Vraag 8Houtspons
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bekijk in figuur 3 welke twee soorten gegevens per cyclus worden weergegeven.
- Lees af hoeveel olie er bij het opnemen en hoeveel er bij het uitpersen in de spons zit.
- Vergelijk de twee meetwaarden binnen dezelfde cyclus met elkaar.
- Onderbouw je conclusie met een concreet getal of een duidelijke waarneming uit de figuur.
Hier verliezen leerlingen punten
- Een conclusie zonder verwijzing naar de figuur levert geen punt op, dus noem altijd wat je in de grafiek ziet.
- Vergeet de eenheid niet wanneer je een hoeveelheid olie noemt, bijvoorbeeld gram.
- Beschrijf één cyclus concreet in plaats van alleen een algemene trend, zodat je bewijs controleerbaar is.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Bij scheepsongelukken kan olie lekken naar het water. Om milieuschade te voorkomen hebben onderzoekers een materiaal op basis van hout ontwikkeld, waarmee olie uit water kan worden opgenomen. De werking van dit materiaal lijkt op die van een spons. Daarom heeft het de naam ‘houtspons’ gekregen. Hout bestaat uit cellulose, lignine en hemicellulose. Bij het maken van een houtspons moet het hout als volgt worden behandeld: stap 1: Lignine wordt verwijderd. stap 2: Hemicellulose wordt verwijderd. stap 3: De overgebleven cellulose wordt gedroogd. stap 4: De gedroogde cellulose wordt hydrofoob gemaakt. stap 1 Voor het verwijderen van lignine wordt een oplossing van natriumchloriet gebruikt met een pH van 4,7. Deze oplossing bevat onder andere chlorietionen ( ClO – ). Uit deze chlorietionen wordt chloordioxide ( ClO ) 2 2 gevormd volgens reactie 1. 5 ClO – + 4 H + → 4 ClO + Cl – + 2 H O (reactie 1) 2 2 2 Chloordioxide ( ClO ) reageert vervolgens met lignine. Bij deze 2 redoxreactie wordt ClO omgezet tot ClO – volgens onderstaande 2 2 halfreactie a . Deze vergelijking is onvolledig: er ontbreekt een elektron. ClO → ClO – (halfreactie a) 2 2
ClO – wordt in reactie 1 omgezet en tijdens de reactie van ClO met 2 2 lignine weer gevormd. Toch is ClO – geen katalysator. 2
De reactie met ClO veroorzaakt veranderingen in de structuur van 2 lignine. In figuur 1 is zo’n verandering schematisch weergegeven. figuur 1 CH 3 H O O O C HC C HC C C O R C O HC C HC C C O − R2 R2 fragment van een ligninemolecuul fragment van een ligninemolecuul voor reactie met ClO 2 na reactie met ClO 2 Door deze veranderingen wordt lignine beter oplosbaar in water en kan lignine uit het hout verwijderd worden. De verbeterde oplosbaarheid is onder andere te danken aan de vorming van waterstofbruggen met de ontstane zuurgroep en door hydratatie van de geladen groep.
stap 2 en 3 Na het verwijderen van de lignine wordt de hemicellulose uit het hout verwijderd met natronloog. Van het hout blijft dan alleen de cellulose over, die nog een kleine hoeveelheid water bevat. Dit water moet ook nog worden verwijderd. Hiertoe wordt de cellulose sterk afgekoeld, zodat het aanwezige water bevriest. Door de luchtdruk steeds laag te houden, verdampt het bevroren water en wordt dit vervolgens afgevoerd. Deze scheidingsmethode heet ‘vriesdrogen’ en heeft overeenkomsten met het indampen van een oplossing. Zo zijn bijvoorbeeld de fasen van het water en van het residu, direct na uitvoering van het vriesdrogen, gelijk aan de fasen direct na uitvoering van het indampen van een oplossing.
stap 4 Om olie te kunnen opnemen, moet het oppervlak van de cellulose hydrofoob worden gemaakt. Dit gebeurt door een behandeling waardoor op de cellulose een laagje van het polymeer polysiloxaan wordt gevormd. Daarna is de houtspons klaar. In figuur 2 is de reactie tussen drie monomeereenheden van polysiloxaan en drie monomeereenheden van cellulose schematisch weergegeven. figuur 2
Olie is een mengsel van koolwaterstoffen.
Geabsorbeerde olie kan uit houtspons worden verwijderd door deze eenvoudigweg eruit te persen. De houtspons veert daarna terug tot zijn oude vorm en kan opnieuw worden gebruikt. Onderzoekers hebben de opname van olie door de houtspons gemeten tijdens een aantal cycli van opname en uitpersen. De resultaten zijn in figuur 3 weergegeven. De opname van olie is uitgedrukt in het aantal gram olie dat per gram houtspons is opgenomen. figuur 3 30 opgenomen olie (gram per 25 gram houtspons) 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 aantal cycli Legenda: opname olie uitpersen
Geef aan hoe uit figuur 3 blijkt dat de olie niet volledig uit de houtspons geperst kan worden.