In en om het huis vinden chemische reacties plaats. Denk bijvoorbeeld aan het koken van aardappels of pasta, het branden van een kaars, het roesten van je fiets of het ontkalken van kalkaanslag in de waterkoker.
In de volgende video zie je waar je chemische reacties tegenkomt in je dagelijks leven.
Bron: Youtube.com Importance of Chemistry in Life, Everyday Uses - Binogi.app Chemistry
In deze module ga je leren wat een chemische reactie is. Hoe je deze kunt herkennen op macroniveau en wat er dan op microniveau gebeurt. Je leert hoe je stoffen een naam kunt geven en hoe je een chemische reactie weer kunt geven in formuletaal.
Voorkennis
De volgende leerdoelen van de vorige periode heb nodig voor deze module.
Ik kan uitleggen wat het verschil is tussen macro- en microniveau.
Ik kan de 4 uitgangspunten van het molecuulmodel beschrijven.
Ik kan met behulp van het molecuulmodel het verschil tussen een zuivere stof en een mengsel beschrijven.
Ik ken de afkortingen voor de fases: vast, vloeibaar, gas en opgelost in water.
Fase overgangen op macro- en miconiveau.
Een overzicht met nieuwe leerdoelen voor deze module kun je vinden bij het hoofdstuk toets voorbereiding.
1. Chemische reacties op macroniveau
In dit hoofdstuk leer je een chemische reactie herkennen. Je leert dat er bij een chemische reactie energie vrij kan komen in de vorm van warmte, licht of geluid of dat er juist energie nodig is om de reactie te laten verlopen. Tot slot leer je dat de massa bij een chemische reactie niet veranderd.
Bron: onbekend
Practica: Een chemische reactie herkennen
Je begint dit onderdeel met een aantal practica om het verschil te herkennen tussen:
mengen en een chemische reactie
een faseovergang en een chemische reactie
Schrijf steeds bij elke proef de waarnemingen op!
Proef 1a: Het mengen van vaste stoffen (demo) Onderzoeksvraag:Hoe weet je of er een chemische reactie is opgetreden?
Kopersulfaat wordt gemengd met natriumchloride
Kopersulfaat wordt gemengd met kaliumjodide
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Proef 1b:Vaste stoffen verhitten Onderzoeksvraag: Hoe herken je het verschil tussen een chemische reactie en een faseovergang?
Benodigdheden: brander met branderplaat, een tang, platinadraadje en een magnesiumlint.
Uitvoering:
Steek de brander aan en kies de ruisende vlam.
Houd een platinadraadje in de ruisende vlam (op de plaats waar deze het heetst is).
Laat het draadje weer afkoelen.
Herhaal stap 2 en 3.
Doe nu hetzelfde met een stukje magnesiumlint.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Proef 1c:Stoffen verwarmen en afkoelen Onderzoeksvraag: Hoe herken je het verschil tussen een chemische reactie en een faseovergang?
Benodigdheden: brander met branderplaat, een driepoot, een reageerbuishouder, twee 250 mL bekerglazen, heet en koud water, een reageerbuis met kippeneiwit en één met kaarsvet.
Uitvoering:
Bouw de opstelling zoals in de tekening hiernaast.
Gebruik heet water en zet het reageerbuisje met kippeneiwit en kaarsvet naast elkaar.
Steek de brander aan, kies de kleurloze vlam en schuif deze voorzichtig onder de driepoot.
Blijf verwarmen tot je een verandering in beide buizen ziet.
Vul het tweede bekerglas met koud water en zet beide reageerbuizen hierin.
Zet de reageerbuizen weer in het bekerglas met warm water.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Een chemische reactie
Een zuivere stof herken je aan zijn stofeigenschappen.
Wanneer je twee stoffen mengt, zijn de (meeste) stofeigenschappen van beide stoffen nog aanwezig. Wanneer je bijvoorbeeld suiker in water oplost, dan lijkt het alsof de suiker verdwijnt. De witte en vaste stof is niet meer herkenbaar, maar de oplossing smaakt nog wel zoet. Wanneer je de oplossing indampt, houd je weer een witte en vaste stof over. Bij mengen veranderen de stofeigenschappen dus niet.
Wanneer twee stoffen met elkaar reageren, verdwijnen de beginstoffen en dus ook de bijbehorende stofeigenschappen. Er ontstaan dan nieuwe stoffen (reactieproducten), die hun eigen stofeigenschappen hebben.
Soms lijkt het alsof er een chemische reactieheeft opgetreden, terwijl het een faseovergang betreft. Kijk nog maar eens naar proef 1c, het verwarmen van kaarsvet. Wanneer het kaarsvet warm wordt, wordt deze kleurloos en vloeibaar. Wanneer de vloeistof weer wordt afgekoeld, wordt het weer wit en vast. Alleen de fase van het kaarsvet is hier veranderd. De andere stofeigenschappen (bv. brandbaarheid) zijn hetzelfde gebleven. Het is dus belangrijk dat je de stofeigenschappen vooraf en achteraf bij dezelfde temperatuur vergelijkt!
Samengevat
Een chemische reactie op macroniveau:
Een chemische reactie is een proces waarbij stofeigenschappen BLIJVEND veranderen.
Er zijn nieuwe stoffen ontstaan en de beginstoffen zijn verdwenen.
Hulplijnen
In de volgende video wordt het verschil tussen mengen en een chemische reactie laten zien.
Bron: Schooltv
In onderstaande video wordt de theorie nog eens rustig uitgelegd.
Bron: Youtube.com Kanaal Snapput
Energie-effect
Een chemische reactie gaat altijd gepaard met een energie-effect, meestal een warmte-effect. Er zijn twee mogelijkheden:
De reactie is exotherm. Dit houdt in dat er bij de reactie warmte, of een andere vorm van energie, vrijkomt. Tijdens de reactie komt er dus warmte (energie) uit de reagerende massa (exo = uit).
De reactie is endotherm. Dit houdt in dat de reactie alleen verloopt als er warmte, of een andere vorm van energie, aan de stoffen wordt toegevoerd. Er moet dus warmte (energie) in de reagerende stoffen worden gebracht om de reactie mogelijk te maken (endo = in).
Andere vormen van energie zijn bijvoorbeeld: licht, UV-straling, elektrische stroom of mechanische energie. Zo zijn er exotherme reacties die reeds bij kamertemperatuur verlopen en waarbij energie vrijkomt in de vorm van licht.
Er bestaan ook endotherme reacties waarbij elektrische energie of lichtenergie moet worden toegevoerd (zie 'soorten ontledingsreacties' in deze module).
Een exotherme reactie moet altijd op gang worden gebracht door een kleine energietoevoer, de reactie moet 'aangestoken' worden.
Een duidelijk voorbeeld daarvan is de verbranding van aardgas. Het gas moeten we met een lucifer of een elektrische vonk aansteken. De hoeveelheid warmte die bij de verbranding vrijkomt, is echter veel groter dan de hoeveelheid warmte die nodig was om het gas aan te steken.
De energie die je toe moet voeren om een exotherme reactie op gang te brengen noem je activeringsenergie.
Het energie-effect kun je weergeven in een energiediagram. In een energiediagram worden de energieniveaus van de beginstoffen en de reactieproducten weergegeven. Een energiediagram heeft alleen een y-as. Op deze y-as wordt de hoeveelheid energie weergegeven. De eenheid van energie is Joule (J) of kilojoule (kJ). Het energie verschil geef je weer als ΔE. Voor de leesbaarheid van het energiediagram wordt het energieniveau van de reactieproducten altijd iets meer naar links weergegeven.
Bij een endotherme reactie moet er energie worden toegevoerd. Het energieniveau van de reactieproducten ligt hoger dan die van de beginstoffen. ΔE is dan positief.
Bij een exotherme reactie komt er energie vrij. Het energieniveau van de reactieproducten ligt lager dan die van de beginstoffen. ΔE is dan negatief.
Energiediagram van een endotherme en exotherme reactie.
Practicum energie-effect
Je gaat het energie-effect van een aantal processen onderzoeken. Schrijf steeds bij elke proef de waarnemingen op!
Proef 2a: Energie-effecten Onderzoeksvraag:Wat is het energie-effect van deze processen?
Doe in een reageerbuis ongeveer 2 mL water en meet de temperatuur.
Pak een reageerbuis met een korrel calcium en voeg hier ongeveer 2 mL water aan toe.
Meet na afloop de temperatuur.
Doe in een andere reageerbuis een schepje ammoniumnitraat en voeg hier ongeveer 2 mL water aan toe. Meet na afloop weer de temperatuur.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Proef 2b: Verdampingsenergie. Onderzoeksvraag: Wat is het energie-effect van de verdamping van aceton?
Meet de temperatuur in het lokaal.
Bind een watje om het meetreservoir van je thermometer. Breng met een pipetje een beetje aceton op het watje.
Blaas zachtjes langs het watje en lees de temperatuur af.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Hulplijn
Wil je nog meer uitleg of kijk je liever een filmpje? Kijk dan onderstaande video. Daarin worden eerst de belangrijkste begrippen uitgelegd en aan het eind worden 2 examenvragen behandeld. Let op: de examenvragen kunnen nogal pittig zijn.
Bron: Youtube.com Kanaal: Scheikundehulp havo vwo
Massabehoud
Bij een chemische reactie verdwijnen de beginstoffen en ontstaan nieuwe stoffen (reactieproducten). De totale massa van de beginstoffen is gelijk aan de totale massa van de reactieproducten. Dit noemen we de wet van massabehoud.
De wet is genoemd naar de Franse geleerde Lavoisier(1789). Lavoisier was de eerste chemicus die ook gassen opving en woog, en zodoende deze wet ontdekte.
Bron: onbekend
Practicum wet van massabehoud
Je docent voert drie demonstratieproeven uit. Onderzoeksvraag:Klopt de wet van massabehoud altijd?
Proef 3a: twee kleurloze oplossingen
Doe in een erlenmeyer een klein beetje natriumcarbonaat oplossing.
Zet in deze erlenmeyer een kleine reageerbuis met een calciumchloride oplossing.
Weeg de totale massa en schrijf deze op.
Voeg de inhoud van de kleine reageerbuis bij de erlenmeyer.
Bepaal opnieuw de totale massa.
Vragen bij deze proef:
Leg uit of er een chemische reactie is opgetreden.
Voldoet deze proef aan de wet van massabehoud?
Proef 3b: een kleurloze oplossing en een vaste stof
Idem als proef 3a, alleen nu met zoutzuur en soda.
Vragen bij deze proef:
Leg uit of er een chemische reactie is opgetreden.
Voldoet deze proef aan de wet van massabehoud?
Proef 3c: Gloeiend staalwol
Hang twee plukjes staalwol (van gelijke massa) aan een balans.
Houd de polen van een batterij even bij één van de plukjes staalwol.
Vragen bij deze proef:
Leg uit of er een chemische reactie is opgetreden.
Voldoet deze proef aan de wet van massabehoud?
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Hulplijnen
In de volgende video wordt het werk van Antoine Lavoisier weergegeven.
Bron: youtube.com Kanaal: OpenMind Antoine Lavoisier and the Origin of Modern Chemistry
Onderstaande video laat een aantal experimenten zien, die de wet van Lavoisier bewijzen.
Bron: youtube.com Kanaal: Casper Smit, Onderwerp: Wet van Lavoisier bewijzen
Verwerkingsopdrachten 1
Opdracht 1 Een chemische reactie?
Leg uit of er sprake is van een chemische reactie of niet.
Het verpoederen van suiker
Een brandende kaars
Het smelten van ijs
Het bakken van brood
Het breken van glas
Het zetten van thee
Opdracht 2 Een chemische reactie of een fase-overgang
Leg uit of er bij de volgende processen een faseverandering of een chemische reactie optreedt.
Het koken van aardappels
Het koken van water
Het maken van ijsblokjes
Het aansteken van een lucifer
Opdracht 3 Een proefje
Roan onderzoekt een wit poeder. Hij gaat een beetje van het poeder in een reageerbuis verwarmen en doet de volgende waarnemingen:
De witte vaste stof wordt bij verwarmen kleurloos en vloeibaar.
Tijdens het vloeibaar worden stijgt de temperatuur.
Na afloop van het experiment blijft de stof kleurloos en vloeibaar.
Waarom mag je na waarneming 1 nog niet concluderen dat hier een chemische reactie is opgetreden?
Is het witte poeder een mengsel of een zuivere stof? Leg uit m.b.v. waarneming 2.
Is hier sprake van een chemische reactie?
Opdracht 4 Energie-effecten
Bij faseovergangen is er ook sprake van een energie-effect. Leg uit wat het energie-effect is bij de volgende faseovergangen.
Het stollen van kaarsvet
Het bevriezen van water
Het verdampen van alcohol
Het sublimeren van jood
Opdracht 5 Een energie-diagram
In het energie-diagram hiernaast is de ontleding van magnesiumchloride weergegeven.
Leg aan de hand van het energiediagram uit wat het energie-effect van deze reactie is.
Leg uit of ΔE een positief of een negatief getal is.
Opdracht 6 IJzerbromide
De stof broom is giftig. Bij hoge temperatuur kan broom met ijzer reageren, er ontstaat ijzerbromide. Ondanks de hoge temperatuur die nodig is, is hier sprake van een exotherme reactie. IJzerbromide is niet giftig.
Leg uit hoe het mogelijk is dat ijzerbromide niet giftig is, terwijl broom dat wel is.
Geef een verklaring voor de hoge temperatuur die nodig is.
Geef deze chemische reactie weer in een energiediagram.
Er heeft 39 gram ijzer gereageerd met broom. Hierbij is 150 gram ijzerbromide ontstaan.
Bereken hoeveel broom er heeft gereageerd.
Opdracht 7 Kalksteen
In een waterkoker kan na een tijdje kalksteen ontstaan. Deze kalksteen kun je verwijderen door azijn toe te voegen. Het kalksteen reageert namelijk met azijnzuur dat in azijn is opgelost. Hierbij ontstaat het gas koolstofdioxide en opgelost calciumethanoaat. Deze chemische reactie kun je weergeven in een reactieschema:
Kalk(s) + Azijnzuur(aq) à Koolstofdioxide(g) + calciumethanoaat(aq)
Om 2,5 gram kalk te verwijderen is 8,0 gram azijnzuur nodig. Na afloop is de massa van de overgebleven oplossing gewogen. Deze bleek 10,2 gram te zijn.
Bereken hoeveel gram koolstofdioxide bij deze reactie is ontstaan.
Opdracht 8 Aluminiumoxide
Aluminiumoxide is een stof die in poedervorm in persoonlijke verzorgingsproducten voor kan komen voor zijn schurende werking. Zo vindt je aluminiumoxide in scrubs, maar ook in tandpasta.
Aluminiumoxide ontstaat doordat aluminium met zuurstof reageert.
In onderstaande grafiek is de massa vaste stof gemeten tijdens de reactie van aluminium met zuurstof.
Voldoet deze reactie aan de wet van massabehoud? Leg je antwoord uit.
Leg uit op welk tijdstip al het aluminium heeft gereageerd.
Bepaal met behulp van de grafiek in welke massaverhouding aluminium met zuurstof reageert.
2. Het microniveau
In het vorige hoofdstuk heb je kennis gemaakt met chemische reacties op macroniveau. Je hebt geleerd hoe je een chemische reactie kunt herkennen, welke energie-effecten kunnen optreden en dat de massa bij een chemische reactie niet veranderd.
In dit hoofdstuk ga je hetgene dat je het vorige hoofdstuk hebt waargenomen, verklaren door te kijken naar de wereld op microniveau.
Je leert dat moleculen uit nog kleinere deeltjes bestaan, atomen genaamd.
Met deze atomen kan alle materie gevormd worden.
Alle tot nu toe bekende atomen zijn, net als de letters van het alfabet, op een bepaalde manier gerangschikt. Dit heeft geleidt tot het periodiek systeem.
Bekijk de volgende video als inleiding op dit onderdeel.
Bron: Youtube.com Kanaal: NEMO Kennislink, Onderwerp: Wat zijn moleculen.
Atoommodel van Dalton
Portret Democritus Bron: Wikipedia
Het zoeken naar verklaringen van waarnemingen uit de wereld om ons heen is iets dat wetenschappers al eeuwen bezighoudt. Al in 400 voor Christus was er een Griekse filosoof, Democritus, die bedacht dat materie opbouwd moest zijn uit kleine ondeelbare stukjes. Deze kleinste ondeelbare stukjes noemde hij 'atomos', naar het Griekse woord voor 'onzichtbaar'.
Pas in de 18e eeuw kwam er een meer wetenschappelijke definitie van een atoom. In die tijd werd er geëxperimenteerd met stoffen. Wetenschappers mengden stoffen of probeerden ze juist van elkaar te scheiden om te kijken wat er zou gebeuren.
Het bleek dat veel stoffen te splitsen waren, maar niet allemaal. Sommige stoffen waren niet meer te splitsen. Ook bleek dat als je bepaalde stoffen bij elkaar deed, je een stof kreeg met andere eigenschappen. De Engelse geleerde John Dalton probeerde deze waarnemingen te begrijpen en kwam met een van de eerste modellen voor atomen.
Verschillende atomen en moleculen
volgens het atoommodel van Dalton.
Het atoommodel van Dalton.
Stoffen bestaan uit moleculen en moleculen bestaan uit ondeelbare atomen.
Atomen zijn niet te vernietigen.
Alle atomen van dezelfde soort zijn aan elkaar gelijk.
Bij een chemische reactie herschikken de atomen tot nieuwe moleculen, en dus nieuwe stoffen.
Bekijk de volgende video, waarin het verschil tussen moleculen en atomen duidelijk wordt gemaakt.
Bron: Schooltv.nl
Daltons schets van de atoomtheorie was een begin maar vertelt nog steeds niet veel over de aard van atomen zelf. Aan het eind van de 19e eeuw kwamen er meer inzichten over wat zich in een atoom afspeelt. Het bleek dat atomen uit nog kleinere deeltjes bestonden. Atomen splitsen doen we niet bij Scheikunde.
Onderstaande video gaat over de geschiedenis van het atoommodel. In de vierde klas leer je meer over de hieronder genoemde atoommodellen.
Bron: youtube.com Kanaal TedEd, onderwerp: The 2,400-year search for the atom.
Chemische reacties op microniveau
De verbranding van methaan
op macroniveau
Met het atoommodel van Dalton kun je beter begrijpen wat er bij een chemische reactie gebeurd. Waarom sommige stoffen bijvoorbeeld wel ontleed kunnen worden in meerdere stoffen en anderen niet en waarom de massa bij een chemische reactie nooit kan veranderen.
Een chemische reactie op macroniveau:
Een chemische reactie is een proces waarbij stofeigenschappen BLIJVEND veranderen.
Er zijn dan nieuwe stoffen ontstaan (en de beginstoffen zijn verdwenen).
Een chemische reactie op microniveau:
Bij een chemische reactie verdwijnen moleculen en ontstaan nieuwe moleculen.
Atomen blijven behouden! Ze gaan alleen op een andere manier aan elkaar zitten. Hierdoor ontstaan nieuwe (andere) moleculen.
De verbranding van methaan op microniveau.
Periodiek systeem
Alle tot nu toe bekende atoomsoorten zijn, net als de letters van ons alfabet, op een bepaalde manier gerangschikt. Het resultaat kennen we als het Periodiek Systeem.
Verschillende Scheikundigen zijn eeuwenlang bezig geweest om nieuwe atoomsoorten te ontdekken en daarna te rangschikken. De Rus Dmitry Mendelejev publiceerde in 1869 de basis van het huidige Periodiek Systeem. Hij plaatste de atoomsoorten in rijen en kolommen op volgorde van atoomgewicht. Atomen met dezelfde eigenschappen plaatste hij onder elkaar in dezelfde kolom.
Bekijk de volgende video over het periodiek systeem.
Bron: www.npostart.nl/periodiek-systeem
Elke atoomsoort heeft zijn eigen naam, symbool enatoomnummer. Het periodiek systeem is verdeeld in groepenen perioden. De groepen zijn de verticale kolommen, de perioden zijn de horizontale rijen. In een groep staan atoomsoorten met ongeveer dezelfde eigenschappen.
Sommige groepen hebben een eigen naam gekregen:
Groep 1: de alkalimetalen, zijn zeer onedele metalen die heftig met andere stoffen kunnen reageren.
Groep 2: de aardalkalimetalen, zijn onedele metalen die makkelijk ontbranden.
Groep 17: de halogenen, deze niet-ontleedbare stoffen reageren gemakkelijk met metalen.
Groep 18: de edelgassen, deze niet-ontleedbare gassen reageren nauwelijks met andere stoffen.
Metalen en niet-metalen
De atoomsoorten in het periodiek systeem kunnen worden ingedeeld in metalen en niet-metalen. De metalen staan links in het periodiek systeem (geel van kleur) en de niet-metalen staan rechts (rood van kleur). De niet-ontleedbare stoffen van de niet-metalen hebben lage kook- en smeltpunten en zijn vaak gasvormig, terwijl de metalen vaak hoge kook- en smeltpunten hebben. Metalen zijn op één uitzondering na (kwik) allemaal vast bij kamertemperatuur.
De atomen tussen de metalen en niet-metalen (met de blauwe kleur) gedragen zich soms als metaal en soms als niet-metaal. Deze groep atomen wordt metalloïden genoemd.
Atoomsoorten
Er zijn momenteel 118 verschillende atoomsoorten bekend. Elk atoomsoort heeft zijn eigen symbool. Een symbool bestaat uit een hoofdletter dat soms gevolgd wordt door een kleine letter. De atomen boven atoomnummer 92 bestaan niet op aarde en zijn radioactief.
De volgende atoomsoorten moet je uit je hoofd kennen. Je moet ook weten of het om een metaal of niet-metaal atoom gaat.
Een printbare leerlijst met de atoomsymbolen vind je hieronder.
In de onderstaande video wordt totstandkoming van het Periodiek Systeem in beeld gebracht.
Bron: youtube.com Kanaal: Ted-Ed, Onderwerp: The genius of Mendeleev's periodic table
Leuke liedjes over het periodiek systeem
Er zijn veel leuke liedjes over het periodiek systeem gemaakt. Hieronder vind je de liedjes die je in ieder geval één keer gehoord moet hebben.
De eerste is een echte klassieker!
Bron: youtube.com Tom Lehrer - The Elements - LIVE FILM From Copenhagen in 1967
Bron: youtube.com The Periodic Table Song | SCIENCE SONGS
Element en verbinding
Het atoommodel van Dalton gaat er van uit dat stoffen bestaan uit moleculen en moleculen bestaan uit ondeelbare atomen.
Een stof waarvan de moleculen uit verschillende atoomsoorten bestaat, kan ontleed worden in verschillende stoffen. Zo’n stof wordt een ontleedbare stof of verbinding genoemd.
Een stof waarvan de moleculen uit maar één atoomsoort bestaat, kan niet ontleed worden. Dit wordt een niet-ontleedbare stof of elementgenoemd.
Voorbeelden van een verbinding en een element:
In het periodiek systeem vind je dus niet alleen alle atoomsoorten, maar dus ook alle elementen (niet-ontleedbare stoffen). Op de website periodieksysteem.com vind je de meest relevante toepassingen, de winning en de bereiding van alle elementen. Klik op een element en ga op verkenning via de tabbladen.
De begrippen: mengsel, zuivere stof en verbinding, element worden nogal eens door elkaar gehaald.
Voorbeelden van een mengsel, een zuivere stof, een verbinding en een element op microniveau.
Hulplijn
Bekijk de volgende video over de begrippen element en verbinding en maak de opdrachten in de video.
Wat is volgens Dalton het verschil tussen een atoom en molecuul.
Beschrijf wat er bij een chemische reactie gebeurt op microniveau. Gebruik hierbij het atoommodel van Dalton.
Hoe kun je met het atoommodel van Dalton de wet van massabehoud verklaren?
Opdracht 2 Het periodiek systeem
In het periodiek systeem zijn atomen ingedeeld in perioden en groepen.
Hoe zijn de atomen in een periode gesorteerd?
Wat kun je zeggen over elementen die in dezelfde groep van het periodiek systeem staan?
Opdracht 3 Atomen in het periodiek systeem
Gebruik een periodiek systeem bij deze opdracht. Vul de tabel verder in:
Opdracht 4 Atoomsymbolen
Test je kennis over de atoomsymbolen met behulp van quizlet.
Waarom bestaan sommige atoomsoorten uit 2 letters?
Leg uit wat het verschil is tussen Sn en SN.
Opdracht 5 Begrippenkaart
Neem onderstaande begrippenkaart over en zet de volgende begrippen in de vakken: element, mengsel, verbinding, zuivere stof.
Geef tot slot met tekeningen een weergave op microniveau van deze begrippen. Zet deze tekeningen onder de vakken.
Opdracht 6 Element en verbinding
Bekijk de tekeningen in onderstaande vakken en vul daarna de tabel verder in.
Opdracht 7 Processen op microniveau
Hieronder zijn een aantal situaties beschreven. Welke figuur past bij welke situatie?
Water wordt gekookt.
Zuivere stoffen vormen een mengsel.
Er vindt een chemische reactie plaats waarbij een verbinding gevormd wordt.
Er wordt een suspensie gevormd van een element in een verbinding.
3 Formules en naamgeving
In het vorige hoofdstuk heb je geleerd:
Wat er op microniveau gebeurt tijdens een chemische reactie.
Dat moleculen uit nog kleinere deeltjes bestaan, de atomen.
Dat al deze atomen in het periodiek systeem op een speciale manier gerangschikt zijn.
Wat op microniveau het verschil is tussen een mengsel/zuivere stof en een verbinding/element.
In dit hoofdstuk leer je hoe je molecuultekeningen en molecuulformules maakt en hoe je stoffen een naam geeft.
Molecuulformules
De molecuulformule van een stof is de chemische notatie, waarin wordt aangegeven uit welke atoomsoorten en hoeveel atomen het molecuul is opgebouwd.
Een molecuultekening geeft weer hoe een molecuul ruimtelijk is opgebouwd. In een molecuultekening kun je zien in welke volgorde en hoe de atomen aan elkaar vast zitten.
Voorbeelden van enkele molecuultekeningen met hun bijbehorende molecuulformule:
De molecuulformule voor water is H2O. Dat betekent dat het watermolecuul uit 2 waterstofatomen (H) en 1 zuurstofatoom (O) bestaat. Het cijfer 2 dat rechts onder het symbool van waterstof staat, geeft weer hoeveel atomen van dat soort in het molecuul zitten. Dit getal noemen we een index. Een index van 1 wordt niet opgeschreven.
Er kunnen ook getallen voor een molecuulformule staan. Dat getal geeft weer om hoeveel moleculen het gaat. Dat getal noemen we een coëfficiënt.
In onderstaand voorbeeld zijn 5 watermoleculen weergegeven. Dit geef je met molecuulformules weer als 5 H2O.
Vaak wordt ook de fase van een stof weergegeven. Dit doe je door de afkorting van de fase tussen haakjes achter de molecuulformule te schrijven.
De volgende afkortingen van fases heb je in periode 1 geleerd:
Prakticum Molecuulmodellen bouwen
Proef 4: Molecuulmodellen
Bouw met een molecuulbouwdoos de volgende moleculen en maak van elk gebouwd molecuul een molecuultekening.
a. Water, H2O
b. Waterstof, H2
c. Koolstofdioxide, CO2
d. Ammoniak, NH3
e. Alcohol, C2H6O
Geef antwoord op de volgende vragen:
Leg uit wat het verschil is tussen een molecuul water en een molecuul waterstof.
Wat geeft meer informatie over de bouw van een molecuul, een molecuulformule of een molecuultekening? Leg je antwoord uit.
Hulplijnen
Wil je nog meer uitleg of kijk je liever een filmpje? Kijk dan onderstaande video’s.
Bron: Youtube.com Kanaal: Wetenschapsschool, Onderwerp: atomen, moleculen en stoffen.
Voor de niet-ontleedbare stoffen (elementen) geldt dat de naam de stof gelijk is aan de naam van het atoomsoort. Ook de formule van een element is gelijk aan de formule van het atoom.
Bijvoorbeeld:
De vaste stof aluminium wordt weergegeven als Al(s) en het gas helium wordt He(g).
De stof met formule Zn(s) geeft de vaste stof zink weer en C(s) is de formule voor koolstof.
De twee-atomige moleculen:
Er zijn echter een aantal uitzonderingen. Er bestaan een aantal elementen (niet-ontleedbare stoffen) waarvan het molecuul bestaat uit twee dezelfde atomen.
Bijvoorbeeld:
In totaal zijn er zeven elementen die je moet kennen, waarvan de moleculen bestaan uit twee dezelfde atomen. Deze twee-atomige moleculen zijn: chloor, fluor, stikstof, waterstof, zuurstof, jood en broom.
Naamgeving verbindingen
De naam van ontleedbare stoffen (verbindingen) is een combinatie van de namen van de atoomsoorten die in de stof voorkomen. Waarbij het eerste atoom in de formule altijd als eerste genoemd wordt, gevolgd door de naam van het tweede atoom. De naam van het tweede atoomsoort krijgt dan wel een andere uitgang: -ide.
Keukenzout heeft de formule NaCl en heet dus natriumchloride. Het verbrandingsproduct van ijzer is FeO en heet ijzeroxide.
In de tabel hieronder zie je een aantal atoomsoorten die vaak als tweede atoomsoort voorkomen en dan de uitgang -ide krijgen.
Soms komen atoomsoorten vaker dan 1x voor in een formule, bijvoorbeeld CO2. Dit geef je in de naam van de stof weer door een telwoord te gebruiken. De stof met de formule CO2 heet bijvoorbeeld koolstofdioxide.
Hiervoor gebruik je Griekse telwoorden.
De Griekse telwoorden
Let op: In de molecuulformule staat het getal dat het aantal atomen aangeeft, ACHTER het atoomsoort waar hij bij hoort. In de naam staat het Griekse telwoord altijd VOOR het atoomsoort waar het bij hoort.
Mono wordt bijna niet gebruikt. Alleen bij stoffen waarbij zowel de ‘mono’ als de ‘di-vorm’ voorkomt. Het woord mono wordt dan gebruikt om het verschil tussen de twee stoffen te benadrukken.
Een bekend voorbeeld is:
CO = koolstofmonooxide
CO2 = koolstofdioxide
Stoffen met een niet-systematische naam (triviale naam)
Er zijn ook nog stoffen die niet aan deze systematische manier van naam geven voldoen. Dit zijn vaak veel voorkomende stoffen die een veel oudere naam hebben. H2O heet bijvoorbeeld gewoon water en geen diwaterstofoxide en NH3 is ammoniak in plaats van stikstoftrihydride.
De stoffen die niet aan deze systematische naamgeving voldoen en die je moet kennen staan in onderstaande tabel.
De stoffen met een niet systematische naam.
Een overzicht van de naamgeving van stoffen en alle atoomsymbolen die je moet leren, vind je in onderstaand bestand.
Opdracht 2 Molecuulformules en molecuultekeningen
Geef de molecuulformules bij de volgende molecuultekeningen.
Geef met behulp van molecuultekeningen de moleculen in het volgende mengsel weer:
d. 3 H2O + 2 He + 1 N2
Opdracht 3 Formuletaal
Bekijk de tekeningen in onderstaande vakken en vul daarna de tabel verder in.
Het eerste vak is al ingevuld, deze kun je als voorbeeld bekijken.
Opdracht 4 Smelten en ontleden
Wanneer ijs smelt dan zie je de vaste stof vloeibaar worden.
Wat gebeurt op microniveau met de moleculen bij het smelten van ijs?
Water kan ook ontleed worden in waterstof en zuurstof.
Wat gebeurt er op microniveau bij de ontleding van water?
Geef het smelten van ijs en het ontleden van water in een tekening met molecuultekeningen weer.
Opdracht 5 Namen van stoffen
Geef de naam van de volgende stoffen.
K
Ar
NaF
AgCl
HBr
SCl2
P2O3
Opdracht 6 Namen van bijzondere stoffen
Sommige stoffen hebben een niet-systematische naam of hebben een uitzondering. Geef ook van deze stoffen de naam.
CH4
C6H12O6
NO2
NO
F2
I2
Opdracht 7 Formules
Geef de formule van de volgende stoffen.
IJzer
Chloor
Helium
Ammoniak
Distikstoftrioxide
diwaterstofsulfide
Siliciumtetrafluoride
Alcohol
Opdracht 8 Kristalsuiker
Wanneer kristalsuiker zachtjes wordt verwarmd, ontstaan onder andere karamel (C7H8O2), water en waterstofgas.
Leg uit of dit een chemische reactie of een faseovergang is.
Leg uit welke atoomsoorten voorkomen in kristalsuiker.
4. Reactievergelijking
Je weet inmiddels wat een chemische reactie is. Hoe je deze kunt herkennen en je kunt uitleggen wat er op microniveau gebeurt bij een chemische reactie.
De volgende stap is het weergeven van een chemische reactie met formules. Dit doe je met een reactievergelijking.
Het leerdoel van dit onderdeel luidt: Ik kan verschillende soorten reacties herkennen en de bijbehorende reactievergelijking opstellen.
Om dit leerdoel te behalen, moet je eerst een aantal tussendoelen halen. In het plaatje hieronder kun je zien bij welk tussendoel we eerst beginnen, namelijk onderaan de trap.
Een reactievergelijking kloppend maken
Bij een chemische reactie verdwijnen de beginstoffen en ontstaat er nieuwe stoffen. Als je kijkt wat er met de atomen gebeurt dan is het niet zo dat atomen verdwijnen. De atomen komen los van de andere atomen waar ze aan vast zitten en gaan in andere combinaties weer aan elkaar zitten. Er verdwijnen of verschijnen geen atomen bij een reactie.
Eerder dit schooljaar heb je geleerd dat je een chemische reactie kunt weergeven in een reactievergelijking in woorden, ook wel een reactieschemagenoemd. Daarin staat eerst de beginstoffen, dan een pijl, en daarna de reactieproducten. Als je hierin de namen van de stoffen vervangt door de formules van die stoffen dan zul je zien dat er voor en na de pijl dezelfde atoomsoorten staan. Wanneer er vervolgens getallen voor de moleculen worden gezet, zodanig dat er voor en na de pijl evenveel atomen van elk soort staan, dan heb je een kloppende reactievergelijking.
Bijvoorbeeld de ontleding van water:
water (vloeibaar) → waterstof (gas) + zuurstof (gas)
H2O (l) → H2 (g) + O2(g)
Als je deze reactievergelijking goed bekijkt kun je zien dat alle atomen die voor de reactie(pijl) staan ook na de reactie(pijl) staan. Maar er klopt iets niet. Zie je wat niet klopt?
Voor de pijl zijn er 2 H-atomen en 1 O-atoom. Na de pijl zijn er 2 H-atomen en 2 O-atomen. Er is na de pijl dus een O-atoom bij gekomen. Dat kan niet, dus we moeten ervoor zorgen dat we voor de pijl ook 2 O-atomen hebben. We kunnen de molecuulformule van water niet aanpassen, we kunnen alleen meer watermoleculen gebruiken. Dan gebeurt er dit:
2 H2O (l) → H2 (g) + O2(g)
Nu hebben we voor en na de pijl 2 O-atomen. Maar nu is er een ander probleem. We hebben nu voor de pijl 4 H-atomen (tel maar na) en na de pijl 2 H-atomen. Ook daar kunnen we dit alleen oplossen door meer waterstof-moleculen te gebruiken. Om uit te komen op 4 H-atomen hebben we 2 moleculen waterstof nodig. De vergelijking ziet er dan zo uit:
2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2(g)
Ontleding van water in molecuultekeningen.
We hebben nu voor en na de pijl 4 H-atomen en voor en na de pijl 2 O-atomen (tel maar na). We zeggen dan dat de reactievergelijking kloppend is.
Voor O2 staat geen getal. Dat betekent dat er maar 1 molecuul van is, de coëfficiënt 1 hoef je niet in te vullen.
Hulplijn
Wil je hier nog meer uitleg over of kijk je liever een filmpje in plaats van dat je leest? Gebruik dan dit filmpje:
Kloppend maken tips en trucs
Een reactievergelijking kloppend maken.
Ofwel: Een cursus boekhouden met atomen.
Regels:
Voor en na de pijl staan dezelfde atomen
Het aantal atomen van elk soort is voor en na de pijl gelijk
Je mag de formules van de moleculen NIET veranderen!!!
Je mag WEL meer of minder moleculen gebruiken
Je mag je eigen weg zoeken bij het kloppend maken.....als het maar klopt!!!
Er zijn wel een paar trucjes die jou kunnen helpen.
Als deze trucjes jou niet helpen, kijk dan onderstaande uitleg.
Verwerkingsopdrachten 4A
Bij opdracht 1 oefen je met het kloppend maken van een reactievergelijking en bij opdracht 2 is een reactieschema in woorden gegeven en moet je dus eerst de juiste formules opschrijven voordat je de vergelijking kloppend kunt maken.
Er is ook een printversie van deze opdrachten beschikbaar.
Opdracht 1:
Stel de volgende reactievergelijkingen op gebruik makend van de wetten van behoud van massa en van behoud van atoomsoorten. Alle gegeven formules zijn correct, zodat je alleen de coëfficiënten (de kleinst mogelijke) moet invullen
Tip: Gebruik een potlood.
Makkelijk beginnen
…….. CO (g) à …….. C(s) + ……. O2 (g)
......... Al (s) + ........ F2 (g) à .......... AlF3 (s)
fosfortrichloride (g) + water (l) à fosforigzuur (aq) + waterstofchloride (aq)
………………. + …………… à ……. H3PO3 (aq) + ……………….
Online oefenen
Met de volgende twee websites kun je goed oefenen met het kloppend maken van een reactievergelijking.
Klik op de plaatjes om naar de website te gaan.
bron: phet.colorado.edu
Hulplijn
Als je nog een keer samen met een docent wilt oefenen dan kun je onderstaande video bekijken.
Bron: youtube.com Kanaal: Mark Hergaarden
Een reactievergelijking opstellen
Hoe stel je een reactievergelijking uit een verhaaltje op?
Volg hiervoor onderstaand stappenplan.
Stappenplan: Een reactievergelijking opstellen.
STAP 1: Schrijf het reactieschema in woorden op. Lees daarbij de opgave goed!
STAP 2: Zet de juiste formules met bijbehorende fase onder de stoffen.
De formules en fasen die je niet hebt moeten leren worden gegeven bij opgaven.
STAP 3: Maak de reactievergelijking kloppend.
Maak het aantal atomen voor en na de reactie(pijl) gelijk. Dit kun je alleen doen door een coëfficiënt (groot geschreven getallen) voor de molecuulformule te schrijven. Je mag dus NOOIT de formules van de stoffen aanpassen.
Voorbeeld 1:
Bij de reactie tussen chroom en chloor ontstaat chroomchloride (CrCl3(s)).
Na verloop van tijd zul je stap 1 waarschijnlijk overslaan en dat mag ook, maar bij twijfel mag je die stap natuurlijk altijd opschrijven. Hetzelfde geldt voor stap 2.
Denk er altijd aan, dat een reactievergelijking kloppend moet worden gemaakt! Stop dus niet na stap 2!
Voorbeeld 2:
Als pentaan verbrandt reageert het met zuurstof. Er ontstaat dan water en koolstofdioxide.
STAP 1: Schrijf het reactieschema in woorden op. Lees daarbij de opgave goed!
STAP 2: Zet de juiste formules met bijbehorende fase onder de stoffen.
De formules en fasen die je niet hebt moeten leren worden gegeven bij opgaven.
STAP 3: Maak de reactievergelijking kloppend.
Maak het aantal atomen voor en na de reactie(pijl) gelijk. Dit kun je alleen doen door een coëfficiënt (groot geschreven getallen) voor de molecuulformule te schrijven. Je mag dus NOOIT de formules van de stoffen aanpassen.
Geef steeds een kloppende reactievergelijking. Gebruik indien nodig het stappenplan hierboven of de hulplijnen helemaal onderaan.
Wanneer het metaal ijzer in aanraking komt met chloorgas dan ontstaat er een vaste aanslag op het metaal. Deze aanslag is de stof ijzerchloride (FeCl3).
Witte fosfor is een gevaarlijke stof. Wanneer deze vaste stof in aanraking komt met zuurstof ontstaat er een exotherme reactie. Bij deze reactie ontstaat difosforpentaoxide.
Om de vaste stof aluminiumjodide (AlI3) te maken, moet je aluminium met het gas waterstofjodide laten reageren. Bij deze reactie komt ook het explosieve waterstofgas vrij.
Voor de winning van ijzer is ijzererts (Fe2O3) nodig. Het ijzer ontstaat als ijzererts met koolstof reageert bij meer dan 1500°C. Bij deze reactie ontstaat ook koolstofdioxide.
Wanneer benzine (C8H18) verbrandt ontstaat koolstofdioxide en waterdamp. Voor deze reactie is voldoende zuurstof nodig.
Bron: youtube.com A pound of sodium metal in the river
In het hierbovenstaande filmpje zie je een groot stuk natrium dat in een meer wordt gegooid.
Het metaal natrium behoort tot de alkalimetalen. Dat betekent dat dit metaal nogal heftig reageert met water. Bij deze reactie ontstaat opgelost natriumhydroxide (NaOH) en het explosieve waterstofgas.
Wanneer vast kaliumchloraat (KClO3) met vast fosfor reageert dan ontstaan de vaste stoffen kaliumchloride (KCl) en difosforpentaoxide.
De antwoorden kun je vinden op It's Learning.
Hulplijnen
Als je nog een keer samen met een docent wilt oefenen dan kun je onderstaande video bekijken.
Zet de video regelmatig stil om de opgave eerst zelf te proberen.
Bron: youtube.com Kanaal: Rory Habich
In onderstaande prezi oefen je stap voor stap met het opstellen van een reactievergelijking. Je krijgt bij elke stap een nieuwe hint/aanwijzing.
Je bent nu aangekomen op trede 3 van de leerdoelentrap.
In de volgende periode ga je leren welke soorten chemische reacties je kunt tegenkomen en hoe je die kunt herkennen.
5. Reactiesnelheid
Sommige reacties verlopen heel snel. De beginstoffen verdwijnen snel en de reactieproducten ontstaan snel. Denk bijvoorbeeld aan explosies, dat zijn hele snelle reacties van een brandstof met zuurstof. Bij dit soort snelle reacties komt vaak snel veel energie vrij.
Er zijn ook reacties die juist heel langzaam verlopen, bijvoorbeeld de verbranding van voedsel in je lichaam of het roesten van ijzer.
In dit hoofdstuk leer je welke factoren de snelheid van een reactie kunnen beïnvloeden en hoe je dit op microniveau kunt verklaren.
Een voorbeeld van een langzame
reactie: Het roesten van een fietsketting
Een voorbeeld van een snelle
reactie: Explosie
Practica: Reactiesnelheid beïnvloeden
Je gaat drie proeven uitvoeren waarbij je de invloed van de verdelingsgraad, de concentratie en de temperatuur op de reactiesnelheid onderzoekt. Lees de proeven goed door voordat je begint.
Bij alle onderstaande proeven maak je gebruik van een reactie tussen magnesium en zoutzuur. Zoutzuur is de naam voor een oplossing van waterstofchloride in water. Bij deze reactie ontstaat waterstofgas. De snelheid waarmee dit gas ontstaat is een maat voor de reactiesnelheid.
De reactievergelijking van deze reactie luidt:
Mg(s) + 2 HCl(aq) à MgCl2(aq) + H2(g)
Om files bij de balans en de waterbaden te voorkomen is het verstandig om te verdelen wie bij welke proef begint.
Na afloop mogen alle overgebleven reactieproducten in een groot bekerglas in de zuurkast verzameld worden.
Proef 5A: Reactiesnelheid en verdelingsgraad Onderzoeksvraag:Wat is de invloed van de verdelingsgraad op de reactiesnelheid?
Met de verdelingsgraad wordt bedoeld hoe fijn een vaste stof verdeeld is.
Weeg m.b.v. een balans ongeveer 0,1 gram magnesiumlint (+/- 2 cm) af. Doe het magnesiumlint in een reageerbuis.
Weeg ongeveer 0,1 gram magnesiumpoeder af op een weegpapiertje en breng het magnesiumpoeder voorzicht over in een droge reageerbuis.
Pak twee kleine maatcilinders van 10 mL En doe in beide maatcilinders 3 mL zoutzuur.
Giet tegelijk 1 maatcilinder met zoutzuur bij de reageerbuis met magnesiumlint en 1 maatcilinder met zoutzuur bij het magnesiumpoeder.
Vergelijk de snelheid waarin het gas ontstaat.
Laat de reageerbuizen in je rekje staan, zodat de reactie door kan reageren. Na afloop giet je de gehele inhoud in een bekerglas in de zuurkast.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Proef 5B: Reactiesnelheid en concentratie Onderzoeksvraag: Wat is de invloed van de concentratie op de reactiesnelheid?
Benodigdheden: 2 reageerbuizen, 2 maatcilinders, magnesiumlint en zoutzuur.
Uitvoering:
Doe 2 even grote stukjes magnesiumlint (ongeveer 1 cm) in 2 verschillende reageerbuizen.
Doe in een maatcilinder van 10 mL 1,0 mL zoutzuur.
Voeg hier 2,0 mL water aan toe.
Doe in een tweede maatcilinder 3,0 mL zoutzuur.
Giet tegelijk de maatcilinder met het verdunde zoutzuur bij de reageerbuis met magnesiumlinlt en die met het 'normale' zoutzuur bij de andere reageerbuis met magnesiumlint.
Vergelijk de snelheid waarbij het gas ontstaat.
Laat de reageerbuizen in je rekje staan, zodat de reactie door kan reageren. Na afloop giet je de gehele inhoud in een bekerglas in de zuurkast.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Proef 5C: Reactiesnelheid en temperatuur Onderzoeksvraag:Wat is de invloed van de temperatuur op de reactiesnelheid?
Benodigdheden: 3 reageerbuizen, magnesiumlint, verdund zoutzuur op drie verschillende temperaturen.
Uitvoering:
Doe 3 even grote stukjes magnesiumlint (ongeveer 1 cm) in 3 verschillende reageerbuizen.
Pak een erlenmeyer met verdund zoutzuur op kamertemperatuur, één met verdund zoutzuur dat in ijswater heeft gestaan en één met verdund zoutzuur dat in een waterbad van ongeveer 50°C heeft gestaan.
Voeg vlak achter elkaar het verdunde zoutzuur met 3 verschillende temperaturen bij de verschillende reageerbuizen met magnesiumlint. Probeer steeds dezelfde hoeveelheden te gebruiken (ongeveer 2 vingers hoog).
Vergelijk de snelheid waarbij het gas ontstaat.
Zet de erlenmeyers met verdund zoutzuur weer in het juiste waterbad terug.
Laat de reageerbuizen in je rekje staan, zodat de reactie door kan reageren. Na afloop giet je de gehele inhoud in een bekerglas in de zuurkast.
Geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Theorie reactiesnelheid
De reactiesnelheid is de hoeveelheid beginstof die per minuut of seconde wordt omgezet. In plaats van de hoeveelheid beginstof kun je ook de hoeveelheid reactieproduct meten. De reactiesnelheid wordt vaak weergegeven in gram/minuut of gram/seconde.
Reactiesnelheid berekenen Aan het begin van deze periode heb je bij het onderdeel massabehoud een demonstratieproef gezien waarbij soda reageerde met zoutzuur. Bij deze reactie leek het alsof de wet van massabehoud niet op ging, de massa was na afloop immers gedaald. Dat kwam omdat er een gas ontstond.
De reactievergelijking van deze reactie luidt:
CaCO3(s) + 2 HCl(aq) à CaCl2 + H2O(l) + CO2(g)
Wanneer je tijdens dit experiment elke minuut de massa zou meten, ontstaat onderstaande grafiek.
De gemeten massa afname tijdens deze reactie ontstaat doordat er koolstofdioxide gas ontstaat. Met de gemeten massa afname kun je de reactiesnelheid berekenen in gram/minuut ontstane CO2.
Je ziet in de grafiek dat de massa na 20 minuten niet meer verandert. Dan is de reactie gestopt omdat één of beide beginstoffen op is.
Voorbeeld berekening met reactiesnelheid Bereken de snelheid van de hierboven beschreven reactie tussen 2 en 16 minuten. Gebruik de gegevens uit de grafiek.
Volgens de grafiek is de massa na 2 minuten nog 2,35 gram, na 16 minuten is dit nog maar 1,60 gram. De reactietijd is de tijd tussen 16 en 2 minuten. De reactiesnelheid is de hoeveelheid gevormde CO2 gedeeld door de reactietijd.
Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden
De snelheid van een reactie kan door een aantal factoren worden beïnvloed. Drie van deze factoren heb je de vorige les onderzocht.
De verdelingsgraad, hoe fijner een stof verdeeld is (grotere verdelingsgraad), hoe sneller de reactie.
De concentratie, hoe hoger de concentratie van de beginstof, hoe sneller de reactie.
De temperatuur, hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de reactie
Het botsende deeltjes model
Twee stoffen kunnen met elkaar reageren wanneer de moleculen van deze stoffen tegen elkaar botsen. Niet elke botsing leidt tot een chemische reactie. De botsing moet voldoende kracht hebben om de moleculen van samenstelling te laten veranderen. Botsingen die leiden leiden tot een chemische reactie noem je een effectieve botsing.
Een beschrijving van de reactiesnelheid met behulp van botsende deeltjes noem je het botsende deeltjes model.
Een voorbeeld van een effectieve botsing.
Invloed van de verdelingsgraad
De factor verdelingsgraad is alleen van toepassing bij vaste stoffen. Bij vaste stoffen is er sprake van een contactoppervlak, dat is het oppervlak waarop de moleculen van bijvoorbeeld een gas of vloeistof in contact kunnen komen met de moleculen van de vaste stof. Hoe groter het contactoppervlak wordt, hoe groter de kans dat er effectieve botsingen plaatsvinden wat leidt tot een grotere reactiesnelheid.
Je kunt het contactoppervlak van vaste stoffen vergroten door de stof in kleinere stukjes te breken of uiteindelijk te verpoederen. De verdelingsgraad neem dan toe.
Invloed van de concentratie
De factor concentratie is alleen van toepassing bij gassen en stoffen die in een oplosmiddel zijn opgelost. Hoe meer moleculen er in één liter gas of oplossing zitten, hoe groter de kans dat deze moleculen zullen botsen. Het aantal effectieve botsingen zal dan toenemen, wat leidt tot een grotere reactiesnelheid.
Invloed van de temperatuur
Bij een hogere temperatuur bewegen de moleculen sneller. Als moleculen sneller bewegen zullen ze vaker en harder botsen. Hierdoor neemt het aantal effectieve botsingen en dus ook de reactiesnelheid toe.
Verwerkingsopdrachten 5
Opdracht 1 Proeven met reactiesnelheid Je hebt tijdens de les een aantal proeven uitgevoerd waarbij je de reactiesnelheden hebt vergeleken. Bij deze proeven werd steeds dezelfde chemische reactie gebruikt, namelijk de reactie tussen magnesium en zoutzuur (HCl). Bij deze reactie ontstaat waterstofgas en magnesiumchloride (MgCl2).
Geef de formule voor waterstof.
Geef de reactievergelijking van de reactie tussen magnesium en zoutzuur.
Verklaar met behulp van het botsende deeltjes model dat de proef met magnesiumpoeder veel sneller verliep dan die met magnesiumlint.
Verklaar met behulp van het botsende deeltjes model dat de proef met een lagere temperatuur langzamer verloopt.
Verklaar met behulp van het botsende deeltjes model dat de reactiesnelheid bij alle proeven na een minuut veel lager was dan aan het begin.
Bij één proef duurde het uiteindelijk 6,5 minuten om 2,1 gram magnesium te laten reageren.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid van deze proef in gram per minuut.
Opdracht 2 cake bakken Jorrit bakt een cake. Hij voegt de ingrediënten (melk, meel, eieren, gist en suiker) samen in een kom en mixt het tot een beslag. Daarna gaat de cake in de oven waarbij het deeg gaat rijzen. Dit gebeurt omdat het gist bij een chemische reactie het suiker omzet tot o.a. koolstofdioxide.
Leg met het botsende deeltjesmodel uit waarom de cake in de oven moet om te rijzen.
Na het bakken blijkt de cake niet gerezen te zijn. Jorrit bekijk het beslag en ziet klontjes inzitten. Dit zijn waarschijnlijk klontjes gist.
Leg met een factor die de reactiesnelheid beïnvloed uit, waarom de cake niet rijst als er klontjes gist in zitten.
Bedenk wat Jorrit anders kan doen om een beter beslag te maken.
Opdracht 3 productie van waterstof Waterstof wordt gezien als een kansrijke brandstof voor de toekomst. Waterstof kan zonder schade voor het milieu worden geproduceerd door water te ontleden (proces 1). Hierbij komt ook zuurstof vrij. Hiervoor is groene elektriciteit nodig. Omdat dit op dit moment onvoldoende opbrengt wordt het ook geproduceerd uit een reactie van methaan (CH4) met waterdamp (proces 2). Bij proces 2 komt als bijproduct koolstofmonooxide (CO) vrij.
(havo) Geef de reactievergelijking van proces 1
(vwo) Geef de reactievergelijking voor proces 2
(vwo) Waarom wordt het water in proces 2 als damp/gas gemengd in het reactiemengsel en niet als vloeistof? Gebruik het botsende deeltjesmodel
Om ervoor te zorgen dat alle methaan reageert bij proces 2 wordt er steeds waterdamp toegevoegd aan het mengsel. Op het eind van de reactie blijft er dus water over.
Bedenk een reden waarom het beter is als er water overblijft dan als er methaan overblijft
Leg uit waarom de reactie vlak voor het einde steeds langzamer gaat. Gebruik het botsende deeltjesmodel
Opdracht 4 soda bruisbad Een oplossing van soda wordt wel eens gebruikt om eelt of schimmel van je voeten te verwijderen. Soda heeft formule Na2CO3. Als je een scheutje azijn (C2H4O2) bij het sodabadje doet gaat het schuimen. Dit komt omdat er dan CO2 vrijkomt. Daarnaast ontstaat er water en de stof natriumacetaat (NaC2H3O2). Bram doet bij een bad van 200 gram water 15 g soda. Vervolgens giet hij hier 4 gram azijn bij. Volgens hem moet het bad nu 219 g wegen.
(vwo) Geef de reactievergelijking voor de reactie van azijn met soda.
Leg uit waarom de massa van het bad minder dan 219 g zal zijn.
Bram herhaalt de proef en meet nu hoe zwaar het bad is. Zijn resultaten noteert hij in de tabel hiernaast.
Maak een grafiek van de meetresultaten en teken een trendlijn door de meetpunten
Na hoeveel minuten is de reactie afgelopen? Verklaar je antwoord.
Hoe zie je aan de grafiek dat de reactiesnelheid tijdens de proef niet hetzelfde is?
Leg met behulp van het botsende deeltjesmodel uit waarom de reactiesnelheid tijdens de reactie verandert.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid tijdens de eerste 2 minuten in gram CO2 per seconde.
Opgave 5 verzopen brommer Voordat fatbikes op accu’s reden hadden middelbare scholieren vaak een brommer. Deze kon overigens ook worden opgevoerd. Brommers rijden op benzine (C8H18). Dat wordt verbrand (reactie met zuurstof) en er komt CO2 en H2O vrij. De brommer van Joost verbrandt de benzine met 0,7 gram per seconde.
Geef de reactievergelijking voor de verbranding van benzine.
Bereken hoeveel gram benzine de brommer in een half uur gebruikt.
(vwo) Bereken hoe lang (in uren) Joost kan rijden met een tank van 8,0 L. 1 L benzine weegt 720 g.
Joost voert de brommer op zodat er 0,9 gram benzine per seconde wordt verbrand. Hij hoopt dat de brommer dan harder gaat. Dat blijkt niet het geval.
Geef een argument dat kan verklaren waarom de benzine niet sneller kan worden verbrand.
Toetsvoorbereiding
De beste manier om je voor te bereiden voor het proefwerk is door het maken van een samenvatting met behulp van de leerdoelen.
Deze module bevat ook wat leerwerk, zoals de atoomsymbolen, niet-systematische namen van enkele moleculaire stoffen en alles rondom naamgeving. Zorg dat je deze onderdelen goed leert.
Daarna is het belangrijk dat je vooral veel opdrachten maakt . Scheikunde is een vak, waarin je moet laten zien dat je het geleerde kunt toepassen. Je kunt opdrachten die je moeilijk vond opnieuw maken, maar maak ook zeker de toetsopdrachten.
Kijk ALTIJD je gemaakte werk na! Zodat je kunt leren van je fouten.
Antwoorden kun je vinden op It's Learning.
Leerdoelen
Een overzicht van de leerdoelen voor deze module.
Onderaan staat een wordbestand met de leerdoelen.
Voorkennis
Ik kan uitleggen wat het verschil is tussen macro- en microniveau.
Ik kan de 4 uitgangspunten van het molecuulmodel beschrijven.
Ik kan met behulp van het molecuulmodel het verschil tussen een zuivere stof en een mengsel beschrijven.
Ik ken de afkortingen voor de fases: vast, vloeibaar, gas en opgelost in water.
Chemische reactie op macroniveau
Ik kan bij een (beschreven) experiment bepalen of er sprake is van een chemische reactie of een fase-overgang.
Ik kan het verschil tussen de processen mengen en chemische reactie op macroniveau uitleggen.
Ik kan het energie-effect van een (beschreven) experiment bepalen.
Ik kan het begrip activeringsenergie toepassen bij een beschrijving van een exotherme reactie.
Ik kan een energiediagram interpreteren en zelf opstellen bij een (beschreven) experiment, waarbij op de juiste plaats ΔE wordt aangegeven.
Ik kan de wet van Massabehoud toepassen bij een (beschreven) experiment.
Het microniveau
Ik kan de 4 uitgangspunten van het atoommodel van Dalton benoemen.
Ik kan de opbouw van het periodiek systeem toelichten en de eigenschappen van een stof voorspellen door te kijken naar de plaats van het element in het periodiek systeem.
Ik ken de volgende groepen in het periodiek systeem: alkalimetalen, aardalkalimetalen, halogenen en edelgassen.
Ik ken van de volgende elementen de naam en het symbool: Al, Ba, Ca, Cr, Au, K, Cu, Li, Hg, Pb, Mg, Na, Ni, Pt, Ra, Sn, Ti, U, Fe, Ag, Zn, Ar, Br, Cl, F, P, He, I, C, Ne, Si, N, H, O, S.
Ik ken de begrippen: element en verbinding en m.b.v. het atoommodel van Dalton het verschil aangeven tussen beide begrippen.
Ik kan het verschil tussen de processen scheiden en ontleden op microniveau toelichten.
Stoffen en naamgeving
Ik kan van een gegeven molecuultekening, een molecuulformule opstellen en omgekeerd
Ik ken de formules van de elementen (niet-ontleedbare stoffen) inclusief de 7 twee atomige moleculen.
Ik kan verbindingen een naam geven met behulp van de systematische naamgeving en de bijbehorende formules opstellen
Ik ken de formules en naam van de volgende stoffen die niet aan de systematische naamgeving voldoen: water, methaan, propaan, butaan, ammoniak, glucose, alcohol.
Reactievergelijkingen
Ik kan van een (beschreven) chemische reactie een reactievergelijking in formules opstellen
Reactiesnelheid
Je kunt de snelheid van een reactie berekenen.
Je kunt benoemen welke 3 factoren de reactiesnelheid kunnen veranderen.
Je kunt een verandering in reactiesnelheid verklaren met behulp van het botsende deeltjes model.
Een misconceptie is het verkeerd interpreteren van een begrip. Bij dit onderwerp komen vaak misconcepties voor. Daarom is het goed om verschillende veel gemaakte fouten eens goed te bekijken.
Foute uitspraken in de Scheikunde
De volgende uitspraken zijn in het verleden door leerlingen gemaakt. Ze zijn echter allemaal fout. Bespreek de uitspraken in je groepje en leg uit wat er niet aan klopt.
Het atoom natrium staat in groep 3 en periode 1 van het periodiek systeem.
Het gaat hier om een endotherme reactie want er is continu zuurstof nodig.
Waterstofchloride is H2Cl2 want H en Cl zijn damesmoleculen.
F2 is een ontleedbare stof, want je hebt twee dezelfde moleculen en je moet twee verschillende moleculen hebben.
De beschreven reactie is exotherm, want er komt een stof vrij.
Natriumchloride kan gescheiden worden in natrium en chloor.
Wanneer je een verbinding ontleedt, ontstaan er altijd elementen.
Herhaling naamgeving
Het is belangrijk dat je de namen en formules van de atomen uit je hoofd kent. Deze heb je nodig om de stappen van de systematische naamgeving toe te kunnen passen. Alle belangrijke informatie die je rondom naamgeving uit je hoofd moet kennen kun je vinden in onderstaande leerlijst.
Bestudeer deze nog eens goed en kijk ook nog eens bij de paragrafen over naamgeving elementen en naamgeving verbindingen.
Maak daarna onderstaande herhalingsopdrachten.
Opdracht 1 Namen van stoffen
Geef de naam van de volgende stoffen.
FeS
CS2
I2
H2O
NaI
C3H8
SO3
Opdracht 2 Formules van stoffen
Geef de formule van de volgende stoffen.
Butaan
Magnesium
Kaliumchloride
Stikstof
Neon
Distikstoftetraoxide
Fosfortrifluoride
Toetsopdrachten
Opdracht 1 Het periodiek systeem
Een atoom heeft atoomnummer 55
In welke periode staat dit atoom?
Geef het symbool van dit atoom.
Wat is de naam van de groep waar dit atoom in staat?
Hoort dit atoom bij de metalen of de niet-metalen?
Opdracht 2 Pyriet
IJzerpoeder, een grijs metaal, wordt gemengd met zwavel, een gele vaste stof. Het mengsel wordt vervolgens geroerd en tegelijkertijd verwarmd. Er ontstaat een gele vaste stof, pyriet, die ook wel ‘fools gold’ wordt genoemd, vanwege zijn glanzende gele kleur.
Leg uit of de volgende uitspraken waar of niet waar zijn.
Pyriet is een mengsel van ijzer en zwavel.
In pyriet zijn de stoffen ijzer en zwavel aanwezig.
Pyriet bevat de atoomsoorten ijzer en zwavel.
Pyriet kan weer gescheiden worden in ijzer en zwavel.
Opgave 3 Moleculen
Schrijf in molecuulformules:
Vier moleculen jood
Drie moleculen koolstoftetrafluoride
Een mengsel van één molecuul koolstofmonooxide en twee moleculen neon.
Een mengsel van vijf moleculen fluor en twee moleculen waterstofbromide.
Een molecuul van stof X bestaat uit 4 atomen waterstof, 2 atomen koolstof en 2 fluoratomen.
Geef de molecuulformule van stof X.
Uit een molecuul van stof Y ontstaan bij een reactie twee moleculen zuurstof en één molecuul stikstof.
Leg uit wat de molecuulformule en de systematische naam van stof Y is
Wanneer een molecuul van stof Z reageert met drie moleculen zuurstof. Ontstaan er twee moleculen zwaveldioxide en één molecuul koolstofdioxide.
Leg uit wat de molecuulformule en de systematische naam van stof Z is
Opdracht 4 Fosfortrichloride
Fosfortrichloride kan gevormd worden uit de vaste stof fosfor en het gas chloor. Er is 24 gram chloor nodig om in 12 minuten tijd 45 gram fosfortrichloride te maken. Alle aanwezige fosfor heeft op dat moment gereageerd. Dit is een exotherme reactie.
Is fosfortrichloride een element of een verbinding? Leg je antwoord uit.
Geef de reactievergelijking van de vorming van fosfortrichloride.
Leg uit of ΔE een positief of een negatief getal is.
Bereken hoeveel fosfor er aanwezig was bij aanvang van deze reactie.
Geef in een grafiek weer hoe de massa tijdens deze reactie veranderd. Zet de massa op de y-as en de tijd op de x-as.
Bereken de gemiddelde snelheid van deze reactie. Geef de reactiesnelheid weer in gram gevormd fosfortrichloride per minuut.
In plaats van chloor kan fosfor ook met broom reageren.
Leg uit wat de molecuulformule van de stof die dan ontstaat waarschijnlijk zal zijn.
Opdracht 5 Reactievergelijkingen
Geef steeds de vergelijking van de volgende reacties:
Zwaveldioxide reageert met zuurstof tot zwaveltrioxide.
Zuurstof en kaliumchloride (KCl) reageren tot kaliumchloraat (KClO3) .
Methaan reageert met stoom tot waterstof en koolstofmonooxide.
Salpeterzuur (HNO3) wordt gevormd uit water, zuurstof en stikstofdioxide.
Opdracht 6 De vorming van ijzer
IJzer wordt in hoogovens gemaakt door ijzererts (Fe3O4) met koolstof sterk te verhitten. Bij deze reactie komt ook koolstofdioxide vrij.
Wat is het energie-effect van deze reactie? Leg je antwoord uit.
Geef de reactievergelijking van deze reactie.
Geef een molecuultekening van koolstofdioxide.
Bij deze reactie is de hoeveelheid koolstofdioxide opgevangen en gemeten.
De resultaten hiervan zijn weergegeven in onderstaande grafiek.
Bereken de gemiddelde reactiesnelheid in de eerste 12 minuten. Geef de reactiesnelheid weer in mL koolstofdioxde per seconde.
Leg uit waarom het volume koolstofdioxide na 23 minuten niet meer verandert.
Hoe zou de reactiesnelheid veranderen wanneer het ijzererts vooraf verpoederd zou worden? Leg je antwoord uit m.b.v. het botsende deeltjes model.
Laat met een schets zien hoe de grafiek eruit zou hebben gezien wanneer verpoederd ijzererts wordt gebruikt.
Opdracht 7 Ammoniumdichromaat
Bekijk de video waarin ammoniumdichromaat (Cr2H8N2O7) ontleed wordt.
Bron: Youtube.com ChemToddler, Chemical vulcano
Ammoniumdichromaat is een oranje poeder. Zo’n 10 jaar geleden deden we deze proef nog op school om te laten zien hoe je een chemische reactie op macroniveau kunt herkennen. Helaas mogen we deze stof niet meer op school hebben, aangezien alle stoffen met chromaten erin kankerverwekkend zijn.
Bij deze reactie komt chromaatoxide (Cr2O3), waterdamp en stikstof vrij.
Waarom is deze proef heel geschikt om te laten zien hoe je een chemische reactie op macroniveau kunt herkennen?
Je ziet in de video dat het ammoniumdichromaat aangestoken moet worden. Leg uit waarom hier toch sprake is van een exotherme reactie.
Hoe noem je de energie die aan het begin wordt toegevoerd om de reactie te starten?
Teken het energie diagram van deze reactie.
Geef de reactievergelijking van de ontleding van ammoniumdichromaat.
Het chromaatoxide dat ontstaat kan weer verder ontleed worden in chroom en zuurstof. Geef ook deze reactievergelijking.
De antwoorden van de toetsopdrachten kun je vinden op It's Learning.
Het arrangement Chemische reacties -2024/2025 is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Harriet Berg
Laatst gewijzigd
2025-01-15 20:23:38
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0
Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of
bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
Leerlijst elementsymbolen
