Alg. en Tech Scheikunde 1Bbi Samenvatting

Alg. en Tech Scheikunde 1Bbi Samenvatting Thomas Goossens

Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

Deel 1: De Materie Begrip

Uitleg

alfa-straling

Uitgestoten Heliumkernen Klein penetrerend vermogen. Positief geladen Z-2, N-2, A-4

beta straling

Snelle elektronen uitgestoten door bepaalde onstabiele atoomkernen (Negatief) Z+1, N-1, A= (Positron emissie: Z-1, N+1, A=)

gamma straling

Elektromagnetische straling: zeer gevaarlijk. Afkomstig van een p <-> n omzettingen in onstabiele atoomkernen. (Neutraal)

e (elektronenlading)

De kleinste elementaire lading die in de natuur voorkomt. e=1,602 .10^-19 C

Massagetal A

A = Z + N = aantal protonen + aantal neutronen

Neutronengetal N

Aantal neutronen

Atoomnummer Z

Aantal elektronen = aantal protonen

Isotopen van een element X

Het aantal neutronen van eenzelfde element kan verschillen

NA (Het getal van avogadro)

NA = 6,0221 . 10 ^ 23 mol^(-1)

Atomaire massa eenheid

1/12 de deel van de absolute massa van 1 atoom van het referentie-isotoop

Relatieve deeltjesmassa

R(x) van een deeltje X is de onbenoemde verhouding tussen de absolute massa van 1 deeltje tot de atomaire massa-eenheid u. R(X) = abs massa/u

Relatieve atoommassa

Het gewogen gemiddelde van de releatieve massa’s van de isotopen van dat element met als wegingsfactoren de percentages van die isotopen in geonormale samenstelling


Bron.

1 mol

Het aantal atomen 12C6 in exact 12 g = het getal van avogadro Na = 6,0221 . 10 ^(23) deeltjes per mol

Molaire massa (molmassa)

M(X) van een soort deeltjes X is de massa van juist 1 mol deeltjes in g/mol = relatieve deeltjesmassa (kwantiatief)

Gram-deeltje

de hoeveelheid materie die juist 1 mol van die deeltjes bevat. De hoeveelheid materie die exact 1 mol bevat, d.i. een aantal gelijk aan het getal van Avogadro, waarvan de totale massa gelijk is aan M., d.i even veel gram als aangegeven door de onbenoemnde relatieve massa

Massaspectrometer

Zie p. 36 De Materie

Massadefect

Als je de massa van een willekeurige atoomkern vergelijkt met die van de afzonderlijke kerndeeltjes > massa van de kern is kleiner. Bij de vorming van de kern is een deel van de massa van de deeltjes =| massadefect| omgezet in energie*-> warmte m(X) - Z. m(e-) < Z. m(p+) + (A-Z) m(n°)

Bindingsenergie

* Eenzelfde hoeveelheid energie moet geinvesteerd worden om de kern te doen splitsen in afzonderlijke kerndeeltjes. Bindingsenergie= maat voor stabiliteit van de kern =

Totale bindingsenergie

Stijgt in absolute waarde monotoon met het aantal kerndeeltjes (niet lineair)

Bindingsenergie per kerndeeltje

gaat in absolute waarde door een maximum rond 56 Fe -> stabielste atoomkernen ● Zwaardere kernen -> kernfissie ● Lichtere kernen -> kernfusie Om stabiele toestand te bereiken (kerndeeltjes van nieuwe atomen zijn sterker gebonden)

Het PSE

●

Groepen (verticaal)


○ ○

●

●

Ionen

●

=# valentie-elektronen olieGelijkaardige chemische eigenschappen (in verschillende gradatie) Perioden (horizontaal) ○ Triaden (Fe-Co-Ni) : vertonten horizontaal meer verwantschap dan met onderburen Diagonaal ○ Halfgeleiders ○ Halfmetalen Een atoom of groep van atomen waarin als gevolg van een onevenwicht tussen het totaal aantal p+ en e- -> lading (geheel veelvoud van e) ○ Enkelvoudige ionen: 1 atoomkern ■ Kationen: positief ■ Anionen: Negatief ○ Polyatomische ionen: meerdere “” ■ Moleculaire ionen ontstaan wanneer moleculen als geheel e- opnemen of afstaan ■ Samengestelde ionen : NH4+ ■ Complexe ionen: ● Een kernatoom (metaalion) ● Symmetrisch omringd door liganden

Ligand

Een ligand is een molecuul of een ion dat een vrij elektronenpaar heeft, dat gebruikt kan worden om een binding te vormen met een metaal of een metaalion.

Effectief atoomnummer

De echte kernlading gecorrigeerd voor de afscherming door de andere elektronen in dieper liggende schillen.

Stabiele elektronenconfguratie

●

●

Representatieve elementen streven de edelgasconfiguratie na ○ Metalen (elektopos.) : Zoveel eafstaan als nodig om e-config te bereiken ○ N-Metalen: Opnemen van eOvergangsmetalen & inwendige


overgangselementen kunnen edelgasconfig niet meer bereiken Vanderwaalsafstand (radius)

De afstand tussen de kernen van 2 naburige atomen die geen chemische binding aangaan. Deze afstand wordt bepaald door een evenwicht tussen de vanderwaalskrachten en de afstoting van de ewolken. radius:

Covalente straal

De covalente straal is de straal die een atoom aanneemt als het zich chemisch bindt aan een ander atoom

Ionisatie-energieën

De energie nodig voor het onttrekken van een e- ter vorming van een positief ion. eV/ atoom of kJ/mol 1eV/atoom = e. Na J/Mol

De regel van Hund

De regel stelt dat orbitalen van hetzelfde energieniveau zoveel mogelijk met ongepaarde elektronen opgevuld wordt. Deze ongepaarde elektronen bezitten ook steeds dezelfde spin.

Affiniteits-energieën (elektronenaffiniteit)

De energie die nodig is voor de vorming van negatieve ionen door het toevoegen van extra eTeken AE: ● Exotherm AE1<0: Voor elementen waarvan anionen redelijk stabiel zijn is het toevoegen van 1e- ~ ● Endotherm AE>>0: het toevoegen van een 2de e- aan 1-waardige anionen: steeds sterk ~

Elektronegativiteit

Een maat voor de neiging van een atoom om in verbindingen e- naar zich toe te halen.

Oxidatietrappen (getallen)

Zijn de fictieve ladingen van de atomen indien deze atomen uitsluitend door zuiver ionische bindingen aan elkaar zouden gebonden zijn in een fictieve 100% ionische wereld. Onbenoemd geheel getal -> toegekend aan een atoom in verbinding, ion -> oxidatie en reducitefenomenen herkennen

Kubisch ruimtelijk gecentreerd

Een krg-tralie bevat in totaal twee traliepunten: ● 8 hoekpunten die elk voor 1/8 binnen het tralie vallen -> 1 atoom ● 1 punt in het midden van de kubus die geheel binnen het tralie valt -> 1 atoom


P. 58

● 2 atomen volledig in de kubus

Kubisch vlakgecentreerd

Een kvg-tralie bevat in totaal vier traliepunten: ● 8 hoekpunten die elk voor 1/8 binnen het tralie vallen -> 1 atoom ● 6 punten op de middens van de zijvlakken die elk voor de helft binnen het tralie vallen -> 3 atomen ● In totaal 4 volledige atomen in de kubus

De chemische binding Begrip Bindingstype - Wordt bepaald door

Uitleg ●

●

●

Ionische Binding ○ A geeft elektron(en) volledig af aan B. Ionen ontstaan die elkaar willen aantrekken met de coulomb kracht ○ Sterkste binding Covalente binding ○ A & B willen beide extra elektronen om e-config te bereiken. Stellen >=1 elektronenpaar in gemeenschap. ○ Redelijk sterke intramoleculaire verbinding Metaalbinding ○ Beide atomen geven 1 of meerdere e- af. Er ontstaat een rooster van pos. metaalionen en een zee van vrije e- die de ionen samenbindt in het metaalkristal ○ bindingskrachten varieren van relatief zwak tot zeer sterk

Gewone covalente binding

Binding dmv 1, 2 of 3 gemeenschappelijke elektronenparen

Datief/ semi-polaire covalente

Het bindende, gemeenschappelijke e-paar is volledig


Bron p57

binding

afkomstig van een van de betrokken atomen.

Resonantie

De binding kan enkel beschreven worden als een mengvorm van verschillende resonantievormen

Allotropie

Het verschijnsel dat hetzelfde chemisch element in verschillende vaste verschijningsvormen (allotropen) kan voorkomen met een verschillend kristalstructuur. alleen voor stoffen met dezelfde aggregatietoestand

Polaire molecule

Een polaire verbinding is een chemische verbinding waarin de elektronen zodanig verdeeld zijn, dat het centrum van de negatieve ladingen niet samenvalt met het centrum van de positieve ladingen ● Bezitten een permanente dipool (dipoolmoment p=q.d)

Apolaire molecule

Een apolaire verbinding is een chemische verbinding waarin de elektronen zodanig verdeeld zijn, dat het zwaartepunt van hun negatieve lading samenvalt met het zwaartepunt van de positieve lading. Als gevolg daarvan zal een positief deeltje niet worden aangetrokken of afgestoten door een apolaire verbinding. ● Vertonen ogenblikkelijke en steeds wisselende geinduceerde dipolen waarvan de grootte bepaald wordt door de polarizeerbaarheid van de moleculen

London-dispersiekrachten

● ● ●

Zwakste krachten Tussen geinduceerde dipolen Altijd aanwezig

Permanente dipool

Wanneer in een molecule een 2 atomen een groot verschil in ENW hebben zodat de ene atoom de elektronen harder naar zicht toetrekt en dus meer negatief wordt.

Geïnduceerde dipool

Tussen twee moleculen. Als 1 van de moleculen met een permanente dipool elektronen van een andere molecule afstoot zodat er een dipoolmoment geinduceerd word.

Dipoolmoment

Gedrag van zuivere stoffen (gassen, vloeistoffen en vaste stoffen)


Begrip Stelsel <-> omgeving

Intensieve parameters

Uitleg

Bron

Een stuk van de materiële wereld dat werkelijk of enkel in gedachten wordt afgebakend om het nader te bestuderen. De rest is omgeving ● Homogeen (1 fase) ● Heterogeen (meerdere fasen) Parameters waarvan de waarde onafhankelijk is van de uitgebreidheid van het stelsel T, P, , el. geleidbaarheid, opt. brekingsindex,...

Extensieve parameters

Parameters waarvan de waarde recht evenredig is met de uitgebreidheid van het stelsel. massa m, mol, V, Totale energie U, entropie S ● De verhouding van 2 exensieve parameters geeft een intensieve

Fasenregel van GIbbs

De toestand van een stelsel is eenduidig bepaald slechts wanneer er parameters zijn. c: aantal componenten

- intensieve

Toestandsvergelijking

De functie die het molair volume geeft als functie van druk, temperatuur en samenstelling.

Kritisch punt

Een punt waarbij elk onderscheid tussen vloeistof en damp verdwijnt. De vloeistof is heel ijl geworden en het gas is zeer dicht geworden waardoor er nog maar 1 fase is, superkritisch fluidum T> kritische temp P> kritische druk

Tripelpunt

Een punt waarbije 3 fasen voorkomen: vast, vloeibaar en gas

Kookpunt

Een vloeistof begint te koken als de dampspanning groter wordt dan de omgevingsdruk.

Damp <-> gas

Damp: De gasvormige toestand van een stof bij een temperatuur lager dan de kritische temperatuur. Hier is het nog mogelijk om door drukverhoging de stof in Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

vloeibare of vaste vorm te krijgen Specifieke gasconstante De ideale gasconstante per gram gas

Constante van boltzman: deeltje

gaconst per


Deel 2: Chemische reacties Begrip

Uitleg

Octaangetal (benzine)

Cetaangetal (diesel)

Limiterend reagens

Maat voor de klopvastheid van benzine. Dat is de mate waarin de brandstof in een brandstofluchtmengsel samengeperst kan worden (met de daarbij horende temperatuursverhoging) zonder tot zelfontbranding te komen. ● Hoe hoger het octaangetal hoe hoger de klopvastheid ●

Groter octaangetal bij kortere en meer vertakte ketens

●

Hierbij geldt per definitie dat de klopvastheid van n-heptaan 0 en die van iso-octaan(2,2,4trimethylpentaan) 100 is.

De maat voor zelfontbranding onder druk en aanwezigheid van zuurstof octaangetal voor benzine ● 0: ● 100: n-cetaan Bij een niet stoechiometrisch reactiemengsel, is het limiterend reagens het reagens dat het eerst volledig wegreageert. ->

Vorderingsgraad evenwicht

bij

= minimaal (mol/coefficient)

=

Oplosbaarheid

De oplosbaarheid van een bepaalde stof in een bepaald oplosmidde is de maximale concentratie bij evenwicht

Zuren & Basen

Zuren ● Algemeen ○ In waterig milieu een stijging van H+ ionen ○ Lossen verschillende metalen op -> Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

Bron.

●

●

H2 gas Brondsted - lowry ○ Zuur = protondonor (omgezet in gejon. base) ○ OH- zelf is een base, omdat het een proton kan binden -> omgezet tot H2O, (gecj zuur) Lewis ○ Zuur = e-paar acceptor ○ H+ is zelf een zuur. Het wordt aan een base gebonden door het e-paar dat door de base in gemeenschap w gegeven.

Basen ● Algemeen ○ In waterig milieu stijging van OHionen ○ Organische materialen aantasten & Vormen met metaalionen vaak onoplosbare neerslagen (roest) ● Brondsted - lowry ○ Base = protonacceptor (omgezet in gejon. zuur) ● Lewis ○ Zuur = e-paar donor Bayer Proces

Reactie om aluminiumerts te zuiveren. (Bauxiet -> aluminiumoxide)NOG AANVULLEN

Sterke Zuren

HCl, HNO3, HClO4, H2SO4

Sterke Basen

OH- , NaOH, KOH, Ca(OH)2, H- , O2- , S2-

Amfotere oxiden

Vertonen enkel een zwak zuur of zwak basisch karakter in reacties met sterke basen, resp. zuren.

Redoxreacties

= elektronenuitwisselingsreacties ● Oxidatie ○ e- afgifte ○ Stijging in oxidatietrap OT ● Reductie ○ e-opname ○ Daling in OT

Oxidatietrappen

ZIjn de fictieve ladingen van elk atoom indien deze atomen alleen door zuiver ionische bindingen aan elkaar gebonden zouden zijn

Partiële ladingen

Zijn de reële ladingen, die ontstaan als gevolg van verschil in elektronegativiteit tussen de atomen die Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

aan elkaar gebonden zijn. , is een kleine fracite van de e-lading. = weerspiegeling van verschillen in e-dichtheid in een molecule-> fys/chem eig. Formele ladingen

Zijn de fictieve ladingen die atomen zouden dragen in de veronderstelling van ideale apolaire covalente bindingen. Elk binden e-paar wordt gelijkelijk verdeeld tussen de gebonden atomen. * Hybriden -> andere formele ladingen * - form. ladingen -> meest EN element * Lewis vorm met minst en laagste form ladingen -> realistischer

Superoxiden

Een verbinding die O2- bevat Superoxiden zijn reactieve en sterke oxidatoren, reactiever dan peroxiden. Het O2- superoxide ion is een radicaal, dat een ongepaard elektron

Onedel metaal

Metaal dat gemakkelijk geoxideerd word

Standaard reductiepotentiaal

EEn maat voor de druk waarmee de elektronen door de oxidatie-halfreactie worden geleverd, of door de reductie-halfcel worden opgezogen 2H+ + 2 e-<-> H2 (g) E0 = 0

Downs Cel (productie Na)

● ● ● ●

Chloor alkali proces met kwik-cel

Elektrolyse van gesmolen NaCl Mengsel van gesmolten NaCl & CaCl2 Gevormde natrium en Cl2 strikt gescheiden (niet mer elkaar reageren) er komt GEEN WATER aan de pas

Kathode: kwik-bad Pekel: NaCl -> Na+ + ClNa+ -> Na-metaal -> lost op in kwik -> natriumamalgaam verhinderen dat Na reageert met het water. In aparte cel reageert kwikamalgaam met water -> NaOH + H2 Hg heeft de rol van het membraan: als doorgeefluik voor het gevormde Na-metaal (ipv ionen)

Productie van aluminium

Aluminium: Zeer onedel -> moeilijk in gereduceerde vorm te krijgen


2 processen: bauxiet(Al2O3) -> Al 1. Bayer Proces: Zuiver Al2O3 uit bauxiet halen 2. Hall & Heroult: Al2O3 -> Al-metaal Anodiseren van aluminium Voordelen: ● Zeer hard, slijt -en krasvast ● Mooie egale aluminiumkleur ● Goede elektrische isolatie ● Verhoogde corrosieweerstand Gramequivalent

De massahoeveelheid materie die juist 1 mol protonen of 1 mol elektronen kan afgeven of opnemen.

Chemische reacties: twee overzichtsvoorbeelden Begrip Hard water

Uitleg Water met hoge concentraties aan Ca2+ en Mg2+ ionen


Deel 3: Het Chemisch Evenwicht Begrip

Uitleg

Omrekeningformules Evenwichtsconstante

Voor Ideaal gas reacties

Chemisch potentiaal

B r o n

De gibbs-energie per mol i P1 -> referentie 1 bar

Chemisch potentiaal van component van gasmengsel

Chemisch potentiaal voor 1 mol zuiver i bij (Ptot, T)

Thermodynamische evenwichtsconstante ● ●

Dimensieloos Altijd 1 BAR gebruiken

Wet van Van’t Hoff

Temperatuursafhankelijkheid van de evenwichtsconst.

Afhankelijkheden evenwichtsconstanten

Kp: Temp. -> kan gebruikt worden bij eender welke druk Kc: Temp. -> kan gebruikt worden bij eender welke druk Kx: Druk & Temp ->

P-afhankelijkheid Kx

Principe van le chatelier braun

Voorspelt in welke richting de reactie zal opgaan om - na de opgelegde wijziging- het evenwicht te herstellen. Temperatuursverandering P=constant Hogere temp -> reageren in endotherme zin Drukverandering (door volumeverandering) T=const


Drukstijging -> reageren in richting kleiner #mol gas Concentratieverandering ..zie p 28 deel 3 Dissociatiegraad Teller en noemer delen door V

Verdunningswet van ostwald

Een zwak(ke) zuur (base) is procentueel des te meer gedissocieerd naarmate de oplossing meer verdund is.

Wanneer Ca kleiner wordt, moet de rest in de formule stijgen om aan de evenwichtsvoorwaarde te voldoen.

Om de breuk te laten stijgen moet de teller groter worden en de noemer kleiner. Dit gebeurt wanneer de dissociatiegraad stijgt Zuur-base neutralisatie

Stelling 1 Een zuur en een base neutraliseren elkaar volledig tot een zout (+water) Stelling 2 Een sterk zuur verdrijft een zwak zuur uit zijn zouten (gaskamerstelling) Stelling 3 Een sterke base verdrijft een zwakkere base uit haar verbindingen (zouten)

Buffermengsel

Een mengsel waarvan de pH bijzonder ongevoelig is aan beperkte toevoegingen van (zelfs) sterke zuren en basen. Samenstelling: Geconjugeerd zuur base koppel ● Zwak zuur + een van zijn zouten ○ ●

Zwakke base + een van haar zouten ○

Bij toevoeging van een zuur: Het toegevoegde zuur protolyseert in water en vormt H3O+-ionen. Deze verhoging van de hoeveelheid H3O+ zal dus worden tegengewerkt. Hierbij verschuift de eerste reactie(↑) naar links. De hoeveelheid H3O+-ionen vermindert dus weer. Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

De toegevoegde H3O+ samen met de OH- reageren ( ), deze OH- zal dus gedeeltelijk uit de reactie verdwijnen. Deze daling van het aantal OH--ionen zal ook weer worden tegengewerkt; En zullen gedeeltelijk terug worden aangemaakt Titratieformule bij equivalentiepunt

Het equivalentiepunt is het punt waar een exact equivalente hoeveelheid base toegevoegd werd. x = waardigheid van het zuur y = waardigheid van de base

Titratie van een zwak zuur door sterke base

● ●

Kleurindicatoren

● ●

Complexe verbinding/ion

Kleuromslag: pH = pKaH-indicator Omslaggebied:

Is een aparte kalsse van samengestelde verbindingen of ionen, waarin een centraal metaalion of -atoom, het kernatoom, symmetrisch omringd wordt door een aantal liganden in een stabiel geheel. ●

●

●

Koningswater

Equivalentiepunt en neutraal punt vallen niet meer samen Bufferplateau: Halverwege tussen begin en equivalentiepunt is de [HAc] = [Ac-]: de buffer is optimaal en de stijging dus minimaal (goede buffer)

Kernatoom: Centrale metaalatoom of ion. Het kernatoo mis een atoom van groep 3A of overgangsmetalen. Liganden: de moleculen of ionen die door datieve semipolaire covalente bindingen gebonden zijn aan het kernatoom lewis basen Coordinerend / brugatoom Is een atoom van het ligand dat rechtstreeks gebonden is aan het kernatoom. Het aantal coordinerende atomen rond 1 kernatoom =coordinatie (2, 4 of 6) = gellinkt met geometrie

Lost goud op Goud = zeer edel (moeilijk oxideerbaar) Koningswater: HCl + HNO3 ● HNO3: zeer sterk oxidatiemiddel ○ Au -> Au 3+ ● HCl -> Cl- ionen Complexering van de Au 3+ ionen Chemie 1Bbi Samenvatting 2010 - thomasgoossens.be/kul

Au3+ + 4 Cl- -> AuCl4 - (aq) Oplosbaarheid S & Oplosbaarheidsproduct Ks

Oplosbaarheid S van een bepaalde opgeloste stof in een bepaald oplosmiddel is de maximale concentratie bij evenwicht ● Onverzadigde oplossing: C(elektrolyt) < S ● Verzadigde oplossing: C(elektrolyt) = S ● Oververzadigde oplossing: C(eletrolyt) > S Kan veranderen indien er andere stoffen in oplossing aanwezig zijn Oplosbaarheidsproduct Ks is de evenwichtsconstante voor de reactie waarbij een elektrolyt oplost tot een verzagigde oplossing en vervolgens gedissocieerd wordt in ionen. Moet altijd voldaan zijn

Verband voor een oplossing in zuiver water


Alg. en Tech Scheikunde 1Bbi Samenvatting

Recommend Documents