Hoofdstuk 7, 8, 9, 10

H7 Elektronenoverdracht
Reacties waarbij een elektronenoverdracht plaatsvindt noem je redoxreacties. Deze reacties bestaan uit een OXidator (deze neemt elektronen op) en een REDuctor* (deze staat elektronen af). In Binas tabel 48 zijn de vergelijkingen van de reductoren en oxidatoren te vinden; elke regel geeft een halfvergelijking weer van een stof, van links naar recht zie je het aantal elektronen dat de OX opneemt en van rechts naar links het aantal dat de RED afstaat.*
Bepaalde stoffen reageren alleen als OX in bepaalde omstandigheden. SO4 2- ionen reageren alleen als ze aanwezig zijn in geconcentreerd zwavelzuur. En NO3 - ionen reageren alleen als ze aanwezig zijn in een salpeterzuuroplossing.

De elektrochemische cel bestaat uit de volgende onderdelen:
- twee halfcellen, waarin zich een OX en een RED bevinden;
een metaaldraad, soms met ampèremeter die de halfcellen met elkaar verbindt;
een elektrolytoplossing, meestal een zoutbrug die een verbinding vormt tussen de OX en RED die met elkaar reageren.

In de halfcel met de sterkste reductor bevindt zich de negatieve elektrode en in de halfcel met de sterkste oxidator bevindt zich de positieve elektrode.* Redoxreacties die slechts verlopen met behulp van elektrische energie noem je elektrolysereacties.

De onderdelen van een elektrolyseopstelling zijn:
een gelijkspanningsbron;
twee elektroden, meestal koolstof (C) of platina (Pt);
stroomdraden, om de elektroden met de spanningsbron te verbinden;
een vat, waarin zich de stoffen bevinden.

De negatieve elektrode zit (net zoals bij de elektrochemische cel) in de halfcel met de sterkste reductor en de positieve elektrode bevindt zich dan logischer wijs in de halfcel met de sterkste oxidator.

Gemeenschappelijke eigenschappen van metalen:
hoge smeltpunten (behalve kwik);
geleiden elektrische stroom;
lossen niet op in allerlei oplosmiddelen;
gemakkelijk te vervormen;
en ze mengen in gesmolten toestand, waardoor een legering/alliage ontstaat.


H8 Koolstofverbindingen
koolwaterstoffen zijn verbindingen die uitsluitend bestaan uit koolstofatomen en waterstofatomen. In een onvertakt koolwaterstofmolecuul is elk C-atoom met maximaal twee andere C-atomen verbonden. En in een vertakt koolwaterstofmolecuul is minstens één C-atoom verbonden met drie of vier andere C-atomen.
We spreken van een verzadigd koolwaterstofmolecuul als er uitsluitend enkele bindingen tussen C-atomen voorkomen. Van een onverzadigd koolwaterstofmolecuul is er sprake wanneer er één of meer dubbele bindingen tussen C-atomen voor komen.

Naamgeving
In de naam van een verbinding zet je een komma tussen twee getallen. Tussen een getal en een letter zet je een streepje.

Algemene formules
Alkanen: CnH2n+2
Alkenen: CnH2n

Karakteristieke groepen
De karakteristieke groep van de alkaanzuren is te herkennen aan de formule -COOH (C, dubbelgebonden O, OH).
Die van de alcoholen is te herkennen aan -OH. En de karakteristieke groep van de esters is te herkennen aan -COOC (C, dubbelgebonden O, O, C)

Tijdens een additiereactie worden er twee (halogeen)atomen toegevoegd aan een alkeen, waardoor de dubbele binding van het alkeen verdwijnt. Behalve met halogenen, kunnen additiereacties ook worden uitgevoerd met waterstof en water. Bij de additie van waterstof aan een alkeen ontstaat er een alkaan, bij de additie van water aan een alkeen ontstaat er een alkanol.

Een ester bestaat altijd uit een zuur en een alcohol. In een ester bevinden zich H+ ionen die zich gedragen als een katalysator. Je kunt ester ook laten reageren met water, er ontstaat dan een alcohol en een zuur. De ester wordt als het ware ontleed door het water, dit proces noem je hydrolyse.
Oliën en vetten zijn esters waarbij per molecuul drie estergroepen aanwezig zijn. Daarom noem je dit tri-esters. Ze bestaan voornamelijk uit glycerol (een alcohol) en alkaanzuren met lange koolstofketens, deze noem je vetzuren. Als een olie of vet langdurig wordt verwarmt in aanwezigheid van water treed hydrolyse op. De ester valt dan uiteen in glycerol en één of meer vetzuren.
Een verschil tussen een vet en een olie is dat een vet vast is bij kamertemperatuur en een olie niet. Een ander belangrijk verschil is echter de aanwezigheid van meerdere dubbele bindingen in een oliemolecuul. Door hier water aan toe te voegen wordt dit verschil opgeheven en verandert de vloeibare olie in een vast vet. Dit noem je vetharding.


H9 Polymeren
Moleculaire stoffen met zeer lange moleculen noem je polymeren. Voorbeelden van natuurlijke polymeren zijn: eiwitten en koolhydraten. Voorbeelden van synthetische polymeren zijn plastics en polyesters.
Kunststoffen die zacht of vloeibaar worden bij verwarming noem je thermoplasten. Deze moleculen zijn onderling verbonden door vanderwaalsbindingen. Van echt smelten is echter geen sprake. De temperatuur waarbij een kunststof zacht wordt, noem je het verwekingspunt.
Kunststoffen die niet zacht en vloeibaar worden bij verwarming noem je thermoharders. Deze moleculen zijn onderling met elkaar verbonden door atoombindingen. Thermoharders hebben geen verwekingspunt. Uiteindelijk zal bij een bepaalde temperatuur de stof wel volledig ontleden en dus blijvend van uiterlijk veranderen.

Een stugge kunststof kun je soepeler maken met behulp van een weekmaker.
Een kunststof zoals piepschuim krijg je door een zogenaamd blaasmiddel toe te voegen. Dit is een zeer vluchtige stof die tijdens de vorming van het plastic verdampt en zo dampbellen creëert in de kunststof die zorgen voor de luchtige ‘cellenstructuur’.

De grondstoffen waaruit polymeren gemaakt worden noem je monomeren, de reactie waarin deze moleculen met elkaar reageren noem je polymerisatiereacties. Bij zo’n reactie wordt de dubbele binding verbroken waardoor het met een ander monomeer kan verbinden.
De monomeren waaruit natuurlijke polymeren bestaan noem je aminozuren. Deze hebben een karakteristieke groep, namelijk: -NHCO (N, H, C, dubbelgebonden O). Dit noem je een peptidebinding. Koolhydraten zijn stoffen waarin uitsluiten C-, H-, en O-atomen voorkomen. Je noemt koolhydraten ook wel sachariden.


H10 De chemische industrie
Olie is een mengsel van een heleboel verschillende vloeistoffen. Hierdoor heeft olie een kooktraject. Dit mengsel kun je scheiden door destillatie. Een bedrijf waar dit gebeurt noem je een olieraffinaderij. Het destilleren vindt hier plaats in enorme destillatiekolommen. Hieronder staan de verschillende oliefracties:

Bij een kraakreactie deel je een alkeen/alkeenmolecuul in kleinere stukjes, bijvoorbeeld C10H22 --> C8H18 + C2H4

IJzer wordt gemaakt uit ijzererts, wat voornamelijk bestaat uit ijzer(III)oxide. Dit gebeurt in de hoogovens. Onder in de hoogovens wordt een vloeistof afgetapt wat een mengsel van koolstof en vloeibaar ijzer is. Dit ijzer is dan nog te bros om te verwerken, en moet dan een nabehandeling ondergaan. Deze nabehandeling dient om de koolstofatomen eruit te verwijderen. IJzer waar nog maar een beetje koolstof in zit noem je staal.
Als er gedurende een lange tijd zuurstof door het ruwe ijzer wordt geleidt, neemt de concentratie koolstof ook af. Uiteindelijk als er nog ongeveer 0.1 tot 1.5 massaprocent koolstof in zit krijg je blik.

Elk blok in een blokschema stelt één onderdeel van het totale proces voor. De pijlen stellen de aan- en afvoer van de verschillende stoffen voor.
Wanneer fossiele brandstoffen worden verbrandt ontstaat er koolstofdioxide en water. Bij onvolledige verbranding ontstaat er ook nog koolstofmono-oxide en onverbrande koolwaterstoffen. Vaak zit er ook nog zwaveldioxide en stikstofoxide in. Deze laatste twee leveren een grote bijdrage aan de verzuring van het milieu. Al deze stoffen houden ook warmte vast, en zorgen voor een (versneld) broeikaseffect.
Maatregelen hiertegen zijn:
koolstofdioxide uitstoot verminderen;
duurzame energiebronnen gebruiken;
het terugdringen van het autogebruik;
en stoppen met de productie van bijvoorbeeld cfk-gassen.

Het gebruik gaan maken van duurzame energiebronnen is waarschijnlijk de meest ‘makkelijkst’ toepasbare maatregel. Voorbeelden van duurzame energie bronnen zijn zonne-energie, windenergie, waterenergie en energie uit biomassa. Energie uit biomassa kan worden verkregen door vergisting, verbranding, pyrolyse (verhitten van bepaalde stoffen zonder de aanwezigheid van zuurstof waardoor houtskool, olie en gas ontstaan) en vergassen.


*TIP*
*REDuctor - hierin is het woord reduction te vinden, wat vermindering betekent.
*Binas tabel 48 - een redoxreactie kan alleen plaatsvinden als de OX boven de RED staat in Binas tabel 48.
*Reductor - dit is - (min) net zoals de negatieve elektrode - (min) is.
*Oxidator - dit is + (plus) net zoals de positieve elektrode + (plus) is.