Wat is een chemische reactie?

Een chemische reactie is een proces waarbij atomen en/of moleculen chemische bindingen aangaan, een chemische binding is de aantrekkingskracht tussen 2 atomen, maar er worden wel andere verbindingen verbroken. Het mengsel van uitgangsstoffen en producten van een reactie heet de reactanten. Moleculen die een chemische reactie ondergaan, doen dat heel erg snel. De atomen die elkaar ontmoeten hebben daar enkele tientallen femtoseconden voor nodig. Één femtoseconde is 10 tot de -15e seconde dus kan je nagaan hoe snel dat dan is.
Bij mengen en scheiden van stoffen verandert er niets aan de moleculen, dat gebeurt bij een chemische reactie wel. Daarbij verdwijnen stoffen en ontstaan er andere stoffen voor in de plaats. Voorbeelden van chemische reacties zijn ontleding, synthese en verbranding.

Chemische producten.

Aardolie
Aardolie wordt in de industrie verwerkt tot een grote verscheidenheid aan handelsproducten, waarvan het grootste gedeelte (bijna 90%) in de vorm van benzine, kerosine, gas- en stookolie als brandstof gebruikt wordt. Daarnaast zijn aardoliefracties ook een belangrijke grondstof voor smeerolie en oplosmiddelen en voor de petrochemische industrie. Aardolie wordt in de industrie gedestilleerd. Destilleren is het scheiden van 2 of meer stoffen. Aardoliedestillatie is gebaseerd op kookpunten van de stoffen waaruit aardolie is opgebouwd. Gefractioneerde destillatie van aardolie betekent dat een zekere hoeveelheid van dat mengsel aan destillatie wordt onderworpen, waarbij het destillaat wordt opgevangen in fracties die onderling van samenstelling verschillen doordat zij steeds minder vluchtige bestanddelen bevatten. Als dus een deel van het mengsel aan de kook wordt gebracht, komt er een damp vrij, deze damp wordt dan volledig gecondenseerd.

Rubber en plastic
Voor het synthetisch produceren van rubber is polymerisatie vereist, een proces dat ook gebruikt wordt in de productie van plastics. Polymerisatie is het samenvoegen van kleine koolwaterstoffen tot een lange keten. Er bestaan 2 soorten: Additiepolymerisatie en condensatiepolymerisatie. Voor additiepolymerisatie is een dubbele binding in de kleine eenheid noodzakelijk. De kleinste eenheid waarmee men kan polymeriseren is etheen. Het polymeer dat zich daarmee vormt is polyetheen. Bij condensatiepolymerisatie wordt uitgegaan van moleculen die twee functionele groepen hebben, bijvoorbeeld een combinatie van carbonzuurgroepen, aminegroepen en alcoholgroepen.

Hoogovens.

Een hoogoven is een installatie waarin ijzererts en koolstof worden gemengd en zodanig sterk verhit worden dat vloeibaar ijzer ontstaat waarin een zeker percentage koolstof is opgelost, dat vervolgens kan worden afgetapt. De koolstof dient tegelijkertijd als brandstof voor de verhitting en als reductiemiddel van het ijzererts.
Beneden bij een hoogoven zitten blaasmonden, daar wordt hete lucht ingeblazen (ongeveer 1200 graden.) Deze lucht wordt eventueel aangerijkt met zuurstof. De zuurstof uit de wind verbrandt de koolstof uit de cokes, dat bovenin zit. Cokes is het product van droge destillatie van steenkolen. Er wordt dan koolstof gevormd, het koolstof gas, dat een temperatuur van ongeveer 2200 °C heeft stijgt op. De ijzeroxides in de sinter smelten het tot vloeibaar ijzer. Dit vloeibaar ijzer dringt door de cokeslagen, en verzamelt beneden in de hoogoven (de zogenaamde haard van de hoogoven). Moderne hoogovens produceren 6000 tot 10.000 ton ijzer per dag. Voordat men hoogovens gebruikte, werden laagovens gebruikt, die werkten hetzelfde maar het ijzer werd niet zodanig verhit dat het goed vloeibaar was.

Belangrijke reactievergelijkingen in een hoogoven zijn:
Energie opleverende verbranding van koolstof
Vorming van het gasvormige reductiemiddel koolmonoxide
Reductie van ijzeroxide tot ijzer

Koolstof.

Joseph Black, een Schotse schei- en natuurkundige, ontdekte in de jaren 1750 voor het eerst koolstof dioxide. In de chemische industrie wordt koolstof geproduceerd door suiker thermisch af te breken in afwezigheid van zuurstof. Wanneer koolstof reageert met zuurstof vormt het drie stoffen: koolstofmono-oxide (CO), koolstofdioxide (CO2) en koolstof suboxide (C3O2). De eerste twee stoffen spelen een belangrijke rol in industriële processen. Bij aardgasproductie komen en veel stoffen vrij die bestaan uit koolstof en waterstof. Koolmonooxide wordt gebruikt als reductor in de metaalbewerkende industrie. Verschillende koolstofverbindingen zijn industriële oplosmiddelen. Koolstof is zeer schadelijk voor je gezondheid. Inhalatie van vaste koolstof en koolmonooxide ka leiden tot permanente schade aan de longen en het hart. Arbeiders die betrokken zijn bij de productie van vaste koolstof krijgen vaak te kampen met longontsteking.

Aantasting van het milieu.

Sinds het begin van de industriële revolutie in 1850, hebben menselijke processen ervoor gezorgd dat er broeikasgassen zoals CFK's en koolstofdioxide werden uitgestoten. Dit heeft voor een milieuprobleem gezorgd: de hoeveelheid broeikasgassen is zo gigantisch gegroeid, dat het klimaat van de aarde verandert omdat de temperatuur stijgt.
Koolstofdioxide is een van de meest overvloedige gassen in de atmosfeer.
Als gevolg van menselijke activiteiten is de hoeveelheid koolstofdioxide die uitgestoten wordt de afgelopen 150 jaar enorm gestegen. Als een gevolg hiervan is de hoeveelheid koolstofdioxide die uitgestoten is groter dan die die opgeslagen zit in biomassa en oceanen.
Tussen 1850 en 1998 is de concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer gestegen van 280 tot 364 ppm (ppm betekend parts per million) en dit is vooral te danken aan de menselijke activiteiten tijdens en na de industriële revolutie die in 1850 begon. Mensen hebben de hoeveelheid koolstofdioxide in de lucht verhoogd door het verbranden van fossiele brandstoffen, het produceren van cement en door land te ontginnen en bos te verbranden. Ongeveer 22% van de huidige atmosferische koolstofdioxide concentraties bestaan als gevolg van menselijke activiteiten, er van uitgaande dat er geen verandering is opgetreden in de natuurlijke hoeveelheid koolstofdioxide. De verbranding van fossiele brandstoffen is voor 70 tot 75% verantwoordelijk voor alle uitstoot van koolstofdioxide. De resterende 20-25% worden veroorzaakt door landontginning en branden en van de uitlaten van motorvoertuigen. De meeste uitstoot van koolstofdioxide is afkomstig van industriële processen in ontwikkelde landen, zoals de Verenigde Staten en Europa. De uitstoot van koolstofdioxide door ontwikkelingslanden neemt echter toe. Men verwacht dat de uitstoot van koolstofdioxide zal verdubbelen en daarna voor grote problemen zal zorgen. Koolstofdioxide blijft 50 tot 200 jaar in de atmosfeer.