opgave 1Rozengeur
Isopreen is de triviale naam van de stof met onderstaande structuurformule:
Isopreen kan met waterstofbromide reageren. Daarbij treedt additie op. Eén van de
manieren waarop deze additie kan plaatsvinden, is dat de atomen van een molecuul
waterstofbromide worden gebonden aan de koolstofatomen van één van beide dubbele
bindingen van het isopreenmolecuul. Behalve deze soort additie kan additie van een
molecuul waterstofbromide aan een molecuul isopreen ook op een andere manier
plaatsvinden. Daarbij worden de atomen van het waterstofbromidemolecuul aan de
buitenste koolstofatomen van een isopreenmolecuul gebonden. In dat geval spreekt men van
1,4-additie. Een voorbeeld van een 1,4-additie van een molecuul waterstofbromide aan een
molecuul isopreen is hieronder in een reactievergelijking weergegeven:
13p
Geef de systematische naam van stof A.
Veel stoffen die in de natuur voorkomen, zijn op te vatten als producten die zijn ontstaan uit
isopreen. Een voorbeeld van zo’n stof is natuurrubber. Men kan zich indenken dat een
molecuul natuurrubber is ontstaan door 1,4-polyadditie van isopreenmoleculen.
23p
Geef de structuurformule van een gedeelte uit het midden van een molecuul natuurrubber.
In dit gedeelte moeten drie eenheden isopreen voorkomen.
In veel planten komen koolwaterstoffen voor die men terpenen noemt. Terpenen hebben de
molecuulformule C10H16. Men kan zich indenken dat een molecuul van een terpeen is
ontstaan door onderlinge additie van twee moleculen isopreen.
Een voorbeeld van een terpeen is myrceen.
Myrceen dient als grondstof voor de bereiding van diverse geurstoffen. Eén zo’n geurstof is
geraniol, een stof die naar rozen ruikt. Bij de bereiding van geraniol uit myrceen wordt als
tussenproduct onder andere geranylchloride gevormd.
De structuurformules van myrceen, geranylchloride en geraniol zijn als volgt:
De omzetting van myrceen tot geraniol verloopt in drie stappen.
Stap 1: Myrceen laat men in de molverhouding 1: 1 met waterstofchloride reageren.
Hierbij ontstaat een mengsel van chloriden, waaronder geranylchloride.
Stap 2: Het mengsel van chloriden dat in stap 1 is ontstaan, laat men reageren met
natriumethanoaat. Het geranylchloride wordt hierbij omgezet tot geranylethanoaat,
de ester van geraniol en ethaanzuur.
Stap 3: Door reactie met een oplossing van een stof X wordt het geranylethanoaat omgezet
tot geraniol. Hierbij ontstaat behalve geraniol ook opgelost natriumethanoaat.
32p
Geef de naam van de stof X die in stap 3 wordt gebruikt.
43p
Geef de reactievergelijking voor de omzetting van geranylethanoaat tot geraniol. Gebruik
hierin voor geraniol de volgende verkorte structuurformule:

en voor
geranylethanoaat een vergelijkbare verkorte structuurformule.
Behalve geraniol ontstaat bij deze bereiding ook de stereo-isomeer van geraniol, nerol.
Deze stof ruikt ook naar rozen.
Nerol wordt ook wel cis-geraniol genoemd. De structuurformule van nerol is hieronder
weergegeven:
Het ontstaan van nerol kan worden verklaard met behulp van het reactiemechanisme van
stap 1. Voor het verloop van stap 1 is het volgende reactiemechanisme voorgesteld.
Bij de additie van een waterstofchloridemolecuul aan een molecuul myrceen wordt eerst een
H+ ion aan het myrceenmolecuul gebonden. Daarna wordt aan het ontstane positieve ion een
Cl– ion gebonden (zie figuur 1).
figuur 1
In deze figuren is met kromme pijlen aangegeven hoe achtereenvolgens het H+ ion en het
Cl– ion worden gebonden en hoe de bindingen in het molecuul veranderen. Voor de
structuurformule van myrceen is een verkorte schrijfwijze gebruikt.
52p
Leg uit hoe het ontstaan van nerol kan worden verklaard met het hierboven weergegeven
reactiemechanisme voor de vorming van geranylchloride.
opgave 2PVC verwerken
Wanneer PVC wordt verbrand, ontstaan koolstofdioxide, waterdamp en gasvormig
waterstofchloride, HCl.
64p
Geef de reactievergelijking van deze verbranding. Noteer PVC hierin als (C
2H
3Cl)
n.
Verbranden van PVC in vuilverbrandingsinstallaties heeft nadelige gevolgen. Deze nadelige
gevolgen hangen onder andere samen met de vorming van HCl. PVC niet verbranden, maar
storten op vuilstortplaatsen is geen alternatief, omdat PVC niet biologisch afbreekbaar is.
Het storten leidt op den duur tot een enorme hoeveelheid afval.
Er bestaat nog geen economisch rendabel proces om PVC te recyclen tot bruikbaar nieuw
PVC. PVC verbranden en het gevormde HCl verder verwerken lijkt daarom voorlopig de
beste oplossing. In het vervolg van deze opgave komen twee verschillende processen aan de
orde waarin PVC wordt verbrand en het gevormde HCl verder wordt verwerkt.
Proces 1
Dit reeds lang bestaande proces maakt gebruik van vast koperoxide, CuO. In een reactor
laat men HCl bij 400 oC met CuO reageren. Bij deze reactie ontstaan onder andere
waterdamp en chloorgas. De vergelijking van de reactie is:
2 CuO + 4 HCl → 2 CuCl + 2 H2O + Cl2
Wanneer het grootste gedeelte van het CuO is omgezet, wordt het inleiden van HCl gestopt
en wordt lucht in de reactorruimte geleid. Bij de reactie die dan plaatsvindt, ontstaat weer
CuO. Tevens ontstaat chloorgas. De reactievergelijking is:
2 CuCl + O2 → 2 CuO + Cl2
Reactie 2 is een redoxreactie, waarbij CuCl als reductor optreedt.
73p
Leg uit welke deeltjes uit CuCl (de koperdeeltjes of de chloordeeltjes of beide soorten
deeltjes) bij deze reactie als reductor optreden. Verwerk in je uitleg de
ladingsverandering(en) van de deeltjes.
Het was voor het ontwikkelen van het proces onder andere van belang om te weten of het
totale proces (reactie 1 gevolgd door reactie 2) exotherm dan wel endotherm is. Dit kan
worden nagegaan door met behulp van vormingswarmten het warmte-effect te berekenen
voor deze omzetting van vier mol HCl tot 2 mol Cl2. Voor deze berekening zijn de
vormingswarmten van CuCl en CuO niet nodig.
82p
Leg uit dat voor bovengenoemde berekening de vormingswarmten van CuCl en CuO niet
nodig zijn.
93p
Ga door middel van een berekening na of het totale proces exotherm of endotherm is. Ga
ervan uit dat de gegevens uit Binas bij de berekening mogen worden gebruikt.
Proces 2
Bij dit proces om PVC te verwerken, wordt het gevormde HCl opgelost in water. Het
gevormde zoutzuur wordt vervolgens geëlektrolyseerd. In dit continue proces worden drie
ruimtes gebruikt: een verbrandingsruimte V, een zogenoemde absorptietoren A en een
elektrolyseruimte E. In het vervolg van deze opgave wordt ervan uitgegaan dat in de
elektrolyseruimte alle opgeloste waterstofchloride wordt omgezet.
PVC wordt in de verbrandingsruimte verbrand met ingeblazen lucht. De niet verbrande,
verkoolde, vaste bestanddelen (slakken) worden afgevoerd. De gasvormige producten en de
afgewerkte lucht worden naar de absorptietoren gevoerd.
Het hete gasmengsel uit de reactieruimte wordt onder in de absorptietoren geleid. Van
boven stroomt koud water als een douche naar beneden. Het waterstofchloride lost op in het
water. Daarbij ontstaat zoutzuur. Dit zoutzuur wordt naar de elektrolyseruimte gevoerd.
Door de hoge temperatuur van het gasmengsel verdampt er wat water. Dit wordt samen met
de koolstofdioxide en de afgewerkte lucht aan de bovenkant van de absorptietoren
afgevoerd.
In de elektrolyseruimte ontstaat aan de negatieve elektrode waterstof en aan de positieve
elektrode chloor:
2 H+ + 2 e– → H2
2 Cl– → Cl2 + 2 e–
Waterstof en chloor worden gescheiden van elkaar uit de elektrolyseruimte afgevoerd.
Uit de elektrolyseruimte wordt water teruggevoerd naar de absorptietoren.
Dit continue proces kan worden weergegeven met een blokschema. Hieronder zijn twee
blokschema’s getekend die proces 2 zouden kunnen weergeven.
blok-
schema 1
103p
Leg voor elk van beide blokschema’s uit of dit een juiste weergave van het proces kan zijn.
In de installatie die volgens proces 2 werkt, kan per jaar een hoeveelheid afval worden
verwerkt waarin 9,2·103 ton PVC aanwezig is. De installatie is gedurende een jaar
8,3·103 uur in bedrijf.
112p
Bereken hoeveel ton chloorgas maximaal uit 9,2·10
3 ton PVC kan worden verkregen (een
ton is 103 kg).
124p
Bereken de gemiddelde stroomsterkte, in ampère, die voor de elektrolyse nodig is wanneer
9,2·103 ton PVC wordt verwerkt. Maak bij je berekening onder andere gebruik van het
gegeven dat de lading van één mol elektronen gelijk is aan 9,65·104 C (1 ampère = 1 C s–1).
opgave 3Versnelde verwering
Het gebruik van fossiele brandstoffen heeft de laatste decennia gezorgd voor een
aanzienlijke toename van het koolstofdioxide-gehalte van de atmosfeer. Men neemt aan dat
deze toename invloed heeft op het klimaat op aarde: het versterkte broeikaseffect. In het
artikel ‘Versnelde verwering’, dat in mei 2002 in het tijdschrift Natuur en Techniek heeft
gestaan, wordt een methode besproken om koolstofdioxide uit de atmosfeer vast te leggen
via een natuurlijk proces: de verwering van het mineraal olivijn. Onderstaande tekst bevat
delen uit dit artikel. Lees deze tekst en beantwoord vervolgens de vragen van deze opgave.
Chemische verwering houdt CO2 binnen de perkenDe mensheid onttrekt enorme massa’s materiaal aan de aarde (ertsen en mineralen, fossiele
brandstoffen, grondwater) of voegt ze eraan toe (kunstmest, bevloeiing, opslag van afval,
CO2), vrijwel zonder zich zorgen te maken om de consequenties. Tegelijkertijd bestaat er
grote huiver tegen grootschalig gebruik van bestaande natuurlijke processen om de

schadelijke gevolgen van menselijke ingrepen om te buigen. Te denken valt aan voorstellen
om voedselarme delen van de oceaan bij te mesten met mestoverschotten. De verhoogde
algengroei zou CO2 aan de atmosfeer onttrekken. Het voorstel om de natuurlijke verwering
van het mineraal olivijn (zie kader onderaan de pagina) een handje te helpen, om de door de
mens veroorzaakte toename van het CO2-gehalte van de atmosfeer terug te dringen, roept

onmiddellijk dezelfde weerstand
op. Vreemd, omdat bekalking van landbouwgronden een
algemeen aanvaarde maatregel is, hoewel kalk (in tegenstelling tot olivijn) geen gunstig
effect heeft op de CO2-vastlegging.
Onlangs is het voorstel gelanceerd om CO2 bij puntbronnen zoals olieraffinaderijen en
kolencentrales af te vangen en daarmee bij verhoogde temperatuur silicaten om te zetten in

carbonaten. Met het silicaat olivijn blijkt de reactie snel te verlopen
– binnen hooguit enkele
uren – en de producten zijn gehydrateerde amorfe silica (H4SiO4) en magnesiumcarbonaat.
Een nadeel is dat deze twee vaste stoffen gemengd vrijkomen; het proces zou met een
simpele scheidingsstap moeten worden uitgebreid om deze twee vaste fasen in min of meer
zuivere vorm te verkrijgen. Naar verwachting kan het gevormde silica in bouwmaterialen

worden toegepast. Kostenbesparend bij deze technologie kan wellicht zijn dat aparte
ontzwavelingsinstallaties niet meer nodig zijn. In de rookgassen aanwezig zwaveldioxide en
zwavelzuur worden namelijk ook door olivijn geneutraliseerd en vastgelegd als MgSO4.
Behalve als technologie om puntbronnen van CO2 te behandelen, kan dezelfde reactie ook
op een extensieve, goedkopere en meer natuurlijke manier worden ingezet. Ter bestrijding

van de effecten van zure regen wordt veel akkerland regelmatig bekalkt. Om de paar jaar
moet deze behandeling worden herhaald. In Nederland willen we de komende jaren een vrij
groot landbouwareaal aan de landbouw onttrekken en transformeren tot bossen. Een
olivijnbehandeling van het land, voordat zo’n bos wordt geplant, is dan aan te bevelen.
Daarmee wordt ook het effect van zure regen tegengegaan.
Chemische verwering van olivijn verloopt als volgt:
Mg1,85Fe0,15SiO4 + 4 CO2 + 4 H2O → 1,85 Mg2+ + 0,15 Fe2+ + H4SiO4 + 4 HCO3–
Deze reactie wordt gevolgd door:
1,85 Mg2+ + 0,15 Fe2+ + 4 HCO3– → Mg1,85Fe0,15(CO3)2 + 2 CO2 + 2 H2O
Laten we als gedachte-experiment eens uitrekenen hoeveel olivijn we theoretisch nodig
zouden hebben om 20% van alle CO2 uit de atmosfeer om te zetten (naar het niveau van
het jaar 1800). De massa van alle CO2 in de atmosfeer is ongeveer 2,5·1018 gram. Als we
voor de dichtheid van olivijn 2,5 g cm–3 nemen, dan is er om 20% van het CO2 uit de
atmosfeer te halen ongeveer 320 km3 olivijn nodig. Zo zou een stoflaagje olivijn op het
land een serieuze bijdrage kunnen leveren aan de bestrijding van het broeikasgevaar.
naar: Natuur en Techniek, mei 2002
133p
Geef de naam van het proces dat plaatsvindt wanneer algen CO
2 aan de atmosfeer
onttrekken. Geef ook de namen van de twee eindproducten die bij dit proces ontstaan.
Noteer je antwoord als volgt:
naam van het proces: …
namen van de eindproducten: … en …
Bij bekalking van landbouwgronden wordt kalk toegevoegd. De aanduiding ‘kalk’ is niet
eenduidig: men kan er de stof ‘ongebluste kalk’, ‘gebluste kalk’ of ‘kalksteen’ mee
bedoelen. Mede met behulp van een gegeven uit het artikel is op te maken welke stof hier
wordt bedoeld.
141p
Welke reden wordt in het artikel genoemd om bekalking van landbouwgrond toe te passen?
154p
Leg aan de hand van de formules van de drie verschillende soorten kalk en een gegeven uit
het artikel uit met welke stof(fen) men landbouwgrond bekalkt.
In regel 18 wordt voorgesteld om een ‘simpele scheidingsstap’ toe te passen waarbij twee
stoffen ‘in min of meer zuivere vorm’ worden verkregen. Welke scheidingsmethode de
schrijver van het artikel wil gebruiken, wordt niet duidelijk, maar het is aannemelijk dat hij
extractie met water bedoelt.
Een leerling krijgt als practicumopdracht een mengsel van magnesiumcarbonaat en
gehydrateerde amorfe silica te scheiden. Hij mag ervan uitgaan dat de gehydrateerde amorfe
silica onoplosbaar is. Het magnesiumcarbonaat zorgt daarbij voor een probleem.
161p
Waarom zorgt magnesiumcarbonaat voor een probleem bij deze scheidingsmethode?
173p
Beschrijf een werkplan om het mengsel van magnesiumcarbonaat en gehydrateerde amorfe
silica zo te scheiden dat beide stoffen zo zuiver mogelijk en in vaste toestand worden
verkregen.
Het vastleggen van zwaveldioxide in de vorm van MgSO4 is het resultaat van enkele elkaar
opvolgende reacties.
184p
Geef van die reacties de reactievergelijkingen. Ga ervan uit dat in olivijn als positief ion
uitsluitend Mg2+, en geen Fe2+, voorkomt en dat de reacties niet in oplossing plaatsvinden.
Behalve MgSO4 ontstaat ook H4SiO4.
195p
Ga door middel van een berekening na of de uitkomst (320 km
3 olivijn nodig) van het
‘gedachte-experiment’ juist is. Gebruik de gegevens uit het kader dat op de vorige pagina
staat.