cross

Fijnstof - scheikunde

1 / 27
volgende
Slide 1: Tekstslide
ScheikundeMiddelbare schoolvmbo t, mavo, havo, vwoLeerjaar 3

In deze les zitten 27 slides, met interactieve quizzen en tekstslides.

time-iconLesduur is: 50 min

Onderdelen in deze les

Slide 1 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

De scheikunde van fijnstof
Leerdoelen:
  • Hoe kan bij onvolledige verbranding fijnstof ontstaan?
  • Hoe ontstaan stikstofoxiden en zwaveldioxide en hoe komen deze in de atmosfeer terecht?
  • Hoe reageren stikstofoxiden (NOx), zwaveldioxide (SO2) en ammoniak (NH3) in de atmosfeer zodat uiteindelijk daaruit secundair fijnstof kan ontstaan?

Slide 2 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Fijnstof ontstaat bij verbrandingsprocessen in verkeer en industrie

Slide 3 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Wat verstaan we in de scheikunde onder verbranding?

Slide 4 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Verbranding
  • Bij het verbranden van koolwaterstoffen (CxHy) ontstaat CO2 en H2O wanneer er voldoende zuurstof is.  
  • Bij een onvolledige verbranding is er te weinig zuurstof en ontstaat er ook koolstof (C, roet) en koolstofmonoxide (CO)

Slide 5 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Verbranding & fijnstof
  • Door het samenklonteren van koolstofdeeltjes ontstaan grotere deeltjes en zo fijnstof.
  • Dit fijnstof is vaak heel klein, men noem deze categorie ultra fine particles (UFP) en dit is kleiner dan 0,1 micrometer

Slide 6 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Verbranding & fijnstof
  • De verhouding waarin C, CO, H2O en CO2 ontstaan is afhankelijk van de verhouding brandstof en zuurstof.
  • De verhouding varieert met de verhouding brandstof en zuurstof

Slide 7 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef de reactievergelijking voor de onvolledige verbranding van methaan (CH4) waarbij C, CO en H2O ontstaat in de verhouding 1:1:4, er ontstaat geen CO2.

Slide 8 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Secundair fijnstof uit stikstofoxiden
  • Stikstofoxiden zijn gasvormig en fijnstof zijn vaste deeltjes.
  • Toch kan het ontstaan van stikstofoxiden (NOx) de start zijn van een reeks aan reacties die uiteindelijk ook leidt tot fijnstofvorming. 

Slide 9 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Secundair fijnstof uit stikstofoxiden
  • Bij een hoge temperatuur in een motor (of tijdens een proces) kan stikstof reageren met zuurstof.
  • Deze reactie is endotherm en vindt daarom dus plaats wanneer de temperatuur hoog is. 
  • Stikstof (N2) reageert met zuurstof (O2) en er wordt NO en NO2 gevormd

Slide 10 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef de reactievergelijkingen voor de vorming van NO en NO2

Slide 11 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Molecuulnamen
  • Molecuulnamen (systematische namen) worden gevormd door voorvoegsels (Griekse telwoorden) gevolgd door de atoomnaam van alle aanwezige atomen.
  • Dit Griekse telwoord geeft aan hoeveel atomen van een atoomsoort in een molecuul aanwezig zijn: Het telwoord mono wordt hierbij regelmatig weggelaten (zeker aan het begin van de naam). Zie ook tabel 66C. 

Slide 12 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Molecuulnamen
  • Voorbeelden:
  • CO heet koolstofmono-oxide,
  • CO2 heeft de naam koolstofdioxide
  • Lachgas (N2O) heeft de systematische naam distikstofmonoxide

Slide 13 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef de systematische naam van NO en NO2 (gebruik Binas 66C)

Slide 14 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

NO wordt NO2 wordt salpeterzuur
  • Uiteindelijk ontstaat uit NO ook NO2. En uit NO2 ontstaat weer salpeterzuur. 
  • De chemie hierachter is vrij complex, er zijn reacties die onder invloed van licht plaatsvinden en bijvoorbeeld ozon (O3) speelt een belangrijke rol. Het kan ontstaan door reacties met hydroxyl radicalen in de atmosfeer. Maar ook zijn er reacties die ‘s nachts plaatsvinden of deeltjes die in het licht zijn ontstaan die in het donker verder reageren 

Slide 15 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

NO wordt NO2 wordt salpeterzuur
  • Het salpeterzuur kan ontstaan door de volgende reacties
  • NO2 reageert met ozon tot NO3 en O2
  • NO3 en NO2 reageren met elkaar tot N2O5
  • N2O5 reageert met water tot salpeterzuur (HNO3)

Slide 16 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef de reactievergelijkingen van deze 3 reacties

Slide 17 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Geef de systematische naam van N2O5

Slide 18 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Salpeterzuur wordt fijnstof
  • De uiteindelijke vorming van fijnstof wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van ammoniak (Binas 66B).
  • Wanneer er ammoniak aanwezig is reageert salpeterzuur met ammoniak (NH3) tot ammoniumnitraat. (NH4NO3)

Slide 19 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef de reactievergelijking van de vorming van ammoniumnitraat uit salpeterzuur en ammoniak

Slide 20 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Ammoniumnitraat is geen molecuul maar een zout. Het bestaat uit twee samengestelde ionen NH4+ en NO3-, het is een vaste stof. De microstructuur van een zout is een stapeling van afwisselend een positief en een negatief ion. 

Slide 21 - Tekstslide

Ammoniumnitraat (By Ben Mills - Own work, Public Domain)
Meer positief NH4+ en negatief NO3- ionen kunnen om en om aansluiten en er kan hierdoor fijnstof ontstaan uit eerder gasvormige deeltjes.
Dit fijnstof wordt secundair fijnstof genoemd. Ammoniumnitraat is een grote component van secundair fijnstof

Slide 22 - Tekstslide

Ammoniumnitraat (By Ben Mills - Own work, Public Domain)
Fijnstof uit verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen (steenkool en aardolie)
  • In industriële gebieden ontstaat zwaveldioxide door verbranding van fossiele brandstoffen.
  • Veel energie wordt nog steeds opgewekt via steenkool (en aardolie) dat wordt verbrand. 
  • Steenkool bevat vaak ook zwavel. Wanneer dit wordt verbrand ontstaat zwaveldioxide (SO2). 

Slide 23 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

In de atmosfeer reageert zwaveldioxide met water en zuurstof tot zwavelzuur.
Geef deze reactievergelijking

Slide 24 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies

Fijnstof uit verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen (steenkool en aardolie)
  • Veel brandstoffen (Nederlands aardgas bijvoorbeeld) worden tegenwoordig eerst zwavelvrij gemaakt voor verbranding
  • Er kan ook na verbranding zwaveldioxide uit de rookgassen worden gehaald. Dit noemt men rookgasontzwaveling. Door rookgasontzwaveling wordt echter niet alle zwaveldioxide afgevangen. 

Slide 25 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Fijnstof uit verbranding van zwavelhoudende fossiele brandstoffen (steenkool en aardolie)
  • Het proces gaat als volgt:
  • Wat van het zwaveldioxide reageert met water reageren tot zwaveligzuur (H2SO3) maar in contact met water en calciumcarbonaat (CaCO3) wordt uit beide stoffen (zwaveldioxide en zwaveligzuur) calciumsulfiet (CaSO3) en koolstofdioxide gevormd. 

Slide 26 - Tekstslide

Deze slide heeft geen instructies

Geef deze twee reactievergelijkingen

Slide 27 - Open vraag

Deze slide heeft geen instructies