Welkom bij de e-klas Chemische bindingen en zouten!
Je staat er waarschijnlijk niet zo bij stil, maar in de wereld waarin wij leven worden we omringd door scheikunde. Waar je op dit moment ook bent, als je om je heen kijkt dan 'zie' je allerlei verschillende stoffen. De computermonitor waar je deze woorden op leest bestaat uit tientallen, misschien wel honderden verschillende soorten moleculen. En in je tas bevinden zich weer honderden andere soorten stoffen.
Al die stoffen om ons heen verschillen dus sterk van elkaar. Toch zijn er ook grote groepen stoffen die bepaalde eigenschappen gemeenschappelijk hebben. Op basis van die eigenschappen kunnen we dus een ordening maken van de stoffen om ons heen. Dat gaan we in deze e-klas doen. Het zal blijken dat we bij het ordenen van stoffen vaak moeten kijken naar de chemische bindingen tussen de atomen of moleculen. In deze e-klas komen de belangrijkste chemische bindingen voorbij.
Veel succes!
Studiewijzer
De e-klas Chemische bindingen en zouten is opgesplitst in acht hoofdstukken. Op de volgende pagina van de studiewijzer, en aan het begin van elk hoofdstuk, wordt aangegeven wat de leerdoelen zijn en welke voorkennis je nodig hebt.In principe werk je de e-klas zelfstandig door. Gebruik de tabel in deze studiewijzer (zie planning) om je eigen planning bij te houden. De e-klas wordt afgesloten met een eindtoets (zie: beoordeling).
Leerdoelen
In deze module (deze e-klas) bekijken we verschillende soorten verbindingen. Daarbij worden stoffen onderverdeeld in enkele subgroepen. Elke groep heeft een aantal specifieke eigenschappen. Deze verschillende eigenschappen zijn een gevolg van verschillende bindingstypes.
Na afloop van de module ken je:
de verschillende stofgroepen,
de verschillende bindingstypes die bij elk stofgroep optreden,
bepaalde stofeigenschappen als gevolg van de bindingstypes,
een aantal formules van ionen.
Na afloop van de module kun je:
met behulp van de formule van een stof en het periodiek systeem voorspellen tot welk stofgroep een stof behoort,
stoffen onderverdelen in verschillende stofgroepen,
het verschil tussen metaal-, ion- en atoombinding benoemen,
de kenmerken van de verschillende bindingstypes benoemen en toepassen voor nog onbekende stoffen,
bepalen hoeveel bindingen een atoomsoort kan aangaan,
verschillende molecuul- en structuurformules opstellen,
met Binas als informatiebron werken.
Aan het begin van elk hoofdstuk worden de leerdoelen meer in detail aangegeven.
Planning
Inhoud van de e-klas
Je werkt de e-klas lineair (van begin tot eind) door. In hoofdstuk 1 fris je je kennis op wat betreft de atoombouw en het periodiek systeem.
In hoofdstuk 2 ga je verschillende stoffen indelen op grond van hun stofeigenschappen. De stofeigenschap stroomgeleiding wordt dan in hoofdstuk 3 nader onderzocht, wat leidt tot een onderverdeling van de stoffen in verschillende stofgroepen.
De verschillende stofgroepen worden dan in hoofdstuk 4 tot op deeltjesniveau met elkaar vergeleken. De belangrijkste bindingstypes komen aan bod. In hoofdstuk 5 gaan we specifiek de binding tussen moleculen verder toelichten.
Water is een bijzondere stof met unieke eigenschappen. In hoofdstuk 6 onderzoeken we deze eigenschappen van water en hoe die te herleiden zijn tot de structuurformule van water en de bindingstypen tussen watermoleculen.
In hoofdstuk 7 wordt tenslotte de groep van de zouten behandeld. De naamgeving van zouten en het gebruik van zoutformules is een belangrijk onderdeel. Daarnaast wordt gekeken naar de invloed van water op zouten en naar de effecten van verschillende zoutoplossingen op elkaar.
Hoofdstuk 8 biedt een aantal praktische eindopdrachten waartussen je kan kiezen.
Portfolio
Er zijn veel opdrachten waarbij je meteen feedback krijgt. Daarnaast zijn er opdrachten die je in je portfolio moet verzamelen en die je regelmatig moet inleveren. Download hier je portfolio. Sla het bestand op en gebruik de volgende titel: 'Portfolio [jouw voornaam]'.
Denk er in ieder geval aan regelmatig je werk op te slaan. Maak bijvoorbeeld back-up's op een USB-stick. Aan het einde van elk hoofdstuk maak je een diagnostische toets. De oefenopdrachten dienen ter voorbereiding van het proefwerk.
Reflectie
Aan het eind van de hoofdstukken 3 t/m 7 maak je voor jezelf een samenvatting. Je gaat daarbij voor jezelf na in hoeverre je de leerdoelen gehaald hebt
Tijdspad
De e-klas beslaat ongeveer 40 slu (studielasturen). Deze zijn als volgt verdeeld over de hoofdstukken:
hoofdstuk
slu
1
2
2
2
3
4
4
4
5
5
6
10
7
10
8
3
Hieronder wordt een voorbeeld gegeven van een planning. Er zullen ongeveer 13 weken staan voor het doorwerken van de hele module. Dat komt neer op ongeveer 3 slu per week, met 3 lesuren van 50 minuten per week. Hierop is deze planner gebaseerd.
Hoofdstuk
slu
Weeknummer
Docent
Leerling
1
2
1
Inleiding module
Maken diagnostische toets.Indien nodig herhalen.
2
2
1 + 2
Groepsindeling (laten) maken
Portfolio-opdrachten maken van hoofdstuk 2
Hoofdstuk 2 afsluiten.
3
4
2 + 3
Experimenten inleiden
Experimenten uitvoeren en bijbehorende portfolio-opdrachten tot en met 3.5 inleveren.
Afsluiting maken.
4
4
3 + 4
Samenvatten Hoofdstuk 3+ inleiden hoofdstuk 4
Maken tot en met portfolio-opdracht 4.6.
Afsluiting maken.
5
3
5
Maken portfolio-opdrachten tot en met 5.4
Afsluiting maken.
6
10
6, 7, 8
Planning experimenten aangeven.
Centrale uitleg indien nodig
Portfolio-opdrachten maken en maken afsluiting.
7
10
9, 10, 11
Planning experimenten aangeven.
Centrale uitleg indien nodig
Portfolio-opdrachten maken en maken afsluiting.
8
3
12
Inleiding: opdrachten selecteren voor leerlingen.
Een of meerdere opdrachten uitvoeren.
Toets
13
Beoordeling
Toetsing
Elk hoofdstuk wordt afgesloten met een diagnostische toets. Hieraan is geen beoordeling verbonden. De resultaten hiervan laten wel zien in hoeverre je de lesstof beheerst. Je docent kan afhankelijk van de uitkomsten van een diagnostische toets bepalen of je de stof nog een keer moet herhalen. Aan het einde van de e-klas wordt een schriftelijke toets afgenomen. Daarnaast kan de eindopdracht en het portfolio beoordeeld worden. Dat bepaalt je docent.
Inleiding
Materie en de kleinste deeltjes
Je staat er waarschijnlijk niet zo bij stil, maar in de wereld waarin wij leven worden we omringd door scheikunde. Waar je op dit moment ook bent, als je om je heen kijkt dan 'zie' je allerlei verschillende stoffen. De computermonitor waar je deze woorden op leest bestaat uit tientallen, misschien wel honderden verschillende soorten moleculen. En in je tas bevinden zich weer honderden andere soorten stoffen. Al die stoffen om ons heen verschillen dus sterk van elkaar. Toch zijn er ook grote groepen stoffen die bepaalde eigenschappen gemeenschappelijk hebben. Op basis van die eigenschappen kunnen we dus een ordening maken van de stoffen om ons heen. Dat gaan we in deze e-klas doen.
We weten dat atomen de bouwstenen zijn van alle materie. Uit atomen worden weer grotere deeltjes gevormd. Dat zijn vaak moleculen. Hoe kan dat eigenlijk? Waarom is het heelal niet een verzameling losse atomen? De e-klas Chemische bindingen en zouten zal op deze vragen een antwoord geven. We duiken dus in de binnenste structuur van de materie. Het zal blijken dat we bij het ordenen van stoffen vaak moeten kijken naar de chemische bindingen tussen de atomen of moleculen. In deze e-klas komen de belangrijkste chemische bindingen voorbij.
H1 Voorkennis
Herhalen en opfrissen
Je gaat in dit eerste hoofdstuk je kennis over de bouw van atomen en het periodiek systeem opfrissen aan de hand van een aantal opdrachten.
Na hoofdstuk 1:
ken je de betekenis van de begrippen atoomnummer en massagetal,
kun je het aantal protonen, neutronen en elektronen in een atoom bepalen,
ben je bekend met het atoommodel van Rutherford en de verdeling van elektronen over de schillen,
kun je metalen en niet-metalen aanwijzen in het periodiek systeem,
ken je enkele groepen van het periodiek systeem.
De opdrachten in dit hoofdstuk moet je echt kunnen en begrijpen. Gebruik voor het maken van de vragen je Binas of een ander periodiek systeem. Je Binas heb je in het vervolg nog nodig omdat er ook nog andere belangrijke gegevens in staan.
1.1 Atoombouw
Protonen, neutronen en elektronen
Maak gebruik van het periodiek systeem in Binas of een ander periodiek systeem.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Een atoom heeft atoommassa 59. Kun je nu met zekerheid zeggen om welke atoomsoort het gaat? Licht je antwoord toe.
Beschrijf de bouw van een fluoratoom volgens het atoommodel van Rutherford.
Welke deeltjes dragen bij aan de atoommassa?
Bereken de massa van de volgende moleculen:
O3
PCl3
C12H22O11
N2O
H2 Stoffen om je heen
Leerdoelen
In hoofdstuk 2 ga je orde aanbrengen in de grote hoop van verschillende stoffen die er zijn (bekijk de video hieronder). Aan de hand van stofeigenschappen ga je enkele stoffen waarmee je dagelijks te maken hebt proberen in te delen.
Je leert:
stoffen te rangschikken met behulp van stofeigenschappen,
Binas te gebruiken om stoffen en hun eigenschappen op te zoeken.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hier je portfolio.
2.1 Stofeigenschappen
Stoffen
Het begrip stof heeft in het dagelijks leven meestal een andere betekenis dan die wij bij scheikunde gaan toepassen. Een scheikundige definitie van stof vind je hieronder.
stof
Een stof is alles wat een massa heeft en een bepaalde ruimte inneemt.
Het gaat dus niet alleen om de lappen katoen of wol waaruit kleren worden gemaakt. Alles om ons heen - en wij zelf ook natuurlijk - bestaan uit verschillende stoffen. Alle stoffen zijn opgebouwd uit de kleinste deeltjes van die stof. Deze kleinste deeltjes gaan wij in deze e-klas nader bekijken. In de derde klas heb je al een aantal stofeigenschappen onderzocht. Ook heb je gezien dat verschillende stoffen bepaalde stofeigenschappen gemeen hebben.
stofeigenschappen
Een stofeigenschap [...] is een natuurkundige of chemische eigenschap die eigen is aan die stof. Het woord 'stofeigenschap' betekent dat de eigenschap niet verandert als de hoeveelheid van het materiaal verandert.
Probeer eens te schatten, hoeveel verschillende materialen 'zie' je op deze foto?
materiaal
Een materiaal is een natuurlijke of kunstmatig geproduceerde stof die bestemd is om verwerkt te worden tot bruikbare producten. Een materiaal wordt geselecteerd op basis van zijn eigenschappen met het oog op een bepaalde toepassing.
Portfolio 2.1
Dit is de eerste portfolio-opdracht van de e-klas. Deze opdracht moet je dus uitwerken in je portfolio en (digitaal) inleveren. Maak individueel of in tweetallen een lijst van stofeigenschappen die je kent. Verdeel de stofeigenschappen vervolgens in twee groepen:
eenvoudig waar te nemen eigenschappen,
eigenschappen die door onderzoek te bepalen zijn.
2.2 Stoffen beschrijven
In de gemiddelde schooltas kom je van alles tegen (zie afbeelding). Al deze spullen zijn gemaakt uit verschillende stoffen en materialen. Zo is een boekenkaft gemaakt van karton, wat onder andere bestaat uit hout (waarin je weer allerlei verschillende organische stoffen tegenkomt). De inkt in je balpennen is een kleurstof in water. In je mobiele telefoon zitten allerlei zeldzame metalen. En ga zo maar door.
Portfolio 2.2
Werk verder in dezelfde samenstelling als bij portfolio-opdracht 2.1 (dus alleen of in tweetallen).
Noteer minstens tien verschillende stoffen of materialen waaruit de verschillende dingen in je schooltas gemaakt zijn.
Probeer daarbij ook zoveel mogelijk zuivere stoffen te noemen. Voorbeeld: in een aspirinetablet zitten acetylsalicylzuur, maïszetmeel en cellulosepoeder.
Geef de stofeigenschappen van de door jou genoemde stoffen/materialen; ga alleen af op dat wat je ziet/weet van de stof of het materiaal.
2.3 Stoffen ordenen
Er bestaan ongeveer 17 miljoen verschillende zuivere stoffen. Om iets meer van die stoffen te begrijpen, delen chemici stoffen in. Dat is één van de dingen die wetenschappers graag doen: het categoriseren van verschijnselen. Elke indeling berust op een bepaald principe. Denk bijvoorbeeld aan het ordenen van boeken in een boekenkast. Je kunt boeken op grootte sorteren omdat het dan beter past, of je sorteert op auteur. Elk systeem heeft zijn voor- en nadelen.
Portfolio 2.3
Verzamel van twee of drie andere leerlingen (of tweetallen) de stoffen die zij bij opdracht 2.2 hebben gevonden.
Maak dan samen een verdeling van de stoffen op basis van de verschillende stofeigenschappen. Kies een verdeling die jullie handig vinden.
Zoek van minstens vier van de verzamelde stoffen het smelt- en kookpunt en de dichtheid op in Binas.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 2.
Oefenopdrachten
Alle opdrachten hieronder moeten met behulp van Binas gemaakt worden (behalve vraag 1). Soms moet je twee tabellen raadplegen. Noteer ook elke keer welke tabel(len) je gebruikt hebt.
Geef vier stofeigenschappen die met het "blote oog" waarneembaar zijn.
Welke tabellen bevatten gegevens over de dichtheid?
Geef het smeltpunt van de volgende stoffen in ºC.
a. wolfraam
b. stikstof
c. ammoniak
Hoe verandert de oplosbaarheid van zuurstof in water met het stijgen van de temperatuur?
Gegeven is de triviale naam van een organische verbinding: azijnzuur.
a. Zoek de systematische naam op.
b. Welk kooktemperatuur heeft azijnzuur?
De elektrische geleidbaarheid van een metaal wordt bepaald door de soortelijke weerstand.
a. Welk metaal is op dit punt het meest geschikt voor elektriciteitsdraad?
b. Geef een reden waarom men meestal toch voor een ander metaal kiest.
Welke kleur heeft de korrelige stof kaliumpermanganaat KMnO4?
Hoeveel gram keukenzout lost op in 1 liter water?
H3 Onderzoek stroomgeleiding
Leerdoelen
Je leert:
welke stoffen stroom geleiden,
wat de invloed is van de fase van een stof op de geleidbaarheid.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hier je portfolio.
3.1 Stroomgeleiding vaste stoffen
Onderzoek doen naar stroomgeleiding
Lees het onderstaande artikel.
Zusjes dood door föhn in bad
AMSTERDAM - Twee kinderen van vier en zes zijn tijdens het badderen om het leven gekomen toen er een föhn in het water viel.
Het drama speelde zich in de Duitse plaats Lustadt, in Rheinland-Pfalz. De twee kleuters waren zondagavond rond 17:30 aan het spelen met de haardroger terwijl ze in bad zaten. Toen de föhn in het water viel, kregen de zusjes een elektrische schok. De 30-jarige moeder trof de meisjes levenloos aan in de badkuip. Hulpdiensten hebben een uur geprobeerd de meisjes te reanimeren, maar dit mislukte. De ouders verkeren in een shocktoestand.
maandag 30 maart 2009 - De Telegraaf
Hoe kunnen we de gevolgen van dit vreselijke ongeluk verklaren? Het badwater was blijkbaar in staat stroom te geleiden. Elektrische geleidbaarheid is een stofeigenschap. Je gaat in dit hoofdstuk onderzoeken welke stoffen nu eigenlijk stroom geleiden. In twee practica onderzoek je de elektrische geleidbaarheid van enkele stoffen. Misschien heb je hebt al een idee welke stoffen stroom zullen geleiden.
Portfolio 3.1
Welke stoffen geleiden volgens jou elektrische stroom?
stof
stroomgeleiding
koper
water
aluminium
suiker
zinkjodide
(een zout)
olie
kaarsvet
keukenzout
plastic
staalwol
Experiment
Practicum: Stroomgeleiding door vaste stoffen
Onderzoeksvraag: Welke vaste stoffen geleiden een elektrische stroom?
Materialen + stoffen: Multimeter, elektriciteitsdraadjes, enkele vaste stoffen van opdracht 3.1, bijvoorbeeld:
glas, PET-fles, aluminiumfolie, koper, suiker, keukenzout, staalwol, kaarsvet.
Werkwijze: Bepaal met behulp van de multimeter de stroomgeleiding.
Stel in op weerstandsmeting.
Meet de weerstand van de verschillende stoffen en noteer deze in een tabel.
Een hoge waarde of een foutmelding (buiten meetbereik) wijst op slechte stroomgeleiding.
Portfolio 3.2
Verwerk de waarnemingen en resultaten in een tabel (zie portfolio). Zijn er onverwachte resultaten? Zo ja, welke? En waarom had je een ander resultaat verwacht?
3.2 Stroomgeleiding vloeistoffen
Experiment
Practicum: Stroomgeleiding door vloeistoffen
Onderzoeksvraag: Welke vloeistoffen geleiden een elektrische stroom?
Materiaal + stoffen: Multimeter, elektriciteitsdraadjes, enkele vloeistoffen uit opdracht 3.1, bijvoorbeeld:
gedemineraliseerd water, (sla)olie, vloeibaar kaarsvet, vloeibaar zinkjodide
Werkwijze: Meet weer de weerstand met behulp van een multimeter.
Onderzoek eerst de vloeistoffen zonder toegevoegde vaste stoffen.
Maak de elektrodes goed schoon na elk proef!
Maak vervolgens oplossingen van
zout in water
suiker in water
Onderzoek de stroomgeleiding van de zoutoplossing en de suikeroplossing.
Portfolio 3.3
Verwerk je waarnemingen en de resultaten in een tabel. Zijn er onverwachte resultaten? Zo ja, wat had je anders verwacht en waarom?
Door het plaatje met het lampje (onder het woord 'Conductivity') naar het water te slepen kun je de geleidbaarheid van het water bepalen. Komt de simulatie overeen met de resultaten van het practicum?
Wat is het verschil tussen een zoutoplossing en een suikeroplossing op deeltjesniveau? Klik op het tabblad 'Micro' (bovenaan in het scherm) en bekijk wat er gebeurt als je eerst suiker, en daarna zout in het water strooit.
Bekijk ook het derde tabblad 'Water'. Hier zoom je nog verder in. Welk belangrijk verschil is er tussen opgelost suiker en zout?
3.3 Stroomgeleiding door vloeistoffen (vervolg)
Nog meer vloeibare stoffen
Niet alle stoffen zijn gemakkelijk vloeibaar te krijgen. Zo hebben metalen en vooral zouten in het algemeen een hoog smeltpunt. De docent gaat bij enkele van deze vloeistoffen de stroomgeleiding onderzoeken.
Portfolio 3.4
Vergelijk de uitkomsten van de verschillende proeven.
Welke invloed heeft de fase van een stof op de geleidbaarheid?
Verzamel de gegevens van de drie proeven in één tabel.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
wat de invloed is van de fase van een stof op de geleidbaarheid.
Portfolio 3.5
Maak een samenvatting van dit hoofdstuk aan de hand van de leerdoelen (zie hierboven). Ga daarbij na in hoeverre je de leerdoelen hebt behaald.
Diagnostische toets
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 3.
H4 De stofgroepen
Leerdoelen
Je leert:
welke verschillende bindingstypes er zijn in de verschillende stofgroepen,
de verschillende bindingen te beschrijven,
wat de begrippen elektrovalentie en covalentie betekenen
de elektrovalentie en covalentie van een ion en een atoom bepalen met behulp van het periodiek systeem,
voor eenvoudige moleculaire stoffen de chemische naam en de structuurformule te geven.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hier je portfolio.
4.1 Metalen
Verschillende stofgroepen
Het onderzoek over de stroomgeleiding laat drie grote groepen over: stoffen die altijd, stoffen die soms en stoffen die nooit stroom geleiden.
Aangezien elektrische geleidbaarheid te maken heeft met het verplaatsen van ladingen moeten de verschillende stofgroepen ook duidelijk verschillend opgebouwd zijn.
In hoofdstuk 4 bekijken we de opbouw van stoffen op deeltjesniveau. We gaan na welke deeltjes verantwoordelijk zijn voor stroomgeleiding en hoe deeltjes aan elkaar kunnen binden. Je zult zien dat je op grond hiervan vier stofgroepen kunt onderscheiden:
metalen
zouten
atomaire stoffen
moleculaire stoffen
De laatste twee groepen vertonen bepaalde overeenkomsten; ze bevatten onder andere alleen maar niet-metaalatomen. Als het goed is kun je onderstaande tabel aanvullen: welke stoffen geleiden stroom altijd, soms (onder bepaalde omstandigheden) of nooit?
stofgroep
stroomgeleiding
voorbeeld
metalen
goud Au
zouten
keukenzout NaCl
moleculaire stoffen
suiker C12H22O11
atomaire stoffen
nooit1
rode fosfor
[1een enkele atomaire stof geleidt wel stroom]
Metaal en legering
De metalen vormen een aparte stofgroep. Niet alleen vanwege de stroomgeleiding die alle metalen vertonen. Welke eigenschappen van metalen ken je nog meer?
Metalen kunnen in verschillende verhoudingen met elkaar gemengd worden, dat wordt dan een legering of alliage genoemd. De metalen worden dan gesmolten en daarna gemengd. Dat levert legeringen op met bijzondere eigenschappen.
Legeringen
Geef van de volgende legeringen de hoofdbestanddelen. Maak gebruik van Binas en noteer alleen de symbolen. Bedenk per legering ook een voorbeeld van een toepassing.
De video hieronder toont een modelvoorstelling van de metaalbinding. In een metaal hebben de atomen niet alle elektronen permanent om zich heen in de elektronenwolk. De buitenste elektronen bewegen zich vrij tussen de positieve atoomresten. Door de wisselwerking van negatieve elektronen en positieve atoomresten ontstaat een vrij sterke binding: de metaalbinding. De meeste metalen hebben daarom een hoog smeltpunt. Ken je een metaal dat bij kamertemperatuur vloeibaar is?
Maak opdracht 4.1 met behulp van de video
Portfolio 4.1
Leg uit welk metaal in het filmpje wordt getoond. Zie ook het plaatje hieronder.
Wat stellen de groene bolletjes voor? En de blauwe bolletjes?
Het atoommodel in de tekening is eigenlijk niet compleet. Wat ontbreekt er? En waarom is dat in dit geval niet erg?
Leg uit hoe het kan dat een metaal elektrische stroom gaat geleiden.
Wat gebeurt er met de elektrische weerstand van een metaal als de temperatuur stijgt? Leg uit met behulp van het model.
4.3 Zouten
Zouten
Bij het woord zout denk je misschien alleen aan het zout dat je in de keuken gebruikt. Maar er bestaan nog veel meer zouten. Een zoutoplossing geleidt stroom, terwijl gedemineraliseerd water dat niet doet. Op grond hiervan kunnen we concluderen dat er in een zout geladen deeltjes aanwezig zijn. Deze geladen deeltjes noemen we ionen.
4.4 De ionbinding
Ionrooster
In de video hieronder zie je het model van een zoutkristal. Een zout bevat positieve en negatieve ionen die elkaar aantrekken. De ionen zijn regelmatig in het ionrooster gerangschikt. Door de sterke elektrostatische wisselwerking is de ionbinding zeer sterk. De smeltpunten van zouten zijn dan ook heel hoog. De positieve ionen zijn meestal metaalionen, de negatieve ionen zijn altijd niet-metaal ionen.
Portfolio 4.2
Leg uit waarom een zout alleen stroom kan geleiden in gesmolten toestand en niet in een vaste toestand.
Een stuk metaal is makkelijk met een hamer vervormbaar (zie de video hieronder). Een blok zout daarentegen gaat stuk. Verklaar dit met behulp van het ionrooster.
Hoe ontstaan ionen?
De metaal- en de niet-metaalionen in een zout hebben een lading.
Metaalionen hebben een positieve lading;
een metaalion bevat dus minder elektronen dan protonen:
Niet-metaalionen zijn negatief geladen;
in een niet-metaalion zitten dus meer elektronen dan protonen:
De ladingen van ionen
Metaalatomen kunnen elektronen afstaan aan niet-metaalatomen. De metaalatomen worden dan positief geladen ionen. De niet-metaalatomen kunnen de elektronen opnemen van de metaalatomen en worden dan negatief geladen ionen. In beide gevallen verandert er niets aan het aantal protonen.
Let op: positieve en negatieve ionen vormen samen één systeem.Je kunt dus niet alleen maar positieve of alleen maar negatieve ionen hebben.
4.5 De octetregel
De ladingen van ionen
Metaalionen hebben een positieve lading, niet-metaalionen hebben een negatieve lading. Maar hoe gróót is precies de lading van een ion? De lading van een positief ion wordt bepaald door het aantal elektronen dat het atoom afstaat. Hoeveel elektronen een metaalatoom afstaat wordt bepaald door de plaats in het periodiek systeem. Een voorbeeld: het magnesiumatoom in het plaatje kan twee elektronen afstaan. Daarmee wordt Mg2+ gevormd.
Merk op dat Mg2+ evenveel elektronen heeft als het edelgas neon. Dat is geen toeval. Over het algemeen hebben de meeste atomen en ionen het liefste de elektronenstructuur van een edelgas. Edelgassen hebben namelijk een volle buitenste schil. Er geldt de volgende regel: wanneer een atoom elektronen afstaat of opneemt ontstaat er een ion dat evenveel elektronen heeft als het dichtstbijzijnde edelgas.
De vorming van een positief ion
Het magnesiumatoom heeft 12 protonen en 12 elektronen, waarvan twee in de buitenste schil. Als het de twee elektronen uit de buitenste schil verliest, is deze schil leeg of - beter gezegd - niet meer aanwezig. De onderliggende schil is daarentegen compleet gevuld met acht elektronen: de zogenaamde octetstructuur. Het magnesium-ion heeft nu net zoveel elektronen als het edelgas neon dat twee plaatsen vóór magnesium in het periodiek systeem staat. Het magnesium-ion heeft nog steeds 12 protonen, en nog maar 10 elektronen. Dat resulteert in een positieve lading van 2+. Men zegt ook: de elektrovalentievan magnesium is 2.
De vorming van een negatief ion
Negatieve ionen ontstaan doordat de atomen de buitenste schil opvullen met elektronen tot dat er weer acht elektronen aanwezig zijn. Het fluoratoom ontvangt één elektron en heeft nu net zo veel elektronen als het edelgas neon dat één plaats achter fluor in het periodiek systeem staat. Er ontstaat een fluoride-ion met één negatieve lading, de elektrovalentie van fluor is dus 1.
De octetregel
De lading van een ion hangt dus af van het aantal elektronen in het atoom, en kan dus met behulp van het periodiek systeem bepaald worden. Het verwijderen of toevoegen van elektronen zorgt er voor dat de ionen acht elektronen in de buitenste schil krijgen. De buitenste schil is dan geheel bezet. Dat wordt ook de edelgasconfiguratie genoemd. Ionen die een edelgasconfiguratie hebben zijn heel stabiel.
lading van een ion bepalen
Met behulp van het periodiek systeem kan relatief eenvoudig bepaald worden welke lading een ion moet krijgen:
Een metaalatoom staat zoveel elektronen af dat het de elektronenconfiguratie van het edelgas in de periode ervoor bereikt.
Een niet-metaalatoom neemt zoveel elektronen op dat het de elektronenconfiguratie van het edelgas in dezelfde periode bereikt.
In de groepen 1, 2 en 13 t/m 17 hebben de ionen in principe een vaste, gelijkblijvende lading.
In de opdrachten hieronder ga je met de octetregel oefenen. Je zult merken dat voor de elementen in de groepen 1, 2 en 13 t/m 18 een zekere regelmaat te herkennen valt. De overgangsmetalen in de groepen 3 t/m 12 vormen een uitzondering.
Welke lading?
Regelmaat in elektrovalentie
De lading van een ion wordt ook elektrovalentiegenoemd. Herken je al een regelmaat?
Groep 1 vormt positief geladen ionen met een elektrovalentie van 1.
Groep 2 vormt positief geladen ionen met een elektrovalentie van 2.
Groep 13 vormt positief geladen ionen met een elektrovalentie van 3.
Groep 14 vormt positief geladen ionen met een elektrovalentie van 4.
Hierna daalt de lading weer, vier is dus het maximum.
4.6 Moleculaire stoffen
Moleculen en atomen
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. De atomen van een molecuul zitten door middel van atoombindingen aan elkaar. Hoe zo'n atoombinding tot stand komt kunnen we het best duidelijk maken aan de hand van de kleinst mogelijke verbinding: een waterstofmolecuul (zie 4.7).
De moleculen van (vaste) moleculaire stoffen zitten in een roosterstructuur (zie afbeelding). Tussen de verschillende moleculen bestaat ook een aantrekkingskracht. De hieruit resulterende binding wordt molecuulbindingof vanderwaalsbindinggenoemd. Deze bindingskracht is heel zwak. De smelt- en kookpunten van moleculaire stoffen zijn dan ook laag.
4.7 De atoombinding
Wat is een atoombinding?
De binding tussen atomen in een molecuul wordt atoombindinggenoemd. De atoombinding is ook een gevolg van de elektronenconfiguratie van het atoom. Anders dan bij de ionbinding worden elektronen hier niet volledig uitgewisseld. Toch is het principe hetzelfde: de atomen krijgen door de gevormde binding een gevulde buitenste schil. De octetregel geldt ook hier.
Als voorbeeld bekijken we de atoombinding tussen twee waterstofatomen. Bekijk de video hieronder.
Een gemeenschappelijk elektronenpaar
Elk waterstofatoom heeft één elektron. Net als bij de vorming van ionen is het voordeliger als de buitenste (en in dit geval enige) schil compleet gevuld is met elektronen. In de kleinste schil is ruimte voor twee elektronen (er ontbreekt dus één elektron). De twee waterstofatomen delen allebei hun elektron. De gedeelde elektronen zijn aanwezig in de schillen van beide atomen. De afstotende kracht tussen de twee positieve atoomkernen wordt door de gedeelde elektronen zo sterk verminderd dat er een stabiele binding ontstaat. Er is sprake van een gemeenschappelijk elektronenpaar.
Vaak wordt een atoombinding simpelweg weergegeven door twee puntjes. Elk punt tussen de H-atomen stelt een gedeeld elektron voor. Deze modelvoorstelling wordt de Lewis-structuur genoemd:
Wij gebruiken meestal een structuurformule, waarbij de twee lossen punten (de elektronen) in één streep worden weergegeven. Het streepje tussen de twee H's stelt het gemeenschappelijke elektronenpaar voor dat ervoor zorgt dat beide atomen aan elkaar gebonden blijven:
Portfolio 4.3
Bekijk de afbeelding hierboven van de twee waterstofatomen met een gemeenschappelijk elektronenpaar (de blauwe cirkels met de rode kern). Teken op een soortgelijke manier het model van een fluormolecuul (F2). Toon alle elektronen in het molecuul.
4.8 De covalentie
Covalentie bepalen
Bekijk de video
Het aantal atoombindingen dat een atoom kan vormen is afhankelijk van het aantal elektronen in de buitenste schil. Een zuurstofatoom heeft zes elektronen in zijn buitenste schil; het edelgas neon in dezelfde periode heeft acht elektronen. Ook hier geldt weer de octetregel. Het zuurstofatoom komt dus nog twee elektronen tekort om de elektronenconfiguratie van het edelgas te bereiken. Daarom kan een zuurstofatoom twee bindingen vormen. De covalentie is dan 2. De getalwaarde komt overeen met de elektrovalentie van het oxide-ion.
Een zuurstofatoom kan twee atoombindingen met één ander atoom of met twee andere atomen vormen (zie de afbeeldingen hieronder). In beide moleculen heeft een zuurstofatoom twee bindingen, of naar hetzelfde of naar twee verschillende atomen. De covalentie van zuurstof is dus 2.
Oefenen met covalentie
Uitzonderingen op de octetregel
De octetregel geldt strikt genomen alleen voor de 2e periode. Atomen vanaf periode 3 kunnen namelijk verschillende covalenties hebben. Zo bestaat er bijvoorbeeld van fosfor een PCl3- en een PCl5-molecuul. Volgens de octetregel zou PCl5 niet bestaan omdat de covalentie van fosfor 3 is. Ook bij zwavel komen er verschillende covalenties voor.
Portfolio 4.4
Beschrijf de overeenkomsten en de verschillen tussen de ionbinding en de atoombinding.
4.9 Naamgeving moleculen
Molecuul - en structuurformules
Moleculaire stoffen kunnen met molecuulformules en structuurformules beschreven worden. Daarnaast hebben moleculaire stoffen systematische namen. De naam van een moleculaire stof geeft aan hoeveel van welk atoom het molecuul bevat. Met behulp van de naam van een moleculaire stof kan de molecuulformule worden afgeleid en andersom.
De hoeveelheid atomen wordt in de formule aangegeven met een indexgetal nahet atoomsymbool,
maar in de naam met een Grieks telwoord voorhet atoom. Het atoom dat in de chemische naam op de achterste plek staat krijgt het achtervoegsel -ide.
HCl wordt dan waterstofchloride
NBr3 wordt stikstoftribromide
Zuurstof wordt oxide en zwavel sulfide.
Het telwoord mono wordt alleen toegepast als er anders verwarring mogelijk is,
bijvoorbeeld bij koolstofdioxide en koolstofmono-oxide.
Portfolio 4.5
Bepaal de covalentie van ....
fluor
selenium
silicium
element 117 (ununseptium)
Teken de structuurformules van de volgende stoffen. Dat kan bijvoorbeeld in Paint, of gewoon met pen en papier waarna je de tekening inscant of fotografeert. Houd rekening met de verschillende covalenties.
HBr
CH4
C2H4
NH3
CH2O
H2S
Geef de chemische naam van
H2Se
OF2
N2O4
SO3
N2O
CS2
4.10 Atomaire stoffen
Wat zijn atomaire stoffen?
De atomaire stoffen vormen maar een kleine stofgroep. In atomaire stoffen zijn de atomen onderling verbonden door middel van een atoombinding. Op die manier ontstaat er een groot netwerk van atomen. Atomaire stoffen hebben geen verhoudings- of molecuulformules.
Voorbeelden van atomaire stoffen zijn:
diamant en grafiet: C(s)
(diamant en grafiet zijn de twee verschijningsvormen van koolstof; ze hebben een verschillend kristalrooster, maar de formule is dus hetzelfde)
zwarte fosfor: P(s)
silicium: Si(s)
zwavel: S(s)
Atomaire stoffen geleiden geen stroom. Een uitzondering is grafiet; deze stof geleidt wel een elektrische stroom.
De edelgassen vormen nog een aparte groep atomaire stoffen. Edelgassen kunnen namelijk geen atoombindingen vormen (al zijn er uitzonderingen). De gassen bestaan uit losse, ongebonden atomen.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
welke verschillende bindingstypes er zijn in de verschillende stofgroepen,
de verschillende bindingen te beschrijven,
wat de begrippen elektrovalentie en covalentie betekenen,
de elektrovalentie en covalentie van een ion en een atoom te bepalen met behulp van het periodiek systeem,
voor eenvoudige moleculaire stoffen de chemische naam en de structuurformule te geven.
Ga aan de hand van portfolio-opdracht 4.6 na in hoeverre je de leerdoelen hebt gehaald.
Portfolio 4.6
Maak een samenvatting van hoofdstuk 4 waarin je:
de verschillende bindingstypes vergelijkt,
de octetregel uitlegt,
uitlegt wat de begrippen covalentie en elektrovalentie inhouden.
Diagnostische toets
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 4.
Oefenopdrachten
Waarom kan een metaal wél en een zout niet in vaste toestand stroom geleiden?
Maak de volgende zinnen af:
Een bariumatoom moet ... elektronen opnemen/afstaan om een stabiel ion met ... positieve/negatieve ladingen te worden.
Als een seleniumatoom twee elektronen opneemt heeft het net zoveel elektronen als het edelgas ... . Het seleniumion is dan twee keer positief/negatief geladen.
Welke lading hebben de volgende ionen:
natriumion
calciumion
oxide-ion
bromide-ion
Bepaal of de volgende stoffen metalen, zouten of moleculaire stoffen zijn:
calciumhydride CaH2
kaliumpermanganaat KMnO4
methanol CH3OH
Ag
koperchloride CuCl2
dichlooroxide Cl2O
Bepaal van de volgende zouten de lading van de ionen:
natriumchloride NaCl
kaliumoxide K2O
magnesiumsulfide MgS
Stikstof en waterstof kunnen samen in verschillende verbindingen voorkomen, bijvoorbeeld NH3 en N2H4.
Welke covalentie heeft stikstof, welke covalentie heeft waterstof?
Teken de structuurformules van de twee moleculen.
Geef de covalentie van koolstof, stikstof, zuurstof en fluor.
Boor vormt met waterstof een molecuul boraan BH3. Welke covalentie heeft boor dan?
Geef de molecuulformule van koolstofdisulfide en teken de structuurformule.
Er bestaan twee stoffen met de formule C2H6O. Teken de twee mogelijke structuurformules.
De formule van water is H2O. Leg uit waarom de structuurformule niet H-H-O kan zijn.
H5 Aantrekking tussen moleculen
Leerdoelen
Je leert:
hoe het komt dat moleculen bij elkaar blijven,
wat er op moleculair niveau tijdens faseovergangen gebeurt,
de sterkte van een binding tussen moleculen in te schatten aan de hand van smelt- en kookpunten.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hierje portfolio.
5.1 De fasen van een stof
Portfolio 5.1
Hiernaast zie je enkele soorten nagellakremover. Nagellakremover ruikt nogal sterk. Je zou het meteen merken wanneer de dop niet goed op het flesje zou zitten.
Olijfolie ruik je nauwelijks.
Waarom ruikt nagellakremover zo sterk? Waaromblijven de moleculen van olijfolie op het schoteltje liggen? Probeer zelf antwoorden op deze vragen te formuleren. De antwoorden hoeven niet goed te zijn (het zijn hypothesen), maar werk ze wel uit in je portfolio. Aan het eind van dit hoofdstuk kun je deze vragen waarschijnlijk makkelijk beantwoorden.
Even opfrissen
Laten we even kort herhalen wat je in de derde klas hebt geleerd over faseovergangen. Er geldt het volgende:
een stof is opgebouwd uit kleinste deeltjes,
elke stof heeft zijn eigen soort deeltjes,
deeltjes bewegen voortdurend:
in vaste toestand trillen ze op hun plaats, in een vloeistof en in een gas zijn de deeltjes vrij bewegelijk,
bij een vloeistof blijven de deeltjes nog enigszins bij elkaar, in de gasfase nemen de deeltjes alle beschikbare ruimte in.
Het deeltjesmodel kan onder andere de faseovergangen goed verklaren. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de deeltjes gaan bewegen. Uiteindelijk gaan ze over van de ene naar de andere fase
Fasen
Namen van faseovergangen
Hieronder staat een schema van de verschillende faseovergangen. Vul bij het nummer de juiste faseovergang in (gebruik dezelfde cijfers als bij de vorige opdracht).
5.2 Kook- en smeltpunten
Soorten roosters
Elke stofsoort - moleculaire stof, zout, metaal, atomaire stof - heeft in de vaste fase een bepaalde roosterstructuur. Hieronder zie je een viertal plaatjes. Vul in welk type rooster het plaatje voorstelt.
Koken en smelten
In onderstaande tabel staat een aantal stoffen. Zoek in Binas (in verschillende tabellen) op wat de waardes zijn van de kook- en smeltpunten van deze stoffen. Tip: gebruik het register achterin Binas om de verschillende tabellen te vinden. Welke tabellen ga je gebruiken?
Indeling aan de hand van kookpunten
Bindingssterkte
Portfolio 5.2
Bereken van de volgende stoffen de molecuulmassa's (in u) en zoek de kookpunten op in Binas. Maak vervolgens een grafiek (in Excel) met op de x-as de molecuulmassa en op de y-as de kookpunten.
De stoffen zijn: methaan (CH4), ethaan (C2H6), propaan(C3H8), butaan (C4H10), pentaan (C5H12) en hexaan (C6H14).
Welk verband vind je hier?
Werk deze opdracht uit in je portfolio. De volgende onderdelen moeten aanwezig zijn:
een tabel met de stoffen en de bijbehorende kookpunten
de grafiek (gemaakt in Excel)
een antwoord op de vraag.
5.3 Vanderwaalsbinding
Vanderwaalsbinding of molecuulbinding
De bindingen in moleculaire stoffen gaan we nader bestuderen. Als je een vaste moleculaire stof verwarmt gaat de vaste stof op een gegeven moment over naar de vloeibare fase. Bij verwarmen krijgt de stof namelijk steeds meer energie. Door de extra energie gaan de moleculen sneller bewegen en in de vloeibare fase bewegen ze door elkaar. Maar ook in een vloeistof blijven de moleculen nog wel bij elkaar: er is nog steeds een aantrekkingskracht.
In de gasfase neemt de stof alle beschikbare ruimte in. Er is geen aantrekking meer tussen de moleculen. De bewegingsenergie is sterker dan de aantrekkingskracht tussen de moleculen. Een van de krachten die er voor zorgt dat moleculen elkaar aantrekken noemen we de vanderwaalskracht.
De vanderwaalsbinding die ontstaat tussen moleculen wordt ook wel molecuulbindinggenoemd.
Portfolio 5.3 - De gekko
Bekijk de film en beantwoord de volgende vragen.
Welke onderzoeksvraag hadden de onderzoekers?
De onderzoeker gaf aan dat hij het glas kon optillen door alleen de gekko vast te houden. Hoeveel kon hij daarmee minstens tillen?
Met welk doel wordt onderzoek gedaan naar het lopen van mieren en gekko's?
Er worden verschillende hypotheses (over het 'kleven' van de gekko) genoemd in het filmpje. Welke zijn dat en waarom werden de verschillende hypotheses verworpen?
Met welk mechanisme zijn mieren in staat om over glas te lopen?
De onderzoekers hebben uiteindelijk een theorie over het lopen van de gekko. Welke conclusie trokken zij en door welke waarneming(en) werd deze bevestigd?
In de volgende presentatie wordt uitgelegd wat vanderwaalskrachten en -bindingen zijn. Bekijk de presentatie en beantwoord de vragen in de volgende portfolio-opdracht.
Portfolio 5.4
In bovenstaande afbeelding staan twee structuurformules. Geef de molecuulformules van deze twee stoffen.
Welke stof heeft het hoogste kookpunt?
Er is een verband tussen de molecuulmassa en het kookpunt van de stof. Leg uit hoe dat komt.
Waar komt de naam vanderwaalsbinding vandaan?
In het onderstaande filmpje wordt de invloed van de temperatuur op de vanderwaalsbinding (of molecuulbinding) aangetoond. Het filmpje laat ook de invloed van de gasdruk op de vanderwaalsbinding zien.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
te beschrijven waarom er tussen moleculen een bepaalde aantrekkingskracht bestaat,
uit te leggen wat er op moleculair niveau tijdens de faseovergangen gebeurt,
de sterkte van een binding tussen moleculen in te schatten aan de hand van de smelt- en kookpunten van de stoffen.
Portfolio 5.5
1. Bekijk de leerdoelen hierboven. Leg per leerdoel in eigen woorden uit wat je geleerd hebt. In totaal is ½ A4-tje voldoende.
2. Bekijk nog eens de door jou opgestelde hypothese van opdracht 5.1. Geef aan of je voorspelling klopte (of juist niet). Wat is de voornaamste reden dat men nagellakremover wel, en olijfolie niet of nauwelijks ruikt?
Diagnostische toets
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 5.
Oefenopdrachten
Kamfer (C10H16O)
Welke bindingen zitten er in een stukje kamfer?
Welke bindingen worden verbroken bij het verdampen van kamfer?
Welke bindingen worden verbroken bij het ontleden van kamfer?
Suiker
Welke bindingen worden verbroken bij het oplossen van suiker in water?
Welke bindingen worden verbroken bij het smelten van suiker?
Jood
Leg uit waarom de vaste stof jood bij lage temperatuur oplost in hexaan, maar pas bij hoge temperatuur overgaat in gasvormig I2.
Kookpunt
Leg uit of C2H5Br een hoger of lager kookpunt heeft dan C4H10.
Van C2H6O zijn twee verschillende structuurformules te tekenen. Teken beide structuurformules. Leg uit welke van deze twee stoffen het hoogste kookpunt heeft.
Zet de volgende stoffen in volgorde van opklimmend kookpunt: CH4, C3H7SH, C6H13SH, C2H6, C3H8. Gebruik alleen Binas-tabel 99.
H6 Water is bijzonder
Leerdoelen
Je leert:
waarom water een relatief hoog kookpunt heeft,
welke bindingen er in water voorkomen en hoe deze getekend kunnen worden,
wat een polaire atoombinding is,
waarom sommige stoffen wel in water oplossen en andere niet,
hoe je aan de hand van de molecuulbouw kan voorspellen of een stof in water zal oplossen.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hier je portfolio.
6.1 Onderzoek kookpunten
Waarom is een waterdruppel zo mooi bol?
Vergelijk een waterdruppel (zie afbeelding) eens met een beetje gemorste olie. De waterdruppel neemt een mooie ronde vorm aan. Dat zul je bij olie niet zo duidelijk zien. Hoe komt dat? In dit hoofdstuk gaan we daar op in. Ook leer je dat de stof water nog een aantal andere bijzondere eigenschappen bezit.
Portfolio 6.1
Kookpunten van water en vergelijkbare stoffen
In het vorige hoofdstuk heb je geleerd dat de kook- en smelttemperatuur mede wordt bepaald door de grootte van de moleculen. Je gaat nu de kooktemperaturen van water en een aantal met water vergelijkbarestoffen bestuderen. Het gaat om de diwaterstofverbindingen van zuurstof, zwavel, seleen en telluur. De kookpunten van deze stoffen staan hieronder.
formule stof
kookpunt (K)
H2O
373
H2S
212
H2Se
231
H2Te
271
1. Bereken de molecuulmassa's van deze stoffen.
2. Maak een grafiek met op de x-as de molecuulmassa en op de y-as het kookpunt in °C.
3. Wat is onverwacht in deze grafiek?
4. In welke zin zijn de drie andere diwaterstofverbindingen vergelijkbaar met water? Waarom hebben we voor dit onderzoekje stoffen gekozen die vergelijkbaar zijn met water?
Waarom drijft ijs op water?
Uit de grafiek blijkt dat het kookpunt van water hoger is dan je zou verwachten. Water heeft nog meer uitzonderlijke eigenschappen. Bekijk de video. Beantwoord de vragen.
Welke regelmaat kun je ontdekken in de structuur van ijs?
Wat is het verschil in afstand tussen de watermoleculen in vaste en in vloeibare fase?
Verklaar aan de hand van deze verschijnselen dat de dichtheid van ijs lager is dan die van water.
Onderstaande afbeelding kan je helpen bij het beantwoorden van de vragen.
6.2 H-bruggen
Portfolio 6.2
In de vorige paragraaf heb je een aantal bijzondere eigenschappen van water gezien. In deze paragraaf proberen we hier een verklaring voor te vinden. Bekijk de video en beantwoord de vragen.
De watermoleculen in ijs worden in de video als een soort poppetjes getoond.
Wat stellen de rode en witte bolletjes voor?
De beentjes zijn op een bepaalde manier geordend. Dat is het beste te zien in de vaste toestand. Waar zijn de beentjes naar toe gericht?
Welk onderdeel van het molecuul stellen de beentjes voor?
Wat zie je gebeuren met de moleculen als de temperatuur stijgt?
Waterstofbruggen
Aan de kristalstructuur van ijs kun je zien dat de zuurstofatomen in water altijd gericht zijn naar de waterstofatomen in een ander molecuul. Er blijkt een aantrekkingskracht te zijn tussen de waterstofatomen in water en de zuurstofatomen. Dat noemen we een waterstofbrug of H-brug. Deze kracht is zwakker dan een atoombinding, maar sterker dan de vanderwaalsbinding. Dit verklaart het hoge kookpunt van water ten opzichte van vergelijkbare moleculaire stoffen.
Een waterstofbrug kan ook ontstaan tussen:
H-atomen en N-atomen,
H-atomen en F-atomen.
Echter, een waterstofbrug kan alleen ontstaan als de H-atomen in een OH- of NH-groep in een molecuul zitten. De waterstofbrug kan dus alleen tussen OH- en NH-groepen van verschillende moleculen optreden. Dit wordt in onderstaande afbeelding afgebeeld. Let op: waterstofbruggen tekenen we met stippellijntjes.
Experiment
Dit experiment kun je thuis uitvoeren.
Practicum: Winegums in water
Onderzoeksvraag: Waarom verandert een winegum in water?
Materiaal+ stoffen: - limonadeglas met water
- 2 winegums
Werkwijze: Zet een glas met water op een tafel.
Leg een winegum op tafel.
Doe de andere winegum in het glas, rechtopstaand.
Laat dit een nacht staan en noteer je waarnemingen.
Portfolio 6.3
1. Noteer je waarnemingen in je portfolio.
2. De belangrijkste ingrediënten van winegums zijn: rietsuiker, gelatine, maisstroop (dat amylopectine bevat) en smaakstoffen. In Binas-tabel 67 vind je de structuurformules van amylopectine en rietsuiker. Hoe kun je nu jouw waarneming(en) verklaren?
6.3 Polaire atoombinding en dipoolmoment
Polaire atoombindingen
Waardoor ontstaan waterstofbruggen precies? Het antwoord op deze vraag is erg ingewikkeld. Een belangrijke rol speelt in ieder geval de aanwezigheid van polaire atoombindingen. Wat zijn dat?
Twee atomen van niet-metalen worden bij elkaar gehouden door een gemeenschappelijk elektronenpaar: een atoombinding. Bij een atoombinding tussen twee atomen van dezelfde atoomsoort trekken de kernen van de atomen even hard aan het gemeenschappelijk elektronenpaar. Bij verschillende atoomsoorten ligt dat anders. De een zal wat harder trekken dan de ander. De mate waarin een atoom een elektronenpaar aantrekt noem je de elektronegativiteitvan een atoomsoort.
In een waterstofmolecuul (H2) bevinden de bindende elektronen zich precies tussen beide atomen. Beide atomen "trekken" even sterk aan de elektronen.
In een waterstoffluoridemolecuul (HF) worden de bindende elektronen (hier groen afgebeeld) sterker door het fluoratoom aangetrokken. Een (vereenvoudigde) weergave van een polaire atoombinding is:
Het symbool δ+ (delta plus) geeft aan dat het molecuul aan deze kant iets minder elektronen heeft dan gebruikelijk. Er is dus een positieve deellading, kleiner dan 1. Dit is dus geen ionlading!
Van polaire atoombinding naar waterstofbrug
De simulatie hieronder laat zien hoe een polaire atoombinding tot stand komt. Bekijk de simulatie ('Klik hier').
Kies in het vak 'Surface' voor Electrostatic Potential.
Verander bij atoom A en/of B de Electronegativity.
De kleuren in de elektronenwolk tonen het verschuiven van elektronen aan.
De aanwezigheid van een polaire atoombinding kan in bepaalde moleculen tot de vorming van waterstofbruggen leiden.
De elektronegativiteit
Bij een polaire atoombinding trekt één van de atomen sterker aan de elektronen van de atoombinding dan het andere atoom. De kracht waarmee een atoom aan het elektronenpaar kan trekken noemen we elektronegativiteit. Zoek in de Binas-tabel 40A de elektronegativiteit op van het waterstofatoom en van het zuurstofatoom.
Oefening: Wel of niet polair?
0%
In welk van de volgende stoffen komen polaire atoombindingen voor? Zoek hiervoor de elektronegativiteit op van de atomen in tabel 40A.
Bindingen tussen verschillende atoomsoorten leiden niet altijd tot het ontstaan van polaire bindingen. Soms is het verschil in aantrekkingskracht op het elektronenpaar te klein. De atomen van de elementen koolstof en waterstof trekken bijvoorbeeld ongeveer even sterk aan het elektronenpaar. Een C-H binding is dan ook geen polaire binding maar een gewone atoombinding. Het verschil in elektronegativiteit tussen de atomen moet ongeveer 0,4 of groter zijn.
Beantwoord de bijbehorende vragen in je portfolio en lever deze in.
Wat is een polaire binding?
Wat is een dipoolmoment?
Wanneer is er sprake van polaire bindingen, maar is er toch geen dipoolmoment?
6.4 Gevolgen dipoolmoment
Experiment
In de vorige paragraaf heb je geleerd dat watermoleculen polaire bindingen hebben. Je gaat nu onderzoeken of alcohol en hexaan ook een dipoolmoment hebben.
Practicum: Elektrostatische wisselwerking
Onderzoeksvraag: Welke stoffen hebben een dipoolmoment?
Materiaal + stoffen:
- buret
- plastic voorwerp, zoals een balpen, zakkammetje of transparant.
- wollen doek
- bekerglas
- water
- alcohol
- hexaan
Werkwijze: Doe in de buret een beetje water en zet het bekerglas eronder.
Maak het plastic voorwerp elektrisch geladen door het langs de wollen doek te wrijven.
Houd het elektrisch geladen voorwerp op 1 à 2 cm afstand langs een dunne waterstraal.
Herhaal het experiment met de alcohol en wasbenzine.
Voor deze opdracht heb je je Binas en een molecuulbouwdoos nodig.
Schrijf de covalenties op van C, N, O, H
Zoek op hoeveel elektronen deze atomen in hun buitenste schil hebben.
Bouw met de molecuulbouwdoos de volgende moleculen: H2O, NH3, CO2, CH4.
Beantwoord de vragen.
Welke bindingen in deze moleculen zijn polaire bindingen?
Zoek in Binas-tabel 54 op wat de bindingshoeken zijn in deze moleculen. Klopt dit met jouw model?
Waarom is CO2 een lineair molecuul en H2O niet? Om deze vraag te beantwoorden heb je onderstaande gegevens nodig.
Wel of niet lineair
De elektronenparen die niet worden gebruikt voor bindingen zijn wel negatieve ladingen. Deze drukken de elektronen van de atoombindingen (in bijvoorbeeld water) als het ware opzij. Hierdoor ontstaat een niet-lineaire structuur.
De VSPER-methode
De VSPER-methode bestaat uit een aantal regels om de vorm van een molecuul te voorspellen:
Tel het aantal atomen dat direct is gebonden aan het centrale atoom.
Tel hierbij op: het aantal niet-bindende elektronenparen van het centrale atoom.
Het totaal van 1+2 is het omringingsgetal.
Het omringingsgetal geeft de ruimtelijke structuur aan.
omringingsgetal 2
Er is er sprake van een lineaire structuur.
omringingsgetal 3
Er is sprake van een gelijkzijdige driehoek.
omringingsgetal 4
Er is sprake van een tetraëder.
Controleer deze regels met de moleculen van de doe-opdracht.
Portfolio 6.6
Teken/bouw de structuurformules van de volgende stoffen. Geef met pijltjes en de tekens δ+ en δ- de polaire atoombindingen aan. Zoek eventueel op internet de molecuulformule/structuurformule op.
ethanol
hexaan (C6H14)
fosfortrifluoride
waterstofcyanide (HCN)
tetrachloormethaan (CCl4)
Boor en fosfor kunnen beide een verbinding met fluor aangaan: BF3 en PF3. Boor en fosfor hebben ongeveer dezelfde elektronegativiteit. Toch is het BF3 molecuul geen dipool en het PF3 wel. Wat kun je zeggen over de ruimtelijke bouw van deze twee moleculen?
Sommige moleculen met de formule C3H6F2 hebben een dipool, andere niet. Teken de structuurformule van een molecuul met een dipool en een molecuul zonder een dipool.
Welk omringingsgetal hebben de volgende moleculen? Verklaar je antwoord.
CF4
NF3
OF2
De moleculen H2O en SO2 bestaan beide uit drie atomen. De bindingshoek van H2O is 104,5o terwijl die in SO2 maar liefst 119,5o is. Geef een verklaring voor dit grote verschil.
6.6 Oplosbaarheid
Wel of niet oplosbaar
Waarom lossen sommige stoffen wel goed op in water en andere niet? Waarom kun je vetvlekken heel goed met wasbenzine verwijderen maar niet met water? De oplosbaarheid van stoffen hangt af van hoe ze zijn opgebouwd.
Ook koks maken in hun keuken gebruik van de stofeigenschap oplosbaarheid. In voedsel zitten smaak-, kleur- en geurstoffen. Deze stoffen zorgen ervoor dat we voedsel wel of niet lekker vinden. Afhankelijk van de toegepaste vloeistoffen kunnen de smaken van bepaalde ingrediënten variëren. Je gaat nu eerst een experiment doen waarbij het verschil in oplosbaarheid van belang is. Dit experiment kun je heel goed thuis doen.
Experiment
Practicum:
Knoflooksaus anders
Onderzoeksvraag:
Welke invloed heeft de vloeistof op de smaak van de knoflooksaus?
Materiaal + stoffen:
- knoflook
- olie
- water
- vijzel of knoflookpers
- twee kommetjes
- eventueel: geroosterd brood, crackers of toastjes
Werkwijze:
Doe een beetje water in de vijzel. Doe er een teentje knoflook in dat je dan fijnmaakt. Of pers de knoflook uit boven een kommetje water. Laat even staan.
Doe hetzelfde met olie en knoflook.
Als het een tijdje heeft gestaan proef je uit elk kommetje een beetje van het mengsel met een stukje brood.
Portfolio 6.7
Welk verschil proef je?
Hoe kan dit verschil ontstaan?
Waardoor zal knoflookboter gemaakt van roomboter anders smaken dan knoflookboter dat is gemaakt met halvarine?
Je hebt bij dit experiment gebruik gemaakt van een scheidingsmethode. Welke?
Hydrofiel en hydrofoob
Een moleculaire stof die goed oplost in water noem je een hydrofiele(= waterminnende) stof. Moleculaire stoffen die waterstofbruggen kunnen vormen lossen bijna altijd zeer goed op in water. Ook andere polaire moleculaire stoffen kunnen vaak goed in water oplossen. De polaire binding zorgt daar voor. Vooral C=O of CN-bindingen dragen bij aan de oplosbaarheid in water.
Moleculaire stoffen die niet goed oplossen in water noem je hydrofobe(= watervrezende) stoffen. Alle apolaire moleculaire stoffen zijn hydrofoob. Waterafstotende coatings zijn bijvoorbeeld gemaakt van apolaire verbindingen.
Als vuistregel voor het oplossen van stoffen geldt het volgende:
hydrofiele stoffen lossen goed op in andere hydrofiele stoffen
hydrofobe stoffen lossen goed op in andere hydrofobe stoffen
hydrofiele stoffen lossen slecht op in hydrofobe stoffen
Fiel of foob
Geef van de volgende stoffen aan of ze hydrofiel of hydrofoob zijn. Bij de meeste weet je uit de praktijk wel of ze wel of niet oplossen in water. Als je het niet weet kun je het experimenteel onderzoeken: doe een beetje water in een reageerbuis (ongeveer 1 mL) en voeg eenzelfde hoeveelheid van de andere stof toe. (Hoe kun je zien of iets oplost?) Zoek indien nodig de structuurformule op internet op.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
welke bindingen in water voorkomen en hoe deze getekend kunnen worden,
wat een polaire atoombinding is,
waarom sommige stoffen wel in water oplossen en anderen niet,
hoe je aan de hand van de molecuulbouw kan voorspellen of een stof in water zal oplossen.
Portfolio 6.8
1. Herformuleer de leerdoelen (zie hierboven) als vragen en werk de antwoorden op die vragen uit in je portfolio.
2. In hoofdstuk 2 heb je geïnventariseerd welke stoffen allemaal in je schooltas aanwezig zijn. Sommige van deze stoffen zijn hydrofiel, andere zijn hydrofoob. Kijk nog eens naar de lijst en benoem welke stoffen hydrofiel en welke hydrofoob zijn. Beargumenteer vervolgens waarom het handig is dat veel van deze stoffen hydrofoob zijn.
Diagnostische toets
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 6.
Oefenopdrachten
Twee stoffen, chloormethaan (CH3Cl) en methanol (CH3OH) zijn ongeveer even sterke dipoolmoleculen.
Wat zijn de molecuulmassa's van deze moleculen?
Welk van deze stoffen verwacht je dat het hoogste kookpunt heeft? Leg je antwoord uit.
Zoek in tabel 42B de kookpunten op van deze stoffen. Komt dit overeen met je antwoord op vraag b? Zo nee, wat is de reden voor het verschil?
Schets waterstofbruggen tussen minimaal vier moleculen van de volgende stoffen:
methanol
ethaanamine (C2H5NH2)
een mengsel van ammoniak in water
Kunnen waterstofbruggen voorkomen tussen water- en methaan(CH4)moleculen? Zo ja, teken er een aantal. Zo nee, leg uit waarom niet.
Leg uit of je verwacht dat pentanol (C5H11OH) beter of slechter met water zal mengen dan methanol (CH3OH).
Ethanolmoleculen (C2H5OH) kunnen groepjes vormen waardoor er een deeltje van twee ethanolmoleculen ontstaat dat tussen moleculen van hexaan (C6H14) kan bewegen. Hierdoor kan ethanol mengen met hexaan.
Geef in een tekening weer hoe de ethanolmoleculen gemengd zijn met hexaanmoleculen.
Leg uit waarom dat bij water en hexaan niet kan.
Zet de volgende stoffen in volgorde van oplopend kookpunt. Leg je antwoord uit met behulp van de binding(en) tussen de moleculen:
Fluorethaan (C2H5F)
Glycol (CH2OH-CH2OH)
Butaan (C4H10)
Methaan (CH4)
Bij het maken van verf kunnen verschillende oplosmiddelen worden gebruikt. Bij olieverf is olie het oplosmiddel. Om de kwast tussen twee verfbeurten goed te houden dompelt de schilder de kwast eerst in de verf en zet dit daarna weg in een pot met water.
Leg uit waarom de kwast goed blijft door deze in het water te zetten.
Als de schilder na het schilderen de handen was, smeert hij zijn vuile handen in met boter, margarine of slaolie. Waarom?
Bij latex is water het oplosmiddel. De latex is in kleine bolletjes over het water verdeeld. Na het uitstrijken van de verf verdampt het water en vloeien de bolletjes samen. Hoe kun je een kwast met latexverf het beste bewaren? Verklaar je antwoord.
In onderstaande tabel staan diverse verbindingen van chloor met een paar stofeigenschappen.
formule
smeltpunt (K)
kookpunt (K)
dipoolmoment (10-30 cm)
HCl
158
188
3,7
SOCl2
168
352
1,4
Cl2
172
239
0
CaCl2
1055
1900
n.v.t.
PCl3
161
349
1,9
KCl
1043
1673*1
n.v.t.
*1 = sublimatiepunt
Welke verbindingen zijn opgebouwd uit ionen en welke verbindingen zijn opgebouwd uit moleculen?
Welke bindingstype(n) komt (komen) voor in deze zes stoffen in de vaste fase. Beschrijf elke stof afzonderlijk.
Geef twee redenen waarom PCl3 een hoger kookpunt heeft dan HCl.
Je hebt de verbinding BrF. Zal deze verbinding een dipoolmoment hebben? Zo ja, welk atoom heeft dan een δ+? Verklaar je antwoord.
Je hebt de volgende verbindingen: CH3Br, CHBr3, CH2Br2 en CBr4. Welk van deze verbindingen heeft een dipoolmoment dat groter is dan 0?
In onderstaande figuur is een aantal elektronenformules van een aantal moleculen gegeven. De streepjes stellen elektronenparen voor. Bepaal voor elke verbinding het omringingsgetal en de ruimtelijke bouw.
12. Zoek op internet de molecuulformules en structuurformules van etheen en ethyn op. Etheenmoleculen zijn vlakke moleculen en ethynmoleculen zijn lineair. Leg uit waarom dit zo is.
13. Water (H2O) en zwaveldioxide (SO2) hebben beide drie atomen in het molecuul.
Zoek in Binas-tabel 54 de bindingshoeken van deze moleculen op.
Verklaar het verschil in bindingshoeken in deze moleculen.
H7 Zouten en water
Leerdoelen
Je leert:
hoe je de verhoudingsformule van een zout moet opschrijven,
wat samengestelde ionen en wat overgangsmetalen zijn,
hoe je oplosvergelijkingen moet opstellen,
hoe je bepaalt of er een neerslagreactie plaatsvindt,
op welke manieren neerslagreacties toegepast worden,
wat kristalwater is.
De resultaten verwerk je in een portfolio. Download hier je portfolio.
7.1 Formules en naamgeving
De stofgroepen
Zee en zout horen bij elkaar. Maar er zijn meer zouten dan het keukenzout dat dagelijks in ons eten verwerkt wordt. Zouten bestaan altijd uit positieve en negatieve ionen, en er zijn ontzettend veel combinaties mogelijk. Zouten komen veel voor op aarde. Behalve het zout dat opgelost is in de zee zijn er ook hele gebergtes die opgebouwd zijn uit zouten. Waarom deze zouten wel tegen water bestand zijn, gaan we in dit hoofdstuk onderzoeken.
We beginnen met een korte herhaling van de verschillende stofgroepen.
Waar kom je zouten tegen
Op onderstaande foto's staan zouten afgebeeld. Vul het juiste nummer in.
1 = salmiak (NH4Cl)
2 = krijt (CaCO3)
3 = mineralen (onder andere SiO2, FeS2 en MnCO3)
4 = keukenzout (NaCl)
5 = kunstmest (NaNO3)
6 = soda (Na2CO3)
Portfolio 7.1
In het volgende video wordt uitgelegd hoe de naamgeving van zouten is geregeld. Bekijk het filmpje en beantwoord daarna de volgende vragen.
Geef de regels voor de naamgeving van zouten.
Geef vier voorbeelden van metaalionen, vier voorbeelden van niet-metaalionen en zes voorbeelden van samengestelde ionen. Gebruik eventueel tabel 40A en 66B van Binas.
Hoe geef je in de naam aan welke lading een metaalion heeft als het deeltje meerdere ladingen kan hebben?
Geef de namen van de volgende zouten: NaBr, Mg(NO3)2, Fe(OH)2, Cu2O, CuO.
Geef de formules van de volgende zouten: calciumoxide, kaliumoxide, natriumfosfaat, goud(III)chloride, kobalt(II)nitraat.
De namen van de metaalionen zijn afgeleid van de elementnamen. Zo heet het ion van natrium een natrium-ion, het ion van ijzer een ijzer-ion, et cetera. De namen van niet-metaalionen hebben als uitgang meestal -ide. Bijvoorbeeld: chloride, bromide, sulfide. Deze zijn altijd negatief geladen.
Verhoudingsformules opstellen
De formule van een zout noemen we ook wel de verhoudingsformule van een zout. Zouten zijn net als alle andere stoffen van zichzelf elektrisch neutraal (ongeladen). De hoeveelheid positieve lading in een zout moet dus gelijk zijn aan de hoeveelheid negatieve lading in dat zout. Dan heffen de ladingen elkaar op.
Met behulp van het periodiek systeem kan de ionlading worden bepaald. Je kunt de formule van een zout afleiden uit de ladingen van de ionen waaruit het zout is opgebouwd. Uit de naam calciumchloride kun je bijvoorbeeld afleiden dat dit zout uit Ca2+- en Cl--ionen bestaat. Verder weten we dat het zout calciumchloride neutraal is. Een calciumion heeft een lading 2+ en een chloride-ion heeft een lading 1-. Er zitten dus twee keer zoveel chloride-ionen dan calciumionen in calciumchloride. De verhoudingsformule moet zijn: CaCl2.
Samengestelde ionen
Sommige ionen bestaan uit meerdere atomen die gezamenlijk een lading dragen. Die noem je samengestelde ionen. Deze samengestelde ionen gedragen zich als één deeltje. Meestal hebben samengestelde ionen negatieve ladingen.
Het hydroxide-ion is een samengesteld ion. Zo kan het twee keer positieve calciumion Ca2+ samen met het hydroxide-ion OH- een zout vormen, waarin de twee positieve ladingen van het calciumion door twee hydroxide-ionen gecompenseerd worden. Het samengestelde ion wordt dan in de formule tussen haakjes geplaatst: Ca(OH)2.
De volgende samengestelde ionen moet je kennen:
De overgangsmetalen
Je hebt gezien dat de elektrovalentie van een ion alleen voor de groepen 1, 2 en 13 t/m 17 rechtstreeks uit het periodiek systeem afgeleid kunnen worden. De groepen 3 t/m 12 bevatten allemaal metalen die positieve ionen kunnen vormen. De ionen uit deze groepen kunnen vaak verschillende ladingenhebben.
Zo bestaat er zowel een Fe2+ als een Fe3+-ion. Dat betekent dat er ook twee verschillende ijzerchloridezouten bestaan: FeCl2 en FeCl3. De systematische naam van FeCl2 is ijzer(II)chloride (spreek uit: ijzer-twee-chloride). De systematische naam van FeCl3 is ijzer(III)chloride (spreek uit: ijzer-drie-chloride). In de naam wordt de lading van het positieve ion met een Romeins cijfer weergegeven.
Een ander voorbeeld. De naam van Fe2O3 is ijzer(III)oxide. Je weet dat het oxide-ion O2- is. Drie oxide-ionen hebben samen een lading van 6-. Dat betekent dat de twee ijzer-ionen elk een lading van 3+ moeten hebben.
7.2 Zouten en oplossen
Experiment
Practicum:
Oplosbaarheid in water
Onderzoeksvraag:
Welke zouten lossen op in water?
Materiaal + stoffen:
6 reageerbuizen, spatel, reageerbuisrekje
keukenzout, krijt, salmiak, soda, een mineraal, kunstmest, demiwater
Werkwijze:
Doe van elke stof een spatelpuntje in een reageerbuis.
Voeg aan elke reageerbuis een beetje (2 cm) water toe en schud goed.
Schrijf op of de stof oplost of niet.
Portfolio 7.2
Zoek van elke stof de verhoudingsformule op.
Welke stoffen losten goed op en welke niet?
Welk verband zie je tussen de toepassing van de stof en het wel of niet oplossen in water?
Oplosvergelijking
Het blijkt dat natriumchloride, salmiak, soda en kunstmest goed oplossen in water. Deze stoffen worden gebruikt voor voedsel of voor de productie van voedsel. Het blijkt dat de zouten die dieren en planten opnemen bijna altijd goed oplosbaar zijn in water.
Krijt gebruiken we bijvoorbeeld voor het schrijven op een schoolbord. Het is dan handig dat het niet oplost in water, want dan zou het in onze handen snel uit elkaar vallen. In sieraden gebruiken we allerlei mineralen. Daarvan willen we natuurlijk ook niet dat ze uiteenvallen in (vochtige) lucht.
Hoe ziet dat oplossen er in formuletaal uit? Het oplossen van een zout kun je in een vergelijking schrijven. Zo'n vergelijking noemen we een oplosvergelijking. De ionen worden daarbij apart opgeschreven met daarachter de fase: opgelost in water. Als afkorting gebruiken we: (aq).
Twee voorbeelden van oplosvergelijkingen van zouten zijn:
natriumchloride: NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl- (aq)
ammoniumsulfaat: (NH4)2SO4 (s) → 2 NH4+ (aq) + SO42- (aq)
Een oplosbaar zout splitst in water dus altijd in losse ionen. Een moleculaire stof doet dat niet. De oplosvergelijking voor een moleculaire stof is daarom ook veel eenvoudiger:
glucose: C6H12O6 (s) → C6H12O6 (aq)
Het oplossen van een zout
Bij een zout dat oplost in water worden de ionbindingen verbroken. De ionen worden dan omringd door watermoleculen. Dit noemen we hydratatie.
Hoe omringen de watermoleculen een positief en een negatief ion? Bedenk een verklaring waarom dit zo is.
7.3 Oplossen en indampen in formules
Je weet nu wat een verhoudingsformule is, en hoe het oplossen van een zout in een oplosvergelijking wordt weergeven. Hieronder staan nog een paar voorbeelden. Het tegenovergestelde van oplossen is indampen. In het volgende experiment leer je hoe dat in zijn werk gaat.
een aantal oplosvergelijkingen
NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl- (aq)
Ca(OH)2 (s) → Ca2+ (aq) + 2 OH- (aq)
FeCl3 (s) → Fe3+ (aq) + 3 Cl- (aq)
Al(NO3)3 (s) → Al3+ (aq) + 3 NO3- (aq)
Portfolio 7.3
De volgende namen zijn gegeven:
natriumsulfaat
bariumbromide
kaliumcarbonaat
aluminiumjodide
ammoniumjodide
koper(I)chloride.
Geef de verhoudingsformules van deze zouten.
Geef de oplosvergelijkingen van deze zouten.
Als je een keukenzoutoplossing een tijdje laat staan totdat al het water is verdampt, dan zie je een vaste stof achter blijven. Dit is het keukenzout. Je kunt dit thuis uitproberen. Na het verdampen van het water, kun je de witte stof ook proeven.
Als je het water sneller wilt laten verdampen, dan verwarm je de oplossing tot het zout overblijft. Dit noemen we ook indampen. De indampvergelijking is eigenlijk het omgekeerde van de oplosvergelijking.
Geef de indampvergelijking van:
een oplossing van keukenzout,
een oplossing van soda,
een oplossing van magnesiumhydroxide
Gebruik Binas-tabel 66B en 40A.
7.4 Neerslagreacties
Kalk in water
Kalkaanslag is een verschijnsel dat iedereen wel kent. Het komt voor in badkamers, de waterkoker en soms in wasmachines. Kalkaanslag heeft als verhoudingsformule CaCO3.
Druipsteengrotten bestaan ook uit kalksteen. De verhoudingsformule van kalksteen is hetzelfde als van krijt. Je weet al dat krijt niet oplost in water. Hoe ontstaat het dan in een waterige omgeving? Om deze vraag te kunnen beantwoorden voeren we een experiment uit.
Experiment
Practicum:
Zoutoplossingen bij elkaar
Onderzoeksvraag:
Wat gebeurt er tijdens het mengen van verschillende zoutoplossingen?
Materiaal + stoffen:
reageerbuizen, reageerbuisrek,
oplossingen van:
natriumjodide
lood(II)nitraat
ijzer(II)sulfaat
bariumchloride
natriumhydroxide
Werkwijze:
Doe ongeveer 1 mL natriumjodide-oplossing in een reageerbuisje en voeg ongeveer 1 mL ijzer(II)sulfaatoplossing toe.
(1 mL is ongeveer 1 cm hoog in de buis)
Doe ongeveer 1 mL natriumjodide-oplossing in een reageerbuisje en voeg ongeveer 1 mL lood(II)nitraatoplossing toe.
Doe ongeveer 1 mL bariumchloride-oplossing in een reageerbuisje en voeg ongeveer 1 mL natiumhydroxide-oplossing toe.
Doe ongeveer 1 mL IJzer(II)sulfaatoplossing in een reageerbuisje en voeg ongeveer 1 mL bariumchloride-oplossing toe.
Portfolio 7.4
Schrijf je waarnemingen op.
Schrijf de verhoudingsformules en de oplosvergelijkingen op van de stoffen die je hebt gebruikt.
Probeer een verklaring te bedenken voor je waarnemingen. Je mag Binas-tabel 45A gebruiken.
Neerslagreacties
In de video zie je dat als bepaalde ionen bij elkaar komen, deze ionen een vaste stof vormen. Zij vormen in water een neerslag. Geef de reactievergelijking van de neerslagreactie in de video.
Een stappenplan
Hieronder bespreken we een stappenplan om te bepalen of er een neerslagreactie plaatsvindt. Als voorbeeld gebruiken we een oplossing van lood(II)nitraat bij een oplossing van kaliumjodide.
1. Bepaal welke ionen aanwezig zijn.
De aanwezige ionen zijn: Pb2+, NO3-, K+, I-
2. Maak een tabel door de negatieve ionen naast elkaar te zetten, en de positieve ionen onder elkaar.3. Vul de tabel in met behulp van Binas-tabel 45.
NO3-
I-
Pb2+
g
s
K+
g
g
4. Als er een neerslag kan ontstaan geef je de reactievergelijking.
In het voorbeeld zie je dat er een s in het tabelletje is ingevuld. Er ontstaat een neerslag tussen de lood(II)ionen en de jodide-ionen.
De s bij de combinatie van Pb2+ en I- betekent dus dat het zout loodjodide slecht oplosbaar is, de twee ionen reageren tot een vast zout.
De vergelijking is: Pb2+ (aq) + 2 I- (aq) → PbI2 (s)
Let op: de ionen die niet meedoen aan de reactie, de zogenaamde tribune-ionen, worden ook niet opgeschreven.
Portfolio 7.5
In elk van de onderstaande situaties worden twee oplossingen bij elkaar gevoegd. Ga met behulp van het stappenplan en Binas-tabel 45 na of er een neerslagreactie optreedt. Zo ja, geef dan de neerslagvergelijking. Bepaal ook welke kleur de neerslag heeft (gebruik Binas-tabel 65).
een magnesiumchloride-oplossing met natriumfosfaatoplossing
een natriumnitraatoplossing met een lood(II)nitraatoplossing
een zilvernitraatoplossing met een natriumchlorideoplossing
een kaliumsulfideoplossing met een ijzer(II)sulfaatoplossing
een kaliumsulfietoplossing met een ammoniumnitraatoplossing
7.5 Toepassingen van neerslagreacties 1
Neerslagreacties spelen binnen de chemie van de zouten een belangrijke rol. Op deze manier kunnen zouten gemaakt worden, maar het is ook mogelijk om met behulp van neerslagreacties opgeloste ionen uit water te verwijderen. Dat laatste gebeurt bijvoorbeeld in waterzuiveringsinstallaties. Maar ook bij meertjes en plassen worden soms neerslagreacties toegepast.
Portfolio 7.6 - De blauwalg
Bekijk het nieuwsbericht van TVFlevoland over de blauwalg hieronder.
Zoek op internet op onder welke omstandigheden de blauwalg de kans krijgt om in zwemwater te groeien. Er zijn minimaal twee voorwaarden nodig.
DINSDAG 14 FEBRUARI 2012 Blauwalg bestrijden met ijzerchloride
Chemische technologie
Proef van Waternet en RU Nijmegen
Blauwalg laat zich succesvol bestrijden met ijzerchloride. Dat blijkt uit een proef van drinkwaterbedrijf Waternet in samenwerking met de Radboud Universiteit Nijmegen en het Nederlands Instituut voor Ecologie. Sommige blauwalgen zijn schadelijk voor mensen en dieren. Om deze reden worden er in de zomermaanden, wanneer de algen het beste groeien, regelmatig zwemverboden afgekondigd.
De organismen doen het vooral goed wanneer het water rijk is aan fosfaten, die onder meer uit de bodem oplossen. De techniek, die Waternet de laatste twee jaar op een plas nabij Loenen testte, richt zich op een verlaging van het fosfaatgehalte. Het drinkwaterbedrijf gebruikt daarvoor ijzerchloride, dat zich aan fosfaat bindt. Voor de verspreiding van het ijzerchloride ontwikkelde Waternet een mobiel ponton met daarop een kleine windmolen. Deze drijft twee pompen aan. Het eerste exemplaar pompt oppervlaktewater op, terwijl het tweede de hoeveelheid ijzerchlorideoplossing doseert. De stromen mengen zich in een speciale buis, waarna het mengsel weer overboord gaat.
De proef is succesvol verlopen: de plas bij Loenen is na een behandeling van twee jaar helemaal helder. Vervolgonderzoek moet uitwijzen of het effect ook blijvend is. Naar verwachting blijft het water zo’n tien jaar vrij van blauwalgen. Na deze periode zou de behandeling moeten worden herhaald.
bron: De Technologiekrant
In het artikel staat dat de techniek gericht is op uit het verlagen van het fosfaatgehalte.
Welke stof gebruiken ze daarvoor? Geef een mogelijke formule van deze stof.
Waarom weet je niet zeker om welke stof het exact gaat?
Wat gebeurt er als je deze stof toevoegt aan water met fosfaten? Licht je antwoord toe met een reactievergelijking.
In het artikel staat 'waarna het mengsel weer overboord gaat'. Verwacht jij dat alles weer terug het water in wordt geloosd?
7.6 Toepassingen van neerslagreacties 2
Kraanwater of demiwater?
Tijdens een practicumles ziet de docent dat een leerling kraanwater in een waterfles doet in plaats van demiwater. Op hetzelfde moment vraagt een andere leerling iets aan de docent. Daarna blijkt dat de waterfles tussen andere waterflessen terecht is gekomen waar wél demiwater in zit. Hoe kun je nu onderzoeken in welke fles kraanwater is gedaan?
Bedenk dat in kraanwater zouten voorkomen, onder andere natriumchloride. Demiwater is water zonder zouten. Welk experiment kan de docent uitvoeren?
Tip: Gebruik een neerslagreactie.
Kalkwater maken
Kalkwater is een indicator voor koolstofdioxide. Een leerling heeft voor een experiment kalkwater nodig. De grondstof voor kalkwater is calciumhydroxide en dit blijkt niet aanwezig te zijn. Men maakt kalkwater meestal uit twee goed oplosbare zouten. Beschrijf hoe men kalkwater zou kunnen maken.
Tip:Gebruik tabel 45.
Neerslagreacties samengevat
We hebben drie situaties besproken waarbij neerslagreacties een rol spelen:
het verwijderen van ionen uit water (voorbeeld: het verwijderen van fosfaationen uit (afval)water)
het maken van zouten of het ontstaan van zouten (voorbeeld: druipsteengrotten)
het aantonen van een zout/ionsoort (voorbeeld: wel/geen kraanwater in de fles)
7.7 Een reagens
Experiment
Practicum: Wit of blauw kopersulfaat
Onderzoeksvraag: Wat is het verschil tussen de twee soorten kopersulfaat?
Materiaal + stoffen:
reageerbuizen met knijper
blauw koper(II)sulfaat
reagens op water
gedemineraliseerd water
spatel
brander
Werkwijze:
Doe ongeveer 0,5 mL blauw kopersulfaat in de reageerbuis.
Verbind de reageerbuis met een kurk met een glazen buis.
Houd het uiteinde van de glazen buis in een tweede reageerbuis.
Verhit vervolgens het blauwe kopersulfaat boven een kleine vlam.
Toon de ontstane vloeistof aan.
Laat de verhitte buis afkoelen en voeg dan enkele druppels water toe.
Portfolio 7.7
Welke waarnemingen doe je?
Wat is de verhoudingsformule van koper(II)sulfaat?
Kijk in Binas-tabel 65B naar de kleur van het koper(II)sulfaat. Kijk vervolgens in de regel eronder: welke kleur staat daar? Welk verschil zie je staan in de formule?
Probeer in eigen woorden uit te leggen wat dit verschil zal betekenen.
7.8 Kristalwater
Kristalwater
Koper(II)sulfaat ken je uit de derde klas als een stof die met een herkenningsreactie water kan aantonen. De kleur verandert dan van wit naar blauw. Deze blauwe kleur wordt veroorzaakt door het water dat de vaste stof opneemt. Met weinig water worden watermoleculen ingebouwd in het kristalrooster van het zout. We noemen het dan kristalwater. Dit water kan na het verwarmen van de stof weer verdampen.
Er is een bijzondere notatie voor de aanwezigheid van kristalwater in zout.
blauw kopersulfaat: CuSO4 • 2 H2O (s)
De punt tussen de zoutformule en de watermoleculen betekent dat er per CuSO4-eenheid twee watermoleculen in het rooster ingebouwd zijn. Het is één stof. Wordt de stof verhit dan ontsnappen de watermoleculen uit het roosterverband. Tijdens het oplossen van een zout met kristalwater komen alle deeltjes los van elkaar. Dit schrijven we als volgt op:
Geef de reactievergelijking voor het verwarmen van soda.
Geef de oplosvergelijking van soda.
7.9 Afsluiting
Reflectie
Je hebt geleerd:
hoe je de verhoudingsformule van een zout moet opschrijven,
wat samengestelde ionen en wat overgangsmetalen zijn,
hoe je oplosvergelijkingen moet opstellen,
hoe je bepaalt of er een neerslagreactie plaatsvindt,
op welke manieren neerslagreacties toegepast worden,
wat kristalwater is.
Portfolio 7.9
Herformuleer de leerdoelen (zie hierboven) als vragen en werk de antwoorden op die vragen uit in je portfolio.
Oefenopdrachten
Geef de formules van de volgende zouten:
natriumjodide
kaliumsulfide
kwikbromide
ijzer(II)oxide
kobalt(II)fluoride
Geef de namen van de volgende zouten:
Na2S
Al2O3
Cr2O3
CuF
Ca(OH)2
BaSO4
Vlugzout is een ouderwetse stof om bewusteloze mensen weer bij te brengen. Heel soms kom je vlugzout nog in een boek tegen.
Zoek in Binas op wat de naam en formule is van dit zout.
Zoek op Wikipedia op hoe dit zout kan worden gemaakt (gesynthetiseerd).
Cyaankali is een witte vaste stof. Het is bijzonder giftig. Toch komt cyaankali ook voor in amandelen. Zoek in Binas op wat de naam en formule is van dit zout.
Gootsteenontstopper noemen we ook wel caustische soda.
Zoek in Binas op wat de naam en formule is van dit zout.
Geef de oplosvergelijking van deze stof.
We voegen een oplossing van bariumchloride bij een oplossing van natriumsulfaat.
Noteer de deeltjes die voor de reactie aanwezig zijn.
Welke combinatie van ionen levert een slecht oplosbaar zout op? Maak een (mini)tabel.
Geef de neerslagvergelijking.
Welke ionen zijn na filtratie van het neerslag (zeker) nog in het filtraat aanwezig?
Geef de vergelijking voor het indampen van het filtraat.
Doe hetzelfde als bij vraag 6 maar nu met een oplossing van aluminiumnitraat en kaliloog.
Een leerling moet de stof nikkelcarbonaat hebben voor een experiment, maar dit is niet aanwezig. Hoe kan de leerling toch dit zout verkrijgen binnen een lesuur?
Er staan twee flessen in het laboratorium. De ene fles bevat calciumchromaat en de andere fles magnesiumpermanganaat.
Geef de oplosvergelijkingen van deze zoutoplossingen.
Welke kleur hebben de oplossingen? Maak gebruik van tabel 65.
Wat zal er gebeuren als beide oplossingen bij elkaar komen?
Welke kleur heeft het mengsel bij c?
Na een practicum met koper(II)sulfaat wordt al het afval verzameld in een afvalvat. De TOA gaat het koper terugwinnen, want dit is een zwaar metaal en mag niet zomaar worden weggespoeld. Hoe kan de TOA het koper verwijderen uit het afval?
Er staat een kleurloze oplossing klaar en je moet vaststellen welk zout daarin aanwezig is. De volgende drie proeven worden gedaan:
Bij toevoegen van een natriumchloride-oplossing ontstaat een neerslag.
Bij toevoegen van een natriumsulfaatoplossing ontstaat een neerslag.
Bij toevoegen van een bariumnitraatoplossing ontstaat geen neerslag.
Welk zout kan hier aanwezig zijn? Licht je antwoord toe met behulp van een reactievergelijking.
Pokon is kunstmest voor kamerplanten. Dit kan ammoniumfosfaat of ammoniumnitraat bevatten. Hoe kun je dit onderzoeken? Licht je antwoord toe met stofnamen en (een) reactievergelijking(en).
Diagnostische toets
Ga in het menu links naar 'Opdrachten en Toetsen' en maak de diagnostische toets van hoofdstuk 7.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Je bent aan het eind gekomen van deze e-klas. In dit laatste hoofdstuk staan vijf eindopdrachten. Twee opdrachten zijn groepsopdrachten, de andere drie opdrachten zijn individueel. Je hoort van je docent welke opdracht(en) je precies moet doen.
8.1 Deodorant
Groepsopdracht: Deodorant
Deodorant gebruik je tegen zweet. Zweet komt 24 uur per dag uit kliertjes over het hele lichaam. Vooral in de oksels en op de voetzolen is het aantal zweetklieren erg groot. Vers zweet is op zich reukloos. Maar op de huid zijn altijd bacteriën aanwezig. Als het zweet op de huid in aanraking komt met zuurstof zorgen deze bacteriën voor een omzetting waardoor een sterke geur ontstaat. Er zijn deodoranten die alleen de geur van zweet bestrijden en er zijn deodoranten die ook de zweetproductie beperken, waardoor oksels droger blijven.
1. Zoek in tweetallen een ingrediëntenlijst van een deodorant op. Zoek ook uit waarvoor de ingrediënten dienen (gebruik hiervoor internet). Werk dit uit in jullie portfolio. Als je geen ingrediëntenlijst kan vinden, gebruik dan de volgende (Engelstalige) lijst:
2. Er bestaan ook natuurzuivere deo's die zijn gemaakt van aluin. Aluin is een verzamelnaam voor een aantal chemische verbindingen waarin sulfaten voorkomen. Kort gezegd, wanneer je een paar aluinkristallen in water doet, en goed schudt, dan heb je je eigen deodorant gemaakt.
Maak je eigen deodorant van aluin en water. Zoek eventueel op internet een recept op. Neem je recept op in je portfolio.
Zoek op internet uit hoe aluin werkt. Neem je antwoord op in je portfolio (ongeveer 50 woorden).
Een bekend aluin is KAl(SO4)2. Noteer de formules van de ionen van deze aluin.
In een bepaalde deodorant wordt een ander aluin gebruikt: het kalium-ion is vervangen door een ammonium-ion. Noteer ook de formule van dit aluin.
8.2 Sterke drank
Opdracht: Sterke drank
Dure wodka smaakt toch anders
Mogelijk kunnen kenners echt verschil proeven tussen goedkope en dure wodka, zo valt te lezen in het Journal of Agricultural and Food Chemistry. En dat terwijl wodka per definitie niets anders is dan 40 procent industriële ethanol in zuiver water. Analyse laat nu echter zien dat beide componenten niet ideaal mengen. Er ontstaan clusters waarbij elk ethanolmolecuul wordt omringd door gemiddeld 5,3 watermoleculen. Waterstofbruggen houden de moleculen bij elkaar. Minieme verontreinigingen blijken die H-bruggen echter al merkbaar te verzwakken. De onderzoekers kunnen zich goed voorstellen dat goedkope wodka hierdoor wateriger overkomt.
bron: C2W
Wat is de samenstelling van wodka?
In de tekst hierboven staat dat uit analyse blijkt "dat beide componenten niet ideaal mengen". Wat zou hiermee worden bedoeld?
Uit analyse blijkt dat er clusters van alcohol en water ontstaan. Laat met behulp van een tekening met structuurformules zien hoe dat eruit ziet.
Ouzo en water
Bekijk de video.
4. Leg uit waarom na het toevoegen van water het getoonde verschijnsel optreedt.
5. Probeer met behulp van structuurformules van de hoofdbestanddelen de scheikundige achtergrond te verhelderen.
8.3 Verf en pigmenten
Groepsopdracht: Verf en pigmenten
Verf bestaat grofweg uit drie bestanddelen: een vast deel en twee vloeibare delen. Het vaste deel bestaat uit verfstof; dit is pigment of kleurstof. Het eerste vloeibare deel is het bindmiddel (een natuurlijke of synthetische hars) die na droging vast wordt. Het tweede vloeibare deel is het medium of de verdunner, die verdampt bij het drogen. De verdunner is meestal organisch van oorsprong (zoals terpentijn) maar het kan ook water zijn. Het doel van het verdunnen is om de verf soepeler en strijkbaarder te maken, zodat deze beter kan worden aangebracht.
Sommige oudere verfsoorten zijn door gebruik van bepaalde giftige pigmenten erg schadelijk. Zo werden kinderbedjes in het verleden beschilderd met verf die loodwit bevatte. Ook cadmiumhoudende en arsenicumhoudende verfsoorten werden gebruikt. Het loodwit is inmiddels vervangen door titaandioxide en zinkoxide. De andere giftige pigmenten zijn vervangen door synthetische pigmenten. Desondanks kan zelfs een onschuldige ijzeroxide voor gezondheidsproblemen zorgen door overbelasting van de lever. Bij het werken met verf is het niet genoeg om een mondkapje voor te doen; via de huid dringt zelfs meer schadelijke stof ons systeem binnen.
Beantwoord de vragen. Werk de vragen uit in je portfolio.
Het werken met verf heeft in het verleden veel schilders ziek gemaakt. Een veel voorkomende ziekte bij schilders is OPS. Zoek op internet op wat OPS is. Geef een beschrijving (in ongeveer 50 woorden).
Zoek op of de oplosmiddelen in verf moleculaire stoffen, zouten of metalen zijn. Geef minstens drie voorbeelden van stoffen met hun structuurformules.
Bekende kunstschilders, zoals Rubens, Renoir en Klee, hadden vaak last van reumatische aandoeningen. Men denkt dat deze werden veroorzaakt door de pigmenten die deze schilders veel gebruikten. De pigmenten geel, rood en blauw bevatten vaak zware metalen zoals kwik, cadmium, lood en kobalt. Deze metalen zaten als ionen in zouten. Zoek triviale namen van dergelijke zouten op en geef de zoutformules en de systematische naam. Noem er minstens vijf.
Tot slot voeren jullie het volgende experiment uit. Schrijf een verslag(je) van het experiment.
Zelf verf maken
Benodigdheden: afsluitbare bekertjes/potjes/fotokokertjes, pigment (of anders geraspte bord- of stoepkrijtjes; half krijtje per kleur: rood, geel en blauw), lepels, kommetje volle melk, kwasten, een pot water.
Werk in tweetallen. Neem een kopje of plastic bekertje en vul dat met melk. Pak een eetlepel van het pigment of geraspte krijtje en roer dat door de melk met de kwast. Maak de lepel niet nat, dan kun je er als het nodig is daarna nog makkelijk meer pigment bij doen. Maak zo verf in drie kleuren: rood, geel en blauw. Daarmee kun je weer alle kleuren maken die je wilt. Is de verf klaar? Schenk de verf voorzichtig in een afsluitbaar doosje, kokertje of bakje en zet het weg. Ruim ook de rest van de spullen op en spoel de kwasten goed uit.
8.4 Kunstmest
Opdracht: Kunstmest
Experiment 1: Oplosbaarheid van kunstmest
Kunstmest is een mengsel van verschillende stoffen. Je wilt weten hoeveel massaprocent van kunstmest oplosbaar is. Bedenk een proef om dit te onderzoeken. Je kunt daarbij gebruik maken van de onderstaande materialen. Laat jouw proefopzet controleren door de docent.
benodigdheden:
weegschaal
gedestilleerd water
filtreerpapier
trechter
2 erlenmeyers van 100 mL
brander
kunstmest
Experiment 2: Samenstelling van kunstmest
Je krijgt van je docent een hoeveelheid fijngemalen kunstmest. Je moet zelf uitzoeken wat de samenstelling van deze kunstmest is. Omdat het erg moeilijk is om alles zelf uit te zoeken krijg je vooraf al wat informatie. Zo is bekend dat de kunstmest een mengsel is van twee zouten. Ook weet je dat zout 1 kaliumoxide, magnesiumoxide of calciumoxide is. Zout 2 is kaliumfosfaat, kaliumnitraat, loodnitraat, ammoniumfosfaat of loodfosfaat.
Maak zelf een werkplan en laat dit controleren door je docent. Maak gebruik van de tabellen 45A en 65 uit Binas. Geef de reactievergelijkingen van de reacties die je verwacht.
8.5 As
Opdracht: As
Dit onderzoek kan als praktische opdracht worden uitgevoerd. De opdracht bestaat uit twee delen. In het eerste deel wordt voornamelijk theorie getoetst (zie hieronder) en in het tweede deel wordt het experiment uitgevoerd.
De theorie
Een kampvuurtje bestaat meestal uit het verbranden van droge takken en houtblokken. Als alles goed verbrandt houd je nog altijd as over.
Uit welke stoffen bestaat as?
Om deze vraag te beantwoorden moet je weten uit welke atomen de takken en houtblokken die je verbrand hebt zijn opgebouwd. Bomen en planten zijn opgebouwd uit onder andere koolhydraten, vetten en eiwitten. Deze zogenaamde organische stoffen bestaan voornamelijk uit de atomen koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Daarnaast bevat een plant ook mineralen die de elementen calcium, magnesium, natrium en kalium bevatten. Deze elementen worden dus in een verbrandingsreactie omgezet.
Geef de reactievergelijkingen van de volledige verbrandingen van de genoemde acht elementen.
Welke van deze stoffen zul je niet in de as aantreffen? Leg uit waarom niet.
As bestaat uit witte en zwarte stofdeeltjes. Welke stoffen blijven dus mogelijk achter in de as?
Bedenk een werkplan voor (een) experiment(en) waarin je de stoffen kunt aantonen die in as zijn achtergebleven.
Het experiment
Dit deel wordt uitgedeeld als leerlingen deel 1 hebben beantwoord en ingeleverd.
Over deze module
Documenten
Docentenhandleidingen en toetsen zijn voor docenten verkrijgbaar via de bètasteunpunten: zie colofon.
Aan deze module hebben de volgende mensen gewerkt:
Auteurs:
Mirjam Bleeker, Het Baken Park Lyceum, Almere
Oliver Müller, Bertrand Russell College, Krommenie
Redactie:
Hanna Westbroek, Vrije Universiteit, Amsterdam
Caspar Geraedts, De Praktijk, natuurwetenschappelijk onderwijs, Amsterdam
Technische ondersteuning:
Rob Ouwerkerk, Stedelijk Gymnasium, Haarlem
H. van der Zwaard (Het Baken Park Lyceum, Almere)
Ailan Leito (ailan.net)
Licentie
Deze module is onder de volgende Creative Commons licentie gepubliceerd. Creative Commons Naamsvermelding-Niet-commercieel-Gelijk delen 3.0 Nederland Licentie. Aanvullende informatie vindt u op http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/nl/.
Bronnen
Voor een overzicht van de gebruikte bronnen, zie de bronnenlijst.
Het arrangement E-klas Atomen, bindingen en zouten 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
2015-05-06 14:25:00
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.
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
(Scheikunde, VWO 4) De e-klas Chemische bindingen en zouten zal op deze vragen een antwoord geven. We duiken dus in de binnenste structuur van de materie. Het zal blijken dat we bij het ordenen van stoffen vaak moeten kijken naar de chemische bindingen tussen de atomen of moleculen. In deze e-klas komen de belangrijkste chemische bindingen voorbij.
(Scheikunde, VWO 4) De e-klas Chemische bindingen en zouten zal op deze vragen een antwoord geven. We duiken dus in de binnenste structuur van de materie. Het zal blijken dat we bij het ordenen van stoffen vaak moeten kijken naar de chemische bindingen tussen de atomen of moleculen. In deze e-klas komen de belangrijkste chemische bindingen voorbij.
Je gaat in dit eerste hoofdstuk je kennis over de bouw van atomen en het periodiek systeem opfrissen aan de hand van een aantal opdrachten.
Er bestaan ongeveer 17 miljoen verschillende zuivere stoffen. Om iets meer van die stoffen te begrijpen, delen chemici stoffen in. Dat is één van de dingen die wetenschappers graag doen: het categoriseren van verschijnselen. Elke indeling berust op een bepaald principe. Denk bijvoorbeeld aan het ordenen van boeken in een boekenkast. Je kunt boeken op grootte sorteren omdat het dan beter past, of je sorteert op auteur. Elk systeem heeft zijn voor- en nadelen.
Je leert:
Practicum: Stroomgeleiding door vaste stoffen
Niet alle stoffen zijn gemakkelijk vloeibaar te krijgen. Zo hebben metalen en vooral zouten in het algemeen een hoog smeltpunt. De docent gaat bij enkele van deze vloeistoffen de stroomgeleiding onderzoeken.
De metalen vormen een aparte stofgroep. Niet alleen vanwege de stroomgeleiding die alle metalen vertonen. Welke eigenschappen van metalen ken je nog meer?
Bij het woord zout denk je misschien alleen aan het zout dat je in de keuken gebruikt. Maar er bestaan nog veel meer zouten. Een zoutoplossing geleidt stroom, terwijl gedemineraliseerd water dat niet doet. Op grond hiervan kunnen we concluderen dat er in een zout geladen deeltjes aanwezig zijn. Deze geladen deeltjes noemen we ionen.
Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. De atomen van een molecuul zitten door middel van atoombindingen aan elkaar. Hoe zo'n atoombinding tot stand komt kunnen we het best duidelijk maken aan de hand van de kleinst mogelijke verbinding: een waterstofmolecuul (zie 4.7).
Atomaire stoffen geleiden geen stroom. Een uitzondering is 
Hiernaast zie je enkele soorten nagellakremover. Nagellakremover ruikt nogal sterk. Je zou het meteen merken wanneer de dop niet goed op het flesje zou zitten.
Olijfolie ruik je nauwelijks.
De bindingen in moleculaire stoffen gaan we nader bestuderen. Als je een vaste moleculaire stof verwarmt gaat de vaste stof op een gegeven moment over naar de vloeibare fase. Bij verwarmen krijgt de stof namelijk steeds meer energie. Door de extra energie gaan de moleculen sneller bewegen en in de vloeibare fase bewegen ze door elkaar. Maar ook in een vloeistof blijven de moleculen nog wel bij elkaar: er is nog steeds een aantrekkingskracht.
Practicum: Winegums in water
In een waterstofmolecuul (H2) bevinden de bindende elektronen zich precies tussen beide atomen. Beide atomen "trekken" even sterk aan de elektronen.
In een waterstoffluoridemolecuul (HF) worden de bindende elektronen (hier groen afgebeeld) sterker door het fluoratoom aangetrokken. Een (vereenvoudigde) weergave van een polaire atoombinding is:
Practicum: Elektrostatische wisselwerking
omringingsgetal 2
omringingsgetal 3
omringingsgetal 4 
Je hebt gezien dat de elektrovalentie van een ion alleen voor de groepen 1, 2 en 13 t/m 17 rechtstreeks uit het periodiek systeem afgeleid kunnen worden. De groepen 3 t/m 12 bevatten allemaal metalen die positieve ionen kunnen vormen. De ionen uit deze groepen kunnen vaak verschillende ladingen hebben.
Kalkaanslag is een verschijnsel dat iedereen wel kent. Het komt voor in badkamers, de waterkoker en soms in wasmachines. Kalkaanslag heeft als verhoudingsformule CaCO3.
DINSDAG 14 FEBRUARI 2012
Practicum: Wit of blauw kopersulfaat
Deodorant gebruik je tegen zweet. Zweet komt 24 uur per dag uit kliertjes over het hele lichaam. Vooral in de oksels en op de voetzolen is het aantal zweetklieren erg groot. Vers zweet is op zich reukloos. Maar op de huid zijn altijd bacteriën aanwezig. Als het zweet op de huid in aanraking komt met zuurstof zorgen deze bacteriën voor een omzetting waardoor een sterke geur ontstaat. Er zijn deodoranten die alleen de geur van zweet bestrijden en er zijn deodoranten die ook de zweetproductie beperken, waardoor oksels droger blijven.
Portfolio
