Scheikunde van basisschool tot bovenbouw · Grades 1–12

4Lucht, een mengsel van gassen

Op een winderige dag trekt een vlieger aan zijn touw, en op het meer bolt een zeil op en duwt een boot vooruit. Iets duwt ertegen, en toch is er niets te zien. Dat iets is lucht. We kunnen het niet zien, maar het is overal om ons heen, het vult elke lege fles en elke kamer, en we ademen het in bij elke ademhaling. Waar bestaat lucht uit?

Wat je al weet

Mengen is verschillende dingen bij elkaar doen; wat we krijgen, is een mengsel van die dingen, en bij het mengen gaat er niets verloren (Hoofdstuk 2).

Een vlieger en een zeil: lucht kun je niet zien, maar ze duwt wel.

4.1 Lucht is overal om ons heen

Voorbeeld 4.1 (Een omgekeerd glas)

Een droog papieren zakdoekje wordt onder in een leeg glas gedrukt. Het glas wordt omgekeerd en recht naar beneden in een kom water geduwd. Als je het er weer uit haalt, is het zakdoekje nog droog. Het glas was niet leeg: het zat vol lucht, en de lucht hield het water tegen.

Het glas wordt ondersteboven in het water geduwd. De lucht die erin opgesloten zit, houdt het water tegen, en het zakdoekje blijft droog.

Opmerking 4.2 (Lucht is een gas)

Lucht is een gas: het heeft geen eigen vorm en verspreidt zich zo dat het elke ruimte vult. Toch is het materie, en een ballon vol lucht weegt een beetje meer dan dezelfde ballon leeg. Wat gassen zijn, en waarom ze zich zo gedragen, staat in het natuurkundeboek.

4.2 Lucht is een mengsel

Definitie 4.3 (Lucht)

Lucht is het mengsel van gassen dat de aarde omringt. Het is niet één enkel gas: er zijn verschillende gassen in gemengd, en die kun je van elkaar scheiden.

Propositie 4.4 (Waar lucht uit bestaat)

Zonder de waterdamp bestaat lucht uit:

stikstof, ongeveer vier vijfde van de lucht;
zuurstof, ongeveer een vijfde van de lucht;
een beetje argon, ongeveer 1 deel op 100;
heel weinig koolstofdioxide, ongeveer 4 delen op 10 000, en piepkleine hoeveelheden andere gassen.

In lucht zit ook waterdamp, onzichtbaar: heel weinig op een droge, koude dag, tot ongeveer 4 delen op 100 op een warme, vochtige dag.

Voorbeeld 4.5 (Honderd flessen lucht)

Stel je 100 flessen droge lucht voor, en de gassen van de lucht gesorteerd over aparte flessen. Ongeveer 78 flessen zouden stikstof bevatten, 21 flessen zuurstof, en de laatste fles argon, met een paar druppeltjes koolstofdioxide en andere gassen.

Honderd vakjes droge lucht. Het vakje rechtsonder bevat het argon, en het koolstofdioxide, dat te weinig is om apart te tekenen.

Opmerking 4.6 (Namen van gassen)

Stikstof, zuurstof, argon en koolstofdioxide zijn namen van gassen. Ze zijn allemaal kleurloos en hebben geen geur. Een later hoofdstuk laat zien waar elk van hen uit bestaat, tot op de piepkleine deeltjes waaruit alle materie is opgebouwd.

4.3 Wat we in- en uitademen

Propositie 4.7 (Uitgeademde lucht)

De lucht die we uitademen, is niet de lucht die we hebben ingeademd. Ons lichaam neemt een deel van de zuurstof op en geeft koolstofdioxide en waterdamp af:

van de ingeademde lucht is ongeveer 21 deel op 100 zuurstof, maar van de uitgeademde lucht nog maar ongeveer 16 deel op 100;
koolstofdioxide gaat van ongeveer 4 delen op 10 000 naar ongeveer 4 delen op 100: zo’n honderd keer meer;
de stikstof ademen we net zo uit als we hem hebben ingeademd.

Ingeademd en uitgeademd, in delen op 100 (zonder de waterdamp, afgeronde getallen). Het koolstofdioxide van de ingeademde lucht, 4 delen op 10 000, is te weinig om als staaf te laten zien.

Voorbeeld 4.8 (Een volle klas)

In een klein lokaal met de ramen dicht ademen dertig mensen de hele ochtend koolstofdioxide uit. Beetje bij beetje bevat de lucht in het lokaal minder zuurstof en meer koolstofdioxide, en de mensen worden moe. Als je de ramen openzet, komt er weer frisse lucht binnen.

Een duiker ademt lucht uit de fles op zijn rug; de belletjes zijn de uitgeademde lucht.

Opmerking 4.9 (Waarom duikers lucht ademen)

De fles van een duiker is gevuld met lucht die in een kleine ruimte is samengeperst, niet met zuivere zuurstof: diep onder water zuivere zuurstof ademen is gevaarlijk. De stikstof van de lucht is er om de zuurstof te verdunnen.

4.4 Zuurstof voor het leven en voor vuur

Propositie 4.10 (Levende wezens en vlammen verbruiken zuurstof)

Van alle gassen van de lucht is zuurstof het gas dat levende wezens en vlammen nodig hebben. Dieren en mensen nemen het op als ze ademen; een vlam haalt het uit de lucht om zich heen. Groene planten geven bij daglicht zuurstof terug aan de lucht.

In het laboratorium — Een kaars onder een stolp

De docent steekt een kaars aan op een tegel en laat er langzaam een grote glazen stolp overheen zakken. De vlam wordt kleiner, flakkert en gaat na een paar seconden uit: rond de vlam bevat de lucht te weinig zuurstof om hem te laten branden. Onder een stolp die twee keer zo groot is, brandt de kaars ongeveer twee keer zo lang, omdat er ongeveer twee keer zoveel lucht is, en dus twee keer zoveel zuurstof om te verbruiken.

Een kaars onder een glazen stolp gaat uit als er rond de vlam te weinig zuurstof over is.

Opmerking 4.11 (Stikstof brandt niet)

Stikstof is het grootste deel van de lucht, en toch houdt het geen vlam brandend en gebruikt ons lichaam het niet. Als lucht helemaal uit stikstof bestond, zouden we niet kunnen ademen en zou niets kunnen branden.

4.5 Oefeningen

Oefening 4.1 ★

Is lucht één enkel gas of een mengsel? Noem de twee belangrijkste gassen van de lucht.

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.1.

Een mengsel. De twee belangrijkste gassen zijn stikstof en zuurstof.

Oefening 4.2 ★

Welk deel van de lucht is ongeveer stikstof? Welk deel is ongeveer zuurstof?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.2.

Ongeveer vier vijfde van de lucht is stikstof, ongeveer een vijfde is zuurstof.

Oefening 4.3 ★

Hoeveel liter van 100 liter droge lucht is ongeveer stikstof? Hoeveel liter is ongeveer zuurstof?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.3.

Ongeveer 78 liter stikstof en ongeveer 21 liter zuurstof.

Oefening 4.4 ★

Een lege fles wordt ondersteboven in een bak water gezet. Waarom vult het water de fles niet?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.4.

De fles is niet leeg: hij zit vol lucht, en de opgesloten lucht houdt het water tegen.

Oefening 4.5 ★

Kijk naar het staafdiagram. Van welk gas zit er minder in de uitgeademde lucht? Van welk gas zit er meer in?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.5.

Er zit minder zuurstof in (16 delen op 100 in plaats van 21) en meer koolstofdioxide (4 delen op 100 in plaats van bijna niets).

Oefening 4.6 ★

Welk gas van de lucht heeft een vlam nodig? Welk gas van de lucht hebben wij nodig als we ademen?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.6.

In beide gevallen zuurstof: een vlam en ons lichaam gebruiken allebei de zuurstof van de lucht.

Oefening 4.7 ★

Kijk naar de figuur met de 100 vakjes. Hoeveel vakjes zijn stikstof? Hoeveel zijn geen stikstof?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.7.

78 vakjes zijn stikstof; $100 - 78 = 22$ vakjes niet.

Oefening 4.8 ★

Waarom gaat een kaars onder een stolp na een tijdje uit?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.8.

De vlam verbruikt de zuurstof van de lucht in de stolp. Als er rond de vlam te weinig zuurstof over is, gaat hij uit.

Oefening 4.9 ★

Hoeveel liter van 500 liter lucht is ongeveer zuurstof? (Een vijfde van de lucht is zuurstof.)

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.9.

Een vijfde van 500 liter: $500 \div 5 = 100$ liter zuurstof.

Oefening 4.10 ★★

Waarom is het een goed idee om tussen de lessen door de ramen van een lokaal open te zetten?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.10.

De mensen in het lokaal ademen zuurstof in en koolstofdioxide uit. Als je de ramen openzet, komt er weer frisse lucht binnen, met meer zuurstof en minder koolstofdioxide.

Oefening 4.11 ★★

Een kaars brandt 10 seconden onder een kleine stolp. Hoe lang zou hij ongeveer branden onder een stolp met drie keer zoveel lucht?

Oplossing

Oplossing van Oefening 4.11.

Drie keer zoveel lucht bevat drie keer zoveel zuurstof: ongeveer $3 \times 10 = 30$ seconden.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Lucht

Bekijk alle 852 begrippen in de begrippenlijst