Scheikunde van basisschool tot bovenbouw · Grades 1–12
3Mengsels scheiden
Na een onweersbui zijn de plassen op straat bruin: regenwater gemengd met aarde, zand en stukjes blad. Toch komt er helder water uit de kraan in de keuken, en ook dat was ooit regen, voordat het in een rivier terechtkwam. Hoe maak je modderwater weer schoon? Wat gemengd is, kun je weer uit elkaar halen. Dit hoofdstuk laat zien hoe, de ene methode na de andere.
Wat je al weet
Mengen is verschillende dingen bij elkaar doen. Een vaste stof zoals suiker of zout lost op in water: hij verdwijnt uit het zicht, en de heldere vloeistof is een oplossing. Een opgeloste vaste stof is er nog: als het water opdroogt, blijft de vaste stof achter. Zand en aarde lossen niet op (Hoofdstuk 2).
3.1 Met de hand sorteren en zeven
Als de stukjes van een mengsel groot genoeg zijn om te zien en op te pakken, is de eenvoudigste manier om ze te scheiden met de hand: je kunt de rozijnen een voor een uit de muesli halen. Zijn er te veel stukjes, dan doet een zeef het sorteerwerk voor ons.
Definitie 3.1 (Zeven)
Bij zeven scheid je de stukjes van een mengsel op grootte, met een zeef: een gaas of een plaat vol gaatjes. De kleine stukjes vallen door de gaatjes; de grote stukjes blijven in de zeef liggen.
Voorbeeld 3.2 (Grind en zand)
Een bouwvakker schudt een mengsel van grind en zand boven een zeef. Het fijne zand valt erdoorheen op een hoop eronder; het grind blijft op het gaas liggen.
3.2 Laten bezinken en afschenken
Definitie 3.3 (Bezinken en afschenken)
Een mengsel van water en een vaste stof die niet oplost, kun je laten staan: de vaste stof zakt langzaam naar de bodem. Dat heet bezinken. Als alles bezonken is, kun je het heldere water erboven voorzichtig in een ander bakje gieten, terwijl de vaste stof achterblijft: dat is afschenken.
Opmerking 3.4 (Bezinken kost tijd)
Grote, zware korrels bezinken in een paar minuten; heel fijne klei kan er een dag of langer over doen, en zolang blijft het water een beetje troebel. Afschenken haalt nooit elk korreltje weg: een beetje troebeling gaat met het water mee.
3.3 Filtreren
Definitie 3.5 (Filtreren en filtraat)
Bij filtreren giet je een mengsel door een filter: een vel papier, een doek of een laag zand met gaatjes die te klein zijn om de vaste stukjes door te laten. De vaste stof blijft op het filter liggen; de heldere vloeistof die erdoorheen gaat, heet het filtraat.
In het laboratorium — Modderwater filtreren
De docent vouwt een rond vel filtreerpapier tot een kegel en zet die in een glazen trechter boven een bekerglas. Het modderwater wordt beetje bij beetje in de kegel gegoten, nooit boven de rand van het papier. Er druppelt helder water in het bekerglas; de aarde vormt een bruine laag op het papier. Is het filtraat troebel, dan is het papier gescheurd of is het water over de rand gelopen.
Propositie 3.6 (Een filter houdt niet tegen wat opgelost is)
Een filter houdt de vaste stukjes tegen die niet opgelost zijn. Wat opgelost is, houdt het niet tegen: zout water dat je door een filter giet, komt er net zo zout uit, en zoete thee net zo zoet.
3.4 Het water laten verdampen
Definitie 3.7 (Indampen)
Om een vaste stof die in water opgelost is terug te krijgen, laat je het water opdrogen, in de zon of op een zacht vuurtje: dat is indampen. Het water gaat de lucht in; de vaste stof blijft in het schaaltje.
Voorbeeld 3.8 (Zout uit zout water)
Een beetje zout water wordt in een ondiep schaaltje gegoten en op een zonnige vensterbank gezet. Dagen later is er geen water meer over, alleen een wit korstje zout: het zout dat opgelost was.
3.5 Welke methode voor welk mengsel?
Methode 3.9 (Een scheidingsmethode kiezen)
Om een mengsel uit elkaar te halen, vraag je je af:
- Zijn de stukjes groot en verschillend van grootte? Sorteer met de hand, of zeef.
- Zit er een vaste stof die niet oplost in een vloeistof? Laat bezinken en schenk af, of filtreer voor helderder water.
- Is er een vaste stof in de vloeistof opgelost? Damp de vloeistof in: de vaste stof blijft achter.
Vaak zijn er meerdere stappen nodig, de ene na de andere.
Voorbeeld 3.10 (Zand, zout en water)
In een pot zit water met zand en zout erin. Het zout is opgelost, het zand niet.
- Filtreer: het zand blijft op het papier.
- Het filtraat is helder, maar het is zout water. Damp het in: het zout blijft in het schaaltje.
Twee methoden, de ene na de andere, geven het zand en het zout terug.
Voorbeeld 3.11 (Schoon water uit een rivier)
Een waterzuiveringsinstallatie maakt rivierwater in een paar stappen drinkbaar:
- het rivierwater gaat door roosters, grote hekken die takken, bladeren en plastic tegenhouden: een soort zeven;
- het staat stil in grote bassins, waar het slib naar de bodem zakt;
- het wordt gefiltreerd door dikke lagen zand die de fijnste korreltjes tegenhouden;
- er komt een heel klein beetje van een middel bij dat ziektekiemen doodt, zodat het water in de leidingen veilig blijft.
Opmerking 3.12 (Helder is niet altijd schoon)
Gefiltreerd water kan er volkomen helder uitzien en toch opgeloste stoffen bevatten, en ziektekiemen die veel te klein zijn om te zien. Daarom drinkt niemand water uit een plas of een beek, ook niet nadat het gefiltreerd is.
3.6 Oefeningen
Oefening 3.1 ★
Welke methode zou je gebruiken om erwten van rijstkorrels te scheiden?
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.1.
Zeven: de rijstkorrels zijn kleiner dan de erwten en vallen door een zeef met de juiste gaatjes. (Met de hand sorteren lukt ook, maar langzaam.)
Oefening 3.2 ★
Een glas modderwater blijft een uur op tafel staan. Wat gebeurt er met de aarde? Hoe heet dat?
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.2.
De aarde zakt langzaam en vormt een laag op de bodem; het water erboven wordt helderder. Dat is bezinken.
Oefening 3.3 ★
Oefening 3.4 ★
Zout water wordt door filtreerpapier gegoten. Is het filtraat zout? Leg uit.
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.4.
Ja. Het zout is opgelost, en een filter houdt niet tegen wat opgelost is: het gaat met het water mee.
Oefening 3.5 ★
Hoe kun je de suiker terugkrijgen uit een glas suikerwater?
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.5.
Door het water in te dampen: in de zon of zacht verwarmd gaat het water de lucht in en blijft de suiker in het schaaltje.
Oefening 3.6 ★
Kijk naar de figuur van de zeef. Welke stukjes blijven in de zeef? Waarom vallen de andere erdoorheen?
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.6.
Het grind blijft in de zeef. De zandkorrels zijn kleiner dan de gaatjes, dus vallen ze erdoorheen.
Oefening 3.7 ★
Zoek bij elk mengsel een methode — zeven, filtreren of indampen: (a) zand en kiezels; (b) krijtpoeder in water; (c) zout in water.
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.7.
(a) Zeven. (b) Filtreren (of laten bezinken en afschenken). (c) Indampen.
Oefening 3.8 ★
Kijk naar de figuur van de waterzuiveringsinstallatie. Door hoeveel stappen gaat het water? Welke stap haalt het slib weg?
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.8.
Vier stappen: roosters, bezinkbassins, zandfilters, kiemen gedood. De bezinkbassins halen het slib weg.
Oefening 3.9 ★
Zet deze stappen in de goede volgorde om het zand en het zout terug te krijgen uit een pot met zand, zout en water: het filtraat indampen; filtreren; het zand van het papier halen.
Oefening 3.10 ★★
Kan een filter zeewater drinkbaar maken? Leg uit waarom niet.
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.10.
Nee. Het zout in zeewater is opgelost, en een filter houdt niet tegen wat opgelost is: het filtraat is nog steeds zout water.
Oefening 3.11 ★★
In een theepot vol thee liggen nog theeblaadjes. Noem twee methoden uit dit hoofdstuk die de thee van de blaadjes scheiden.
Oplossing
Oplossing van Oefening 3.11.
De thee voorzichtig afgieten zodra de blaadjes bezonken zijn (afschenken), of hem door een theezeefje of een filter gieten (zeven of filtreren).