Universitaire scheikunde — jaar 1 · Bachelor Year 1

26Waterstof en het s-blok

Elke telefoon, laptop en elektrische auto heeft een batterij waarin de positieve ladingen door lithiumionen gedragen worden. Dat lithium komt vooral van twee plaatsen: mijnen in hard gesteente in Australië en de zoutvlakten van de Andes, waar pekel die van onder de korst opgepompt wordt maandenlang in de zon verdampt, tot er lithiumzouten uit neergeslagen kunnen worden. Lithium is het eerste van de alkalimetalen, de reactiefste metalen die er bestaan, en zijn buren natrium, kalium, magnesium en calcium leveren de basischemicaliën van de industrie: bijtende soda, soda, kalk. Dit hoofdstuk opent de beschrijvende chemie van de elementen met waterstof en het s-blok, en gebruikt de werktuigen van de vorige hoofdstukken — ionisatie-energieën, standaardpotentialen, oplosbaarheidsproducten — om te verklaren wat deze elementen doen.

Wat je al weet

Ionisatie-energieën en elektronegativiteit (Hoofdstuk 2); standaardpotentialen (Hoofdstuk 13); oplosbaarheidsproducten en het neerslaan van hydroxiden (Hoofdstuk 11). Het schoolboek (jaar 10) deelde de elementen in families in: alkalimetalen, aardalkalimetalen, halogenen, edelgassen.

Verdampingsbekkens met lithiumpekel op de Salar de Atacama, gezien vanuit een baan om de aarde (Landsat 8, 2018; NASA Earth Observatory, publiek domein, Wikimedia Commons). De kleur van elk bekken verandert naarmate de pekel geconcentreerder wordt en zouten kristalliseren.

26.1 Waterstof en de hydriden

Waterstof heeft één elektron: het kan dat afstaan ( $\ce{H+}$ , in water gedragen als $\ce{H3O+}$ ), delen (covalente bindingen), of er een opnemen ( $\ce{H-}$ , met de elektronenconfiguratie van helium). Wat het doet, hangt af van zijn partner.

Definitie 26.1 (Hydriden)

Een hydride is een binaire verbinding van waterstof met een ander element. Zoutachtige hydriden, gevormd met de alkalimetalen en de zwaardere aardalkalimetalen ( $\ce{LiH}$ , $\ce{NaH}$ , $\ce{CaH2}$ ), zijn ionaire vaste stoffen die $\ce{H-}$ bevatten. Covalente hydriden, gevormd met de elementen van het p-blok ( $\ce{CH4}$ , $\ce{NH3}$ , $\ce{H2O}$ , $\ce{HCl}$ ), zijn moleculair. Metallische hydriden, gevormd met sommige overgangsmetalen, zijn vaste stoffen waarin waterstof interstitiële holten van het rooster van het metaal bezet, vaak met een variabele samenstelling.

Het hydride-ion is een zeer sterke base en een sterke reductor: zoutachtige hydriden reageren met water, $\ce{NaH + H2O -> NaOH + H2}$ , en dienen als droogmiddel voor oplosmiddelen en als base in de organische synthese (Hoofdstuk 22). De covalente hydriden van de tweede periode tonen het verloop van de elektronegativiteit door die periode heen: $\ce{CH4}$ zuur noch basisch, $\ce{NH3}$ basisch, $\ce{H2O}$ amfoteer, $\ce{HF}$ zuur.

26.2 De alkalimetalen

Definitie 26.2 (Alkalimetalen en aardalkalimetalen)

De alkalimetalen (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) vormen groep 1, met één valentie-elektron ns $^1$ ; de aardalkalimetalen (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) vormen groep 2, met ns $^2$ . Hun elementen vormen het s-blok.

Propositie 26.3 (De alkalimetalen zijn sterke reductoren)

De alkalimetalen hebben de laagste eerste ionisatie-energieën van hun periode (Li $5.39\,\mathrm{eV}$ , Na 5.14, K 4.34) en zeer negatieve standaardpotentialen ( $\ce{Li+}$ / $\ce{Li}$ $-3.04$ V, $\ce{Na+}$ / $\ce{Na}$ $-2.71$ , $\ce{K+}$ / $\ce{K}$ $-2.94$ ): ze reduceren water en komen in de natuur alleen voor als $\ce{M+}$ -ionen.

Bewijs. Eén enkel elektron buiten een edelgaskern, ver van de kern en afgeschermd door de binnenste schillen (Hoofdstuk 2), is gemakkelijk te verwijderen. In water is het kleine $\ce{M+}$ -ion sterk gehydrateerd, wat de potentiaal van het koppel nog verlaagt. Met een $E^\circ$ die meer dan $2.2\,\mathrm{V}$ onder de lijn van water bij pH 7 ( $-0.41$ V) ligt, heeft de reactie $\ce{2M + 2H2O -> 2M+ + 2OH- + H2}$ een enorme constante (Propositie 13.12). ∎

Links: natrium wordt onder minerale olie bewaard, weg van lucht en vocht (foto Justin Urgitis, CC BY-SA 2.5). Rechts: vlamkleuren, van links naar rechts, van verbindingen van lithium, strontium, calcium, natrium, barium, boor, koper, cesium en kalium: elektronen die in de vlam aangeslagen worden, vallen terug naar lagere niveaus en zenden daarbij licht uit met golflengten die kenmerkend zijn voor elk element () (foto Hegelrast, CC BY-SA 4.0). Beide Wikimedia Commons. — Links: natrium wordt onder minerale olie bewaard, weg van lucht en vocht (foto Justin Urgitis, CC BY-SA 2.5). Rechts: vlamkleuren, van links naar rechts, van verbindingen van lithium, strontium, calcium, natrium, barium, boor, koper, cesium en kalium: elektronen die in de vlam aangeslagen worden, vallen terug naar lagere niveaus en zenden daarbij licht uit met golflengten die kenmerkend zijn voor elk element (Hoofdstuk 1) (foto Hegelrast, CC BY-SA 4.0). Beide Wikimedia Commons.

In het laboratorium — Een demonstratie, geen experiment

De reactie van natrium met water wordt alleen door een leraar getoond, achter een veiligheidsscherm, met een stukje ter grootte van een linze dat in een grote bak water met fenolftaleïne gegooid wordt: het metaal smelt tot een rondrennend bolletje, waterstof bruist op, en het roze spoor toont het gevormde hydroxide. Kalium ontsteekt de waterstof. Grotere stukken ontploffen. Natrium wordt onder olie gesneden, met een tang gehanteerd, en zijn resten worden met ethanol vernietigd, nooit met water.

Lithium is de uitzondering in zijn groep: het kleinste ion, het sterkst gehydrateerd, dus de meest negatieve potentiaal, en toch reageert het het traagst met water. Zijn verbindingen lijken op die van magnesium (lithiumcarbonaat en -fosfaat zijn slecht oplosbaar, net als die van magnesium), een diagonaalverwantschap in het periodiek systeem. De alkalimetalen worden geproduceerd door elektrolyse van hun gesmolten chloriden, omdat geen enkele chemische reductor sterk genoeg is; de elektrodereacties van zulke cellen worden in het deel van jaar 2 bestudeerd.

26.3 Natriumverbindingen in de industrie

Definitie 26.4 (Karakter van oxiden)

Een basisch oxide reageert met water tot een hydroxide, of met zuren tot zouten ( $\ce{Na2O}$ , $\ce{CaO}$ ); een zuur oxide reageert met water tot een zuur, of met basen tot zouten ( $\ce{CO2}$ , $\ce{SO3}$ , $\ce{P4O10}$ ); een amfoteer oxide reageert zowel met zuren als met basen ( $\ce{Al2O3}$ , $\ce{ZnO}$ ). Door een periode heen gaan de oxiden van basisch (metalen, links) naar zuur (niet-metalen, rechts).

Natriumhydroxide wordt gemaakt door elektrolyse van pekel (de chlooralkali-elektrolyse, die ook chloor en waterstof oplevert). Natriumcarbonaat, soda, gebruikt voor glas, wasmiddelen en de winning van lithium, wordt ofwel als het mineraal trona gedolven, ofwel gemaakt uit zout en kalksteen: in 2025 produceerde de wereld ongeveer 71 miljoen ton, 19 miljoen uit natuurlijke afzettingen en 52 miljoen synthetisch, het meeste via het solvayproces.

Propositie 26.5 (Het solvayproces)

Het solvayproces zet natriumchloride en calciumcarbonaat om in natriumcarbonaat en calciumchloride, $\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2}$ , via stappen waarin ammoniak en koolstofdioxide gerecycleerd worden.

Bewijs. De stappen zijn: (1) $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ (kalkoven); (2) $\ce{NaCl + NH3 + CO2 + H2O -> NaHCO3 + NH4Cl}$ (carbonatatie van ammoniakale pekel; het waterstofcarbonaat, het minst oplosbare zout dat aanwezig is, slaat neer); (3) $\ce{2NaHCO3 -> Na2CO3 + CO2 + H2O}$ (calcinering); (4) $\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$ ; (5) $\ce{Ca(OH)2 + 2NH4Cl -> CaCl2 + 2NH3 + 2H2O}$ (terugwinning van ammoniak). Tel je $(1) + 2\times(2) + (3) + (4) + (5)$ op, dan vallen $\ce{NH3}$ , $\ce{CO2}$ , $\ce{NH4Cl}$ , $\ce{NaHCO3}$ , $\ce{CaO}$ , $\ce{Ca(OH)2}$ en water weg: $\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2}$ . ∎

Het solvayproces. Koolstofdioxide en ammoniak circuleren in kringlopen; zout en kalksteen gaan erin, soda en calciumchloride komen eruit.

Een sodafabriek: kalkovens, carbonatatietorens en voorraadbergen natriumcarbonaat.

Methode 26.6 (Massabalans op een processchema)

Schrijf de totale vergelijking op (som van de stappen, met de gerecycleerde deeltjes weggestreept).
Bereken vanuit het gewenste product de hoeveelheden grondstoffen met de totale vergelijking, en corrigeer daarna voor het rendement van elke stap.
Bereken voor een gerecycleerd deeltje alleen de aanvulling die nodig is om zijn verliezen te vervangen.
Controleer de balans van elk element tussen invoer en uitvoer.

26.4 De aardalkalimetalen

Magnesium en calcium zijn minder reactief dan de alkalimetalen (hogere ionisatie-energieën: Mg $7.65\,\mathrm{eV}$ , Ca 6.11; twee elektronen af te staan) maar nog steeds sterke reductoren ( $E^\circ$ van $\ce{Mg^2+}$ / $\ce{Mg}$ $-2.36$ V). Magnesium verbrandt in lucht met een verblindend wit licht; zijn oxidelaagje beschermt het bij kamertemperatuur. Magnesium wordt uit zeewater gewonnen door zijn hydroxide met kalk neer te slaan, $\mathrm{p}K_s = 11.25$ (Hoofdstuk 11).

Propositie 26.7 (De kalkkringloop)

Kalksteen, ongebluste kalk, gebluste kalk en opnieuw kalksteen vormen een kringloop: $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ (verhit in een kalkoven); $\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$ (blussen, sterk exotherm); $\ce{Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O}$ (uitharden van kalkmortel aan de lucht). De kringloop als geheel verandert chemisch niets, maar slaat energie en koolstofdioxide op en geeft ze weer vrij.

Bewijs. Tel de drie vergelijkingen op en elk deeltje valt weg. De ontleding van het carbonaat vraagt warmte, die in de twee andere stappen weer vrijkomt; de $\ce{CO2}$ die in de kalkoven vrijkomt, wordt door de mortel opnieuw, langzaam, opgenomen. ∎

De kalkkringloop, van kalksteen naar mortel en terug naar calciumcarbonaat.

26.5 Lithium

De grootste lithiumproducenten in 2025 (schattingen; wereldtotaal ongeveer 290\,000 ton lithium). Australië wint hard gesteente (spodumeen); Chili en Argentinië pompen pekel op. — De grootste lithiumproducenten in 2025 (schattingen; wereldtotaal ongeveer $290\,000$ ton lithium). Australië wint hard gesteente (spodumeen); Chili en Argentinië pompen pekel op.

Pekel wordt door verdamping geconcentreerd, magnesium wordt met kalk verwijderd, en lithiumcarbonaat wordt met soda neergeslagen. Lithiumcarbonaat heeft de ongewone eigenschap warm minder oplosbaar te zijn dan koud: $1.31\,\%$ in massa bij $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , $0.84\,\%$ bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , $0.71\,\%$ bij $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Het wordt daarom uit een warme oplossing neergeslagen, zoals het weekendprobleem berekent.

26.6 Oefeningen

Oefening 26.1 ★

Deel in als zoutachtig, covalent of metallisch hydride: $\ce{KH}$ , $\ce{SiH4}$ , $\ce{CaH2}$ , $\ce{H2S}$ , $\ce{PdH_{0.6}}$ . Schrijf de reactie van $\ce{CaH2}$ met water op.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.1.

$\ce{KH}$ en $\ce{CaH2}$ : zoutachtig; $\ce{SiH4}$ en $\ce{H2S}$ : covalent; $\ce{PdH_{0.6}}$ : metallisch. $\ce{CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2}$ .

Oefening 26.2 ★

Schrijf de reacties op van lithium, natrium en kalium met water, en van magnesium met verdund zoutzuur.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.2.

$\ce{2Li + 2H2O -> 2LiOH + H2}$ , en hetzelfde met Na en K; $\ce{Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2}$ .

Oefening 26.3 ★

Deel in als basisch, zuur of amfoteer: $\ce{Na2O}$ , $\ce{MgO}$ , $\ce{Al2O3}$ , $\ce{SiO2}$ , $\ce{SO3}$ , $\ce{ZnO}$ , $\ce{CO2}$ . Schrijf voor elke soort één reactie op.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.3.

Basisch: $\ce{Na2O}$ , $\ce{MgO}$ ( $\ce{MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O}$ ). Zuur: $\ce{SiO2}$ , $\ce{SO3}$ , $\ce{CO2}$ ( $\ce{SO3 + H2O -> H2SO4}$ ). Amfoteer: $\ce{Al2O3}$ , $\ce{ZnO}$ ( $\ce{ZnO + 2OH- + H2O -> Zn(OH)4^2-}$ ).

Oefening 26.4 ★

Bereken uit de standaardpotentialen de constante van $\ce{2Na + 2H2O -> 2Na+ + 2OH- + H2}$ bij pH 14.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.4.

Bij pH 14 is het koppel van water $\ce{2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-}$ , $E = -0.83$ V; $\log K = 2(-0.83 + 2.71)/0.059 = 64$ .

Oefening 26.5 ★★

Verklaar de vlamkleuren van lithium (rood) en natrium (geel) met de energieniveaus van atomen (Hoofdstuk 1). Wat is de energie van een geel foton van $589\,\mathrm{nm}$ ?

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.5.

In de vlam brengen botsingen een elektron naar een aangeslagen niveau; bij de terugkeer naar de grondtoestand zendt het atoom een foton uit met een energie gelijk aan het verschil, kenmerkend voor het element. $E = hc/\lambda = 6.626 \times 10^{-34} \times 3.00 \times 10^8/(589 \times 10^{-9}) = 3.375 \times 10^{-19}\,\mathrm{J} = 2.11\,\mathrm{eV}$ .

Oefening 26.6 ★★

Bereken de massa kalksteen (zuiver $\ce{CaCO3}$ ) en natriumchloride die nodig is voor één ton soda via het solvayproces, met een totaalrendement van $90\,\%$ op natriumchloride.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.6.

$10^6/106.0 = 9.43 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ soda: $9.43 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ kalksteen, $0.944\,\mathrm{t}$ , en $2 \times 9.43 \times 10^3/0.90 = 2.10 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$ zout, $1.23\,\mathrm{t}$ .

Oefening 26.7 ★★

Zeewater bevat ongeveer $1.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ magnesium (gegeven van de oefening). Bij welke pH begint magnesiumhydroxide neer te slaan? Welke massa gebluste kalk slaat het magnesium van $1.0\,\mathrm{m}^{3}$ neer?

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.7.

$[\ce{Mg^2+}] = 1.3/24.3 = 0.053\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ ; $\mathrm{pH} = 14.00 - \frac12(11.25 + \log 0.053) = 9.0$ . $53.5\,\mathrm{mol}$ magnesium in $1.0\,\mathrm{m}^{3}$ vraagt $53.5\,\mathrm{mol}$ $\ce{Ca(OH)2}$ : $4.0\,\mathrm{kg}$ .

Oefening 26.8 ★★

Waarom reageert lithium trager met water dan kalium, hoewel zijn standaardpotentiaal lager is? Maak onderscheid tussen thermodynamica en kinetiek.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.8.

De evenwichtsconstante (thermodynamica) is voor beide enorm; de snelheid (kinetiek) wordt niet door $E^\circ$ bepaald. Lithium smelt bij een hogere temperatuur, blijft vast en raakt bedekt met een laagje minder oplosbaar product, en staat zijn elektron minder gemakkelijk af dan kalium (hogere ionisatie-energie): het reageert gelijkmatig, kalium heftig.

Oefening 26.9 ★★

Bereken de massa ongebluste kalk die uit één ton kalksteen verkregen wordt en het volume $\ce{CO2}$ dat vrijkomt, bij $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ en $1\,\mathrm{bar}$ .

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.9.

$10^6/100.1 = 9.99 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ : CaO $9.99 \times 10^3 \times 56.1 = 0.560\,\mathrm{t}$ ; $\ce{CO2}$ $9.99 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ , $V = nRT/p = 9.99 \times 10^3 \times 8.314 \times 298.15/10^5 = 248\,\mathrm{m}^{3}$ .

Oefening 26.10 ★★★

De wereld won in 2025 ongeveer $290\,000$ ton lithium. Met welke massa lithiumcarbonaat komt dat overeen? Als een autobatterij $8\,\mathrm{kg}$ lithium bevat (gegeven van de oefening), hoeveel batterijen zou het dan kunnen leveren?

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.10.

$2.9 \times 10^8/6.9 = 4.2 \times 10^{7}\,\mathrm{kmol}$ Li (massa in kg), $\times 73.8/2 = 1.55 \times 10^{9}\,\mathrm{kg}$ : ongeveer 1.6 miljoen ton lithiumcarbonaat. $2.9 \times 10^8/8 = 3.6 \times 10^{7}$ batterijen.

Oefening 26.11 ★★★

Toon met de gegevens van het hoofdstuk aan dat de oplosbaarheid van lithiumcarbonaat daalt met de temperatuur, en verklaar waarom het warm neerslaan de winning uit een pekel verbetert.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.11.

1.31, 0.84, 0.71 procent bij 20, 80, $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ : de oplosbaarheid daalt. Warm blijft er minder carbonaat in oplossing: er wordt meer gewonnen.

Oefening 26.12 ★★★

In stap (2) van het solvayproces bevat de oplossing $\ce{Na+}$ , $\ce{NH4+}$ , $\ce{Cl-}$ en $\ce{HCO3-}$ . Verklaar waarom natriumwaterstofcarbonaat neerslaat en niet ammoniumchloride, en waarom het proces ammoniak nodig heeft en geen natriumhydroxide.

Oplossing

Oplossing van Oefening 26.12.

$\ce{NaHCO3}$ is het minst oplosbare van de zouten die de ionen kunnen vormen, en de oplossing raakt er als eerste mee verzadigd. Ammoniak maakt de oplossing basisch genoeg om $\ce{CO2}$ in $\ce{HCO3-}$ om te zetten en kan teruggewonnen worden (als $\ce{NH4Cl}$ , door kalk geregenereerd); natriumhydroxide zou verbruikt worden en meer kosten dan het product.

26.7 Probleem: lithium uit pekel

Probleem 26.1

Weekendprobleem — een lithiumpekel concentreren, magnesium verwijderen met kalk, lithiumcarbonaat neerslaan met soda, en de massa lithiumcarbonaat die uit één kubieke meter gewonnen wordt

Een pekel die van onder een zoutvlakte opgepompt wordt, bevat $1.5\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ lithium en $0.60\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ magnesium (als ionen, met veel natriumchloride). Verdamping in bekkens concentreert hem vier keer. Eén kubieke meter van de geconcentreerde pekel wordt daarna behandeld: kalk verwijdert het magnesium, soda het calcium, en warme soda slaat ten slotte lithiumcarbonaat neer bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . Gegeven: molaire massa’s ( $\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ) Li 6.9, Mg 24.3, $\ce{Ca(OH)2}$ 74.1, $\ce{Na2CO3}$ 106.0, $\ce{Li2CO3}$ 73.8; $\mathrm{p}K_s$ $\ce{Mg(OH)2}$ 11.25, $\ce{CaCO3}$ 8.30; $\mathrm{p}K_e = 14.00$ ; oplosbaarheid van $\ce{Li2CO3}$ $0.84\,\%$ in massa bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ; neem voor de eindvloeistof $1.00\,\mathrm{m}^{3}$ met een dichtheid van $1.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{L}$ .

Deel I — Concentreren.

Bereken de concentraties lithium en magnesium in de geconcentreerde pekel.
Welk volume water verdampt per kubieke meter geconcentreerde pekel?
Waarom gebruikt men verdamping door de zon en geen verwarming?
Welk zout kristalliseert als eerste in de bekkens, en waarom?
Bereken de hoeveelheden stof lithium en magnesium in één kubieke meter.
Waarom moet magnesium verwijderd worden voordat lithium neergeslagen wordt?

Deel II — Magnesium en calcium verwijderen.

Schrijf de reactie op van magnesiumionen met gebluste kalk.
Bereken de massa gebluste kalk die nodig is (stoichiometrisch).
Bij welke pH is $99.9\,\%$ van het magnesium neergeslagen?
Waarom slaat lithium niet neer als zijn hydroxide?
Schrijf de verwijdering op van het ingebrachte calcium, met soda.
Bereken de massa soda die voor die stap nodig is.

Deel III — Lithiumcarbonaat.

Schrijf het neerslaan van lithiumcarbonaat op.
Bereken de massa soda die voor het lithium nodig is.
Bereken de theoretische massa lithiumcarbonaat.
Waarom gebeurt het neerslaan bij $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ?
Welke massa lithiumcarbonaat blijft opgelost in de vloeistof?
Hoe wordt het neerslag gewassen zonder er veel van te verliezen?

Deel IV — Balans.

Bereken de massa gewonnen lithiumcarbonaat.
Bereken het terugwinningsrendement van lithium.
Stel voor wat er met de vloeistof gebeurt.
Vergelijk het lithium in één kubieke meter met de wereldproductie van 2025: hoeveel kubieke meter zou die productie voorstellen?
Geef de massa lithiumcarbonaat die per kubieke meter geconcentreerde pekel gewonnen wordt.

Oplossing

Oplossing van Probleem 26.1.

1. Li $6.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ , Mg $2.4\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ . 2. Vier kubieke meter pekel geven er één: er verdampt drie kubieke meter water. 3. Zonlicht en het droge klimaat leveren de energie gratis. 4. Natriumchloride, verreweg het overvloedigste zout, raakt als eerste verzadigd. 5. Li $6000/6.9 = 870\,\mathrm{mol}$ ; Mg $2400/24.3 = 98.8\,\mathrm{mol}$ . 6. Magnesium zou met het carbonaat neerslaan en het product verontreinigen. 7. $\ce{Mg^2+ + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + Ca^2+}$ . 8. $98.8 \times 74.1 = 7.32\,\mathrm{kg}$ . 9. Er blijft $[\ce{Mg^2+}] = 9.88 \times 10^{-5}$ mol/L over: $\mathrm{pH} = 14.00 - \frac12(11.25 - 4.01) = 10.38$ . 10. Lithiumhydroxide is oplosbaar: bij deze pH ontstaat geen vaste stof. 11. $\ce{Ca^2+ + CO3^2- -> CaCO3}$ . 12. $98.8 \times 106.0 = 10.5\,\mathrm{kg}$ . 13. $\ce{2Li+ + CO3^2- -> Li2CO3}$ . 14. $435 \times 106.0 = 46.1\,\mathrm{kg}$ . 15. $435 \times 73.8 = 32.1\,\mathrm{kg}$ . 16. Lithiumcarbonaat is warm minder oplosbaar. 17. $0.0084 \times 1000 = 8.4\,\mathrm{kg}$ . 18. Met kleine volumes heet water, waarin het het minst oplosbaar is. 19. $32.1 - 8.4 = 23.7\,\mathrm{kg}$ . 20. $23.7/32.1 = 74\,\%$ . 21. Ze bevat nog lithium: ze wordt naar de bekkens teruggevoerd. 22. $2.9 \times 10^8/6.0 = 4.8 \times 10^{7}$ kubieke meter. 23. $24\,\mathrm{kg}$ (23.7) lithiumcarbonaat per kubieke meter.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Bekijk alle 852 begrippen in de begrippenlijst