Basiscursus chemie L. Standaert 2006-2007
Deze cursus werd samengesteld door L. Standaert, Schooljaar 2006-2007, Heilig Graf
Een digitale kopie van deze cursus vind je op http://standaert.classy.be Voor –ernstige- problemen of vragen over de leerstof kan je me contacteren op
[email protected] Reken op 24 uur voor een antwoord, dus best niet wachten tot de avond voor het examen!
Bronvermelding: Bij het samenstellen van deze cursus werd in meer of mindere mate gebruik gemaakt van Chemie plus 3, Pelckmans uitgeverij Cursusmateriaal V. Verhaegen Chemie eenheid 3b, standaard uitgeverij Andere bronnen worden bij de gebruikte illustratie geplaatst.
2
1-de chemische elementen.....................................................................................5 1a atomen ...........................................................................................................5 1b chemische stoffen ..........................................................................................6 1c Symbolen en formules....................................................................................7 2 Chemische reacties .............................................................................................9 2a het verschil tussen een mengsel en een chemische verbinding ....................9 2b mengsels en zuivere stoffen.........................................................................10 Vragen...............................................................................................................10 Oefeningen........................................................................................................11 2c chemische reacties.......................................................................................12 2d reactievergelijkingen ....................................................................................12 Oefeningen........................................................................................................14 3 Atoommodel.......................................................................................................15 3a Wat is een“model” ? .....................................................................................15 3b Het atoommodel van Thomson ....................................................................16 3c Het atoommodel van Rutherford ..................................................................18 Atoommassa .....................................................................................................20 Vragen...............................................................................................................21 3d Atoommodel van Bohr..................................................................................22 4 Het periodiek systeem der elementen ...............................................................24 4a Groepen .......................................................................................................25 Bijlage : eigenschappen en toepassingen van metalen en niet-metalen ..........27 4b Periodes .......................................................................................................29 Vragen...............................................................................................................29 5 Chemische verbindingen ...................................................................................30 5.1 Edelgasconfiguratie: basisregel van chemische bindingen ............................30 5.2 Ionen...............................................................................................................30 5.2 Ionbinding .......................................................................................................31 5.3 Covalente binding ...........................................................................................31 5.4 Metaalbinding .................................................................................................31 Oefeningen ...........................................................................................................32 5.4b De metaalbinding..........................................................................................35 5.5 Elektriciteit ......................................................................................................36 6 Mol- en molmassa .............................................................................................37 6.1 Molmassa .......................................................................................................37 6.2 Mol ..................................................................................................................38 6.3 Oefeningen .....................................................................................................39 Wet van massabehoud .........................................................................................41 Wat kan je nu? ......................................................................................................42 Extra oef ...............................................................................................................42 7 Onderzoeken en herkennen van stoffen............................................................43 7.1 Eigenschappen van stoffen.............................................................................43 7.2 Mengsels scheiden .........................................................................................44 7.3 Soorten mengsels ...........................................................................................45 8 Soorten stoffen: anorganische verbindingsklassen ...........................................46 .1 Zuren ................................................................................................................46 8.1.1 Definitie ....................................................................................................46 8.1.2 Indeling.....................................................................................................47 Oefeningen ...........................................................................................................47 Enkele zuren en hun eigenschappen ...............................................................48 8.2 Basen..............................................................................................................49 Definitie .............................................................................................................49 Bijlage: enkele basen en hun toepassingen......................................................49 8.3 Zuren + Basen = ? .........................................................................................50 8.4 pH-waarde ......................................................................................................51
3
Indicatoren ............................................................................................................51 8.2 Zouten.............................................................................................................53 Definitie .............................................................................................................53 Hydraten............................................................................................................53 Polaire molecules & kristallen ...........................................................................53 Enkele voorbeelden van zouten............................................................................54 8.3 Oxiden ............................................................................................................55 8.3.1 Metaaloxiden ...............................................................................................55 8.3.2 Niet-metaaloxiden ........................................................................................55 Vragen bij de tekst ............................................................................................56 Vragen bij de tekst: ...........................................................................................57 Oefeningen ...........................................................................................................58 Wat moet je kennen/kunnen? ...............................................................................59
4
1-de chemische elementen 1a atomen
Er bestaan miljoenen en miljoen kleuren. Die zijn allemaal gemaakt uit combinaties van 3 basiskleuren. Op dezelfde manier zijn er miljoenen en miljoenen stoffen. Deze zijn allemaal gemaakt uit een beperkt aantal soorten atomen. In de natuur komen 92 verschillende atomen voor. Deze verschillende atomen noemen we de verschillende chemische elementen. Met deze 92 kan je (bijna) alle stoffen die we kennen aanmaken. Eén (1) deeltje van een chemisch element noemen we een atoom. Dit woord komt van het Griekse “atomos” wat ondeelbaar betekent.
terzijde: Plutonium is het chemisch element waarmee je atoombommen kan bouwen. Dit element komt op aarde in de natuur niet voor, het is door de mens gemaakt om de 2e atoombom mee te vervaardigen. Het is het 94e element.
De diameter van een atoom is gemiddeld ongeveer 0.3 nm. 1nm = 1 nanometer= 1 miljoenste van een millimeter. In 1 gram keukenzout zitten ongeveer 2.10²² atomen.
5
1b chemische stoffen De miljoenen en miljoenen stoffen worden gevormd door verschillende combinaties van chemische elementen. Eén deeltje van een chemische stof noemen we een molecule. Wanneer je een brok keukenzout hebt, kan je dat in 2 breken, en nog eens in 2 en nog eens… En eens het kleiner is dan je kan zien, kleiner dan je met een microscoop kan zien, dan kan je het in theorie nog steeds breken.
Chemici gebruiken modellen om te bestuderen hoe een molecule eruit ziet, met verschillend gekleurde bollen voor verschillende atoomsoorten
Je kan dat evenwel niet tot in het oneindige doen. Op een gegeven moment heb je één deeltje zout. Je kan dat nog breken in aparte atomen, maar dan is het geen keukenzout meer. Dat kleinste deel noemen we een molecule. Deze molecule kan bestaan uit één of meerdere soorten atomen.
Moleculen kunnen heel eenvoudig zijn, of heel groot en complex
Model van een watermolecule
Model van een DNA-molecule
6
1c Symbolen en formules De 92 elementen hebben allemaal een naam. Maar om atomen en moleculen korter te kunnen noteren, worden symbolen gebruikt. Opdracht:: Zoek de naam en het bijhorende symbool van de eerste 20 elementen Naam
Symbool
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Maak een lijst van de symbolen en nemen van de elementen met de volgende atoomnummers en studeer deze eveneens in: Z=24,26,28,29,30,35,36,47,50,53,54,56,78,79,80,82,86,92,94
7
8
2 Chemische reacties 2a het verschil tussen een mengsel en een chemische verbinding Proef 1: Los 20 gram zout op in een maatbeker met 100 cl water. Roer tot alles opgelost is. Blijf daarna zout toevoegen. Op een bepaald moment kan je geen zout meer oplossen. Wanneer je meer zout oplost, dan zinkt het naar de bodem. Wel kan je het water verwarmen. In warm water kan je meer zout oplossen dan in koud water. Je kan ook al het water laten verdampen. Wat je dan krijgt is een beker met zout. De aard van de stoffen is niet verandert; de zoutmolecules zijn nog steeds zoutmolecules en water is nog steeds water (het is gasvormig, waterdamp, geworden)
Het proces waarbij een vaste stof gezuiverd wordt uit een mengsel, door de vloeistof te verdampen heet kristallisatie. Dit is ook hoe zout gewonnen wordt uit zeewater. In de natuur gebeurt dit in warme streken, vb Guatemala, waar laaggelegen vlaktes regelmatig onderlopen. Het resultaat zijn enorme spiegelgladde zoutvlaktes. Omdat die zo effen als een biljartlaken zijn, worden die vlaktes dikwijls gebruikt om snelheidsrecords te vestigen.
Water met zout is een mengsel. Een mengsel waarin we een stof (vast, vloeibaar of gasvormig) oplossen in een vloeistof, noemen we een oplossing.
(foto’s DieselMAX, snelste dieselvoertuig ter wereld)
Proef 2: Voeg 20 cl HCl toe aan een maatbeker met 100 cl water. Dit is een simulatie van zure regen. (een zuur is categorie van stoffen, zoals metalen. Er zijn verschillende zuren en HCl is er een voorbeeld van) Laat enkele spijkers voorzichtig in de oplossing vallen. Warm de oplossing op met een bunsenbrander, dan gaat de reactie wat sneller. Na een tijdje merk je dat de spijkers roesten. Er vindt een chemische reactie plaats. Hierbij is een nieuwe stof, en dus een nieuwe molecule, ontstaan: roest.
We zeggen dat het ijzer reageert met de zuurstof die in het water zit. Het resultaat van
9
een reactie noemen we het reactieproduct. In de zoutoplossing is er niks veranderd aan de bestanddelen. De molecules NaCl en H2O blijven bij een mengsel naast elkaar bestaan. Bij de spijkers is de aard van de stof wel veranderd. Fe reageert met O2, zuurstofgas, dat opgelost is in water en vormt Fe2O3, roest. Dit wordt uitgeschreven in een reactievergelijking: 4 Fe + 6 O2 --> 2 Fe2O3 Hier gaan we straks verder op in.
2b mengsels en zuivere stoffen Elk apart noemen we NaCl en H2O zuivere stoffen. Omdat ze bestaan uit verschillende soorten atomen noemen we dit samengestelde zuivere stoffen vb: H2O, HNO3 Een stof die bestaat uit één soort atomen noemen we een enkelvoudige zuivere stof. vb 02, O3, H2, Fe In een zuivere stof komen maar één soort moleculen voor.
Vragen -Zeg van volgende stoffen of het gaat om een samengestelde of een enkelvoudige zuivere stof: Na2S Na2CO3 N2 Fe2O3 He -Hoeveel soorten moleculen komen er voor in zuiver water? -In het zout water uit de vorige proef komen 2 soorten moleculen voor en 4 soorten atomen. Welke?
Is er een verschil tussen O3 en O2? Zo ja, welk?
10
Oefeningen
11
2c chemische reacties De vorming van een nieuwe stof uit 2 stoffen noemen we een chemische reactie. In sommige gevallen gebeurt zo’n reactie vanzelf als je 2 stoffen samenvoegt. In andere gevallen moet je die 2 een beetje aanmoedigen. (een kaars ontbrandt niet vanzelf, maar eens je ze aansteekt gaat de reactie wel vanzelf verder) In nog andere gevallen moet je er energie instoppen voor er een reactie plaatsvindt (vb een ei koken) Waarom sommige stoffen wel en andere niet met elkaar reageren, bespreken we hier niet. Een stof die makkelijk reageert noemen we reactief. Een stof die niet wil reageren noemen we inert.
De atmosfeer bevat ongeveer 21 % zuurstofgas (O2). Zuurstofgas is zo reactief dat het enkel in de atmosfeer kan voorkomen omdat het constant aangemaakt wordt door planten. In een atmosfeer van 100% zuurstof brandt ijzer. Zuivere zuurstof is dan ook erg gevaarlijk. Een filmpje van brandend ijzer vind je op:
proefje: Magnesium is een metaal dat makkelijk ontbrandt. Het geeft een felle vlam. Het reactieproduct is een bleke as, magnesiumoxide: MgO
Verbranden van een stof is steeds een chemische reactie met zuurstofgas.
http://www.angelo.edu/faculty/kbou drea/demos/burning_iron/burning_ir on.htm
2d reactievergelijkingen Een chemische reactie wordt uitgeschreven in symbolen, dit noemen we een reactievergelijking. Voor de verbranding van magnesium kunnen we schrijven: 2Mg + O2 ￫ 2MgO
12
Waarom het reactieproduct MgO is, en niet bv Mg203 of MgO2, zien we verder in de cursus. Een reactievergelijking volgt evenwel steeds een paar basisregels:
1-er verdwijnen geen atomen, er komen er ook geen bij. 2-atomen kunnen niet veranderen in andere soorten atomen
Voor
Je moet na de reactie dus evenveel van elke soort atomen hebben dan ervoor. Het enige wat je mag doen is nieuwe combinaties maken.
2x Mg
2x Mg
2x O
2x O
De 2 bij O2 noemen we de index. Deze geeft weer hoeveel atomen er in één molecule zuurstofgas zitten.
2Mg + O2
Na ￫
2MgO
De 2 bij 2MgO noemen we de coëfficiënt. Deze geeft weer hoeveel moleculen MgO er gevormd worden in verhouding tot de andere moleculen in de reactievergelijking
Een chemische reactie volgt steeds in vaste verhoudingen. Bij verbranding van magnesium worden steeds 2 deeltjes Mg per deeltje O2 verbruikt. Hierbij worden steeds 2 deeltjes MgO gevormd.
De coëffienten in een reactievergelijking geven deze verhoudingen weer. Het zijn steeds de eenvoudigst mogelijke verhoudingen. Je mag dus niet schrijven: 4Mg + 2O2 ￫ 4MgO Met volgende reactievergelijking is iets mis, kan je ze verbeteren? Ag + HCl →
AgCl + H2
13
Oefeningen 2.1 Hoeveel atomen van elke atoomsoort in deze moleculen? 2 O2
8 Cr2O7
3 N2O5
7 NaHCO3
6 Na2CO3
2.2 Oefeningen: breng de coëfficiënten in orde (blijf van de indices af !): HCl
+
Zn
→
ZnCl2
SO2
+
H2O
→
H2SO3
N2O5
+
H2O
→
HNO3
CO2
+
Na OH →
Na2CO3 +
H2O
Sn
+
H Cl
→
Sn Cl4 +
H2
Na2SO4 +
H3PO4
Na3PO4
+ H2SO4 →
+
H2
14
3 Atoommodel 3a Wat is een“model” ? Voorbeelden van modellen:
maquette van een gebouw
het deeltjesmodel
Computermodel van een gebouw
voorstelling van het zonnestelsel
schaalmodel van een motor
Atoommodel van Rutherford
Is een model een volledige, perfecte voorstelling van de werkelijkheid?
Wat is het dan wel?
15
Waar is een model goed voor? Waarvoor kan je het gebruiken?
3b Het atoommodel van Thomson Tot het eind van de 19e eeuw ging men ervan uit dat het atoom een ondeelbaar bolletje was. Men had het periodiek systeem van de elementen opgesteld, en met de verschillende soorten atomen kon men het ontstaan van nieuwe stoffen verklaren. Tot men elektrische lading ontdekte. Men wist in 1895 nog niet veel over elektriciteit, maar men had ontdekt dat er 2 soorten ladingen waren: positieve en negatieve, zoals de + en – van een batterij. Dit kon men niet verklaren met hun huidige model van atomen. In een zuivere stof zit immers maar één soort moleculen, maar blijkbaar dus 2 verschillende soorten elektrische lading.
Wanneer je een plastic staaf opwrijft met een doek dan wordt die statisch geladen.
Proef: Wrijf een plastic staaf op met een nylonkous. Deze wordt elektrostatisch geladen. Plaats deze op een ronddraaiende sokkel. Wrijf een glazen staaf op met een kattevel en houd deze naast de eerste staaf. Beide staven trekken elkaar aan. Wrijf een 2e plastic staaf op en houd deze naast de eerste staaf. Wat merk ,je?
16
Thomson stelde zich in 1895 een atoommodel voor waarbij hij het atoom voorstelde als een bolvormige pudding met krenten over die bol gestrooid. Hij veronderstelde dat de pudding zelf positief geladen was en de krenten negatief geladen. Deze krenten werden later elektronen genoemd.
Over het geheel was het atoom dan normaalgezien neutraal geladen, maar door wrijven kon een atoom enkele elektronen verliezen, of er konden er enkele meer aan de positief geladen bol blijven kleven.
Puddingmodel van Thomson , met negatieve elektronen in een positieve massa (1895)
FUNDAMENTELE KRACHTEN In de natuur kende men al één fundamentele kracht: zwaartekracht. Voorwerpen met massa (jij en de aarde) trekken elkaar aan. Elektrische aantrekking en afstoting werd veroorzaakt door elektrische lading en was een andere kracht, onafhankelijk van de massa van een voorwerp. We noemen het de elektromagnetische kracht. Gelijke ladingen stoten elkaar af, ongelijke trekken elkaar aan. Deze kracht is de grondslag van: - elektriciteit - magnetische aantrekkingskracht -statische elektriciteit -alle chemische reacties en de vorming van moleculen -het feit dat je niet door muren kan lopen (zie verder)
17
3c Het atoommodel van Rutherford
Dit model werd in 1911 verbeterd door Rutherford, die stelde dat bijna alle massa, en de positieve lading van een atoom zich in een massieve kern bevond met de elektronen eromheen zoals planeten rond de zon. In die kern bevinden zich 2 verschillende soorten deeltjes: protonen die positief geladen waren en neutronen, die neutraal geladen zijn.
Figuur 1: atoommodel http://www.yourdictionary.com/images/ahd/jpg/A4atom.jpg
Protonen: hebben een bepaalde massa en een positieve lading, Symbool: p+ Neutronen: hebben bijna net dezelfde massa als een proton, maar geen elektrische lading Symbool: n Elektronen: hebben een heel kleine massa, ongeveer 1/2000 van die van een proton, en een negatieve lading symbool: e-
18
De vorige tekeningen zijn niet op schaal getekend.
Dat zou ook niet goed lukken, de kern van een atoom is 100’000 keer kleiner dan het volledige atoom. Als je de kern van een atoom op schaal zou voorstellen ter grootte van een erwt, dan vlogen de elektronen er omheen in banen met een diameter van 300 meter.
Stel je een voetbalstadium voor als één atoom, dan is de kern een bolletje van 1mm diameter op de middenstip. Maar 99,99% van de massa van het stadium zit geconcentreerd in die middenstip.
Wij, en alle materie op aarde zijn even leeg als de ruimte ! De enige reden waarom we niet los door elkaar of door muren kunnen lopen is omdat jouw elektronen die van mij afstoten.
Neutronensterren
Bij een grote ster (met een diameter van 200’000km of meer) kan de zwaartekracht zo groot worden dat de atomen in de ster kapotgedrukt worden. De ster stort dan in en enkel de neutronen blijven over, die dicht opeengepakt zitten. Het resultaat is een neutronenster, met een diameter van ongeveer 10 km. Alle materie op aarde bestaat uit atomen en is dus ‘hol’. In de ruimte bestaan er echter neutronensterren.
Eén koffielepel materie van een neutronenster heeft een massa van 200’000’000 ton!
19
. Dit is waarom radioactieve straling los door ons heen kan gaan; voor een klein stralingsdeeltje is normale materie zoiets als ons zonnestelsel. Of op zijn best zoiets als een asteroïdenveld; sommige stralingdeeltjes botsen op een atoomkern en kaatsen terug, maar de meeste vliegen er gewoon doorheen.
Experiment van Rutherford met alfastraling Indien atomen op puddingbollen leken, dan zouden stralingsdeeltjes los door elke materie moeten schieten zoals een kogel door een blok gelatine.
Dat is hoe Rutherford in 1911 ontdekte dat een atoom niet zoals een volle bol pudding kon zijn. Hij merkte dat stralingsdeeltjes door goudfolie passeerden, maar enkelen net heel hard terugkaatsten.
Atoommassa Dit atoommodel klopte met wat men wist over de massa en de aard van de verschillende atomen. -het aantal protonen bepaalt de aard van het atoom. Een atoom met één proton is H, een atoom met 2 protonen is He,… -het aantal neutronen in een kern is ongeveer gelijk aan het aantal protonen. Maar die regel klopt niet voor elk element. Zwaardere elementen hebben er in verhouding meer. Zo heeft lood 82 protonen en 125 neutronen. Waterstof heeft één proton en geen neutron.
-de relatieve atoommassa van een atoom wordt bepaald door de som van de protonen en neutronen van het element. De relatieve massa van een proton of een neutron is ongeveer 1. 20
(De reden waarom dit niet precies één is, heeft te maken met kernfysica en Einstein en zien we niet in deze cursus.)
Vragen Zoek op in de tabel. (het aantal neutronen kan je er soms niet precies weten. Dan moet je afronden) Aantal p+
Aantal n ?
Aantal e-
Helium 12 Aluminium 20 Koper Platina 82 Uranium
-De aarde heeft een straal van ongeveer 6350 km. Als je een atoom zou uitvergroten tot de grootte van de aarde, hoe groot zou de kern dan zijn?
Maak hiervan een tekening:
21
3d Atoommodel van Bohr Bohr was één van de wetenschappers die (later in zijn leven) aan de atoombom werkte. Hij ontdekte in 1914 dat elektronen toch niet helemaal zoals planeten rond de zon waren. Een planeet kan een klein beetje dichter of verder bij de zon komen, bv door een botsing met een asteroïde. Elektronen konden dit blijkbaar niet, merkte Bohr. Ze kunnen enkel in welbepaalde banen voorkomen, en nergens tussenin. Deze banen werden schillen genoemd en kregen opeenvolgende letters: K voor de eerste, binnenste schil, L voor de tweede…
Op elke schil pasten bovendien maar een bepaald aantal elektronen, namelijk 2n² elektronen waarbij n het nummer van de schil is
Max. aantal elektronen op elke schil is dan: Max aantal eK L M N O
22
Dit is niet het laatste of het meest nauwkeurige model. Dit model is echter voor ons nauwkeurig genoeg om te onderzoeken hoe chemische reacties gebeuren. De elektronen op de buitenste schil worden valentie-elektronen genoemd en bepalen hoe dit element zal reageren met andere elementen. Valentie-elektronen Enkel deze –buitenste- elektronen kunnen loskomen van het atoom. Het zijn dan ook enkele van deze elektronen die losgewreven worden bij proefjes met elektrostatica. De verdeling van elektronen bij elk element vind je terug in het periodiek systeem van de elementen (de tabel):
Hoeveel valentie-elektronen heeft: Lithium
Beryllium Boor
Koolstof
Stikstof
Zuurstof
Fluor
aantal
Natrium
Magnesium
Silicium
Zwavel
Chloor
Argon,
aantal
23
4 Het periodiek systeem der elementen
Mendeljev, een russisch scheikundige, kon in 1866 als eerste een systeem ontdekken in de volgorde van de verschillende elementen. De tabel met de elementen wordt dan ook de tabel van Mendeljev genoemd.
Mendeljev (8 februari 1834 – 2 februari 1907)
Men kende nog niet alle elementen, dus zijn tabel had lege plekken. Andere wetenschappers werden overtuigd van de waarde van zijn tabel toen bleek dat nieuw ontdekte elementen netjes pasten in zijn tabel, op plaatsen waar hij voorspelde dat er nog een element ontbrak.
De tabel geeft een 3-voudige ordening: 1- de elementen staan geordend volgens atoomnummer Z 2- Elke horizontale rij wordt een periode genoemd. Alle elementen op één rij hebben eenzelfde aantal schillen 3-Elke verticale kolom wordt een groep genoemd. Alle elementen in één groep hebben éénzelfde aantal valentie-elektronen. Hierdoor vertonen ze een gelijkaardig gedrag bij chemische reacties.
24
4a Groepen
De namen van de groepen heb je niet nodig om chemische verbindingen te begrijpen. Daarom moet je ze niet – allemaal- kennen.
De verschillende hoofdgroepen hebben elk een naam:
Metalen zijn niet inert. Bijna alle metalen roesten, ze reageren met het zuurstofgas in de lucht.
Ia: alkalimetalen IIa: aardalkalimetalen IIIa aardmetalen IVa: koolstofgroep Va: stikstofgroep VIa: zuurstofgroep VIIa: halogenen 0: edelgassen.
In de natuur komen ze meestal voor in de vorm van erts. Ijzererts moet gezuiverd worden voor je bruikbaar ijzer krijgt. Uitzonderingen zijn edelmetalen zoals platina en gouod, die weinig reactief zijn en in de natuur in zuivere vorm voorkomen.
Het is wel belangrijk om te weten waar edelgassen op de tabel staan en welke elementen metalen zijn en welke nietmetalen. Het onderscheid tussen de verschillende soorten metalen begrijpen, is ook belangrijk.
De Ia- en IIa- metalen zijn erg reactieve metalen. Hoe hoger op de tabel hoe heviger ze reageren.
De groepen met een b na het romeinse cijfer noemen we nevengroepen.
De metalen in de b-groepen noemen we overgangsmetalen. De meeste stoffen die we in het dagelijks leven metalen noemen en gebruiken om dingen te bouwen, horen hierin thuis. Vb Ijzer, Koper…
Zoals de naam aangeeft zijn de eerste 3 groepen metalen De uitzondering is boor, wat een niet-metaal is, en waterstof wat helemaal nergens bij hoort. De onderverdeling tussen metalen en niet-metalen is een schuine lijn op de tabel, zoals hierboven aangegeven. Al, Ge, Sb, Po zijn nog metalen. Elementen links ervan zijn niet-metalen, behalve de rechtse kolom: edelgassen. Niet-metalen zijn als enkelvoudige stof minder reactief dan de metalen. Zo kan N2 (stikstofgas) beschouwd worden als een inert gas Edelgassen zijn inert.
25
26
Bijlage : eigenschappen en toepassingen van metalen en nietmetalen
Edelgassen
27
Niet-metalen
28
4b Periodes De periodes hebben geen namen, enkel nummers die je links op de tabel terug vindt. Niet alle periodes bevatten evenveel elementen; vanaf periode 4 zitten er een aantal elementen geschoven tussen groep IIa en IIIa. In periode 6 verspringt de tabel plots van 57 naar 72. 58 tot 71 moeten daar eigenlijk tussen, maar staan onderaan de tabel omdat die anders onoverzichtelijk wordt. 58 tot 71 behoren dus ook tot periode 6, ze hebben immers 6 elektronenschillen.
Vragen Welk onderscheid kan je maken tussen de verschillende metalen?
Rangschik volgende stoffen bij de metalen, niet-metalen of edelgassen: N Mn Fe Ra Ar Rn Ca F Ne
Zijn de elementen op de onderste 2 rijen van de tabel metalen of niet-metalen?
Waar op de tabel vind je edelgassen?
29
5 Chemische verbindingen 5.1 Edelgasconfiguratie: basisregel van chemische bindingen Edelgassen zijn inert. Ze bestaan op zichzelf en gaan geen reacties aan met andere elementen. 8 elektronen vormen een stabiel geheel. 8 elektronen op de buitenste schil noemen we de edelgasconfiguratie. Wanneer er een 9e bijkomt, begint het element liever een volgende schil te vullen. (zie de elektronenconfiguratie van K )
Er zijn bij de metalen een aantal ‘rare’ gevallen. Zo kan Ijzer bv zowel een 2waardig als een 3waardig ion vormen. Wat je moet kunnen is de logica met de eenvoudige regels kunnen toepassen. De rare gevallen zien we later, onthoud alleen dat er je nog verbindingen zult tegenkomen waarvoor de basisregels niet lijken te kloppen.
Andere atomen zijn niet stabiel en willen die edelgasconfiguratie proberen bereiken.
En ook: Op de buitenste schil van een atoom bevinden zich nooit meer dan 8 elektronen.
5.2 Ionen Metalen zullen hun valentie-elektronen proberen kwijt te spelen. Om dit te doen moeten ze energie kunnen opnemen uit hun omgeving. Wanneer ze hun valentie-elektronen verliezen, vormen metalen positieve ionen Vb Mg-atoom wordt een Mg2+-ion. Dit ion heeft een tweewaardig positieve lading. Het heeft 2p+ meer dan het e- heeft.
Niet-metalen doen het omgekeerde, en zullen elektronen proberen opnemen om de edelgasconfiguratie te bereiken. Ze vormen negatief geladen ionen. Vb F-atoom wordt F—ion N-atoom wordt N3--ion
30
5.2 Ionbinding Een binding tussen een metaal en een niet-metaal noemen we een ionbinding. Het metaal staat zijn valentie-elektronen af aan het niet-metaal zodanig dat beide 8 elektronen op de buitenste schil verkrijgen. De ionen worden hierbij aan elkaar gebonden door hun onderlinge elektrische aantrekkingskracht
5.3 Covalente binding
Naamgeving Regel: Naam metaal + (Latijnse naam niet-metaal) + ide N: nitride O: oxide S: sulfide F: fluoride Cl: choride Br: bromide I: Jodide Vb NaCl is natriumchloride
Opgelet! Verbindingen met waterstof zijn covalente bindingen (herinner je dat waterstof een geval apart is)
Een binding tussen een niet-metaal en een niet-metaal noemen we een covalente binding. De 2 niet-metalen delen elektronen om paren te vormen. De gemeenschappelijke elektronen tellen bij elk van beide atomen Mee om 8 elektronen te bereiken op hun buitenste schil.
Vòòr elke naam van een element hoort dan een voorvoegsel dat de index weergeeft 1: mono 2: di 3:tri 4:tetra 5:penta 6 hexa 7:septa 8: octo
5.4 Metaalbinding vb N2O3 is distikstoftrioxide is een binding tussen metalen. Dit zien we verder.
Noot: -het voorvoegsel ‘mono’ wordt bijna altijd weggelaten -Bij ionbindingen worden deze voorvoegsels in chemiehandboeken niet gebruikt. Je zal dus kaliumoxide terugvinden als benaming voor K2O
31
Oefeningen 1-Welk soort binding treffen we aan tussen : Aluminium en chloor Stikstof en zuurstof Ijzer en zuurstof Calcium en fluor Koolstof en waterstof 2-Welke ionen vormen volgende elementen? Noteer deze correct. Al F K Mg O I
3-Welk element zal de edelgasconfiguratie van neon bereiken bij het vormen van ionen met lading -2?
4-Een deeltje met 10 e-, 13 n en 12 p+ is een Positief ion Negatief ion Edelgas Motiveer kort je antwoord.
32
5- Teken hoe de binding verloopt tussen volgende elementen. Noteer de lewisformule van de resulterende stof, de chemische formule en geef de naam. Zeg ook welk soort binding dit is - calcium en zuurstof
Zuurstof bindt niet op zichzelf, dus je moet het koolstofatoom in het midden plaatsen
-koolstof en zuurstof
- natrium en zuurstof
-Broom (en broom)
- aluminium en jodium
-aluminium en zuurstof
-waterstof en fluor
-waterstof en zuurstof
-barium en broom
33
6- Volgende stoffen reageren met elkaar. Vul het ontbrekende reactieproduct aan en breng de coëfficiënten in orde.
•
HCl
•
Ca (OH)2
•
Ag
•
+
Zn
→
+
H2
+
HCl
→
+
H2O
+
H Cl
→
Mg
+
HCl
Sn
+
H Cl
→
→
+
H2
+
H2
+
H2
7 Bij volgende ionbindingen is de naamgeving zonder voorvoegsels gebruikt. Geef de formule van deze stof.
Magnesiumbromide lithiumoxide kaliumjodide 7-Moeilijk: zoek de Lewisformule voor N2O3
CH4
34
5.4b De metaalbinding Metalen vormen positieve ionen; ze willen hun valentie-elektronen kwijt. Toch zijn de belangrijkste bouwmaterialen metalen: ijzer, koper, titanium...
Metalen kunnen ook onderling een binding aangaan. Hierbij stoten de metaalatomen hun valentie-elektronen af en vormen een kristalrooster.
Een kristalrooster betekent dat alle metaalionen netjes geordend in de stof zitten.
De ionen stoten elkaar af. Hierdoor liggen die in bv een stuk ijzer allemaal netjes even ver uit elkaar. Omdat ze zo netjes even ver van elkaar liggen, vormen ze een patroon, ,zoals soldaten die in het gelid staan. Dit patroon noemen we een kristalrooster. De valentie-elektronen worden vrije elektronen. Geen enkel ion wil die elektronen opnemen. Ze kunnen niet uit het stuk ijzer ontsnappen, maar kunnen wel vrij tussen de verschillende ionen bewegen. Opgelet: In een stuk metaal kunnen enkel de elektronen zich verplaatsen. De positieve ionen zitten vast op hun plaats. Ionen en moleculen kunnen enkel vrij bewegen in een gas of een vloeistof In een vaste stof trillendie ter plaatse.
De vrije elektronen zijn zoals een smeervloeistof die de metaalionen samenhouden.
Het Atomium Het atomium stelt een stukje van een kristalrooster van ijzer voor. Elke bol beeldt hierbij een Fe-ion uit. Het atomium moet dus eigenlijk het Ionium heten.
(Weetje: het oorspronkelijke ontwerp steunde enkel op de onderste bol en had de 3 zijsteunen niet, maar dit ontwerp was te radicaal om te kunnen bouwen.)
35
5.5 Elektriciteit Elektriciteit is het verplaatsen van elektrische lading. Daarom spreken we ook van elektrische stroom, zoals water in een rivier stroomt.
Proefje: We testen bij enkele materialen of ze elektriciteit geleiden door een stukje van het materiaal tussen 2 stroomdraden van een elektrische schakeling te plaatsen. Indien de2 draden contact maken, gaat een lamp branden. Indien het materiaal geleidt, zal de lamp ook gaan branden.
Bij vaste stoffen geleiden metalen elektriciteit. Dit komt doordat de vrije elektronen zich van de (metalen) stroomdraad doorheen het metaal als een vloeistof naar de tweede (ook metalen) stroomdraad kunnen verplaatsen. Zuiver natrium en lithium zullen ook elektrische stroom geleiden, maar zijn te reactief om in de natuur in zuivere vorm voor te komen. Niet alle metalen geleiden elektriciteit even goed. In elektriciteitskabels wordt meestal koper of aluminium gebruikt.
Keukenzout (ionbinding) en lucht (CO2, O2, N2: covalente bindingen) geleiden elektriciteit niet. In vaste stoffen is elektriciteit de verplaatsing van een negatieve elektrische lading, namelijk elektronen
Proefje: We plaatsen de 2 stroomkabels in een beker zuiver water. Wat merk je?
We voegen keukenzout toe aan het water en herhalen het proefje. Wat merk je?
Verklaring: NaCl lost op in water. Hierbij valt het uiteen in ionen; Na+ en ClDeze ionen kunnen zich verplaatsen door de vloeistof. Er kan zich hierdoor een elektrische lading verplaatsen. De oplossing elektriciteit geleidt
Opmerking: Niet alle stoffen zullen oplossen in water. Vb grof zand in water slaat neer op de bodem. Niet alle opgeloste stoffen zullen de stroom geleiden, omdat niet alle stoffen in ionen uit elkaar vallen. bv alcohol of suiker in oplossing geleiden de stroom niet.
36
6 Mol- en molmassa We hebben geleerd om reactievergelijkingen aan te vullen. Deze reactievergelijkingen geven ons de verhoudingen tussen de verschillende stoffen betrokken bij de reactie. Bv
2HCl
+
Zn
→ ZnCl2
+
H2
Voor elke molecule zink heb je 2 molecules waterstofchloride nodig, om één molecule zinkchloride te vormen en één molecule waterstofgas.
Wanneer je echter reagentia mengt, dan tellen we geen atomen. We wegen die stoffen af. Om te kunnen bereken hoeveel gram van elke stof we nodig hebben, Voeren we het begrip mol in
6.1 Molmassa De molmassa van een molecule is de som van de atoommassa’s van de samenstellende atomen van de molecule. Vb De molmassa van HCl is (1,01 +35,45)=36,45
37
6.2 Mol Eén mol van om het even welke stof is zoveel gram van die stof als gegeven door molmassa van die stof Een atoom zink weegt 65,38 keer meer dan een atoom waterstof. In 1,01 gram H-atomen zitten Wanneer ik nu één gram waterstofatomen zou nemen, dan zitten hierin een bepaalde hoeveelheid atomen. Wil ik nu evenveel zinkatomen, dan zal ik 65,38 gram zinkatomen nodig hebben. Elk zinkatoom weegt immers 65,38 keer meer dan een H-atoom!
6,02214 ×1023 atomen. Dit getal is de constante van Avogadro (deze waarde moet je niet van kennen, je moet wel de redenering kunnen uitleggen achter het begrip mol.)
De definitie van 1 mol van een stof is zo gekozen dat er steeds evenveel moleculen van een stof in 1 mol zitten. 1 mol H2 is (1,01 +1,01)=2,02g 1 mol HCl is (1,01 +35,45)=36,45g 1 mol Zn is 65,38g
Hoeveel gram HCl moet ik in de vergelijking op de vorige pagina bij 1 mol zink voegen opdat beide stoffen volledig wegreageren? Let op, je hebt 2x zoveel HCl nodig als Zn
38
6.3 Oefeningen Vul aan: 1 mol van …… is
………. Gram
NaCl H2O CaO Fe AgF2 N2O3 He CO2 Bereken voor onderstaande reacties de benodigde verhoudingen in gram voor de reagentia:
→ H2SO3
SO2
+
H2O
CO2
+
Na OH → Na2CO3 + H2O
39
Sn
+
HCl
+
H Cl
→ Sn Cl4
NaOH --> H2O +
+
H2
NaCl
Indien ik magnesium verbrand, zal de as meer of minder wegen dan het magnesiumlint zelf?
Indien ik bij volgende reactie 12 gram Mg gebruik, hoeveel MgO zal ik dan bekomen?
2Mg
+
02
→ 2MgO
40
Wet van massabehoud We weten al dat je bij een chemische reactie evenveel atomen van elk element bij de reactieproducten krijgt, als je er bij de reagentia instop. Er verdwijnen geen atomen, er komen er ook geen bij en er veranderen er geen van atoomsoort. (tenminste niet bij chemische reacties. Als je een atoombom bouwt, is het een gans ander verhaal. Maar dat is kernfysica, geen basiscursus chemie)
Zo weten we dat bij onderstaande reactie een coëfficiënt ontbreekt bij de reagentia:
HCl
+
Zn
→
ZnCl2
+
H2
Nu weten we ook dat elk atoom een bepaald gewicht heeft. En aangezien er evenveel van elke soort vòòr als na de reactie teruggevonden worden, betekent dit dat de reactieproducten samen evenveel wegen als de reagentia. De som van de massa’s van de opgebruikte reagentia is steeds gelijk aan de som van de massa’s van de verkregen reactieproducten.
Wanneer je hout verbrandt, en je zou alle rook in een grote ballon opvangen, dan zou het gewicht van de rook en de assen precies gelijk zijn aan het gewicht van het hout waarmee je het vuur aanmaakte!
41
Wat kan je nu? Je kan voor eenvoudige chemische reacties: -een ontbrekend reactieproduct bepalen -uitzoeken om welk soort binding het hier gaat (ionbinding of covalente binding) -de juiste chemische formule van het reactieproduct bepalen -de coëfficiënten van de reactieproducten en reagentia bepalen -de verhoudingen bepalen in gram van de benodigde reagentia - berekenen hoeveel gram reactieproducten je verkrijgt -de naam van eenvoudige chemische stoffen geven
Extra oef Je kan bovenstaande vaardigheden toepassen in volgende oef:
Mg Cl2
+ +
HCl →
KI (kaliumjodide)
+
H2
--> KCl +
Ca + H2O --> Ca(OH)2 +
-
42
7 Onderzoeken en herkennen van stoffen Proefje: in 2 petrischaaltjes bevinden zich 2 witte kristalvormige vaste stoffen. Hoe kunnen we deze stoffen van elkaar onderscheiden?
7.1 Eigenschappen van stoffen Alle stoffen hebben bepaalde eigenschappen. Je herkent een stof aan zijn eigenschappen. Zo heeft alcohol een andere geur dan benzine en weegt kwik meer dan aluminium. Een aantal stofeigenschappen zijn: Aggregatietoestand
Een stof kan gasvormig, vast of vloeibaar zijn bij een bepaalde temperatuur en druk. De meeste stoffen hebben 3 aggregatietoestanden (vb ijs – water –w aterdamp)
Uitzicht
Stoffen hebben een bepaalde kleur/gladheid/structuur…
Smaak Hardheid
Diamant kan je niet krassen met een spijker, glas wel
Massadichtheid
Sommige stoffen drijven, andere zinken.
Kook- en smelttemperatuur
Water kookt bij 100°C Ethanol kookt al bij 78°C
Oplosbaarheid
Zout lost op in water, zand niet. Sommige verven lossen op in white spirit, andere in water, nog andere in geen van beide. Piepschuim geleidt warmte erg slecht. He”t wordt gebruikt om huizen te isoleren. Gietijzer geleidt warmte goed, we gebruiken het voor kookpotten
Geleidingsvermogen voor warmte
Geleidingsvermogen voor elektrische stroom
Brandbaarheid
Suiker verkoolt bij verhitting, het verbrandt. Keukenzout niet.
43
Deze laatste eigenschap kunnen we veralgemenen: Sommige stoffen reageren met een bepaalde stof, andere niet. Zie ook http://science. howstuffworks.com /luminol.htm
Zo kan CSI bloedsporen op een tapijt zichtbaar maken door een stof genaamd luminol op het tapijt te verstuiven. Door een chemische reactie tussen het bloed en deze stof worden de bloedsporen lichtgevend. Als je weet dat rode wijn deze reactie niet vertoont, maar enkel bloed, dan weet je dat de stof op het tapijt wel bloed moet zijn. Een stof die je gebruikt om te bepalen welke stof een andere stof is, noemen we een indicator.
7.2 Mengsels scheiden De oude naam van chemie is dan ook scheikunde; de kunde om mengsels te scheiden in zuivere stoffen
Stoffen komen in de natuur zelden alleen voor. Ze zijn meestal gemengd met andere. Je kan mengsels scheiden op basis van hun verschillende eigenschappen. Zo kan je zout winnen uit zeewater door het zeewater te verdampen. De verschillende technieken om mengsels te scheiden noemen we scheidingstechnieken. Deze scheidingstechnieken zien we in een aantal (leerlingen)proeven.
44
7.3 Soorten mengsels A- Heterogene mengsels zijn mengsels waarbij je minstens één van de componenten kan onderscheiden. Soms moet je daarvoor een microscoop of vergrootglas gebruiken. De deeltjes zijn groter dan 10-9 m Grove mengsels: aparte korrels vb
Noteer bij elke soort mengsel enkele voorbeelden.
Suspensies: fijne vaste deeltjes in een vloeistof vb Emulsies: fijne vloeistofdeeltjes in een vloeistof vb Nevel: fijne vloeistofdeeltjes in een gas vb Rook: fijne stofdeeltjes in een gas vb
B- Homogene mengsels zijn mengsels waarbij je de afzonderlijke componenten niet kan onderscheiden. De deeltjes zijn dus erg klein, normaalgezien aparte moleculen.
De eigenschappen van mengsels kunnen sterk verschillen van de eigenschappen van de zuivere stoffen die dit mengsel bevat. Vb het kookpunt van zout water is hoger dan 100°C Bij legeringen in het bijzonder kunnen de eigenschappen van legeringen sterk afwijken van die van de aparte metalen. Zo bevat roestvrij staal in de tabel hiernaast 78 % ijzer, maar zal niks van de legering roesten. Aluminium in constructies is een legering, want zuiver aluminium is helemaal niet sterk
Oplossingen zijn homogene mengsels Een legering is een mengsel van verschilende metalen die door elkaar gesmeed worden.
Legeringen van metalen zijn homogene mengsels.
45
,
8 Soorten stoffen: anorganische verbindingsklassen We maken in chemie een onderscheid tussen organische en anorganische chemie. Organische chemie is de studie van organische stoffen (alles waar wij en andere levende wezens uit gemaakt zijn) Voorbeelden van organische stoffen zijn suiker, vitamines, vetten of DNA. In deze cursus worden de verschillende soorten anorganische stoffen besproken: zuren, basen, oxiden en zouten
.1 Zuren 8.1.1 Definitie Zuren zijn stoffen die opgelost in water H+-ionen afsplitsen. Het negatieve ion dat hierbij ontstaat noemen we de zuurrest. In een zuur is de waterstof covalent gebonden. Bij het oplossen in water worden ionen gevormd. Een covalente binding vormt normaalgezien geen ionen, maar waterstof is een raar geval. Breek er je hoofd niet over. Indien je later meer chemie ziet, leer je waarom water zo’n vreemde stof is.
De gevormde ionen zullen nieuwe bindingen willen aangaan, ze zijn erg reactief. Voorbeeld: Dit is waarom zuren veel materialen aantasten. Een sterk zuur zal op je hand brandwonden veroorzaken, doordat de gevormde ionen reageren met de stoffen van je huid. Zure regen zal kalksteen en metalen in gebouwen en kunstwerken aantasten. Nu zullen in oplossing slechts een deel van de zuur-moleculen uiteen vallen in ionen. De rest blijft heel. Je kan aantonen dat er ionen gevormd worden doordat zuur, opgelost in water, elektrische stroom geleidt. Zuren die weinig H+-deeltjes vormen, noemen we zwakke zuren. Zuren die veel H+-deeltjes vormen, noemen we sterke zuren.
46
8.1.2 Indeling Binaire zuren kennen we al. Ze zijn opgebouwd uit 2 elementen
Ternaire zuren zijn opgebouwd uit 3 elementen: waterstof, een niet-metaal en zuurstof
vb HCl, waterstofchloride
Vb H2SO4, diwaterstofsulfaat De naamgeving is hier enigszins anders: Voorvoegsel – waterstof –stam nietmetaal - aat
Bij covalente bindingen met 3 elementen,kan je de puzzel op meer dan één manier doen kloppen. Wij hebben hier geen oefeningen op gemaakt. Je moet dan ook geen lewisformules kunnen opstellen van ternaire zuren.
Het doel van dit hoofdstuk is om een vereenvoudigd overzicht te geven van de verschillende soorten stoffen die jullie later zullen gebruiken
Er bestaan ook nog andere soorten ternaire zuren. Zo is er ook H2SO3, diwaterstofsulfiet. Met chloor bestaan er zelfs 4: HClO4, waterstofperchloraat ; HClO3 waterstofchloraat, HClO2 waterstofchloriet en HClO waterstofhypochloriet. De naamgeving van deze stoffen hoef je niet te kennen, onthoud enkel dat ook deze andere vormen bestaan.
Oefeningen Geef de naam van volgende ternaire zuren:
HClO3 HNO3 HF HBrO3
47
Enkele zuren en hun eigenschappen
Onthoud van deze stoffen de gebruiksnaam. De rest van deze tabel is bijlage.
48
8.2 Basen Definitie Basen zijn stoffen die, opgelost in water, OH—-ionen zullen afsplitsen. Basen bestaan uit één of meerdere OH-groepen, gebonden op een metaal. De binding tussen het metaal en de OH-groep is een ionbinding. Dat hier ionen in oplossing gevormd worden, is dus logisch volgens de theorie die we gezien hebben.
Naamgeving Naam metaal – voorvoegsel- hydroxide Net als bij zuren spreken we van een sterke en een zwakke base, wanneer een groot of een klein deel van de moleculen uiteen zullen vallen in oplossing.
vb NaOH natriumhydroxide Ca(OH)2 calciumdihydroxide
De chemische formule is anders dan we gewoon zijn: De OH-groep wordt achteraan geschreven, zoals in het voorbeeld. Indien er meerdere OH-groepen zijn, staan die tussen haakjes: vb Ca(OH)2 Een andere naam voor basen is hydroxiden.
Bijlage: enkele basen en hun toepassingen Onthoud van NaOH dat het eiwitten aantast. Eiwitten zijn de bouwstenen van ons lichaam (vlees = eiwitten)
De gebruiksnaam voor NaOH is loog of natriumloog
49
8.3 Zuren + Basen = ? Een zuur vormt H+-ionen. Een base vormt OH—-ionen. Wat gebeurt er wanneer beide met elkaar reageren?
H+ + OH— → H2O !
proef: we voegen gelijke hoeveelheden waterstofchloride en natriumhydroxide samen.
HCl + NaOH → H2O + NaCl Een zuur en een base in oplossing vormen allebei ionen. Deze ionen zullen met elkaar reageren en vormen water en een zout. Hierbij komt warmte vrij. Een zuur en een base reageren met elkaar en vormen water en een zout. Dit is een neutralisatiereactie.
Een zuur en een base in een oplossing heffen elkaar op. Zuren en basen zijn dus blijkbaar elkaars tegengestelde.
50
8.4 pH-waarde Zuren en basen kunnen erg reactief zijn. Daarom tast zure regen metalen aan. Schuurzeep daarentegen is basisch, droogt ze je huid uit. Gips en cement zijn ook sterk basisch; zonder handschoenen met deze producten werkt, krijg je kloven is je
daaro
Indien rivierwater te zuur is, kan er niks in Indien het te basisch is ook niet. Biologen zullen daarom de zuurtegraad oppervlaktewater gaan meten.
leven.
indien
hande
Ze doen dit met een pH-meter.
NaOH is een ingredient om zeep te maken. Indien bij het maken van zeep teveel base gebruikt wordt, dan blijft de zeep basisch.
De pH-waarde is een schaal van 1 tot
Een zeep met een pH van 9 of meer zal je huid uitdrogen.
1 is heel sterk zuur, .. 6 is licht zuur 7 is neutraal 8 is licht basisch … 14 is heel sterk basisch.
pH-meter
Daarom maken fabrikanten reclame voor zeep die ‘pH-neutraal’ is. Dit is zeep met een pH van 7.
Zeep met vermelding van pH-waarde
Indicatoren 51
van
14.
Namen indicatoren zijn ter illustratie
Een goedkope manier om pH-waarde te meten is het gebruik van indicatoren. Dit zijn stoffen die van kleur veranderen naargelang ze in een zure of een basische omgevin gebracht worden.
De gebruiksnaam voor NaOH is loog of natriumloog
De meest gebruikte indicator is het pHzijn papiertjes gedrenkt in een indicator. Bij pH-strookjes hoort een kleurenschaal. Je kan de verkleuring van een pH-strookje met de kleurenschaal om de pH-waarde te
strookje.
vergelijk bepalen.
uit ‘Fight Club’ Tyler Durden: Now, ancient people found their clothes got cleaner if they washed them at a certain spot in the river. You know why? Narrator: No. Tyler Durden: Human sacrifices were once made on the hills above this river. Bodies burnt, water speeded through the wood ashes to create lye. [holds up a bottle] Tyler Durden: This is lye the crucial ingredient. The lye combined with the melted fat of the bodies, till a thick white soapy discharge crept into the river. Zelf zeep maken: http://www.thuisexperimenter en.nl/science/zeep/zeep.htm
52
8.2 Zouten Zout is geen naam voor één specifieke stof, maar voor een hele groep stoffen. Wat we in de keuken zout noemen, NaCl, is slechts één van vele zouten. Wanneer een zuur reageert met een base, wordt water gevormd en een 2e stof. Deze 2e stof is een zout.
Definitie Een zout is een stof die bestaat uit een metaal en een zuurrestgroep. Zouten zijn altijd ionbindingen.
De naamgeving is als volgt: (voorvoegsel) +naam metaal + (voorvoegsel) + naam zuurrestgroep
Hydraten Hydraten zijn zouten die water in hun kristalrooster bevatten.
Noot: je mag normaalgezien geen breuken gebruiken in chemische formules. Bij hydraten wordt daar soms tegen gezondigd.
Gips is een voorbeeld van een hydraat. Je noteert onverhard gips als CaSO4.1/2 H2O Wanneer je hierbij water toevoegt, krijg je een stof die door het kristalwater aan elkaar kleeft: CaSO4.2H2O
Wanneer je keukenzout in een open schaaltje laten staan, dan zal je na een tijdje merken dat het zout geklonterd is. Keukenzout trekt water aan. Het heeft watermoleculen opgenomen uit de lucht. Deze watermoleculen werken als een soort lijm tussen de zoutkristallen. Dit water zal op kamertemperatuur niet gewoon verdampen uit het zout, het ‘kleeft’ aan de NaCl-moleculen.
Polaire molecules & kristallen
Je kan dit kristalwater wel verwijderen door het zout te verhitten.
Bij een ionbinding geeft het metaal zijn valentie-elektronen af aan het niet-metaal. De valentie-elektronen zijn bijgevolg niet eerlijk verdeeld over de molecule. Daarom heeft een ionbinding, zoals NaCl een positieve en een negatieve kant. Hiermee kan je het ontstaan van kristallen verklaren (alle moleculen netjes geordend)
53
Enkele voorbeelden van zouten
te kennen: CaCO3, CaSO4: eigenschappen, naam en toepassingen Overige stoffen in bijlage
54
8.3 Oxiden Een oxide is een verbinding met zuurstof. Alle elementen vormen oxiden. Oxiden worden opgedeeld in metaaloxiden en niet-metaal oxiden.
8.3.1 Metaaloxiden Een metaaloxide is een verbinding tussen een metaal en zuurstof. Het bekendste metaaloxide is roest: Fe2O3 Alle onedele metalen reageren met zuurstof en vormen oxiden.
8.3.2 Niet-metaaloxiden Een niet-metaaloxide is een verbinding tussen een niet-metaal en zuurstof. Niet-metaaloxiden komen meestal voor in de vorm van gassen. Ze kunnen van nature voorkomen in de atmosfeer zoals CO2 Of als uitlaatgassen: CO, NO2
55
Vragen bij de tekst 1- Welke drie methodes worden gebruikt om metalen te beschermen tegen roesten? 2- Geef een synoniem voor roest 3-Waarom is roest in constructies een probleem? 4- Waarom zal onbeschermd zink niet wegroesten zoals ijzer dit doet? Welk ander metaal vertoont dezelfde eigenschap?
56
Vragen bij de tekst:
1- Waarom veroorzaakt koolstofmonoxide verstikking, zelfs al is er nog zuurstof in de kamer en slechts een klein percentage koolstofmonoxide?
2- In welke omstandigheden kan koolstofmonoxide zich vormen?
3-Waar kom je, naast slecht geventileerde kachels, nog in contact met koolstofmonoxide?
57
Oefeningen 1-Zeg van volgende stoffen of het gaat om een zuur, een base, een zout, een metaaloxide of een niet-metaaloxide of geen van bovenstaande.
Na2O Kaliumsulfaat
Diwaterstofsulfaat
Melkzuur
WC-ontstopper
Calciumdihydroxide
Zoutzuur
Calciumcarbonaat
Waterstofchloride
Waterstofnitriet
Zink
Natriumhydroxide
Dilithiumoxide
Kaliumchloride
58
Wat moet je kennen/kunnen? Hoofdstuk 5--> 8 Kunststoffen -het verschil tussen thermoplasten en thermoharders kunnen uitleggen -voor- en nadelen van beide kunnen geven -van elke categorie 2 voorbeelden kunnen geven Hoofdstuk 5 -het principe van de covalente en ionbinding kunnen uitleggen -bij 2 gegeven elementen de aard van de binding en de samenstelling van de gevormde molecule kunnen geven + lewisformule +tekening (zie oefeningen) -kunnen uitleggen wat ionen zijn -de naamgeving voor eenvoudige stoffen kunnen toepassen -het principe van de metaalbinding kunnen uitleggen -elektrische geleiding in metalen kunnen verklaren -elektrische geleiding in vloeistoffen kunnen verklaren -kunnen verklaren welke stoffen in oplossing elektriciteit geleiden en welke niet Hoofdstuk 6 -niet kennen Hoofdstuk 7: -kunnen uitleggen hoe je algemeen verschillende stoffen kan onderscheiden en hiervan enkele voorbeelden kunnen geven. -van eenvoudige mengsels kunnen aangeven hoe je ze zou kunnen scheiden. -Volgende scheidingstechnieken kunnen uitleggen: chromatografie, distillatie, zeven, bezinken en afgieten, centrifugeren, kristalliseren -een toepassing kunnen geven van bovenstaande scheidingstechnieken -van bovenstaande scheidingstechnieken kunnen zeggen op welk verschil in eigenschappen deze gebaseerd zijn -bij de namen voor verschillende soorten mengsels kunnen zeggen om welk soort mengsel het gaat -van verschillende soorten mengsels een correct voorbeeld kunnen geven -van de verschillende legeringen kunnen zeggen welke metalen in deze legering vervat zitten (niet constantaan en dural, percentages ook niet)
Hoofdstuk 8: -Bij een gegeven chemische formule kunnen zeggen om welk soort stof het gaat -de definitie van een base, een zuur, een zout en een oxide kunnen geven -de pH-schaal kunnen uitleggen en gebruiken -kunnen verklaren waarom zuren en basen elkaars tegengestelde zijn -het verschil tussen binaire en ternaire zuren kunnen duiden -aan de hand van de naam van het zuur kunnen herkennen of het gaat om een ternair of een binair zuur
59
-de chemische formule van zwavelzuur en salpeterzuur kennen -de gevaren van het gebruik van salpeterzuur kunnen duiden bij het etsen -kunnen uitleggen waarom je bij het etsen handschoenen en een afzuigkast gebruikt (en niet gewoon een ventilator) -de naamgeving bij hydroxiden kennen -een toepassing van pH-waardes kunnen geven en duiden -van krijt en gips de eigenschappen, toepassingen en chemische formule kennen -kunnen verklaren waarom sommige stoffen kristallen vormen -bij de gegeven reactievergelijking van gips de verschillende delen van die vergelijking kunnen verklaren. -kunnen uitleggen wat hydraatwater is aan de hand van een concreet voorbeeld -kunnen zeggen hoe je van uitgehard gips opnieuw gipspoeder kan maken -kunnen verklaren waarom zink en aluminium niet wegroesten, en ijzer bv wel -3 methodes kunnen geven hoe ijzer beschermd kan worden tegen roesten -de gevaren van koolstofmonoxide duiden -kunnen zeggen waar er gevaar in voor koolstofmonoxidevergiftiging
60
