Hoofdstuk 1
Experimenteren

§1 Scheikunde
§2 Veiligheid
§3 Experimenteren
§4 Chemische reacties en faseovergangen
§5 Verbranding
§6 Zuren en basen
§7 Schoonmaken

§1 Scheikunde

In dit hoofdstuk ga je leren hoe je scheikunde-experimenten kan uitvoeren. Maar voordat we daarmee beginnen is het eerst van belang goed te weten wat scheikunde eigenlijk is.

Welkom bij de wetenschapsschool. Op deze website zal je worden geïntroduceerd in de wetenschap genaamd scheikunde. Het doel van wetenschap is te begrijpen hoe de wereld werkt. Scheikunde is echter niet de enige wetenschap. Naast de scheikunde bestaat ook o.a. de natuurkunde en de biologie. In de rest van deze paragraaf bespreken we de verschillen.

De scheikunde gaat over stoffen. In dit vak bestuderen we de eigenschappen van deze stoffen en onderzoeken we waar deze stoffen uit opgebouwd zijn. In sommige omstandigheden veranderen stoffen in compleet andere stoffen. Als dit gebeurt, spreken we van een chemische reactie. Tijdens een chemische reactie kan er van alles gebeuren. Stoffen kunnen van kleur veranderen, licht geven of zelfs ontploffen. Hieronder zien we links bijvoorbeeld een wit poeder genaamd kopersulfaat dat blauw wordt als het in contact komt met water. Rechts zien we de verbranding van thermiet dat o.a. gebruikt wordt voor het lassen van tramrails.

(Afbeelding: Benjah-bmm27; PD / CaesiumFluoride; CC BY-SA 3.0)

Natuurkunde gaat over de natuurwetten die in het universum werken. Deze wetten vertellen ons welke krachten er werken op materie en voor welke beweging deze krachten zorgen. Twee belangrijke begrippen in de natuurkunde zijn dus beweging en kracht. Bij beweging kan je bijvoorbeeld denken aan het opstijgen van een vliegtuig of het vallen van een steen. Bij krachten kan je bijvoorbeeld denken aan de zwaartekracht of aan elektrische en magnetische krachten.

Hoewel natuurkunde het woord "natuur" bevat, heeft het weinig te maken met het leven op aarde. Dit wordt beschreven door de biologie.

Zorg dat je het verschil tussen natuurkunde, scheikunde en biologie begrijpt

(8p) Horen de volgende uitspraken bij de natuurkunde, de scheikunde of de biologie:

In tandpasta zit fluoride.

Een parachutist valt erg langzaam naar de aarde.

Een lamp brandt als je het lichtknopje indrukt.

Het menselijk lichaam bestaat uit cellen.

Met behulp van zeep kunnen we vetvlekken verwijderen.

In een batterij zitten bepaalde stoffen waarin energie wordt opgeslagen.

Met een infraroodcamera kunnen we in het donker zien.

Een druppel inkt lost op in een bak water.

(2p) Noem twee uitvindingen waarbij de natuurkunde een belangrijke rol heeft gespeeld. Doe daarna hetzelfde voor de scheikunde en de biologie.

(3p) Beschrijf het verschil tussen natuurkunde, scheikunde en biologie.

§2 Veiligheid

In de scheikunde werken we vaak met chemicaliën. Voordat we gaan experimenteren met deze stoffen is het van belang dat je hier veilig mee om kan gaan. In deze paragraaf lees je hier meer over.

Ter bescherming van je kleding en je armen dragen we tijdens scheikunde-experimenten een labjas. Ter bescherming van je ogen draag je een veiligheidsbril (zie de onderstaande afbeelding). Beide dien je ten alle tijden op te hebben als er in het lokaal scheikunde-experimenten worden uitgevoerd. Denk er tevens aan om lange haren met een elastiek in een knotje te binden. Je wilt immers niet dat je haren in een gevaarlijke stof of in een vlam belanden. Let er ook op dat je niet eet en drinkt in het scheikundelokaal, omdat stoffen via je handen in je eten kunnen gaan zitten. Om gevaarlijke stoffen niet onopgemerkt via je handen mee naar buiten te nemen, is het van belang je handen te wassen na afloop van een experiment.

(Afbeelding: TEDxNewcastle met Andrew Szydlo)

Bij het gebruik van stoffen is het van belang eerst op het etiquette te kijken, zodat je weet waar je op moet letten bij het gebruik van de stof. Op het etiquette staan namelijk zogenaamde gevarenpictogrammen of gevarensymbolen. Hieronder zie je een aantal pictogrammen die je uit je hoofd wilt kennen.

Even ter verduidelijking. "Corrosief" betekent dat de stof bijtend reageert op de huid. Een fles die "onder druk" staat kan gevaar opleveren als deze verwarmd word. Dan neemt de druk in de fles immers toe en kan de fles exploderen of kan de dop eraf schieten. Misschien dat je je ook afvraagt wat het verschil is tussen "ontvlambaar" en "oxiderend". Ontvlambaar betekent dat het materiaal in brand kan vliegen als er vuur in de buurt is. Oxiderend betekent dat de stof in brand kan vliegen als het in aanraking komt met bepaalde andere stoffen. Bij "langetermijnschade" moet je bijvoorbeeld denken aan kankerverwekkende stoffen. Je merkt dit effect niet meteen, maar op lange termijn is het zeer gevaarlijk.

Let er tevens op dat je veel stoffen die je gebruikt in de scheikundeles niet in de prullenbak of de gootsteen kan gooien. In plaats daarvan is er een speciaal afvalvat aanwezig in het lokaal.

Mocht er toch iets misgaan tijdens een experiment, dan zijn er in het lokaal een aantal hulpmiddelen aanwezig. Als je een stof in je ogen krijgt, spoel je ogen dan zo snel mogelijk schoon met de oogdouche. Als je kleding in brand vliegt, ga dan onder de douche staan. Als er in het lokaal een brand ontstaat, dan kan je ook gebruik maken van de branddeken. Gelukkig zijn deze noodmaatregelen zelden tot nooit nodig, maar mocht het een keer misgaan, dan is het belangrijk dat je weet wat je in zo’n situatie moet doen.

Zorg dat je de veiligheidseisen bij experimenteren in de scheikunde kent

(2p) Noem drie veiligheidsmaatregelen die je bij elk experiment in het scheikundelokaal moet uitvoeren.

(1p) Noem een maatregel die je kan nemen als je kleding in brand staat.

(1p) Noem een maatregel die je kan nemen als er in het lokaal een brand ontstaat.

(3p) In de onderstaande afbeelding is een fles terpentine afgebeeld. Terpentine wordt o.a. gebruikt bij het schoonmaken van verfkwasten. Leg uit waar je op moet letten bij het gebruik van terpentine.

In de onderstaande afbeelding is een fles waterstofchloride afgebeeld. Deze stof wordt in het Nederlands ook wel zoutzuur genoemd.

(1p) Leg uit waar je op moet letten bij het gebruik van zoutzuur.

(1p) Leg uit waarom waterstofchloride in de scheikunde les vaak sterk verdund wordt met water.

(2p) Hieronder is het label te zien op een tank propaan. Leg uit waar je op moet letten bij gebruik van deze stof.

§3 Experimenteren

In deze paragraaf komen we dan eindelijk toe aan het uitvoeren van experimenten. In de theorie bespreken we een aantal materialen die we gebruiken bij experimenteren.

Als we stoffen willen mengen of verwarmen, dan doen we deze stoffen vaak eerst in glaswerk. Een bekend voorbeeld is de reageerbuis. Dit is een lang, dun, glazen buisje dat wordt gebruikt als we werken met kleine hoeveelheden stof. Hieronder zien we links bietensap dat in verschillende stoffen een andere kleur krijgt. Rechts zien we een chemische reactie tussen twee stoffen waar licht bij vrij komt. Deze stoffen worden bijvoorbeeld gebruikt in "glowsticks" en in de natuur zorgen ze voor het licht van vuurvliegjes.

(Afbeelding: Alvy16; CC BY 4.0 / PRHaney; CC BY-SA 3.0)

Door en reageerbuis rustig heen en weer te schudden kan je stoffen mengen. Als harder schudden nodig is, kan je de reageerbuis dichtmaken met een rubberen stop. Met een reageerbuisknijper kan de reageerbuis opgepakt worden en in een vlam verhit worden.

Een type glaswerk waar we meer stof in kwijt kunnen is het bekerglas (zie de eerste onderstaande afbeelding). Daarnaast hebben we ook de erlenmeyer (zie de tweede afbeelding). Een erlenmeyer heeft een brede bodem en een smalle hals en als gevolg kan je dit type glaswerk gemakkelijk schudden zonder te morsen. Zowel het bekerglas als de erlenmeyer kunnen ook verwarmd worden. Ze worden hiervoor eerst op een driepoot gezet (zie de derde afbeelding). Een ander type glaswerk is de maatcilinder (zie de vierde afbeelding). Een maatcilinder is een lange cilinder met op de zijkant een maatverdeling waarmee we het volume van vloeistoffen kunnen bepalen. Meestal wordt de maatverdeling gegeven in milliliters. Maatcilinders zijn niet bedoeld om te verwarmen.

Om stoffen te verwarmen gebruiken we een gasbrander (zie de onderstaande afbeelding). De branders in het scheikundelokaal werken op aardgas. Dit gas bestaat voornamelijk uit het brandbare methaan (CH₄). Als we het aardgas met een lucifer aansteken, dan reageert het gas met de zuurstof in de lucht. Bij deze reactie komt warmte en licht vrij—er ontstaat vuur.

Als je met de gasbrander wilt werken, zorg je eerst dat zowel de gaskraan als de twee draaiknoppen op de brander dicht zijn. Daarna draai je eerst de gaskraan een klein stukje open. Steek dan een lucifer aan en draai de onderste draaiknop van de brander een stukje open. Met deze knop wordt gas toegelaten in de brander. Steek dan met de lucifer de vlam aan. Als het goed is krijg je nu een gele vlam te zien.

De bovenste knop regelt de luchttoevoer. Op dit moment is deze knop nog dicht en als gevolg kan er maar weinig zuurstof bij de vlam komen. We spreken in dit geval van onvolledige verbranding. Bij dit type verbranding komt naast water en koolstofdioxide ook koolstof (C) koolstofmonoxide (CO) vrij. Koolstof is een zwarte vaste stof die we in het dagelijks leven "roet" noemen. Het ontstaan van roet merken we bijvoorbeeld als we een stukje glas in deze vlam houden (zie middelste onderstaande afbeelding). Omdat we geen roet op ons glaswerk willen hebben, wordt een gele vlam niet gebruikt voor het verwarmen van materialen. Als we brander even niet gebruiken, dan zetten we wel de gele vlam aan, omdat deze vlam het best zichtbaar is. De gele vlam wordt daarom ook wel de waarschuwingsvlam genoemd. Koolstofmonoxide is een onzichtbaar gas dat bij hoge concentratie gevaarlijk is voor de mens.

Als we stoffen willen verwarmen, dan zetten we de luchttoevoer verder open. Als we dit geleidelijk doen, zullen we eerst zien dat de vlam blauw wordt. Bij grote hoeveelheden zuurstof gaat de vlam daarnaast ook hoorbaar ruisen en wordt er een lichtblauwe kern in de vlam zichtbaar. We noemen deze vlammen de blauwe vlam en de ruisende vlam (zie de onderstaande rechter). Hoe meer we de luchttoevoer openzetten, hoe heter de vlam wordt. Het topje van de lichtblauwe kern is het heetste deel van de vlam en daar worden dan ook materialen gehouden die we sterk willen verhitten.

(Afbeelding: ... / Arthur Jan Fijalkowski; CC BY 3.0)

Bij de blauwe vlam en de ruisende vlam vindt volledige verbranding plaats. Bij dit type verbranding ontstaat alleen koolstofdioxide (CO₂) en water (H₂O). In de onderstaande afbeelding zijn de stoffen die ontstaan bij de verschillende vlammen nog eens overzichtelijk weergegeven:

Zorg dat je de werking van de brander kan beschrijven

(3p) Leg uit wanneer je gebruik maakt van de gele vlam, wanneer van de blauwe vlam en wanneer van de ruisende vlam.

(1p) Hoe kan je het ontstaan van koolstof bij onvolledige verbranding van aardgas aantonen?

(1p) Hoe kan je het ontstaan van water aantonen bij de verbranding van aardgas?

(3p) Geef bij elk van de volgende vlammen aan of de gas- en de luchttoevoerknop dicht moet, een beetje open moet of flink open moet:

Een grote gele vlam

Een grote ruisende vlam

Een kleine blauwe stille vlam

(2p) Schrijf op welke stoffen ontstaan bij de volledige en de onvolledige verbranding van methaan.

(2p) In een cv-ketel (centraleverwarmingsketel) in huis wordt aardgas verbrand om hiermee water te verwarmen. Dit warme water wordt dan naar de verwarmingen in het huis rondgepompt. Als er in de cv-ketel onvolledige verbranding optreedt kan dit gevaarlijk zijn. Leg uit waarom.

§4 Chemische reacties en faseovergangen

In deze paragraaf gaan we het verschil tussen faseovergangen en chemische reacties bestuderen.

Scheikunde gaat over de eigenschappen van stoffen en wat er gebeurt als we deze stoffen mengen. In sommige omstandigheden kunnen stoffen veranderen in compleet andere stoffen. Als dit gebeurt, spreken we van een chemische reactie.

Een bekend voorbeeld van een chemische reactie is de verbrandingsreactie. In de eerste onderstaande afbeelding zien we de verbranding van staalwol. Staalwol bestaat voornamelijk uit ijzer en bij hoge temperaturen reageert het met de zuurstof in de lucht. Bij de verbranding van ijzer ontstaat ijzeroxide. In het dagelijks leven noemen we dit ook wel "roest". Bij deze reactie is zuurstof en ijzer dus veranderd in een nieuwe stof: ijzeroxide. Er heeft dus een chemische reactie plaatsgevonden. In de natuur roest ijzer ook, maar dat gaat veel langzamer (zie de tweede afbeelding).

(Afbeelding: alennzg / Islander61; CC BY-SA 4.0)

Naast chemische reacties kunnen stoffen ook faseovergangen ondergaan. Over het algemeen bevinden stoffen zich in één van de volgende drie fasen:

gas
vloeibaar
vast

We kennen allemaal de drie fasen van water. Vast water noemen we ijs, vloeibaar water noemen we gewoon "water" en water in gasvorm noemen we waterdamp. Als een stof van de ene fase overgaat naar een andere, dan spreken we van een faseovergang. Bij een faseovergang ontstaat geen nieuwe stof. We krijgen gewoon dezelfde stof te zien, alleen dan in een andere fase. Of je water nu in gas-, vloeibare- of vaste vorm tegenkomt, het blijft water. Een faseovergang is daarom geen chemische reactie.

Als een stof van één fase overgaat naar een andere, dan spreken we van een faseovergang. Hieronder zien we links het smelten van ijs. Dit is een faseovergang van vast naar vloeibaar. Zelfs een voorwerp zo hard als staal wordt bij hogere temperaturen een vloeistof (zie de middelste afbeelding). In de rechter afbeelding "zien" we water verdampen. Dit is een overgang van vloeibaar naar gas. Merk op dat de nevel die boven het kokende water ontstaat, bestaat uit kleine druppels in vloeibare fase. Pas als deze druppels lijken te verdwijnen "in het niets", veranderen ze in een gas. Waterdamp kunnen we namelijk niet met het oog zien.

(Afbeelding: Pixabay; PD / P sakthy; CC BY-SA 3.0 / Pixabay; PD-mod)

Er zijn ook stoffen die niet in alle fasen voorkomen. Neem bijvoorbeeld hout. Er bestaat geen "vloeibaar hout" of "houtgas". Suiker komt ook niet in alle fasen voor. Als we suiker verwarmen vindt er een chemische reactie plaats. Hierbij ontstaat o.a. een bruine stof genaamd karamel.

Zorg dat je het verschil kent tussen chemische reacties en faseovergangen

(4p) Leg uit welk van de volgende fenomenen chemische reacties zijn en welke faseovergangen:

Staal wordt bij hoge temperatuur vloeibaar.

Als we suiker verwarmen ontstaat er karamel.

Wolken ontstaan als waterdamp in de lucht condenseert tot waterdruppels.

Een stuk hout verbrandt tot as.

Binnen de aarde is het warm genoeg dat steen smelt.

Met inktwisser kan je blauwe inkt transparant maken.

Een persoon bakt een ei.

Een ijsje bevriest in de vriezer.

(1p) Stel je krijgt een glas cola met een aantal ijsklontjes. Geef aan in welke fase de frisdrank, de koolstofdioxide (de "prik") en het ijs zich bevinden.

(2p) Geef bij elk van de volgende stoffen aan of ze in vloeibare vorm bestaan:

Hout

IJzer

Suiker

Goud

Zout

§5 Verbranding

In deze paragraaf gaan we bestuderen welke factoren nodig zijn voor verbranding.

Een stof vliegt in brand als aan drie factoren wordt voldaan. De eerste factor is de aanwezigheid van een brandstof, de tweede factor is de aanwezigheid van genoeg zuurstof en de derde factor is dat de temperatuur boven de ontbrandingstemperatuur komt. Bij heftige verbrandingsreacties kunnen er naast vuur ook explosies ontstaan.

Misschien had je naast de drie factoren ook verwacht dat het noodzakelijk zou zijn dat de brandstof "aangestoken" wordt. Dit is echter niet noodzakelijk. Als aan de bovenstaande eisen wordt voldaan, dan vliegt de stof automatisch in brand (dit zie je bijvoorbeeld gebeuren in het onderstaande filmpje). De vlam van een lucifer kan natuurlijk wel helpen om de ontbrandingstemperatuur te bereiken.

The Chemistry of Fire, 1948

Als we een brand willen blussen, dan kan dat door één of meerdere van de drie factoren weg te nemen. Als bijvoorbeeld olijfolie in de koekenpan in brand vliegt, dan is het voldoende door een deksel op de pan te plaatsen. Als gevolg raakt de zuurstof in de pan op en stopt de verbrandingsreactie. De brandweer gebruikt vaak water om vuur te doven. Het water zorgt er voornamelijk voor dat de temperatuur van de brandstof onder de ontbrandingstemperatuur komt. Een andere mogelijkheid om een brand te blussen is met een CO₂-brandblusser. De koolstofdioxide in de blusser duwt de zuurstof in de lucht weg bij het vuur en daardoor gaat het vuur uit. We zien dit effect in het het onderstaande filmpje.

Zorg dat je kan redeneren met de drie factoren die nodig zijn voor verbranding

(1p) Als je een bekerglas over een kaars zet, dan gaat de kaars na verloop van tijd uit. Leg uit welk van de drie factoren ontnomen wordt.

(1p) Als een brandweer een flinke brand in een huis blust, dan houden ze vaak de aangrenzende huizen ook nat. Leg uit hoe dit voorkomt dat de brand overslaat.

(1p) Een blusapparaat werkt met koolzuur. Je spuit daarmee een laag koude koolzuur over de brand. Op welke twee manieren blust dit blusapparaat?

(1p) In grote bossen wordt soms een strook bos gekapt. Zo'n strook noemen we een brandgang. De gang is breed genoeg dat het vuur niet kan oversteken bij een eventuele bosbrand. Welk van de drie factoren voor ontbranding wordt hier weggenomen?

De olijfolie in je pan vliegt in brand.

(1p) Waarom is het niet verstandig deze brand met water te doven?

(1p) Noem een andere methode waarmee je de brand kan blussen.

§6 Zuren en basen

Behalve in verschillende fasen kunnen we stoffen ook indelen in zuren, basen en pH-neutrale stoffen. We gaan dit in deze paragraaf bestuderen.

We kunnen scheikundige stoffen indelen in zuren, basen en pH-neutrale stoffen. Zuren ben je bekend mee uit het dagelijks leven. Citroensap is een voorbeeld van een zuur, maar er bestaan nog vele andere zuren, zoals zwavelzuur en zoutzuur. Basische stoffen ken je ook, alhoewel het woord misschien nieuw voor je is. Zeep is een voorbeeld van een basische stof. Je hebt zeep vast wel eens per ongeluk geproefd. De zeepsmaak is kenmerkend voor veel basische stoffen.

Hoe zuur of hoe basisch een stof is geven we aan met een getal genaamd de zuurgraad, ook wel de pH-waarde genoemd. Een zuur heeft een pH van lager dan 7. Hoe lager dit getal, hoe zuurder de stof. Basen hebben een pH waarde van boven de 7. Hier geldt dat hoe hoger de pH, hoe meer basisch de stof is. Als stoffen een pH van 7 hebben, dan zijn ze pH-neutraal. Deze stoffen zijn niet zuur en niet basisch. Het bekendste voorbeeld hiervan is water.

Een manier om de zuurgraaf van een stof te vinden is met behulp van een indicator. Een bekend voorbeeld hiervan is rodekoolsap. Hieronder is rodekoolsap toegevoegd aan een aantal stoffen met toenemende pH-waarde van links naar rechts. Met behulp van een chemische reactie verkleurd de sap afhankelijk van de pH-waarde.

(Afbeelding; Epaenurk; CC BY-SA 3.0)

Meestal gebruiken we bij het bepalen van de pH-waarde echter universeel indicatorpapier. Als je een stof in aanraking brengt met dit papier, dan verkleurt het. Bij een rolletje indicatorpapier is een legenda afgebeeld waarop je kan zien welke pH-waarde hoort bij welke kleur (zie de onderstaande afbeelding). Hieronder zien we ook een aantal stoffen met de bijbehorende pH-waarde.

(Afbeelding: AGeremia CC BY-SA 4.0)

(Afbeelding: Edward Stevens; CC BY 3.0)

Zorg dat je kan redeneren met zuren, basen en de pH-waarde

Een persoon heeft een oplossing met een pH-waarde van 4,5.

(1p) Leg uit of we hier te maken hebben met een zuur of een base?

(1p) De persoon verdunt de oplossing met water. Gaat de pH-waarde hierdoor omhoog of omlaag?

(1p) De persoon blijft de oplossing verdunnen. Leg uit welke pH-waarde de oplossing op den duur zal krijgen.

(1p) Beantwoord nogmaals deze vraag, maar nu in het geval van het verdunnen van ammonia.

(1p) Leg aan de hand van een afbeelding uit de paragraaf uit of ketchup een zuur is of een base.

(1p) Een persoon heeft drie bakjes met daarin water, azijn en ammonia. Het eerste bakje heeft een pH-waarde van 4, de tweede van 10 en de derde van 7. Leg uit welke stof in welke bakje zit.

De huid van de mens heeft een pH-waarde van 5,5. Deze waarde zorgt ervoor dat de groei van bacteriën geremd wordt.

(1p) Is de huid zuur, basisch of neutraal.

(1p) Leg uit wat het nadeel is van het wassen van de huid met zeep.

(1p) In reclames spreek men soms van pH-neutrale zeep die de pH-waarde van de huid niet aanpast. Leg uit of dit scheikundig correct taalgebruik is.

§7 Schoonmaken

In het dagelijks leven komen we de scheikunde expliciet tegen bij het schoonmaken. In deze paragraaf gaan we leren hoe we hier de scheikunde effectief voor kunnen inzetten.

Zoals je weet zijn sommige vlekken gewoon met water uit je kleding te wassen en andere niet. De vlekken die we wel met water wegkrijgen hebben de eigenschap dat ze oplossen in water. We noemen dit ook wel hydrofiele stoffen. Een goed voorbeeld hiervan zijn de suikers en kleurstoffen in zoete drankjes, zoals limonade. Bij hydrofobe stoffen is water echter niet voldoende. Neem bijvoorbeeld vetvlekken. Doordat vet niet oplost in water, blijft het in kleding zitten. We kunnen deze vlekken wel verwijderen met zeep. Op moleculair niveau heeft zeep de vorm van kleine speldjes. De koppen van deze speldjes zijn hydrofiel. Dit betekent dat ze aangetrokken worden tot water. De stelen van deze moleculen zijn hydrofoob. Dit betekent dat ze afgestoten worden door water. Als de zeepmoleculen in de buurt van vet komen, dan zijn de staarten geneigd om in het vet te steken om bij het water weg te blijven (zie de onderstaande afbeelding). Op een gegeven moment is het vet helemaal ingekapseld door de zeepmoleculen en omdat de kop van de zeepmoleculen hydrofiel is, kan het water het hele vetbolletje nu oplossen en daarmee losweken uit de kleding.

(Afbeelding: AGeremia CC BY-SA 4.0)

Een ander voorbeeld van een stof die niet oplost in water is nagellak. Om nagellak op te lossen wordt vaak aceton gebruikt. In het geval van verf gebruiken we vaak terpentine of wasbenzine. Ook soda en ammonia worden gebruikt om bijvoorbeeld vetten te verwijderen. Al deze stoffen zijn basisch.

Een ander type vuil waar we in huis graag van af willen is kalkaanslag. "Water" uit de kraan is geen zuiver water. Er zitten hier namelijk kalkzouten in opgelost. We noemen dit water in de scheikunde ook wel hard water. Als hard water verdampt, dan blijft kalkaanslag achter. Dit kan je bijvoorbeeld zien als je een pan water laat droogkoken. We zien het ook vaak in de badkamer op plekken waar veel water verdampt, zoals bij een kraan (zie de onderstaande linker afbeelding). Een andere plek waar we kalk tegenkomen is bijvoorbeeld op het warmte-element in een waterkoker of wasmachine (zie de rechter onderstaande afbeelding). Omdat kalk warmte slecht geleid maakt dit de wasmachine op den duur minder efficiënt. Een manier om kalkaanslag schoon te maken is met behulp van zuren, zoals bijvoorbeeld azijn.

(Zbigniew Czernik; CC BY 3.0 / Hustvedt; CC BY-SA 3.0)

In moderne wasmiddelen zitten een heel aantal stoffen. De belangrijkste is detergent. Dit is een stof die in werking lijkt op zeep, maar het is wel pH-neutraal, wat beter is voor de huid. Detergent heeft wel het nadeel dat het slechter is voor het milieu. Naast detergent bevat wasmiddel vaak nog een aantal andere stoffen waarmee verschillende typen vlekken verwijderd kunnen worden. Enzymen worden bijvoorbeeld gebruikt om eiwitvlekken, (zoals zweet en bloed) schoon te maken. Een ontharder voorkomt kalkaanslag. Aan wasmiddel voor witte was is ook bleek toegevoegd om kleurstofvlekken te verwijderen. Let er wel op dat je geen gekleurde was met dit wasmiddel in aanraking laat komen, want dan ben je de kleur kwijt. Ook wordt een optisch witmaker toegevoegd. Dit zorgt ervoor dat witte kleren nog witter lijken dan ze in werkelijkheid zijn. We zien dit effect bijvoorbeeld heel goed onder een "black light" waarin de kleding sterk oplicht.

Hieronder is een tabel te vinden met stoffen uit de tekst die vaak gebruikt worden in de schoonmaak. Het is van belang dat je deze stoffen uit je hoofd kent en weet wat ze doen.

Stof	Eigenschappen
Aceton	Een hydrofobe vloeistof waarmee je o.a. nagellak kan verwijderen.
Ammonia	Een basische vloeistof waarmee o.a. vetten goed kunnen worden verwijderd. De vloeistof is irriterend voor de huid.
Soda	Een wit poeder dat goed oplost in water. Sodaoplossing is basisch en wordt gebruikt bij het verwijderen van o.a. vetten. Het heeft ook een licht schurende werking, waardoor het vlekken op bijvoorbeeld tafelbladen goed weg krijgt.
Terpentine / Wasbenzine	Een hydrofobe vloeistof waarmee o.a. verfvlekken worden verwijderd en waarmee verf kan worden verdund. Ook zware vet- en olievlekken worden hiermee verwijderd. Deze stoffen kunnen irriterend zijn voor de huid en wordt daarom vaak alleen gebruikt voor zware klussen.
Azijn	Een zure vloeistof waarmee o.a. kalkaanslag kan worden verwijderd.

Zorg dat je kan redeneren over schoonmaakmiddelen

(2p) Met zeep kunnen vetten worden verwijderd. Beschrijf hoe dit op moleculair niveau gebeurt.

(2p) In een wasmachine gebruiken we vaak detergent in plaats van zeep. Noem een voordeel en een nadeel hiervan.

(1p) Noem vier ingrediënten in wasmiddel voor witte was.

De hardheidsgraad van water verschilt in verschillende delen van Nederland. Rond Amsterdam zit de hardheidsgraad rond de 7,8 ^oD. Voor elke hardheidsgraad zit er 7,1 mg calcium in een liter water.

(2p) Hoeveel mg calcium zit er volgens de kaart in een kubieke meter water in Amsterdam?

(2p) Als we ervan uitgaan dat elk huishouden per jaar 150 000 L water verbruikt, hoeveel kilogram calcium stroomt er dan per jaar onze huizen binnen?

(1p) De buurman heeft een "wondermiddel" ontdekt waarmee hij kalkaanslag in de waterkoker goed kan verwijderen. Hieronder is het resultaat te zien. Welke van de volgende stoffen zou wel eens in zijn wondermiddel kunnen zitten: wasbenzine, citroensap, sodaoplossing of detergent.

Hoofdstuk 1 Experimenteren