wetenschap – Pagina 2

Het periodiek systeem Stikstof (N)

Laat een reactie achter / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 18 september 2012 17 september 2012

Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.

Vandaag nummer 7 van de 118 elementen, Stikstof (N)

periodiek systeem — Klik hierop om naar de wikipedia versie te gaan waarbij je gemakkelijk naar de verschillende elementen kunt doorklikken

Waar is stikstof te vinden?
Stikstof komt veel voor in het universum, zij het niet zoveel als koolstof of zuurstof: op elk stikstofatoom zijn er tien zuurstofatomen en vijf koolstofatomen. Op aarde bestaat onze atmosfeer voor 78% uit moleculaire stikstof (N₂). Erg veel moeite hoeven we dus niet te doen om stikstof te winnen: het koelen van lucht en fractionele distillatie is voldoende.Verder komt stikstof veel voor in levende wezens: stikstof is een essentieel onderdeel van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten. Buiten de aarde is de atmosfeer van Venus en interessante stikstofbron. De atmosfeer van onze zusterplaneet bestaat voor plm. 2% uit stikstof, maar omdat de gasdruk op Venus zo’n 95 atmosfeer is, vertegenwoordigt dit toch ruim twee keer zoveel stikstof als op aarde. Verder zijn de gas- en ijsreuzen interessante stikstofbronnen. Stikstofgeisers op de Neptunusmaan Triton verraadden een zee van vloeibaar stikstof.

Wat zijn de eigenschappen van stikstof?
Bij kamertemperatuur is moleculaire stikstof een gas. Pas bij temperaturen onder de 77 kelvin (bijna 200 graden onder nul dus) verandert stikstof in een vloeistof. De (drievoudige) binding tussen twee stikstofatomen is extreem sterk. Stikstof heeft drie ongepaarde elektronen, waarmee het drie covalente bindingen kan vormen, maar gezien de sterkte van de Nâ‰¡N binding reageert moleculaire stikstof moeilijk op kamertemperatuur. Organismen zoals Rhizobium bacteriën en mensen moeten dan ook erg veel moeite doen om deze binding los te wrikken. Met metalen vormt stikstof bij hoge temperatuur nitriden. Met zuurstof stikstofoxiden, nitrieten en nitraten. In combinatie met koolstof en waterstof ontstaan amines, als er aan de koolwaterstof ook een zuurgroep (COOH) komt te hangen, ontstaan aminozuren, die essentieel zijn voor de vorming van aards leven.

Toepassingen
De toepassing van stikstofverbindingen is bijzonder groot. Ammoniumverbindingen en nitraten zijn belangrijke kunstmeststoffen. Ammoniumnitraat zelf is naast een kunstmeststof in combinatie met een koolwaterstof zoals dieselolie of kerosine als koolstofbron een veelgebruikt, goedkoop explosief. Nitraten zijn ook een onderdeel van buskruit en nitroglycerine, het product van de reactie tussen glycerine en nitreerzuur (salpeterzuur plus zwavelzuur) is een bekend explosief. Cyanides worden gebruikt in de mijnbouw voor het uitlogen van goud. Ammonia is bekend als schoonmaakmiddel. Ammoniak is de basis voor de productie van salpeterzuur. Aniline, een organische verbinding met een -NH₂ groep, is de basis voor de chemie van veel kleurstoffen. Stikstofoxide NO speelt een grote rol als neurotransmitter, dat wil zeggen in het doorgeven van signalen van de ene zenuwcel naar de andere. Bovendien wordt vloeibare stikstof ook gebruikt in de computerwereld om zeer extreme overklok-resultaten te behalen.

Ook in de vorm distikstof of N₂ is stikstof erg interessant voor de industrie.

Het periodiek systeem Koolstof (C)

Laat een reactie achter / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 17 september 2012 16 september 2012

Vandaag nummer 6 van de 118 elementen, Koolstof (C).

Waar komt veel koolstof voor?
Koolstof is na waterstof, helium en zuurstof het meest voorkomende element in het heelal, omdat in zware sterren door kernfusie aan het einde van hun leven enorme hoeveelheden koolstof (uit helium) worden gemaakt. Bij supernova’s komen dan ook enorme wolken koolstofrijk stof vrij, die volgens de laatste theorieën de bouwstenen leverden voor het ontstaan van leven. Ook op aarde komt veel koolstof voor, vooral in de vorm van carbonaten, gesteenten waarin het CO₃^2- ion voorkomt. Ook in de oceanen komen veel carbonaationen voor, waar ze verantwoordelijk zijn voor het stabiliseren van de zuurgraad van het zeewater. Daarnaast kent de aarde ook de nodige zuivere koolstof in de vorm van steenkool, grafiet en diamant. Fossiele brandstoffen bestaan uit koolwaterstoffen, zoals methaan (aardgas; CH₄) en ingewikkelder ketens. Ook de lucht bevat koolstof in de vorm van CO₂, kooldioxide. Buiten de aarde zijn de veel voorkomende chondrieten, koolstofrijke asteroïden een interessante koolstofbron. De atmosfeer van Venus bestaat vrijwel geheel uit een dikke mantel kooldioxide; ook gasreuzen als Jupiter en Saturnus bevatten het nodige koolstof in de vorm van methaan. De Saturnusmaan Titan kent een in het zonnestelsel unieke methaankringloop, met methaanmeren en methaanregens.

Wat zijn de eigenschappen van koolstof?
Koolstof is een klein en licht atoom met in de kern 6 protonen en 6 (₁₂C, plm. 99%) of 7 (₁₃C; 1,1% van alle koolstof op aarde) neutronen. Omdat van de zes elektronen van koolstof maar liefst vier bindingen vormen en het atoom zo klein en licht is, vormen zuivere koolstofmaterialen de sterkste materialen die ons bekend zijn. Grafeen, moleculair kippengaas, en diamant bestaan uit zuiver koolstof en hebben treksterktes die uit science fictionboeken lijken te komen. Om een grafeen- of diamantvezel met een doorsnede van 1 mm² te breken, is een kracht van 1 050 000 N nodig (het gewicht van twintig volwassen Afrikaanse mannetjesolifanten van 5 ton elk). Dankzij koolstof kunnen we daarom in theorie een ruimtelift bouwen. Koolstof kan zowel elektronen afstaan als opnemen, waardoor de koolstofchemie (beter bekend als organische chemie) extreem rijk en complex is. De reden overigens waarom de scheikunde is onderverdeeld in organische chemie (waaronder biochemie) en anorganische chemie(de rest; chemie dus waarbij koolstof niet betrokken is). Koolstof verdampt direct als vaste stof (sublimatiepunt boven de 4000 graden) en vormt alleen onder hoge druk en temperatuur een vloeistof. Koolstof is een halfgeleider, maar uit recente ontdekkingen blijkt dat koolstofnanobuisjes ongeveer even goed stroom geleiden als koper en aluminium en deze metalen dus kunnen vervangen.

Toepassingen
Koolstof komt voor in de vorm van koolwaterstoffen, met name de fossiele brandstoffen aardgas en ruwe olie. Uit ruwe olie wordt in de petrochemische industrie onder andere benzine en kerosine gedestilleerd en het dient als basis voor veel synthetische stoffen, waaronder plastics.

Andere toepassingen zijn:

De isotoop ¹⁴C (ontdekt op 27 februari 1940) wordt gebruikt bij koolstof-14-datering.
Grafiet vormt het “streepvormend” deel in potloden, waarbij ook nog klei wordt toegevoegd voor stevigheid.
Diamanten (pure koolstof) vinden toepassing in (kostbare) sieraden en worden om hun hardheid onder andere toegepast in boorkoppen.
Bij de productie van staal is koolstof een van de stoffen die met het ijzererts wordt gemengd.
In kernreactors wordt grafiet in staven toegepast om het kernsplijtingsproces te modereren, ofwel beheersbaar te houden.
De chemische en structurele eigenschappen van fullerenen maken dat voor deze koolstofcomplexen misschien een veelbelovende rol is weggelegd in de nanotechnologie.
In fijnverdeelde toestand (actieve kool) heeft kool een hoog specifiek oppervlak en kan gebruikt worden als adsorbeermiddel. Het wordt wel gebruikt als filtermateriaal om vloeistoffen te ontkleuren en zelfs ingeslikt om gifstoffen uit het maag-darmkanaal te verwijderen (‘Norit’).
Elektronica weerstanden (grafietweerstand); koolstof is een zeer goede stroomgeleider maar als een redelijk grote stroom door in een tot verhouding zeer dun staafje grafiet moet lopen ontstaat een hogere weerstand. Grafiet heeft daarbij als voordeel dat deze niet snel doorsmelt. (Hoe hoger de stroom, hoe groter de temperatuur, en hoe groter de weerstand.)
Koolhydraten als ethanol, suikers als sacharose, glucose, fructose, zetmeel enz.
Plantaardige oliën en vetten en de verwerking daarvan in voeding en oleochemie.
Als allerbelangrijkste: het element koolstof is onmisbaar voor alle levende wezens: alle organische verbindingen bevatten het element koolstof.

Het periodiek systeem Boor (B)

3 reacties / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 14 september 2012 18 september 2012

Vandaag nummer 5 van de 118 elementen, Boor (B).

Waar komt boor veel voor?
Boor is een vrij zeldzaam element: de aardkorst bestaat slechts voor ongeveer een honderdduizendste deel uit boor. Boor komt op aarde niet in zuivere vorm voor, maar opgelost in water of in mineralen zoals boraten. 63 procent van de gemakkelijk winbare boorreserves bevinden zich in één land: Turkije, om precies te zijn in de provincies EskiÅŸehir, Kütahya en BalÄ±kesir. In de Amerikaanse Mojavewoestijn bevindt zich een grote dagbouwmijn die meer dan de helft van alle boor ter wereld produceert. Hoewel boor één van de eenvoudigste kernen heeft, wordt het element alleen gevormd onder invloed van kosmische straling en niet in sterren, waardoor het ook in dit heelal zeldzaam is.

Wat zijn de eigenschappen van boor?
Boor is een licht atoom met vijf protonen en zes (₁₁B) resp. vijf (₁₀B) neutronen in de kern. In zuivere vorm is boor een extreem hard, zwart halfmetaal dat pas boven de 2000 graden smelt. De isotoop boor-10, die 19,9% van alle aardse boor uitmaakt, is zeer effectief in het vangen van neutronen. Boor-11, verantwoordelijk voor de rest, kan in theorie voor neutronloze kernfusie gebruikt worden. Als een proton op een boor-11 kern af wordt gevuurd met een voldoend hoge energie (500 keV, de energie dus die een proton krijgt door 500 000 volt spanningsverschil), ontstaat koolstof-12 dat bij deze energie direct uiteenvalt in drie relatief ongevaarlijke alfadeeltjes oftewel heliumkernen, zonder dat neutronen vrijkomen die andere atomen radioactief kunnen maken. Helaas zijn de technische uitdagingen enorm. Boor kan net als stikstof drie (in bepaalde gevallen zelfs vijf) atoombindingen vormen met andere atomen. Omdat het booratoom maar klein is, dus ladingen dicht bij elkaar liggen en er veel atoombindingen per centimeter zijn, doen veel borides (zoals het extreem harde stikstofboride, BN, waarvan de kubische vorm bekend staat als borazon) qua hardheid maar weinig tot niets onder voor koolstofverbindingen zoals diamant.

Toepassingen
Boorzuur wordt veel gebruikt in de textielindustrie. Boorsilicaatglazen zijn technisch erg belangrijk. In vuurwerk geeft toevoeging van het element in amorfe vorm een groene kleur. Boorverbindingen worden onderzocht en toegepast in een breed spectrum van biochemische toepassingen zoals suikerdoorlatende membranen, sensors voor koolhydraten, bestrijding van artritis en in neutronentherapie. ¹⁰B heeft een grote werkzame doorsnede voor neutroneninvangst en wordt daarom ook in de nucleaire industrie toegepast, bijvoorbeeld in regelstaven in kernreactoren. Boranen zijn wel voorgesteld als raketbrandstof omdat bij verbranding een grote hoeveelheid energie vrijkomt.

Het periodiek systeem Beryllium (Be)

Laat een reactie achter / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 13 september 2012 13 september 2012

Vandaag nummer 4 van de 118 elementen, Beryllium (Be).

Waar wordt veel beryllium aangetroffen?
Beryllium is een vrij zeldzaam element dat vooral in de aardkorst wordt teruggevonden. In zeewater is de concentratie extreem laag. Mineralen waarin veel beryllium voorkomt zijn o.a. beryl (w.o. smaragd) en bertrandiet. Deze komen voor in onder meer Madagascar, Rusland, de VS en Brazilië.

Wat zijn de eigenschappen van beryllium?
Beryllium is ongeveer twee maal zo dicht als water (dus vijf maal zo licht als staal) en in enkele opzichten (elasticiteitsmodulus, buigresistentie) qua sterkte superieur aan staal, wat het tot een gewild constructiemateriaal maakt. Beryllium is in combinatie met een alfadeeltjes afgevende bron als radium een sterke neutronenbron, waardoor het materiaal ook voor nucleaire toepassingen wordt gebruikt. Een uitermate naar trekje van het element is echter de extreme giftigheid. Blootstelling aan berylliumdamp of berylliumstof leidt tot berylliose, een bij zware vergiftiging dodelijke ziekte.

Toepassingen
Het is een goed materiaal om rÃ¶ntgenvensters van te maken omdat deze straling gezien de lage massadichtheid van beryllium niet sterk wordt geabsorbeerd en het metaal aan de andere kant sterk genoeg is om een vacuümsysteem te kunnen afsluiten.

Wanneer het blootgesteld wordt aan Î±-straling, heeft het de eigenschap neutronen vrij te geven. Het wordt dus wel als een zwakke neutronenbron gebruikt.

Vooral in legeringen met koper wordt het element veel toegepast omdat deze materialen goede eigenschappen vertonen. Ze zijn goede geleiders van zowel elektriciteit als warmte, ze zijn licht, sterk, stijf en hard en weerstaan corrosie en vermoeiing. Ze worden toegepast in puntlaselektroden, veren en elektrische contacten. Ze worden veel in de luchtvaart-, ruimte- en defensie-industrie toegepast.

Ook in de nucleaire industrie vindt het element toepassing, het heeft een lage doorsnede voor het invangen van thermische neutronen. Beryllium vormt ook een essentieel onderdeel voor een nieuw type zuiniger en veiliger brandstofstaven voor kernreactoren.

Berylliumoxide (BeO) wordt wel toegepast vanwege zijn goede warmtegeleiding, sterkte, hardheid en zijn bijzonder hoge smeltpunt. Het is in tegenstelling tot het metaal een isolator.

Berylliumoxide wordt steeds vaker als materiaal voor luidsprekerconussen toegepast.

Het periodiek systeem Lithium (Li)

2 reacties / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 12 september 2012 12 september 2012

Vandaag nummer 3 van de 118 elementen, Lithium (Li).

Waar kan lithium worden gevonden?
Het meeste lithium die in het heelal wordt aangetroffen is volgens de tegenwoordige inzichten ontstaan tijdens de Big Bang, hoewel ook jonge sterren een beetje lithium maken. Lithium is extreem reactief door het ene ‘extra’ elektron en komt op aarde dan ook alleen in de vorm van lithiumzouten voor. Omdat lithium beter in water oplost dan het zwaardere natrium, wordt in een pekeloplossing onder een zoutvlakte het lithium geconcentreerd in de pekel onder de zoutlaag: de reden waarom veel lithium wordt gevonden onder bijvoorbeeld het opgedroogde zoutmeer Salar del Uyuni in Bolivia. In oudere sterren komt lithium veel minder voor dan in aardachtige planeten, gaswolken en gasreuzen omdat het lithium in de kern wordt afgebroken: in tegenstelling tot helium is de kern van lithium veel minder stabiel.

Eigenschappen van lithium
Lithium is het lichtst bekende metaal en kan met een dichtheid van 0,53 maal die van water zelfs op water drijven. Als alkalimetaal is het zeer reactief: lithium reageert heftig met water en oxideert in de lucht spontaan. De meest voorkomende lithiumisotoop, Li-7 (92,5%), heeft in de kern 3 protonen en 4 neutronen. Het iets lichtere Li-6 (7,5%) een gelijk aantal protonen en neutronen.

Toepassingen

Lithiumcarbonaat en lithiumcitraat worden als medicijn gebruikt bij de onderdrukking van manie en depressie. In de volksmond worden deze medicijnen slechts aangeduid met de naam van de werkzame component (het Li⁺-ion) Lithium.
Lithium-6 en Li-7 worden veel gebruikt in waterstofbommen. Als lithium-6 wordt bestraald met neutronen, ontstaat het radioactieve tritium (waterstof-3), dat de explosie in waterstofbommen veel zwaarder maakt. Dit maakt lithium ook interessant voor kernfusie.
Lithium wordt toegepast in oplossingen voor warmteuitwisseling. Het heeft een grote specifieke warmte.
Het Li⁺ ion is bijzonder klein. Er zijn enkele vaste stoffen met een gelaagde structuur waar het tussen de lagen kan indringen. Deze interkalaten zijn interessante materialen voor droge batterijen.
Lithium heeft een hoge elektrochemische potentiaal. Het metaal wordt gebruikt in de organische synthese.
De halogeniden, zoals lithiumchloride en lithiumbromide, zijn hygroscopisch en worden als droogmiddelen gebruikt.
Het stearaat is een veelgebruikt smeermiddel bij hoge temperaturen.
Lithium wordt toegevoegd aan speciale glassoorten, zoals glas voor telescoopspiegels.
De reactiviteit van lithium met water wordt wel gebruikt als energiebron voor het aandrijven van een torpedo.

Het periodiek systeem Helium (He)

3 reacties / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 11 september 2012 11 september 2012

Vandaag nummer 2 van de 118 elementen, Helium (He)

Waar is veel helium te vinden?
Helium is na waterstof het meest voorkomende element in het heelal. Ongeveer een kwart van alle uit atomen bestaande materie bestaat uit helium. Helium komt veel voor in de zon – het element werd voor het eerst ontdekt op de zon, door de spectraallijnen van helium in het zonlicht. Ook de gasreuzen bevatten veel helium. Op aarde is helium erg schaars omdat het aardse zwaartekrachtsveld veel te zwak is om helium bij aardse temperaturen vast te kunnen houden. Alleen in aardgas uit bepaalde bronnen bevindt zich veel helium, dat vrij is gekomen door radioactiviteit. Het dunne laagje maanstof op de maan heeft het nodige helium geabsorbeerd uit de zonnewind.

Eigenschappen van helium
Vrijwel alle helium bestaat uit helium-4, met in de atoomkern 2 protonen en 2 neutronen. Bij veel radioactieve processen zenden atoomkernen een alfadeeltje uit, m.a.w. een helium-4 kern. Verder is er het zeldzame helium-3, met slechts één neutron in de kern. Er zijn geen chemische verbindingen bekend: helium is het meest volmaakte edelgas dat we kennen. Het atoom is zo evenwichtig, dat de ladingsverschillen pas 4 graden boven het absolute nulpunt sterk genoeg zijn om helium vloeibaar te maken. Een unieke en bizarre eigenschap van vloeibaar helium is dat het een supervloeistof vormt. Een beker met supervloeibaar helium stroomt over de randen leeg. Ook is de stroperigheid nul: als de aardse oceanen gevuld zouden zijn met supervloeibaar helium, zou een schip zonder motor maar met een bepaalde beginsnelheid, de oceaan over kunnen steken.

Toepassingen
Ballonnen

Helium wordt vaak gebruikt als vulmiddel voor ballonnen en luchtschepen, die immers lichter dan lucht moeten zijn. Men kan dan denken aan reclametoepassingen, maar ook atmosferisch en militair onderzoek zijn belangrijke toepassingen. Helium verdient de voorkeur boven waterstof omdat het niet brandbaar is, en daarmee veiliger.

Het stijgvermogen van helium is 93% van dat van waterstof, een goede vervanging dus. Wel is helium veel kostbaarder dan waterstof, want het is moeilijker te winnen. Bovendien kan het niet met de cascademethode vloeibaar gemaakt worden, waardoor het duur in het gebruik is, bijvoorbeeld bij transport en ook bij toepassing als koelmiddel, vergeleken met vloeibare stikstof.

De vooroorlogse zeppelins konden niet met helium gevuld worden, omdat alleen de Amerikanen in grote hoeveelheden over dit kostbare gas beschikten en het niet aan Duitsland wilden leveren. Duitsland was officieel nog een bevriende staat, maar men was er niet zeker van dat het land van Adolf Hitler het gas alleen voor vredelievende doeleinden zou gebruiken. De zeppelins werden dus met waterstof gevuld, wat in1937 resulteerde in de ramp met de kolossale Hindenburg, waarna voor de zeppelins het doek viel.

Koelmiddel
Doordat helium het laagste smelt- en kookpunt heeft van alle elementen is het een zeer geschikt koelmiddel voor veel toepassingen die extreem lage temperaturen behoeven, zoals supergeleidende magneten en cryogene research en kernreactoren. In vloeibare vorm wordt het gebruikt bij MRI-scans in de medische sector, als koeling voor de supergeleidende elektromagneten.

Diepzeeduiken
Diepzeeduikers ademen vaak een mengsel van helium en zuurstof in, mede omdat zuurstof bij hogere omgevingsdruk giftig is en stikstof onder hoge druk kan leiden tot stikstofnarcose en caissonziekte. Door een deel van de zuurstof en stikstof te vervangen worden deze effecten beperkt. De lage dichtheid van helium zorgt verder voor een afname van de viscositeit van het ademmengsel waardoor het makkelijker adembaar is bij hoge omgevingsdruk.

Overige
Van de chemische inertie wordt gebruikgemaakt bij toepassing als draaggas in de gaschromatografie, als beschermgas bij booglassen en als gas waarin silicium– en germanium-kristallen kunnen aangroeien.

Tot het scala van toepassingen behoort ook het gebruik in gasontladingslampen waar het voor een goudgeel licht zorgt. Vanwege het kleine molecuul wordt het gebruikt voor lektesten, bijvoorbeeld van drukvaten. Het vat wordt dan onder druk gezet met helium, waarna in een stikstof-omgeving het aantal heliumatomen wordt gemeten; zijn die er niet, dan is het vat lekdicht. Voor raketaandrijving wordt afdampend gas gebruikt, dat vrijgelaten wordt uit een houder met vloeibaar helium onder hoge druk. Verder wordt het gas toegepast in supersonische windtunnels.

Het periodiek systeem Waterstof (H)

9 reacties / Scheikunde, Wetenschap / Door Douwe / 10 september 2012 10 september 2012

Een serie artikelen over de verschillende elementen. De legoblokjes waarmee wijzelf, onze aarde en de materie van het universum is opgebouwd hebben allemaal hun eigen specifieke eigenschappen. In deze serie gaan we stap voor stap langs elk element en kijken we wat voor zinvolle zaken de Wikipedia erover te zeggen heeft, met daarnaast een interessant filmpje van de universteit van Nottingham waarmee verschillende experimenten met het betreffende element worden gedaan.

Om de spits af te bijten het eerste element van de 118, Waterstof (H)

Waar komt waterstof voor?

Waterstof is het lichtste en meest voorkomende element. Zuiver waterstof, H₂, is een brandbaar, zelfs explosief gas en komt op aarde alleen in zeer kleine hoeveelheden in aardgas voor. Vrijwel alle waterstof op aarde komt gebonden, in de vorm van water en koolwaterstoffen, voor. De zon en de gasreuzen Jupiter en Saturnus bestaan voor het grootste deel uit waterstof. Ongeveer driekwart van alle uit atomen ogebouwde materie in het heelal bestaat uit waterstof.

Eigenschappen van waterstof
De verreweg meest voorkomende soort, protium, bestaat uit slechts één proton met daarom heen een elektron. Deuterium heeft naast een proton ook een neutron in de kern, het radioactieve tritium zelfs twee neutronen. Waterstof kan slechts een enkelvoudige chemische binding vormen omdat het maar één elektron heeft. Je vindt waterstofatomen daarom altijd aan de uiteinden van moleculen waar het deel van uitmaakt. Wel kan waterstof zogeheten waterstofbruggen vormen, het gevolg van de aantrekkingskracht tussen de positief geladen waterstofatomen en de negatief geladen zuurstofatomen in bijvoorbeeld water. Deze zijn ongeveer 10% zo sterk als een normale atoombinding. Bestonden deze niet, dan was water een gas, net als kooldioxide.
Onder zeer hoge druk verandert waterstof in een metaal (de reden dat Jupiter een zo sterk magnetisch veld heeft).
Als waterstofkernen samensmelten tot helium komen zeer grote hoeveelheden energie vrij, per kilogram waterstof rond de 330 000 megajoule (iets minder dan 100 000 kWh, voldoende om een Nederlandse familie levenslang van stroom te voorzien).

Toepassingen
Voor industriële toepassingen zijn grote hoeveelheden waterstof nodig in zogenaamde hydrogenatiereacties, onder andere in het Haber-Boschproces waarin ammoniak geproduceerd wordt, het harden van vetten en oliën en de productie van methanol.

Andere toepassingen waar waterstof voor nodig is:

Hydroalkylatie, hydro-ontzwaveling, hydrokraken.
Productie van zoutzuur, lassen, als raketbrandstof, en voor reductie van metaalertsen.
Vloeibaar waterstof wordt gebruikt bij cryogeen onderzoek
Waterstof 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.
Waterstof wordt gebruikt voor het koelen van generatoren met een vermogen groter dan 200 MW.
Het waterstofisotoop deuterium wordt in nucleaire toepassingen gebruikt als moderator om neutronen te vertragen. Deuteriumverbindingen vinden ook toepassingen in de chemie en biologie bij studies naar isotoopeffecten op reacties, en voor gebruik in NMR-experimenten en neutronenverstrooiing waar gewoon waterstof de meting zou verstoren.
Het waterstofisotoop tritium wordt geproduceerd in kernreactoren en is nodig voor de fabricage van een waterstofbom, in biologische en biomedische wetenschappen gebruikt als isotooplabel, en als stralingsbron in lichtgevende verf.
Deuterium en tritium worden ook gebruikt als brandstof in experimentele kernfusie reactoren zoals ITER.

James Burke: Connections & The Day the Universe Changed

2 reacties / Filosofie, Ideeën en techniek, Mensheid, Techniek, Wetenschap / Door Douwe / 28 augustus 2012 28 augustus 2012

Toen ik de documentaire series van James Burke een aantal jaren geleden voor het eerst had gedownload was ik direct een grote fan. Hij legt de wereld om ons heen uit en gaat daarbij in op hoe de technologie om ons heen die we vaak als vanzelfsprekend aannemen tot stand is gekomen en welke wetenschappers hier de benodigde uitvindingen voor hebben gedaan. Hij gaat in op de wetenschappelijke achtergrond maar ook op de omstandigheden waarin deze ontdekkingen werden gedaan door deze wetenschappers waren. Kortom hij bekijkt en belicht de verbanden tussen historie en nu en tussen wetenschap en technologie op een zeer informatieve wijze. Een echte aanrader.

Inmiddels zijn de documentaire series van James Burke ook volledig online te bekijken. Hieronder de links en de online videospelers.

Als eerste Connections.

Connections explores an Alternative View of Change (the subtitle of the series) that rejects the conventional linear and teleological view of historical progress. Burke contends that one cannot consider the development of any particular piece of the modern world in isolation.

Rather, the entire gestalt of the modern world is the result of a web of interconnected events, each one consisting of a person or group acting for reasons of their own (e.g., profit, curiosity, religious) motivations with no concept of the final, modern result of what either their or their contemporariesâ€™ actions finally led to. The interplay of the results of these isolated events is what drives history and innovation, and is also the main focus of the series and its sequels.

To demonstrate this view, Burke begins each episode with a particular event or innovation in the past (usually Ancient or Medieval times) and traces the path from that event through a series of seemingly unrelated connections to a fundamental and essential aspect of the modern world. For example, The Long Chain episode traces the invention of plastics from the development of the fluyt, a type of Dutch cargo ship.

Watch the full documentary now (30 episodes, each 45 minutes long)

En daarna The Day The Universe Changed.

The Day the Universe Changed is a ten-part documentary television series presented by science historian James Burke. The series tells a series of stories of how specific scientific and technological advances have shaped the Western way of life.

The series posits that when oneâ€™s view of the universe changes, the universe itself effectively changes. The seriesâ€™ primary focus is on the effect of advances in science and technology on western philosophy. The title comes from the philosophical idea that the universe essentially only exists as you perceive it through what you know; therefore, if you change your perception of the universe with new knowledge, you have essentially changed the universe itself.

To illustrate this concept, James Burke tells the various stories of important scientific discoveries and technological advances and how they fundamentally altered how western civilization perceives the world. The series runs in roughly chronological order, from around the beginning of the Middle Ages to the present.

Watch the full documentary now (10 episodes â€“ 7,5hrs)

Wordt het niet de hoogste tijd dat deze serie ook met Nederlandse ondertitels uitkomt? Of nog beter dat we in Nederland een soortgelijke serie gaan maken maar dan up to date qua wetenschap en hedendaagse productiemethoden voor documentaires? Dit kan dan direct als ideale basis dienen voor een online school in Nederland wat het begrip over de natuurwetenschappen voor jong en oud in Nederland aanzienlijk kan vergroten.

Aanverwante artikelen:
-) Online onderwijs een ware revolutie
-) Online leren programmeren via The Code Academy
-) Eerdere artikelen op visionair over de online Khan Academy

De voortbestaanswaarde van religie

79 reacties / Analyses, Filosofie, Ideeën, Mensheid, Visionaire vragen, Wereld, Zonnestelsel / Door Douwe / 4 augustus 2012 4 augustus 2012

eatsurvivereproduce — Eten, overleven, reproduceren, het basispatroon wat de meeste organismen (onbewust?) lijken te volgen.

Het basispatroon wat alle levende organismen bewust of onbewust lijken te volgen is voortbestaan.

Bijna alles is dan ook uit te drukken in relatie tot de voortbestaanswaarde die iets heeft, bekeken vanuit een bepaald individu wat meedoet aan dit voortbestaansspel.

Hoe zit dat eigenlijk met religie? Hoe verhouden voortbestaan en religie zich? En als we deze relatie goed begrijpen is het dan wellicht mogelijk een religie te ontwerpen die het voorbestaan van de mensheid kan bevorderen?

De voortbestaanswaarde van religies
Bijna overal op aarde zijn religies ontstaan, blijkbaar hebben religies dus een bepaalde waarde voor het voortbestaan van mensen. Wat is deze voortbestaanswaarde?

Als eerste zijn religies een instrument om mensen op het gebied van gedachten en ideeën over de wereld bij elkaar te krijgen. In die zin zorgt het dus voor verbinding van individuen in een soort overkoepelende identiteit. Religie is een prachtig en relatief vreedzaam wapen om mensen met de neuzen dezelfde kant op te krijgen. En het kan het groeps en identiteitsgevoel van mensen sterk vergroten.

religions20of20the20earth — Wat voor voortbestaanwaarde hebben de verschillende religies voor hun volgelingen?

Ten tweede lijkt religie ook ideeën goed te kunnen conserveren en te kunnen verspreiden over lands en tijdsgrenzen heen. Neem de bijbel als voorbeeld, je doet een setje aannames, verkondigd het als de waarheid in je officiële boek en ruim 2000 jaar later zijn er nog steeds wereldwijd mensen te vinden die letterlijk geloven wat je hebt geschreven. Religie kan voor bepaalde ideeën dus een enorm nuttig middel zijn om lang te overleven.

Als derde kan religie angst bij mensen wegnemen door antwoorden te verzinnen op zaken die onmogelijk te weten zijn. De zin van het leven van iemand, is er leven na de dood, hoe is het universum ontstaan, etc. Ongeacht of het antwoord waar is of niet levert het idee dat er een antwoord is wel rust op voor mensen en kan religie zo een stress verlagende werking hebben.

Tot slot zijn er wellicht nog andere zaken te bedenken hoe religie goed is voor het voortbestaan, speculaties hierover zijn van harte welkom in de reacties.

Patronen van voortbestaan in religies
De waarde van het voortbestaan van een religie komt niet zozeer voort uit de religie zelf maar meer uit hoe goed deze aansluit bij het voortbestaan van de leden ervan op dat moment en in die situatie. Je ziet dat veel religies dan ook de nadruk leggen op patronen die het voortbestaan sterk bevorderen, bijvoorbeeld het stimuleren van veel kinderen krijgen. Echter er is in de natuur niet 1 ultieme voortbestaanstrategie. Het is meer een spel waarbij strategieën continue kunnen veranderen afhankelijk van de fysieke omstandigheden en de medespelers in het spel.

Hiermee lijkt een voordeel van religies, dat ze ideeën zo goed kunnen conserveren, ook een nadeel te worden. Sommige van de voortbestaanspatronen die op het ene moment goed werken moeten soms geupdate worden voor nieuwe situaties. Maar als deze oude ideeën als dogma’s in de leer zijn vastgeketend is het extreem moeilijk dit te veranderen. Zo kan een regel die ooit goed was voor het voortbestaan door nieuwe omstandigheden opeens een nadeel worden voor het voortbestaan in de huidige situatie.

Trichinella_larvaeG — De Trichinella parasiet is waarschijnlijk de reden dat het eten van varkensvlees zowel in de joodse traditie als in de islam is verboden.

Bepaalde parasieten in varkens (Trichinosis) zorgden ervoor dat het eten van varkensvlees 2000 jaar geleden in bepaalde gebieden wellicht zeer slecht was voor het voortbestaan, maar goed zo een regel is inmiddels vrij zinloos geworden als je het ware probleem van het probleem hebt weten te achterhalen en dit gewoon goed op kunt lossen.

Hetzelfde kan worden gezegd voor iets als homoseksualiteit. Op het moment dat je elk extra mens in je gemeenschap goed kunt gebruiken is het wellicht nuttig om mensen te forceren vooral heteroseksuele relaties aan te gaan zodat je een optimaal aantal nieuwe mensen krijgt. Tegenwoordig met onze enorme bevolking op de wereld lijkt dat echter een beetje onzinnig en is het wellicht nuttiger de gevoelens van mensen te respecteren en kan dat ook prima zonder dat dit nu echt een nadeel heeft voor het voorbestaan van de gemeenschap.

Voortbestaan als religie
Is het met bovenstaande kennis wellicht mogelijk om juist een religie te beginnen die zo goed mogelijk aansluit bij het voortbestaan van de mensheid van vandaag de dag. En hoe zou zo een religie eruit kunnen zien? Als je kijkt naar de basis van het voortbestaan dan zou gezond lekker eten en goede sex een basisvoorwaarde voor de religie zijn. Dit is namelijk iets wat elk levend organisme wat zich geslachtelijk voortplant aan zou dienen te spreken.

Rocket-Launch-for-rocket-scientist-blog_8.22.11 — Ruimtevaart is een absoluut vereiste voor het lange termijn voortbestaan van de mensheid

Daarnaast is het wellicht nuttig om de wetenschappelijke methode te integreren in de religieuze leer, omdat controleerbare kennis vergaren over het fysieke universum een nuttige voortbestaansstrategie lijkt te zijn voor de mensheid. En door dit te integreren kun je wellicht ook verkomen dat je begint achter te lopen en vast komt te zitten in dogma’s. En tot slot is het logisch om ruimtevaart tot één van de hoofdpilaren van je religie te benoemen omdat de mensheid zichzelf verder zal moeten verspreiden dan alleen de aarde wil het op de lange termijn blijven voortbestaan.

Gezond lekker eten, goede sex, objectieve controleerbare kennisvergaring en ruimtevaart als 4 pijlers van een hedendaagse moderne religie, Is dat wat?

Wat denken de lezers hier zou dit een goed idee zijn of juist niet, missen er wellicht nog wat pijlers die onderdeel zouden moeten zijn van een moderne religie? En zo ja welke? Commentaar en ideeën zijn zeer welkom voor een levendige leerzame discussie :)

Aanverwante artikelen:
-) Zijn alle culturen gelijkwaardig?
-) In het licht van voortbestaan
-) Het begin en einde van goed en kwaad
-) Diversiteit, de bouwsteen van het leven
-) De dood, een verkenning

Boris Pasternak schilderde dit portret van Nikolai Fyodorov, de grondlegger van het kosmisme.

Kosmisme, de religie van de toekomst

27 reacties / Analyses, Ideeën / Door Germen Roding / 20 juli 2012 25 mei 2021

Religies zijn hopeloos uit de tijd, is de gedachte van de meeste mensen. Is er een religie te bedenken die wél aansluit bij de moderne wetenschap? In de negentiende eeuw dachten enkele Russen, waaronder de geniale raketpionier Konstantin Tsiolkovsky, al na over deze vraag. Maak kennis met het kosmisme, een inherent positief en op de toekomst gericht wetenschappelijk geïnspireerd geloof.

Kosmisten geloven dat het de lotsbestemming is van onze soort om het universum te koloniseren en ruimtetijd naar onze hand te zetten. Het kosmisme houdt hiermee al rekening met toekomstige ontdekkingen, die wat we ons op dit moment kunnen voorstellen verre zullen overtreffen. Het kosmisme is ontstaan in het negentiende-eeuwse tsaristische Rusland, maar is door de sterke wetenschappelijke oriëntatie nu actueler dan ooit.

Russisch kosmisme
De raketpionier Konstantin Tsiolkovsky en de mysticus Nikolai Fedorov ontwikkelden eind negentiende eeuw de filosofie die later bekend zou worden als Russisch kosmisme. Volgens deze op het christendom geïnspireerde wetenschappelijke filosofie (lees bijvoorbeeld hier een kosmistisch manifest) is de wetenschap een instrument, gegeven door God om ons in staat te stellen de doden weer tot leven te wekken en eeuwig leven te bereiken. Het was dit kosmisme wat de werkelijke drijfveer was achter het Sovjet-ruimtevaartprogramma en de Russische ruimtevaartpioniers inspireerde tot hun werk.

Sommige kosmisten geloven dat er in de toekomst wezens zullen bestaan die door hun almacht veel weg zullen hebben van goden, en in staat zullen zijn ruimtetijd zo te manipuleren dat ze vanuit de toekomst het verleden aan kunnen passen. Veel kosmisten geloven in buitenaards leven dat nu al dit “goddelijke” stadium heeft bereikt.

‘God regeert vanaf de toekomst’
In een eerder artikel beschreef Visionair de ontdekking dat kwantuminformatie fundamenteel niet verloren kan gaan: het universum onthoudt alles. Het zou dus in principe voor een oneindig krachtig brein mogelijk zijn om ons deze informatie terug te halen en opnieuw tot leven te wekken. Dit zou betekenen dat er inderdaad zoiets zal bestaan als een eeuwig leven en opstanding uit de dood. Er kan als het ware een kopie van ons – en van elk mens dat ooit heeft geleefd – worden gereconstrueerd uit deze informatie. Of het ooit zal gebeuren is de vraag, maar in principe kan het door terugrekenen. Op die manier zouden we in de toekomst weer tot leven kunnen worden gewekt en in een “nieuwe hemel en nieuwe aarde” kunnen verblijven. Misschien leven we nu al in een virtuele realiteit.

Anders dan bestaande religies, die wetenschap tegenwerken of op zijn best tolereren als manier om God te leren kennen (christendom a la Galilei), is kosmisme een religie die het beoefenen van wetenschap ziet als hoeksteen. Is het onze bestemming dat we op andere planeten rond zullen lopen? Ik denk het wel. Ik hoop dat tegen de tijd dat de technologie ons of onze nazaten de macht van goden geeft, wij ook de wijsheid van goden zullen hebben.

Lees ook
Extropisme: op weg naar het Paradijs