Transcript Samenvatting H4 en H5 zonder koolstofchemie

§4.3 Noodzakelijke voedingsstoffen
Er zijn veel verschillende voedingsstoffen. Voorbeelden van voedingsstoffen zijn
water, eiwitten, koolhydraten, vetten, mineralen en vitamines. Deze voedingsstoffen
krijg je binnen door voedingsmiddelen te consumeren. Als je gevarieerd eet krijg je
van elke stof wat binnen.

Eiwitten
--> fundament van een cel

Koolhydraten
--> brandstof om te kunnen functioneren

Vetten
--> energiedragers

Mineralen
--> Bouwstoffen voor het skelet, cellen en weefsels

Vitamines
--> Werkzame organische verbindingen, specifieke werking
sleutelfuncties van de stofwisseling

Water
--> Bouwstof, transportmiddel, oplosmiddel en
temperatuurregelaar.
Structuurformules voedingsstoffen
Eiwitten, koolhydraten en vetten zijn koolstofverbindingen. Dat betekent dat ze een
C-romp hebben. De eiwitten, koolhydraten en vetten zijn drie aparte groepen binnen
de koolstofchemie uit paragraaf 2. Allemaal hebben ze kenmerken waaraan je ze kan
herkennen.

Eiwitten: een eiwitmolecuul heeft altijd een bepaalde combinatie van C-, H- en
N-atomen --> de peptidebinding.

Koolhydraten: in een koolhydraat is een ring van C-, H- en O-atomen aanwezig.
Glucose is het eenvoudigste koolhydraat. Een glucosering met een fructosering
(vruchtensuiker) vormt een sacharosemolecuul --> bietsuiker. Heel veel
glucoseringen vormen een zetmeelmolecuul.

Vetten: De molecuulformule van een vet bestaat alleen uit C-, H- en O-atomen.
De romp van elk vet- of oliemolecuul is ook hetzelfde. De romp is afkomstig van
een glycerolmolecuul en de zijgroepen zijn afkomstig van de vetzuren. De
zijgroepen bepalen ook of je te maken hebt met gezonde of ongezonde vetten.
(onverzadigde vetzuren zijn gezonder dan verzadigde vetzuren.)
Vitamines en mineralen
Vitamines zijn ook koolstofverbindingen maar horen niet bij één groep omdat ze geen
gemeenschappelijke kenmerken in hun structuurformules hebben.
Mineralen zijn geen koolstofverbindingen maar stoffen met één atoomsoort die een
metaal is. Mineralen zijn nodig en zijn bijvoorbeeld atoomsoorten die natrium, ijzer of
zink bevatten.
§4.4 Afbraak van voedingsstoffen
Waarvoor zijn voedingsstoffen nodig?
Voedingsstoffen zijn nodig om je chemische fabriek (je lichaam) draaiende te houden.
De koolhydraten en vetten vormen de brandstof. Met behulp van zuurstof (die je
inademt) verbranden die koolhydraten en vetten en ontstaat er koolstofdioxide en
water. De energie die vrijkomt wordt weer gebruikt voor activiteiten in je lichaam.
Een ander deel van je voedingstoffen worden afgebroken tot kleinere moleculen en
worden gebruikt voor reacties die zorgen voor nieuwe stoffen. Die nieuwe stoffen zijn
bijvoorbeeld nodig om nieuwe cellen te maken. Voor dit alles is een temperatuur van
37° C nodig en daarom moeten sommige reacties sneller gebeuren. Daarvoor worden
katalysatoren gebruikt. Deze maakt je lichaam zelf en heten enzymen. Elke reactie
heeft zijn eigen enzym. Elke enzym is pH-gevoelig en kan maar 1x gebruikt worden.
De spijsvertering
Onverteerbare stoffen uit brood, peulvruchten en verse groenten en fruit gaan naar
de dikke darm waar ze de stoelgang bevorderen. Dit zijn de vezels. Veel
voedingsstoffen reageren eerst met water waarbij ze afgebroken worden tot kleinere
moleculen die makkelijker getransporteerd kunnen worden. Dit heet hydrolyse.
(Ontleding d.m.v. water).

Hydrolyse van eiwitten: als eiwitten reageren met water ontstaan er kleinere
moleculen --> aminozuren. Reactie --> water breekt de peptidebinding -->
water hecht zich aan het N-atoom en de OH-groep en C-atoom gaan binden.
Het O-atoom is afkomstig van het water (H2O). Die aminozuren worden
gebruikt om eiwitten en enzymen te maken. Aminozuren die je lichaam niet kan
maken krijg je door je voeding en heten essentiële aminozuren.

Hydrolyse van koolhydraten: Uit koolhydraten is glucose te halen dat nodig is
voor de energievoorziening. De glucose ontstaat door de bietsuiker of zetmeel
(vormen van koolhydraten) te laten reageren met water waarbij glucose
ontstaat.

Hydrolyse van vetten: De romp van een vet- of oliemolecuul is een
glycerolmolecuul en de zijgroepen zijn vetzuren. Als een vet- of oliemolecuul
reageert met water ontstaan altijd glycerol en vetzuren. Een deel van de
vetzuren zijn voor de brandstofvoorziening. De rest zijn de bouwstoffen van de
lichaamscellen of zijn omgezet in andere stoffen. Die andere stoffen zijn voor de
aanleg van het hersenweefsel, de spierwerking, de bloedstolling, regeling
bloeddruk en afweer tegen ziektes. Reactie --> water breekt op drie plaatsen
de binding van O- en H- atomen in een vetmolecuul. Aan de glycerolrest
hechten drie H-atomen (afkomstig van het water) en aan de vetzuren hechten
drie OH-groepen. (afkomstig van het water). Er zijn vetzuren die je lichaam niet
kan maken en je uit je voeding moet halen dit zijn de essentiële vetzuren.
4.6 Additieven (ADI-waarde t/m Papierchromatografie)
ADI-waarde van additieven
De ADI-waarde is de Aanvaardbare Dagelijkse Inname van een stof uitgedrukt in mg
per kg lichaamsgewicht. Dit is heel belangrijk omdat er mensen zijn die overgevoelig
zijn voor sommige kleurstoffen.
Papierchromatografie
Door middel van deze scheidingsmethode kan je nagaan uit hoeveel componenten
een kleurstof bestaat. Papierchromatografie is een scheidingsmethode die berust op
het verschil in adsorptievermogen (de mate waarin een stof vloeistoffen of gassen
kan opnemen) en het verschil in oplosbaarheid van de componenten uit het mengsel.
Praktijk: Breng op een papier extracten aan van de kleurstoffen die getest worden.
Zet het papiertje in een beker met loopvloeistof (mengsel van verschillende
oplosmiddelen waarin de kleurstoffen kunnen oplossen). De loopvloeistof wordt door
het looppapier omhoog gezogen. Als de loopvloeistof de kleurextracten heeft bereikt
worden de kleuren ook mee naar boven gezogen. Uiteindelijk zal de loopvloeistof niet
verder stijgen en kan je het papiertje uit het bekerglas halen. Je het nu een
chromatogram. Niet alle kleurstoffen zijn even ver omhoog gezogen omdat er
namelijk een verschil is in adsorptie. Sommige kleurstoffen adsorberen sterker aan
het papieroppervlak dan andere en sommige kleurstoffen lossen beter op in de
loopvloeistof. De stof die het meest oplost en het minst adsorbeert komt het hoogst
en de stof die het meest adsorbeert en het minst oplost het laagst. Op het
chromatogram zie je de samenstelling van een verschillende kleurstoffen.
Elke stof heeft zijn eigen Rf-waarde bij een bepaalde temperatuur en bepaalde
loopvloeistof. De stof kan je bepalen door de twee afstanden op het chromatogram op
te meten. Afstand 1 is van het punt waar de kleurstoffen zijn aangebracht tot het
punt waar de kleurstof is blijven steken. Dit is afstand A. En afstand 2 is vanaf het
punt waar je kleurstoffen hebt aangebracht tot waar de loopvloeistof is getrokken. Dit
is afstand B.
De Rf-waarde kan je nu berekenen door A te delen door B.
ANDERE SCHEIDINGSMETHODEN OOK LEREN EN KENNEN!
Hoofdstuk 5
§5.2 Waaraan herken je een ontledingsreactie?
Ontledingsreacties
Een ontledingsreacties is een chemische reactie waarbij één beginstof ontleedt wordt
in meerdere eindproducten. Een ontledingsreactie kan je herkennen aan één
beginstof en meerdere reactieproducten.
Voorbeelden:

CO2 (g) --> ….
+
…….
C

C6H12O6 (s) --> …….. + …….. + ………
3C (s) + 6H2 (g) + 3O2 (g)

Ca(OH)2 (s) --> ……… + ……….. + ………
Ca
(g)
+ O2 (g)
(s)
+ O2 (g) + H2 (g)
Energie-effect van ontledingsreacties
Een ontledingsreactie kan energie nodig hebben dan is de reactie endotherm. Er kan
bij een ontledingsreactie ook energie ontstaan dan is de reactie exotherm. Wanneer
er warmte nodig is om een reactie te starten is dit GEEN verbrandingsreactie maar
kan dit een ontledingsreactie zijn.
Activeringsenergie en energiediagrammen
Wanneer er energie nodig is om een reactie op te starten heet deze benodigde
energie de activeringsenergie. Bij een endotherme moet je blijven verwarmen en bij
een exotherme reactie kan je de warmtebron weghalen. Het energieverloop kan je
weergeven in een diagram. Daarin staan twee energieniveaus --> beginstoffen en
eindproducten. Wanneer het een exotherme reactie is, is er meer energie aanwezig
bij de beginstoffen en als het een endotherme reactie is, is er meer energie aanwezig
bij de eindproducten. De afstand tussen de energieniveaus is de hoeveelheid energie
die nodig is of vrij komt. Wanneer het niveau van de beginstoffen hoger ligt dan die
van de reactieproducten is er energie vrijgekomen en als het niveau van de
beginstoffen lager ligt dan die van de reactieproducten is er energie opgenomen.
§5.3 Typen ontledingsreacties
Drie typen ontledingsreacties

Thermolyse --> d.m.v. warmte één beginstof ontleden in meerdere
reactieproducten. Een voorbeeld hiervan is de thermolyse van ijzererts zie
paragraaf 4.

Elektrolyse --> d.m.v. elektrische energie één beginstof ontleden in meerdere
reactieproducten. Voorbeeld is de ontleding van water zie paragraaf 5.

Fotolyse --> d.m.v. licht één beginstof ontleden in meerdere reactieproducten.
Voorbeeld hiervan is de fotolyse van zilverchloride waarbij zilver en chloor
ontstaan.
Reactieproducten van een ontledingsreactie
Een ontleedbare stof is altijd een verbinding. Als je een verbinding ontleedt zijn de
reactieproducten VAAK elementen (niet ontleedbare stoffen).
Een voorbeeld van een ontledingsreactie waarbij ook een verbinding ontstaan is de
ontledingsreactie van kalksteen. CaCo3
(s)
--> CaO
(s)
+ CO2
(g).
Er ontstaat ongebluste
kalk (CaO) dit is een verbinding van calcium en zuurstof. Het wordt niet verder
ontleedt omdat het niet nuttig is want ongebluste kalk wordt veel gebruikt en niet de
calcium. Als je water toevoegt aan ongebluste kalk ontstaat er gebluste kalk
(CaO2H2). Dit kom je veel tegen als beginstof in de chemische industrie en in de
bouw.
§5.4 Thermolyse in de chemische industrie
Thermolyse van ijzererts
IJzererts is een verbinding van de atoomsoorten ijzer (Fe) en zuurstof (O 2). De
bereiding van ijzer uit ijzererts gebeurt d.m.v. hoogovens en thermolyse. De
bereiding van ijzer bij 2500°C : 2 Fe2O3
(s)
--> 4 Fe
(s)
+ 3 O2
(g).
Bij 2500°C bereiden
van ijzer uit ijzererts kost veel energie en vereist dure installaties daarom wordt er
vaak koolstofmono-oxide toegevoegd die de zuurstofatomen uit de ijzererts
‘wegvangt’. Deze manier van bereiden kan al bij 1500°C en is dus goedkoper. De
reactievergelijking is als volgt: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) --> 2 Fe
(s)
+ 3 CO2 (g).
Die koolstofmono-oxide is ontstaan doordat brokken koolstof onvolledig verbranden
en er dus koolstofmono-oxide ontstaat. De ijzer en de koolstof mengen en daaruit
ontstaat gietijzer.
Van gietijzer naar staal
Door de koolstof is de gietijzer na stolling hard en breekbaar. Om het ijzer steviger te
maken wordt de koolstof uit het ijzer gehaald. Dit kan door koolstof te laten reageren
met zuurstof want dan ontstaat er koolstofdioxide in gasvorm en dat ontsnapt direct.
De ijzer die overblijft wordt verder verwerkt en wordt uiteindelijk staal.
Blokschema’s
Bijna alle fabrieken werken volgens blokschema’s. Elk blok stelt een onderdeel voor.
Hieronder staat het blokschema van een ‘normale’ chemische fabriek:

Aanvoer grondstoffen --> opslag

Grondstoffen worden voorbewerkt zodat ze makkelijker reageren.

De grondstoffen reageren met elkaar

Het reactiemengsel wordt gescheiden in eindproduct en afvalverwerking

De eindproducten gaan naar de opslag

De ongewenste bijproducten worden verwerkt tot onschadelijk afval.
§5.5 Elektrolyse en fotolyse in de chemische industrie
Productie van waterstof
Elektrolyse van waterstof: Waterstof wordt geproduceerd door water te ontleden door
middel van elektrolyse in de reactieproducten waterstof en zuurstof. Deze ontleding
d.m.v. elektrolyse kan met het toestel van Hofmann. Dit hele proces werkt niet altijd
heel goed dus wordt het niet heel veel gebruikt. Wel is het inmiddels al verbeterd
door middel van katalysatoren. In de auto-industrie zijn ze druk bezig met kijken hoe
ze een auto kunnen laten rijden op water (waterstof).
Fotolyse van waterstof: Er wordt gekeken of door middel van licht waterstof gemaakt
kan worden op een biologische manier. Op dit moment zijn er algen die wanneer ze
bestraald worden door licht water kunnen ontleden in waterstof en zuurstof alleen is
het probleem dat de zuurstof die ontstaat de algen afremt waardoor ze steeds minder
water kunnen ontleden. Wel wordt er door wetenschappers gekeken hoe algen door
middel van genetische modificatie minder gevoelig gemaakt kunnen worden voor
zuurstof dus ze meer water kunnen ontleden. Het voordeel van deze manier van
produceren is dat de algen zich kunnen verminderen dus er geen tekort komt en dat
er geen koolstofdioxide vrijkomt.