Zure regen

H 1 - Inleiding:
Het is inmiddels een vrijwel vergeten probleem: bomen die bruin of kaal dreigen te worden. Maar in de jaren tachtig zag je ze opeens overal. De kranten stonden er vol mee. “Er was eens een sprookjesbos…. en toen kwam de zure regen” , “Europa’s bossen één sterfhuis” en “We staan voor een ecologisch Hirosjima” zeiden ze. Foto’s van dode bomen met kale takken wakkerden de angst nog eens extra aan. Er moest snel wat gebeuren, anders bleef geen bos meer overeind. Zure regen kreeg de schuld.[1]

Rondom zure regen werd het een tijd lang stil. Tot we een nieuw probleem kregen: de klimaatverandering. Overheid, milieubewegingen en burgers gingen zich ermee bemoeien; er moest wat gebeuren. De overheid nam maatregelen, vaak in Europees verband. Dit heeft effect gehad. Zo is de uitstoot van zwaveldioxide, een van de stoffen die zure regen veroorzaken, in dertig jaar tijd met negentig procent gedaald.[2]

De reden dat we voor het onderwerp zure regen hebben gekozen is omdat we graag ons profielwerkstuk wouden doen voor het vak scheikunde. Verder hebben we gekeken naar welke onderwerpen leuk waren en of ze in de lesstof pasten waar we op dat moment mee bezig waren.[3]

Voor dit profielwerkstuk is onderzoek gedaan naar de volgende hoofd- en deelvragen:
● Wat is zure regen?
○ Wat is een zuur?
○ Wat is de herkomst van de verzurende stoffen in zure regen?
●Wat zijn de effecten van zure regen op de natuur en het klimaat?
○ Natuurlijke buffers.
●Wat zijn de effecten van zure regen op de mens en cultuur?
○ Geschiedenis van de zure regen hype.
○ Huidige situatie.

Wij verwachten dat we met behulp van onderzoek en scheikundige proeven meer kunnen leren over zure regen en alles er om heen. Verder wachten wij ook dat zure regen een duidelijk effect kan hebben op de natuur en cultuur, maar niet zo zeer op het klimaat en de mens.
 

H 2 - Onderzoeksmethode:
Om correct antwoord te kunnen geven op onze hoofd- en deelvragen hebben we gekeken hoe we de deelvragen het best konden beantwoorden. Via literatuurstudie, enquêtes, proeven, internetresearch of de praktijk.

Gekeken naar wat voor hoofd- en deelvragen wij hebben kwamen we tot de conclusie dat het vooral weet- en of leervragen zijn, vragen waar je dus onderzoek naar moet doen om ze correct te kunnen beantwoorden. Daarom hebben wij vooral gekozen om onderzoek te doen met behulp van literatuurstudie, proeven en internetresearch.

Allereerst hebben we bedacht hoe onze hoofd- en deelvragen gereflecteerd kunnen worden naar de praktijk en wat de beste manier zal zijn om dit te onderzoeken. Sinds ons profielwerkstuk voor het vak scheikunde is, hebben we gekeken of we onze hoofd- en deelvragen ook kunnen onderzoeken met behulp van een scheikundige proef. Verder zijn we tot de conclusie gekomen dat internetresearch het makkelijkst was om snel aan grote hoeveelheden informatie te komen.

We hebben de taken eerlijk verdeeld: - Iedereen maakt een deel van het verslag.
- Iedereen is aanwezig tijdens het uitvoeren van een proef.
- Over hetgeen wat gemaakt wordt, is iedereen het eens, anders moet het opnieuw gedaan worden.
- De informatie wordt eerlijk en netjes verwerkt.
- Wanneer gewerkt wordt, is iedereen online op Skype.

 
H 3 - Wat is zure regen?
Zure regen ontstaat wanneer zwaveldioxide, stikstofoxiden, ammoniak en vluchtige organische stoffen oplossen in de regenwolken. Stikstofoxiden is een verzamelnaam voor stikstofmonoxide en stikstofdioxide. Ammoniak en vluchtige organische stoffen kunnen afkomstig zijn van de uitlaatgassen van auto's en van de verbranding van zwavelhoudende en stikstofhoudende brandstoffen zoals stookolie en benzine. Samen met water vormen zij de zuren zwavelzuur, bron 1, en salpeterzuur, bron 2. Zwavelzuur en salpeterzuur samen met ammoniak reageren tot ammoniumsulfaten en ammoniumnitraten. Blootstelling aan deze stoffen kan leiden tot de aantasting van ecosystemen en materialen, bron 3.
Ook veeteelt is een grote uitstoter van ammoniak. Ammoniak vormt samen met zuurstof ook salpeterzuur. Zure regen is een verzamelnaam voor verschillende vormen van verzuring van het milieu. [4], [5]

H 3.1 - Wat is een zuur?
Een zuur is een deeltje (molecuul of ion) dat een H+ ion kan afstaan. Een H+-ion is een H (waterstof) atoom zonder elektron. Een H atoom heeft één proton in de kern en daaromheen één elektron. Een H+-ion is dus hetzelfde als een proton. Niet elke stof met een H atoom is dus een zuur.
Een zure oplossing bevat H+(aq)-ionen. Hoe meer H+(aq)-ionen een oplossing bevat hoe zuurder de oplossing en ook hoe lager de pH.
Er zijn verschillende soorten zuren; enkelwaardige en meerwaardige zuren. Een enkel waardig zuur kan één H+-ion afstaan, een meerwaardig zuur kan meer dan één H+-ion afstaan. Als een zuur meer dan één H atoom bevat wil niet zeggen dat het een meerwaardig zuur is. Bijvoorbeeld zwavelzuur (HCL) heeft een H atoom en kan dus één H+-ion afstaan, fosforzuur (H3PO4) heeft 3 H atomen en kan deze 3 H+-ionen allemaal afstaan, maar azijnzuur (CH3COOH) heeft meer dan één H atoom, maar kan maar 1 H+-ion afstaan (vandaar de notatie met COOH, deze H kan het zuur als H+-ion afstaan). [13]
Ook zijn er sterke en zwakke zuren. Bij een sterk zuur staan alle moleculen H+-ionen af, bij een zwak zuur staat maar een deel van de moleculen H+-ionen af. [13]
Een meerwaardig zuur hoeft niet een sterk zuur te zijn, bijvoorbeeld H3PO4 is een meerwaardig zuur, maar ook een zwak zuur. Een enkelwaardig zuur hoeft ook geen zwak zuur te zijn, bijvoorbeeld HCL is een enkelvoudig zuur, maar ook een sterk zuur. [13]

Het tegenovergestelde van zuur is basisch. Een base is een deeltje (molecuul of ion) dat een H+-ion kan opnemen. Een basische oplossing bevat hydroxide-ionen: OH-(aq)-ionen. [13]
Als je een basische oplossing en een zure oplossing bij elkaar doet neutraliseren deze in principe elkaar, want OH-(aq)-ionen en H+(aq)-ionen vormen samen water (pH = ong. 7,0, dit noemen we neutraal), maar afhankelijk van de hoeveelheid OH-(aq)-ionen en H+(aq)-ionen zal de oplossing basischer of zuurder worden. [13]

Om aan te geven hoe zuur een oplossing is met een getal gebruiken we de zuurgraad, vaker aangeduid als de pH. De pH zegt iets over de Concentratie OH-(aq)-ionen en H+(aq)-ionen en dus ook iets over hoe zuur of hoe basisch een oplossing is. Een oplossing met een pH van ong. 7,0 noemen we neutraal, dit is de pH van zuiver water (ook van water met opgeloste deeltjes, afhankelijk of deze de pH beïnvloeden). Een oplossing met een pH die lager is dan 7,0 noemen we zuur en een oplossing met een pH die hoger is dan 7,0 noemen we basisch. Dus hoe lager de pH hoe zuurder een oplossing, hoe hoger de pH hoe basischer een oplossing. [13]

De algemeen pH schaal gaat van 0 tot 14, maar de pH kan ook buiten deze grenzen gaan, afhankelijk van de concentratie OH-(aq)-ionen en H+(aq)-ionen.
De pH van een oplossing kan met een pH meter gemeten worden.
De definitie van de pH van een oplossing is: pH = -log[H+], waaruit volgt dat [H+] = 10-pH mol/L. Je kunt dus de pH’s en concentratie H+ van zure oplossingen bereken.
Naast de pH heb je ook de basegraad; de pOH. De definitie van de pOH van een oplossing is: pOH = -log[OH-], waaruit volgt dat [OH-] = 10-pOH mol/L. Hiermee kun je dus pOH’s en concentraties OH- van basische oplossingen berekenen. De pOH wordt alleen vrij weinig gebruikt, maar als je de pOH weet kun je de pH ook uitrekenen en andersom. Bij 293 K (kamertemperatuur; 20 oC) pH + pOH =14,00. [13]

Normale regen is van zichzelf al een beetje zuur, meestal met een pH rond de 6. Men spreekt van zure regen als de pH onder de 5,8 komt. Zeer zure regen, pH rond de 4, is bijna 100 maal zuurder dan natuurlijke regen. De regen in Nederland is gemiddeld 20 keer zo zuur als natuurlijke regen. In andere Europese landen worden soms nog grotere zuurwaardes gemeten in het regen. [6]


H 3.2 - Wat is de herkomst van de verzurende stoffen in zure regen?
Van nature is regen al een klein beetje zuur. Dat komt door koolzuur, dat door de regendruppels wordt opgenomen. De verzuring werd erger toen de industriële revolutie op gang kwam en men op grote schaal kolen en olie ging stoken. Tegenwoordig speelt ook veeteelt een grote rol.

In Nederland staat op de eerste plaats van de factoren die meespelen met verzuring de stof ammoniak. In Nederland is ammoniak de stof die met 45% het meest bijdraagt aan de verzuring. Ammoniak is een stof die ontstaat bij de afbraak van eiwitten. Mensen en dieren scheiden dit uit in hun ontlasting. In Nederland vindt veel landbouw plaats. We importeren dierenvoer uit verre landen in, en in ons land wordt de mest geproduceerd.[7]

Op de tweede plaats staat stikstofoxiden. Stikstofoxide worden voor het grootste deel door het wegverkeer uitgestoten. Stikstofoxiden zijn verantwoordelijk voor ongeveer 26% van de Nederlandse verzuring. [7]

Op de derde plaats staat zwaveldioxide. Zwaveldioxide komt deels uit natuurlijke bronnen zoals: vulkanen, heetwaterbronnen, verterend plantaardig materiaal en stuivend zeewater, maar het grootste deel is afkomstig van raffinaderijen en elektriciteitscentrales. Zwaveldioxide veroorzaakt 21% van de Nederlandse verzuring.[7]

Verder zijn er ook nog andere factoren die mee spelen met verzuring. Oplosmiddelen, verf, lijm, cosmetica en ruitvloeistof bevatten ook vluchtige organische stoffen. Deze stoffen veroorzaken smog. [7]

Veel van de verzurende stoffen worden over grote afstanden door de lucht verspreid en komen dan ook gedeeltelijk uit het buitenland. Door de oostenwind worden er veel stoffen meegevoerd uit onder andere Polen en Duitsland. Deze landen produceren in hun fabrieken veel stikstof. Een ander nadeel is het feit dat veel rivieren uitmonden in Nederland, hierdoor wordt veel zure regen vervoerd.7]

Verzuring van regenwater is een gevolg van milieumaatregelen. Sinds de oorlog moeten industrieën hun schoorstenen steeds hoger bouwen om de omgeving te sparen. Normaal gesproken slaat de stof gewoon neer op de grond, maar als de stoffen hoog de lucht in wordt geblazen dan kan het in waterdruppels oplossen en zwavelzuur vormen. [8]

Zelf zure regen maken? Zie proef 4 in de bijlagen.


H 4 - Wat zijn de effecten van zure regen op de natuur en het klimaat?
Zure regen veroorzaakt verzuring van de bodem (zie Natuurlijke buffers), van het grondwater en oppervlakte water. Zure regen tast rivieren en meren, en uiteindelijk de dieren die er in leven of uit drinken, aan door hogere zuur- en aluminium concentraties. Daarnaast tast verzuring het grondwater aan. De stoffen uit zure regen komen via bladeren en wortels (door verzuring van de bodem) in planten en bomen, waardoor deze vatbaarder worden voor ziekten en door het aangetaste wortelstelsel planten en bomen minder goed in staat zijn om water en andere voedingsstoffen op te nemen. Door zuren en gasvormige verbindingen die neerslaan op bomen en planten, blijven de huidmondjes op bladeren en naalden te lang open staan en tast de beschermende waslaag om de bladeren of naalden aan. Hierdoor raakt de waterhuishouding van slag. De laatste voedingsstoffen spoelen met de zure neerslag weg uit bladeren en bast. De zuren tasten bovendien de stofwisseling in de cellen aan, wat leidt tot groeistoornissen en aanwasverlies.[4], [9]

Effect zure regen op natuur onderzoeken? Zie proef 1 in de bijlage. Onze bevindingen lezen? Zie resultaten proef 2 in de bijlage.

H 4.1 - Natuurlijke buffers
De bodem bevat van nature stoffen die zuren verwerken. Hiertoe behoren kalk, mineralen, humus, aluminium- en IJzeroxide. Dit wordt de buffercapaciteit van de bodem genoemd. De buffercapaciteit verschilt per grondsoort, bijvoorbeeld zandsoorten bevatten over het algemeen weinig kalk of andere bufferende stoffen, waardoor er zandsoorten dus een lage buffercapaciteit hebben. Zodra de buffercapaciteit op is, verzuurt de bodem. Hierdoor komen onder andere giftige metalen (aluminium) en nitraat vrij, die uitspoelen naar het grond- en oppervlaktewater. Deze zijn voor het gehele milieu schadelijk. Ook belangrijke voedingsstoffen als kalium, calcium en magnesium spoelen weg. In uitgespoelde bodems vinden bomen en planten niet de juiste voedingsstoffen. Dat maakt ze vatbaar voor ziekten. Bovendien kunnen ze de voedingsstoffen die er wel zijn, moeilijker opnemen. Uitgespoelde aluminiumdeeltjes tasten de zeer fijne haarwortels aan.
Naast uitspoeling is ook sprake van verdringing van voedingsstoffen. Als er relatief veel ammoniakzouten in de bodem zitten, kunnen bomen en planten ander voedsel minder goed opnemen. Stikstof in verbindingen is een belangrijke voedingstof voor bomen en planten.[4], [9]

Zie resultaten proef 2 in de bijlagen voor ons onderzoek naar de bufferende werking. Zelf onderzoeken wat het effect van zure regen is op natuurlijke buffers? Zie proef 2 in de bijlagen.


H 5 - Wat zijn de effecten van zure regen op de mens en cultuur?
Zure regen tast het grondwater aan. En omdat twee derde van het Nederlandse drinkwater uit de grond komt, bedreigt het de volksgezondheid. Te hoge concentraties nitraat in het drinkwater is met name schadelijk voor baby's.
Verzuring heeft weinig gevolgen voor land- en tuinbouwgewassen, omdat door het gebruik van kalk of het verbouwen van andere gewassoorten kunnen de effecten van verzuring worden opgeheven. Wel ondervindt de landbouw schade door luchtverontreiniging, met name door ozon en NOx. Daardoor groeien gewassen minder en worden bladeren en bloemen beschadigd. Ook kan de weerstand tegen vorst, ziekten en plagen afnemen.
De schadelijke stoffen die in de lucht aanwezig zijn veroorzaken aandoeningen aan longen en luchtwegen. Ozon en stikstofoxiden gaan na inademing allerlei reacties aan met longweefsel. Ammoniak in hoge concentraties kan onder andere benauwdheid, irritatie van ogen en hoofdpijn veroorzaken.[4]

Zuren tasten sommige materialen aan, waaronder steensoorten (vooral de calciumhoudende, zoals kalksteen en de poreuze zoals zandsteen), metalen, verf en plastics. De metalen gaan sneller roesten, stenen lossen hierdoor op en er kunnen stenen barsten omdat calciumoxide (CaO) wordt omgezet in calciumsulfaat (CaSO4). Calciumsulfaat heeft een groter volume en doet daardoor de stenen barsten. Gebouwen worden aangetast door zure regen, doordat het zuur de steen oplost. In Vlaanderen zijn veel gebouwen (bv: Sint-Baafskathedraal in Gent en Sint-Walburga (Oudenaarde)) gebouwd met Balegemse steen welke zeer gevoelig is aan zure regen. Ook cultuurgoederen zoals beelden, glas-in-loodramen en bijvoorbeeld kerken worden hierdoor beschadigd. Zuren reageren namelijk met deze materialen.[4], [9]

Zie resultaten proef 3 in de bijlagen. Effecten van zure regen zelf ontdekken? Zie proef 3 in de bijlagen.

H 5.1 - Geschiedenis van de zuren regen hype
In 1967, sloeg een Zweedse onderzoeker, Svante Odén, in een artikel alarm over het bestaan van neerslag die zuur was en daardoor vervuilend. Veel meren in het zuidwesten van Zweden waren volgens hem verzuurd en de visstand was er ernstig gedaald. Later kwamen uit Duitsland berichten over Waldsterben. De bossen stierven door met name de uitstoot van zwaveldioxide (door verbranding van kolen), stikstofoxiden (door met name autoverkeer) en ammoniak (door mest).[10]

Tegenwoordig horen we niet veel meer over zure regen. Dit komt doordat de verzuring van de bossen grotendeels tot stilstand is gebracht. Dat komt vooral doordat in Nederland en grote delen van Europa de huizen niet meer verwarmd worden door kolen, maar door gas. Dat is schoner. Ook plaatste de industrie, met name elektriciteitscentrales en raffinaderijen, installaties om zwaveldioxide uit rookgas te halen. De uitstoot was daardoor in 1980 al meer dan gehalveerd ten opzichte van 1965, en was in 2007 nog eens met 89 procent gedaald in vergelijking met 1980. Ook belangrijk was de driewegkatalysator voor personenauto’s: sinds eind jaren tachtig daalde de uitstoot van stikstofoxiden met 40 procent. Het had nog veel meer kunnen zijn, als het verkeer niet zo was gegroeid.[10]

Er is regelmatig beweerd dat zure regen een hype is geweest. Dat vooral de milieubeweging het fenomeen heeft aangegrepen om aandacht en geld te krijgen. Deze beweringen lijken sterk op wat tegenwoordig ook veelal wordt gesteld over klimaatverandering. Toch bestond zure regen wel degelijk, aldus het rapport van het Planbureau voor de leefomgeving. Omdat regeringen het probleem goed hebben bestreden, verdween het uit de aandacht. Maar gebrek aan media-aandacht is een slechte indicator voor de ernst van een probleem, aldus het rapport. Wel is de term zure regen voor Nederland niet erg geschikt, want veel schade aan bossen ontstond niet door zure regen, maar door een ‘droge’ variant: de toevoer van vervuilende stoffen uit de atmosfeer naar het aardoppervlak.[10]

H 5.2 - Huidige situatie
Zure regen is niet helemaal verdwenen, het bestaat nog wel degelijk, maar dankzij het gevoerde beleid is de kans dat binnen enkele decennia grootschalige bossterfte zal optreden vrijwel nihil geworden, maar het proces van bodemverzuring gaat nog steeds – zij het sterk vertraagd – door, staat in het rapport van het Planbureau voor de leefomgeving. De verzuring van de bodem van bossen en natuurgebieden is nog altijd niet helemaal tot staan gebracht. De bomen leven, maar de ondergroei is veranderd. Waar vroeger anemonen bloeiden en zeldzame korstmossen stonden, staan nu bramen en brandnetels. Veel bospaddenstoelen zijn verdwenen. De verzuring van de bodem komt tegenwoordig nog steeds door mest, ondanks maatregelen zoals het ‘injecteren’ van mest in de grond.[10]
 

H 6 - Conclusie en discussie:
In ons profielwerkstuk hebben we onderzoek gedaan naar de volgende deel- hoofdvragen en hebben hier antwoord op gegeven:

Wat is zure regen?
Zure regen is regen met een pH-waarde die lager dan 6 is. Zure regen ontstaat wanneer zwaveldioxide (SO2), stikstofoxiden (NOx), ammoniak (NH3) en vluchtige organische stoffen (VOS) oplossen in de regenwolken. Normale regen is van zichzelf al een beetje zuur, meestal met een pH rond de 6. Men spreekt van zure regen als de pH onder de 5,8 komt. Zeer zure regen, pH rond de 4, is bijna 100 maal zuurder dan natuurlijke regen. De regen in Nederland is gemiddeld 20 keer zo zuur als natuurlijke regen.

Wat is een zuur?
Een zuur is een waterige oplossing met een pH lager dan 7 en die protonen (H+-ionen) af kan staan.

Wat is de herkomst van de verzurende stoffen in zure regen?
De herkomst van de verzurende stoffen in zure regen is het op grote schaal stoken van stookolie en de intensieve veeteelt. Veel van de verzurende stoffen worden over grote afstanden door de lucht verspreid en komen dan ook gedeeltelijk uit het buitenland. Verzuring van regenwater is een gevolg van milieumaatregelen. Sinds de oorlog moeten industrieën hun schoorstenen steeds hoger bouwen om de omgeving te sparen. Normaal gesproken slaat de stof gewoon neer op de grond, maar als de stoffen hoog de lucht in wordt geblazen dan kan het in waterdruppels oplossen en zwavelzuur vormen.

Wat zijn de effecten van zure regen?
Zure regen tast de bodem, flora, water, mens en gebouwen aan. Zure regen veroorzaakt verzuring van de bodem (zie Natuurlijke buffers), van het grondwater en oppervlakte water. Zure regen kan materialen aantasten.

Wat zijn de effecten van zure regen op de natuur en het klimaat?
Zure regen veroorzaakt verzuring van de bodem (zie Natuurlijke buffers), van het grondwater en oppervlakte water. Zure regen tast rivieren en meren, en uiteindelijk de dieren die er in leven of uit drinken, aan door hogere zuur- en aluminium concentraties. Daarnaast tast verzuring het grondwater aan. De stoffen uit zure regen komen via bladeren en wortels (door verzuring van de bodem) in planten en bomen, waardoor deze vatbaarder worden voor ziekten en door het aangetaste wortelstelsel planten en bomen minder goed in staat zijn om water en andere voedingsstoffen op te nemen.

Wat zijn de effecten van zure regen op de mens en cultuur?
Zure regen tast het grondwater aan. Verzuring heeft weinig gevolgen voor land- en tuinbouwgewassen, omdat door het gebruik van kalk of het verbouwen van andere gewassoorten kunnen de effecten van verzuring worden opgeheven. Zuren tasten sommige materialen aan, waaronder steensoorten (vooral de calciumhoudende, zoals kalksteen en de poreuze zoals zandsteen), metalen, verf en plastics. De metalen gaan sneller roesten, stenen lossen hierdoor op en er kunnen stenen barsten
Tevens zijn we er ook achter gekomen dat er een aantal maatregelen worden genomen tegen zure regen. Maatregelen die worden genomen zijn het verminderen van de uitstoot van schadelijke gassen en oplossingen zoeken voor de vervuiling die het veeteelt

Uit onderzoekt blijkt dat zure regen toch een effect heeft op de mens en klimaat. De schadelijke stoffen die in de lucht aanwezig zijn veroorzaken aandoeningen aan longen en luchtwegen. Ozon en stikstofoxiden gaan na inademing allerlei reacties aan met longweefsel. Ammoniak in hoge concentraties kan onder andere benauwdheid, irritatie van ogen en hoofdpijn veroorzaken. Het effect van zure regen op het klimaat is het feit dat zure regen ervoor zorgt dat grond- en oppervlaktewater een lagere pH-waarde krijgen.

Uit onze experimenten blijkt dat zure regen toch een effect moet hebben op de mens en klimaat. Het bufferend vermogen van de grond wordt langzaam aangetast blijkt uit experiment 2. Uit experiment 3 blijkt dat zure regen makkelijk voorwerpen aantast. En uit experiment 1 zou moeten blijken dat nadat het bufferend vermogen van grond verdwenen is, de planten in de grond langzaam aangetast moeten worden.

Maar waarom merken we niets van die zure regen? Uit rapporten van Staatsbosbeheer en VROM maken wij op dat er zeer veel milieuvervuiling beperkende maatregelen getroffen waren. En met effect, uit grafieken valt op te maken dat de uitstoot van sommige verzurende stoffen zelfs gehalveerd is en de natuur zich aardig kan herstellen. Maar onze conclusie is dat de problemen weliswaar meevallen maar dat we altijd alert zullen moeten blijven en ons best moeten doen om schade aan het milieu te beperken.


H 7 - Reflectie:
Kijkend naar ons logboek, die te vinden is in de bijlagen, zijn we tot conclusie gekomen dat, ondanks de vele tegenslagen, we een mooi profielwerkstuk hebben gemaakt.

Het is spijtig dat we een proef die minimaal twee weken duurt bij ons twee maal is fout gegaan, dit is ondermeer te verklaren aan het feit dat wij niet de controle hebben over de groei van plantjes.

We zijn zelf van mening dat het proefje waarin we zelf zure regen maakte het leukste was. De voorbereiding van deze proef duurde even maar de resultaten en waarneming waren opmerkelijk.

De sterkste punten die we als groep hadden was het feit dat we alles samen hebben gedaan, we hebben dus alle drie gelijke uren gewerkt aan het profielwerkstuk. Verder hadden we er ook allemaal plezier in en dit is toch een vereiste bij een opdracht zoals het profielwerkstuk.

Helaas hadden we ook zwakke punten. De onderlinge communicatie was soms warrig, maar ondanks dit hebben we toch alles gedaan wat we konden doen.


H 8 - Moeilijke woorden:
Ammoniak
- Ammoniak (NH3) is een anorganische verbinding van stikstof en waterstof.

Ammoniumnitraat
- Ammoniumnitraat (NH4NO3) is een zeer goed in water oplosbaar zout van salpeterzuur en ammoniak. Ammoniumnitraat is een belangrijke kunstmeststof. De stof wordt ook veel als explosief gebruikt.

Ammoniumsulfaat
- Ammoniumsulfaat ((NH4)2SO4) is een ammoniumzout van zwavelzuur.
Ammoniumsulfaat wordt hoofdzakelijk als kunstmest gebruikt en wordt dan vaak zwavelzure ammoniak genoemd.

Base
- Een base of loog in oplossing heeft een pH-waarde hoger dan 7.
Een base is de tegenhanger van een zuur. Zuren worden door basen geneutraliseerd onder vorming van een zout en water.

Buffer
- Een buffer of een zuurteregelaar is in de chemie een waterige oplossing van twee stoffen die zich in een bepaald evenwicht bevinden en een bepaalde pH aannemen. Bij verdunning, toevoegen van een zuur of een base zal deze pH nagenoeg constant blijven. De verstoring van het evenwicht en de zuurgraad wordt dus 'gebufferd'. Bufferoplossingen bestaan steeds uit zuur/base-koppels.

Humus
- Humus is het traag afbreekbare deel van de organische stof in de bodem.
Humus wordt gevormd door de ontbinding van plantaardig en dierlijk materiaal.

Ion
- Een ion is een atoom of meerdere atomen die elektrisch geladen zijn door een gebrek aan, of overschot van, één of meer elektronen. In de scheikunde en de biologie bevinden de geladen atomen en moleculen zich doorgaans in een waterige oplossing.
In het geval dat een groep van meerdere atomen een lading draagt, wordt gesproken van een samengesteld ion.

Organische stof
- Organische stof is al het dode organische materiaal dat in de bodem aanwezig is. Humus wordt gevormd door de ontbinding van plantaardig en dierlijk materiaal.

pH
- De pH is een maat voor de zuurgraad (ook wel zuurtegraad) van een waterige oplossing.
De pH van een neutrale waterige oplossing ligt bij kamertemperatuur rond de 7. Zure oplossingen hebben een pH lager dan 7, basische oplossingen hebben een pH hoger dan 7.
Proton
- Een proton (p+ of N+) is een subatomair deeltje met een positieve elektrische lading. De atoomkern van het meest voorkomende type waterstofatoom ‘’H’’, is één enkel proton.
Het aantal protonen van de kern bepaalt tot welk element het atoom behoort.
Een zuur is een chemische stof die een waterstofion H+ kan afstaan. In waterig milieu gaat dit los proton bijna altijd een verbinding aan met water door een hydroxoniumion (H3O+) te vormen.

Salpeterzuur
- Salpeterzuur (HNO3) is een sterk zuur dat veel technische toepassingen kent.
Salpeterzuur is een van de belangrijkste anorganische zuren.

Stikstofoxiden
- Stikstofoxiden is een verzamelnaam voor stikstofmonoxide en stikstofdioxide.

Zuur
- Een zuur is in de scheikunde een stof die protonen (H+-ionen) af kan staan. Wat er overblijft is het negatieve zuurrest. Zuren zijn de tegenhangers van de basen. Een waterige oplossing wordt zuur genoemd wanneer de pH lager is dan 7.

Zwaveldioxide
- Zwaveldioxide (SO2) is het belangrijkste verbrandingsproduct van zwavel in lucht. Het komt met name vrij bij het verbranden van zwavelhoudende fossiele brandstoffen, zoals sommige soorten aardolie, bruinkool of steenkool en is een van de belangrijkste componenten van luchtvervuiling en smog. Het vormt in lucht in aanwezigheid van vocht en andere verbindingen makkelijk zwaveldioxide (SO3), een verbinding waaruit zich in water zwavelzuur vormt. Dit regent uit de atmosfeer op de aarde neer als zure regen.

Zwavelzuur
- Zwavelzuur (H2SO4) of diwaterstofsulfaat, is een sterk zuur dat bij kamertemperatuur een kleurloze, licht stroperige vloeistof is. Zouten van dit zuur heten sulfaten.
Zwavelzuur is een van de belangrijkste universeel toegepaste grondstoffen in de chemische industrie.


H 9 - Bronnen:
In de tekst staan bij verschillende alinea's nummers op het einde. Deze nummers refereren naar bronnen. Deze bronnen zijn hieronder te vinden:
[1] http://www.geschiedenis24.nl/andere-tijden/afleveringen/2009-2010/Een-vergeten-probleem-Zure-regen.html
[2]http://www.volkskrant.nl/vk/nl/2816/Klimaatverandering/article/detail/1047315/2010/11/08/Zure-regen-steeds-minder-zuur.dhtml
[3] http://scheikundejongens.nl/profielwerkstuk/
[4] http://nl.wikipedia.org/wiki/Zure_regen
[5] http://www.compendiumvoordeleefomgeving.nl/indicatoren/nl0178-Verzuring-en-grootschalige-luchtverontreiniging%3A-oorzaken-en-effecten.html?i=11-60
[6] http://nl.wikipedia.org/wiki/PH
[7] http://www.milieuloket.nl/9353000/1/j9vvhurbs7rzkq9/vhurdyxq5fuv
[8] http://www.stif.nl/rookpluimen/Dwarsblik.pdf
[9] : http://nl.wikipedia.org/wiki/Verzuring
[10]http://vorige.nrc.nl/binnenland/article2639885.ece/Het_is_gelukt_na_30_jaar_is_de_zure_regen_bijna_weg
[11] http://nl.wikipedia.org/wiki/Zwavel
[12] http://nl.wikipedia.org/wiki/Salpeterzuur
[13] Meerder auteurs, Curie Scheikunde voor de tweede fase havo informatieboek, 2003, ThiemeMeulenhoff, Blz. 143 t/m 160 


H 10 - Bijlagen:

Proef 1: Effect van zure regen om de ontkieming van spinazie zaden.
Doel: Wat voor effect heeft zure regen, met verschillende pH-waarden, op het groeiproces van spinazie in aarde en in zand?

Hypothese: Een pH lager dan 5,0 remt het groeiproces van een spinazieplant in elke grondsoort.

Materiaal:
- 5 bakjes met elk een scheiding in het midden.
- spinaziezaad (65 zaadjes)
- potaarde
- zand
- nauwkeurige meetlat
- zure regen met pH-waarde: 3, 4 en 5
- maatbekers
- 2 erlenmeyers met bijpassende trechters
- elektronische pH meter
- filtreerpapier
- pincet

Werkwijze:
pH waarde meten van zand en potaarde:
- Maak een oplossing van zand en water in een maatbeker. Doe dit ook met potaarde.
- Leg een filtreerpapier op beide erlenmeyers.
- Voeg in de trechter van erlenmeyer 1 de oplossing van zand in water toe en in erlenmeyer 2 voeg je de oplossing van potaarde toe.
- Laat dit een dag staan.
- Meet vervolgende de pH waarde van beide vloeistoffen.
Het groeiproces van de spinazieplanten:
- Pak 3 bakjes met elk een scheiding in het midden.
- In de ene kant doen we potaarde en in de andere kant doen we zand.
- Vervolgens doen we in elke bak 12 zaadjes. 6 in het zand en 6 in de potaarde.
- Vervolgende bedekken we de zaadjes met een laagje zand als ze in zand zitten en een laagje potaarde als ze in potaarde zitten.
- Besproei elke bak met normaal water (pH-neutraal=7).
- Plaatse vervolgens de bakken in een kas en besproei ze regelmatig met normaal water (pH-neutraal=7). Dit doe je 2 weken lang zodat de planten goed kunnen groeien.
- Vervolgens krijgt elk bakje water (zure regen) met een andere pH-waarde (pH 3, 4 en 5). De planten krijgen 3 keer per week zure regen, op maandag, woensdag en vrijdag.
- Na het toedienen van de zure regen meten we de lengte van elk plantje en noteren we de uiterlijke kenmerken.

Blanco proef:
- Pak 2 bakjes met elk een scheiding in het midden.
- In de ene kant doen we potaarde en in de andere kant doen we zand.
- Vervolgens doen we in elke bak 12 zaadjes. 6 in het zand en 6 in de potaarde.
- Vervolgende bedekken we de zaadjes met een laagje zand als ze in zand zitten en een laagje potaarde als ze in potaarde zitten.
- Besproei elke bak met normaal water (pH-neutraal=7).
- Plaatse vervolgens de bakken in een kas en besproei ze op maandag, woensdag en vrijdag met normaal water (pH-neutraal=7).
- Dit gebeurt zolang de proef duurt.
- Na het toedienen van water noteren we de lengtes van elk plantje en de uiterlijke kenmerken.

Meetresultaten:

pH potaarde:
pH zand:

Bak 1 potaarde zand
Lengte zaad 1
Lengte zaad 2
Lengte zaad 3
Lengte zaad 4
Lengte zaad 5
Lengte zaad 6

potaarde zand
Uiterlijk zaad 1
Uiterlijk zaad 2
Uiterlijk zaad 3
Uiterlijk zaad 4
Uiterlijk zaad 5
Uiterlijk zaad 6

Bak 2 potaarde zand
Lengte zaad 1
Lengte zaad 2
Lengte zaad 3
Lengte zaad 4
Lengte zaad 5
Lengte zaad 6

potaarde zand
Uiterlijk zaad 1
Uiterlijk zaad 2
Uiterlijk zaad 3
Uiterlijk zaad 4
Uiterlijk zaad 5
Uiterlijk zaad 6

Bak 3 potaarde zand
Lengte zaad 1
Lengte zaad 2
Lengte zaad 3
Lengte zaad 4
Lengte zaad 5
Lengte zaad 6

potaarde zand
Uiterlijk zaad 1
Uiterlijk zaad 2
Uiterlijk zaad 3
Uiterlijk zaad 4
Uiterlijk zaad 5
Uiterlijk zaad 6

Blanco bak 1 potaarde zand
Lengte zaad 1
Lengte zaad 2
Lengte zaad 3
Lengte zaad 4
Lengte zaad 5
Lengte zaad 6

potaarde zand
Uiterlijk zaad 1
Uiterlijk zaad 2
Uiterlijk zaad 3
Uiterlijk zaad 4
Uiterlijk zaad 5
Uiterlijk zaad 6

Blanco bak 2 potaarde zand
Lengte zaad 1
Lengte zaad 2
Lengte zaad 3
Lengte zaad 4
Lengte zaad 5
Lengte zaad 6

potaarde zand
Uiterlijk zaad 1
Uiterlijk zaad 2
Uiterlijk zaad 3
Uiterlijk zaad 4
Uiterlijk zaad 5
Uiterlijk zaad 6

 
Proef 2: Onderzoeken wat voor effect zure regen heeft op de grond.
Doel: Onderzoeken welke grondsoort het grootste bufferende vermogen heeft.

Hypothese: Klei heeft het grootste bufferend vermogen, omdat hier het meeste kalk, mineralen en organisch materiaal in zit.

Materiaal:
- Klei
- Zand
- Turf
- Zure regen (pH van 4,0)
- Maatbekers
- Elektronische pH meter
- Filtreerpapier
- Weegschaal
- Demiwater
- 3 Erlenmeyers met bijpassende trechters
- Pipet

Werkwijze:
- Maak een oplossing van zand en demiwater in een maatbeker. Doe dit ook met turf en klei.
- Leg een filtreerpapier op beide erlenmeyers.
- Voeg in de trechter van erlenmeyer 1 de oplossing van zand in demiwater toe, in erlenmeyer 2 voeg je de oplossing van turf toe en in erlenmeyer 3 voeg je de oplossing van klei toe.
- Noteer op elke erlenmeyer de grond die in de trechter zit.
- Laat door elke grondsoort 10ml zure regen lopen.
- Laat dit een dag staan.
- Meet vervolgende de pH waarde van de vloeistoffen.
- Noteer de pH waarde
- Herhaal stap 5 t/m 8 een week lang
Meetresultaten:
Klei Zand Turf
pH Dag 1
pH Dag 2
pH Dag 3
pH Dag 4
pH Dag 5
pH Dag 6
pH Dag 7

 
Proef 3: Invloed van zure regen op verschillende (bouw)materialen
Doel: Onderzoeken wat het effect van zure regen op verschillende (bouw)materialen is.

Hypothese: Alle materialen behalve plastic zullen door het zuur worden aangetast. Hout, kalksteen en baksteen zullen minder gaan wegen omdat ze gedeeltelijk zullen oplossen. IJzer en lood zullen meer gaan wegen omdat er zouten ontstaan. Het plastic zal niet worden aangetast.

Materiaal:
- 6 maatbekers (100 mL)
- 600 mL pH 3 oplossing
- Weegschaal (2 decimalen
- 10 gram ijzer
- 10 gram lood
- 10 gram kalksteen
- 10 gram baksteen
- 10 gram hout
- 5 gram plastic

Werkwijze:
1. Weeg 10 g ijzer af, doe dit in een maatbeker van 100 mL, voeg 100 mL zure oplossing van pH 3 aan de maatbeker toe.
2. Herhaal dit voor alle andere eerder genoemde materialen in nieuwe maatbekers. Gebruik voor de maatbeker met plastic maar 5 gram plastic.
3. Haal elke dag het materialen uit de maatbekers en laat ze drogen. Meet tegelijkertijd de pH die de oplossing gekregen heeft en noteer eventuele veranderingen aan de stof.
4. Weeg de stoffen individueel en stop de materialen (apart) in nieuwe maatbekers en voeg 100 mL zure oplossing van pH 3 toe.
Meetresultaten:
IJzer Lood Kalksteen Baksteen Hout Plastic
pH dag 1
pH dag 2
pH dag 3
pH dag 4
pH dag 5
pH dag 6
pH dag 7

Gewicht IJzer Lood Kalksteen Baksteen Hout Plastic
Dag 1
Dag 2
Dag 3
Dag 4
Dag 5
Dag 6
Dag 7


Proef 4: Zelf zure regen maken.[11], [12]
Doel: Het zelf nabootsen van zure regen.

Materiaal:
- Salpeterzuur (HNO3)
- Koperkrullen
- Vast zwavel
- Gasbrander
- Zuurkast
- Bouwpakket voor opstellingen in de zuurkast

Veiligheid: Je werkt met sterke zuren en tijdens de proef ontstaan nitreuze dampen. Verder komt er een gigantische hoeveelheid warmte vrij. Het is dus belangrijk dat je eerst een veilige opstelling in de zuurkast maakt en de veiligheid regels naleeft. Zorg tevens ook dat er ten alle tijden een onderdruk aanwezig is in het water.

Milieu: De ontstane oplossingen dienen te worden opgeruimd zoals het reglement dat zegt.

Werkwijze:
De proef bestaat uit twee proefjes.

Proef 1:
- Bouw de opstelling exact na zoals de opstelling hieronder.
- Zet de gasbrander aan en plaats hem onder het plateau.
- Laat de ontstane dampen door het water borrelen voor 5 minuten lang.
- Zet de gasbrander uit en zorg dat het zwavel niet meer brand.
- Meet de pH waarde van de oplossing en noteer dit.

Proef 2:
- Bouw de opstelling exact na zoals de opstelling hieronder.
- Voeg een klein scheutje salpeterzuur toe aan de koperkrullen en doe meteen de stop op de erlenmeyer. Pas op: de oplossing wordt zeer heet!
- Laat de reactie lopen totdat het stopt. Houd ten alle tijden toezicht!
- Haal de stop van de erlenmeyer af en laat de dampen weg zuigen.
- Meet de pH waarde van de ontstane oplossing en noteer deze

Meetresultaten:
pH van het water voor de proef:
pH van het water na de proef met zwavel:
pH van het water na de proef met koper en salpeterzuur:
 

Resultaten proef 1:
Deze proef is twee maal fout gegaan. Dit komt helaas door het feit dat wij de kieming van spinaziezaadjes niet kunnen forceren. Hierdoor gingen kwamen er te weinig plantjes uit en konden wij geen duidelijke conclusie stellen.

Daarom hebben wij de proef opnieuw gedaan met andere zaden en opstelling, die is hieronder te vinden:
Materialen:
- 12 Petri schaaltjes
- tuinkerszaad (240)
- potaarde
- zand
- H2SO4 oplossingen van ph 3, 4 en 5
- spuitfels demi-water
- 4 erlenmeyers/maatbekers
- 4 maatcilinders
- 3 pipetten
- 8 filtreerpapiertjes

Werkwijze
- Leg in 8 van de petrischaaltjes 1 filtreerpapiertje en label deze petrischaaltjes op de volgend manier: Blanco 1 demi-water, Blanco 2 demi-water, pH 3, pH 3 #, pH 4, pH 4 #, pH 5, pH 5 #.
- Vul 2 van de (lege) petrischaaltjes tot ong. de helft (zo dat in ieder geval de bodem niet meer zichtbaar is) met potaarde aan, doe het zelfde met 2 (lege) petrischaaltjes en zand.
- Label deze 4 petrischaaltjes op de volgende manier: Blanco potaarde demi-water, pH 3 potaarde, Blanco zand demi-water, pH 3 zand.
- Leg in ieder petrischaaltje 20 tuinkerszaadjes zorg wel dat deze gelijk verspreid zijn (ook na het voor de eerste keer toevoegen van het water of zure oplossing) maar boven op de potaarde, zand of filtreerpapiertjes liggen.
- Voorzie elk petrischaaltje gelabeld `blanco’ nu met behulp van een van de spuitfels demi-water en een maatcilinder van 20 ml demi-water. Zorg dat je weet dat deze maatcilinder voor het water is en dat je deze niet gebruikt voor de zure oplossingen.
- Voorzie elk petrischaaltje gelabeld `pH 3’ met behulp van een erlenmeyer (of maatbeker) pH 3 oplossing, maatcilinder en pipet van 20 ml pH 3 oplossing. Zorg dat je weet dat deze maatcilinder en pipet voor pH 3 zijn en dat ze niet gebruikt worden voor bijv. water of een van de andere zure oplossingen.
- Herhaal de laatste stap nu voor alle petrischaaltjes gelabeld pH 4 (dus in plaats van pH 3 oplossing toe te voegen, voeg je pH 4 oplossing toe) en pH 5 (dus in plaats van pH 3 oplossing toe te voegen, voeg je pH 5 oplossing toe).
- Bekijk de plantjes het liefst elke dag even, en bepaal of ze water/zure oplossing nodig hebben, over het algemeen moet je ze om de 2 dagen water/zure oplossing geven.

Waarneming:
Uit het experiment blijkt, dat wanneer tuinkers direct in aanmerking komt met pH 3, hij wel zal ontkiemen maar moeite heeft met groeien en langzamerhand slap begint te worden.
Tuinkers wat direct in aanmerking komt met demi-water, pH 7, heeft goed kunnen ontkiemen en blijft groeien. De stengels zijn sterk en er is geen vorm van aantasting te vinden.

Kijkend naar de tuinkers in de potaarde en het zand waar pH 3 aan toegevoegd is, blijkt dat de tuinkers gewoon heeft kunnen ontkiemen en heeft kunnen door groeien. Dit is ondermeer te verklaren aan het feit dat ze beide een bufferende werking hebben.

Conclusie:
Uit het experiment blijkt dat de zuurtegraad geen invloed heeft op de ontkieming van zaden, maar wel op het groeiproces wanneer deze direct in aanmerking komen met de vloeistof.

Wanneer de zaden geplant zijn in een bodem dat een bufferende werking heeft, zullen de plantjes gewoon uit komen en doorgroeien. Zolang de grond maar zijn bufferende werking behoud, zullen planten geen last hebben van zure regen.

 
Resultaten proef 2:
Resultaten:
In dit diagram is te zien hoe de bufferende werking werkt van sommige grondsoorten. Wij hebben drie verschillende grondsoorten gebruikt namelijk; potaarde, zand en aarde uit de schooltuin gehaald.

Bij al deze grondsoorten schonken wij 20ml met een pH-waarde van 4. Dit deden wij meestal op maandag en woensdag.

Conclusie:
Uit de pH waardes blijkt dat de grond langzamerhand zijn bufferend vermogen verliest. De pH van de oplossing werd steeds minder gebufferd.
 
Resultaten proef 3:

ijzer Lood Marmer Baksteen Hout pvc
Voor toevoegen zuur Grijze ijzer kleur Zilver/grijze
kleur Witte brokken Zwarte stukjes Lichtbruin houten kleur Wit plastic
Direct na toevoegen zuur Niets Werd beetje groen Kleine belletjes Kleine belletjes Niets Niets
Twee dagen later Zwart geworden en roest plekken ontstaan Witte aanslag ontstaan Deels verbrokkelt Het meeste aangetast Is bros geworden en zwarter Zeer bros geworden en heeft de oplossing deels opgenomen Niets
Waarnemingen:
Zoals te zien is in het diagram heeft PVC de pH waarde van de oplossing niet veranderd. PVC heeft dus ook niet gereageerd met het zuur. Marmer en baksteen hebben daar in tegen wel geregeerd met het zuur en hebben ervoor gezorgd dat de oplossing bijna een pH van 7 gekregen heeft.

Conclusie:
De stoffen marmer en baksteen reageren het meest met zuur. Hout, lood en hout reageren wel met zuur maar langzaam. PVC reageert totaal niet met het zuur en is daarom ook niet aangetast.


Resultaten proef 4:
pH van het water voor de proef: 7,05
pH van het water na de proef met zwavel: 5,53
pH van het water na de proef met koper en salpeterzuur: 1,56

De pH waarde van het water daalt gigantisch snel. Deze waardes zijn ontstaan door de gassen maximaal 2 minuten door het water heen te laten borrelen.

Waarnemingen:
Verbranding van zwavel: Ontstond een blauwe vlam op het vaste zwavel. Dampen waren niet zichtbaar.

Reactie tussen koper en salpeterzuur: Oplossing werd groen -> blauw -> turquoise.
Rode dampen ontstonden meteen toen het koper met salpeterzuur in contact kwam.
Oplossing werd zeer warm.

Makkelijk leesbare versie (je kan hem het beste downloaden!): https://docs.google.com/open?id=0B4TenGHJ-wPbdC1VRWVXR2g4UlU