In de NRC van 15 mei 2021 lezen we over verschillende manieren om zuurstof te maken:
“Uit India en Zuid-Amerika komen verontrustende berichten over het opraken van medicinale zuurstof voor Covid-19 patiënten. Hoe kan die zuurstof opraken, terwijl er in de lucht zoveel voorhanden is?”
a) Zoek op hoeveel procent zuurstof er in de lucht zit en uit welke andere stoffen de lucht die je inademt nog meer bestaat.
Droge lucht bestaat uit 78% stikstof, 21% zuurstof en 1% argon en tussen de 0,1 en 4% waterdamp. Warme lucht bevat gewoonlijk meer waterdamp dan koude lucht. De lucht bevat ook kleine hoeveelheden van andere gassen, zoals kooldioxide en methaan.
Verderop in het artikel lezen we:
“Je doet stoffen bij elkaar, of splitst ze juist, en opeens is daar zuurstof. Je scheikundeleraar maakte het door water onder stroom te zetten. Planten maken het uit koolstofdioxide en water, met hulp van zonlicht. Waar komt de zuurstof eigenlijk vandaan die coronapatiënten krijgen toegediend?”
Een van de manieren om zuurstof uit de lucht te halen, maakt gebruik van het verschil in kookpunt van de verschillende gassen in lucht.
b) Leg uit waarom je op die manier zuurstof kunt scheiden van andere stoffen in de lucht.
Bij het afkoelen zullen de verschillende stoffen in de lucht bij verschillende temperaturen vloeibaar worden.
c) Voer de volgende opdrachten uit:
- Zoek de kookpunten op van zuurstof (O2) en stikstof (N2) in K (Kelvin).
- Leg uit welke van de twee gassen als eerste vloeibaar wordt bij het afkoelen van lucht.
| Stof | Kookpunt (K) |
| O2 | 90 |
| N2 | 77 |
Bij het verlagen van de temperatuur zal O2 het eerst vloeibaar worden.
Een tweede manier om zuurstof te maken wordt verderop in het artikel beschreven:
“Zuurstof kun je ook maken – zoals tijdens de scheikunde les op school – door elektrolyse, oftewel door een elektrische stroom door water heen te leiden. Het water wordt dan gesplitst in waterstof en zuurstof”.
d) Geef de reactievergelijking voor elektrolyse van water.
$2\mathrm{H}_2\mathrm{O}+\mathrm{energie}\rightarrow 2\mathrm{H}_2+\mathrm{O}_2$
Met behulp van elektrolyse wordt naast zuurstof ook waterstof (H2) gemaakt voor opslag van energie en voor het opwekken van elektriciteit door middel van een brandstofcel. Je zou zeggen: ‘Twee vliegen in één klap, dus dat is dé manier om zuurstof te maken’.
e) Geef een natuurkundige reden waarom er op deze manier (nog) niet op grote schaal zuurstof gemaakt wordt. En leg uit wat ervoor nodig is om te zorgen dat het wel op grote schaal met elektrolyse gedaan kan worden.
Het kost veel elektrische energie om op deze manier zuurstof vrij te maken. Als de energie relatief goedkoop is (zonnepanelen, winmolens e.d.) zal zeker op deze manier zuurstof gemaakt worden, mede omdat er dan ook bruikbaar waterstof vrij komt.
