Hoofdstuk 7 t/m 9, Materie (gedeelte)

Samenvatting ANW hoofstuk 7, 8, 9:

Hoofdstuk 7:
- Empedocles (495-435 voor Christus):
o Bedenkt de elementenleer, archè wordt losgelaten
 Archè = grondbeginsel, basis voor alles

- Elementleer van Empodocles (algemeen aanvaard):
o Idee houdt 21 eeuwen stand
o Verbranden is uiteenvallen van materie in vier elementen:
 Vuur warm droog
 Aarde (as) koud droog
 Water koud vochtig
 Lucht (rook) warm vochtig
• In China 5 elementen; hout, vuur, aarde, metaal, water


- Aristoteles (384-322 voor Christus):
o Elementen: datgene waarin andere stoffen kunnen worden opgesplitst, maar die zelf niet verder te splitsen zijn
o Elementen: dragers van fundamentele eigenschappen:
 Koud
 Warm
 Vochtig
 Droog

- Tot in de Middeleeuwen elementenleer, dan komen de alchemisten:
o Doel van de alchemisten: transmutatie (overgang)
o Doel Oosterse alchemisten:
 Medicijnen
 betekenis van ziek - gezond / jong - oud
o Doel Westerse alchemisten:
 Chemische technieken, bijvoorbeeld destilleren
 Het omzetten van lood en zink in goud

- Alchemie in de huidige wetenschap:
o …
o …

- Paracelsus (1493 – 1541):
o Zijn filosofie ging tegen de gangbare geneeskunde in:
 Niet de viersappentheorie:

• Het lichaam is gezond als er evenwicht is tussen bloed, slijm, gele gal en zwarte gal)
 Maar bedacht leer van tria prima:
• Het lichaam is een chemisch geheel en is gezond wanneer er evenwicht is tussen zwavel, kwik en salmiak
o Geloofde niet in behandeling van symptomen, maar in behandeling van lichaam, ziel en geest
o Hij was de eerste beoefenaar van de medische geneeskunst, vanaf die tijd werd scheikunde een wezenlijk onderdeel van elke medische opleiding

- Flogistontheorie:
o Stoffen bestaan voor een groot deel uit een licht, onzichtbare stof: flogiston.
 Bij verbranding ontwijkt de flogiston uit de stof.
o Boyle (1627 – 1691)
 Elementen zijn enkelvoudige stoffen die niet verder te ontleden zijn.
 Na verbranding blijft er een luchtrest over die niet kan verbranden
o Georg Ernst Stahl (1660 – 1734)
 Bedacht de flogistontheorie
o Priestley (1733 – 1804)
 Hij ontdekte in 1774 zuurstof als deel van lucht
 Stikstof was gas verzadigd met flogiston
o Lavoisier (1743 – 1794)

 Hij verenigde in één systeem de elementopvattingen van Boyle en de inzichten van de gassen in de lucht
 Nieuwe verbrandingstheorie - (de balans was belangrijk meetinstrument) de massatoename bij het verbranden van metaal is precies gelijk aan de massa afname van de lucht - ‘gas’ (zuurstof) was dus belangrijk voor verbranding
 Flogistontheorie verworpen

- Paradigma:
o Een overkoepelende theorie waar andere theorieën ondervallen.
o Wordt pas verworpen als het echt niet anders kan

- Chemische reactie:
o Een proces waarbij atomen en/of moleculen chemische bindingen aangaan, dan wel waarbij dergelijke verbindingen worden verbroken
 Permanenten
 Lijmen
 Verbranden

- Hoogoven:
o Een installatie waarin ijzererts en koolstof worden gemengd en zo sterk verhit dat via een aantal chemische reacties 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.
o De oven is geladen met lagen houtskool (koolstof), afgewisseld met lagen ijzererts

o De houtskool verbrandt onvolledig. Het gevormde mono-oxide reageert met het ijzererts. Het ijzer begint zich te vormen en er ontwijkt koolstofdioxidegas

- Atoommodellen:
o Democritus:
 Materie opgebouwd uit ondeelbare eenheden: atomen
• A-tomos betekent on-deelbaar
 Pas aan het eind van de 19e eeuw opgenomen, daarvoor werd vastgehouden aan de vierelementenleer
o Dalton (1766 – 1844):
 Gaf de atoomtheorie van Democritus wetenschappelijke inhoud - atomen verbinden zich altijd in de eenvoudigste verhouding tot moleculen, gasvormige elementen zijn opgebouwd uit éénatomige deeltjes
o Thomson (1852 – 1940):
 Breidde de atoomtheorie uit
 Ontdekte elektronen
 Krentenbolmodel
• De positieve lading heeft zich als een bolvormig geheel verspreid. De negatieve elektronen zijn daarbij aanwezig als de krenten in een krentenbol
o Rutherford (1871 – 1937):

 Ontdekte dat protonen in kern van het atoom zaten, elektronen eromheen.
 Vermoedde dat er ook neutronen bestonden
o Bohr (1885 – 1962):
 Beschreef hoe elektronen zich rondom de kern bewegen in banen
 Elektronen hebben energie die kan vrijkomen
 Van grote betekenis voor de ontwikkeling van de theoretische chemie in de eerste helft van de 20e eeuw
o Chadwick (1891 – 1974):
 Ontdekte de neutronen

- Periodiek systeem der elementen:
o Bedacht door Mendelejev
o Gebaseerd op de periodieke terugkeer van dezelfde chemische eigenschappen van elementen

- Samenvatting boek:
o Elementbegrip:
 De ontwikkeling van het elementbegrip loopt van de vijfelementenleer in China, de vierelementenleer in het oude Griekenland tot het atoombegrip van Dalton aan het begin van de negentiende eeuw. Vanaf toen heeft het elementbegrip zich ontwikkeld tot het elementbegrip dat we nu kennen.
o Atoombegrip:

 In het oude Griekenland ontwikkelde Democritus al het atoombegrip. Dit heeft echt heel lang stilgelegen. Pas na de Middeleeuwen werd het door Dalton weer opgenomen en uitgewerkt.
o Van alchemie tot chemie:
 De chemie heeft zich ontwikkeld uit de alchemie, die in de Middeleeuwen op haar hoogtepunt was. Na onderzoekingen van Boyle en de vervanging van de flogistontheorie door de ‘moderne’ verbrandingsreactie ontstond de moderne chemie.
o Atomaire deeltjes:
 Het atoombegrip heeft zich vanaf het eind van de negentiende eeuw sterk ontwikkeld. Allereerst de ontwikkeling van het elektron, later de ontdekking van het proton en nog veel later van het neutron. Maar de ontwikkeling gaat onverminderd door.

Hoofdstuk 8:
- Productiewijzen:
o Ambachtelijk:
 Trial and error
 Technieken worden vastgelegd
 Bij gebruik van vastgelegde technieken een kwalitatief hoog en constant product
 Er wordt niet gezocht naar verklaringen
o Technologisch:
 Systematisch zoeken naar geschikte stoffen met behulp van kennis van stoffen
 Systematisch zoeken naar beste werkwijzen gebaseerd op natuurwetschappelijke kennis
 Er kan verklaard worden dat een bepaalde techniek leidt tot een product met die eigenschappen
 Er kan worden voorspeld welke producteigenschappen het gevolg zijn van de gekozen techniek


- Ontwikkelingen van gebruik metalen:
o Steentijd:
 Er was nog maar een beperkte materiaalkeuze. Met vuurstenen bijltjes werden dierenhuiden doorgesneden
 Pijlpunten van vuurstenen werden aan houten speren vastgemaakt om dieren te doden.
o Bronstijd:
 Zuiver koper is zacht en daardoor niet geschikt om werktuigen van te maken
o IJzertijd:
 De techniek van de bereiding van ijzer uit ijzererts komt uit China
 IJzererts + steenkool = gietijzer
o Stoomtijdperk:
o Olietijd:
 Het huidige tijdperk

- Legering:
o Mengsel van metalen
 Brons = legering koper en tin
o De legering is veel harden dan de oorspronkelijke metalen

- IJzer
o De techniek van de bereiding van ijzer uit ijzererts komt uit China
o IJzererts + steenkool = gietijzer
 Al snel werd uit gietijzer staal gemaakt, dan moest men het koolstofpercentage omlaag brengen, dat kon men doen met behulp van de Chinese blaasgalg
o Van gietijzer werden messen, bijlen, pannen, enzovoorts gemaakt

o Staal was veel sterker

- Blokschema’s:
o Schema dat duidelijk de productie van bijvoorbeeld een metaal laat zien

- Aluminium:
o Licht en sterk
o Niet zeldzaam want het is het meest voorkomende materiaal in de aardkorst
o Zeer onedel: reageert met erg veel stoffen en is dus nooit als zuiver metaal in de natuur te vinden (daarom vroeger zeer kostbaar)
o Werd vroeger gemaakt door bauxiet met natrium te laten reageren, maar dat was erg duur, sinds de 19e eeuw wordt het gemaakt door elektrolyse

- Natuurlijke kleurstoffen:
o Wede:
 Een Europese blauwe kleurstof
o Meekrap:
 Plant waaruit alizarine, een rode kleurstof, werd gewonnen
o Indigo:
 Een blauwe kleurstof die wordt gebruikt voor het verven van wol, katoen en linnen
 Vroeger veel gebruikt
 Afkomstig uit India


- Synthetische kleurstoffen:
o Perkins wilde kinine (geneesmiddel tegen malaria) ontwikkelen, maar er ontstond mauveïne (een blauwe kleurstof)
o Ook wel chemische kleurstoffen genoemd
o Goedkoper dan natuurlijke kleurstoffen
o Betere kwaliteit en grotere zuiverheid dan natuurlijke kleurstoffen

- Gevolgen synthetische kleurstoffen:
o Duitsland begon met produceren van grote hoeveelheden goedkope kleurstof
 Grote rijke Duitse bedrijven
o Vraag naar natuurlijke kleurstoffen uit India stopte
 Miljoenen mensen in India werkeloos
o Steeds meer verschillende kleuren

- Chemische industrie:
o Engeland startte met ontwikkeling chemische kleurstoffen
o Duitsland nam het werk over, want gebruikte nieuwere technieken en mechaniseerden alles zo snel mogelijk
 Productie in Duitsland werd goedkoper
o Engeland vernieuwde chemische industrie toen Duitsland door de Eerste Wereldoorlog niet meer aan het buitenland leverde

- Biotechnologie:

o Methode van produceren van stoffen met behulp (micro)organismen en enzymen.
o Klassieke biotechnologie:
 Biotechnologie = methode van produceren met behulp van (micro-) organismen
 Er wordt gebruikt gemaakt van kennis uit de biochemie, microbiologie en proceskunde
• Uitvinding van de microscoop en schaalvergroting industrie was belangrijk
 Je komt het tegen in de genees- en voedingsmiddelenindustrie
• Kaas
• Yoghurt
• Bier
o Moderne biotechnologie:
 Moderne biotechnologie = gericht ontwerpen van micro-organismen en het beheersen van processen spelen een grote rol (naast enzymen en micro-organismen)
 Voorbeelden van moderne biotechnologie:
• Recombinant-DNA-technologie (bijvoorbeeld de stier Herman)
• Celfusietechnologie

- Fermentatie:
o Micro-organismen worden gebruikt om stoffen anaeroob (zonder zuurstof) om te zetten in andere stoffen:
 Dit kent meestal twee fasen:

• Vermenigvuldiging van micro-organismen
• Op grote schaal vind specifieke omzetting plaats, waarbij het product ontstaat
 De gebruikte micro-organismen zijn gisten, schimmels, of bacteriën
o De bioprocestechnologie is in samenspraak met de microbioloog en de geneticus verantwoordelijk voor de keuze van procesvoering. In de klassieke biotechnologie speelt der chemicus geen rol, in de moderne biotechnologie is hij één van de belangrijkste deelnemers aan de samenspraak.

- Ontwikkeling medicijnen:
o Dankzij moderne biotechnologie kunnen veel meer medicijnen worden gemaakt
o Dankzij moderne biotechnologie kunnen menselijk/dierlijke stoffen (cytokine, eiwitten) geproduceerd worden

- Genetische erosie:
o De verscheidenheid in erfelijk materiaal neemt sterk af
o Rassen kunnen verdrongen worden wanneer alleen de betere soorten organismen gekweekt worden
 Één superras is juist kwetsbaarder, als er een virus komt die dat soort aantast heb je niets meer

- Samenvatting boek:
o Metalen:
 De ontwikkeling en het gebruik van metalen is besproken. Ook andere metalen zijn aan bod gekomen: goud en aluminium.
 Goud wordt tegenwoordig uit goudhoudend gesteente gewonnen door dat gesteente op te lossen in kwik. Daarna scheidt men het kwik en goud door destillatie.

 Aluminium is een vrij nieuw metaal. Toch heeft het al een grote vlucht gemaakt. Aluminium wordt gemaakt uit de grondstof bauxiet en wordt vanwege de grote hoeveelheden en toepassingsmogelijkheden breed gebruikt.
o Kleurstoffen:
 Indigo is een bekende kleurstof. Vroeger werd et gemaakt uit een stof die in de indigoplant aanwezig is. Een erg arbeidsintensief werk dat in landen als India wordt uitgevoerd. Het synthetisch gemaakte indigo heeft er voor gezorgd dat Europa de chemische industrie tot grote bloei kwam. Tegelijk betekende dat de ondergang van de indigo-industrie in India. Ook kwam de productie van andere kleurstoffen op gang.
o Biotechnologie:
 Biotechnologie is het maken van stoffen door (micro-)organismen. Moderne biotechnologie is het modificeren van micro-organismen om ze andere functies te laten uitvoeren. Bijvoorbeeld het inbouwen van genen in planten om ze beter bestand te maken tegen ziektes. Schaalvergroting is een belangrijke methode bij de ontwikkeling van een nieuw product. Ook bij het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen speelt de biotechnologie een grote rol. Hierbij worden genen in het DNA van dieren of bacteriën gemodificeerd die daardoor een geneesmiddel produceren. Etnische aspecten spelen daarbij ook een rol: hoe ver kun je daarbij gaan?
o Brandstofcellen:
 Brandstofcellen hebben de toekomst, zowel voor stationaire als mobiele toepassingen. Een stationaire toepassing is een warmekrachtinstallatie die warmte en elektriciteit produceert. Een mobiele toepassing is een brandstofcel in voertuigen zoals bussen en personenauto’s. Een brandstofcel is een soort batterij, alleen kan deze geen energie opslaan en gebruikt ze een brandstof. Bekende brandstoffen die gebruikt worden in brandstofcellen zijn waterstof en methanol.


Hoofdstuk 9:
- Fossiele brandstoffen:
o Koolstofverbindingen die zijn ontstaan als resten van plantaardig en dierlijk leven uit het geologisch verleden van de aarde
o Aardgas
o Aardolie
o Steenkool
o (Bruinkool)

- Aardolie:
o Verwerking van ruwe aardolie:
 Stap 1: gefractioneerde destillatie: de olie wordt gescheiden in een aantal fracties
 Stap 2: vacuümdestillatie (= scheidingsproces!)
 Stap 3: kraken ( = chemisch proces!): tijdens het kraakproces wordt benzine op grote schaal bijgemaakt, grote moleculen worden dan in stukken gebroken. Hierbij ontstaan ook stoffen die als brandstof kunnen dienen voor het maken van kunststoffen

- Oliecrisis 1973:

o Arabische landen boycotten Het Westen en verhoogden de olieprijs met 70%
o Reden boycot: opstelling conflict tussen Israel en de Palestijnen
o Grote economische gevolgen
 Benzine op rantsoen
o Politieke gevolgen:
 Nederland stond niet meer achter Israel
o Wereldwijde gevolgen:
 Veel landen een hogere staatsschuld