INTRODUCTIECURSUS CHEMIE - uhasselt.be · Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,...

INTRODUCTIECURSUS

CHEMIE

HOOFDSTUK 1: INLEIDING – MOLECULEN

EN ATOMEN

1

OVERZICHT

1. Zuivere stof, moleculen en atomen

1. Moleculeformules

2. Elementen

3. Atoomtheorie

4. Atoommassa

5. Moleculemassa

6. De mol

7. Wetten van Avogadro

8. De chemische reactie

9. Het periodiek systeem

2

ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN

3

4


Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,eigenschappen kunnen verschillen van monster tot monster

Zuivere stof

• Elk monster heeft dezelfde samenstelling en eigenschappen

• Niet door fysische middelen te scheiden tot eenvoudigere stoffen

Vastomlijnde eigenschappen• Smeltpunt

• Kookpunt

• Brandbaarheid

• …

Voorbeelden• Water

• Marmer

• Zink

• Keukenzout

• …


5

Onzuivere stoffen of mengsels van zuivere stoffen

= wel door fysische middelen te scheiden (bv. destillatie, filtratie, kristallisatie,…)

Voorbeelden

• Zoutoplossing

• Melk, verf


6

SCHEIDING IN BOUW

7

FiltratieDestillatie van ruwe olie levert stookolie en gas

Kristallisatie van zouten

Zuivere stof

= verzameling van dezelfde deeltjes die de fysische en chemischeeigenschappen van die stof dragen

moleculen of atomen (of formule-eenheden)


H2O

CaCO3NaCl

Zn

8

MOLECULEFORMULES

4 H2CO3

Coëfficient= aantal moleculen

Index = aantal atomen in molecule

Index

9

MOLECULEFORMULES: SOCRATIVE

1. Waar of niet waar?

1. De index wordt steeds vóór de molecule geschreven

2. De coëfficiënt geeft aan hoeveel moleculen er zijn

2. Hoeveel atomen zitten er in 3 moleculen H2SO4?

10

SOCRATIVE

Ga naar Socrative.com

Kies student login

Kies room number 367243

11

Zuivere stof moleculen of atomen

Molecule bestaat uit atomen

Voorbeelden molecule

• H2O (water)

• CaCO3 (calciumcarbonaat)

• NaCl (keukenzout)

Voorbeelden atomen

• Zie periodiek systeem der elementen (PSE)

Let op notatie: aantal elementen in subscript!


12

13Elementen Atoommassa

Zuivere stof enkelvoudige stof of samengestelde stof

Enkelvoudige stof slechts één atoomsoort

Voorbeelden

• H2 ((di)waterstof)

• O2 (zuurstof)

• Ne (neon)

Samengestelde stof twee of meer atoomsoorten

Voorbeelden

• H2O (water)

• NaCl (keukenzout)


14

OVERZICHT INDELING STOFFEN

15

Materie

Heterogeen Homogeen

Mengsel Zuivere stof

Samengestelde zuivere stof (verbinding)

Enkelvoudige zuivere stof

1 soort moleculenmeerdere atoomsoorten

1 soort moleculen1 atoomsoort

Chemisch proces

Fysisch proces

Scheidingstechniek

meerdere soorten moleculen

STOFFEN


SOCRATIVE

Waar of niet waar?

1. Een atoom kan uit meerdere moleculen bestaan.

2. Een zuivere stof kan enkel op chemische wijze gescheiden

worden.

3. Destillatie is een manier om een onzuivere stof op fysische wijze

te scheiden.

4. Een samengestelde stof bestaat steeds uit twee of meer atomen.

5. Hg (kwik) is een zuivere stof en ook een enkelvoudige stof.

16

ELEMENTEN

± 110 gekende elementen

17

ELEMENTEN

Grove indeling metalen en niet-metalen

Metalen

• Geleiden warmte en elektriciteit

• Zijn pletbaar en rekbaar

• Kunnen positieve deeltjes vormen

Niet-metalen

• Geleiden warmte en elektriciteit nagenoeg niet (isoleren ze)

• Zijn bros

• Kunnen negatieve deeltjes vormen

18

ELEMENTEN

19

ELEMENTEN: OEFENINGEN

1. Zoek de notaties van de volgende 13 elementen en bepaal of het een metaal of een niet-metaal is (tip: zie het PSE)

Lood, zink, waterstof, koolstof, stikstof, tin, calcium, helium, aluminium, kalium, zwavel, koper

2. Waarvoor staan de volgende 13 symbolen? Zijn het metalen of niet-metalen? (tip: PSE)

Cd, O, Ag, Cl, Hg, Li, Ne, Ar, Na, Fe, I, Mg, F

20

OVERZICHT


1. Moleculeformules

2. Elementen

3. Atoomtheorie

4. Atoommassa

5. Moleculemassa

6. De mol




21

ATOOMTHEORIE

22

Niels Bohr

Fe atomen in vast ijzer

The yorkshire diamond

atomium

Volgens de atomaire structuur van diamant

ATOOMTHEORIE VAN DALTON

• “Alle materie is opgebouwd uit atomen (kleine deeltjes)”

• “Atomen zijn ondeelbaar en onafbreekbaar (noch vernietigd, noch geschapen worden)”

• “Alle atomen van een gegeven element zijn identiek (grootte, massa, eigenschappen). Atomen van verschillende elementen hebben een andere massa en eigenschappen”

• “Tijdens een chemische reactie worden atomen niet gevormd, vernietigd of omgezet in andere types atomen (atomen zijn onveranderlijk), maar treedt er een hergroepering van atomen op”

• “Verbindingen worden gevormd door de combinatie van gehele aantallen atomen van verschillende elementen. Dezelfde elementen kunnen meer dan één verbinding vormen”

23

“Knikkermodel”

ATOOMTHEORIE VAN DALTON

Kritiek op atoomtheorie van Dalton

• Atomen zijn niet de kleinste deeltjes (bv. protonen, elektronen, neutronen,…)

• Atomen zijn veranderlijk: bepaalde atomen kunnen in andere atomen omgezet worden door radioactieve ontbinding (vb. uranium)

• Atomen zijn wel deelbaar (kernsplijting)

• Atomen blijven niet behouden: bepaalde atomen kunnen vernietigd worden met vrijstelling van energie in kernreacties

• Atomen van eenzelfde element zijn niet altijd identiek in massa aangezien er “isotopen” bestaan

Kernfysica en -chemie: atoomtheorie van Dalton is onbruikbaar

24

ATOOMTHEORIE VAN BOHR

H2O

25

Niels Bohr

ATOOMMODEL BOHR VERSUS

QUANTUM MECHANICA

26

CHEMISCHE REACTIE

Chemische reactie: hergroepering van atomen om nieuwe moleculen te vormen

Voorbeeld

Mg + 2 HCl MgCl2 + H2

+ +

27

https://www.youtube.com/watch?v=afxwDTz_JTk

https://www.youtube.com/watch?v=afxwDTz_JTk

ATOOMTHEORIE : SOCRATIVE

Waar of niet waar?

1. Atomen zijn onveranderlijk.

2. Dalton werkte in een kerncentrale.

3. Een chemische reactie is een hergroepering van moleculen.

4. Atomen zijn ondeelbaar.

28

20 MIN

PAUZE

29

OVERZICHT


1. Moleculeformules

2. Elementen

3. Atoomtheorie

4. Atoommassa

5. Moleculemassa

6. De mol




30

ATOOMMASSA SOCRATIVE

Hoeveel weegt 1 atoom H?

A. 1,67 g

B. 0,00167 g = 1,67.10-3 g

C. 0,00000167 g = 1,67.10-6 g

D. 0,00000000167 g = 1,67.10-9 g

E. 0,00000000000000000000000167 g = 1,67.10-24 g

31

ATOOMMASSA

(Absolute) atoommassa m van enkele atomen

• H 1,67 x 10-27 kg

• C 20,04 x 10-27 kg

• N 23,38 x 10-27 kg

Veel te klein om mee te werken!

Relatieve atoommassa Ar

1 unit = 1,67 x 10-27 kg = 1 amu of 1 u

32

Standaard kilogramGebaseerd op massa van 1 liter zuiver water

Niet zo vreemd als je denkt…

ATOOMMASSA

Formules

Relatieve atoommassa

Voorbeelden

• H 1,0079

• C 12,011

• N 14,0067

Absolute atoommassa

Voorbeelden

• H 1,67 x 10-27 kg OF 1,0079 u

• C 20,04 x 10-27 kg OF 12,011 u

• N 23,38 x 10-27 kg OF 14,0067 u

Ar = matoom/u

matoom = Ar . u

33

34

Opzoeken Ar? in periodiek systeem der elementen

ATOOMMASSA

Hoeveel weegt 1 atoom H?

A. 1,67 g

B. 0,00167 g = 1,67.10-3 g

C. 0,00000167 g = 1,67.10-6 g

D. 0,00000000167 g = 1,67.10-9 g

E. 0,00000000000000000000000167 g = 1,67.10-24 g

35

ATOOMMASSA: OEFENINGEN

1. Geef de relatieve atoommassa van volgende 10 elementen (Tip: PSE)

He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ag, Pb

Wat valt er op in relatie met het atoomnummer?

2. Geef de absolute atoommassa van volgende 5 elementen (Tip: PSE)

He, C, N, O, Pb

3. Hoeveel is 1,67 x 10-27 kg in g?

36

MOLECULEMASSA

(Absolute) moleculemassa m en relatieve moleculemassa Mr

Optellen van atoommassa’s naargelang aantal atomen

Voorbeeld: moleculemassa van water H2O

• Absolute atoommassa’s m

• H: 1,67.10-27 kg

• O: 26,78.10-27 kg

• Relatieve atoommassa’s Ar

• H: 1,0079

• O: 15,999

• Relatieve moleculemassa Mr

• 2 * 1,0079 + 15,999 ≈ 18

Basiskennis!

37

MOLECULEMASSA: OEFENINGEN

1. Geef de relatieve moleculemassa van volgende 5 moleculen

1. HCl (zoutzuur)

2. H2 ((di)waterstof)

3. HNO3 (waterstofnitraat)

4. NaCl (keukenzout)

5. C8H18 (octaan)

2. Geef de absolute moleculemassa van volgende 2 moleculen

1. O2 (zuurstof)

2. CH4 (methaan)

38

DE MOL

Aanduiding aantal deeltjes

Welke deeltjes?

Blijft gelijk: atomen, moleculen, ionen, elektronen, ...

Massa van 1 mol deeltjes

Voorbeeld1 mol water (H2O)

• 6,02 x 1023 deeltjes

• Relatieve moleculemassa Mr (H2O) = 18

• M (H2O) = 18 g/mol

1 mol = 6,02 x 1023 deeltjes getal van Avogadro NA

Massa van 1 mol deeltjes (molaire massa M) = Ar of Mr uitgedrukt in g

39

DE MOL: OEFENINGEN

1. Waarvoor staan de volgende 3 symbolen

1. m

2. Mr

3. Ar

2. Wat is de eenheid van volgende 3 grootheden:

1. Molaire massa

2. Relatieve deeltjesmassa

3. Absolute deeltjesmassa

3. Hoeveel gram weegt

1. 2 mol H2

2. 4 mol HCl

3. 10 mol Pb40

WETTEN VAN AVOGADRO

1 mol is steeds 6,02 x 1023 deeltjes, van om het even welke stof

1 mol van gelijk welk gas neemt steeds eenzelfde volume in bij gelijketemperatuur (T) en druk (p):

DUS bij 0 °C en 101300 Pa:

• 1 mol H2 neemt 22,42 liter in

• 1 mol He neemt 22,42 liter in

• 1 mol O2 neemt 22,42 liter in

• ...

22,42 l bij 0 °C en atmosferische luchtdruk (101300 Pa = 1 atm)

41

LET OP !

Diatomaire gassen

Edelgassen: niet diatomair

Diatomaire stoffen die niet gasvormig zijn

42

H2, N2, O2, F2, Cl2

Br2, I2

He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn

WAT HEEFT DAT MET

ARCHITECTUUR TE MAKEN?

43

Lagere warmtegeleidbaarheid => betere isolatie(samen met low-E coatings of Ag laagjes)

WETTEN VAN AVOGADRO:

SOCRATIVE

Waar of niet waar?

1. Bij 0 Pa en 101300 °C neemt 1 mol van om het even welk gas exact 22,42 liter in

2. Een luchtdruk van 101300 Pa komt overeen met 1 bar

44

OVERZICHT


1. Moleculeformules

2. Elementen

3. Atoomtheorie

4. Atoommassa

5. Moleculemassa

6. De mol


8. De chemische reactie9. Het periodiek systeem

45

aA + bB cC + dD

CHEMISCHE REACTIE

Reagentia Reactieproducten

Stoichiometrische coëfficiënten of voorgetallen


Evenveel atomen links als rechts!

Coëfficiënt 1 wordt weggelaten

46

CHEMISCHE REACTIE

Richtlijnen

• Eens de moleculeformules juist zijn (correcte indices), mogen dezeniet meer veranderd worden

Voorbeeld

• Vervolgens dient enkel m.b.v. de coëfficiënten het gelijk aantal atomenlinks en rechts bereikt te worden

Voorbeeld

Mg en HCl reageren tot MgCl2 en H2


47

CHEMISCHE REACTIE

Hoe een chemische reactie balanceren?

1. Bepaal hoeveel atomen van iedere soort er links en rechts zijn

2. Zoek één atoom (of complex ion zoals SO4) dat links in slechts éénmolecule staat en rechts ook in slechts één molecule staat

• Wacht met waterstof (H) en zuurstof (O) tot ‘t laatst

3. Balanceer dat atoom

• Vermenigvuldig desnoods niet-gehele getallen (bijv. 2,5)

• Breng daarna alles naar gehele getallen (vermenigvuldig bijv. gansereactie met 2)

4. Zoek het volgende atoom in onevenwicht en herhaal stap 3 voor datatoom

48

CHEMISCHE REACTIE: OEFENINGEN

Zoek de juiste coëfficiënten bij de volgende reacties

1. HCl + NaOH NaCl + H2O

2. CaO + H2O Ca(OH)2

3. HNO2 + Ca(OH)2 Ca(NO2)2 + H2O

4. Na + O2 Na2O

5. SO3 + H2O H2SO4

6. HNO3 + Ca(OH)2 Ca(NO3)2 + H2O

7. HF + KOH KF + H2O

8. HBr + Ca(OH)2 CaBr2 + H2O

9. Al + HCl AlCl3 + H2

10. P + O2 P2O5

49

OVERZICHT


1. Moleculeformules

2. Elementen

3. Atoomtheorie

4. Atoommassa

5. Moleculemassa

6. De mol




50

PERIODIEK SYSTEEM

Rangschikking van de elementen

• Atomen geordend volgens toenemende atoommassa (eigenlijk atoomnummer = aantal protonen, zie later)

• Periodisch weerkeren van eigenschappen

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca

Periode

Groep

51

PERIODIEK SYSTEEM

52

METALEN

53

NIET-METALEN

54

HALFMETALEN

55

PERIODIEK SYSTEEM: GROEPEN

56

PERIODIEK SYSTEEM: PERIODEN

57

ALKALIMETALEN

58

AARDALKALIMETALEN

59

HALOGENEN

60

EDELGASSEN

61

ELEMENTEN UIT HOOFDGROEPEN

62

OVERGANGSELEMENTEN

63

LANTHANIDES EN ACTINIDES

64

PERIODIEK SYSTEEM: SOCRATIVE

Waar of niet waar?

1. Het element Zn bevindt zich in een a-groep

2. Fe, Co en Ni zitten in dezelfde groep omdat ze grote horizontaleverwantschap vertonen.

3. Elementen in één periode bezitten bepaalde overeenkomsten in fysische en chemische eigenschappen.

4. Elementen in één groep bezitten bepaalde overeenkomsten in fysische en chemische eigenschappen.

5. Niet-metalen staan links in het PSE.

6. De groep van alkalimetalen bevindt zich naast die van aardalkalimetalen.

7. Het atoomnummer van een element kan afgeleid worden uit haarplaats in het PSE.

65

HERHALINGSOEFENINGEN

VRAAG 1: Geef de naam van de volgende elementen

1. C ………………………………

2. P ………………………………

3. Ca ………………………………

4. Ti ………………………………

5. Si ………………………………

VRAAG 2: Geef het symbool voor de volgende elementen

1. Lithium ………………………………

2. Chloor ………………………………

3. Magnesium ………………………………

66


VRAAG 3: Bepaal de molaire massa van de volgende stoffen

A. Fe2O3 ………………………………

B. BF3 ………………………………

C. N2O ………………………………

VRAAG 4: Hoeveel mol zitten er in 1 g van de volgende stoffen?

A. CH3OH ………………………………

B. NH4NO3 ………………………………

VRAAG 5: Zoek de juiste coëfficiënten bij de reacties op volgende slide

67


68


69

INTRODUCTIECURSUS CHEMIE - uhasselt.be · Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,...

Documents

Transcript of INTRODUCTIECURSUS CHEMIE - uhasselt.be · Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,...