Stikstof: Wat is het probleem?

• newEditor
• Scheikunde
• Nask / Biologie
• +3
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Introductie

Deze les laat leerlingen kennismaken met de verschillende vormen waarin stikstof in onze omgeving voorkomt. Zo krijgen ze inzicht in waar het bij 'het stikstofprobleem' nou werkelijk om gaat. Ze oefenen met het opstellen van reactieschema's en - vergelijkingen op basis van teksten.

Instructies

Voorkennis van leerlingen

basale kennis van molecuulformules en elementen (met name stikstofverbindingen); reactieschema's en reactievergelijkingen

Voorbereiding voor docent

Deze twee lessen laten leerlingen kennismaken met de chemie achter het stikstofprobleem.

De eerste les is een introductie, waarna de leerlingen in drie typen expertgroepen uit elkaar gaan om zelfstandig reactieschema's en - vergelijkingen te destilleren uit een tekst.

In de tweede les worden er projectgroepjes gevormd met uit elke expergroep (uit les 1) steeds 1 leerling, zodat er in elke projectgroep 3 experts zitten. Samen vullen ze de uitgedeelde stikstofkringloop aan met de kennis uit les 1.

Tot slot volgen er enkele vragen om te checken of de leerlingen e.e.a. goed begrepen hebben.

Zorg voor (kleur)kopiën van de stikstofkringloop, per 3 leerlingen is er 1 exemplaar nodig (in les 2).

Leerdoelen / vaardigheden

Na deze les kunnen leerlingen:

1. ..goede informatie verzamelen uit informatieve teksten.

2. ..juiste reactieschema’s opstellen bij gegeven teksten.

3. ..reactieschema omzetten in kloppende reactievergelijkingen (microniveau).

4. ..een beeld (infographic) schetsen van de reactievergelijking op macroniveau.

5. ..uitleggen waaruit het 'stikstofprobleem' onder andere bestaat.

Aansluiting curriculum

Chemische reacties en formules: 

Leerlingen leren reactieschema’s opstellen en omzetten in kloppende reactievergelijkingen.

Ze verdiepen zich in reactieve stikstofverbindingen zoals NOx, NH₃ en kunstmest, en hun vorming/reacties.

De les koppelt chemie aan een maatschappelijk relevant onderwerp: het stikstofprobleem.

Het laat leerlingen de impact van chemische stoffen op milieu en gezondheid onderzoeken.

Sluit aan bij de contexten 'Milieu' en 'Voeding & Gezondheid' die in de syllabus scheikunde zijn opgenomen.

Stikstof: 

wat is het probleem?

Een les over stikstof in de lucht en op het land: om welke stoffen en reacties gaat het nu eigenlijk?

Les 1

Informatie voor de docent

Vooraf

Deze les/lessen is geschikt voor 3-vwo. Leerlingen werken in expertgroepen aan de reacties die een rol spelen bij het stikstofprobleem.

Iconen

Zet het vinkje 'toon bij leerling' aan

Toon notities bij elke dia

Navigeren door de les

download het werkblad (voor les 2)

Vergroot een afbeelding

Klik hier

Hotspot met meer informatie

laptop voor elke leerling

Benodigdheden

Leerdoelen

Na deze les kun je...

1. ..goede informatie verzamelen uit informatieve teksten.

2. ..juiste reactieschema’s opstellen bij gegeven teksten.

3. ..reactieschema omzetten in kloppende reactievergelijkingen (microniveau).

4. ..een beeld (infographic) schetsen van de reactievergelijking op macroniveau.

5. ..uitleggen waaruit het 'stikstofprobleem' onder andere bestaat.

In de media

Tekst

Deze dia laat zien hoe stikstof in het nieuws komt. Maar weet iedereen wat er met 'stikstof' bedoeld wordt? Hebben we het allemaal over hetzelfde? En waarom is 'stikstof' een probleem?

(Het is niet nodig alle koppen te bespreken, het gaat om een indruk)

Poll

Ik begrijp wat er met het stikstof-probleem in Nederland bedoeld wordt.

Toelichting

Door middel van deze poll wordt snel duidelijk hoe het met het kennisniveau omtrent stikstof bij leerlingen gesteld is. Niet iets om lang bij stil te staan, wel informatief.

Vraag

De formule van de 'stikstof' in de krantenkoppen is volgens mij:

Typ hier je antwoord:

Toelichting

De bedoeling van deze vraag is dat misconcepten boven water komen. Te verwachten antwoorden zijn NH3, NO2 enz. maar ook N2. En veel leerlingen zullen geen idee hebben. Direct kan duidelijk gemaakt worden dat 'het' stikstofprobleem niet bestaat.

Wat zegt de wetenschap

In de video op de volgende dia legt Jan Willem Erisman uit waarom Nederland een stikstofprobleem heeft.

Jullie bekijken eerst het begin van de video en aan het eind van het project volgt het tweede deel van de video.

Jan Willem Erisman

Jan Willem Erisman is hoogleraar Milieu en Duurzaamheid aan de Universiteit Leiden bij het Centrum voor Milieuwetenschappen.

Wat zegt de wetenschap?

Wat is 'stikstof' in 'het stikstofprobleem'?

De lucht om ons heen bestaat voor bijna 80% uit moleculen N₂.

N₂ is 'niet-reactief' stikstof en dit gas is niet het stikstofprobleem.

Welke stoffen worden dan wel bedoeld als er gesproken wordt over 'het stikstofprobleem'? 

Het stikstofprobleem

De volgende stoffen met het element N geven wél problemen:

•   NO_x
  

•   NH₃

•   kunstmest

Jullie gaan je in groepjes verdiepen in één van deze drie stoffen. De volgende les ben je de expert die de verzamelde informatie kan uitleggen aan andere leerlingen in de klas.

Toelichting

NOx staat voor NO, NO2, NO3, ...

In kunstmest zit (o.a.) NH4NO3

Expertgroepen

Vorm een groepje van drie leerlingen. Elk groepje vormt een expertgroep op één van de volgende drie gebieden: 

E1. stikstofoxiden - NOx

E2. ammoniak uit de lucht

E3. kunstmest uit ammoniak

Bestudeer de tekst (volgende dia). In deze tekst worden verschillende processen beschreven.

a. Noteer bij elk proces het reactieschema.

b. Maak vervolgens bij het reactieschema een kloppende reactievergelijking.

c. Ontwerp een eenvoudige infographic 

 (voorbeeld hiernaast) bij het beschreven proces.

Voorbeeld van een infographic over 

koe - mest - ammoniak

Opdracht voor expertgroepen 

Toelichting

Onderdeel c, het maken van de infographic, is bedoeld om leerlingen op een andere, beeldende, manier met de gegevens aan de slag te gaan. 

Als er te weinig tijd is, kan dit onderdeel achterwege blijven. Het is namelijk niet strikt noodzakelijk voor het vervolg van de les.

Is er wél tijd, dan is het een verrijking om de gemaakte infographics op te hangen in het lokaal, of op een andere manier te bespreken!

Expertopdrachten

Klik op de tekst van jouw expertgroep 

10

minute

00

second

add30s

Kijk je antwoorden na

• De volgende les moet je de informatie van vandaag delen met andere leerlingen.
  

• Kijk je antwoorden daarom goed na.

• Neem je antwoorden de volgende les mee!

volgende les: nieuwe groepen

Vorm volgende les weer een groepje van drie leerlingen. In elk groepje zit een expert uit één van de drie gebieden:

E1. stikstofoxiden - NOx

E2. ammoniak uit de lucht

E3. kunstmest uit ammoniak

Toelichting

Voor de leerlingen is het nu duidelijk dat ze volgende les de opgedane kennis uit deze les moeten gebruiken. 

Het daadwerkelijk indelen in nieuwe groepjes kan wachten tot les 2.

Stikstof: 

wat is het probleem?

Een les over stikstof in de lucht en op het land: om welke stoffen en reacties gaat het nu eigenlijk?

Les 2

Deze les: nieuwe (project-)groepen

Vorm nu projectgroepjes van drie leerlingen. In elk groepje zit een expert uit één van de drie gebieden:

E1. stikstofoxiden - NOx

E2. ammoniak uit de lucht

E3. kunstmest uit ammoniak

In elke projectgroep dus 3 verschillende experts!

Toelichting

In deze tweede les gaan de leerlingen aan de slag met de informatie die ze in les 1 hebben opgezocht. Het maken van nieuwe groepjes kan even lastig zijn.

Een manier om dit te doen is:

- Laat de leerlingen in drie groepen gaan staan op basis van hun expertise uit de vorige les (dus groep E1, E2, E3).

- Nummer (als docent) binnen elke groep de leerlingen (bijv. 1 t/m 10)

- De nummers 1 vormen nu een projectgroep, de nummers 2 ook, enz.

Opdracht voor de projectgroepen

Jullie hebben een stikstofkringloop op papier ontvangen.

Maak de stikstofkringloop completer 

met alle informatie 

(reactievergelijkingen + infographics)

die jullie uit de drie verschillende 

expertgroepen hebben meegenomen.

10

minute

00

second

add30s

Toelichting

Elke projectgroep ontvangt een geprint exemplaar van de stikstofkringloop, bij voorkeur in kleur (is kleur niet mogelijk, laat dan de dia met de kringloop tijdens het invullen op het digibord staan, zodat de leerlingen de kleuren daar kunnen zien).

Leg uit dat in elke projectgroep expertise aanwezig is om 1 vakje in te vullen, dus samen moet het lukken om de 3 vakjes te vullen! Aantekeningen uit de vorige les erbij!

Werkblad

Toelichting

Elke projectgroep ontvangt een geprint exemplaar van de stikstofkringloop, bij voorkeur in kleur (is kleur niet mogelijk, laat dan de dia met de kringloop tijdens het invullen op het digibord staan, zodat de leerlingen de kleuren daar kunnen zien).

Leg uit dat in elke projectgroep expertise aanwezig is om 1 vakje in te vullen, dus samen moet het lukken om de 3 vakjes te vullen! Aantekeningen uit de vorige les erbij!

Uitwerking

Toelichting

Elke projectgroep ontvangt een geprint exemplaar van de stikstofkringloop, bij voorkeur in kleur (is kleur niet mogelijk, laat dan de dia met de kringloop tijdens het invullen op het digibord staan, zodat de leerlingen de kleuren daar kunnen zien).

Leg uit dat in elke projectgroep expertise aanwezig is om 1 vakje in te vullen, dus samen moet het lukken om de 3 vakjes te vullen! Aantekeningen uit de vorige les erbij!

Wat zegt de wetenschap: vervolg

In het filmpje op de volgende dia legt Jan Willem Erisman (verder) uit waarom Nederland een stikstofprobleem heeft.

Deel 2 van het filmpje (volgende dia....)

Opdracht

Na het filmpje krijgen jullie een aantal meerkeuzevragen over het stikstofverhaal.

Luister dus goed en maak eventueel aantekeningen.

Jan Willem Erisman

Jan Willem Erisman is hoogleraar Milieu en Duurzaamheid aan de Universiteit Leiden bij het Centrum voor Milieuwetenschappen.

Toelichting

Het filmpje start nét iets voor het moment waar het de vorige keer eindigde.

Check: begrijp jij nu wat het stikstofprobleem is?

Een paar vragen om te checken of je het nu echt begrijpt.

Deze vragen beantwoordt iedereen alleen, dus niet meer als groepje.

Vraag gerust om uitleg als iets nog niet duidelijk is!

Vraag 1

 N₂ (g) wordt ook wel:

A

niet-reactief stikstof genoemd

B

reactief stikstof genoemd

C

D

Quizvraag

Vraag 2

Reactieve stikstofverbindingen zijn:

Vraag 3

Bij de verbranding van fossiele brandstoffen ontstaan stikstofoxiden, doordat:

A

zuurstof uit de lucht reageert met stikstof uit de fossiele brandstoffen

B

zuurstof en stikstof uit de lucht met elkaar reageren bij de hoge temperaturen van de motoren

C

Stikstofmonoxide wordt rechtstreeks uit de fossiele brandstoffen vrijgegeven tijdens verbranding.

D

Stikstofoxiden worden gevormd doordat koolstof uit de brandstof reageert met zuurstof.

Vraag 4

Veel ammoniak is afkomstig uit:

A

koemest

B

dierlijke mest

C

kunstmest

D

Vraag 5

Het aantal verschillende planten dat in de natuur voorkomt is groot, als er:

A

veel stikstof in de grond beschikbaar is

B

veel stikstof in de lucht beschikbaar is

C

weinig stikstof in de grond beschikbaar is

D

weinig stikstof in de lucht beschikbaar is

Vraag 6

Een weelderige groei van veel dezelfde planten zorgt voor:

A

veel verschillende insecten

B

het uitsterven van veel soorten insecten

C

grotere variatie in vogelsoorten

D

betere overlevingskansen voor amfibieën

Vraag 7

Welke stelling is juist?

A

Reactief stikstof is van invloed op hoeveelheid fijnstof

B

Reactief stikstof is geen broeikasgas

C

Reactief stikstof draagt bij aan een goede ozonlaag

D

Reactief stikstof is niet oplosbaar in water

Vraag 8

De uitstoot van reactieve stikstofverbindingen:

A

mag de komende jaren niet toenemen

B

moet gehalveerd worden

C

moet voorkomen worden

D

mag de komende jaren minder toenemen

Vraag

Ik begrijp (beter) wat er met het stikstof-probleem in Nederland bedoeld wordt.

Toelichting

Door middel van deze poll wordt snel duidelijk hoe het met het kennisniveau omtrent stikstof bij leerlingen gesteld is. Niet iets om lang bij stil te staan, wel informatief.

1

geen probleem!

2

min of meer...

3

met mijn aantekeningen erbij moet dat wel lukken

4

lastig

5

nee

Vraag

Ik kan aan anderen uitleggen wat er met het stikstofprobleem van Nederland bedoeld wordt.

Toelichting

Door middel van deze poll wordt snel duidelijk hoe het met het kennisniveau omtrent stikstof bij leerlingen gesteld is. Niet iets om lang bij stil te staan, wel informatief.

Slotvraag

Probeer het maar: Leg in drie zinnen uit wat het stikstofprobleem in Nederland inhoudt!

Typ hier je antwoord:

Gefeliciteerd!

Je kunt nu...

1. ..goede informatie verzamelen uit informatieve teksten.

2. ..juiste reactieschema’s opstellen bij gegeven teksten.

3. ..reactieschema omzetten in kloppende reactievergelijkingen (microniveau).

4. ..een beeld (infographic) schetsen van de reactievergelijking op macroniveau.

5. ..uitleggen waaruit het 'stikstofprobleem' onder andere bestaat.

Geïnspireerd?

Vond je dit een interessante les?

Dan is één van deze opleidingen misschien iets voor jou:

Dier- en veehouderij (HBO)

https://www.aereshogeschool.nl/opleidingen/voltijd/bachelor/dier-en-veehouderij

Agro en voeding (HBO)

https://www.hvhl.nl/studierichtingen/agro-food/?_gl=1*1v5rxpz*_up*MQ..&gclid=Cj0KCQjwo8S3BhDeARIsAFRmkOP7f54b7_7LAGFTe0BdY6HzCnlWnL0RQ7mVgkZyzFBMj7_evqni0D8aAnGxEALw_wcB

Milieukunde (Environmental Sciences) (WO)

https://www.wur.nl/nl/onderwijs-opleidingen/bachelor/bsc-opleidingen/bachelor-environmental-sciences.htm

Global responsability and leadership (WO)

https://www.rug.nl/bachelors/global-responsibility-leadership/?lang=en&gad_source=1&gclid=Cj0KCQjwo8S3BhDeARIsAFRmkOPCDQufT4Sf5rRo9sHQXa7SUryD4X9G4eiaTqBNBDKO2v9nzCdwQLcaAkASEALw_wcB

Of bekijk deze video

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Klik hier om naar de vragenlijst voor leerlingen te gaan

Link naar vragenlijst voor leerlingen: 

ut.onl/leerling4tu 

De makers van deze les willen graag weten wat je van de les vond. Ga daarvoor naar de (korte) vragenlijst. Heel veel dank!

Feedback gevraagd

Vragenlijst voor docenten

ut.onl/docent4tu

Link naar vragenlijst voor docenten:

ut.onl/docent4tu

Check www.4tuschools.nl voor meer inspirerende lessen!

Brinkman, E. (2008). Kunstmest. In Chemische Feitelijkheden (editie 56, Nummer nr 246). https://www.chemischefeitelijkheden.nl/files/f07cfed483eb1b01903d706d05c9a7a4.pdf

Erisman, J. W., de Vries, W., van Donk, E., Reumer, J., van den Broek, J., Smit, A., van Schayck, P. (2021). Stikstof: de sluipende effecten op natuur en gezondheid. Uitgeverij Lias.

Van de Graaf, A. (2005). Stikstofoxiden. In Chemische Feitelijkheden (46ste editie, Nummer 213). https://www.chemischefeitelijkheden.nl/files/1cdcadc15f636ed46af9c55c2dfb18fa.pdf

Marx, P. (2017, 6 maart). Ammoniakproductie bij lage temperatuur. ScienceLink. https://www.sciencelink.net/verdieping/ammoniakproductie-bij-lage-temperatuur/1857.article

ANWB. (2020, 17 maar). Alles over uitstoot. https://www.anwb.nl/auto/nieuws-en-tips/alles-over-uitstoot

Bronnen