SAMENVATTING SCHEIKUNDE: AFOSK1B.1: 23-01-20

Hoofdstuk 1

1.1 Mega, kilo, milli, microZie boek

1.2 de molecuul- en atoomtheorieDemokritos

- Natuurfilosoof- Hij bedacht voor deeltjes de naam atomen

Aristoteles- Elemententheorie- Alle materie bestaat uit combinaties van slechts vier ‘elementen’

o Aardeo Watero Lucht o Vuur

Microscoop: instrument voor het vergroten van voorwerpen dichtbij

Molecuul- en atoomtheorie- Materie bestaat uit moleculen, zeer kleine dingetjes- En moleculen bestaan uit atomen- De theorie was bedacht om daarmee verschillende verschijnselen uit de groeiende

natuur- en scheikunde van toen te verklaren

1.3 MoleculenMoleculen zijn er in allerlei maten

- Macromoleculen (relatief grote moleculen)o Te zien met een elektronenmicroscoop

- Gewone moleculen (relatief klein)o Met geen enkele microscoop te zien

De grootte van moleculen kun je via een indirecte methode gewoon berekenen, dus je hoeft ze niet perse te kunnen zien, wil je weten hoe groot ze zijn (opdracht 1.3.1)

Het kleinste beetje hanteerbare stof bestaat nog uit onvoorstelbaar veel moleculen.

Stoffen bestaan dus uit moleculen en nog belangrijker is dat elke stof uit zijn eigen soort moleculen bestaat

- Er zijn evenveel soorten moleculen als er verschillende stoffen zijn- Alle molecuul soorten hebben een naam, ze heten eenvoudigweg naar de stof die ze

vormeno Water bestaat uit watermoleculen (het bevat het niet)

o Suiker bestaat uit suikermoleculenMoleculen bestaan uit atomen en elke molecuulsoort bestaat uit een specifiek kluitje atomen.

- Er zijn zo’n 100 soorten atomen, daarom is het mogelijk dat er zo veel verschillende soorten ‘kluitjes’ atomen bestaan

1.4 Soorten atomenAtomen

- Onvoorstelbaar kleine ‘dingetjes’. - Ieder atoom heeft een eigen naam (ijzeratoom, wateratoom)- Naast een naam hebben atomen ook een symbool, het zijn een soort afkortingen voor

de namen (Fe, H)o Het symbool bestaat meestal uit 2 letters, de eerste wordt als hoofdletter

geschreven, de tweede als kleine letter- Zie tabel 40A

1.5 De atomen van een molecuulElk molecuul wordt in de eerste plaats gekarakteriseerd door de soorten atomen

- Bijna ieder molecuul bestaat uit verschillende soorten atomeno Een watermolecuul bestaat het H en Oo Waterstofperoxide bestaat uit H en O, maar is explosiefo Methaan bestaat uit C en Ho Suikermolecuul bestaat uit C, H en Oo Chlorofylmolecuul bestaat uit C, H, O, N en Mg

- Meer dan vijf soorten per molecuul komt vrijwel niet voor, meestal zijn het er twee of drie of vier

In de tweede plaats wordt een molecuul gekarakteriseerd door de aantallen van die atomen- Watermolecuul: 2 H en 1 O

o Wordt geschreven met een index -> de 1 wordt niet geschreven- Waterstofperoxide molecuul: H2O2- Methaanmolecuul: CH4- Suikermolecuul: C12 H22 O11- Chlorofylmolecuul: C55 H72 O5 N4 Mg- Dit hierboven zijn molecuulformules of ook wel chemische formules

De molecuulformule van een stof geeft aan uit hoeveel van welke atomen een molecuul van de stof bestaat.

Wanneer er een coëfficiënt voor de molecuulformule staat, wil dit zeggen dat er dus meerdere van deze soorten moleculen in de stof zitten. Het geeft de aantallen moleculen weer.

1.6 De bouw van een molecuulEr is nog een derde karakteristiek, namelijk de manier waarop de atomen tezamen het molecuul vormen

- Welke atomen zitten aan elkaar vast en welke niet- Dit levert een structuurformule op (tekening in het platte)

o De atoombinding wordt in een structuurformule weergeven met een bindingsstreepje

o Hoe groter het molecuul, des te ingewikkelder de structuurformule

Je kunt niet van een molecuulformule naar een structuurformule, maar andersom is het wel mogelijk om van een structuurformule naar een molecuulformule te gaan.

Ruimtelijke / driedimensionale structuur- Atomen zitten niet alleen links of rechts van elkaar, maar ook voor en achter, boven en

onder.- Worden vaak weergeven met atoommodellen: plastic bolletjes die atomen voorstellen

o Drukknopen: compact molecuulmodel, ruimtelijke structuur is niet goed te zien, maar zo is wel te zien hoe het er in de werkelijkheid uitziet

o Stokjes: ruimtelijke structuur is goed te zien, maar is geen afspiegeling van de werkelijkheid

Hoofdstuk 2

2.1 Drie fasenVeel stoffen kunnen in drie fasen (aggregatietoestanden of toestanden)

- Vast (s)- Vloeibaar (l)- Gas (g)- Deze kunnen achter de molecuulformules worden geschreven om aan te geven in welke

fase ze voorkomen wanneer dit van belang is.

In welke fase een stof het meest voorkomt, hangt af van de tempratuur en van de druk- Standaard-druk (po): 1 bar - Standaard-tempratuur: 25˚C

De verschillen tussen de drie fasen van een stof verklaart men met de molecuultheorie- S:

o in de vaste fasen zijn de moleculen van een stof dicht tegen elkaar aan netjes geordend in een bepaald patroon.

o Kristalroostero Moleculen trillen op hun plaatso Aan de rand trilt een molecuul zich wel eens los

- L:o In de vloeibare fase hebben de moleculen van een stof geen vaste plaatso Trillend bewegen ze ongeordend door elkaar, maar nog wel dicht tegen elkaar

aano Aan de oppervlakte van een vloeistof schiet een molecuul door de beweging nog

wel eens los- G:

o In de gasfase hebben de moleculen van een stof evenmin een vaste plaatso Trillend bewegen ze ongeordend, maar nu op grote afstand van elkaar (groot

ten opzichte van hun eigen diameter)

Tussen de moleculen bevindt zich niks, de intermoleculaire ruimte is leeg.

2.2 Stoffen uiterlijk en innerlijkTweetal vergissingen over de molecuultheorie die vaak gemaakt worden

- Het uiterlijk van een stof, een glas water bijvoorbeeld, met het innerlijk hiervan, de wriemelende moleculen gecombineerd wordt. Alsof je in het water ook nog eens moleculen zou hebben

o Een glas water bevat geen moleculen, het bestaat uit moleculen - Een molecuul van een stof wordt als uiterst klein beetje van die stof gezien, een

watermolecuul bijvoorbeeld stelt men zich dan voor als een zeer, zeer klein druppeltje water

o Een watermolecuul is een dingetje, en pas als er zeer veel van die dingetjes zijn is er de stof die wij als water ervaren

Macroscopisch niveau: de waarneembare stof - Begrippen als nat en vloeibaar komen voor in deze wereld

Moleculair niveau: enorme verzameling moleculen- Begrippen zoals hierboven hebben op moleculair niveau geen betekenis

Een molecuul wordt vaak omschreven als ‘het kleinste beetje van een stof dat nog alle eigenschappen van die stof bezit’. Voor sommige eigenschappen is dit echter niet juist

Vaak wordt in plaats van de term ‘dingetje’ voor moleculen en atomen, de term ‘deeltje’ gebruikt.

- Vaak heb je dan het gevaar dat je bijvoorbeeld een watermolecuul als een deeltje van water ziet, terwijl het water juist uit moleculen bestaat.

2.3 TemperatuurGraad Celsius: ˚C

- Ijs-water mengsel is 0 punt -> 0˚C- Kokend water 100˚C- Kleine letter t

Kelvin: K -> officiële SI-eenheid- Het nulpunt (0 K) is het absolute nulpunt van temperatuur -> de laagst mogelijke

temperatuur- Grote letter T- Wordt ook wel de absolute temperatuur genoemd

0 K = -237 ˚C0 ˚C = 237 K

De temperatuurverschillen zijn in beide schalen gelijk.

De molecuultheorie biedt de mogelijkheid om te begrijpen wat temperatuur daadwerkelijk is- Macroscopisch niveau: temperatuur- Moleculair niveau: de grootte van de bewegingsenergie van de moleculen

o Als iets een hoge temperatuur heeft, houdt dat in dat de moleculen van die stof heftig trillen en/of bewegen

o Wanneer iets een lage tempratuur heeft, dan trillen de moleculen niet zo hard.Verwarmen: energie wordt toegevoerd, waardoor de moleculen harder gaan trillen/bewegen

Afkoelen: komt neer op het afvoeren van bewegingsenergie van de moleculen. Bij het absolute nulpunt (o K) zijn de moleculen vrijwel geheel tot rust gekomen.

2.4 Smelten, verdampen en vice versaS -> L = smeltenL -> S = stollen

L -> G = verdampenG -> L = condenseren

S -> G = sublimeren- Ook wel bij S -> G -> S

G -> S = rijpen

De fase van een stof wordt voornamelijk bepaald door temperatuur (een tweede minder invloedrijke factor is druk)

- Voor een stof die in drie fasen S, L en G, zijn smeltpunt en kookpunt twee belangrijke temperaturen

- Smeltpunt: de temperatuur waarbij de vaste en vloeibare fase blijven naast elkaar kunnen bestaan

o Voor water is dit 0 ˚Co Het smeltpunt is gelijk aan het stolpunto Boven het smeltpunt kan de vaste fase niet bestaano Onder het smeltpunt (stolpunt) kan de vloeibare fase wel bestaan, maar deze is

niet stabiel (onderkoelde vloeistof)- Kookpunt: het punt waar de verdamping ‘totaal’ is

o Het water verdampt niet alleen aan het oppervlak maar door de hele vloeistof heen (denk aan waterbellen in kokend water)

o Voor water is dit 100 ˚Co Boven het kookpunt kan de vloeibare fase niet bestaano Onder het kookpunt kan de dampfase wel bestaan, zelfs onder het smeltpunt kan

de dampfase bestaan, ook al is het dan weinig.- We beschouwen hier kook en smeltpunt bij een standaarddruk van 1 bar, wanneer de

druk verandert, veranderen ook kook- en smeltpunt.

2.5 Faseovergangen moleculair gezienVervluchtigen: meteen van de vaste fase naar de gasvormige fase (rijpen)

1. De moleculen zitten bij een temperatuur van -20 ˚C dicht tegen elkaar aan en trillen op hun vaste plaats. Aan de buitenkant trillen enkele moleculen los, maar veel zijn het er niet -> het ijs vervluchtigt langzaam.

2. De temperatuur stijgt naar 0 ˚C. De moleculen gaan harder trillen, waardoor het vervluchtigen toeneemt. Bij een bepaalde mate van bewegingsenergie van de moleculen trillen alle moleculen

zich los van hun vaste plaats en gaan ze trillend langs elkaar heen wriemelen. Het begint te smelten en de vaste fase gaat over in de vloeibare fase.

3. De temperatuur stijgt nog meer. De moleculen wriemelen nog heftiger door elkaar. Aan het oppervlak schieten moleculen los, de lucht in. Het verdampen neemt toe.

4. De temperatuur stijgt naar 100 ˚C. Alle moleculen laten elkaar los en gaan zich ver van elkaar bewegen. Kookpunt is bereikt en de vloeibare fase gaat over in de gasfase.

5. Als de temperatuur van de gasvormige fase nog meer stijgt, dan betekent dit dat de moleculen nog sneller gaan bewegen, waardoor ze gemiddeld nog verder van elkaar af komen te liggen -> oververhitte stoom.

2.6 Moleculen trekken elkaar aanTussen moleculen bestaat er een zogenaamde aantrekkingskracht. Boven de 100 ˚C is de aantrekkingskracht niet sterk genoeg om de bewegende moleculen bij elkaar te houden. Bij 100 ˚C en lager, winnen de aantrekkingskrachten tussen de moleculen het van de bewegingen.

Van der Waals krachten- Intermoleculaire aantrekkingskrachten- De grootte van de van der Waals krachten hangt duidelijk van de molecuulsoort af

(daarom verschillen kookpunten van stoffen zo van elkaar)- De hoogte van het kookpunt is een maat voor de grootte van de van der Waals krachten- Wanneer een vloeistof stolt, ordent deze vloeistof zich in een bepaald patroon: het

kristalroostero De van der Waals krachten houden de moleculen niet alleen bij elkaar, maar ook

nog op een vaste plaats. Door de geometrie van het kristaalrooster werken de aantrekkingskrachten samen.

o Hoogte van smeltpunt dus ook een maat voor de grootte van de van der Waals

Smelt en kookpunt van een stof is dus een van de manieren om een stof te identificeren, om te weten te komen welke stof aanwezig is

- Binas tabel 42 geeft smelt- en kookpunten in K

Voor een beschrijving van een kristalrooster komt de ruimtelijke meetkunde te pas- Er zijn zeven hoofdtypen kristalrooster- Kubische kristalrooster -> regelmatigst en het meest bekend

o Moleculen vormen een kubisch patroon, ze nemen als het ware de hoekpunten van een kubus in

- Het patroon dat de moleculen vormen is ook op macroscopisch niveau zichtbaar: kristallen hebben de geometrie van het kirstalrooster van de moleculen

o Vormen de moleculen een kubisch krisstalrooster, dan hebben de kristallen ook een kubische vorm.

2.7 Zuivere luchtDe lucht is niet één gas, maar een mengsel van verschillende gassen. Ruw gezegd:

- 80% N2 (molecuul dat uit één soort atomen bestaat)- 20% O2 (molecuul dat uit één soort atomen bestaat)’

Lucht bestaat uit:- N2, O2, CO2

- Edelgassen: Ar, Ne, Heo Gassen die eigenlijk niets doeno Deze atomen klitten niet aan elkaaro Je zou kunnen zeggen dat hun moleculen één atomig zijn

Zuivere stof: een stof die uit één soort moleculen bestaat.- Het bestaat uit één soort deeltjes

Het begrip chemisch zuiver moeten we niet absoluut nemen- Elke stof bevat altijd wel beetjes andere stoffen (verontreinigingen of onzuiverheden

genoemd)- De zuiverheid van een stof wordt meestal in procenten uitgedrukt- Zuiveren: het verwijderen van verontreinigingen

o Hoe kleiner het gehalte verontreinigingen wordt, des te moeilijker het is om deze steeds kleiner wordende beetjes onzuiverheden te verwijderen.

2.8 Lucht om te levenHet lichaam heeft zuurstof nodig, maar ook de andere gassen van de lucht worden via de longen in het bloed opgenomen. Anderzijds worden via de longen stoffen uit het bloed verwijderd, die ademen we uit.

- 16% zuurstof adem je in of uit?- 4% koolstofdioxide adem je uit

Zuivere lucht is reukloos (geurloos)- Wanneer wij iets ruiken, betekent dit dus dat er bepaalde moleculen in onze neus

terecht zijn gekomen.- Geurstof/reukstof: stof waarbij het de bedoeling is dat we de geur waarnemen

Lucht, en in het bijzonder zuurstof, is essentieel voor de meeste organismen die op het land leven. Maar ook voor organismen in het water

- Oppervlakte water is per definitie in contact met lucht -> moleculen uit de lucht schieten door hun beweging ook tussen de watermoleculen en daar blijven ze dan tussen zitten.

- Molecuul dat omringd is door watermoleculen wordt genoteerd door er (aq) achter te zetten.

- O2 (aq) -> molecuul omring door watermoleculen -> in water opgeloste zuurstof

Het oplossen van lucht in water gaan niet eindeloos door, er is een maximum.- Oplosbaarheid (in water) van een stof

o De maximale hoeveelheid van een stof die per volume water op kan lossen- Afhankelijk van de temperatuur van het water (voorbeeld stikstof)

o 10 graden : 19 ml per liter watero 20 graden: 16,5 ml per liter watero 30 graden: 15 ml per liter water

- Oplosbaarheid is afhankelijk van temperatuuro De oplosbaarheid van gassen in water neemt af bij een stijgende temperatuur

3. Mengen en scheiden

3.1 Oplosbaar zijn en oplosbaarheidOplossing: de moleculen begeven zich tussen de watermoleculen

- Water is een oplosmiddel- De stof die in het water wordt gedaan heet de opgeloste stof- Andere oplosmiddelen zijn, alcohol, aceton, wasbenzine en ether

Het oplossen van suiker op moleculair niveau:- De sacharosemoleculen verlaten hun kristalrooster en gaan zich tussen de

watermoleculen bewegen. - Bij dit oplossen is een handeling nodig, wanneer je het oplossen aan het trillen zou

overlaten, dan kan dit proces heel erg lang duren (roeren)

Verdwijnt een vaste stof, dan kun je concluderen dat de stof in oplosbaar is.- Oplosbaarheid is afhankelijk van de temperatuur

o Oplosbaarheid van gassen in water neemt af bij een stijgende temperatuuro Oplosbaarheid van vaste stoffen neemt toe bij een stijgende temperatuur

Overmaat: een te veel van de stofVerzadigde oplossing: meer van de stof kan er niet in het oplosmiddel

Drie groepen- Goed oplosbaar- Matig oplosbaar- Slecht oplosbaar / niet oplosbaar

3.2 Mayonaise, verf en melk‘Echte’ of ‘ware’ oplossing: de opgeloste stof is in zijn bouwsteentjes tussen de watermoleculen uiteengevallen.

We gebruiken in het dagelijks leven veel mengsels van dergelijke onoplosbare vaste stoffen of vloeistoffen in water of in een ander oplosmiddel.

- Emulsieo Vloeistof in een vloeistofo De geëmulgeerde stof is niet moleculair verdeeldo Een emulsie wordt gestabiliseerd door een emulgator

- Suspensieo Oplosbare vaste stof in een vloeistof

Bv. Onoplosbare kleurstof (pigment) in watero De gesuspendeerde stof is niet moleculair verdeeldo Een suspensie wordt gestabiliseerd door een stabilisator

- Emulsies en suspennies kunnen gaan uitzakken, uitvlokken en schiften. Welke laag onder komt, hangt af van de zwaarte of lichtheid van de stoffen

o Het water en de geëmulgeerde stoffen gaan uit elkaar

3.3 Zwaar en lichtDichtheid

- De ‘zwaarte’ of ‘lichtheid’ van een materiaal of stof is een belangrijke eigenschap en deze grootheid kan goed in waarde uitgedrukt worden

- Dichtheid = massa per volume (d = m/V)o Officiële eenheid voor dichtheid: kg m3

o Massa in kgo Volume in m3

Massa’s trekken elkaar aan, maar deze gravitatie-krachten zijn alleen merkbaar wanneer tenminste één van de massa’s zeer groot is.

- Hoe groot de kracht is waarmee de aarde iets aantrekt hangt af van de massa(m) van dat iets

- De massa wordt bepaald door het volume en de aard van het materiaal- Voor de aard van het materiaal nemen we dichtheid

Wanneer volume er niet toe doet (bij allebei dus gelijk is en wegvalt in de formule, omdat het twee constante zijn) en het alleen gaat om het materiaal geld:

- Het materiaal met de grootste dichtheid (zwaarte) wordt het sterkst aangetrokken door de aarde

- Het zwaarste materiaal komt dus het laagst, het meest onderop, als de materialen tenminste plaats kunnen maken voor elkaar

Gewogen gemiddelde- Veel materialen bestaan uit verschillende bestanddelen, de dichtheid van zo’n materiaal

is een gewogen gemiddelde van de dichtheden van de bestanddelen- De hoeveelheden van de bestanddelen tellen mee

3.4 Oplossingen en mengselsGassen in

- Gas: moleculair mengsel- Vloeibaar: schuim

o Eén oplosbaar gas kan in fijne belletjes in een vloeistof verdeeld zijn- Vast: vast schuim

o Een gas kan in hele fijne belletjes in een vaste stof gevangen zit

Vloeistoffen in- Gas: mist of nevel

o Vloeistof in hele kleine druppeltjes aanwezig- Vloeistof: moleculair mengsel

o Mengeno Emulsie

- Vast: o In druppeltjes gevangen in een vaste stofo Bv. In een spons

Vaste stoffen in- Gas: nevel of mist

o Vaste stof in hele kleine deeltjes in gas

o Soms spreek men ook van rook, wanneer de deeltjes afkomstig zijn van verbranding

- Vloeistof o Oplosbaar lost helemaal opo Onoplosbaar -> suspensie

Stevige suspensie wordt ook wel pasta of gel genoemd- Vast:

o Door vaste stoffenfijn te malen tot poeders

3.5 Mengsels scheidenEen mengsel bestaat per definitie uit twee verschillende stoffen. Alle scheidingstechnieken zijn gebaseerd op het feit dat de stoffen verschillende eigenschappen hebben. Bij scheidingstechnieken maakt men gebruik van de verschillen in de volgende eigenschappen

- Dichtheid- Deeltjesgrootte (korrelgrootte)- Oplosbaarheid- Hechtingsvermogen (adsorptievermogen)- Een combinatie van oplosbaarheid en adsorptievermogen- Kookpunt

Bezinken -> verschil in dichtheid- Bezinksel noemt men neerslag- Decanteren: afschenken van de heldere vloeistof- Suspensies kun je laten bezinken- Emulsies laat je uitzakken

o Schiften: uitzakken door de activiteiten van micro-organismen

(Centrifugeren- Mengsel wordt in een vat heel snel rondgedraaid )

Zeven en filteren -> verschil in deeltjesgrootte - Zeven: bij een mengsel van vaste stoffen waarvan de korrels in grootte verschillen- Filtreren: vooral om een suspensie te scheiden

o Filtraat: vloeistof met daarin ‘waar’ opgeloste stoffeno Residu: vaste stof die achterblijft in filtero Uiteenlopende poriegroottes

Extractie -> verschil in oplosbaarheid- Bij koffie- Uittrekken- De gewenste stoffen lossen wel op in heet water, maar de ongewenste niet

Adsorptie -> verschil in hechting- Adsorptiemiddel (norit / actieve kool) waaraan veel stoffen zich goed hechten

Chromatografie -> verschil in oplosbaarheid en adsorptie

Destillatie -> verschil in kookpunt

- Alcohol heeft een lager kookpunt dan water- In de damp van de drank zit dan veel meer alcoholdamp dan waterdamp, omdat alcohol

dus sneller verdampt- De alcoholdamp wordt opgevangen, afgevoerd en daarna gekoeld -> vloeistof die veel

meer alcohol bevat dan het oorspronkelijke mengsel- Destillaat: dat wat verdampt en weer condenseert - Residu: dat wat in de ketel overblijft- Wanneer de temperatuur tot 100 ˚C stijgt, zal de damp steeds minder alcohol bevatten.

Wanneer de 100 ˚C is bereikt, dan is al de alcohol al verdampt en bestaat de damp dus nog alleen uit waterdamp.

- Dus bij alcohol zou je bij 78˚C moeten stoppen, omdat er anders te veel waterdamp bij komt.

- Met behulp van een destillatiekolom is het mogelijk om slechts één stof over te destilleren (dus om bijvoorbeeld zuivere alcohol te krijgen)

3.6 Waarom scheiden?De reden voor het scheiden van mengsels, en daarmee de keuze van de techniek, hangt samen met de waarde van de bestanddelen -> 3 soorten

- Mengsels die uit allemaal waardevolle bestanddelen bestaano Bij het scheiden van dergelijke mengsels is het dus de bedoeling om alle

bestanddelen (apart) in handen te krijgen- Mengsels die uit maar weinig waardevol materiaal bestaan en verder grotendeels uit

voor ons waardeloze stoffen- Mengsels die grotendeels bestaan uit waardevolle stof en verder uit kleine

hoeveelheden andere stoffen.

Hoe bepaal je of een stof zuiver is?- Smelttraject

o Tussen begin en eind van het smelten zit een temperatuurstijging, deze stijging noemt men het smelttraject.

o Hoe onzuiverder de stof, des te groter is het smelttraject.o Vriespuntdaling: een onzuivere stof begint sneller te smelten dan wanneer het

een zuivere stof zou zijn- Kooktraject

o Tijdens het koken stijgt de temperatuur en dat noemt men het kooktraject o Hoe onzuiverder de stof, des te groter is het kooktrajecto Een onzuivere stof begint pas bij een hogere temperatuur te koken, dan dat deze

zou koken wanneer het een zuivere stof was geweest.

Fysische scheidingsmethode- De technieken die bij 3.5 zijn beschreven- De (zuivere) stoffen zelf veranderen niet bij deze technieken

o De moleculen waaruit de stoffen bestaan veranderen niet- Wanneer je iets chemisch scheidt, dan betekent dit dat de moleculen wel veranderen.

4. Stoffen ontleden

4.1 Ontleding, een chemische reactieChemische reacties:

- processen waarbij stoffen veranderen tot andere stoffen (kortweg ook wel reacties)- moleculen veranderen tot andere moleculen

Ontledingsreactie / ontleding: één stof -> 2 of meer stoffen- Stoffen die je kunt afbreken tot zijn bouwstenen of kunt afbreken tot andere stoffen

heten ontleedbare stoffen- Door toevoer van energie is een molecuul uit elkaar getrild en de brokstukken, de

atomen, hebben zich gehergroepeerd tot nieuwe, andere moleculen

Atomen zijn onvergankelijk / eeuwig- Atomen zelf kun je niet verder afbreken tot nog kleinere deeltjes, de atomen zullen dus

niet veranderen bij een ontledingsreactie- Moleculen zijn wel vergankelijk: ze kunnen worden afgebroken tot kleinere deeltjes en

uit de bouwstenen, de atomen, kunnen nieuwe bouwsels, moleculen ontstaan

Een ontledingsreactie komt dus neer op het uiteenvallen van een molecuulsoort en een hergroepering van de atomen tot twee of meer nieuwe molecuulsoorten

- Vrijwel alle stoffen zijn ontleedbaar

4.2 Onontleedbare stoffenKoolstof blijkt onontleedbaar te zijn, je kunt uit alleen koolstof niet twee of meer andere stoffen maken.

- Koolstof kun je wel verbranden, maar dit is anders, want dan komt er zuurstof bij kijken.

Water is wel ontleedbaar (echter moet je het wel zeer hoog verhitten)- Water valt uiteen in waterstofgas en zuurstofgas- H2 -> waterstofgas (geen waterdamp!)- O2 -> zuurstofgas

Onontleedbare stoffen- Zuurstof- Koolstof- Waterstof- Stikstof- Zuivere metalen

Onontleedbare stoffen bestaan uit één atoomsoort

Elementen: een stof die uit één atoomsoort bestaat

In de natuur zijn maar enkele onontleedbare stoffen aan te treffen- Goud vast (Au) en platina vast (Pt)- Zwavel vast (S)- Koolstof- De atmosfeer met zuurstof, stikstof en edelgassen

In principe kun je door een onbekende stof geheel te ontleden, te weten komen uit welke atoomsoorten de onderzochte stof opgebouwd is.

4.3 Meer dan 100 onontleedbare stoffenEr zijn meer dan onontleedbare stoffen dan dat er atomen zijn, omdat een aantal atoomsoorten meer dan één onontleedbare stof kan vormen. Deze atomen kunnen zich namelijk op verschillende manieren aan elkaar binden

- Bijvoorbeeld: O-atomen kunnen O2 en O3 atomen vormeno Beide van deze atomen kun je niet afbreken, want O komt niet in zijn eentje voor

KoolstofZowel grafiet als diamant bestaat uit alleen maar C-atomen, de verschillen tussen grafiet en diamant zijn spectaculair

- Grafiet is een zwarte vaste stof, het is zacht en voelt vettig aan, en grafiet geleidt elektrische stroom

- Diamant is een kleurloze vaste stof, het is keihard en de hardste natuurlijke stof op aarde, in tegenstelling tot grafiet geleidt diamant geen stroom.

Deze grote verschillen in eigenschappen kunnen verklaard worden uit het verschil in ruimtelijke bouw

- Bij beide zijn de moleculen gevorm in een kristaalrooster, maar deze kristalroosters zijn zeer verschillend

- Graftiet heeft C-atomen in lagen, de bindingen tussen de lagen is vrij zwak waardoor de lagen makkelijk over elkaar kunnen schuiven

- In diamant nemen alle C-atomen een gelijkwaardige plaats in, in een driedimensionaal rooster, elk atoom is stevig gebonden aan vier C-atomen om zich heen.

- Bij hoge temperatuur veranderd diamant in grafiet, het omgekeerde is ook mogelijk om met extreem hoge druk en temperatuur diamant uit grafiet te vormen

Allotropie: uit één atoomsoort als bouwsteen zijn toch verschillende stoffen mogelijk. Hierdoor bestaan er wat meer onontleedbare stoffen dan er atoomsoorten zijn

- Koolstof, zuurstof en ozon zijn allotrope stoffen

Metalen- Net als bij koolstof vormen de atomen van metaal geen afzonderlijke moleculen, maar

vormen zij tezamen grote ruimtelijke constructies. - De meeste metaalatomen kunnen verschillende ruimtelijke structuren vormen, het type

kristalrooster is van groot belang voor de eigenschappen van metalen voorwerp

4.4 Ontleden door verhittenOnontleedbare stoffen -> elementen

Ontleedbare stoffen -> verbindingen- Een verbind bestaat uit minstens twee verschillende atoomsoorten

Wanneer men om een of andere reden in een verbinding een bepaalde atoomsoort belangrijk vindt, dan zet men de naam van de atoomsoort erbij

Koolstofverbindingen - Verbinden die uit C-atomen en minstens één andere atoomsoort bestaan. - Koolstofverbindingen worden ook vaak organische verbindingen of organische stoffen

genoemd.

Ontleden op moleculair niveau:- Thermolyse

o Door het verhitten nemen de trillingen en andere bewegingen van de moleculen zo toe dat ze uit elkaar trillen

- Pyrolyseo Door verhitten met vuur

- Elektrolyse o Energie in de vorm van elektriciteit

- Fotolyse o Energie in de vorm van licht

4.5 elektrolyse en fotolyseElektrolyse

- Door toevoer van energie in de vorm van elektriciteit bepaalde stoffen laten ontleden- Voor de elektrolyse van water moet aan drie voorwaarden voldaan zijn

o Het water moet stroom kunnen geleiden (anders hulpstof -> elektrolyt toevoegen)o De elektrische stroom moet gelijkstroom zijn, met een lage spanning

Stroom die maar één kant op gaato Er moeten geschikte ‘aanlegsteigers’ zijn om de elektrische stroom het water in

en uit te leiden -> elektroden De ene elektroden is positief, de andere elektroden is negatief Zie boek blz. 62

- Aan het oppervlak van de twee elektroden ontstaan de ontledingsproducten van watero Zuurstofgas ontstaat aan de + elektrodeno Waterstofgas ontstaat aan de – elektroden

- Het water moet stroom kunnen geleiden en daarom moeten er elektrolyten aanwezig zijn, sommige stoffen die water geleidend maken, worden echter zelf door de elektrische stroom ontleed.

Halogenen -> zoutvormers - Fluor (F2)- Chloor (Cl2)- Broom (Br2)- Jood (I2)- Halogeenverbindingen hebben heel andere eigenschappen dan de halogenen zelf,

halogeenverbindingen zijn gewoonlijk zeer stabiel: het kost veel moeite (energie) om ze te ontleden -> elektrolyse is daarvoor vaak een effectieve manier

Fotolyse- Door toevoeging van energie in de vorm van licht stoffen laten ontleden- Sommige stoffen zijn niet bestand tegen de energie van licht waardoor ze ontleden.- Fotografie- Zilververbindingen ontleden onder invloed van licht en worden zwart

4.6 ReactievergelijkingenDe stoffen vóór de reactie noemt men de beginstoffen / uitgangsstoffen of reactanten.De stoffen na de reactie heten de reactieproducten.De reactie zelf, het proces geeft men aan met een pijl -> de reactiepijl

Beginstoffen -> reactieproducten- Bij één of meer beginstoffen wordt er een plus tussen de stoffen geschreven- Wanneer men wilt aangeven hóe de reactie is uitgevoerd, schrijft men dit in kleine letters

boven de reactiepijl- Vaak wordt ook de fasen van de stoffen gegeven

Een reactieschema weergeeft alleen wat er in gaat en wat er uit komt, de atomen hoeven nog niet in aantallen te kloppen in een reactieschema.

Door voor en na de reactie hetzelfde aantal atomen te noteren, maken we van een reactieschema een reactievergelijking. Links en rechts van de pijl moeten evenveel atomen komen te staan.

Kloppend maken -> het gelijk maken van het aantal atomen links en rechts- Je kunt alleen een reactievergelijking opstellen wanneer je weet welke stoffen de

uitgangsstoffen en de reactieproducten zijn en wat de formules van deze stoffen zijn- De reactieproducten moeten kloppen. (O komt nooit in zijn eentje voor, dit moet dus O2

zijn)- De coëfficiënten moeten zo laag mogelijk zijn

5. Stoffen verbranden

5.1 De verbrandingsreactieBrandbare stof + zuurstof -> verbrandingsproduct

- Kenmerk voor een verbranding is een reactie met zuurstof- Het zuurstofgas van de lucht levert O atomen, die nieuwe moleculen vormen met de

moleculen waaruit de brandbare stof bestaat. Deze nieuwe moleculen heten oxiden.Verbranding van waterstof

Waterstof is een zeer brandbaar gas en het verbrandingsproduct is waterstofoxide H20 (water)- 2 H2 (g) + O2 (g) -> 2 H2O (g)

Zelden wordt zuiver zuurstofgas verbruikt, meestal wordt gewoon gebruik gemaakt van de lucht, hier zitten dan ook koolstof en stikstof in, maar deze nemen geen deel aan de verbrandingsreactie (daarom staan ze ook niet in de reactievergelijking)

Verbranding van koolstofBij optimale verbranding van koolstof is er maar één verbrandingsproduct: koolstofdioxide Bij verbranding van houtskool blijft er op het einde as over, as bestaat uit de onbrandbare bestanddelen van houtskool, want houtskool bestaat namelijk niet voor 100% uit koolstof

Verbranding van methaanOptimale verbranding van methaan levert twee reactieproducten: koolstofdioxide en water(damp)Methaan is een koolwaterstof

- Alle koolwaterstoffen verbranden tot koolstofdioxide en water- Dezelfde reactieproducten ontstaan, wanneer een molecuul behalve uit C en H ook nog

uit O atomen bestaat.- Organische stoffen zijn dus over het algemeen goed brandbaar

Samengevat: bij verbranding ontstaan oxiden- C atomen worden CO2, koolstofdioxide- H atomen worden H2O, waterstofoxide of water- Koolwaterstoffen en andere organische stoffen verbanden dus tot CO2 en H20

5.3 AlkanenKoolwaterstofmoleculen bestaan per definitie uit alleen C en H atomen.

- Alle koolwaterstoffen zijn brandbaar en de reactieproducten zijn bij optimale verbranding CO2 en H2O

- Alkanen zijn de belangrijkste groep koolwaterstoffeno Alkanen vormen een homologe reeks

Ieder alkaan opvolgend is een CH2 groter Een alkaan met n C-atomen heeft 2n+n H-atomen CnH2n+2

Koolstofketen: de koolstofatomen zijn aan elkaar gebonden- Om ieder C-atoom staan vierbindingsstreepjes en elk H atoom heeft steeds maar één

bindingsstreepje- C is vierwaardig en H is één waardig

Voor de namen van de alkanen moet je kijken in tabel 66C en 66D van je binas. - Ieder alkaan eindigt om de achternaam -aan- Al deze namen vormen ook de basis voor de namen van andere organische

verbindingen

Alkanen zijn kleurloze stoffen- Uit de vermelde smeltpunten en kookpunten is af te leiden welke fase deze stoffen

hebben bij standaard-temperatuur en druk

Er bestaan veel meer alkanen dan je aan de hand van de algemene molecuulformule zou denken.

- Twee of meer verschillende stoffen hebben dan allebei dezelfde molecuulformule

Door inwendige trillingen verandert het molecuul voortdurend van vorm, men schrijft een molecuul echter altijd in een rechte vorm

- Wanneer duidelijk is dat aan elk D-atoom ook H-atomen gebonden zijn, is het mogelijk om de structuurformule alleen maar met het koolstof-skelet aan te geven

- In rechte vorm of in zigzag vorm

5.4 Aardgas Fossiele brandstoffen: brandstoffen die heel lang geleden zijn ontstaan uit organisch dierlijk materiaal

Aardgas- Methaan- Alkanen - Stikstof

Schoon aardgas: wanneer de verbrandingsproducten slechts CO2 en H2O zijnNiet al het aardgas is schoon, sommige aardgassen bevatten ook zwavelverbindingen

- De ontontleedbare vaste stof zwavel is brandbaar, het brandt met een blauwe vlam en het verbrandingsproduct is een gas, zwaveldioxide (SO2)

o Kleurleus, maar zeker niet geurleuso Zwaveldioxide is een belangrijke luchtvervuiler, het lost op in water en deze

oplossing is ‘zuur’.- Veel zwavelverbindingen zijn braandbaar -> H2S (waterstofsulfide)

o Volledige verbranding hiervan zorgt voor H20 en SO2- Wanneer men zegt dat aardgas ‘zwavel ‘ bevat, dan bedoelt men zwavelverbindingen

Zowel voor aardgas als voor flessengas is het belangrijkste gevaar de kans op een explosie- Explosie: een plotselinge, uiterst snelle verbranding- Dit is mogelijk wanneer een brandbare stof en zuurstof goed gemengd zijn, zodat bij de

ontsteking de reactie in de hele ruimte vrijwel tegelijk kan gebeuren- Alle reactiewarmte komt dan in een heel korte tijd vrij en de verbrandingsgassen zetten

daardoor heel snel uit- Een aardgas-lucht mengsel exploderen als het percentage aardgas ligt tussen de 5 en

15%, beneden 5% is er te weinig aardgas, boven de 15% is er te weinig zuurstof (dit noemen we ook wel explosiegrenzen)

Aantonen van waterstof- In een reageerbuis opvangen , waarna je de buis boven een vlam houdt -> plop- Zuurstof kun je aantonen door op te vangen in een reageerbuis en er een gloeiende

houtspaander in te houden, wanneer deze feller gaat gloeien heb je te maken met zuurstof

5.5 AardolieAardolie

- Bruine, riekende vloeistof, in dikte variërend van dun tot stroperig- Mengsel van grotendeels koolwaterstoffen, vooral alkanen- Alle ruwe aardolie gaan naar een raffinaderij (zuiverfabriek)

o Gefractioneerde destillatie (mengsel verdelen in een aantal kleinere en beter hanteerbare mengsels, fracties)

Olie gescheiden in een zestal fracties, waarvan de kookpunten niet al te ver uiteen liggen

Zie boek blz. 78o De fracties ondergaan verder opnieuw, meer verfijnde, destillaties en andere

processen

De fracties van de gefractioneerde destillatie hebben namen- Gas- Benzine- Nafta (grondstof voor petrochemie, de chemische industrie gebaseerd op aardolie)- Kerosine (=petroleum, de brandstof voor straalmotoren)- Gasolie (dieselolie en huisbrandolie)- Residu (smeerolie, stookolie, asfalt)- De kookpunten, de grootte van de moleculen en de dichtheid nemen van boven naar

beneden toe (beneden zijn dus ‘zware’ fracties)

In de cilinders van een benzinemotor wordt een mengsel van lucht en benzinedamp (benzinenevel) door de zuiger samengeperst -> een vonk van de bougie start de branding -> explosie -> door de ontstane hitte zetten de verbrandingsgassen in volume uit en wordt de zuiger weggeslagen -> de heen-en-weer beweging van de zuiger wordt via een krukas omgezet in een draaiende beweging.

- Benzine verbrandt nooit alleen perfect tot CO2 en H2O- Er blijven ook restjes koolwaterstof over (CH)- Naast CO en CH bevatten uitlaatgassen nog een schadelijk bestanddeel ->

stikstofoxiden (NOx)o NO, NO2, N2O (NOx -> eigenlijk NxOy)o Stikstofoxiden hebben een prikkelende geur en ze zijn schadelijk voor onze

gezondheido Ze komen inde lucht terecht en kunnen daar onder invloed van zon allerlei

reacties ondergaan -> het is een luchtvervuiler

5.6 Hout en kolenChemisch gezien bestaat hout grotendeels uit organisch materiaal

- Hout levert bij verhitting (brandbare) gassen en dampen- Door de hitte treedt ook ontleding van de organische stoffen op, waardoor koolstof

overblijft- In een houtskoolbranderij wordt hout afgesloten van de lucht verhit, brandbare gassen

en dampen ontwijken, koolstof blijft achter: houtskool

Steenkool: fossiele brandstof -> ontstaan uit plantaardig organisch materiaal

- Bestaat hoofdzakelijk uit koolstof, een groot aantal organische verbindingen waaronder ook stikstof- en zwavelverbindingen

- Bruinkool en turf zijn van dezelfde oorsprong, maar minder oud- Uit steenkool worden cokes bereidt

o Afgesloten van de lucht verhitten -> vluchtige bestanddelen ontwijken en door verhitting treedt ontleding op -> koolstof blijft over (cokes)

o Cokes zijn nodig voor de productie van ijzero Er ontstaan flinke hoeveelheden gassen en dampen die grotendeels brandbaar

zijn -> na zuivering worden deze brandbare gasmengsels als ‘hoogovengas’ in het distributienet geleid

o Vroeger werd van cokes gas gemaakt C(s) +H2O(g) -> CO(g) + H2(g) Steenkolenvergassing

5.7 Brand!Voor brand zijn nodig (net als bij een beheerste verbranding)

- Brandbaar materiaal- Zuurstof (lucht)- Ontsteking (temperatuur)

Brandbare gassen en vluchtige stoffen zijn makkelijk in brand te steken, omdat er goed contact mogelijk is tussen de moleculen van de brandbare stof en de zuurstofmoleculen van de lucht.

Wanneer verbranding eenmaal gestart is gaat hij vanzelf verder- Bij verbranding komt namelijk warmte vrij, die de nog niet aangetaste brandbare stof ook

aansteekt (vrijkomende reactiewarmte)- Het ‘aansteken’ gaat steeds beter en sneller, want door de toenemende verbranding

komt er voortdurend meer en meer warmte vrij.

Bij brand ontstaan vaak giftige stoffen (CO) en vooral rook (halfbrandbare producten)

Het blussen van een brand komt neer op drie principes, die nauw aansluiten bij de drie voorwaarden voor een verbranding

- Weghalen van de brandstof- Afsluiten van de lucht- Verlagen van de temperatuur

6. Hoeveel?

6.3 De massa van atomen en moleculenMoleculen en atomen hebben een massa, in de eenheid kilogram, kg.

- Atomaire massa-eenheid -> u- Atoommassa van waterstof (H) is 1u, het molecuul bestaat uit twee waterstofatomen dus

de molecuulmassa van waterstof is 2u- Atoommassa van zuurstof (O) is 16u, het zuurstofmolecuul is twee atomig, dus de

molecuulmassa is 32u- Atoommassa van C is 12u

- Atoommassa: A, molecuulmassa Mo Binas tabel 40A

6.4 Rekenen aan verbindingenDe u is makkelijk om mee te rekenen, omdat het in de scheikunde meestal om verhoudingen gaat.

- Zie het voorbeeld op blz. 92 over kunstmest

Intermezzo: Hoe nauwkeurig?Wanneer je iets meet van 4,4 gram, betekent dit dat dit getal 2 significante cijfers heeft. Is het getal 4,435, dan heeft dit getal 4 significante cijfers.

- Significante cijfers zijn cijfers die iets betekenen- De nullen voor het getal tellen niet mee bij het bepalen van het aantal significante cijfers

Bij vermenigvuldigen en delen:- Zorg dat het antwoord uit niet meer cijfers bestaat dan de gegevens- De uitkomst van een vermenigvuldiging of deling van meetwaarden mag in niet meer

significante cijfers geschreven worden dan waarin de meetwaarden gegeven zijn.- TELWAARDEN ZIJN GEEN MEETWAARDEN

Bij optellen en aftrekken:- De uitkomst van het optellen of aftrekken van meetwaarden mag niet meer decimalen

hebben dan de meetwaarde met het kleinste aantal decimalen.

6.5 Reactievergelijkingen in grammenEen verbinding heeft een vaste samenstelling. Uit de vaste verhouding tussen de aantallen atoomsoorten is de verhouding tussen de massa’s van deze atoomsoorten uit te rekenen.

Bij chemische reacties zijn er ook vaste verhoudingen, namelijk tussen de aantallen moleculen van de beginstoffen. Deze vaste verhoudingen zijn af te lezen uit de coëfficiënten van de reactievergelijking.

Een reactievergelijking laat niet alleen de molecuulverhouding tussen de beginstoffen zien. Je kunt ook aflezen hoeveel van deze reactieproducten ontstaan.

Wanneer de stoffen niet in deze juiste massaverhouding bij elkaar gevoegd zijn, dan blijft na reactie een van de reactanten over -> deze stof was dan in overmaat aanwezig.

6.6 Massa gaat niet verlorenDe opgetelde massa’s van de beginstoffen en die van de reactieproducten zijn gelijk.

- Ook bij een chemische reactie gaat er geen massa verloren- De wet van behoud van massa

o Een reactie komt neer op afbraak en opbouw van moleculen o Atomen zijn eeuwig, dus kunnen niet verloren gaan

6.7 Rekenen aan mengselsVoor een verbinding liggen de massapercentages van de atoomsoorten (elementen) vast. Voor een mengsel daarentegen ligt de kwantitatieve samenstelling niet vast. Voor mengsels die als (handels)producten gemaakt worden, handhaaft men echter een vaste samenstelling, dus met vaste gehaltes (concentraties) van de samenstellende stoffen.

- Voor sommige voedings- en genotsmiddelen is dit zelfs voorgeschreven in de Warenwet.

De concentratie: hoeveel er van een stof in een mengsel aanwezig is -> kan op verschillende manieren uitgedrukt worden, hiervoor hebben we geen molecuulmassa’s nodig

- Gram per liter -> 20 g l-i- Gram per 100 gram -> massapercentage- Ml per 100 ml -> volumepercentage

Procenten: delen per honderdPromilles: delen per duizendPpm: delen per miljoenPpb: delen per miljard

7. Zout en zouten

7.1 Zout en waterZouten, soda, gootsteenontstopper en kunstmest worden tot dezelfde groep gerekend.

- Vaste stoffen met een hoog smeltpunt- Meestal in korrelvorm

Wanneer je natriumchloride oplost in water- Zoute smaak- Het water is nu een goede geleider voor elektrische stroom, omdat de ionen beweeglijk

zijn tussen de watermoleculen waardoor ze elektrische stroom kunnen transporteren- Na+ (aq) + Cl- (aq) -> oplossing van keukenzout in water- NaCl (s) -> vast keukenzout

Ionentheorie: zoutoplossing bevat elektrisch geladen deeltjes, deze kunnen bewegen en maken zodoende stroomdoorgang mogelijk.

- Ongeladen: elektrisch neutraal (evenveel positieve als negatieve ionen aanwezig)

Een ion is een atoom met een lading- Lading +1 wordt weergeven als +, lading 2+ wordt weergeven als 2+ (lading – hetzelfde)

Elektrolyt: een stof die water stroomgeleidend maakt. (NaCl)

7.2 De structuur van zoutNaCl (l) bestaat uit Na+ en Cl- ionen, in de vloeibare fase kunnen de ionen bewegen en zo stroomtransport mogelijk maken.

- NaCl (s) bestaat ook uit Na+ en Cl- ionen, maar kan geen stroom geleiden doordat de ionen niet bewegen, ze vormen een kristalrooster en zitten vast op een plaats.

- Het kirstalrooster van NaCl is in de verhouding 1:1. De vorm is kubisch

+ en + / - en – : stoten elkaar af+ en - : trekken elkaar aan

Ionbinding: de binding tussen een negatief en positief ion

- De aantrekkende en afstotende krachten in het kristalrooster houden elkaar in evenwicht.

Bij een zout spreek je nooit van een molecuul, maar gewoon van zouten -> zout is namelijk een van de stoffen waarvoor het begrip molecuul niet opgaat.

- Je spreekt ook niet van een molecuulformule, maar van gewoonweg een formule of verhoudingsformule.

Ionaire / inogene stof: de stof bestaat ook in de vaste fase uit positieve en negatieve ionen. Het kristalrooster wordt gevormd door positieve en negatieve ionen

- ionrooster

Moleculaire stof: de stof bestaat uit moleculen, dus uit groepjes bij elkaar horende atomen. Het kristalrooster wordt gevormd door moleculen.

- Molecuulrooster

7.3 Zouten: ionaire stoffenEen ander wordt voor ionaire stoffen is zouten

- Ze geleiden geen stroom, maar dit doen ze wel wanneer je ze smelt of wanneer ze in water oplossen

- Ze bestaan uit positieve en negatieve ionen- Vaste stoffen met een hoog smeltpunt- Het kirstalrooster zit dankzij de ionbindingen stevig in elkaar

Tabel 64A

Positieve ionsoorten (veel in zeewater)- Metaalionen- De lading is 1+ 2+ of 3+- Na+ K+ Ag+- Ca2+ Mg2+ etc.- Al3+ -> aluminiumion

Negatieve ionen (weinig in zeewater)- Cl- Br- F- I-

Met bovengenoemde ionen zijn heel wat combinaties (en dus heel wat verschillende zouten) mogelijk.

- Calciumcholride: Ca2+Cl-o Mag je nooit zo schrijven, wordt -> CaCl2

Veel zouten zijn niet oplosbaar in water, zoals het oxide-ion (O2) en het sulfide-ion (S2-)

In tabel 40A staan in de laatste kolom de ionladingen die een atoomsoort kan aannemen.

Enkele metaalionen kunnen verschillende ionladingen hebben, 2+ of 3+- Je onderscheidt deze ionen door dit aan te geven met romeinse cijfers

o Ijzer (II) iono Ijzer (III) ion

- Ook wanneer een metaalion een andere ionlading dan de gebruikelijke heeft, geef men dat aan met een romeins cijfer.

7.4 Nog meer zoutenEr bestaan ook zouten die uit drie of zelfs vier atoomsoorten bestaan

- Soda, gootsteenontstopper, kunstmest- Ook deze vaste stoffen hebben een hoog smeltpunt en geleiden in gesmolten toestand

of opgelost in water elektrische stroom.- Dus ook ionaire stoffen- Samengestelde ionen: zouten die uit meer dan één atoom bestaan.

Hydroxide ion: OH-- Zouten die hydroxide bevatten, worden hydroxiden genoemd.- Natriumhydroxide

Carbonaat ion: CO3 2-- Zouten die carbonaat bevatten, worden carbonaten genoemd- Natriumcarbonaat

Nitraat ion: NO3-- Zouten die nitraat bevatten, worden nitraten genoemd- Kaliumnitraat

Sulfaat-ion: SO4 2-- Zouten die sulfaat bevatten, worden sulfaten genoemd- Kaliumsulfaat

Fosfaat ion: PO4 3-- Zouten die fosfaat bevatten, worden fosfaten genoemd- Calciumfosfaat

Ammonium-ion: NH4+- Zouten die ammonium bevatten, worden ammonium – zouten genoemd

CaCO3 -> calciumcarbonaat (kalksteen, marmer)Na2CO3 -> natriumcarbonaat (soda)CaSO4 -> calciumsulfaat (gips)

7.5 Zouten in waterGoed oplosbaar

- Alle natriumzouten- Alle kaliumzouten- Alle nitraten (alle zouten met als negatief ion NO3-)

Tabel 45A -> Oplosbaarheidstabel voor zouten

Logen: vier oplosbare hydroxiden die veel worden gebruikt in laboratoria en bedrijven- Natronloog- Kaliloog- Kalkwater- Barietwater

Oxiden: zouten die O2- als negatief ion hebben- Het gaat hier oom metaaloxiden -> ionaire stoffen- Niet verwarren met oxiden zoals CO2, dit zijn moleculen en geen ionaire stoffen- Meeste zijn onoplosbaar in water- Vier oxiden reageren met water

o Het O2- ion reageert met een H20 molecuul tot twee OH- ioneno O2- + H2O -> 2 OH-

- Reactievergelijking voor natriumoxide met watero Na+2O2- (s) + H20 -> 2 Na+OH-(s)o Wanneer meer water wordt toegevoegd ontstaan natronloog

Op dezelfde manier gedragen zich kaliumoxide, calciumoxide en bariumoxide (kaliloog, kalkwater, barietwater)

7.6 Nut van de oplosbaarheidstabelWanneer je twee oplossingen van verschillende zouten bij elkaar voegt, zie je meestal niets gebeuren -> er ontstaat een mengsel van vier ionen in water

- Soms gebeurt er wel wat -> Neerslag

Neerslag (een troebeling)- Dit gebeurt wanneer een positieve ionsoort en een negatieve ionsoort bij elkaar gevoegd

zijn, die tezamen een onoplosbaar zout vormen.- Zie boek blz. 108- Zout1(aq) + zout2(aq) -> zout3(s) + zout4(aq)

Neerslaan uit water - Wanneer afvalwater te veel fosfaten bevat- Wanneer leidingwater ‘te hard’ is -> dus te veel calciumionen bevat (kalk)

AantoningsreactiesVoor een aantoningreactie is een reagens nodig

- Een stof die reageert met de aan te tonen stof- Tegenwoordig ook te koop in teststrookjes

7.7 Kristalwater in vaste zoutenEr zijn twee manieren om uit een oplossing een vast zout te laten ontstaan.

- Samenvoegen van twee oplossingen met zouten waaruit dan een onoplosbaar zout ontstond.

- Eenvoudiger is het geval dat een oplossing van een zout ingedampt wordt.- In beide gevallen verenigen positieve en negatieve zich tot een ionrooster

o 1e geval: heel snelo 2e geval: langzamer, water moet verwijdert worden door verdampen.

Zouthydraten- Soms gaat een kristalrooster niet alleen bestaan uit positieve en negatieve ionen, maar

worden er ook H20 moleculen ingebouwd.- Het ionrooster is dan geen zuiver rooster meer, maar bestaat ook uit watermoleculen

(kristalwater)- Soda

o Per 2 natrium en 1 carbonaat, zijn er 10 moleculen water ingebouwdo Soda bevat 10 moleculen kristalwatero Kristalsoda -> schoonmaakmiddelo Zie boek blz. 110 voor formule

- Gipso Per 1 calcium en 1 sulfaat, zijn er 2 moleculen water ingebouwdo Gips bevat 2 moleculen kristalwatero Zie boek blz. 111 voor formule

8. Atomen van binnen

8.1 De bouw van een atoomAtomen = onvoorstelbaar kleine dingetjes of bolletjes .

Atoomkern (atoommodel van Rutherford)- Een atoom is vrijwel leeg, alleen in het centrum bevindt zich iets dat zowel massa als

(positieve) elektrische lading heeft. - De elektrische lading van een atoomkern is positief door de protonen

o Protonen hebben een massa van 1u- Elektronen die om het atoom heen draaien zijn negatief geladen

o Elektronen hebben een massa van 0- In een kern zitten vaak ook neutronen, deze zijn neutraal geladen

o Een atoomkern kan nooit alleen neutronen bevatten, wel alleen protonen (het aantal protonen bepaald ook de soort van het atoom)

o Een neutron heeft een massa van 1u

Elementaire deeltjes: protonen, neutronen en elektronen -> omdat alle atomen (alle elementen) uit alleen deze deeltjes bestaan

Atoomnummer = aantal protonen (symbool en atoomnummer zijn dus eigenlijk synoniem) - H = 1- C = 6- He = 2

Voor een elektrisch neutraal atoom moet het aantal elektronen gelijk zijn aan het aantal protonen.

8.2 De massa van een atoomDe massa van een atoom (het massagetal) wordt bepaald door de massa van de kern

- Protonen + neutronen- Eenheid u- De massa van een atoom is niet altijd een geheel getal

o Neutronen zijn namelijk vaak geen vast aantal (soms heb je 18 neutronen, soms 20 etc.)

Hierdoor gaat de massa van een atoom verschillen, omdat ieder neutron 1u weegt.

Isotopen: van de atoomsoort Chloor bestaan twee isotopen (Cl-37 en Cl-35)

Tabel 25A Gemiddelde atoommassa is dan 35,5

o Protonen wel, want aantal protonen bepaalt de atoomsoort

Notatie van atoomnummer en massagetal -> zie schrift- Massa getal boven- Atoomnummer onder - Of: U-238

Een gemiddelde atoommassa = gewogen gemiddelde- Omdat hoeveelheid van iedere isotoop meetelt

8.3 Het Periodiek SysteemOrdening van elementen (Dimitri Mendelejev)

- Tabel 99- Het periodiek systeem is gebaseerd op twee uitgangspunten

o De atoomsoorten (de elementen) worden gerangschikt naar atoomnummer. Dus vooraan staat H, atoomnummer 1 en achteraan element no. 104

o Men begint regelmatig met een nieuwe regel of periode -> hierdoor komen atoomsoorten die chemisch gezien op elkaar lijken bij elkaar te staan

Verticaal ontstaan zo kolommen van ‘verwante’ atoomsoorteno Zie boek blz. 119 voor voorbeeld uitleg

In opdrachten die gemaakt zijn doelt men vooral op een overeenkomst in chemische reactie -> daarmee ook op een overeenkomst in het soort verbindingen dat ze vormen -> daarmee ook op overeenkomst in de formules van deze verbindingen

Wanneer atomen elektrisch geladen zijn heten ze ionen (waar zouten uit bestaan)- Wanneer je met lading gaat werken, kun je alleen elektronen ‘weghalen’ of ‘erbij doen’.

Aan protonen mag je niet komen omdat zij het atoomsoort bepalen- Na+ heeft dus een elektron minder dan dat het protonen heeft- Cl- heeft dus een elektron meer dan dat het protonen heeft- Periodiek systeem:

o Links: positieve ioneno Rechts: negatieve ionen

- De waardigheid of valentie van ionen is gelijk aan ionladingo Een Na+ ion kan 1- ion binden

o Een Ca2+ ion kan 2- ionen binden

8.4 De binding tussen en in moleculenIonaire stoffen / inogene stoffen / zouten

- Bestaan uit positieve en negatieve ionen- Het zijn vaste stoffen; het ionrooster wordt door sterke elektrische aantrekkingskrachten

(ionbindingen) bijeen gehouden- Intramoleculaire krachten

o Krachten in een molecuulo Atoombindingen

C heeft 4 atoombindingen (de waardigheid of valentie van C is 4) H heeft 1 atoombinding (de waardigheid of valentie van H is 1)

Halogenen: F. C;. Br en I -> hebben altijd een verbinding die 1-waardig is

Wanneer atomen elkaar binden of loslaten gebeurt dat door middel van hun elektronen, de kern van een atoom verandert namelijk niet.

- Alleen de kernen van atomen met atoomnummer 84 en hoger zijn veranderlijko Radioactieve atomeno Atoomkernen veranderen spontaan, waarbij nieuwe atoomsoorten of isotopen

ontstaan.

Moleculaire stoffen- Bestaan uit moleculen

o Groepjes bij elkaar horende atomen- Moleculen trekken elkaar wel aan, maar deze aantrekkingskrachten (van der Waals

krachten) zijn niet sterk.o Naarmate de grootte van het molecuul toeneemt, neemt ook de

aantrekkingskracht toeo Stoffen waarvan moleculen groot zijn, zijn dan ook vaste stoffen; de moleculen in

het molecuulrooster worden op hun plek gehouden door de van der Waals bindingen

Je spreekt van een binding wanneer de deeltjes op een vaste plaats zitten

- Intermoleculaire krachten o Krachten tussen moleculen

8.5 Elektronen in parenEen molecuul wordt bij elkaar gehouden door atoombindingen

- Een bindingsstreepje stelt 2 elektronen voor

Elektronenpaar: combinatie van 2 elektronen - Elektronen blijken bij voorkeur paarsgewijs te bestaan, niet alleen- In een CH4 molecuul bevindt zich dus tussen het C-atoom en elk van de vier H-atomen

een elektronenpaaro Het ene is een elektron van het C atoom, het andere van het H atoomo Het ‘gemeenschappelijk’ elektronenpaar bindt de beide atomen

Negatief geladeno De twee atomen, zonder deze twee elektronen, zijn positief geladen

Elektrische aantrekkingskrachten houden zodoende de twee atomen bij elkaar

NH3 heeft een waardigheid van 3 (N kan namelijk op drie plaatsen binden, heeft op drie plekken elektronen beschikbaar voor een atoombinding)

- Die elektronenparen tussen N en H

O heeft een waardigheid van 2 (O kan op twee plaatsen binden, heeft op twee plekken elektronen beschikbaar voor een atoombinding)

- Twee atoombindingen tussen O en H (H2O)

De elementen in één groep van het periodiek systeem zijn chemisch verwant, ze hebben dezelfde waardigheid.

Ionbinding = elektrovalente binding- De waardigheden van ionen (de ionladingen) noemt men ook wel elektrovalenties

Atoombinding = covalente binding- De genoemde waardigheden noemt men ook wel covalenties

-