§4.1 Fossiele brandstoffen (Nova 3 havo)

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Introductie

Leerlingen leren hoe aardolie, aardgas en steenkool zijn ontstaan, waarom fossiele brandstoffen niet hernieuwbaar zijn en hoe aardolie door destillatie wordt gescheiden in fracties. Les bij Nova scheikunde 3 havo, 4e editie, hoofdstuk 4 Brandstoffen, paragraaf 4.1. Met startvraag, theorie, opdrachten Kennis en Toepassing, een verdieping en de checklist leerdoelen.

4

Brandstoffen

Paragraaf 4.1

Fossiele brandstoffen

We stoken, tanken en koken op stoffen die miljoenen jaren geleden zijn ontstaan. Waar komen ze eigenlijk vandaan?

Scheikunde havo 3 | bij Nova scheikunde 3 havo, 4e editie

Foto: Jmh2o (CC BY-SA 4.0)

Les bij Nova scheikunde 3 havo, 4e editie, hoofdstuk 4 Brandstoffen, paragraaf 4.1 Fossiele brandstoffen. Ongeveer 40 minuten, scheikunde havo 3. Image credit: LessonUp Image credit: Jmh2o, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

4.1  Fossiele brandstoffen

Leerdoelen

4.1.1

Je kunt uitleggen hoe fossiele brandstoffen zijn ontstaan.

4.1.2

Je kunt uitleggen waarom fossiele brandstoffen niet hernieuwbaar zijn.

4.1.3

Je kunt uitleggen hoe aardolie door destillatie wordt gescheiden.

De leerdoelen staan in het boek bovenaan de paragraaf. Aan het eind van de les komen ze terug in de checklist. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Startvraag

Hoe ontstond aardolie?

Aardolie wordt uit de grond gepompt, vaak diep onder de zeebodem.

Waar is aardolie van gemaakt?

A

Uit gesmolten gesteente van vulkanen

B

Uit resten van zeeplankton en zeedieren

C

Uit dinosauriërs die in de grond zakten

D

Uit hout van bossen van de laatste eeuw

Laat eerst stemmen en vraag dan naar de redenering. Aardolie is vooral ontstaan uit resten van microscopisch kleine zeeorganismen, die miljoenen jaren geleden op de zeebodem terechtkwamen. Door druk en warmte zijn ze langzaam omgezet. Dinosauriërs worden vaak genoemd, maar spelen nauwelijks een rol. Steenkool is ontstaan uit resten van planten in moerassen.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Drie fossiele brandstoffen

Aardolie

Vloeibaar. Wordt verwerkt tot benzine, diesel en kerosine.

Aardgas

Gas, vooral methaan. Wordt gebruikt om te koken en te verwarmen.

Steenkool

Vast. Werd veel gebruikt in fabrieken en elektriciteitscentrales.

Aardgas bestaat grotendeels uit methaan, CH₄; dat komt in 4.2 uitgebreider aan bod. Vraag leerlingen waar zij thuis met fossiele brandstoffen te maken hebben: de cv-ketel, de kookplaat, de auto of bus. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Opdrachten Kennis

1

Welke stof is een fossiele brandstof?

A

Hout

B

Biogas uit mest

C

Waterstof uit water

D

Aardgas

Hout en biogas komen uit materiaal dat nu of kort geleden is gegroeid, dus geen fossiele brandstof. Waterstof is geen brandstof die je uit de grond haalt. Het kenmerk van fossiel: het is miljoenen jaren geleden ontstaan uit resten van planten en dieren.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Miljoenen jaren onder druk

Resten van planten en dieren werden bedekt met lagen zand en klei. Zonder zuurstof, onder hoge druk en temperatuur, veranderden ze in miljoenen jaren in aardolie, aardgas of steenkool.

• Dat proces gaat veel langzamer dan wij brandstof verbruiken

• Daarom heten fossiele brandstoffen niet hernieuwbaar: ze raken op

Het woord fossiel betekent hier: uit een vroeger tijdperk afkomstig. Het gaat om dezelfde tijdsduur als de fossielen in een museum. Vraag leerlingen of nieuwe aardolie ontstaat: ja, maar zo traag dat het voor ons niet telt. Image credit: U.S. Fish and Wildlife Service, Wikimedia Commons (publiek domein) Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Aardolie destilleren

Ruwe aardolie is een mengsel van heel veel stoffen. In een raffinaderij wordt het verhit en in een hoge toren gescheiden, op kookpunt. Dat heet destilleren.

• Stoffen met een laag kookpunt stijgen hoog op: gas en benzine

• Stoffen met een hoog kookpunt blijven onderin: stookolie en bitumen

• Elke groep stoffen heet een fractie

Een fractie is niet één zuivere stof, maar een mengsel van stoffen met kookpunten bij elkaar in de buurt. Vandaar de naam fractionele destillatie. Bitumen wordt gebruikt voor asfalt en dakbedekking. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Opdrachten Kennis

2

Zet de fracties op volgorde van laag naar hoog kookpunt.

1

benzine

2

kerosine

3

bitumen

4

gas (propaan, butaan)

5

diesel

Gas kookt het laagst en bitumen het hoogst. Wie de volgorde onthoudt aan de plek in de destillatietoren, ziet dat benzine boven kerosine en diesel zit en bitumen onderin. De fractie met de kleinste moleculen heeft het laagste kookpunt.

Vul de ontbrekende woorden in.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Opdrachten Kennis

3

Aardolie, aardgas en steenkool zijn fossiele brandstoffen.

Aardolie scheid je in fracties door destillatie.

De fractie met het laagste kookpunt komt bovenin de toren.

fossiele

destillatie

bovenin

hernieuwbare

filtratie

onderin

Leerlingen verwarren destillatie vaak met filtreren. Destilleren scheidt op kookpunt, filtreren op deeltjesgrootte.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Opdrachten Toepassing

4

Waarom noem je aardolie een niet-hernieuwbare brandstof?

A

Hij ontstaat veel trager dan we hem gebruiken

B

Er ontstaat nergens nieuwe aardolie meer

C

Aardolie kan niet verbranden

D

Aardolie komt maar in één land voor

Er ontstaat nog steeds nieuwe aardolie, maar over miljoenen jaren. Wij verbruiken in één jaar wat in miljoenen jaren is gevormd. Wie de eerste optie kiest, bedoelt meestal hetzelfde maar formuleert te stellig: het proces is niet gestopt, het is alleen veel te langzaam.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Opdrachten Toepassing

★ 5

Een raffinaderij verwarmt aardolie. Waarom komt benzine hoger in de toren terecht dan stookolie?

Goed antwoord: benzine heeft een lager kookpunt dan stookolie. Daardoor verdampt benzine eerder en stijgt hij verder op voordat hij weer vloeibaar wordt. Stookolie blijft lager. Doorvraag: wat gebeurt er met bitumen? Dat blijft helemaal onderin omdat het kookpunt zo hoog is.

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

V E R D I E P I N G

Aardolie zit overal in

Foto: ISIPLAST S.A de C.V (CC BY-SA 4.0)

Aardolie is niet alleen brandstof. Er worden ook kunststoffen, verf, medicijnen en cosmetica van gemaakt. Een fles of een tas van plastic is dus ook gemaakt van fossiele grondstof.

Een mooie aanleiding om te vragen of het verstandig is om een kostbare grondstof te verbranden. Image credit: ISIPLAST S.A de C.V, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0) Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 4

Paragraaf 4.1

Checklist leerdoelen

Welk leerdoel vind je nog het lastigst?

1

4.1.1 Het ontstaan van fossiele brandstoffen

2

4.1.2 Niet hernieuwbaar uitleggen

3

4.1.3 Aardolie destilleren

4

Ik kan ze allemaal

In het boek sluit elke paragraaf af met de checklist leerdoelen. Gebruik de uitslag om te kiezen wat je de volgende les herhaalt.

4.1

Klik hier

voor meer kant-en-klare themalessen

Image credit: LessonUp