H3 De algemene gaswet

De algemene gaswet

bron: grenswetenschap.nl
bron: grenswetenschap.nl

Robert Boyle (1627-1691) was een van de oprichters en boegbeelden van de vermaarde Royal Society. Dit instituut bestaat vierde in 2010 haar 350e verjaardag en is met een slordige 75 Nobelprijswinnaars in haar huidige gelederen nog steeds toonaangevend in de wetenschappelijke wereld. Boyle was een toegewijd empiricus en een van de grondleggers van de moderne wetenschappelijke methode. Zonder overdrijven kan men hem de grootvader van de moderne scheikunde noemen en zijn naam is nog steeds verbonden aan de algemene gaswet. Een man van formaat dus.

Na dit hoofdstuk kun je:

 - de wet van Avogadro en de algemene gaswet uitleggen
 - het molvolume bij standaardomstandigheden noemen (22,4 dm3 mol-1)
 - het molvolume experimenteel bepalen
 - de algemene gaswet toepassen, bijvoorbeeld bij het berekenen van het molvolume bij andere omstandigheden (dit is verdiepingsstof)
 - rekenen met het molvolume: het omzetten van mol naar dm3 en omgekeerd
 - rekenen met het "van mol naar en terug schema"

3.1 Het verband tussen gasvolume en mol

Bij het bakken van een cake, brood of in dit geval een sticky toffee pudding is een rijsmiddel een onmisbaar ingrediënt. Zonder rijsmiddel krijg je geen lekker luchtig resultaat. De werking van een rijsmiddel is vrij eenvoudig: tijdens het bakken ontstaat een gas, meestal koolstofdioxide. Je moet dus ook leren chemisch rekenen met gassen. Dit doen we in de chemie doorgaans niet met de dichtheid. Bij gassen is de dichtheid namelijk te veel afhankelijk van de temperatuur en de druk. Gassen zetten bijvoorbeeld uit bij een hogere temperatuur, waardoor de dichtheid kleiner wordt.

In het vorige hoofdstuk hebben we geleerd te werken met de chemische hoeveelheid en een verband gelegd tussen de massa en de chemische hoeveelheid (mol). In dit hoofdstuk onderzoeken we het verband tussen volume en de chemische hoeveelheid (mol).

Werkdocument opdracht 6 - verband tussen gasvolume en mol

Open je werkdocument en vul door middel van berekeningen onderstaande tabel in. Wat valt je op?

Open je werkdocument en vul door middel van berekeningen de tabel van opdracht 6 in. Wat valt je op? (Tips: kolom 4 is gewoon de dichtheid. En kolom 6 is 1 gedeeld door kolom 5).

3.2 De wet van Avogadro

Wet van Avogadro

In 1811 formuleerde Amadeo Avogadro de gaswet, ook wel bekend als de Wet van Avogadro. Hij veronderstelde dat een bepaald volume gas een bepaald aantal moleculen - kon bevatten en dat dat aantal onafhankelijk is van het soort gas. Het aantal deeltjes in 1 mol gas moet dan ook constant zijn. Tegenwoordig heeft men bepaald dat bij standaardomstandigheden dit aantal 6,02212.1023 is. Om hem te eren heeft men later dit aantal deeltjes het getal van Avogadro (NA) genoemd. Het getal van Avogadro ben je ook al in hoofdstuk 2 tegengekomen. Bij een andere temperatuur en druk heeft het molvolume een andere waarde. De volgende regels zijn belangrijk:

- Bij gelijke druk en gelijke temperatuur neemt 1 mol van een willekeurig gas hetzelfde volume in. Dit noemen we het molvolume (Vm).


- Bij standaardomstandigheden (T = 273 K en p = po) geldt Vm = 22,4 dm3 mol-1.

Werkdocument opdracht 7 - onderzoek: experimentele bepaling van het molvolume

Inleiding

In het volgende onderzoek gaan we het molvolume bij kamertemperatuur (293 K) bepalen. Je hebt al gezien dat in het recept van de sticky toffee pudding zelfrijzend bakmeel wordt gebruikt. Dit is meel waaraan zuiveringszout is toegevoegd. Daarnaast moet je er nog een eetlepel extra zuiveringszout bij doen. Zuiveringszout ontleedt bij verwarmen in natriumcarbonaat, water en koolstofdioxide. Uit massa- en volume-metingen kun je het molvolume bepalen bij kamertemperatuur. Maak hierbij ondermeer gebruik van het gegeven dat er uit 2 mol natriumwaterstofcarbonaat 1 mol koolstofdioxidegas ontstaat.

Onderzoeksvraag

Wat is het molvolume bij kamertemperatuur (293 K)?

Werkwijze

Weeg ca. 0,5 gram natriumwaterstofcarbonaat zo nauwkeurig mogelijk af (bij voorkeur in drie decimalen). Breng deze hoeveelheid over in een hard glazen Pyrex reageerbuis. Bevestig de reageerbuis in een statief en maak de opstelling zoals hieronder is weergegeven. Gebruik een bekerglas van 1 liter en een maatcilinder van 100 mL. Warm met een kleine blauwe vlam de reageerbuis voorzichtig op en stop met verwarmen als er geen gasontwikkeling meer plaatsvindt. Lees de maatcilinder nauwkeurig af.

Verwerking

Maak nu opdracht 7 uit je werkdocument. Let bij je berekeningen op het aantal significante cijfers!

3.3 De algemene gaswet (verdiepingsstof)

Verband tussen druk, volume, temperatuur en aantal deeltjes

Bekijk onderstaande animatie en maak vervolgens de vragen.

Het verband tussen de druk (in N.m-2), het volume (in m3), de temperatuur (in K) en het aantal deeltjes (in mol) wordt weergegeven in de algemene gaswet:

R is de gasconstante. De waarde van R staat in tabel 7 (Binas). In de chemie gebruiken de gaswet meestal op een andere manier door verschillende omstandigheden met elkaar te vergelijken:

In dat geval kun je ook andere eenheden gebruiken voor de druk en het volume. Onder standaardomstandigheden (p = po en To = 273 K) geldt voor no = 1,00 mol dat Vo = 22,4 dm3. Als je nu het molvolume Vm moet uitrekenen bij dezelfde druk maar een andere temperatuur, bijvoorbeeld 293 K, levert dit op:

waaruit volgt dat Vm = 24,0 dm3.mol-1.

 

 

Oefen weer met de opgavengenerator. Oefen eerst met het omrekenen van mol naar volume bij gassen met een temperatuur van 20 ºC. Doe minimaal vijf opgaven.

Vervolgens doe je minimaal vijf opgaven die gaan over het omrekenen van volume naar mol bij gassen met een temperatuur van 20 ºC.

Doe op zijn minst vijf opgaven die gaan over het omrekenen van mol naar volume bij gassen met een andere temperatuur.

Doe op zijn minst vijf opgaven die gaan over het omrekenen van volume naar mol bij gassen met een andere temperatuur.

3.4 Het van mol naar en terug schema

Het schema hieronder is het zogenaamde "van mol naar en terug schema". Hierin staat welke berekening je moet uitvoeren om de ene grootheid in de andere grootheid om te rekenen. Bekijk dit schema goed. Bij de volgende opdracht in het werkdocument moet je dit schema gebruiken.

Werkdocument opdracht 8 - rekenen met de gaswet

Maak deze opdracht 8 werkdocument.

  • Het arrangement H3 De algemene gaswet is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Bètapartners Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
    Laatst gewijzigd
    2014-12-22 20:52:08
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie 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.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie.

    Dit materiaal is achtereenvolgens ontwikkeld  en getest in een SURF-project  (2008-2011: e-klassen als voertuig voor aansluiting VO-HO) en een IIO-project (2011-2015: e-klassen&PAL-student).  In het SURF project zijn in samenwerking met vakdocenten van VO-scholen, universiteiten en hogescholen e-modules ontwikkeld voor Informatica, Wiskunde D en NLT.  In het IIO-project (Innovatie Impuls Onderwijs) zijn in zo’n samenwerking modules ontwikkeld voor de vakken Biologie, Natuurkunde en Scheikunde (bovenbouw havo/vwo).  Meer dan 40 scholen waren bij deze ontwikkeling betrokken.

    Organisatie en begeleiding van uitvoering en ontwikkeling is gecoördineerd vanuit Bètapartners/Its Academy, een samenwerkingsverband tussen scholen en vervolgopleidingen. Zie ook www.itsacademy.nl

    De auteurs hebben bij de ontwikkeling van de module gebruik gemaakt van materiaal van derden en daarvoor toestemming verkregen. Bij het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, en andere gegevens is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met de programmamanager van de Its Academy (zie website). 

    Gebruiksvoorwaarden:  creative commons cc-by sa 3.0

    Handleidingen, toetsen en achtergrondmateriaal zijn voor docenten verkrijgbaar via de bètasteunpunten.

     

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Deze les maakt onderdeel uit van de e-klas 'Wat bak jij er van?' voor VWO 4 voor het vak scheikunde.
    Leerniveau
    VWO 4;
    Leerinhoud en doelen
    Schaal, verhouding en hoeveelheid; Scheikunde;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    e-klassen rearrangeerbaar

    Bronnen

    Bron Type
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/c4b5bec674781839a0881458811647fd92e75b57.swf
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/c4b5bec674781839a0881458811647fd92e75b57.swf     		Video
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/2b8fc223a66bbfee681c7862303af9813645c80b.swf
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/2b8fc223a66bbfee681c7862303af9813645c80b.swf     		Video
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/343e2ff08357afc319e3aa82a5104452896f34ee.swf
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/343e2ff08357afc319e3aa82a5104452896f34ee.swf     		Video
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/6a4fc1d3c1f55efee720384a0aaa91b90140c77d.swf
    https://maken.wikiwijs.nl/userfiles/6a4fc1d3c1f55efee720384a0aaa91b90140c77d.swf     		Video

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    , Bètapartners. (2014).

    E-klas Wat bak jij ervan?

    https://maken.wikiwijs.nl/55223/E_klas_Wat_bak_jij_ervan__

    , Bètapartners. (z.d.).

    test

    https://maken.wikiwijs.nl/45635/test

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    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.

    Meer informatie voor ontwikkelaars

    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.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van