Yvette van Rijckevorsel

Hoi Timmy,

Je bent lekker bezig op deze mooie zomerdag!

Filtreren zal vermoedelijk niet mogelijk zijn aangezien natriumchloride oplost in water en geen suspensie vormt. Het zuiveren van het water om het drinkbaar te maken vereist energie in de vorm van elektriciteit/zonne-energie (via membraan-scheiding) of hitte (destillatie) . Denk er maar over na… als het energie oplevert om zoet en zout water te mengen zoals je van plan bent, dan is het omgekeerde proces natuurlijk endotherm.
De wet van behoud van energie dicteert dat wanneer het mengen van zoet en zout water een bepaalde hoeveelheid energie oplevert, het scheiden van beiden evenveel energie kost. Probleem is dus dat je dan netto geen energie opwekt….
In grote delen van de wereld is er weinig animo om het zeer kostbare zoete water ter verspillen en brak te laten worden om energie op te kunnen wekken. Het voordeel van deze energiebron is echter wel dat het niet afhankelijk is van de zon en dus op ieder moment van de dag benut kan worden.
Om een volledig bruikbaar energiesysteem te ontwikkelen lijkt het mij daarom dat je overdag de zonne-energie zou moeten benutten om zout water (deels) te ontzilten (bijvoorbeeld zeewater) zodat je geen kostbaar drinkwater nodig hebt wanneer je ’s nachts het ontzilte water weer vermengt met zout water. Daarmee creëer je in feite een cyclisch en duurzaam systeem waarbij er geen zoet drinkwater verspilt wordt.
Dat roept dan wel weer de vraag op wat de meerwaarde is van blauwe energie ten opzichte van zonne-energie. Zonne-energie kun je tenslotte ook in een batterij opslaan en vervolgens ’s nachts gebruiken.
Nu kan ik wel een aantal voordelen opnoemen… maar lijkt mij in het kader van jouw schoolproject een goed idee als je daar zelf over nadenkt en onderzoek naar doet ;).

Groeten,

Yvette van Rijckevorsel

Beste Timmy,

An sich natuurlijk een prachtig project om uit te werken. Vanzelfsprekend is een dergelijk project haalbaar, maar of hetgeen jij wilt helemaal haalbaar is daar heb ik wel zo mijn vraagtekens bij.

De eerste vragen die jouw voorstel bij mij oproept zijn de volgende:
1. Hoe ga je de energie die ontstaat als gevolg van het vermengen van de zoet- en zoutwaterstroom omzetten in elektrische energie?
2. Hoe ga je vervolgens deze elektrische energie opslaan in een batterij? Ga je zelf een ‘batterij’ ontwerpen of een bestaande batterij gebruiken? En als je een bestaande batterij gaat gebruiken, dan is het maar de vraag of je voldoende energie weet op te wekken om de batterij meetbaar op te laden.
3. Kun je membranen maken/vinden die beschikbaar zijn tegen een kostprijs die beschikbaar zijn binnen het budget van je school? En/of kun je wellicht terecht op een universiteit of bij een bedrijf die deze materialen/voorzieningen beschikbaar heeft.

Als jou was zou ik mijn project dus opbouwen in verschillende stappen. Als niet alle stappen lukt dan heb je toch nog leuke resultaten van eerdere stappen te rapporteren en kun je goed onderbouwen/uitleggen wat er niet lukte bij latere stappen en aanbevelingen doen voor een vervolgproject waarbij jij zelf of iemand anders verder zou kunnen/moeten komen. Op deze manier werken is volledig conform de wijze waarop professioneel academisch onderzoek ook uitgevoerd wordt.

1. Maak een kleine laboratoriumopstelling met geschikte membranen en meet vervolgens met behulp van een computerprogramma zoals Coach of je een waarneembaar temperatuurverschil en/of drukverschil kunt meten. Het lijkt mij dat dit haalbaar moet zijn.
Het mooiste zou zijn wanneer je aan ion-selectieve membranen kunt komen en direct elektrische energie kunt opwekken. Je kunt dan in eerste instantie ook weer een programma als Coach gebruiken om het spanningsverschil te meten. Je hoeft dan niet direct een grote spanning op te wekken om resultaat te meten.
2. Kijk of je je laboratoriumopstelling kunt vergroten om een groter temperatuur/druk/spanningsverschil te realiseren tot een waarde waarbij het zal gaan lukken om bijvoorbeeld een lampje te laten branden oid. Dat is een leuke uitdagende tweede stap!
3. Wanneer je niet aan ion-selectieve membranen hebt kunnen komen is dit de stap waarbij je het temperatuurverschil/spanningsverschil zult moeten gaan omzetten naar elektrische energie zodat je nuttig gebruik kunt maken van de opgewekte energie.
4. Nu je succesvol bent tav het opwekken van elektrische energie, wordt de volgende stap het opladen van een (zelfgemaakte) batterij.

Kun je hiermee verder?

Met vriendelijke groeten,

Yvette van Rijckevorsel

Hoi Timmy,

Dat maakt in feit niet uit, als je de reactie maar meetbaar is op een of andere manier.
Dus ik zou zeggen, wees creatief…. zoek eens wat op internet of kijk welke stof/materiaal in het dagelijks leven je interesse heeft.
Tip daarbij:
Beslis eerst of je liever iets biochemisch doet, bijvoorbeeld met eiwitten, iets in de polymeerchemie zoals plastic, iets in de hoek van medicijnen of een andere synthese. En ga dan eens kijken bijvoorbeeld op internet of daar iets tussen zit wat je interessant vindt.
Wellicht kun je wat inspiratie opdoen bij de eerdere winnaars van de “Van Melsen prijs”?

Wanneer je een idee hebt van hetgeen je zou willen onderzoeken is het belangrijk om een haalbaarheidsonderzoek te doen. Kun je deze proef uitvoeren op jouw school? Of misschien kun je op een vervolgopleiding zoals de universiteit als ‘gast’ wel de proef uitvoeren? Veel bedrijven willen enthousiaste leerlingen ook wel helpen, is er dus een bedrijf bij jou in de buurt waar je dit onderzoek zou kunnen doen? Hoe zou je de reactie willen meten? Etc….
Je zult snel ontdekken dat veel opties afvallen vanwege de veiligheidsrisico’s en/of kostenbeperkingen… We kunnen wel suggesties doen, maar het is natuurlijk veel leuker om iets te doen wat JOUW interesse heeft!

Als we je kunnen helpen met het vinden van de benodigde informatie voor je haalbaarheidsonderzoek dan kun je dat natuurlijk ook laten weten.

Heel veel succes!

Nog een toevoeging…. als de percentages niet gegeven zijn in de opgaven staan ze vermoedelijk in BiNaS bij de legeringen!

Beste Thomas en Tim,

De gegeven stof is inderdaad ruwijzer, dat bestaat uit Fe en C. Je berekent vervolgens uit de jaarproductie ruwijzer het massapercentage ijzer en dat is inderdaad gegeven.

Je berekent vervolgens de hoeveelheid C die nodig is voor de productie van Fe. Daarbij is de hoeveelheid C in het ruwijzer (4,4%) inderdaad nog niet verwerkt. Dat zou je er dus nog bij op moeten tellen lijkt mij.

Belangrijk in je antwoord is dat je duidelijk maakt wat je precies berekent, zodat je te volgen bent voor een ander (wat in jullie geval je docent is).

Laat me maar weten als jullie nog vragen hebben.

Groeten,
Yvette

Beste Britt,

Dat hangt deels van je docent af en van de stof die je hebt gehad.

Over het algemeen moet je in ieder geval de volgende dingen leren:

– de namen en formules van ionen (bijv. K⁺ = kalium(ion) moet je twee kanten op leren) en samengestelde ionen (bijv. NO₃⁻ is nitraation)
– wat een neerslagreactie is
– wat een verhoudingsformule is
– wat een vlamkleur is (dit doen niet alle docenten)
– wat concentratie is (g/L en afhankelijk van je niveau en leerjaar ook in mol/L)
– wat kristalwater is (afhankelijk van je niveau en leerjaar)
– wat een onderzoeksvraag is
– wat een hypothese is
– wat waarnemingen zijn
– wat conclusies zijn

De dingen die je moet leren staan over het algemeen in je lesboek en/of op stencils die je van je docent gekregen hebt. Dit kun je het beste leren door een week van te voren te beginnen en dit net zo lang te herhalen tot je het uit je hoofd kent. Je kunt ook vragen of iemand thuis je wil overhoren iedere dag.

Je moet met deze kennis het volgende kunnen:
– hoe je een verhoudingsformule opstelt met een negatief (samengesteld) ion en een positief (samengesteld) ion. Bijvoorbeeld de verhoudingsformule van het zout calciumcarbonaat bestaat uit Ca²⁺ en CO₃²⁻. Dus de verhoudingsformule wordt dan CaCO₃.
– hoe je met behulp van binas tabel 45 achterhaalt welke ionen samen een goed oplosbaar zout vormen en welke niet
– je moet in tabel 65 vlamkleuren en kleuren van oplossingen/ionen in oplossing kunnen opzoeken
– een vergelijking van een neerslagreactie geven
– je kunt ook een vraag krijgen waarbij verteld wordt dat een bepaald poeder of oplossing een of meerdere ionen bevat en dan moet je achterhalen welke ionen daar in zitten bijvoorbeeld door hier een andere oplossing aan toe te voegen waarmee het ene mogelijke ion niet oplost en andere mogelijke ionen wel. Je moet deze ‘puzzel’ op kunnen lossen met behulp van binas tabel 45
– je moet berekeningen kunnen maken bijvoorbeeld: Als je zoveel mL van oplossing A met concentratie … g/L en zoveel mL van oplossing B met concentratie … g/L samenvoegt ontstaat stof C. Bereken hoeveel gram van stof C ontstaat/neerslaat.
– je moet weten hoe je de vlamkleur bepaald en aan de hand daarvan kunnen vertellen welke ionen in een stof/oplossing aanwezig zijn
– je moet een werkplan op kunnen stellen

Meestal heb je huiswerk gemaakt en/of practicum gedaan waar dit soort oefeningen in voorkomen. Je kunt je tekstboek lezen en/of uitlegfilmpjes op internet kijken zodat je goed begrijpt hoe dit moet. Daarna kun je de opgaven opnieuw maken en kijken of je het zonder uitleg of lesboek zelf kunt. Wees natuurlijk heel kritisch met nakijken!

Kun je hiermee voorruit?

Met vriendelijke groeten,
Yvette van Rijckevorsel

Beste Quint,

Dit heb je geleerd en moet je uit je hoofd weten:
1. Als je brandstof H’tjes bevat ontstaat er altijd H₂O en als je brandstof C’tjes bevat ontstaat er altijd (bij volledige verbrandingen) CO₂. Deze informatie is noodzakelijk om deze vraag te kunnen beantwoorden.
2. De formule voor waterstof is H₂ en voor zuurstof is O₂

Om deze vraag te beantwoorden moet ik ervan uitgaan dat bij de ontbranding van de raket de stoffen reageren/verbranden die in de hulptank zitten.
In de hulptank zitten waterstof en zuurstof. Kun je de reactievergelijking nu opstellen?

Met vriendelijke groeten,

Yvette van Rijckevorsel

Beste Esmee,

Allereerst drie ‘weetjes’.
Elektrolyse-reacties zijn ontledingsreacties met behulp van elektriciteit.
Elektrolyse-reacties zijn dus endotherm.
Je kunt als je de totaalreactie weet, de halfreacties afleiden.

De halfreacties kun je ofwel in Binas tabel 48 vinden, ofwel moet je zelf opstellen afhankelijk van de klas waar je in zit.

“Normale” redoxreacties zijn exotherm, er ontstaat bij deze reactie een spanning(sverschil) die je kunt benutten. Je krijgt dan dus stroom. Bij het opstellen van een redoxreactie volg je normaal de volgende stappen:

1. inventariseer welke deeltjes allemaal beschikbaar zijn voor de reactie
2. bepaal welke van deze deeltjes de sterkste oxidator en welke de sterkste reductor is (eventueel met behulp van binas tabel 48).
3. noteer de halfreactie van de sterkste oxidator en de halfreactie van de sterkste reductor (trucje: oxidator staat ‘boven’ de reductor)
4. vermenigvuldig de halfreacties indien nodig om ze kloppend te krijgen, tel ze bij elkaar op en streep weg wat aan beide kanten van de reactiepijl staat

Bij iedere redoxreactie reageert de oxidator weg en ontstaat de bijbehorende (geconjungeerde) reductor. Natuurlijk reageert ook de reductor weg en ontstaat de geconjungeerde oxidator. Je krijgt dus na de reactie weer een reductor en een oxidator! De geconjungeerde reductor is echter te zwak om met de geconjungeerde oxidator te kunnen reageren, deze reactie is niet spontaan/exotherm en vindt dus niet plaats.

Echter een zwakke reductor en een zwakke oxidator kun je wel met elkaar laten reageren in een endotherme reactie. Je moet dan spanning op je reactiemengsen zetten, in plaats van dat je reactiemengsel voor spanning zorgt. Oftewel, stroom toevoegen in plaats van dat je stroom opwekt. Dit is het principe dat we gebruiken om een batterij weer op te laden.

Tot zover de basis van redoxreacties.
Nu specifiek jouw vraag. Bij een redoxreactie kan er ook een te hoge spanning ontstaan waardoor de het te veel aan spanning gebruikt kan worden om niet bedoelde endotherme redox-reacties plaatst te laten vinden. Je moet nu dus vrijwel hetzelfde stappenplan volgen, maar dan voor het opstellen van een edotherme reactie:

1. inventariseer welke deeltjes allemaal beschikbaar zijn voor de reactie
2. bepaal welke van deze deeltjes de zwakste (precies omgekeerd want endotherm) oxidator en welke de zwakste (precies omgekeerd want endotherm) reductor is (eventueel met behulp van binas tabel 48).
3. noteer de halfreactie van de sterkste oxidator en de halfreactie van de sterkste reductor (trucje: oxidator staat ‘onder’ de reductor)
4. vermenigvuldig de halfreacties indien nodig om ze kloppend te krijgen, tel ze bij elkaar op en streep weg wat aan beide kanten van de reactiepijl staat

Als je de totaalreactie weet kun je de halfreacties ook uit de totaalreactie afleiden. Dat heb ik voorgedaan in bijgesloten document voor de duidelijkheid, want dan staan alle sub- en superscripts goed.

Ik hoop dat het zo duidelijk is. Zo niet, laat maar even weten!

Groeten,
Yvette