Over een omslagpunt

Als je een brood bakt kun je jezelf een bakker noemen, als je een fiets hebt gerepareerd een fietsenmaker en als je post rondbrengt postbode. Youp zegt dat pas als je je geld eraan kan verdienen, je een cabaretier bent.

Maar wanneer ben je chemicus? Ik gooi wel eens wat bij elkaar, maar ik kan absoluut m’n huur niet bij elkaar sprokkelen met mijn alchemie.

Ondertussen heb ik een bachelor diploma en mag ik ‘BSc’ achter m’n naam zetten. Dat mag je na drie jaar studeren. Ik heb niet zo’n ongelooflijk hoge dunk van die drie jaar. Ofwel, ik kijk meer op tegen m’n leraren dan daarvoor en krijg niet de indruk dat ik veel weet (ofwel, begrijp). Ik krijg ook niet het idee dat er werkgevers in Nederland zijn die me een scheikunde-gerelateerde baan aan kunnen (lees: willen) bieden.

Over een jaar hoop ik m’n masterdiploma te krijgen. Tegenwoordig zet je dan heel stoer ‘MSc’ achter je naam. Vroeger ‘drs.’ ervoor. Als je in Amerika na wat vakken toch niet besluit je PhD (hier: doctoraat) te halen, krijg je bij wijze van gouden handdruk (lees: oprotpremie) een Master of Science titel. Niet heel indrukwekkend, zo’n drop-out label. Niet dat een doctorandus titel (vertaald: ‘hij die nog doctor worden moet’) een mooie uitleg heeft. Ik heb begrepen uit ‘Onder Professoren’ je niet trots hoeft te zijn op een drs. titel, tenzij je bezig bent met je promotieonderzoek.

Stel — en ik zal in m’n handjes knijpen als die dag aan mag breken — ik behaal mijn doctoraat. Naast dat ik pseudo-status geniet en in een hogere salarisschaal ingedeeld wordt, is er geen twijfel meer over of ik chemicus ben. Na ondertussen negen jaar ervaring (een dan aanzienlijk deel van mijn leven) is mijn rugzakje wel vol. Vol genoeg om mezelf voor te stellen als volwaardig chemicus.

Maar wanneer ben ik (wordt men) nou chemicus? Op welk moment ben je mens-af en chemicus-aan? Er zijn wat duidelijke momenten (BSc, MSc, PhD) in het opleidingstraject van een chemicus, maar geen van die drie is duidelijk de overgang zelf. Welke van die drie bepaalt nou of je chemicus bent?

Of is het stiekem geen van drie? Is het ergens tussendoor gebeurd? Zijn het de zuurvlekken in m’n labjas die me gedoopt hebben? Is het eelt op m’n handen van het uittreksels schrijven genoeg teken van kennis? Of is spierpijn in m’n rug van het voorover hangen in een zuurkast genoeg? Is een gebroken fles ammonia (p.a. natuurlijk, heb ik weer) naast een leermoment, ook een omslagmoment?

Word een chemie genie!

Het beeld van de chemische industrie (of scheikunde in het algemeen) is bij de gemiddelde Nederlander niet echt positief. Chemie stinkt, is vies, slecht voor het milieu en nergens goed voor. Om dit beeld te verbeteren is het imagotraject Chemie is overal in het leven geroepen door de Regiegroep Chemie. Samen met de industrie, scholen en universiteiten willen ze de samenleving duidelijk maken wat chemie is en waarom het belangrijk is. Dit doen ze met opvallende postersfilmpjes, straatinterviews, workshops en dergelijke.

Op de website van Chemie is overal is ook het spel Mijn Chemie te spelen. Er is net een nieuwe ronde van start gegaan met 21 vragen binnen het thema “Chemie in het dagelijks leven.” Door het goed beantwoorden van de vragen scoor je niet alleen punten, ook krijg je elementen. Die elementen kun je gebruiken om producten te maken. Wil je een product maken, maar mis je hiervoor een element, dan zit er in het spel ook de mogelijkheid om elementen met andere spelers te ruilen.

Zo leer je dat je voor het maken van een laptop o.a. de elementen silicium en lithium nodig hebt, voor de computerchips respectievelijk accu. Helaas wordt ook vermeld dat silicium wordt gebruikt in LEDs, maar dit is onjuist: silicium is een indirecte halfgeleider en kan daarom niet (zomaar) gebruikt worden voor LEDs.

Op 16 april wordt bekeken wie de hoogste score heeft. Diegene wint een mooie prijs, maar dat is natuurlijk volledig ondergeschikt aan het bemachtigen van de felbegeerde titel Chemie Genie.

RTL Autowereld uitgezonden

Afgelopen vrijdag kondigden we al aan dat we door RTL Autowereld werden geïnterviewd. Gisteravond (14 februari) werd het uitgezonden.

Heb je de uitzending gemist, dan kun je hem hier terug vinden. Het eerste item gaat al direct over over de betreffende auto (Fiat Punto Evo) en de 129 g CO2.

Eerlijk is eerlijk, ik moet Paul en Krijn bedanken voor hun steun. Nu ben ik zelf in beeld geweest, maar Marks hulp mag niet onopgemerkt blijven. Bedenkd. (Dat is Engels voor bedankt.)

Scheikundejongens bij RTL Autowereld

“Kun jij me eens uitleggen wat CO2 precies is, waar we het tegenkomen en wat 129 g CO2/km is?”

Die vragen kreeg ik een week geleden van Allard Kalff. Het tv-programma RTL Autowereld wilde graag een uitzending maken naar aanleiding van een nieuwe auto: de Fiat Punto Evo. De auto stoot 129 g CO2 uit per (gestandaardiseerde) kilometer. En de makers van het programma wilden wel eens weten wat die 129 gram betekent.

Hiervoor hebben ze contact met ons gezocht. Vorige week woensdag (3 feb.) ben ik geïnterviewd door Allard Kalff in een laboratorium van de Universiteit Utrecht.

“We weten dat mensen zuurstof (O2) inademen en koolstofdioxide (CO2) uitademen. Bomen ‘eten’ CO2 op en daar halen ze hun koolstof (C) vandaan om te groeien. Een boom ademt weer zuurstof uit en wij worden blij. Nu is het een kleine stap naar aardolie. Bomen gaan dood, komen onder een laag aarde te liggen, …(wacht een lange tijd)… en wat boom was is nu aardolie. Dat pompen mensen omhoog, maken er onder andere benzine van en dat verbranden wij. Bij verbranding van benzine komt diezelfde koolstof als CO2 vrij die de boom ooit uit de lucht haalde.” Hier houden de feiten op en begint een enorme data-analyse en discussie over de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer. Daar waag ik me niet aan.

Het verhaal hierboven heb ik ook aan Allard verteld. Ook heb ik hem een hoop interessant glaswerk laten zien dat ik had gevuld met water en voedingskleurstof. Ik heb daarbij verteld dat dit de manier is om in Hollywood een interessant chemisch lab na te bootsen. Terwijl ik dat zeg, stort ik een enorme berg vast CO2 (aka ‘droogijs’) in het gekleurde water. Dat begint te borrelen (verdampend CO2) en te roken (condenserend watergas).

Spannend! Ik ben benieuwd wat ze allemaal uitzenden, of wat nog interessanter is, wat ze eruit geknipt hebben. Het verhaal waarin ik uitleg wat CO2 is en wat 129 gram is, zullen ze er natuurlijk wel ingezet hebben, dus dan zien jullie dan wel. Wanneer?

Datum: Zondag 14 februari 2010
Tijd: 17.30h
Zender: RTL 7
Programma: RTL Autowereld

Wel allemaal kijken he? Maandag zal ik een linkje plaatsen. Hieronder alvast een preview van de onzinnige opstelling met water, voedingskleurstof en droogijs.

De bovenste foto is een screenshot van het tv-programma RTL Autowereld en de onderste foto is genomen door Ko Tilman. Bedankt.

Het probleem met de kilogram

In de natuurwetenschappen worden een heleboel eenheden gebruikt. Vaak worden hiervoor SI-eenheden gebruikt, bijvoorbeeld Watt voor vermogen, Joule voor energie, Coulomb voor lading en Newton voor kracht. Andere voorbeelden zijn de mol voor een hoeveelheid stof, meter voor afstand, seconde voor tijd en natuurlijk de kilogram voor massa. Maar niet al die eenheden zijn ‘fundamentele’ eenheden, het merendeel van de eenheden zijn zogeheten afgeleide eenheden.

Het SI-stelsel kent zeven basiseenheden, de meter, seconde, kilogram, mol, kelvin, ampère en candela. Alle andere eenheden kunnen hiervan worden afgeleid. Een newton is bijvoorbeeld de kracht die nodig is om een object van één kilogram te versnellen met één m/s2, oftewel 1 N = 1 kg m/s2. Een joule is weer de energie die nodig is om met een kracht van 1 N een object 1 m te verplaatsen, dus in feite is 1 J = 1 N m = 1 kg m2/s2. De watt is weer één joule per seconde, dus 1 W = 1 J/s = 1 kg m2/s3.

Zo zijn er nog veel meer voorbeelden te verzinnen. Allemaal leuk en aardig, maar je zult wel moeten afspreken wát nu precies een meter, seconde en kilogram is. Het handigste is om basiseenheden te definiëren aan de hand van natuurconstanten zoals de lichtsnelheid. Bij de meter en seconde is dit ook gedaan. Eén meter is exact gelijk aan de afstand die licht in 1/299.792.458 deel van een seconde aflegt. Met andere woorden, de lichtsnelheid is per definitie 299.792.458 m/s. De seconde is op haar beurt weer gedefinieerd als de duur van 9.192.631.770 perioden van elektromagnetische straling afkomstig van (een overgang tussen de twee hyperfijne energieniveau’s van de grondtoestand van) een cesium-133 atoom.

Deense replica van dè kilogram

Dit klinkt misschien een beetje ingewikkeld, maar zulke definities hebben een heel groot voordeel: je kunt ze overal en altijd reproduceren en gebruiken. Vroeger was de meter de lengte van een bepaalde platina-iridium staaf die ergens in Frankrijk lag, maar daar had de rest van de wereld natuurlijk weinig aan. De snelheid van het licht is daarentegen overal hetzelfde en ook cesium-133 atomen zijn overal identiek, dus iedereen kan deze definities gebruiken.

Maar dit geldt niet voor de kilogram. De kilogram is nog steeds gedefinieerd als de massa van die ene platina-iridium cilinder uit 1884 (!) in een kluis in Parijs, de IPK (International Prototype Kilogram). Er zijn een aantal replica’s van de IPK, maar dat helpt ook niet echt, vooral niet als blijkt dat de massa’s van deze replica’s en de IPK steeds meer beginnen te verschillen. Er wordt dus al een tijdje gesteggeld over wat nu een goede, reproduceerbare manier is om een kilogram te definiëren.

Er zijn een aantal opties, maar mijn favoriet, als chemicus, is dat we het getal van Avogadro vastzetten (in plaats van experimenteel bepalen). Je maakt gebruik van het feit dat één mol koolstofatomen exact 0,012 kg is, waardoor we atomen kunnen gaan tellen om tot een kilogram te komen.

Natuurlijk ga je niet één voor één atomen tellen. Een praktische uitwerking is bijvoorbeeld dat je een perfecte bol van silicium maakt. De straal van de bol is zeer nauwkeurig te meten, tot op 0,3 nm. Dankzij de halfgeleiderindustrie kan er super zuiver silicium worden gemaakt. Ook de relatieve atoommassa’s van de siliciumisotopen zijn nauwkeurig bekend. Verder heb je de afstand tussen de siliciumatomen in de bol nodig, dit kun je meten met rontgendiffractie. Samen met het volume van de bol (uit de straal) kun je dan het aantal atomen bepalen en dus de massa, zonder een weegschaal te gebruiken. De silicium bal kun je vervolgens als referentie gebruiken.

Het voordeel van zo’n definitie is dat iedereen zijn éigen kilogram kan maken en niet afhankelijk is van een kilogram in Parijs. Gaat het stuk, dan kun je weer een nieuwe maken zonder al te veel narigheid.

Jammer genoeg gaat er veel politiek achter het maken van een afspraak als deze. Het zal dus nog een tijdje duren voordat we een definitie van de kilogram hebben waar zelfs de exactste wetenschapper het mee eens is.