matten worden geweven en met coatings worden versterkt en zo een extreem licht en sterk materiaal vormen. Het materiaal kent meer en meer toepassingen in de auto-industrie en de luchtvaart. Ook topsporters maken gebruik van de combinatie sterkte en lichtheid van het materiaal: van tennisrackets tot fietsframes en formule 1-wagens. ©VAN IN

B Dichloor of chloorgas

Chloorgas is een groengeel, giftig gas. Het wordt gebruikt voor de ontsmetting van water in zwembaden. Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd het als wapen ingezet.

OPDRACHT 14

Lees aandachtig het artikel achter de QR-code en beantwoord de vragen.

1 Geef de formule en de wetenschappelijke naam van chloorgas.

2 In welke omgeving en waarom wordt ‘chloor’ vaak gebruikt?

3 Mosterdgas dankt zijn naam aan zijn gele kleur. Het gas werd door Franse soldaten ook yperiet genoemd.

Waardoor is die naam ontstaan?

LEES HET ARTIKEL

C De hoofdbestanddelen van lucht: stikstofgas en zuurstofgas

OPDRACHT 15

Bekijk het diagram van de samenstelling van lucht. Het rode staartstuk geeft het gehalte aan CO2, argon, water en andere gassen weer.

1 Welk gas wordt voorgesteld door de blauwe zone? Geef de formule en de wetenschappelijke naam. 2 Welk gas wordt voorgesteld door de groene zone? Geef de formule en de wetenschappelijke naam. 250 THEMA 06 HOOFDSTUK 5

78 % 21 % 1 % Afb. 94 Samenstelling lucht Je merkt dat lucht voornamelijk uit stikstofgas (distikstof of N2) bestaat. Stikstofgas reageert moeilijk met andere stoffen en wordt daarom een inert gas genoemd. De 21 % zuurstofgas (dizuurstof of O2) in de lucht is voor ons mensen dan weer levensnoodzakelijk. ©VAN IN

D Diwaterstof of waterstofgas

Waterstof is het meest ‘eenvoudige’ element uit je PSE. Het atoom bevat 1 proton en 1 elektron. Omdat die eerste schil al volledig gevuld is met 2 elektronen kan het een elektronpaar delen met een ander waterstofatoom en zo moleculen H2 vormen. We zijn die moleculen al tegengekomen als analyseproduct van water (thema 3). Dat waterstofgas, ook wel knalgas genoemd, is de brandstof voor de toekomst. Het zou het probleem van broeikasgassen als CO2 meteen oplossen, want bij verbranding van H2 wordt gewoon water gevormd.

E Zwavel

De gele vaste stof zwavel komt als enkelvoudige stof voor als ringvormige moleculen die uit 8 atomen zwavel bestaan: octazwavel of S8.

251THEMA 06 HOOFDSTUK 5 Afb. 95 Octazwavel (S8) Zwavel kent heel wat toepassingen als grondstof in de chemische industrie, maar is ook een bestanddeel van belangrijke moleculen in ons lichaam, bv. in eiwitten. In verbindingen met andere elementen vormt het vaak onaangenaam ruikende stoffen: zo is H2S (waterstofsulfide) de oorzaak van de geur van rotte eieren. F Fosfor Het element fosfor komt als enkelvoudige stof voornamelijk voor als het zogenaamde witte fosfor (tetrafosfor of P4). De stof kent voornamelijk toepassingen in de productie van kunstmeststoffen voor land- en tuinbouw. Een plant heeft het element fosfor immers nodig als bouwstof voor de vorming van o.a. bepaalde eiwitten. Daarnaast speelt fosfor een belangrijke rol in de ademhaling van planten. Fosfor toevoegen aan meststoffen is dus van groot belang. ©VAN IN

Lucifers worden wel eens zwavelstokjes genoemd. Maar hoewel zwavel goed brandt, ontbrandt het niet zo gemakkelijk. Daarom wordt ook tetrafosfor (P4) aan het gele kopje toegevoegd. Het aanstrijken van de lucifer op het ruwe vlak van het doosje zorgt voor genoeg wrijvingswarmte om de fosfor en zo ook in tweede instantie de zwavel te doen ontbranden.

WEETJE

Wil je weten welke functies de andere niet-metalen in ons dagelijks leven hebben? Scan dan de QR-code. Klik op het PSE en al de geheimen van de niet-metalen worden prijsgegeven!

OPEN DE WEBSITE

Je begrijpt het belang en voorkomen van enkele belangrijke niet-metalen in ons dagelijks leven: • koolstof (C): komt voor in verschillende gedaanten, van grafiet tot diamant en vezels; • chloorgas (Cl2): ontsmettend gifgas, dat niet altijd te goeder trouw werd gebruikt; • stikstofgas (N2): inert hoofdbestanddeel van de atmosfeer; • zuurstofgas (O2): onontbeerlijk voor al het leven op aarde. ©VAN IN

G Edelgassen

Naast de hoofdbestanddelen van lucht bevat onze atmosfeer ook gassen die in veel mindere mate aanwezig zijn: sporenelementen zoals de edelgassen helium, neon, argon. Precies omdat ze zo weinig in de atmosfeer voorkomen, zijn ze vaak erg duur. Je leerde al dat ze door hun octetstructuur geen bindingen aangaan; precies daardoor kennen ze specifieke toepassingen. Helium wordt als beschermend gas bij laswerken gebruikt. Andere edelgassen zoals argon, xenon en neon worden vaak in hedendaagse verlichting gebruikt.

Helium heeft een grappig effect op je stem: het heeft een invloed op de trillingsfrequentie van je stembanden. Als je de stem hoort van iemand die helium heeft ingeademd, lijkt het alsof de toonhoogte van de stem verhoogd is. Helium inademen is grappig, maar het kan ook gevaarlijk zijn. Het wordt net als zuurstofgas door de rode bloedcellen opgenomen. Als je te veel helium inademt, is er geen plek meer in je bloed voor zuurstofgas. Je kunt dan bewusteloos raken en zelfs stikken. Ook al reageren edelgassen niet met andere stoffen, helemaal ongevaarlijk zijn ze zeker niet.

WEETJE

OPDRACHT 16

253THEMA 06 HOOFDSTUK 5 In oude huizen met enkel glas in de ramen gaat er veel warmte verloren. Daarom wordt in nieuwe huizen hoogrendementsglas gebruikt. Dat heeft onder andere een dubbele glaslaag en in de tussenruimte zit een edelgas. 1 Zoek op welk gas hier gebruikt wordt. 2 Welk edelgas wordt in zonnebanken gebruikt? Wil je weten welke functies de andere edelgassen hebben in ons dagelijks leven, scan dan de QR-code. Klik op het beschikbare PSE en al de geheimen van de edelgassen worden prijsgegeven! OPEN DE WEBSITE WEETJE Edelgassen kennen duidelijk minder toepassingen in het dagelijkse leven dan metalen en vele andere niet-metalen. Toch kennen ze specifieke toepassingen; voornamelijk helium wordt vaker gebruikt. ` Maak oefening 13 en 14. ©VAN IN

5.2 Metalen

Van alle metalen is ijzermetaal (Fe) zonder twijfel het meest belangrijke. Het wordt veel gebruikt, omdat het zich heel goed laat bewerken (freesbaar, draaibaar, gietbaar enz.) en omdat het een relatief goedkope grondstof is. Vooral in de vorm van de legering staal wordt het voor het bouwen van grote constructies gebruikt. IJzer wordt vaak behandeld (gelegeerd, gegalvaniseerd) om de minder goede eigenschappen (makkelijk roesten, zacht metaal …) te compenseren. Vaak blijft die behandeling een goedkopere oplossing dan kiezen voor een alternatief materiaal.

WEETJE

IJzer speelt ook een belangrijke rol in ons lichaam: het maakt als ijzerion (Fe2+) deel uit van het hemoglobinemolecule en staat in voor het binden en transporteren van dizuurstof doorheen ons lichaam. Rood vlees zoals biefstuk is een belangrijke bron van ijzerionen. Vegetariërs moeten daarom andere ijzerbronnen in hun dieet voorzien en bijvoorbeeld meer broccoli, vijgen … eten. Bloeddonoren bij het Rode Kruis krijgen vaak ijzertabletten om het ijzergehalte opnieuw op peil te brengen.

Het klinkt misschien raar, maar je neemt dagelijks heel wat metalen op via je voeding, niet alleen ijzer. Gelukkig maar, want ze spelen een essentiële rol in de biologische processen in ons lichaam.

Metaalion Opname via ... Rol in menselijk lichaam

Mg2+ spinazie, andijvie … spiercontractie, zenuwstelsel

Ca2+ melkproducten botaangroei, spiercontractie, bloedstolling, zenuwstelsel

K+ aardappelen, vis, noten …

zenuwstelsel, bloeddruk, waterhuishouding … Na+ keukenzout, kaas … zenuwstelsel, bloeddruk, waterhuishouding … Tot slot staan we even stil bij de belangrijkste toepassingen van veelgebruikte metalen. Gebruik je algemene kennis in de volgende opdracht.©VAN IN

Vul de zinnen verder aan.

Geef van het metaal telkens zijn wetenschappelijke naam en het symbool.

herken je aan zijn oranje tot rode kleur. Het wordt gebruikt als bovenleiding bij treinen en in elektrische leidingen omdat het heel goed elektriciteit geleidt.

is een heel licht metaal dat net daarom in de luchtvaart en de auto-industrie gebruikt wordt. In folievorm wordt het gebruikt om voedingswaren vers te houden.

wordt vaak gebruikt voor de constructie van dakgoten. Het is een erg duurzaam metaal, flexibel te vervormen en goed bestand tegen beschadiging. Het metaal verzwakt niet bij oxidatie zoals ijzer. Daarom wordt ijzer vaak bedekt met een laagje van dat metaal (galvanisatie).

wordt gebruikt in zonnepanelen. Onder invloed van het zonlicht wordt tussen de lagen elektrische spanning opgewekt. Daarom heten zonnecellen ook fotovoltaïsche cellen.

In de derde graad zul je leren hoe een zonnepaneel werkt. Scan de QR-code als je al een voorsmaakje wilt.

Wil je weten welke functies andere metalen hebben in ons dagelijks leven, scan dan de QR-code. Klik op het beschikbare PSE en al de geheimen van metalen worden prijsgegeven!

WEETJE

OPEN DE WEBSITE

THEMA 06 HOOFDSTUK 5 255

BEKIJK DE VIDEO Je begrijpt het belang en voorkomen van veelgebruikte metalen in ons dagelijks leven, zoals: • ijzer (Fe): constructiemateriaal, • koper (Cu): elektrische leidingen, • aluminium (Al): lichtgewicht materialen, folie, • zink (Zn): beschermend metaal tegen roest, • silicium (Si): zonnepanelen. ©VAN IN