Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Scheikunde Hoofdstuk 5 (Paragraaf 1 (Fossiele brandstoffen (Aardolie,…
Scheikunde Hoofdstuk 5
Paragraaf 1
Fossiele brandstoffen
Aardolie, steenkool en aardgas zijn fossiele brandstoffen. Ze zijn gemaakt uit plantaardige en dierlijke resten.
Aardolie
De samenstelling van aardolie is overal anders. Het kan dik en stroperig zijn, maar ook dun en vloeibaar. Aardolie is een mengsel van voornamelijk koolwaterstoffen. Koolwaterstoffen zijn ontleedbare stoffen waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit kool- en waterstofatomen. Aardolie moet eerst worden bewerkt.
Destillatie van aardolie
Doordat de eigenschappen van aardolie heel verschillend zijn, moeten de stoffen eerst gescheiden worden. Het scheiden gebeurt in een olieraffinaderij door middel van destillatie. De scheidingsproducten worden fracties genoemd. Een fractie bestaat uit meerdere stoffen met hetzelfde kookpunt. Het principe van destillatie is dus gebaseerd op het verschil in koolpunt. De gefracitoneerde destillatie van aardolie is een continuproces. Het vindt zonder onderbrekingen dag en nacht plaats.
Toepassingen
Bovenin de destillatiekolom worden de stoffen opgevangen die niet condenseren. Dat zijn gassen die worden gebruikt als flessengas of lgp. Hier wordt ook benzine, diesel en kerosine van gemaakt. Deze fractie wordt nafta genoemd. Er worden ook medicijnen van gemaakt. Van de fractie zware destillaten wordt stookolie gemaakt voor zeeschepen.
Benzine en diesel
In benzine en diesel zit zwavel. Benzine en diesel moet dus eerst ontzwaveld worden. Van aardolie wordt ongeveer 42 % omgezet naar benzine en 22 % naar diesel. Ook stookolie moet worden ontzwaveld. Aan benzine en diesel worden ook nog additieven toegevoegd, die zorgen voor een beter verbrandingsproces.
Kraakproces
Benzine wordt ook gemaakt uit andere fracties. Dit gebeurt door het kraakproces. Het kraken is een ontledingsreactie waarbij naast benzine ook andere waardevolle grondstoffen ontstaan. Op microniveau is het kraken het in stukken breken van grote moleculen in kleinere. Door de nafta fractie te verhitten. Dit heet thermisch kraken en dat gebeurt zonder dat er zuurstof aanwezig is.
-
De toekomst
Als aardolie opraakt, zijn er stoffen nodig die niet opraken. Het liefst hernieuwbare grondstoffen. Deze worden in korte tijd opnieuw aangemaakt door de natuur. Plantaardige of dierlijke grondstoffen worden ook wel biomassa genoemd. De brandstof die hier uit gemaakt wordt noem je biobrandstof.
Waterstof
Waterstof is een energiedrager. Het moet eerst geproduceerd en op geslagen worden. Dan is het beschikbaar als brandstof.
Paragraaf 2
Koolstofverbindingen
Koolstofverbindingen zijn zeer divers. Het zijn ontleedbare stoffen waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit koolstofatomen in combinatie met andere atoomsoorten. Het meeste plastic is polyetheen en wordt gemaakt van etheen. Toch hebben de koolstofverbindingen allemaal verschillende en zeer uiteenlopende stofeigenschappen. Aardolie bestaat voor het grootste deel uit koolwaterstoffen. Koolwaterstoffen zijn ontleedbare stoffen waarvan de moleculen alleen koolstof- en waterstofatomen bevatten.
Alkanen
De groep koolwaterstoffen waarvan de moleculen allemaal enkele atoombindingen bevatten, zijn de alkanen. Alkanen kun je beschrijven met de algemene formule CnH2n+2. Metheaan in het hoofdbestanddeel van aardgas.
Alkenen
Een andere groep koolwaterstoffen vormen de alkenen. Bij het kraken van alkanen ontstaan ook alkenen. Alkenen zijn ontleedbare stoffen waarvan de moleculen 1 dubbele c=c-binding bevatten. De molecuulformule voldoet aan de algemene formule CnH2n. Alkenen vormen de grondstoffen voor veel producten. Etheen wordt omgezet in alcohol. Ook wordt er plastic van gemaakt.
Alkanolen
Alkanolen zijn stoffen waarvan de moleculen een -OH-groep bevatten. De algemene formule is CnH2n+1OH.
Structuurformules
Om goed het verschil tussen de moleculen van de verschillende koolstofverbindingen te kunnen zien, worden molecuulformules en structuurformules gebruikt. Een molecuulformule geeft het aantal en het soort atomen in een molecuul weer. Aan een molecuulformule kun je niet zien welke atomen aan elkaar gebonden zijn. Je kunt een molecuul ook weergeven met een structuurformule. In een structuurformule wordt duidelijk gemaakt hoe de atomen in een molecuul onderling zijn verbonden.
-
-
Isomeren
Stoffen met dezelfde molecuulformule maar een andere structuurformule noem je isomeren. Isomeren zijn verschillende stoffen en hebben verschillende stofeigenschappen. Over het algemeen geldt dat hoe meer een alkaan vertakt is, des te lager het kookpunt is. Dit komt doordat het molecuul dan meer een ronde vorm krijgt, waardoor de moleculen elkaar minder sterk aantrekken, zodat de vanderwaalsbinding zwakker is.
Paragraaf 3
Luchtverontreiniging
Lucht is een mengsel van voornamelijk stikstof en zuurstof. Daarnaast komen er nog kleine hoeveelheden andere gassen in voor. In de uitlaatgassen van een auto komen, behalve waterdamp en koolstofdioxide, stoffen voor die zijn ontstaan doordat de benzine niet volledig kon verbranden. Dat is koolstofmono-oxide. Stikstofoxide en koolstofmono-oxide zijn giftige gassen. Daarom is er in auto's een autokatalysator in de uitlaat ingebouwd. Die zet de schadelijke stoffen om in stoffen die niet of minder schadelijk zijn.
Smog
Smog bestaat uit rook en mist. Smogvorming is vooral in drukke steden en industrie gebieden op warme en windstille dagen. Als de verbranding van de brandstof niet volledig verloopt, kan een automotor ook roet uitstoten. Daarom hebben auto's een roetfilter.
Broeikasgassen
Door broeikasgassen houdt de atmosfeer de warmte lager vast. Daardoor zal de temperatuur steeds meer stijgen en het klimaat ingrijpend vernaderen. Dit heet het versterkte broeikaseffect.
-
-
Duurzame brandstoffen
Duurzame brandstoffen zijn brandstoffen die zijn gemaakt uit hernieuwbare grondstoffen. Een voorbeeld is biobrandstof gemaakt uit biomassa. Een belangrijke biomassa is bioethanol. Biodiesel wordt geproduceerd uit plantaardige vetten of olién, zoals koolzaadolie en zonnebloemolie. Grondgras is gelijk aan aardgas, maar op een andere manier gemaakt. Wanneer er geen koolstofdioxide bij komt, maar het ook niet minder wordt spreek je van een CO2 neutrale koolstofdioxidekringloop.
-
Paragraaf 4
-
Bijzondere eigenschappen
Kunststoffen rotten niet en worden niet of zeer slecht aangetast door stoffen in hun omgeving. Je kunt kunststoffen een kleur geven door er tijdens de productie een kleurstof aan toe te voegen. Behalve kleurstof kun je aan kunststoffen ook andere stoffen toevoegen, bijvoorbeeld weekmakers. Een weekmaker is een stof die kunststoffen week maakt. Er zitten ook nadelen aan kunststoffen. Sommige worden zacht bij een hogere temperatuur. Veel kunststoffen zijn brandbaar. Ze zijn niet biologisch afbreekbaar.
-
Bioplastics
Bioplastics zijn er in meerdere soorten. Een bioplastic wordt gemaakt van biomassa. Biogebaseerde plastics zijn niet biologisch afbreekbaar. Biologisch afbreekbare plastics wel.
Composieten
Composieten zijn materialen die opgebouwd zijn uit verschillende stoffen, ook wel componenten genoemd. Een veel gebruikt composiet is carbon. Carbon is een zeer sterkte en lichte composiet bestaatnde uit een kusntstof in combinatie met carbonvezels.
Paragraaf 5
Kraken
Kunststoffen worden vaak gemaakt uit stoffen waarvan de moleculen klein en reactief zijn. Deze reactieve stoffen, bijvoorbeeld de gassen etheen en propeen, worden gemaakt met behulp van het kraakproces.
Kunststoffen maken
Kunststoffen worden in de chemische industrie polymeren genoemd. Een monomeer is een algemene naam voor de grondstof die wordt gebruikt voor het maken van polymeren. Wanneer monomeermoleculen onderling reageren, ontstaan lange ketens van monomeereenheden. Deze worden polymeermoleculen genoemd. Dit is een voorbeeld van een polymerisatiereactie. De polymerisatiegraad heeft het aantal monomeermoleculen aan dat samen het polymeermolecuul heeft gevormd.
Thermoplasten, thermoharders en elastomeren
Kunststoffen kun je indelen in thermoplasten, thermoharders en elastomeren.
-
-
-
Synthetisch rubber
Synthetisch rubber is een elastomeer. De meeste dingen worden daar nu van gemaakt. Er zijn nog steeds wel dingen die van natuurrubber worden gemaakt. Natuurrubber kan meer uitrekken en is scheurbestendig en kan beter tegen lage temperaturen.
Kunststoffen recyclen
Het recyclen van kunststoffen heeft veel voordelen. Kunststoffen zijn meestal niet biologisch afbreekbaar. Kunststoffen worden voornamelijk gemaakt uit aardolie.
-
Plastic recyclen
Thermoplasten zijn niet biologisch afbreekbaar. Doordat het smelt, wordt het omgezet in andere producten.
-
Thermoharders recyclen
Thermoharders worden bijna nooit gerecycled. Je kunt ze niet verbranden, maar kan met behulp van zwavelzuur worden afgebroken tot een monomeren. Daarna kunnen ze worden omgzet tot de kunststof zonder verlies van kwaliteit.