---
title: "Elementen in het heelal en op aarde"
book: "Scheikunde van basisschool tot bovenbouw"
subject: chemistry
language: nl
chapter: 21
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/21-elementen-in-het-heelal-en-op-aarde
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 21 — Elementen in het heelal en op aarde

Het calcium in je botten, het ijzer in je bloed en de zuurstof die je inademt, zijn niet op aarde gemaakt. Ze zijn gemaakt in sterren die leefden en stierven voordat de zon geboren werd, en al miljarden jaren gaan ze over van gesteente naar zee, van zee naar plant, van plant naar dier. Sommige elementen zijn overal, andere zeldzaam. Uit welke elementen bestaan de sterren, de aarde, de oceanen — en wijzelf?

**Wat je al weet.**

Een [chemisch element](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-element) is de verzameling [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) met hetzelfde [atoomnummer](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) $Z$; de massa van een [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) ligt dicht bij $A \times 1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$, waarbij $A$ het [massagetal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) is ([Hoofdstuk 16](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#ch-g9-inside-the-atom)). Het [periodiek systeem](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) zet de 118 elementen op volgorde van [atoomnummer](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) ([Hoofdstuk 20](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#ch-g9-periodic-table-first-look)). [Lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) bestaat voor ongeveer vier vijfde uit stikstof en voor een vijfde uit zuurstof ([Hoofdstuk 4](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#ch-g4-air-a-mixture-of-gases)).

## 21.1 De elementen van de sterren

**Definitie 21.1 (Abundantie).**

De *abundantie* van een element in een hoeveelheid materie — een ster, de aardkorst, de oceaan, een levend wezen — is zijn aandeel in de totale massa, meestal gegeven in procent.

**Propositie 21.2 (De zon is waterstof en helium).**

Het oppervlak van de zon bestaat in massa voor ongeveer $74\,\%$ uit waterstof en voor $25\,\%$ uit helium; alle andere elementen samen maken maar ongeveer $1.3\,\%$ uit. Het grootste deel van de zichtbare materie in het heelal heeft een vergelijkbare samenstelling: waterstof en helium, met een snufje van al het andere.

**Propositie 21.3 (Elementen gemaakt in sterren).**

Waterstof en het meeste helium zijn in de eerste minuten van het heelal ontstaan. Bijna alle zwaardere elementen — koolstof, zuurstof, ijzer, goud — zijn later gemaakt, binnen in sterren, en in de ruimte verspreid toen sterren ontploften. Uit dat verrijkte stof ontstonden nieuwe sterren en planeten. Hoe de sterren dat doen, staat in het natuurkundeboek.

![De Krabnevel, de wolk die een ster achterliet die bijna duizend jaar geleden ontplofte, en die nieuwe elementen in de ruimte verspreidt (NASA, ESA, J. Hester en A. Loll).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-elements-universe-earth/img-8fcb8009e37d.jpg)

*De Krabnevel, de wolk die een ster achterliet die bijna duizend jaar geleden ontplofte, en die nieuwe elementen in de ruimte verspreidt (NASA, ESA, J. Hester en A. Loll).*

## 21.2 De aarde

**Propositie 21.4 (De aardkorst).**

De dunne stenen huid van de aarde, de aardkorst, bestaat in massa voor bijna de helft uit zuurstof en voor meer dan een kwart uit silicium: gesteenten en zand zijn vooral oxiden van silicium en van een paar [metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal). Acht elementen — zuurstof, silicium, aluminium, ijzer, calcium, natrium, kalium, magnesium — vormen er samen ongeveer $99\,\%$ van. Waterstof en helium, zo gewoon in de sterren, zijn er zeldzaam: de lichte gassen zijn uit de jonge aarde ontsnapt.

**Opmerking 21.5 (Binnen in de aarde).**

De aardkorst is niet de hele aarde. IJzer, dat zwaar is, zakte naar het midden toen de jonge aarde gesmolten was: de kern van de aarde bestaat vooral uit ijzer, met wat nikkel.

**Propositie 21.6 (De oceanen en de lucht).**

Zeewater is vooral water — waterstof en zuurstof — met ongeveer $3.5\,\%$ opgeloste zouten in massa. Van de opgeloste [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) zijn chloride en natrium samen ongeveer $85\,\%$, magnesium en sulfaat nog eens $10\,\%$. De [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) is vooral stikstof en zuurstof.

![Abundanties in massa. Links: de acht belangrijkste elementen van de aardkorst. Rechts: de zes belangrijkste elementen van een slank volwassen menselijk lichaam (berekend uit geschatte aantallen atomen).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-elements-universe-earth/fig-c800d7d1eda1.svg)

![Abundanties in massa. Links: de acht belangrijkste elementen van de aardkorst. Rechts: de zes belangrijkste elementen van een slank volwassen menselijk lichaam (berekend uit geschatte aantallen atomen).](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-elements-universe-earth/fig-c5b7ddc21e5f.svg)

*[Abundanties](#def-g9-elements-universe-earth-abundance) in massa. Links: de acht belangrijkste elementen van de aardkorst. Rechts: de zes belangrijkste elementen van een slank volwassen menselijk lichaam (berekend uit geschatte aantallen [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom)).*

## 21.3 Het menselijk lichaam

**Propositie 21.7 (Waar we van gemaakt zijn).**

In massa bestaat een slank volwassen lichaam voor ongeveer $61\,\%$ uit zuurstof, $23\,\%$ uit koolstof en $10\,\%$ uit waterstof — vooral in water en in de [moleculen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-molecule) van het leven — gevolgd door stikstof, calcium (in botten en tanden) en fosfor. Tel je in [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) in plaats van in massa, dan verandert de volgorde: er zitten meer waterstofatomen in een lichaam dan alle andere [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) samen, omdat waterstofatomen zo licht zijn. Een lichaam van $70\,\mathrm{kg}$ bevat ongeveer $7 \times 10^{27}$ [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom).

**Methode 21.8 (Een abundantiediagram lezen).**

1. Kijk wat er gemeten is: massa (de meeste diagrammen) of aantal [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) .
2. Lees het aandeel van elk element af; tel die van de belangrijkste op om te zien hoeveel ze samen beslaan.
3. Om twee lichamen te vergelijken, zoek je de elementen die in beide voorkomen en die welke in maar één voorkomen.

Zuurstof staat in beide diagrammen van dit hoofdstuk bovenaan: het is het meest voorkomende element van de aardkorst en van het menselijk lichaam, in massa.

## 21.4 Dezelfde atomen, steeds opnieuw gebruikt

**Voorbeeld 21.9 (De reis van een koolstofatoom).**

Een koolstofatoom dat lang geleden in een ster is gemaakt, kan miljoenen jaren in kalksteen zitten, door een vulkaan als koolstofdioxide vrijkomen, door een blad worden opgenomen, deel worden van een suiker in een vrucht, terechtkomen in een dier dat de vrucht opeet, en weer als koolstofdioxide worden uitgeademd. [Atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) worden door [chemische veranderingen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/6-veranderingen-die-je-niet-kunt-terugdraaien#def-g5-irreversible-changes-chemical-change) niet vernietigd: ze worden doorgegeven.

![Een koolstofatoom gaat van gesteente naar lucht naar blad naar dier en weer terug naar de lucht: het atoom zelf wordt nooit vernietigd.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-elements-universe-earth/fig-9c7cf313c0b6.svg)

*Een koolstofatoom gaat van gesteente naar [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) naar blad naar dier en weer terug naar de [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air): het [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) zelf wordt nooit vernietigd.*

![Gesteente, zee en lucht: drie heel verschillende mengsels van dezelfde elementen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g9-elements-universe-earth/img-8ae99578c545.jpg)

*Gesteente, zee en [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air): drie heel verschillende [mengsels](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/8-zuivere-stoffen-en-mengsels#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) van dezelfde elementen.*

## 21.5 Oefeningen

**Oefening 21.1 ★.**

Uit welke twee elementen bestaat de zon bijna helemaal?

**Oplossing van Oefening 21.1.**

Waterstof (ongeveer $74\,\%$) en helium (ongeveer $25\,\%$).

**Oefening 21.2 ★.**

Welk element komt het meest voor in de aardkorst? En in het menselijk lichaam (in massa)?

**Oplossing van Oefening 21.2.**

In beide zuurstof.

**Oefening 21.3 ★.**

Waar zijn de meeste elementen gemaakt die zwaarder zijn dan helium?

**Oplossing van Oefening 21.3.**

Binnen in sterren, en bij hun ontploffingen.

**Oefening 21.4 ★.**

Welk percentage van de massa van zeewater is opgelost zout?

**Oplossing van Oefening 21.4.**

Ongeveer $3.5\,\%$.

**Oefening 21.5 ★★.**

Tel met het diagram van de aardkorst de aandelen van zuurstof en silicium op. Welk deel van de aardkorst is dat ongeveer?

**Oplossing van Oefening 21.5.**

$46.6 + 27.7 = 74.3\,\%$: ongeveer drie kwart.

**Oefening 21.6 ★★.**

Waarom zit er zo weinig waterstof en helium in de aardkorst, terwijl de zon er bijna helemaal uit bestaat?

**Oplossing van Oefening 21.6.**

Het zijn heel lichte gassen: ze zijn uit de jonge aarde de ruimte in ontsnapt (en helium vormt geen verbindingen die het in de gesteenten hadden kunnen vasthouden).

**Oefening 21.7 ★★.**

Hoeveel koolstof zit er in een lichaam van $70\,\mathrm{kg}$ dat voor $23\,\%$ uit koolstof bestaat?

**Oplossing van Oefening 21.7.**

$0.23 \times 70 = 16.1\,\mathrm{kg}$.

**Oefening 21.8 ★★.**

Waarom is zuurstof in massa het meest voorkomende element van het lichaam, terwijl waterstof dat is in aantal [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom)?

**Oplossing van Oefening 21.8.**

Zuurstofatomen zijn 16 keer zwaarder dan waterstofatomen: minder zuurstofatomen wegen toch meer.

**Oefening 21.9 ★★.**

Een blok graniet van $1000\,\mathrm{kg}$ is een typisch stuk aardkorst. Hoeveel aluminium bevat het ongeveer, volgens het diagram?

**Oplossing van Oefening 21.9.**

Ongeveer $0.081 \times 1000 = 81\,\mathrm{kg}$ aluminium.

**Oefening 21.10 ★★.**

Welke elementen staan zowel bij de belangrijkste elementen van de aardkorst als bij die van het menselijk lichaam?

**Oplossing van Oefening 21.10.**

Zuurstof en calcium (en, buiten de acht belangrijkste elementen van de aardkorst, komen waterstof, koolstof en fosfor in kleine hoeveelheden in de aardkorst voor).

**Oefening 21.11 ★★★.**

Een lichaam van $70\,\mathrm{kg}$ bevat ongeveer $1.06\,\mathrm{kg}$ calcium. Bereken de massa van één calciumatoom ($A = 40$), en daarna het aantal calciumatomen. Schrijf het in wetenschappelijke notatie.

**Oplossing van Oefening 21.11.**

$40 \times 1.67 \times 10^{-27} = 6.68 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}$; $1.06 / 6.68 \times 10^{-26} \approx 1.6 \times 10^{25}$ calciumatomen.

**Oefening 21.12 ★★★.**

De [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) van je lichaam zijn allemaal al eerder deel geweest van iets anders. Leg met de reis van een koolstofatoom uit waarom het totale aantal koolstofatomen op aarde nauwelijks verandert.

**Oplossing van Oefening 21.12.**

[Atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) worden door [chemische veranderingen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/6-veranderingen-die-je-niet-kunt-terugdraaien#def-g5-irreversible-changes-chemical-change) niet gemaakt en niet vernietigd: ze gaan alleen over van de ene verbinding naar de andere (gesteente, gas, suiker, levend lichaam). De koolstofatomen van de aarde worden steeds opnieuw gebruikt.

## 21.6 Probleem: Uit hoeveel atomen besta ik?

**Probleem 21.1.**

Weekendprobleem — van een abundantiediagram naar het aantal zuurstofatomen in een menselijk lichaam

Een slanke volwassene van $70\,\mathrm{kg}$ bestaat in massa voor ongeveer $61\,\%$ uit zuurstof, $23\,\%$ uit koolstof en $10\,\%$ uit waterstof. Neem voor de massa van een [nucleon](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) $1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$; een zuurstofatoom heeft 16 [nucleonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), een koolstofatoom 12, een waterstofatoom 1. De [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) worden verwaarloosd.

**Deel I — De massa’s.**

1. Bereken de massa zuurstof in het lichaam.
2. Bereken de massa koolstof en die van waterstof.
3. Welk percentage van de massa vormen deze drie elementen samen?
4. Het meeste van deze zuurstof en waterstof zit in één verbinding. Welke?

**Deel II — Eén [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom).**

5. Bereken de massa van één zuurstofatoom.
6. Bereken de massa van één koolstofatoom en van één waterstofatoom.
7. Hoeveel waterstofatomen wegen samen evenveel als één zuurstofatoom?
8. Waarom mag je de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) verwaarlozen?

**Deel III — De telling.**

9. Bereken het aantal waterstofatomen in het lichaam.
10. Bereken het aantal koolstofatomen.
11. Bereken het aantal zuurstofatomen in het lichaam.
12. Een zorgvuldige schatting geeft $1.61 \times 10^{27}$ zuurstofatomen in zo’n lichaam. Vergelijk met jouw telling, en geef het aantal zuurstofatomen in een lichaam van $70\,\mathrm{kg}$ in twee significante cijfers.

**Oplossing van Probleem 21.1.**

**1.** $0.61 \times 70 = 42.7\,\mathrm{kg}$.

**2.** Koolstof $0.23 \times 70 = 16.1\,\mathrm{kg}$; waterstof $0.10 \times 70 = 7.0\,\mathrm{kg}$.

**3.** $61 + 23 + 10 = 94\,\%$.

**4.** Water, $\ce{H2O}$.

**5.** $16 \times 1.67 \times 10^{-27} = 2.67 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}$.

**6.** Koolstof: $12 \times 1.67 \times 10^{-27} = 2.00 \times 10^{-26}\,\mathrm{kg}$; waterstof: $1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$.

**7.** 16.

**8.** Een [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) is ongeveer 1836 keer lichter dan een [nucleon](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton): de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) zijn minder dan een duizendste van de massa.

**9.** $7.0 / 1.67 \times 10^{-27} \approx 4.2 \times 10^{27}$ waterstofatomen.

**10.** $16.1 / 2.00 \times 10^{-26} \approx 8.0 \times 10^{26}$ koolstofatomen.

**11.** $42.7 / 2.67 \times 10^{-26} \approx 1.60 \times 10^{27}$ zuurstofatomen.

**12.** Onze telling, $1.60 \times 10^{27}$, klopt met de schatting $1.61 \times 10^{27}$: een lichaam van $70\,\mathrm{kg}$ bevat ongeveer $1.6 \times
10^{27}$ zuurstofatomen.