:: wikimiki.org ::

Waterstof

Waterstof

Waterstof is een scheikundig element met symbool H en atoomnummer 1. Het is een kleurloos niet-metaal.

Ontdekking

In 1671 beschreef de Britse chemicus Robert Boyle in een publicatie een brandbaar gas dat vrijkwam bij een reactie tussen ijzer en verdund zuur. Veel later pas ontdekte de Britse wetenschapper Henry Cavendish in 1766 dat het een chemisch element betrof toen hij experimenten uitvoerde met kwik. Hoewel hij veel eigenschappen zeer nauwkeurig wist te beschrijven, vermoedde hij dat in plaats van het zuur, het metaal de bron van het gas was. Daarom noemde hij zijn nieuw ontdekte element brandbaar gas van metalen. Enkele jaren later gaf Antoine Lavoisier waterstof de huidige naam. De naam waterstof is afkomstig van de Griekse termen hydro en genes welke vertaald kunnen worden als watermaker.

Toepassingen

Voor industriele toepassingen zijn grote hoeveelheden waterstof nodig, onder andere in het Haberproces waarin ammoniak geproduceerd wordt, de hydrogenatie van vetten en oliën, en de productie van methanol. Ander toepassingen waar waterstof voor nodig is:
- Hydro-alkylatie, hydro-ontzwaveling, hydro-kraken.
- Productie van zoutzuur, lassen, als raketbrandstof, en voor reductie van metaalertsen.
- Vloeibaar waterstof wordt gebruikt bij cryogeen onderzoek, onder meer in studies naar supergeleiding,
- Tritium wordt geproduceerd in kernreactoren en is nodig voor de fabricatie van een waterstofbom.
- Waterstofgas weegt slechts 1/14 van een gelijk volume aan lucht. Om die reden werd het in het verleden veel toegepast als vulling in ballonnen en zeppelins. Vanwege de brandbaarheid wordt dit tegenwoordig veel minder gedaan.
- Deuterium wordt in nucleaire toepassingen gebruikt als moderator om neutronen te vertragen. Deuteriumverbindingen vinden ook toepassingen in de chemie en biologie bij studies naar isotoop effecten op reacties, en voor gebruik in NMR experimenten en neutronenverstrooiing waar gewoon waterstof de meting zou verstoren.
- Tritium wordt in biologische en biomedische wetenschappen gebruikt als isotoop label, en als stralingsbron in lichtgevende verf.
- Waterstofgas wordt gebruikt voor het koelen van generatoren met een vermogen groter dan 200 MW. Waterstof kan als brandstof dienen in een verbrandingsmotor. Waterstof brandstofcellen worden beschouwd als een manier om in de toekomst goedkoop en milieuvriendelijk elektrische energie te produceren.

Opmerkelijke eigenschappen

Waterstof komt voor als kleurloos, reukloos en zeer ontvlambaar twee-atomig gas. Waterstof is éénwaardig en behoort tot de niet-metalen. Waterstof vormt het lichtste gas en is het meestvoorkomende element in het heelal. Water, organische stoffen en levende organismen bestaan onder andere uit waterstof. Waterstof kan met bijna elk element reageren. Sterren bestaan een groot deel van hun bestaan vooral uit waterstof, in de plasma fase. Waterstof speelt een rol bij de productie van ammoniak, wordt gebruikt voor verticale opstuwing, als alternatieve brandstof en sinds kort als energiebron in brandstofcellen. De meest voorkomende isotoop bestaat slechts uit één proton en één elektron. Bij standaard temperatuur en druk vormt waterstof een twee-atomig gas, H₂, met een kookpunt van slechts 20,27 K en een smeltpunt van 14,02 K. Onder extreem hoge druk, zoals voorkomt in zware sterren (gas reuzen), verliezen de moleculen hun identiteit en wordt het waterstof een vloeibaar metaal. Bij extreem lage druk, zoals voorkomt in de ruimte tussen de sterren, komt waterstof vooral voor in de vorm van losse atomen, eenvoudig omdat er geen gelegenheid is om tot een molecuul te combineren; wolken van waterstof staan aan de oorsprong van stervorming. Waterstof speelt een vitale rol in het op gang houden van processen in het universum door de kernfusie processen tussen waterstofatomen waarbij helium kernen worden gevormd. Hierbij komen enorme hoeveelheden energie vrij. Waterstof kan met de meeste andere elementen verbindingen aangaan. De elektronegativiteit van waterstof is 2,2, daarom kan het in verbindingen zowel de meer metallische als de meer niet-metallische component zijn. Eerstgenoemde verbindingen worden hydriden genoemd, waarbij waterstof ofwel als H^- ionen deelneemt ofwel als atomen tussen het rooster van een ander element als opgeloste stof (zoals bijvoorbeeld in Palladium hydride). In de laatstgenoemde verbindingen kan het waterstof worden gezien als covalent gebonden. Het H⁺ ion komt in de chemie nooit alleen voor. Dit zou slechts een kern zonder elektronenschil zijn die daarom sterk de neiging heeft elektronen aan te trekken. In een zure oplossing, die vaak wordt beschreven als een oplossing waarin vrije H⁺ ionen voorkomen, zijn die ionen echter gebonden in ionen als H₃O⁺ omdat de protonen zo reactief zijn. Waterstof kan samen met zuurstof water vormen, H₂O. Hierbij komt veel energie vrij. Daarom is een mengsel van waterstof en lucht dat ook wel bekend staat als knalgas is explosief. Deuterium oxide, of D₂O, wordt meestal zwaar water genoemd. Waterstof kan ook veel verschillende verbindingen met koolstof aangaan. Dergelijke verbindingen worden organische verbindingen genoemd, omdat veel ervan in levende organismen voorkomen. Het onderzoek naar de eigenschappen van deze verbindingen wordt organische chemie genoemd. Onder normale omstandigheden is waterstofgas een mengsel van twee verschillende soorten moleculen die van elkaar verschillen in de draairichting die de atoomkernen hebben, ook wel 'spin' genoemd. Deze twee vormen worden ortho- en parawaterstof genoemd (niet te verwarren met isotopen, zie hier onder). Bij normale temperatuur en druk bestaat waterstof voor 25% uit de para en 75% uit de ortho vorm. De ortho vorm kan niet in zuivere vorm bereid worden. De twee vormen hebben een ongelijk energie niveau en daarmee licht verschillende fysische eigenschappen. Zo zijn bijvoorbeeld de smelt- en kookpunten van parawaterstof ongeveer 0,1 K lager dan die van orthowaterstof (de zogenaamde 'normale' verschijningsvorm).

Verschijning

Het element waterstof is het meest voorkomende element in het heelal. Meer dan 90% van de atomen in het heelal zijn waterstofatomen, zij vormen meer dan 75% van de atomaire massa in het universum. Het element wordt in kolossale hoeveelheden aangetroffen in sterren en reusachtige gasplaneten. In de aardatmosfeer daarentegen is waterstof als element nauwelijks aanwezig (1 ppm), het is als gas zo licht dat het langzaam maar zeker naar de ruimte ontsnapt. Een groot deel van de waterstofatomen die op aarde voorkomen is gebonden in water. Een water molecuul bestaat uit twee waterstofatomen en een zuurstofatoom (H₂O). Verder komen waterstof-atomen veel voor in organische verbindingen en fossiele brandstoffen. Methaan (CH₄), dat als bijproduct ontstaat bij de afbraak van organisch materiaal, is een belangrijke leverancier van waterstof voor de industrie. Waterstofgas kan op verschillende manieren worden gemaakt:
- stoom over verhit koolstof te leiden
- koolwaterstoffen op hoge temperatuur af te breken in de elementaire bestanddelen
- natrium- of kaliumhydroxide met aluminium te laten reageren
- elektrolyse van water of door zuren met metalen te laten reageren.

Isotopen

De meest voorkomende stabiele isotoop van waterstof (¹H) bestaat uit slechts één proton en wordt soms wel protium genoemd. Deuterium (²H of D) is een andere stabiele isotoop die naast een proton ook een neutron in de kern bevat en maakt ongeveer 0,0184 tot 0,0082% van de totale waterstofvoorraad uit. De derde waterstof isotoop is tritium(³H of T) . Dit is een radioactief isotoop dat twee neutronen bevat en een halfwaardetijd van 12,33 jaar heeft. Waterstof is het enige element dat voor zijn verschillende isotopen ook aparte namen heeft.

Toxicologie en veiligheid

Waterstofgas is zeer licht ontvlambaar. In de juiste verhouding (2:1) gemengd met zuurstof ontstaat knalgas. Waterstof reageert ook heftig met chloor en fluor. D₂O, of zwaar water is giftig, maar de hoeveelheid die nodig is om een mens te doden is betrekkelijk groot.

Zie ook

- Scheikunde
- Periodiek systeem
- Standaard
- Alternatief
- Isotopentabel
- Complete tabel
- Tabel in delen
- Lijst met elementen
- Gesorteerd op naam
- Gesorteerd op symbool
- Gesorteerd op nummer

Externe links

- [http://www.cdc.gov/niosh/ipcsndut/ndut0001.html International Chemical Safety Cards: Waterstof]
- [http://www.brandstofcel.com Brandstofcel.com]
- [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/H.html EnvironmentalChemistry.com - Hydrogen]
- [http://www.neoweb.nl/infopages/waterstof.html Neoweb Infopages - Waterstof] zie ook neoweb
- [http://waterstof-energie.pagina.nl Waterstof-energie.pagina.nl]
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/index.html WebElements.com - Hydrogen]
- [http://www.formulazero.nl formulazero.nl]
- [http://www.shell.com/home/Framework?siteId=hydrogen-en shell hydrogen] Categorie:Alkalimetaal Categorie:Brandstof ja:水素 ko:수소 ms:Hidrogen simple:Hydrogen th:ไฮโดรเจน

Scheikundig element

Een scheikundig element (vaak ook kortweg element) is de soortnaam voor een substantie die via scheikundige weg niet in verschillende substanties te scheiden is. Zo'n substantie bestaat louter uit atomen van één type (de term atoom komt van het Griekse atomos, dat ondeelbaar betekent). Het aantal protonen in de kern van een atoom bepaalt tot welk element dit atoom behoort. Met spreekt dan van het atoomnummer van dit element. Zo bezitten bijvoorbeeld alle atomen die tot het element koolstof behoren 6 protonen in de kern, en behoren alle atomen met 92 protonen in de kern tot het element uranium. De bekende elementen kunnen op allerlei manier geordend worden. Zo kan de lijst van elementen uiteraard op alfabetische volgorde gepresenteerd worden, of gesorteerd op oplopend atoomnummer. De meest gebruikte en bekendste ordening wordt het Periodiek Systeem (der Elementen) genoemd. In dit overzicht zijn de elementen geordend op basis van overeenkomstige eigenschappen. Het Periodiek Systeem werd in 1869 door de Rus Dmitri Mendelejev bedacht, een prestatie van formaat, omdat toen nog veel elementen niet ontdekt of slecht onderzocht waren. Het Periodiek Systeem maakte het mogelijk om van deze nog onbekende elementen veel eigenschappen te voorspellen. Atomen die tot een zelfde element behoren kunnen wel een verschillend aantal neutronen hebben. Men spreek dan van isotopen. De naam isotoop komt van het Griekse iso = gelijk en topos = plaats, hiermee wordt bedoeld dat isotopen dezelfde plaats in het Periodiek Systeem innemen. Daarnaast wordt de term allotroop gehanteerd. Hiermee wordt bedoeld dat atomen die tot één element behoren in clusters kunnen voorkomen, die uit een verschillend aantal atomen bestaan. Wanneer een nieuw element ontdekt wordt (of beter werd, men denkt dat alle in de natuur voorkomende stabiele atomen inmiddels bekend zijn) of (met veel moeite) voor het eerst kunstmatig gecreëerd wordt dient dit element een officiële naam te krijgen. Er is een internationale organisatie, de Internationale Unie voor Zuivere en Toegepaste Chemie (Bekend onder de Engelstalige afkorting IUPAC), die hierover beslist. Deze instantie neemt meestal de naam over die de ontdekker voorgesteld heeft. Soms leidt dit tot controverses, omdat meerdere personen of groepen de ontdekking of synthese voor zich opeisen. Om deze reden heeft het lang geduurd voordat de elementen met een atoomgetal van 104 of hoger een naam kregen. Elk element krijgt ook een uniek symbool, dat uit één of twee letters bestaat, de eerste altijd een hoofdletter, de tweede nooit. Vaak is dit symbool een afkorting van de Latijnse benaming. Vooral de elementen die al lange tijd bekend zijn hebben in verschillende talen uiteenlopende namen. Het internationale symbool voorkomt dan verwarring. Zie ook:
- Scheikunde
- Nederlandse benaming van de elementen
- Lijst met elementen
- Gesorteerd op naam
- Gesorteerd op symbool
- Gesorteerd op nummer
- Periodiek systeem
- Standaard
- Alternatief
- Elektronenconfiguratie
- Isotopentabel
- Complete tabel
- Tabel in delen Categorie:Chemische stof ja:元素 ko:화학 원소 ms:Unsur kimia simple:Element th:ธาตุเคมี

Atoomnummer

Het atoomnummer geeft het aantal protonen in de kern van het atoom aan. Het atoomnummer is een belangrijk begrip uit de chemie en de kwantummechanica. Een element en zijn plaats in het periodiek systeem zijn erdoor vastgelegd. Wanneer het atoom als geheel elektrisch neutraal is, is het atoomnummer gelijk aan het aantal elektronen in de elektronenwolk rond de kern. Juist die elektronen bepalen het chemische gedrag van een atoom. Bij atomen die niet elektrisch neutraal zijn (ionen) is het aantal elektronen ofwel groter dan het atoomnummer (anionen die negatief zijn) ofwel kleiner (bij de positieve kationen). Het atoomnummer kan indien gewenst links onder het symbool van het element worden aangegeven, bijvoorbeeld: :₁H (Waterstof) en ₈O (Zuurstof) Het aantal neutronen in de kern wordt niet door het atoomnummer bepaald, maar kan soms van atoom tot atoom verschillen. Daarmee kunnen er dus atomen voorkomen met het zelfde atoomnummer maar verschillende massa. Deze atomen van hetzelfde element maar met verschillend gewicht worden isotopen genoemd. Vooral bij de zwaardere atomen, die met een hoger atoomgetal, is het aantal neutronen groter dan het aantal protonen in de kern. Het lichtste atoom, met atoomnummer 1, is waterstof, aangeduid met H. Dat atoom heeft een kern die uit 1 proton bestaat. Van waterstof bestaan nog twee varianten: een kern die bestaat uit 1 proton en 1 neutron. Deze isotoop van waterstof heet "zwaar waterstof" of Deuterium. Er bestaat ook een variant met een kern die bestaat uit 1 proton en 2 neutronen. Dit isotoop heet Tritium. Het atoom van tritium is instabiel en valt na enige tijd uiteen. (halfwaardetijd ongeveer 11 jaar) Tritium is dus radioactief. Alle varianten van waterstof hebben echter hetzelfde atoomnummer, namelijk 1, en zij hebben in neutrale toestand ook hetzelfde aantal elektronen, namelijk eveneens 1.

Zie ook

- Lijst van elementen op nummer Categorie:Kernfysica Categorie:Scheikunde categorie:Nummer als:Ordnungszahl ja:原子番号 ko:원자 번호 simple:Atomic number th:เลขอะตอม

1671

---- Gebeurtenissen:
- Gottfried Wilhelm Leibniz bouwt een mechanische rekenmachine die kan vermenigvuldigen en delen. ---- Geboren:
- 14 juni - Tommaso Albinoni, Italiaans componist en violist ---- Overleden: Categorie:17e eeuw ko:1671년

Robert Boyle

Robert Boyle (25 januari 1627 – 30 december 1691) was een Iers filosoof en scheikundige/alchemist. Boyle ontdekte tegelijkertijd met Edmé Mariotte de Wet van Boyle: Het product druk en volume van een bepaalde massa van een bepaald gas is constant als de temperatuur constant is. Boyle was 14e kind van een welgestelde Ierse familie. Hij vond dat elke natuurwetenschappelijke theorie gebaseerd moet zijn op experimenten. Hij bestreed daarom de vier-elementenleer van Empedocles en Aristoteles (die beweerden dat alle materie zou zijn opgebouwd uit de elementen water, lucht, vuur en aarde) en voerde zelf een nieuwe elementenleer in. Hij herdefinieerde de term 'element' als een partikel dat niet verder kan gedeeld worden. Volgens Boyle kwamen de verschillende stoffen voort uit het aantal, de beweging en de positie van de primaire deeltjes (de corpuscules). Tussen 1656 en 1668 verbleef Boyle aan de Universiteit van Oxford, waar hij met de assistentie van Robert Hooke een luchtpomp bouwde, waarmee hij vervolgens allerlei experimenten uitvoerde in verband met de fysische karakteristieken van lucht. Hij toonde ook het belang aan van lucht in de verbranding, de ademhaling en in de voortplanting van het geluid. In 1664 publiceerde hij:" Experiments and considerations touching colours". Hierin stelde Boyle o.a. dat licht uit materie bestond en dat warmte gewogen kon worden. Hij beschreef ook zeer gedetailleerd allerlei chemische kleurexperimenten, waaronder een experiment dat de vorming van een neerslag van zilverchloride beschrijft en het fenomeen van het donker worden van deze neerslag. Een belangrijk experiment in de geschiedenis van de fotografie! Wel is het zo dat Boyle de verkleuring toeschreef aan de inwerking van de lucht en van vochtigheid en niet aan het licht. Boyle, Robert Boyle,Robert Boyle,Robert ja:ロバート・ボイル

Zuur (chemie)

De begrippen zuur en base hebben in de scheikunde een opmerkelijke ontwikkeling doorgemaakt.

Brønsteddefinitie

Aanvankelijk dacht men dat voor het vormen van een zuur of een base het element zuurstof nodig was. (Vandaar de naam). Men dacht daarbij aan basevormende en zuurvormende oxiden, bijvoorbeeld van calcium en van koolstof. Wanneer deze in water opgelost worden vormen zij een zuur en een base: :CaO + H₂O => Ca(OH)₂ -- gebluste kalk (een hydroxide) :CO₂ + H₂O => H₂CO₃ -- koolzuur In waterige oplossing splitsen zij (voor een deel) in ionen: :Ca(OH)₂ => Ca²⁺ + 2 OH^- :H₂CO₃ => 2 H⁺ + CO₃^2- In de Brønsteddefinitie is een stof die OH^- ionen vormt een base en is een stof die H⁺ ionen vormt een zuur. (Een latere verfijning stelt dat er geen 'kaal' H⁺ ion gevormd wordt maar dat dit kale proton zich altijd met nog een watermolecuul tot een complex H₃O⁺ ion verbindt.) Bij elkaar gevoegd reageren H⁺ en OH^- en vormen water H₂O. Deze reactie wordt neutralisatie genoemd. :H⁺ + OH^- <=> H₂O Deze reactie vindt echter in water voortdurend plaats, en wel in beide richtingen. Zelfs in ultrapuur water is er altijd een klein deel van het water als H⁺ + OH^- aanwezig. De concentraties zijn echter vrij klein: [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 (mol/L). Omdat het hier om een chemisch evenwicht gaat is het product van deze twee concentraties altijd constant (zolang de temperatuur constant blijft): [H⁺].[OH^-] = 10^-14 = K_w . Wanneer er een sterk zuur toegevoegd wordt, bijvoorbeeld in een concentratie van 10^-3 mol/L, dan wordt de [OH^-] bijzonder klein: 10^-11 mol/L. Wanneer een sterk zuur en een sterke base samengevoegd worden, reageren de ionen en vormen water totdat het product van hun concentraties 10^-14 geworden is. Bij deze neutralisatie komt vrij veel warmte vrij. In het bovenstaande voorbeeld gebeurt er echter meer: :Ca²⁺ + 2 OH^- + 2 H⁺ + CO₃^2- => 2H₂O + CaCO₃ Er slaat namelijk ook calciumcarbonaat neer. Deze stof die bestaat uit een base-rest Ca²⁺ en een zuur-rest CO₃^2- wordt een zout genoemd. In dit geval is het zout niet erg oplosbaar, maar er zijn gevallen waar het gewoon als ionen in oplossing blijft. Wanneer het water verdampt, blijft het echter meestal als kristallijne vaste stof achter. Veel oxiden vormen inderdaad op deze manier ofwel een zuur ofwel een base. In de regel is het oxide van een element uit het linker gedeelte van het periodiek systeem, bijvoorbeeld de alkalimetalen, basevormend en dat van een element uit de rechterkant, bijvoorbeeld de halogenen of de zwaardere elementen uit de zuurstofgroep, zuurvormend. Van de tussenliggende elementen zijn de oxiden soms amfoteer, zij kunnen dan zowel als base of als zuur optreden afhankelijk van waar zij mee reageren. Van de overgangsmetalen zijn echter sommige oxiden ook sterk zuurvormend, vooral van oxiden met hoge oxidatie getallen zoals CrO₃.

Lewisdefinitie

Het idee dat zuurstof een noodzakelijk ingrediënt van een zuur is bleek al spoedig onjuist. Een goed voorbeeld is zoutzuur, een zuur dat ten grondslag ligt aan het bekendste zout: keukenzout, NaCl. Zoutzuur wordt gevormd als keukenzout wordt behandeld met een sterk zuur in een hoge concentratie, zoals zwavelzuur: :H₂SO₄ + 2NaCl => Na₂SO₄ + 2HCl Zoutzuur HCl bevat geen zuurstof maar is een gas dat goed oplosbaar is in water en daarin H⁺ (of liever H₃O⁺) + Cl^- ionen geeft. Iets vergelijkbaars kan gezegd worden van ammoniak NH₃. Hoewel dit gas uitstekend in water oplosbaar is bevat het geen zuurstof en kan het dus niet volgens de Bronsteddefinitie een OH^--ion afsplitsen. Het heeft echter wel een vrij elektronenpaar (:) en kan daarom een H⁺ accepteren: : H₃N: + H⁺ => NH₄⁺ Met zoutzuur vormt het dan ook een zout, salmiak: NH₄⁺+Cl^- => NH₄Cl. Voor een verbinding als BF₃ geldt het omgekeerde. Dit molecuul heeft in plaats van een vrij elekronenpaar juist een geheel lege elektronenbaan. Met H₃N: kan BF₃ daarom reageren alsof het een zuur was. Het ene molecuul doneert elektronen (de base) de andere accepteert ze (het zuur). :H₃N: + BF₃ => H₃N-BF₃ Om dit soort gevallen in de zuur-/baseleer op te nemen is er een nieuwe definitie geformuleerd door G.N. Lewis in 1923.
- Een zuur is een stof die elektronen accepteert
- Een base is een stof die elektronen doneert. Hoewel de Lewis definitie veel ruimer is, is zij niet strijdig met de Brønsteddefinitie. Alle Brønstedzuren zijn Lewiszuren maar niet andersom.

Naamgeving

Binaire zuren

Bij binaire zuren bestaat de zuurrest uit een niet-metaal. :: Naam van een binair zuur= waterstof + niet-metaal + -ide voorbeeld:
- HCl wordt waterstofchloride;
- HI wordt waterstofjodide;
- HCN wordt waterstofcyanide;
- H₂S wordt waterstofsulfide.

Oxo-zuren

Deze zuren bestaan uit waterstof en een zuurrest die naast het niet-metaal één of meerdere zuurstofatomen bevat. :: Naam oxo-zuur: waterstof + niet-metaal + -aat , of :: Naam oxo-zuur: naam van niet-metaal + zuur bijvoorbeeld:
- H₂CO₃ wordt waterstofcarbonaat of koolzuur. Met sommige stoffen (oa. Chloor) kunnen meerdere oxo-zuren gevormd worden: HClO, HClO₂, HClO₃ en HClO₄.
- HClO₃ is het standaard-zuur waterstofchloraat of chloorzuur;
- HClO₄ (één zuurstof meer) is waterstofperchloraat of perchloorzuur;
- HClO₂ (één zuurstof minder) is waterstofchloriet of chlorigzuur;
- HClO₁ (twéé zuurstoffen minder) is waterstofhypochloriet of hypochlorigzuur. bijvoorbeeld:
- HNO₃ is waterstofnitraat;
- HNO₂ (één zuurstof minder) is waterstofnitriet. Categorie:Chemische stof ja:酸と塩基 ko:산 (화학) simple:Acid th:กรด

Henry Cavendish

Sir Henry Cavendish (10 oktober 1731 – 24 februari 1810) was een Engels natuurkundige en scheikundige. Hij stamde uit een adellijke familie. Na zijn studies te Cambridge leefde hij te Londen. Hij beschikte over een aanzienlijk fortuin, maar leidde een sober, eenzaam en streng regelmatig leven. Hij wijdde bijna al zijn tijd aan wetenschappelijke opsporingen. Hij bestudeerde de samenstelling van lucht, waarin hiij 20,8 % zuurstof vond. In 1766 ontdekte Cavendish waterstof. Hij bepaalde ook de gravitatieconstante en de gemiddelde dichtheid van de aarde. Cavendish werd bijgezet in de familiekelder in de kerk te Derby. Cavendish, Henry Cavendish, Henry ja:ヘンリー・キャヴェンディッシュ

1766

---- Gebeurtenissen:
- 29 januari - Eerste concert van Mozart te Amsterdam.
- 14 februari - Het koninkrijk Kandy (op het huidige Sri Lanka) sluit te Colombo een vredesverdrag met de VOC.
- 3 mei - De Akte van Consulentschap wordt in het geheim vastgelegd. Karel Willem Ferdinand, hertog van Brunswijk blijft na de meerderjarigwording van stadhouder Willem V als diens adviseur optreden. ---- Geboren:
- 14 februari - Robert Malthus, Brits econoom.
- 22 april - Madame de Staël, Frans schrijfster
- 6 september - John Dalton, grondlegger van de atoomtheorie, te Eaglesfield, Verenigd Koninkrijk ---- Overleden:
- 1 januari - James Edward Stuart, Brits troonpretendent
- 14 februari - Koning Frederik V van Denemarken (42). Categorie:18e eeuw ko:1766년 ms:1766 simple:1766

Antoine Lavoisier

Antoine Laurent Lavoisier (26 augustus 1743 – 8 mei 1794) was een Frans scheikundige. Hij was de eerste die de behoudswet voor materie formuleerde. Ook was het Lavoisier die het element zuurstof ontdekte en de phlogiston theorie ontkrachtte. Ook heeft hij een revolutie teweeg gebracht in de chemische nomenclatuur. Lavoisier wordt vaak gezien als de vader van de moderne scheikunde. Geboren in Parijs, volgt Lavoisier een studie in de scheikunde, botanica, astronomie en wiskunde aan de universiteit Mazarin van 1754 tot 1761. Zijn eerste publicatie in de scheikunde verschijnt in 1764. In 1767 werkt hij aan een geologische studie van de Franse gebieden Alsace en Lorraine. In 1768 wordt hij als lid van de Franse academie der wetenschappen gekozen. In 1771 trouwt Antoine Lavoisier (27 of 28 jaar oud) met de 13 jaar oude Marie-Anne Pierrette Paulze. Zij helpt hem met het vertalen van Engelse stukken en illustreert zijn werken. Vanaf 1775 werkt Lavoisier bij de koninklijke (bus)kruit administratie waar hij werkt aan verbeteringen in het productieproces voor buskruit. Ook werkt hij in de agro-chemie aan een nieuwe productiemethode van salpeter. Een van de belangrijkste dingen die Lavoisier in zijn wetenschappelijke carrière heeft bereikt is de bepaling van het principe van verbranding. Hij toonde met zijn experimenten aan dat verbranding een proces is waarbij een stof met zuurstof reageert. Hij toonde ook het belang van zuurstof in de ademhaling aan, en de rol in het roesten. De theorieën die hij formuleerde vervingen de theorie van het Phlogiston. Een andere ontdekking van Lavoisier was dat de brandbare lucht van Henry Cavendish met zuurstof reageerde tot een dauw, waarvan Joseph Priestley aantoonde dat het water was. Het werk van Lavoisier was duidelijk gebaseerd op dat van Priestley, maar hij probeerde om de eer van de ontdekkingen van Priestley naar zich toe te trekken. Dit gebruik van andermans resultaten zonder die te citeren was een karaktereigenschap van Lavoisier. In de werken Sur la combustion (over verbranding) en Considérations générales sur la nature des acides (algemene overwegingen over de eigenschappen van zuren) 1778, demonstreerde hij dat de lucht die in verbranding een rol speelde ook een bron van zuurheid was. In 1779 noemde hij dit deel van de lucht oxygène (Grieks voor zuurvormer, in het Nederlands zuurstof) en de rest azote (Grieks voor zonder leven, in het Nederlands stikstof). In Réflexions sur la phlogistique (reflecties over de phogistiek) (1783) toonde Lavoisier aan dat de phlogiston-theorie niet consistent was. De experimenten van Lavoisier waren onder de eerste scheikundige experimenten die werkelijk op een kwantitatieve manier waren uitgevoerd. Hij bewees dat wanneer een stof een chemische reactie onderging, de totale hoeveelheid massa van begin tot eind hetzelfde bleef. Hij verbrandde fosfor en zwavel in lucht, en toonde aan dat de producten van die chemische reactie meer wogen dan de uitgangsstoffen. Maar, de toename in gewicht van de stoffen was gelijk aan de afname van het gewicht aan lucht. Deze experimenten lagen aan de basis van de massa-behoudswet. Lavoisier bestudeerde ook de samenstelling van water, en hij noemde de samenstellende delen oxygène (zuurstof) en hydrogène (letterlijk water vormend, in het Nederlands waterstof). Samen met de Franse scheikundige Claude-Louis Berthollet en anderen bouwde Lavoisier een nomenclatuur (ofwel namensysteem) op dat als basis diende voor de huidige scheikundige nomenclatuur. Lavoisiers Traité élémentaire de chimie (elementaire behandeling van de scheikunde) uit 1789 wordt gezien als de eerste handleiding tot de moderne scheikunde. Het presenteerde een consistente kijk op de moderne scheikundige theorie, beschreef in duidelijke termen de wet van behoud van massa, en ontkende het bestaan van phlogiston. Verder maakte Lavoisier het begrip element duidelijk door te stellen dat een element een eenvoudige stof was die met geen enkele analytisch chemische methode kon worden ontleed. Hij maakte ook een theorie die de vorming van scheikundige verbindingen uit de elementen beschreef. Zijn werk bevatte ook een lijst van elementen die hij kende, waaronder zuurstof, stikstof, waterstof, fosfor, kwik, zink en zwavel. Naast deze elementen stonden ook licht en warmte op zijn lijst omdat hij dacht dat dit materiële substanties waren. Van groot belang in het leven van Lavoisier was zijn rechtenstudie. Door zijn rechtenstudie was hij zich gaan interesseren in de Franse politiek. Daardoor kreeg hij toen hij 26 jaar oud was werk als agent bij Ferme General, een bedrijfje dat belastingen inde. In dat werk probeerde hij het Franse monetaire systeem en de belastingen te veranderen. In zijn werk voor de overheid nam hij deel aan de ontwikkeling van het metrische stelsel om een uniformiteit in maten en gewichten in heel Frankrijk tot stand te brengen. Als één van de 28 belastinginners in Frankrijk werd Lavoisier gezien als een vijand van de revolutie, en in 1794 werd hij als 51 jarige middels de guillotine ter dood gebracht. De fundamentele bijdragen van Lavoisier tot de scheikunde waren het resultaat van zijn wens om de resultaten van alle experimenten te verklaren met één eenvoudige theorie. Hij toonde een consistent gebruik van het chemisch evenwicht, gebruikte zijn ontdekkingen over zuurstof om de phlogiston theorie omver te werpen, en ontwikkelde een nieuwe scheikundige nomenclatuur die inhield dat alle zuren zuurstof bevatten. Voor het eerst werd het begrip element systematisch ontwikkeld. De drie of vier elementen uit de klassieke scheikunde werden omgezet in een modern systeem, dat Lavoisier gebruikte om chemische reacties in chemische vergelijkingen om te zetten die de wet van behoud van massa respecteerden. Lavoisier Antoine Lavoisier Antoine ja:アントワーヌ・ラヴォアジエ ko:앙투안 라부아지에 ms:Antoine Lavoisier

Ammoniak

Ammoniak is een chemische verbinding van stikstof en waterstof met samenstelling NH₃. De structuur van de verbinding is niet vlak, maar vormt een soort paraplu met de stikstof in het midden. Ammoniak is bij kamertemperatuur een gas met een karakteristieke, sterk prikkende geur. Het gas is in zeer grote hoeveelheden (tot wel 25 massa%) in water oplosbaar. Deze oplossing staat bekend als ammonia en is basisch. NH₃ (aq) + H₂O (l)

\leftrightarrow

NH₄⁺ (aq) + OH^- (aq)

Toepassingen

Verdunde ammonia wordt wel als schoonmaakmiddel gebruikt, bijvoorbeeld om verf af te nemen voordat er opnieuw geschilderd wordt. Vet lost namelijk goed op in de ammoniakoplossing. Daarbij is goede ventilatie essentieel. Ammoniak is giftig. Omdat de oplosbaarheid afneemt met de temperatuur is het niet verstandig ammonia te verhitten omdat dan het merendeel van het ammoniak uit de oplossing vrij zal komen. Leuk genoeg vormt een scheikundige reactie van het giftige ammoniak met het gif zoutzuur onder bepaalde omstandigheden het snoepgoed salmiak. Ook wordt ammoniak gebruikt als koudemiddel in (grotere) koelinstallaties. Ammoniakgas is een belangrijk halffabrikaat voor de productie van kunstmest.

Productie

Ammoniak wordt in grote fabrieken gemaakt door hydrogenering van stikstof uit de lucht onder hoge druk met hulp van een katalysator (Haber-Boschproces). De ontwikkeling van deze katalysator vond plaats voordat er begrip over de werking van katalysatoren en de invloed op reacties bestond; daardoor was de enige manier om duizenden verschillende stoffen te proberen en te kijken welke stof de beste katalysator vormde. Ammoniak wordt ook uitgescheiden door dieren en door natuurlijke mest. Het is met name deze ammoniak die milieuproblemen oplevert.

Milieueffecten

Een teveel aan ammoniak schaadt het milieu op twee manieren. In de bodem wordt ammoniak omgezet in salpeterzuur. Deze verzuring is schadelijk voor bos- en natuurgebieden. Meer dan helft van de verzuring in Nederland komt door de uitstoot van ammoniak. Ten tweede kan ammoniak een overdaad aan voedingsstoffen veroorzaken, waardoor bijvoorbeeld de algengroei in het water explosief toeneemt (vermesting of eutrofiëring wat weer tot hypoxie kan leiden). De huidige overmaat aan ammoniak in het milieu is voor 90 procent uit de landbouw afkomstig. De ammoniak ontsnapt uit de stallen of komt in de lucht terecht na bemesting van het land (emissie). Via de lucht komt het ammoniak in de bodem of het water terecht (depositie). De afgelopen decennia heeft de landbouw in Nederland inspanningen geleverd om de milieubelasting terug te dringen. Zo wordt de lucht in de stallen gezuiverd en wordt drijfmest op sommige plaatsen niet langer oppervlakkig uitgereden maar geïnjecteerd in de bodem. Ook door het afdekken van mestsilo's of het bouwen van emissie-arme stallen kan de emissie worden beperkt. Door deze en andere maatregelen is de ammoniakemissie uit dierlijke mest sinds 1980 tot 2003 gedaald met ruim een kwart. Verder is het zo dat bedrijven die dichter bij een bos of natuurgebied liggen, een veel grotere ammoniakbelasting op dit natuurgebied of bos veroorzaken dan bedrijven die verder weg liggen. Daarom worden boeren in de omgeving van dergelijke kwetsbare gebieden gestimuleerd om hun bedrijf te verplaatsen.

R-en S-zinnen

R- en S-zinnen voor de waterige oplossing ammonia
R 22 Schadelijk bij opname door de mond
R 34 Veroorzaakt brandwonden
R 50 Zeer giftig voor in het water levende organismen
S 26 Bij aanraking met de ogen onmiddellijk met overvloedig water afspoelen en deskundig medisch advies inwinnen
S 36/37/39 Draag geschikte beschermende kleding, handschoenen en een beschermingsmiddel voor de ogen/voor het gezicht
S 45 Ingeval van ongeval of indien met zich onwel voelt, onmiddellijk een arts raadplegen (indien mogelijk hem dit etiket tonen)
S 61 Voorkom lozing in het milieu. Vraag om speciale instructies/veiligheidskaart

Externe links

- [http://meta.fgov.be/pdf/pm/nlm35.pdf FOD Werkgelegenheid, Arbeid en Sociaal Overleg - Algemene Directie Toezicht op het Welzijn op het Werk]
- [http://www.vrom.nl/pagina.html?id=10267 Dossier ammoniak - Ministerie van Volksgezondheid, Ruimtelijke Ordening en Milieu (VROM)] Categorie:base Categorie:verbinding van stikstof Categorie:verbinding van waterstof ja:アンモニア ms:Ammonia simple:Ammonia

Olie

Olie is een veelal stroperige vloeistof, die niet of nauwelijks met water mengt. Afhankelijk van de context, kan onder olie worden verstaan:
- Minerale olie zoals aardolie
- Vetten die bij kamertemperatuur vloeibaar zijn, zoals:
- plantaardige olie
- arachideolie
- goudsbloemolie
- lijnolie
- koolzaadolie
- olijfolie
- sesamolie
- slaolie
- teunisbloemolie
- walnootolie
- wonderolie
- zonnebloemolie
- dierlijke olie
- levertraan
- visolie Van deze soorten olie kunnen andere producten worden afgeleid, die op hun beurt ook olie genoemd worden, zoals:
- smeerolie
- kruipolie Olie heeft zeer uiteenlopende toepassingen, het wordt gebruikt als brandstof, smeermiddel, voedingsmiddel, en traditioneel ook voor zalving tijdens rituelen. De olie die als brandstof wordt gebruik, wordt ook wel het zwarte goud genoemd, omdat het, net als goud, erg schaars is. Zie ook: Vet Categorie:Brandstof categorie:Voeding Olie ja:油 simple:Oil

Methanol

Methanol is een alcohol. Het methanolmolecuul is het eenvoudigste en kleinste molecuul van alle alcoholen. De structuurformule is CH₃OH. Methanol is giftig bij inname; één van de gevolgen is blindheid en eventueel de dood. De letale dosis is ongeveer 25 gram. Het wordt toegevoegd aan spiritus. Om die reden is spiritus ondrinkbaar, en hoeft er geen drankaccijns over te worden betaald. Bij ondeskundige bereiding van alcohol ontstaat wel eens methanol als bijproduct, waardoor een zeer gevaarlijke drank ontstaat. Bij alcoholische gisting van mengsels waarin zich vijfwaardige suikers bevinden kan methanol als bijproduct ontstaan (normale vruchtensuikers zoals fructose en glucose zijn hexosen (zeswaardig)). De vijfwaardige suiker (pentose) xylose ontstaat bij afbraak van cellulose. Wanneer deze pentosen meegisten en er zijn gisten aanwezig die deze suikers kunnen omzetten (lang niet alle giststammen doen dit) ontstaat er (ook) methanol. De meeste ongelukken met methanol gebeuren echter door het consumeren van spiritus, vaak omdat bij sommigen de mythe leeft dat men de methanol "eruit kan filteren" of door eenvoudige destillatie kan verwijderen. Filteren is niet mogelijk, en voor zuivering door destillatie is een gefractioneerde destillatie met een aanzienlijk scheidend vermogen nodig, omdat de de kookpunten van ethanol en methanol vrij dicht bij elkaar liggen. De dichtheid is 790 kg m^-3 bij T = 293 K.
De soortelijke warmte is 2,5 kJ kg^-1 K^-1 bij T = 293-373 K.
Het kookpunt is 338 K.
Andere alcoholen zijn ethanol, propanol Categorie:Brandstof Categorie:Alcoholen ja:メタノール

Zoutzuur

Zoutzuur is een oplossing van waterstofchloride, de chemische verbinding met molecuulformule HCl. Het werd in de tijd van de alchemie ook wel geest van zout genoemd, omdat het in zuivere vorm een gas is dat ontwijkt als keukenzout bewerkt wordt met een geconcentreerd zuur als bijvoorbeeld zwavelzuur. Hoewel HCl zelf een gas is bij kamertemperatuur is het beter bekend als een bijzonder geconcentreerde waterige oplossing, zoutzuur. De oplosbaarheid in water is bijzonder groot. Geconcentreerd zoutzuur is een sterk zuur dat echter in tegenstelling tot salpeterzuur of zwavelzuur niet ook een sterke oxidator is. In combinatie met salpeterzuur ontstaat echter wel een bijzonder sterke oxidator (koningswater). koningswater koningswater] Zoutzuuroplossingen worden zelfs in de huishouding wel als schoonmaakmiddel toegepast.

Productie

In een laboratorium wordt zoutzuur uit geconcentreerd keukenzout en zwavelzuur geproduceerd (vandaar trouwens de naam):

\mathrm

Het zwavelzuur verdringt de chloorwaterstof ('het zoutzuur') uit het zout, hoewel HCl een sterker zuur dan zwavelzuur is, dit is mogelijk omdat het HCl gasvormig is, en bijna niet oplost in zwavelzuur. Het zoutzuur komt dan bovendrijven.

Gebruik

- aanpassen van zuurtegraad;
- uitgangsproduct tijdens de productie van anorganische stoffen;
- verwerken van leder (looien);
- zuiveren van staal;
- gifgassen zoals fosgeen en mosterdgas;
- afbreken voedingsstoffen (in de maag: het maagzuur is zoutzuur);
- in de voedingsindustrie: E507 Waarschuwing Zoutzuur en bleekloog (bleekwater) moeten nooit samengevoegd worden omdat er dan chloorgas vrijkomt. Categorie:zuur Categorie:verbinding van chloor ja:塩酸 ko:염산

Lassen

Lassen is het verbinden van materialen door middel van druk en/of warmte, waarbij het materiaal op de verbindingsplaats in vloeibare of deegachtige toestand wordt gebracht (hoewel er ook uitzonderingen zijn, zie kouddruklassen beneden), terwijl al of niet materiaal met ongeveer dezelfde samenstelling wordt toegevoegd, waarbij continuïteit ontstaat tussen de te verbinden delen. Anders dan bij solderen wordt bij lassen het materiaal van het werkstuk ook omgesmolten en dus niet alleen het toevoegmateriaal.

Geschiedenis

De geschiedenis van het samenvoegen van materialen gaat enkele eeuwen terug, maar voor het einde van de 19e eeuw, was het enige beschikbare proces smeden. De Grieken wisten in de 1e eeuw v. Chr. al hoe ze staal een warmtebehandeling konden geven, en het is bekend dat andere oude volken basis principes wisten van lassen. Smeden heeft zich snel ontwikkeld in de eerste helft van het 2de millennium, en in 1540, publiceerde Vannoccio Biringuccio het eerste Europese boek wat zich bezig hield met smeden en metallurgie, De la Pirotechnia. De vaklieden uit de Renaissance waren zeer geoefend in het proces, en de industrie groeide hard tijdens de volgende eeuwen. Met de ontdekking van de elektrische boog door Sir Humphrey Davy in 1801, en daaropvolgende ontdekkingen tijdens die eeuw, werd booglassen de meest gebruikte vorm van het metallurgisch verbinden van metalen. In 1865 werd een Engelsman genaamd Wilde het eerste patent op een lasproces toegewezen. De elektrische boog kreeg pas praktische toepassingen rond 1881. Tijdens dat decennium werd er veel vooruitgang geboekt in de booglas processen. Waar onder het gebruik van een metalen elektrode (in plaats van koolstof) en een geïsoleerd handvat, waardoor er handmatig gelast kon worden (gepatenteerd door de Russische wetenschapper Nikolas de Benardos in 1887). Daar op volgend werden er twee nieuwe lasprocessen ontwikkeld in de laatste twee decennia van de 19e eeuw, namelijk weerstandlassen en autogeenlassen. Autogeen lassen was aanvankelijk populairder vanwege de compactheid en relatief lage kosten. Maar in de loop van de 20e eeuw verdween het langzaam uit de industrie. Het werd grotendeels vervangen door booglassen, daar elektrode bekledingen werden ontwikkeld die de boog stabiliseerden en materiaal beschermde tegen onvolkomenheden. De Tweede Wereldoorlog bracht een grote toename in het gebruik van lasprocessen teweeg. De verschillende militaire machten probeerde te bepalen welk proces het beste was. De Britten gebruikten voornamelijk booglassen, ze hebben zelfs schepen gebouwd met compleet gelaste romp (wat uitzonderlijk was voor die tijd) genaamd de Libertyschepen. Ze hebben nog tot jaren na de oorlog dienst gedaan als koopvaardijschepen.Tegenwoordig worden alle schepen gelast. De Amerikanen twijfelden in eerste instantie, maar begonnen de voordelen van lassen in te zien toen het proces ze in staat stelde om snel hun schepen te repareren na een Duitse aanval op de haven van New York. In de jaren 1920-30 werd lassen steeds meer gebruikt. De toepassing van bekledingen werden steeds goedkoper in 1927 toen een uitdrijvingsproces werd ontwikkeld. Deze ontwikkeling leidde tot een enorme toename van de rol van booglassen in de jaren 1930-40 en in de Tweede Wereldoorlog. Tijdens deze jaren werden er verschillende grote ontdekkingen in het gebruik van automatisch lassen, wissel en gelijkstroom en bekledings typen. En ook werd er voor het eerst geëxperimenteerd met het gebruik van inerte beschermgassen. Dit om reagerende metalen als aluminium en magnesium te lassen. Wat weer leidde tot de uitvinding van twee nieuwe lasprocessen, TIG (Tungsten Inert Gas) lassen en plasmalassen. Een van de beperkingen van TIG lassen is dat het een lage neersmelt (in gewicht) per tijdseenheid heeft en dus niet erg geschikt om zware lassen te maken. Dit leidde tot de ontwikkeling van een proces met constant toegevoerde draad, MIG/MAG (Metal Inert Gas/Metal Active Gas) lassen, aangekondigd in 1948. Tijdens deze periode werden enkele belangrijke ontdekkingen gedaan, zoals het gebruik van metaalpoeder in de mantel van beklede elektroden het gebruik van argonhelium gasmengsels en uiteindelijk het gebruik van het veel goedkopere koolstofdioxide . In 1958 debuteerde het gevulde-draad lasproces, waarmee de zelfbeschermende draad elektrode gebruikt kon worden met zonder of weinig gas en automatische apparatuur wat resulteerde in een toename van de lassnelheden (lees neersmelt). De ontwikkelingen in de laswereld zijn verder gegaan, maar de nieuwe processen zijn altijd voor specifieke doeleinden ontwikkeld.

Voordelen en nadelen van lassen

- Voordelen:
- Lasverbindingen zijn heel sterk
- Lasverbindingen zijn vaak eenvoudiger en goedkoper en sneller te realiseren dan andere verbindingstechnieken (denk bijvoorbeeld aan boutverbinding: er dienen gaten geboord te worden, monteren duurt langer)
- Nadelen
- Lasverbindingen zijn niet demonteerbaar
- Bij het lassen treedt structuurveranderingen van gelaste materialen op, wat een verandering in de mechanische eigenschappen (sterkte, hardheid, enz) van het materiaal veroorzaakt
- Lassen en daarmee gepaard gaande sterke opwarming en afkoeling veroorzaakt krimp
- Alleen min of meer gelijke materialen kunnen aan elkaar gelast worden

Lasprocessen

Er zijn in de loop van de tijd vele verschillende lasprocessen ontwikkeld allen met specifieke kenmerken en toepassingsgebied. Ze zijn echter in twee hoofdgroepen in te delen, weerstand en booglassen of zo u wilt smeltlassen.

Smeltlassen

Smeltlassen heeft als belangrijkste kenmerk dat de gebruikte materialen volledig worden gesmolten en niet alleen in deegachtige toestand worden gebracht zoals bij druklassen. Het smelten van de materialen kan op verschillende manieren worden gedaan; d.m.v. een elektrische boog, een chemische reactie of een laserstraal.

Autogeenlassen

Bij autogeenlassen (ook: gassmeltlassen, zuurstof-acetyleen lassen) wordt de warmte verkregen door het verbranden van een gas meestal acetyleen in combinatie met zuurstof. Deze twee gassen zorgen samen voor een vlamtemperatuur van meer dan 3100 °C. De vlam wordt door de lasser gebruikt om een smeltbad in het werkstuk te creëren en om het apart aangevoerde toevoegmateriaal te smelten. De vlam zorgt tevens voor bescherming van invloeden van de omgevingslucht. Door de lage kosten van de apparatuur was het vroeger een veel gebruikt proces maar door de lage lassnelheid en de beperkte materiaal keuze heeft het nog maar een paar specifieke toepassingen. Het wordt nog wel gebruikt voor het lassen van dunne plaatdiktes.

Booglassen met beklede elektrode

Bij het booglassen met beklede elektrode (BMBE) wordt een elektrische boog getrokken tussen het werkstuk en de elektrode, deze boog zorgt voor de warmte die nodig is om het werkstuk en de elektrode te laten smelten. De elektrode bestaat uit een metalen kerndraad en een bekleding. De kerndraad geleidt de stroom en dient als toevoegmateriaal. Als de boog ontstoken is zullen de kerndraad en de bekleding gaan smelten. Door de stoffen die in de bekleding zijn toegevoegd komen er gassen vrij die helpen de boog in stand te houden en het vloeibare materiaal beschermen tegen de in vloeden van de buitenomgeving. Ook vormt er uit de bekleding een slak die over de uiteindelijke las heen zit, ook voor bescherming tegen de invloeden van de buitenomgeving. Booglassen met beklede elektrode is veel gebruikte vorm van lassen. Dit omdat het enorm veelzijdig is door de vele soorten elektrodes die te krijgen zijn. De training voor de lasser en de apparatuur zijn ook redelijk eenvoudig en goedkoop. Voor bedrijven is het echter minder rendabel dan MIG-lassen omdat de slak steeds weggebikt moet worden, en dat kost tijd.

MIG/MAG-lassen

MIG/MAG staat voor Metal Inert Gas/ Metal Active Gas. Het zijn eigenlijk twee soorten maar omdat het enige verschil het gebruikte gas is wordt het toch als een gezien. Bij deze twee lasprocessen wordt er tijdens het lassen continu een draad aangevoerd. Tussen deze draad en het werkstuk wordt de boog in stand gehouden. Het smeltbad wordt beschermd door een beschermgas bij Mig een inert gas (bv. argon) en bij Mag een actief gas (bv. CO2). Een inert gas reageert niet (met het smeltbad) en een actief gas wel en dus heeft een actief gas invloed op de samenstelling van de uiteindelijke las. Vaak worden er ook menggassen gebruikt tussen inerte en actieve gassen. MIG/MAG-lassen is tegenwoordig het meest gebruikte lasproces door zijn veelzijdigheid en snelheid.

TIG-lassen

TIG is de afkorting voor Tungsten Inert Gas en dankt zijn naam aan de Engelse naam voor wolfraam (tungsten) en het gebruik van een inert gas. Bij TIG-lassen wordt de warmte verkregen door een boog te trekken tussen een wolfraam elektrode en het werkstuk. Door de hoge smelttemperatuur van wolfraam (3410 °C) is dit een niet afsmeltende elektrode. Het toevoegmateriaal wordt apart toegevoegd. Het toepassingsgebied van TIG-lassen is vooral hooggelegeerd staal of aluminium. Het wordt ook regelmatig gebruikt voor laaggelegeerd staal met dunne plaatdiktes daar de lassnelheid vrij laag is.

Onderpoederlassen

Onderpoederlassen is een zeer productief proces met een vlamboog die onder een laag poeder ligt. Het poeder vormt een slak en een gas die het smeltbad beschermen tegen de invloeden van de lucht. De stroomsterktes bij onderpoederlassen kunnen heel hoog oplopen waardoor er een dikke draad gebruikt kan worden en de neersmeltsnelheid erg hoog komt te liggen. Door het gebruik van poeder kan er helaas maar in een positie gelast worden, horizontaal onder de hand.

Plasmalassen

Zoals de naam al doet vermoeden wordt er bij plasmalassen gebruik gemaakt van een plasma. Het plasma wordt gevormd door een hoog spanningsverschil te creëren tussen een wolframelektrode en het werkstuk, hier langs wordt een gas gevoerd. Door het spanningsverschil wordt het gas elektrisch geleidend en ontstaat er een boog tussen elektrode en werkstuk. De boog moet beschermd worden tegen de invloeden van buiten af, dit gebeurt door een beschermgas.

Druklassen

Druklassen is historisch gezien de eerste vorm van lassen, het vindt zijn oorsprong in het smidsvuur. Wellen of smeden genaamd. Het door hitte in een deegachtige toestand gebrachte metaal wordt vervolgens onder druk van hamerslagen aan elkaar gelast. Men onderscheid kouddruklassen en warmdruklassen. Bij kouddruklassen worden werkstukken zonder toevoeging van warmte, dus allen onder invloed van (zeer grote) druk aan elkaar gelast. Overigens wordt dit procédé tegenwoordig als verouderd beschouwd en hierdoor wordt steeds minder vaak toegepast. Verder worden verschillende warmdruklassentechnieken beschreven.

Explosielassen

Explosielassen is een uitermate gewelddadig proces het wordt daarom alleen door gespecialiseerde bedrijven gedaan. Het wordt voornamelijk gebruikt om twee platen van verschillende materialen, zoals staal en aluminium, op elkaar te lassen. De twee platen worden onder een bepaalde hoek op elkaar gelegd en op de bovenste plaat wordt een explosieve lading aangebracht. Als deze lading tot ontploffen wordt gebracht worden de platen door de druk met elkaar verbonden.

Stiftlassen

Stiftlassen wordt vooral gebruikt om kleine bouten, stuken rond of andere kleine dingen op een plaat te bevestigen. De te lassen stift wordt in een pistool gebracht en bij het inschakelen van de machine wordt er kortstondig een elektrische boog tussen de stift en het materiaal getrokken en als het materiaal en de stift zijn gesmolten wordt de stift met grote kracht het materiaal in geschoten. Door de aanwezigheid van een elektrische boog en een smeltbad hoort stiftlassen eigenlijk bij zowel druklassen als smeltlassen.

Weerstandlassen

Weerstandlassen van vandaag de dag wordt met machines en elektriciteit gedaan. De warmte die nodig is om het materiaal in deegachtige toestand te brengen wordt verkregen door de weerstand die ontstaat op de overgang tussen de te lassen delen door er een zeer hoge stroom doorheen te jagen. Deze stroom overschrijdt de weerstand van het materiaal waardoor het smelt. Als het materiaal in deegachtige toestand is wordt er druk uitgeoefend op de lasplaats waardoor er een lasverbinding ontstaat. De lasspanning bij dit proces is slechts enkele Volt maar de stroomsterkte kan oplopen tot 20000 Ampère. Belangrijke parameters bij het weerstandlassen zijn elektrodedruk/tijd/stroom en de elektrodegeometrie. Het vlak op de elektroden waartussen het materiaal wordt ingeklemd moet een zekere radius hebben. Hierdoor wordt oa.de lasdiameter bepaald.

Puntlassen

Deze vorm van weerstandlassen is tegenwoordig het meest voorkomende weerstandlasproces. Het vindt zijn toepassing oa. bij het maken van overlapverbindingen in dunne plaat. Vooral de automobielindustrie maakt er op grote schaal gebruik van. De te verbinden delen worden tussen twee koperen elektrodes geleid waardoor een hoge stroom gaat lopen en tegelijkertijd worden de elektroden onder druk gezet waardoor een lasverbinding ontstaat. De elektroden zijn de belangrijkste delen van een puntlasmachine, deze moeten zo weinig mogelijk weerstand bieden aan de lasstroom en bestand zijn tegen de krachten die erop komen te staan. Daarom wordt er meestal gekozen voor koper/chroom legeringen daar dit een compromis levert tussen een lage soortelijke weerstand en hoge sterkte tegen vervorming die kan ontstaan door warmte en druk. Vanwege de hoge temperaturen die bij het proces vrij komen worden de elektroden meestal inwendig gekoeld met vloeistof.

Rolnaadlassen

Rolnaadlassen is te vergelijken met puntlassen alleen worden de puntvormige elektroden vervangen door koperen rollen. Deze worden aangedreven door een elektromotor met vertraging waarvan de snelheid nauwkeurig is in te stellen. Door druk en een pulserende stroom door de rollen te sturen kan worden gelast. Door de snelheid in combinatie met het aantal laspulsen per tijdseenheid nauwkeurig in te stellen kunnen veel lasvormen ingesteld worden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan brandstoftanks van o.a. auto's. Vanwege de gewenste vloeistofdichtheid moeten de lassen elkaar overlappen. Maar ook kunnen, door anders in te stellen, (punt)lassen met een regelmatige afstand ten opzichte van elkaar worden gelegd. Rolnaadlassen wordt ook veel gebruikt in de radiator industrie.

Projectielassen

Projectielassen is ook een vorm van weerstandlassen met het verschil dat er op de te lassen delen een kraagje is aangebracht. Deze verdikkingen zitten op de lasplaatsen en vormen een soort toevoegmateriaal. Na het indrukken door de machine in combinatie met een hoge lasstroom zijn deze verdikkingen geheel opgegaan in de las. Dit proces wordt o.a. veel toegepast in de automobielindustrie. Denk hierbij aan de op het plaatwerk gelaste moeren, die u o.a. kunt zien als u onder de motorkap van een auto kijkt.

Afbrandstuiklassen

Dit proces is speciaal ontwikkeld voor het aan elkaar lassen van stukken rond, vierkant en profielen. De te lassen delen worden na het inschakelen van de stroom afwisselend van en naar elkaar toegebracht, waardoor er bij aanraking kortsluiting ontstaat en vlak voor en na de aanraking een vlamboog. Dit veroorzaakt de hitte die nodig is om de te lassen delen in deegachtige toestand te brengen. Als de aanrakingsvlakken in de juiste toestand zijn worden ze met grote kracht op elkaar gedrukt waarna de lasverbinding ontstaat.

Diffusielassen

Diffusielassen wordt weinig toegepast en is zo genoemd, omdat door de toenemende temperatuur de moleculen naar open plaatsen gaan (diffunderen) en zo de holten en poriën opvullen. Dit gebeurt voornamelijk op het grensvlak.
Bij deze methode kunnen ook verschillende soorten materiaal met elkaar verbonden worden.
De te lassen delen moeten na een mechanische voorbewerking zeer schoon gemaakt en onder druk in een inerte of vacuümomgeving tegen elkaar gehouden worden.

Materialen

Door alle technologische ontwikkelingen binnen de laswereld zijn er inmiddels een enorm groot aantal materialen te lassen. Staal is wel de meest gebruikte maar ook roestvaststaal en non-ferro metalen (zoals aluminium) en zelfs sommige kunststoffen zijn uitstekend lasbaar. Wel vereisen sommige materialen speciale voorzorgsmaatregelen, b.v. voorverwarmen, speciaal toevoegmateriaal of een warmtebehandeling achteraf. Ook zijn lang niet alle lasprocessen bruikbaar voor alle materialen.

Kwaliteit

De laatste decennia is het accent van ontwikkelingen in de laswereld vooral komen te liggen op kwaliteitsverhoging. Dit kan gebeuren door het ontwikkelen van specifieke lasprocessen maar gebeurt vooral door het optimaliseren van de bestaande processen en de opleiding van lassers. Kwaliteitscontrole van lassen gebeurt vaak dmv. röntgenonderzoek of bijv. met ultrasone apparatuur. Er zijn nog vele andere onderzoeksmethoden. Zij hebben alle tot doel naar het inwendige van de las te kijken. Dit noemt men niet destructief onderzoek (ndo). In die gevallen waar ndo niet toepasbaar is wordt ook wel destructief onderzoek gebruikt. Men last dan bijv. proefstroken mee waar dan buigproeven/trekproeven etc. van kunnen worden gemaakt.

Toevoegmaterialen

Vooral de kwaliteit van lastoevoegmaterialen is enorm toegenomen. De fabrikanten hebben het fabricage proces verbeterd en hebben betere toevoegmaterialen ontwikkeld ook het totale aanbod is flink vergroot, waardoor er voor meer materialen specifieke toevoegmaterialen zijn. De kwaliteit van de toevoegmaterialen zit vooral in de bekleding van een elektrode, de vulling van een lasdraad of het poeder voor onder poederdek lassen. Door te experimenteren met andere fluxmengsels werden andere resultaten gehaald met lassen. Ook metallurgisch gezien heeft men het productieproces van zowel lasdraad als ruw materiaal tegenwoordig zeer goed in de hand. Hierdoor ontstaat een hogere kwaliteitsborging.

Veiligheid

Bij het lassen is,zoals bij ieder ander productieproces, de veiligheid van groot belang. De gloeiende metaalspetters kunnen brandplekken geven. Daarom zijn lange handschoenen en eventueel een beschermend schort nodig. Ook mag er geen brandbaar materiaal in de omgeving liggen. De vlamboog geeft een zeer fel licht af, met vooral schadelijke UV-stralen. Een laskap met een donker glaasje beschermt de ogen en het gezicht. Er komen ook schadelijke gassen vrij (o.a. ozon), het heeft daarom de voorkeur dat er geforceerde ventilatie is (dat de lucht wordt weggezogen). categorie:metaaltechniek ja:溶接

Reductie (chemie)

Reductie is een scheikundig proces waarbij een oxidator wordt gereduceerd tot een reductor. Tijdens reductie neemt de oxidator elektronen op en komt daarbij in een lagere oxidatietoestand. Een voorbeeld is hieronder weergegeven in een halfreactie met de reductie van ijzer. :Fe³⁺ + e^- → Fe²⁺ Fe³⁺ is de oxidator die het elektron opneemt en daarmee gereduceerd wordt tot Fe²⁺. Naast dat reductie te herkennen is aan de opname van elektronen, gaat dit proces vaak gepaard met de opname van waterstoffen. De stof met de meeste waterstoffen is dan in hogere mate gereduceerd. Een voorbeeld is hieronder weergegeven met koolstofdioxide (O=C=O), methanal (O=CH₂), methaan (CH₄). De stoffen hieronder staan zo gerangschikt dat de meest rechtse stof het meest gereduceerd is. :O=C=O < O=CH₂ < CH₄ In het dagelijks leven wordt reductie zeer veel toegepast om erts uit geoxideerde mineralen te winnen. Op deze manier worden in hoogovens op grote schaal ijzer verkregen, maar elke andere reductie van een metaaloxide naar het zuivere metaal is denkbaar. Het tegenovergestelde van reductie is oxidatie. Een reactie waarbij zowel reductie als oxidatie betrokken is wordt een redox-reactie genoemd. categorie:Scheikundige reactie categorie:Metaal

Cryogeen

Cryogeen betekent letterlijk koudmakend. Het wordt gebruikt om onderzoek bij lage temperaturen aan te geven. Vaak worden voor dat soort cryogene experimenten stoffen gebruikt die bij een hele lage temperatuur koken. Belangrijk zijn hiervoor de vloeistoffen van stikstof (77 K), waterstof (20K) en helium (4.2K). Vloeibare stikstof kost ongeveer evenveel als melk, en wordt in grote hoeveelheden voor allerlei experimenten ingezet. Vloeibare helium is veel duurder, en door de veel lagere verdampingswarmte minder geschikt om te transporteren. Het wordt dan ook alleen voor specifieke experimenten ingezet die de extreem lage temperatuur nodig hebben, en dan lokaal uit heliumgas aangemaakt. Veel wetenschappelijke experimenten hebben baat bij lage temperaturen omdat de atomen bij zulke temperaturen veel minder snel bewegen, en omdat er bij lage temperaturen minder ruis in elektronische circuits optreedt. Ook hebben sommige stoffen verrassende eigenschappen bij lage temperaturen, zoals supervloeibaarheid en supergeleiding. Categorie:Natuurkunde ja:低温物理学

Tritium

Tritium (symbool T of ³H) is een isotoop van waterstof met in de atoomkern een proton en twee neutronen, in plaats van alleen maar een proton. De atoommassa bedraagt 3.016049. Tritium is radioactief (beta-verval, ca. 6 KeV) met een halfwaardetijd van ongeveer 12.26 jaar. De laag-energetische elektronen (betastralen) van tritium dringen niet door de menselijk huid heen. Het is alleen gevaarlijk als het in grote hoeveelheden wordt opgenomen. De lage energie van de straling maakt het ook moeilijk deze te detecteren. Tritium is bij standaard temperatuur en -druk een gas, net als waterstof. Tritium komt in de natuur voor door de interactie van kosmische straling met deuteriumkernen in waterdamp in de atmosfeer; het ontstaat in kernreactors als ⁶lithiumkernen aan een neutronenbron worden blootgesteld. De chemische eigenschappen van tritium zijn nagenoeg gelijk aan die van waterstof. Door de ten opzichte van waterstof drie maal zo grote atoommassa zijn de fysische eigenschappen van veel tritiumverbindingen echter meetbaar verschillend van de analoge verbindingen van waterstof. Het wordt wel gebruikt in atoomwapens en in experimentele installaties voor kernfusie omdat het relatief makkelijk kernfusie ondergaat. Het vindt ook toepassing en in lichtgevende stoffen (b.v. horlogewijzers), waarbij natuurlijk de stralingshygiëne bepaalde eisen aan de verwerkingstechniek stelt. Toepassingen zijn verder veelal in militair materiaal. Dit vooral als lichtbron voor het richten van wapens, in militaire horloges (zoals Traser) en tegenwoordig in Engeland zelfs in sleutelhangers. Deze sleutelhangers (en ander materiaal) blijven 10-20 jaar licht geven... Tritium werd in 1934 voor het eerst gemaakt uit deuterium door Ernest Rutherford, die samenwerkte met Marcus L. Oliphant en Paul Harteck. Rutherford kon het tritium niet zuiver verkrijgen, een taak waar later Luis Alvarez wel in slaagde, die ook deduceerde dat de substantie radio-actief moest zijn, wat juist bleek. W. F. Libby ontdekte dat tritium kon worden gebruikt om de ouderdom van waterlagen vast te stellen, wat b.v. toepassingen heeft bij wijnjaren en grondwatermonsters. De techniek is analoog aan koolstofdatering. Atmosferische kernproeven veroorzaakten in de jaren zestig een duidelijke piek in de hoeveelheid aanwezig tritium in de atmosfeer. Categorie:Kernfysica ja:三重水素 ms:Tritium

Kernreactor

Een kernreactor is een installatie waarin een kettingreactie van kernsplijtingen plaatsvindt onder gecontroleerde en stabiele omstandigheden. Kernreactors leveren warmte voor de opwekking van elektriciteit, verwarming van huizen en industrieën, ontziltingsinstallaties en de voortstuwing van schepen en onderzeeërs. Daarnaast hebben ze vele onderzoekstoepassingen waaronder gebruik als bron van neutronen en het bereiden van diverse radioactieve isotopen. Hoewel de term 'kernreactor' ook zou kunnen worden gebruikt voor een fusiereactor wordt dit meestal niet gedaan en worden er uitsluitend splijtingsreactors mee bedoeld.

Basisbegrip van de werking

Om de energie voor het aandrijven van een generator op te wekken, maken kerncentrales gebruik van kernsplijting. Bij dit proces absorbeert de kern van een zwaar element zoals uranium een langzaam bewegend ('thermisch') neutron, wordt daardoor instabiel, en splijt spontaan in twee kleinere atoomkernen. Bij de splijting van een uraniumkern ontstaan twee lichtere kernen, 2 à 3 snelle neutronen, en een grote hoeveelheid energie. Bij de splijting van uranium ontstaan meer neutronen dan er worden verbruikt. Daardoor kan de reactie zichzelf onderhouden - er ontstaat een (ten opzichte van de natuurlijke vervalsnelheid van uranium) sterk verhoogd, maar wel beheerst aantal kernreacties door het optreden van een kettingreactie. Het beheersbaar houden van de kettingreactie wordt gedaan door de neutronen, die niet nodig zijn voor het in stand houden van de kettingreactie, te absorberen. Het meest gebruikte element voor het wegvangen van neutronen is Boor. Dit vanwege de hoge werkzame doorsnede. De bij de splijting vrijkomende snelle neutronen moeten worden afgeremd (gemodereerd) voordat ze door de volgende kern van de nucleaire brandstof kunnen worden geabsorbeerd. Dit afremmingsproces wordt veroorzaakt door botsingen van de neutronen met atomen van een daarvoor aangebrachte stof die de moderator wordt genoemd. Dit kan water zijn maar ook andere stoffen zijn hiervoor in gebruik, zoals grafiet. In verreweg de meeste kernreactors op de wereld wordt de warmte die wordt opgewekt door de splijtende uraniumkernen opgenomen in gezuiverd water en uit de reactor gevoerd als stoom in kokendwaterreactors (waarbij stoom in het reactorvat zelf ontstaat) of als zeer heet water (305 graden Celsius) onder hoge druk (ongeveer 155 bar) in drukwaterreactors. In een drukwaterreactors wordt het zeer hete water onder druk in het primaire circuit gebruikt om warmte over te dragen naar een secundair circuit waarin dan wel stoom wordt opgewekt. In beide gevallen is het resultaat stoom onder hoge druk (ongeveer 60 bar) die wordt gebruikt om via een stoomturbine een elektrische generator te laten draaien. Zo wordt de warmte van de kernreactor zo efficiënt mogelijk in arbeid omgezet die wordt gebruikt om elektrische energie op te wekken. Kokendwaterreactors en drukwaterreactors worden ook wel licht water reactors genoemd, omdat ze gewoon water gebruiken als moderator voor de neutronen. In alle lichtwaterreactors tot op heden wordt dit water ook gebruikt om de warmte van de reactor naar de turbine te voeren bij het proces van elektriciteitsopwekking. In andere reactor-ontwerpen zou de warmte-overdracht echter ook kunnen plaatsvinden door zwaar water (deuteriumoxide) onder druk, een gas of een andere koelende substantie. De hoeveelheid energie die aanwezig is in het reservoir van de kernbrandstof van de reactor wordt vaak uitgedrukt in het aantal dagen (van 24 uur) dat de reactor op vol vermogen kan werken. Het aantal 'dagen vol vermogen' van de werkingscyclus van een reactor (tussen de noodzakelijke uitvaldagen voor het aanvullen van de brandstof) hangt samen met de hoeveelheid splijtbaar U-235 die in de voorraad kernbrandstof aanwezig is bij aanvang van een cyclus. Als er een groter percentage U-235 in de kern aanwezig is bij aanvang van een cyclus kan de reactor een groter aantal dagen op vol vermogen werken. Tegen het eind van een cyclus is de brandstof in sommige splijtstofelementen 'opgebrand' en wordt verwijderd en vervangen door nieuwe (verse) staven splijtstof. Het gedeelte van de splijtstofelementen dat bij zo'n operatie wordt vervangen bedraagt meestal een kwart voor een kokendwaterreactor en een derde voor een drukwaterreactor. De hoeveelheid energie die gedurende hun levensduur aan de splijtstofstaven wordt onttrokken wordt de 'burn up' genoemd, en wordt uitgedrukt in termen van opgewekte warmtenergie per hoeveelheid aanvangs-brandstofgewicht. Een gebruikelijke eenheid is megawattdagen thermisch per metrieke ton zwaar metaal bij aanvang. (Waarbij dus niet de elektriciteitsproductie maar de warmteproductie als maat wordt genomen om verschillen in de efficiëntie van de elektriciteitsgeneratie niet mee te laten tellen).

Soorten reactoren

Er zijn een aantal verschillende reactortechnologieën ontwikkeld. Er zijn twee basistypen te onderscheiden, als we kijken naar de snelheid van de gebruikte neutronen. Thermische langzame reactors gebruiken langzame neutronen. De meeste energie-opwekkingsreactors zijn van dit type. Ze gebruiken een moderator om de neutronen tot lage snelheden af te remmen om vangst van de neutronen door U-238 te voorkomen. Ze bestaan daarnaast uit brandstof (splijtbaar materiaal), omhulsels, drukvaten, stralingsschilden en instrumenten om de systemen van de reactor te bewaken en te regelen. De eerste reactors voor de productie van plutonium waren thermische reactors die grafiet gebruikten als moderator. Snelle reactors gebruiken snelle neutronen. Hiervoor is hoogverrijkte brandstof nodig (soms zelfs van een kwaliteit die ook voor kernwapens kan worden gebruikt) maar geen moderator. De brandstof is zo sterk verrijkt dat er weinig U238 meer in voorkomt die anders snelle neutronen zou wegvangen. Dit type reactor wordt gebruikt in mobiele installaties, waar de benodigde ruimte een belangrijke overweging is, en voor de productie van plutonium (zie snelle kweekreactor). Reactors voor thermische energie-opwekking kunnen weer worden onderverdeeld in drie typen, naar gelang ze koelkanalen onder druk gebruiken, een groot drukvat, of gaskoeling. De meeste commerciële en voortstuwingsreactors maken gebruik van een groot drukvat waarin de door de reactor geproduceerde stoom wordt opgevangen. Dit vat dient ook als omhulsel voor de reactor en als stralingsschild. De RBMK en CANDU reactortypen gebruiken kanalen onder druk. Dergelijke reactors met drukkanalen kunnen ook terwijl ze in bedrijf zijn worden voorzien van nieuwe brandstof, wat voor- en nadelen heeft die onder CANDU worden besproken. Gasgekoelde reactors worden gekoeld door een circuit met een circulerend inert gas, meestal helium maar ook stikstof en kooldioxide zijn gebruikt. Er zijn verschillende manieren om de warmte nuttig te gebruiken. Sommige reactors werken op zo'n hoge temperatuur dat het gas direct kan worden gebruikt om een gasturbine aan te drijven. Oudere ontwerpen leiden het hete gas meestal door een warmtewisselaar en wekken er stoom voor een stoomturine mee op. Het meest verbreide moderne gasgekoelde ontwerp is een pebble bed reactor. Dit type reactor kan zo worden ontworpen dat het veilig blijft zelfs als alle regelapparatuur het begeeft. Naarmate de kern heter wordt neemt de energieproductie in de reactorkern namelijk af. Aangezien de brandstofelementen uit keramisch materiaal worden vervaardigd tast ook grote hitte ze niet aan. Er zijn pebble bed reactors ontworpen voor zowel snelle als langzame neutronentechnologie, en ook om nieuwe splijtbare isotopen te genereren. Daarnaast kunnen alle bestaande reactorontwerpen voor pebble bed reactors worden bijgevuld zonder de energieproductie te hoeven onderbreken. De meeste ontwerpen voor snelle reactors maken voor hun koeling gebruik van gesmolten metaal, meestal natrium. Hiervan bestaan ook twee typen, poelreactors en circuitreactors.

Huidige reactorfamilies

- Pressurized Water Reactors (PWR)
- Boiling Water reactors (BWR)
- Pressurised Heavy Water Reactor (PHWR of CANDU)
- D2G reactor
- Pebble bed reactors

Verouderde typen die nog wel in bedrijf zijn

- Magnox reactor
- Advanced gas-cooled Reactor (AGR)
- Light water cooled graphite moderated reactor (RBMK)

Geavanceerde reactors

Meer dan een dozijn typen geavanceerde reactors verkeert in verschillende stadia van ontwikkeling. Sommige zijn afgeleid van PWR, BWRT en CANDU-typen, andere slaan geheel nieuwe wegen in. Een voorbeeld van de eerste is de 'geavanceerde BWR, ' (ABWR) waarvan er twee in werking zijn en meer worden gebouwd. Het bekendste radicale nieuwe ontwerp is de Pebble Bed Modular Reactor (PBMR), een gasgekoeld, bij hoge temperatuur werkend reactortype.

Opwerkingscyclus van nucleaire brandstof

Alle kernreactors hebben splijtbaar materiaal nodig om te kunnen werken. Uranium kost momenteel (2004) 52 US dollar/kilogram, en heeft een energieinhoud per kilo die ongeveer een miljoen maal groter is dan die van olie. Er is geen tekort, noch wordt dit op korte termijn verwacht. Als de bewezen uraniumreserves op het land uitgeput zijn zou zeewater nog genoeg uranium bevatten om het huidige energieverbruik van de industriële wereld te verzorgen tot de zon overgaat in een rode reus. In Japan loopt een project om uranium uit zeewater te winnen, om de afhankelijkheid van dit land van de invoer van energie uit het buitenland te verminderen. Thermische reactors hebben meestal gezuiverd en verrijkt uranium nodig. Sommige nucleaire reactors kunnen werken op een mengsel van uranium en plutonium. Het proces waarbij uraniumerts wordt gewonnen, opgewerkt, verrijkt, gebruikt, mogelijk wordt hergebruikt en afgevoerd staat bekend als de nucleaire brandstofcyclus. Er zijn ook reactors gebouwd waarmee Thorium in uranium-233 kan worden omgezet. Thorium komt in de aardkorst ongeveer driemaal zoveel voor als uranium. Reactorafval is gevaarlijk, maar ook compact. Een kernreactor genereert slechts een paar kubieke meter afval per gigawattjaar. Na 600 jaar is reactorafval niet radioactiever dan sommige natuurlijke ertsen. De gezondheidsrisico's op langere termijn bestaan vooral uit toxiciteit van zware metalen en radioactieve straling op lage niveaus, problemen die allebei ook al op andere industriële gebieden van de technologische beschaving aan de orde komen en worden beheerst. Het belangrijkste probleem met de huidige opslag van radioactief afval op dit moment is volgens veel deskundigen niet het afval zelf maar dat dit momenteel, als gevolg van langzaam afkomende en moeizame regelgeving en burgerprotesten wordt bewaard in afkoelingsbaden boven de grond naast kerncentrales die uitvoerig moeten worden bewaakt en gecontroleerd, in plaats van diep onder de grond in veel veiliger, geologisch stabiele opslagplaatsen.

Geschiedenis

Enrico Fermi en Leo Szilard waren de eersten die een kernreactor bouwden en aantoonden dat een beheerste kettingreactie mogelijk was. In 1955 werd aan hen een gezamenlijk octrooi op de kernreactor toegekend door het octrooibureau van de VS. De eerste kernreactors werden gebruikt om plutonium te maken voor de fabricage van kernwapens. Daarnaast gebruikte de Amerikaanse marine kernreactors. Medio jaren 50 van de vorige eeuw breidden zowel de Sovjet-Unie als de VS hun nucleaire programma uit tot niet-militaire toepassingen van atoomenergie. Net als bij de militaire research werd veel van dit onderzoek echter in het geheim gedaan. Op 27 juni 1954 werd de eerste stroom door een kerncentrale opgewekt zonder dat hier in het westen ruchtbaarheid aan werd gegeven. Volgens het uraniuminstituut in Londen was de eerste reactor waar commercieel elektriciteit mee werd geproduceerd die in Obninsk, in Rusland. De eerste Amerikaanse commerciële kerncentrale stond in Shippingport, Pennsylvania. Deze werd besteld in 1953 en in gebruik genomen in 1957. In de zestiger jaren kwamen er veel meer kerncentrales. De oliecrisis maakte dat de wereld zich bewust werd van de kwetsbaarheid van de westerse industrie door de afhankelijkheid van olie voor de energieproductie. Na het - althans publicitair - zeer belangrijke ongeluk met de reactor op Three Mile Island (Harrisburg, Pennsylvania) was de Amerikaanse nucleaire markt ook de eerste die begon te wankelen. (Hoewel 200.000 mensen werden geëvacueerd deden zich geen persoonlijke ongelukken voor en ontsnapte er zo weinig straling dat gevolgen op lange termijn ook niet te vrezen waren). Sinds die datum zijn er in de VS geen nieuwe kerncentrales meer gepland. Met name ook het zeer ernstige ongeluk in Tsjernobyl in Rusland 1986 had zeer grote gevolgen voor de gehele nucleaire industrie. De bevolking en de regeringen werden op grote schaal zeer terughoudend met het gebruik van kernenergie en met het bouwen van nieuwe centrales. De effecten hiervan zijn tot op de dag van vandaag zeer goed merkbaar. Tegenwoordig lijkt de directe toekomst van kernenergie in veel landen zeer onzeker, met de belangrijke uitzonderingen van Frankrijk, Japan, China en India. De laatste drie zijn nog steeds actief met de ontwikkeling van zowel snelle als thermische technologie bezig, Zuid-Korea werkt aan thermische reactors, en Zuid-Afrika aan pebble bed modulaire reactors.

Voor- en nadelen

Voorstanders van kernenergie wijzen erop dat de technologie vrijwel geen luchtverontreiniging en helemaal geen kooldioxide voortbrengt, en ook veel minder afval dan centrales op basis van fossiele brandstoffen. De geringe hoeveelheid (in kubieke meters gemeten) afval is wel in de vorm van uiterst radio-actieve isotopen die zeer zorgvuldig moeten worden verwerkt en langdurig gevaarlijk blijven. Een andere zorg is dat ook civiele nucleaire technologie kan worden gebruikt om splijtbare materialen te maken die in kernwapens kunnen worden gebruikt. Hoewel het verrijkte uranium dat in de meeste kerncentrales wordt gebruikt niet zuiver genoeg is om er kernwapens mee te maken kan dezelfde technologie als waarmee dit wordt gemaakt ook worden gebruikt om sterker verrijkte producten te bereiden waarmee het bouwen van een bom wel mogelijk is. Kweekreactors zoals CANDU kunnen daarnaast worden gebruikt voor de productie van plutonium waarmee eveneens bommen kunnen worden gemaakt. Tegenstanders van kernergie zijn van mening dat elk milieuvoordeel in het niet zinkt in het licht van bovenstaande overwegingen, en ook bij de kosten van het construeren en het later ook weer ontmantelen van kerncentrales als de kosten van het opslaan en verwerken van het kernafval daarin worden betrokken. Voorstanders wijzen er dan weer op dat de nucleaire industrie de enige is die gedwongen is om alle kosten op deze manier mee te rekenen en dat de kosten van conventionele centrales om deze reden misleidend laag worden opgegeven. Kernenergie heeft een aantal bijkomende voordelen zoals de productie van isotopen voor de geneeskunde en voor de doorstraling van voedsel, hoewel de vraag naar dergelijke producten door een relatief klein aantal reactors zou kunnen worden vervuld. Een groot nadeel van kernenergie is de gepostuleerde kwetsbaarheid voor terroristische aanslagen en andere vormen van opzettelijk misbruik waarbij grootschalige blootstelling aan straling zou kunnen ontstaan. Voorstanders zijn van mening dat modern ontworpen kerncentrales zoveel veiligheidsvoorzieningen hebben dat ongelukken als Tsjernobyl tegenwoordig uitgesloten zijn. Zelfs bij een ernstig ongeluk zoals dat op Three Mile Island bleef de reactoromhulling intact zodat nauwelijks enige radioactiviteit naar de omgeving is weggelekt.

Milieu-overwegingen

De uitstoot van conventionele centrales bestaat niet alleen uit kooldioxide, maar ook uit zure gassen zoals zwaveldioxide en stikstofoxiden, vliegas, zware metalen (vooral kwik, maar ook radioactieve metalen), en vaste afvalproducten zoals as. Sommige daarvan zoals de stikstofoxide zijn ook zelf broeikasgassen. Kernergie produceert eigenlijk geen van deze stoffen behalve vaste afgewerkte kernbrandstof. Het volume van het afval van een kerncentrale is ongeveer een miljoen maal kleiner dan dat van van een met fossiele brandstof gestookte centrale. Omdat dit volume wel radioactief is, is het per gewichtseenheid echter wel een groter probleem. Categorie:Kernenergie ja:原子炉

Waterstofbom

Een waterstofbom is een atoombom die veruit het grootste deel van zijn explosieve energie uit kernfusie van atomen tot helium verkrijgt. Meestal worden de waterstof isotopen deuterium en/of tritium en verder lithium gebruikt, lichte kernen die gemakkelijk tot fusie te brengen zijn. Meestal is een op kernsplijting gebaseerde atoombom nodig om de temperatuur en druk te verkrijgen om het kernfusieproces op gang te brengen. Op 1 maart 1954 brachten de VS een waterstofbom tot ontploffing op het atol Bikini in de Stille Oceaan. Het leverde een van de krachtigste explosies op die ooit door mensen werd veroorzaakt (15 megaton TNT). De krachtigste waterstofbom ooit was de Tsar Bomba (50 megaton TNT), door de Russen tot ontploffing gebracht op Nova Zembla. De eerste waterstofbom werd anderhalf jaar eerder, op 1 november 1952, tot ontploffing gebracht op het atol Enewetok (Marshalleilanden). Deze explosie (10 megaton TNT) had een grotere kracht dan alle geallieerde bommen van de Tweede Wereldoorlog bij elkaar. Categorie:Bom categorie:Kernfysica ja:水素爆弾

Heteluchtballon

De heteluchtballon is een transportmiddel waarbij een mand die plaats biedt aan de passagiers en bagage opstijgt d.m.v een met warme lucht (tot 100°C) gevulde ballon en voortbewogen wordt door de wind. In 2004 waren er in Nederland ongeveer 9000 ballonvaarten. Voor het gebruik van heteluchtballonnen gelden een aantal voorschriften zoals de vaarhoogten, het vermijden van gevoelige gebieden en de manier van landen en bergen van de ballon. De heteluchtballon werd op 4 april 1783 door Joseph en Jacques Montgolfier uitgevonden. Hun ballon was gemaakt van doek en gevoerd met wit papier. Het papier was bestreken met aluin, als brandwerende laag en het werd bijeengehouden met ongeveer 2000 knopen. De ballon was onbemand en overbrugde een afstand van 2 km. Op 19 september 1783 lieten de gebroeders Montgolfier de eerste bemande ballonvlucht opstijgen. De vlucht van een schaap, een haan en een eend vertrok vanuit Versailles en duurde 8 minuten. De ballon bereikte een maximale hoogte van 500 meter en vloog 3,5 km ver. Op 21 november 1783 maakten voor het eerst in de geschiedenis twee mensen een luchtreis. Jean François Pilatre de Rozier en de markies van Arlandes. De ballon bereikte een hoogte van 90 meter. Na 25 minuten landde de ballon veilig 8 km verderop. Twee jaar later stak de Fransman Blanchard het Kanaal over. Op 11 augustus 1978 werd de Atlantische Oceaan na 6 dagen door een heteluchtballon overgestoken. Gedurende deze tijd werd een afstand van 5000 km afgelegd. Een luchtballon landt op een akker of in een weiland. Sinds maart 2005 moet aan de eigenaar van het land een vergoeding van € 25 betaald worden. Dit bedrag geldt voor 6 personen, elke persoon meer of minder is € 2,50.

Hoogterecord

De officieel als hoogste geregistreerde vlucht vond plaats op 26 november 2005 door de Indiaase business-magnaat Vijaypat Singhania. Met een 48-meter (160 ft) hoge ballon steeg de 67 jarige man om 06:45 uur (02:15 CET) in Mombai op om ongeveer drie uur later de hoogte van 19.811 m (64997 ft) te bereiken. Hiermee slaagde hij er niet in zijn doel, namelijk 70.000 ft of 21.336 m te bereiken, maar kon toch het vorige record, dat in juni 1988 door Per Lindstrand in Plano (Texas) met 19.811 m gevestigd was, duidelijk te verbeteren. Volgens een BBC-reporter ter plaatse werd het opstijgen van de ballon voor de recordpoging begeleid door een band, waren er honderden toeschouwers en bracht een nationale televisieomroep er verslag over uit. De piloot bevond zich in een 560 kg zware aluminium cabine, ongeveer 2,7 op 1,4 m groot. De cabine stond onder druk en was verwarmd om de piloot tegen de extreem lage druk en temperaturen van -93 °C te beschermen. De ballon omvatte ongeveer 45,500 m³ lucht, die verhit werd door 18 banders die vanuit 3 brandstoftanks gevoed werden. De piloot beschikte over VHF-radio, GPS en een satelliet-telefoon. De ballon was ook voorzien van een mechanisme om in geval van nood met een parachute een noodlanding te kunnen maken. De vlucht duurde ongeveer 5 uur: drie uur waren nodig om de maximale hoogte te bereiken, de afdaling duurde ongeveer 2 uur. De ballon landde in Panchale in het westen van India. categorie:Luchtvaart ja:熱気球

Luchtschip

Een luchtschip is een meestal sigaarvormige ballon bestaande uit een omhulsel dat is gevuld met een lichter-dan-lucht gas, meestal waterstof of helium. Hieronder hangt een cabine (ook wel gondel genoemd) en een aantal motoren voorzien van propellers waardoor het zich actief kan verplaatsen. Een luchtschip is net als een ballon lichter dan lucht, maar vliegt op motorkracht en is gestroomlijnd, en is dus veel minder afhankelijk van de wind dan een ballon.

Soorten luchtschepen

Er bestaan drie verschillende soorten luchtschepen:
- zeppelin: deze hebben een inwendig metalen skelet, waarin zakken zijn aangebracht met daarin het gas (helium of waterstof) waaraan de zeppelin zijn drijfvermogen ontleent;
- blimps: de non-rigide uitvoeringen hebben geen inwendig skelet maar behouden hun vorm door de overdruk in de ballon, waarin zich het gas bevindt;
- semi-rigide luchtschepen, zoals de Zeppelin NT: deze worden soms ook blimps genoemd. Zij hebben geen volledig skelet, maar alleen een versterkte kiel, vaak langs de gehele onderzijde. Aan deze kiel is de gondel bevestigd. De overdruk in de ballon mag hierdoor lager zijn dan bij blimps.

Waterstof vs. helium

Waterstof, dat aanvankelijk het voornaamste vulgas was, is extreem brandbaar. Later werd dit vervangen door helium dat onbrandbaar is. Helium heeft als nadeel dat het iets minder drijfvermogen levert en zeer kostbaar is. Waterstof als vulgas is berucht geworden na de ramp met de "Hindenburg" (zie beneden).

Geschiedenis van het luchtschip

Tijdens de Frans-Duitse oorlog werd vanuit het belegerde Parijs met wisselend succes contact onderhouden via ballonnen. Deze waren echter afhankelijk van de wind. De eerste luchtschepen ontstonden in het midden van de 19e eeuw uit de ballon. Het idee van een bestuurbare ballon (in het Frans: dirigible) werd door verschillende mensen uitgewerkt.

Graf von Zeppelin

Ferdinand von Zeppelin, gepensioneerd militair, bouwde in Friedrichshafen bij het Bodenmeer zijn Luftschiffbau Zeppelin: het eerste bedrijf dat zich toelegde op de bouw van luchtschepen. Op 2 juli 1900 werd zijn droom werkelijkheid: de eerste zeppelin koos het luchtruim en maakte een vlucht van 18 minuten. Het eerste werkende vliegtuig moest nog worden uitgevonden en pas jaren later zouden vliegtuigen in staat zijn een dergelijke tijd in de lucht te blijven. De luchtschepen die de graaf bouwde werden naar hem genoemd. In de beginjaren was er vanzelfsprekend totaal geen ervaring met de nieuwe technologie, waardoor een aantal van de eerste zeppelins onbestuurbaar w