Het grootste verschil tussen een mens en een dier is het vermogen om vragen te stellen en daarover na te denken. Jij hebt vast ook wel eens nagedacht over het ontstaan van de mensheid en het verschil in het klimaat tussen de continenten. Door deze nieuwsgierigheid gaan mensen opzoek naar antwoorden door de wereld om hen heen te onderzoeken. In de loop van de jaren zijn de bevinden opgeschreven en scholen gesticht om de wereld beter te begrijpen.
De onderzoeken die werden gedaan werden geordend naar onderwerp en na een tijd ingedeeld in verschillende vakgebieden. Binnen de natuurwetenschappen worden waarnemingen en gebeurtenissen verklaard aan de hand van opgestelde onderzoeksvragen en de experimenten die antwoorden geven. Biologie, natuurkunde en de scheikunde vormen samen de onderwerpen binnen de natuurwetenschappen.
Vraag 1. Studie keuze
a. Wat vond jij van het schoolvak scheikunde in het derde leerjaar?
b. Ga jij het volgende schooljaar scheikunde volgen in het vierde leerjaar? Geef minimaal 1 argument voor jouw keuze.
Filosofen waren mensen in de Oudheid die van het vragenstellen hun beroep hadden gemaakt. De vragen van de filosofen gingen over alles wat zij om zich heen zagen. Zij observeerde hun leefwereld en wat er in gebeurde. Door het observeren deden zij waarnemingen waarmee zij hun vragen probeerden te beantwoorden.
Een bekende filosoof Democritus dacht dat materie opgebouwd was uit kleine deeltjes, welke hij atomen noemde. Het is een afgeleide van het woordt 'atomos'. wat ondeelbaar betekend. In die tijd was hij een voorloper met deze gedachten, alleen is het nu ouderwets. Door het doen van verschillende onderzoeken weten wij materie bestaat uit atomen en atomen op hun beurt ook weer uit kleine deeltjes bestaan en dus niet ondeelbaar is.
Vraag 2. Experimenten
a. Beschrijf het leukste experiment/practicum dat jij dit schooljaar hebt gedaan.
b. Beschrijf de bijzonderste waarneming die jij dit schooljaar hebt gedaan.
De Middeleeuwen (ca. 500 - ca. 1500)
Na de Oudheid kwam het Christendom op en werden alle filosofische gedachten die niet samengingen met 'de leer van God' gezien als fout. Enkele gedachten van filosofen zijn in die tijd iets omgebouwd zodat ze naast de doelstellingen van de Kerk konden blijven bestaan.
Om de kerkelijke doelstellingen te behalen werden er veel scholen gesticht in de middeleeuwen. In de scholen werd met behulp van verschillende onderzoek dichterbij het 'Goddelijke' te komen. Door het documenteren van de onderzoeken kan hier gesproken worden van het ontstaan van de wetenschap.
Aan het eind van de middeleeuwen werden mensen kritischer naar de kerk en werden de gedachtengoed van de filosofen weer gebestudeerd.
Al tijdens de Oudheid waren er mensen die experimenten deden met de materie die zij in hun directe leefomgeving tegen kwamen. Deze mensen werden de alchemisten genoemd, de voorlopers op de scheikundigen van nu. In die tijd heerste er een myhte rondom 'de Steen de Wijzen', een stof dat verschillende magische eigenschappen zou bevatten. De stof zal de vinder onstreffelijk maken en alles in goud kunnen veranderen.
Een bekende alchemist is Nicolas Flamel (1340-1418), welke naam ook gebruikt is voor de personage in het boek Harry Potter en Steen der Wijzen van J.K. Rowling.
Vraag 3. Religie en wetenschap
a. Leg uit of jij religieus bent of niet.
b. Leg uit of iemand religieus kan zijn en een wetenschapper in de natuurwetenschappen.
Mensen werden aan het eind van de Middeleeuwen kritisch en hierdoor verloor de kerk een deel van zijn macht. In scholen en universiteiten kwam hierdoor meer ruimte om zelfstandig onderzoek te doen naar onderwerpen die eerst tegen de doelen inging van de kerk. De geschriften uit de Oudheid werden weer gelezen en er werden andere antwoorden, ook wel conlcusies genoemd, gevonden op onderzoeksvragen door nieuwe experimenten.
Doordat de elite experimenten en uitvindingen zagen als amusement en het vergroten van hun status, was er veel geld beschikbaar voor onderzoek. De welgestelde burger had een groot interresse naar de bizarre dingen in de natuur, zoals onbekende dieren en planten uit het net ontdekte Amerika, 'de nieuwe wereld'. Deze planten en dieren werden dan tentoongesteld in een rariteitenkabinet (afgeleid van het woord 'raar').
Vraag 4. Rariteitenkabinet
Mensen kunnen van alles verzamelen, van miniatuur auto's tot postzegels.
a. Wat verzamel jij of zou jij wel willen verzamelen?
b. Wat is de raarste verzameling waar jij ooit van hebt gehoord?
Vraag 5. Juist of onjuist?
Leg uit of de volgende uitspraken juist of onjuist zijn:
a. Het zien van het smelten van een blokje boter is een waarneming.
b. Wanneer een leerling een witte stof ziet ontstaan, is dat een conclusie.
Vanaf de zeventiende eeuw ging ook de politiek de wetenschap zien als iets belangrijks. Zoals de Engelse filosoof Francis Bacon (1561 -1626) zei; "Kennis is macht", zo zag de politiek kennis als een middel om sterker te zijn dan andere landen. Scholen en Universiteiten kregen een belangrijkere betekenis in de maatschappij, waardoor de wetenschap zich sneller kon ontwikkelen.
Een belanrijke ontwikkeling in de wetenschap zijn de strakke regels rondom een onderzoek. Hierdoor zijn er vaste stappen ontstaan om een onderzoek vorm te geven en hoe een onderzoek moet worden gepubliceerd. Deze regelgeving zorgt ervoor dat een onderzoek goed wordt uitgevoerd en dat alle bevindingen gemakkelijk gedeeld kunnen worden over de gehele wereld.
Vraag 6. Vervolg opleiding
a. Welk beroep wil jij later beoefenen?
b. Welke studie wil jij na de middelbare school volgen?
Tijdens de zoektocht naar de Steen der Wijzen zijn er veer experimenten uitgevoerd om de stof te vinden. Alchemisten gooiden verschillende stoffen bij elkaar, verwarmde stoffen en lieten verschillende chemische reactie plaats vinden in de hoop dat de Steen de Wijzen zal ontstaan. De basis stoffen waarmee de alchemisten werkte waren kwik, natrium en vitriool.
Omdat alchemie vaak werd vergeleken met tovernarij en heksenarij, moesten veel alchemisten in het geheim te werk gaan. Veel geschriften van de alchemisten zijn dan ook onleesbaar voor ons, omdat zij communiceerde in geheimtaal. Hierdoor was de kans om opgepakt te worden kleiner.
Vraag 7. Samenstelling van de Steen der Wijzen
De alchemisten waren continue bezig om de juiste samenstelling van stoffen te vinden om de magische Steen de Wijzen te verkrijgen. Ga voor de vragen uit van een mengsel van kwik, natrium en vitriool. Een alchemist heeft 26,0 gram kwik gebruikt en 0,550 kg vitriool en nog een klein restje natrium. Vitriool heeft een massapercentage van 95% in dit mengsel.
a. Bereken de totale massa van het mengsel in gram.
b. Bereken de massa van het restje natrium.
c. Bereken de massa percentage van het restje natrium.
Toetsvraag
Nep goud
Om nep goud te onderscheiden van echt goud kunnen er een aantal experimenten worden uitgevoerd. Wanneer een bepaalde stofeigenschap van goud niet aanwezig is bij het ‘goud’ wat gecontroleerd wordt op echtheid, dan is het nep goud.
1p
a
Jij wilt de echtheid van een ‘goud’ voorwerp onderzoeken. Geef de onderzoekvraag van jouw onderzoek.
2p
b
Beschrijf een experiment in een stappenplan. Kies hiervoor één stofeigenschap van goud dat jij wilt onderzoek;
- goud is niet magnetisch
- goud reageert niet met zuurstof in water
Uit het experiment blijkt dat het voorwerp echt van goud kan zijn gemaakt. Toch ga jij naar een juwelier om het te laten controleren door een expert. De juwelier komt er achter dat het voorwerp gemaakt is van een mengsel van goud en koper.
1p
c
Leg uit of de ontdekking van de juwelier een waarneming of een conclusie is.
Het mengsel van goud en koper wordt ook wel tumbaga genoemd. Tumbaga werd veel gebruikt in Zuid-Amerika om religieuze voorwerpen te maken. De samenstelling lag niet vast en varieerde hierdoor van mengsels met 97% goud tot mengsels met 97% koper. Soms zat er ook nog zilver in het mengsel verwerkt.
2p
d
Bereken de massa van het goud en het koper in gram in een voorwerp van 0,34 kg. Dit voorwerp bestaat 5% uit goud en 300 gram uit koper. De rest van het mengsel bestaat uit zilver.
Dichtheid van Goud
De dichtheid is ook een stofeigenschap dat gebruikt kan worden om te controleren of een voorwerp gemaakt is van zuiver goud. Een massief goudkleurig beeldje heeft een masssa van 65 g en een volume van 5,0 cm3. De dichtheid van goud is 19,3 cm3.
Chocoladehagelslag bevat 72 massa% suiker. Op een boterham gaat 23 gram hagelslag.
2p
a
Bereken hoeveel gram suiker je binnen krijgt als je één boterham met hagelslag eet.
Om de hagelslag te late plakken op het brood, kan boter worden gebruikt. In Europa mag voedsel pas de naam boter hebben als er 80% melkvet in zit. Bij een controle blijkt een stuk boter van 145 gram 115 gram melkvet te zitten.
2p
b
Laat met een berekening zien of dit stuk boter de naam ‘boter’ mag dragen.
De Amerikaanse ‘peanut butter’ mag niet verkocht worden als pindaboter, maar wel als pindakaas.
1p
c
Leg uit waarom het product niet als pindaboter mag worden verkocht.
In boter zitten ook de vitamine A, D en E. In 100 gram boter zit 2,32 mg vitamine E, dat is 15% van de dagelijkse behoefte.
2p
d
Bereken hoeveel gram vitamine E jij per dag nodig hebt.
1p
e
Laat zien hoeveel gram boter jij op een dag zou moeten eten om genoeg vitamine E binnen te krijgen.
Elke stof op aarde is opgebouwd uit moleculen, een deeltje dat zorgt voor de specifieke stofeigenschappen waaraan de stof is te herkennen. Een molecuul kan heel groot, maar ook heel klein zijn. De stof kan een gele kleur hebben of juist helemaal doorzichtig zijn en hierdoor geen kleur bevatten.
Stofeigenschappen en vormeigenschappen
Alchemisten bestudeerde de stoffen om zich heen om de Steen der Wijzen te creëren. Zij keken naar de stofeigenschappen, eigenschappen waaraan een stof altijd herkent kan worden. Dit kan bijvoorbeeld de kleur, geur en smaak zijn van een stof. Maar ook het smeltpunt, kookpunt, oplosbaarheid, brandbaarheid en dichtheid zijn stofeigenschappen.
Soms verwarren mensen een vormeigenschap met een stofeigenschap. Vormeigenschappen zijn eigenschappen van een stof die kunnen veranderen, terwijl de stof wel het zelfde blijft.
Vraag 8. Vorm- of stofeigenschappen
a. Geef een vorm- en een stofeigenschap van een houtentafel.
b. Geef een vorm- en een stofeigenschap van een glazen drinkbeker.
Stofeigenschappen
Hieronder worden enkele stofeigenschappen gegeven en beschreven. Er zijn er naast dit rijtje nog heel wat eigenschappen waarmee een stof kan worden herkent.
- Kleur, geur- en smaak
Opvallende stofeigenschappen zijn de kleur, de geur en de smaak van een stof. Maar natuurlijk moet er tijdens een les scheikunde de veiligheid in acht worden genomen en kunnen stoffen nooit geproeft worden en kan er ook niet altijd geroken worden aan een stof.
- Dichtheid
Hoe dicht de moleculen op elkaar zitten in de stof, bepaald de dichtheid van een stof. De massa per een bepaald volume is kenmerkend voor een stof.
- Buigzaamheid
Of een stof buigzaam is hangt af van de krachten tussen de moleculen in een stof.
- Brandbaarheid
De ene stof kan wel heel goed branden, terwijl de andere stof niet aan te steken is. Aangezien een verbranding niks anders is dan de reactie met zuurstof, hangt het af van de stof of hij kan reageren met het zuurstofmolecuul.
- Oplosbaarheid
Bij oplosbaarheid wordt vaak meteen aan water gedacht als oplosmiddel. Maar of een stof oplosbaar is in zoutzuur of in een vet, is ook een stofeigenschap.
- Smeltpunt
Een vaste stof kan overgaan naar een vloeistof, dit wordt het smeltpunt genoemd.
- Kookpunt
Het moment dat een vloeistof overgaat in de gasfase, is het kookpunt. Vaak worden er dan gasbelletjes in de vloeistof waargenomen, welke ontsnappen aan de oppervlakte van de vloeistof.
- Zuurtegraad
Of een stof zuur is of juiste het tegenovergestelde, een base, kan gecontroleerd worden met pH-papier.
Vraag 9. Stofeigenschappen
a. Noem nog een stofeigenschap die hier boven nog niet genoemd is.
b. Elke dag gebruiken wij stofeigenschappen om stoffen van elkaar te onderscheiden. Geef een voorbeeld van een situatie dat jij stofeigenschappen gebruikt om stoffen of dingen uit elkaar te houden.
Fasenovergangen
Smeltpunt en kookpunt
De fase waarin in stof zich bevindt (gas, vloeibaar of vast) wordt bepaald door het smeltpunt of het kookpunt van de stof. Wanneer water zich in een omgeving bevindt waar het -10 oC is, bevindt water zich in de vaste fase. Water is vloeibaar wanneer het 75 graden warmer is en een gas wanneer de temperatuur hoger is dan 100 oC. De temperatuur waarbij water van vast naar vloeibaar gaat, wordt het smeltpunt genoemd. Het kookpunt is bereikt wanneer een vloeistof naar de gasfase overgaat.
Vraag 10. Tabel 40A in de BINAS
Voor het beantwoorden van de volgende vragen heb jij tabel 40A nodig uit de BINAS. Deze is te vinden onderin deze wikiwijs.
a. Wat is het smeltpunt en het kookpunt van goud in graden Celsius.
b. In welke fase is de stof strontium bij kamertemperatuur (24oC)?
c. In welke fase is de stof argon bij kamertemperatuur?
d. In welke fase is de stof kwik bij kamertempratuur?
Fasenovergangen
Hieronder staat een schematische weergave van de mogelijke faseovergangen van een stof. Wanneer een stof weinig energie bevat en dus koud is, bewegen de moleculen in de stof weinig en zal de stof in de vaste fasen zitten. Wanneer er energie, vaak is dat warmte, wordt toegevoegd gaan de moleculen rustig bewegen gaat de stof over in een vloeistof. Pas wanneer de moleculen veel energie bevatten gaat de stof over in de gasfasen en zitten de moleculen ver uit elkaar.
Fasenovergangen
Weergaven van de faseovergangen in een grafiek
Hiernaast staat in een grafiek de temperatuur uitgezet tegen de tijd. Een vaste stof wordt verwarmt, waardoor het vloeistof wordt en na zelfs overgaat in een gas, wanneer de stof nog meer wordt verwarmd. De energie in de stof neemt dus steeds meer toe, maar dat is niet altijd te zien aan de temperatuur van de stof. Wannneer alleen de temperatuur wordt gemeten, ziet de grafiek eruit zoals hiernaast.
In de grafiek is dus alleen de temperatuur als energie gemeten, de bewegingsenergie van de moleculen is hierin dus niet terug te zien. Wanneer een stof wordt opgewarmt gaan bij een faseovergang de moleculen sneller bewegen. Hierdoor gaat alle warmte over in de bewegingsenergie en blijft er niks over om de temperatuur van de stof te laten toenemen.
Vind jij het dit een lastig onderwerp? Kijk dan naar het volgende filmpje; http://www.schooltv.nl/share/WO_NTR_429053.
Vraag 11. Fasenovergang
Hoe heten de volgende faseovergangen?
a. water (g) → water (s)
b. zwavel (s) → zwavel (l)
c. jood (s) → jood (g)
d. kaarsvet (l) → kaarsvet (s)
e. alcohol (g) → alcohol (l)
f. butagas (l) → butagas (g)
De fase van een stof bij kamertemperatuur wordt bepaald door de VanderWaalsbindingen
De afbeelding hierboven laat zien dat moleculen in de vaste stof jood netjes gerangschikt zitten in een rooster. De jood-moleculen trillen ligt op hun plek, maar kunnen niet vrij bewegen door de sterke VanderWaalsbinding.
De stof broom is een vloeistof bij kamertemperatuur. Dit betekend dat de moleculen redelijk wat energie bevatten en ondanks de VanderWaalsbinding vrij langs elkaar heen bewegen.
Chloor is een gas bij kamertemperatuur, de moleculen bevatten erg veel energie. Doordat de moleculen zoveel energie bevatten, is de VanderWaalsbinding helemaal opgeheven en bewegen moleculen vrij door de ruimte heen.
Vraag 12. Faseovergangen zichtbaar in een grafiek
a. Geef de smelt- en kookpunten van broom, jood en chloor in graden celsius.
b. Teken een grafiek van -100oC tot 100oC.
Voor een experiment zijn de stoffen broom, jood en chloor alle drie in een andere ruimte gebracht. Deze ruimtes worden langzaam verwarmd tot 100oC. Tijdens het verwarmen wordt de temperatuur van elke ruimte gemeten.
c. Teken in de grafiek van vraag b. de drie lijnen die horen bij de meetwaarden van het experiment. Geef duidelijk aan welke stof bij welke lijn hoort.
Zuurtegraad
Zuur en basisch
In het nieuws wordt wel eens gesproken over zure regen. Toch zou jij niet zeggen dat die regen een zure smaak heeft, wanneer jij het zou proeven. Binnen de scheikunde is er namelijk een indeling in zure en basische stoffen, waarbij de schaal loopt van 0 tot en met 14, waarbij de waarde de pH wordt genoemd. Hierbij is pH = 0 het zuurst en pH= 14 noemen ze basisch, waarbij een stof neutraal wordt genoemd bij de pH-waarde van 7. Hieronder is de pH-schaal weergegeven.
De pH van lichaamsvloeistoffen van een gezond persoon varieert nogal, zie de tabel hiernaast.
a. Welke van deze vloeistoffen is altijd zuur?
b. Welke van deze vloeistoffen is altijd basisch?
c. Welke kunnen neutraal zijn?
De pH van je maagsap en van je urinde kunnen behoorlijk veranderen.
d. Wat kan hiervan de oorzaak zijn?
De pH van bloed verandert bijna niet.
e. Waarom is het belangrijk dat de pH van bloed contstan blijft?
Indicator
Om de aanweigheid van een bepaalde stof te kunnen aantonen kan een indicator worden gebruikt. Een indicator is een stof dat van kleur verandert wanneer een speciek andere stof in de buurt is. Hieronder staat een tabel waarin enkele indicatoren staan weergegeven.
De zuurtegraad van een stof kan worden bepaald aan de hand van universeel inicatorpapier. Dit papiertje is een inicator voor een bepaalde zuurtegraad. Hieronder staat het kleurenschema met de daarbijhorende zuurtegraad. Wanneer het universele indicatorpapiertje in de vloeistof wordt gehouden zal het verkleuren.
Vraag 14. Indicatoren
Geef bij de volgende opdrachten het stappenplan voor het experiment dat jij zou moeten uitvoeren.
a. Aantonen dat jij koolstofdioxide uitblaast.
b. Bewijzen dat afwasmiddel een basische stof is.
c. Laten zien dat er in een gevulde koek geen spijs zit maar een papje gemaakt met witte bonen.
a. Bekijk het volgende filmpje en noteer de betekenissen van de gevarensymbolen.
b. Welk gevaren symbool hoort bij natrium? Bekijk het volgende filmpje.
Grenswaarden
In de scheikunde les wordt er vaak gevraagd of een stof giftig is. Eigenlijk is elke stof giftig, maar elk in zijn eigen mate. Ook water kan giftig zijn omdat gezonde nieren maar 0,8 tot 1 liter water kunnen uitscheiden. Maar van de stof kwik moet jij niet langer dan 8 uur in een ruimte zijn met meer dan 0,02 mg per m3 in de lucht.
Om de grenswaarde aan te geven van gevaarlijke stoffen, zijn er in landen verschillende manieren ontstaan. Hieronder worden er twee belangrijke behandeld. Daarnaast is er ook de ADI, welke vaak wordt gebruikt voor voedingsmiddelen.
Maximale Aanvaarde Concentratie
De MAC-waarde is de maximale concetratie van een gas, damp of nevel van een stof in de lucht op een werkplek. De eenheid die gehanteerd wordt voor gassen is ppm (parts per million). Voor vaste stoffen is de eenheid mg/m3.
Vraag 16. Urine
Varkens stoten het sterkend ruikende gas ammoniak uit via hun urine. De MAC-waarde van ammoniak is 14 mg/m3.
a. Bereken hoeveel ammoniak maximaal aanwezig mag zijn in een varkenstal van 6 m bij 20 m bij 4 m.
Per jaar stoot een varken 2,5 tot 3 kg ammoniak per jaar uit.
b. Bereken in hoeveel dagen de MAC-waarde is bereikt wanneer de lucht niet wordt ververst in een varkenstal. Ga uit van een jaar met 356 dagen.
Mediaan Lethal Dose
LD50 of LD50 is de hoeveelheid van een stof waarbij 50% van een populaite tot de dood leidt. De LD50 wordt meestal gegeven in microgram of milligram per kg levend wezen.
Aanvaardbare Dagelijkse Inname
De ADI is de hoeveelheid van een stof die levenslang dagelijk kan worden ingenomen zonder dat er noemenswaardige gezondheidsrisico's zijn. De waar wordt gewoonlijk uitgedrukt in milligram per kg lichaamsmassa per dag.
Vraag 17. ADI-waarde
De ADI-waarde voor ijzer is 0,8 mg per kg lichaamsgewicht. De ADI-waarde voor tin is 2 mg per kg lichaamsgewicht.
a. Wat betekent het begrip ADI-waarde?
b. Welk metaal is giftiger, ijzer of tin? Leg je antwoord uit.
In vroegere tijden werd er wijn uit tinnen bekers gedronken. Wijn heeft een pH die lager is dan 7, waardoor er tin oplost in de wijn. Hierdoor kwam het regelmatig voor dat iemand uit die tijd een tinvergiftiging opliep.
c. Hoeveel tin moet iemand van 57 kg binnen krijgen om een tinvergiftiging op te lopen?
Vraag 18. Arseen
De ADI-waarde van arseen is 0,002 mg per dag per kg lichaamgewicht.
a. Bereken hoeveel mg arseen jij per dag maximaal mag binnen krijgen.
In 1 liter drinkwater mag maximaal 0,050 mg arseen aanwezig zijn.
b. Bereken hoeveel drinkwater jij maximaal mag drinken, als de maximale aanvaardbare hoeveelheid arseen aanwezig is in drinkwater.
De LD50rat is 783 per kg lichaamsgewicht.
c. Bereken hoeveel arseen 50% van een groep van 160 ratten kan doden als de ratten gemiddeld 500 gram wegen.
Toetsvraag
Stofeigenschappen
Methaan is een kleurloos en geurloos gas bij kamertemperatuur. Het is zeer brandbaar en kookt bij -164oC.
2p
a
Noem alle stofeigenschappen van methaan die in de bovenstaande tekst beschreven staan.
1p
b
Leg uit of er bij methaangas sprake is van VanderWaalsbindingen.
2p
c
Leg uit wat een hogere dichtheid heeft: vast methaan of vloeibaar methaan.
Time Buster
Om de waslaag van vloeren te verwijderen kan het product ‘Time Buster’. Gebruik het etiket hieronder om de volgende vragen te beantwoorden.
1p
a
Leg uit of ‘Time Buster’ een zure of een basische stof is.
2p
b
Leg uit hoe de pH verandert als van ‘Time Buster’ een oplossing van 1:10 wordt gemaakt.
Onder het kopje ‘Schadelijk’ op het etiket staat de tekst die hoort bij een gevarensymbool. Dat gevarensymbool is nu weggelaten.
1p
c
Welk gevarensymbool hoort weergegeven te worden op het etiket van ‘Time Buster’?
Azijn
Een oplossing van azijnzuur in water wordt azijn genoemd.
1p
a
Hoe kan jij zien dat azijn een oplossing is?
1p
b
Leg uit of azijnzuur een hydrofiele of een hydrofobe stof is.
In de winkel kan azijn worden gekocht met 4 – 15 volume% azijnzuur. Een fles van 200mL azijn heeft een 20 volume%.
2p
c
Hoeveel water moet toegevoegd worden om een azijn te verkrijgen met maximaal een 15 volume% azijnzuur.
Sucralose
Van suiker kan de kunstmatige zoetstof sucralose worden gemaakt die dezelfde smaak heeft als suiker. Sucralose kan alleen niet worden afgebroken door het lichaam. In een dierenonderzoek heeft sucralose een negatief effect op de darmflora. Een volwassen man met een lichaamgewicht per 70 kg mag maximaal 1,12 mg sucralose per dag binnen krijgen.
2p
a
Bereken de ADI-waarde (mg/kg).
2p
b
Bereken hoeveel een volwassen vrouw van 55 kg binnen mag krijgen.
In plaats van een suikerklontje van 3,9 g kan een zoetje worden gebruikt waar sucralose in verwerkt zit. Een zoetje weegt 0,018 g, veel minder dan een suikerklont, maar is ongeveer 550 keer zoeter dan suiker.
2p
c
Bereken hoeveel suikerklontjes moeten worden opgelost in de thee om dezelfde zoetwaarde te verkrijgen als in één thee kopje waar één zoetje is in opgelost.
Zuivere stof en mengsels
Zuivere stof en mengsels en het molecuulmodel
Zuivere stof en mengels
Tot nu toe hebben wij gekeken naar zuivere stoffen, een stof waarbij één soort molecuul in voorkomt. Alleen komen stoffen op aarde bijna niet voor in zuivere vorm. Veel stoffen zijn gemixd met andere stoffen, waardoor er een mengsel ontstaat. Een mengsel kan bestaan uit twee verschillende stoffen of meer verschillende stoffen.
Zuiver water en kraanwater in vaste vorm
Molecuulmodel
Vraag 19. Molecuulmodel
Om beter te begrijpen wat er op moleculair niveau met een stof gebreurd, wordt het molecuulmodel gebruikt. Gebruik voor vraag a de afbeelding hiernaast.
a.Leg uit of hier met behulp van een molecuulmodel een zuivere stof of een mengsel wordt weergegeven.
Wanneer twee vloeistoffen samen worden gevoegd, kan het zijn dat de vloeistoffen niet in elkaar oplossen. De dichtheid van de stof bepaald welke stof bovenop drijft.
b. Teken met behulp van he moleuulmodel een weergave van twee vloeistoffen die niet in elkaar oplossen.
c. Olie en water mengen niet, olie drijft op water. Leg uit welke stof dan de laagste dichtheid heeft.
Vraag 20. Water
In rivierwater zijn opgeloste stoffen aanwezig.
a. Waar komen die stoffen vandaan?
In regenwater zitten geen vaste stoffen opgelost.
b. Hoe komt dat?
Soorten mengsels
Zuiver of een mengsel
Een zuivere stof bestaat uit maar één soort stof. Deze stof kan dus bestaan uit één soort atoom, zoals bij zuivere metalen. Maar bij moleculaire stoffen kan het zijn dat het molecuul is opgebouwd uit verschillende atomen, maar toch een zuivere stof is. Het molecuul wordt namelijk gezien als de bouwsteen van de stof. Wanneer er verschillende moleculen bij elkaar zitten, wordt het wel een mengsel genoemd.
Soorten mengsels
Het mengen van twee of meer stoffen kan door de stofeigenschappen steeds anders verlopen. Sommige stoffen mengen niet goed samen, de andere stoffen mengen pas als ze samen in gas vorm zijn. De bekenste mengsels zijn een oplossing, een suspensie en een emulsie.
- Oplossing
Een oplossing is een mengsel van een vloeistof met een vaste stof, een vloeistof met een ander vloeistof of een vloeistof met een gas. Dit mengsel is altijd helder, jij kan er altijd door heen kijken. Wel kan een oplossing een kleurtje hebben, maar is dan wel homogeen (helemaal hetzelfde).
- Suspensie
Een mengsel waarbij een vloeistof gemixd is met een vaste stof, waarbij de vaste stof niet oplost, wordt een suspensie genoemd. Doordat de vaste stof niet oplost, is een suspensie altijd troebel. Als het mengsel een tijd blijft staan, zal de vaste stof naar de bodem zinken. Omdat het mengsel niet overal het zelfde eruit ziet, wordt het ook wel heterogeen genoemd. Een voorbeeld van een suspensie is sinaasappelsap.
- Emulsie
Een emulsie is een mengsel van twee vloeistoffen die niet goed of helemaal niet met elkaar kunnen mengen. Hierdoor ontstaat een tweelagensysteem, waarbij de ene vloeistof drijft op de andere vloeistof. Denk hierbij aan olie op water. Door heel hard te schudden, lijken de twee vloeistoffen misschien te mengen. Maar als het mengsel een tijd blijft staan, zal het weer ontmengen.
Hydrofiel en Hydrofoob
Al het leven op aarde heeft water nodig om te overleven en daarom is het een erg belangrijke stof. Doordat water zo belangrijk is, wordt het wel of niet oplossen van een stof in water ook gezien als iets belangrijkst. Wanneer een stof oplosbaar is in water, wordt de stof hydrofiel genoemd. Een stof dat niet kan oplossen of mengen met water wordt hydrofoob genoemd.
Wanneer een hydrofiele vloeistof en een hydrofobe vloeistof worden gemixt, wordt er een emulsie gevormd. De twee lagen kunnen wel met elkaar worden gemengd als er een emulgator wordt toegevoegd.
Hiernaast is een afbeelding weergegeven van de werking van een emulgator.
a. Leg uit of de volgende uitspraak juist is: ' Een emulgator heeft hydrofiele en hydrofobe eigenschappen.'
In de afbeelding is een olie-in-water-emulsie te zien.
b. Teken op dezelfde manier een water-in-olie-emulsie.
Andere soorten mengsels
Hieronder staan nog een aantal andere mengsels kort beschreven.
- Rook
Een troebel mengsel van vaste deeltjes in gasdeeltjes.
- Schuim
Een mengsel waarbij gasbelletjes opgesloten zijn in een vaste stof of een vloeistof. Dit mengsel is onstabiel.
- Nevel
Een troebel mengsel van vloeibare deeltjes in gasdeeltjes.
- Legering
Een mengsel van twee of meerdere metalen. Deze mengsels hebben dan een combinatie van de stofeigenschappen van de metalen waaruit ze bestaan.
Vraag 22. Mengsels
In de linkerrij staan stoffen, on de rechterrij staan soorten mengsels. Verbind de juiste stof met het juiste soort mengsel.
A
Slagroom
1
Rook
B
Limonade
2
Suspensie
C
Haarspray
3
Nevel
D
Bluspoeder
4
Oplossing
E
Modder
5
Schuim
Zuivere stof en mengsels in een grafiek
Smelt- en kooktraject
Bij een mengsel is er een mix ontstaan van twee of meerdere stoffen, waardoor stofeigenschappen ook gemixt zijn. Hierdoor heeft een mengsel geen duidelijk smeltpunt, maar is er in de grafiek een gemiddelde temperatuur te zien van de stoffen. Aangezien het geen vast punt meer is, wordt het moment van smelten ook wel een traject genoemd. Ook kookpunten zijn hierdoor verandert in kooktrajecten.
Smelt- en kooktraject
Stollen van een mengsel weergegeven in een grafiek
Vraag 23. Stollen
Bij 1800 graden Kelvin zit er een knik in de grafiek.
a. Welke stof stolt het eerst, de stof met hoogste smeltpunt of de stof met het laagste smeltpunt.
Rond 950 graden Kelvin zit weer een knik in de grafiek.
b. Leg uit wat ervoor zorgt dat er weer een knik in de grafiek zit.
c. Zoek in tabel 40A op welke stoffen er in dit mengsel kunnen zitten.
Concentratie
Wanneer een vaste stof opgelost wordt in vloeistof kan het een oplossing of een suspensie worden. Om aan te geven hoeveel van de vaste stof opgelost is in de vloeistof, kan de concentratie worden gegeven. De concentratie wordt vaak weergegeven in gram per liter. De berekening staat hieronder weergegeven.
Limonadesiroop is erg zoet omdat er veel suiker in zit. De fabrikant lost 700 gram suiker op in één liter. Gelukkig moet het eerst nog worden verdund.
Simon maakt een glas limonade door 10 mL aan te vullen tot 200 mL. Yvonne maakt ook limonade, maar neemt 15 mL siroop en vult dit aan tot 250 mL.
a. Bereken de concentratie van de suiker in het glas van Simon.
b. Bereken de concentratie van de suiker in het glas van Yvonne.
c. Wie krijgt uit eindelijk de meeste suiker binnen?
Toetsvraag
Mengsels in reageerbuizen
Erik heeft vier reageerbuizen met daarin de volgende stoffen:
Reageerbuis
Stof
1
alcohol
2
slaolie
3
suiker
4
zand
2p
Erik voegt aan elke reageerbuis water toe en hij schudt het mengsel. Geef bij elke reageerbuis wat voor soort mengsel er ontstaat.
Smelten en koken
Een vaste stof wordt gesmolten en daarna rustig afgekoeld. Na verloop van tijd is alle stof gestold. Tijdens het afkoelen wordt elke twee minuten de temperatuur gemeten. De tabel hieronder geeft het temperatuursverloop aan tijdens het stollen.
2p
a
Maak een diagram van de meetresultaten (een schets). Zet de tijd op de x-as en de temperatuur op de y-as.
Tijd (min)
Temperatuur (oC)
0
79
2
73
4
67
6
61
8
59
10
57
12
51
2p
b
Leg uit of de stof een zuivere stof is of een mengsel.
Oplosmiddel
Op tafel staan drie bekerglazen met drie vaste stoffen. In het eerste bekerglas zit zand, het tweede bekerglas zit jood en in de laatste zit zwavel. Hieronder staat een tabel waarin in af te lezen of de stoffen oplosbaar zijn of niet in verschillende oplosmiddelen.
Naam vaste stof
Oplosmiddel
Alcohol
Water
Koolstofdisulfide
Jood
ja
nee
ja
Zand
nee
nee
nee
Zwavel
nee
nee
ja
1p
a
Welk soort mengsel ontstaat er bij het mengen van water met zand?
Mohammed heeft een mengsel van jood, zand en zwavel in een bekerglas. Hij wil dat mengsel scheiden. Hij mag daarbij gebruikmaken van alle drie de oplosmiddelen in de tabel.
3p
b
Vertel nu precies wat Mohammed moet doen om de drie stoffen te scheiden. Leg hierbij uit wat er met de stoffen gebeurd.
Wanneer alcohol bij water wordt gegoten ontstaat er een homogeen helder mengsel.
2p
c
Leg uit of alcohol een hydrofiele of een hydrofobe stof is.
Filtreren is een scheidingsmethode waarbij een medium moleculen kan scheiden door het verschil in grootte van de moleculen. Een voorbeeld van z'n medium is een filter.
Wanneer een mengsel wordt gefiltreerd wordt de stof dat achter blijft in het filter, het residu genoemt. De stof die door de filter gaat is het filtraat.
Met behulp van dit scheidingsmiddel kan een suspensie gescheiden worden.
Zeven
De scheidingsmethode zeven is het zelfde als filtreren, alleen het medium dat wordt gebruik kan alleen stoffen scheiden waarbij één van de stoffen uit grootte deeltjes bestaat.
De scheidingsmethode bezinking maakt gebruik van het verschil in dichtheid. De stof met de hoogste dichtheid zakt naar beneden, dit is te zien in een emulsie en een suspensie. Na het bezinken kan de bovenste stof van de andere stof worden afgeschonken of gezogen.
Wanneer het bezinken te lang duurt, kan een mengsel ook in een centriguge worden gezet. Dit is een machine dat het mengsel snel laat ronddraaien waardoor er meer krachten op de stoffen komen te staan, dan alleen de zwaartekracht. Hierdoor bezinkt de stof met de hoogste dichtheid sneller.
De scheidingsmethode is destileren wordt veel gebruikt bij het maken van alcoholische dranken met een alcoholpercentage hoger dan 15%. Bij het destileren wordt het mengsel verwarmd waardoor de stof met het hoogste kookpunt verdampt en verderop wordt opgevangen, ook wel het destilaat. Jammer genoeg zal er ook altijd een deel van de andere vloeistof mee verdampen en dus zal het destilaat niet zuiver zijn. De vloeistof dat niet verdampt is, wordt het residu genoemd.
Om een vaste stof te scheiden van een vloeistof wordt er vaak gebruik gemaakt van indampen. Doordat een vloeistof een lager kookunt heeft dan de vaste stof, zal het eerder verdampen wanneer het mengsel wordt verwarmd. Na het indampen zal alleen de vaste stof nog achter gebleven zijn.
De scheidingsmethode scheidt stoffen met behulp van het verschil in oplosbaarheid. Hierdoor kan met ethanol de olie uit pinda's worden gehaald. De olie in een pinda lost op in de ethonal, en het mengsel van ethanol en pindaolie kan gedestileerd worden. Om niet telkens nieuw extractiemiddel toe te voegen kan er gewerkt worden met het soxhletapperaat, waarbij het extractiemiddel telkens weer wordt hergebruikt. Hienonder staat de opstelling afgebeeld.
Met behulp van aanhechtingsvermogen kunnen stoffen worden gescheiden. Wanneer dit op moleculair niveau gebeurd, wordt dat adsorberen genoemd. Tijdens het practicum hebben wij met behulp van actieve kool de kleurstof uit spiritus gehaald.
De scheidingsmethode chromatochrafie maakt gebruik van de verschillen tussen twee stofeigenschappen. Met behulp van aanzuigende loopvloeistof kunnen stoffen worden gescheiden op een papiertje, zoals kleurstoffen uit M&M's.
De aanhechtingsvermogen van een stof aan het papier, zorgt ervoor dat het niet zo snel omhoog loopt dan een andere stof. Daarnaast kan ook de oplosbaarheid invloed hebben op de loopsnelheid van de stof. Wanneer de stof goed oplost in de loopvloeistof, komt het hoger op het papier te liggen.
Schematisch overzicht scheidingsmethodes
Hieronder staan drie schema's die bij het thema scheidingsmethodes horen. Het eerste schema laat de indeling van de mengsels zien. Het tweede schema laat de verschillende scheidingsmethodes zien. Het laatste schema is zeer uitgebreid en is als ondersteuning bedoelt voor vraag 25. Dat betekend dat het laatste schema niet letterlijk terug gevraagt gaat worden op de toets.
Vraag 25. Stoffen scheiden
Met behulp van welke scheidingsmethod(en) kun je:
a. spiritus ontkleuren?
b. olie uit pinda's halen?
c. alcohol uit rode wijn halen?
d. koolstof uit een koolstofsuspensie halen?
e. suiker uit suikerwater halen?
Toetsvraag
Het atoom
De bouwstenen van het molecuul
Zoals de filosoof Democratus beweerde is de wereld opgebouwd uit kleine bouwsteentjes, de atomen. De moleculen van een stof zijn opgebouwd uit één of meerdere atomen. Een molecuul zuurstof is opgebouwd uit maar één soort atoom, ook wel een element genoemd. Een suikermolecuul is daarintegen opgebouwd uit 3 soorten atomen.
Door de loop van de jaren heen zijn verschillende soorten atomen ontdekt, benoemd en onderzocht. In 1869 heeft Dmitri Mendelejev, een Russische scheikundige, de atomen gerangschikt. Hiermee is hij de grondlegger van het huidige Periodiek systeem, de tabel 99 die te vinden is in BINAS. Deze tabel is in het klein hiernaast weergegeven. Een grotere weergave is te vinden onderin het menu in deze wikiwijs.
Elk atoom heeft zijn eigen hokje in het periodiek systeem waarin de afkorting van het atoom staat weergegeven. In dit hokje staan verschillende gegevens, waarvan één de massa is en de andere gaan over de opbouw van het atoom.
De Engelse scheikundige John Dalton deed onderzoek naar het atoom. Na het uitvoeren van een aantal experiemten kwam hij tot de volgende uitspraken, de zogenoemde atoomtheorie:
1. Alle moleculen zijn opgesteld uit kleine, ondeelbare deeltjes, de atomen.
2. Elk atoom bezit unieke eigenschappen, waaronder ook de massa.
3. Een atoom is onverwoestbaar en behoud zijn indentiteit na een chemische reactie.
4. Een molecuul van een stof is opgebouwd uit een unieke samenstelling van één of meerdere atomen.
Vraag 26. Atomen
Gebruik voor het beantwoorden voor de volgende vragen tabel 99 uit de BINAS, te vinden onderin het menu van deze wikiwijs.
a. Teken het hokje na van magnesium. Geef in de tekening aan waar de massa staat en de gegevens over de opbouw van het atoom.
b. Een ander woord voor atoom is element, een woord uit het Latijn. Zoek op wat dit woord in het Latijn betekend.
c. Leg uit waarom het woord element ook goed gebruikt kan worden in plaats van atoom.
De massa van een atoom
Elk atoom heeft zijn eigen hokje in het periodiek systeem. In dit hokje staan verschillende gegevens, waarvan één de massa is. Deze massa is extreem klein, hierdoor heeft de massa van een atoom een eenheid dat niet vaak wordt gebruikt. Deze eenheid wordt de atomaire massa-eenheid genoemd en de afkorting daarvan is een u. In de tabel hieronder kan je aflezen hoeveel u 1 gram is.
Eenheid
Gram
Atomaire Massa-eenheid
Massa
1 g
1,660538921 x 10-30 u
Vraag 27. Atoommassa
a. Bereken hoeveel gram 1u is.
b. In een potje zit 23 gram zand, hoeveel u is dit?
LEREN
Atoomlijst
Zuiver stoffen en mengsels met het atoommodel
In deze wikiwijs zijn zuivere stoffen en mengsels eerst benaderd vanuit het molecuulmodel, het molecuul zou het kleinste deeltje zijn van de stof. Maar wij weten dat een molecuul weer is opgebouwd uit atomen.
Vraag 28. Verschillende moleculen
Hierboven staan drie genummerde afbeeldingen. Neem de nummers 1 t/m 3 over en leg uit of er een zuivere stof of een mengsel is weergegeven.
Het periodiek systeem
John Alexander Reina Newlands (1838 – 1898)
Voordat Dmitri Mendelejev met zijn indeling van de atomen kwam in 1869, kwam de Brits scheikundige Newlands met de onderstaande indeling van de toen bekende atomen. Hij deelde de atomen in op massa en ontdekte dat bepaalde stofeigenschappen terug te vinden waren bij telkens 8 atomen. Deze classificatie van elementen werd beschouwd als willekeurig en zijn geschrift werd daarom ook niet gepubliceerd.
Enkele jaren later kwam Medelejev met zijn tabel, waarbij hij gebruik maakte van de indeling bij het spel patience. Allereerst rangschikte hij de atomen in massa, waarna hij de atomen met dezelfde stofeigenschappen onder elkaar schreef.
In het eerste Periodiek systeem van Mendelejev zitten nog gaten. Deze stoffen waren nog niet ontdekt in de tijd van Mendelejev.
a. Welke stof werd pas later ontdekt en ingevuld tussen calcium(Ca) en titaan (Ti)?
Mendelejev kon al wel inschatten wat de massa was van de onbekende atomen. Daarnaast kon hij al voorspellen wat de eigenschappen waren van deze stoffen.
b. Leg uit hoe Mendelejev al wat kon zeggen over de massa en de stofeigenschappen van de onbekende stoffen.
BINAS tabel 99
Indeling
Het periodiek systeem is ingedeeld in groepen en periodes, dit is te zien in tabel 99 in de BINAS. Sommige groepen hebben ook een speciale naam. Aan de rechterkant van het periodiek systeem staan de aardalkalimetalen (groep 1), alleen telt waterstof hier niet mee. De volgende groep, groep 2, zijn de aardalkalimetalen.
Aan de linkerkant van het periodiek systeem staan de halogenen (groep 17) en de edelgassen (groep 18).
In tabel 99 in de BINAS is het periodiek systeem ook gekleurd. Met deze kleuren wordt een bepaald eigenschap van de enkele atomen weergegeven. Deze eigenschappen hebben te maken met de opbouw van het atoom.
De gele atomen geven metalen aan, stoffen die gemakkelijk stroom kunnen geleiden. De niet-metalen worden aangegeven met oranje, deze atomen kunnen geen stroom geleiden. Als laatste zijn de metalloïde blauw gekleurd, dit zijn de atomen die er net tussen in zitten.
De wit gekleurde atomen hebben nog geen officiële naam gekregen. De naam ununtrium is afgeleid van het atoomnummer 113; un-un-tri is één-één-drie in het Latijn.
Vraag 31. Waterstof
Waterstof is het lichtste atoom en heeft bijzondere eigenschappen.
a. Waarom valt waterstof erg op in periodiek systeem?
Naast ununtrium zijn er nog drie atomen wit gekleurd.
b. Leg uit per atoom waaruit hun naam is opgebouwd.
Atoomopbouw
De filosoof Democritus en John Dalton beweerde dat het atoom een ondeelbaar deeltje is. Maar het atoom is niet massief, het bestaat uit drie soorten deeltjes; elektronen, protonen en neutronen. Deze drie deeltjes verschillen in massa en in lading. Met lading wordt –, + of neutraal bedoelt.
Deeltje
Massa
Lading
Proton
1,007276466812 u
+
Neutron
1,00866491600 u
Neutraal
Elektron
Verwaarloosbaar
-
Vraag 32. Massa
Het elektron is zo licht, die massa wordt niet meegenomen in berekeningen.
De in Nieuw-Zeeland geboren schei- en natuurkundige Ernest Rutherford heeft voor zijn atoomonderzoek een Nobelprijs gewonnen. Hij liet zien met een experiment dat een atoom niet massief bolletje was en bestaat uit geladen deeltjes.
Door het gebruiken van straling kon hij aantonen dat een atoom een positieve kern had en daarom heen negatieve deeltjes aanwezig waren.
Het atoom is opgebouwd uit deeltjes die elkaar aantrekken en elkaar afstoten. Een positieve-deeltje en een negatieve-deeltje trekken elkaar aan. Maar een positief-deeltje en een positief-deeltje stoten elkaar weer af, hetzelfde voor de negatieve-deeltjes.
In de kern van een atoom zitten alle protonen (positieve-deeltjes) die toch bij elkaar blijven zitten door de neutronen. Deze neutrale neutronen zijn een soort lijm tussen de afstotende positieve deeltjes.
De elektronen (negatieve-deeltjes) worden aangetrokken door de positieve kern en blijven daardoor om de kern heen bewegen. De elektronen bewegen zeer snel om de kern heen, door de afstoting onderling.
Protonen
Dit zijn de belangrijkste deeltjes van een atoom. Het aantal protonen maakt het soort atoom en wordt daarom ook wel het atoomnummer genoemd. Door bepaalde reacties kunnen er protonen verdwijnen of juist bijkomen, hierdoor verandert het soort atoomnummer en dus het atoom.
In tabel 99 in de BINAS wordt het atoomnummer gegeven van elk atoom.
Vraag 33. Kernreacties
In kerncentrales wordt gebruik gemaakt van kernreacties. Uranium wordt daar gebruikt om energie op te wekken.
a. Geef het atoomnummer van uranium.
Bij de kernreactie in de kerncentrales raakt uranium 1 proton kwijt.
b. Welke stof ontstaat er dan?
c. Wanneer uranium wordt gemaakt raakt de stof 1 proton kwijt. Uit welke atomen bestaat de begin stof?
Elektronen
Elk atoom is in principe neutraal, dit betekend dat er evenveel elektronen als protonen moeten zijn. Toch is het mogelijk dat er één elektron weg gaat of er juist één bij komt. Hierdoor verandert alleen de lading van het atoom en blijft het soort atoom hetzelfde. Wel wordt hierdoor het atoom een ion genoemd.
Vraag 34. Ionen
Een atoom kalium bezit 19 protonen.
a. Geef het atoomnummer van kalium.
b. Hoeveel elektronen heeft kalium als het atoom neutraal is.
Door een reactie is kalium een elektron kwijt geraakt, hierdoor wordt het atoom nu een ion genoemd.
c. Welke lading heeft het kalium-ion gekregen, nadat het een elektron kwijt is geraakt?
d. Zwavel neemt na een reactie twee elektronen op, welke lading heeft dit ion gekregen?
Neutronen
Al de protonen in de kern stoten elkaar continu af door de positieve lading. Als er geen neutronen zouden zijn, zou de kern niet kunnen bestaan. De neutronen kunnen gezien worden als een soort lijm tussen de protonen.
De protonen en de elektronen zijn erg belangrijk voor wat voor stof het atoom vormt. Het aantal neutronen kan daarin tegen per atoom van een stof verschillen. Wanneer atomen dezelfde aantal protonen en elektronen hebben, maar verschillen in neutronen, worden het isotopen genoemd.
Toetsvraag
Periodiek systeem der elementen
Toen Mendelejev het periodiek systeem opstelde, was gallium (Ga) nog niet ontdekt. Hij liet voor gallium een plaats open en voorstelde zelfs enkele stofeigenschappen. Nadat gallium later ontdekt was, bleken de stofeigenschappen te kloppen.
2p
a
Hoe kon Mendelejev de stofeigenschappen van gallium zo goed voorspellen?
2p
b
Geef aan; juist of onjuist;
1. Koolstof geleidt goed stroom.
2. Kalium en Calcium delen stofeigenschappen omdat ze in dezelfde periode zitten.
3. Waterstof is een niet-ontleedbare stof.
4. Stikstof is een halogeen
Atomen in moleculen
Metaalatomen en niet-metalenatomen
Een stof kan bestaan uit één soort atoom, bijvoorbeeld het gas stikstof wat alleen uit stikstof moleculen bestaat. Maar een stof kan ook opgebouwd zijn uit moleculen die bestaan uit verschillende atomen. Een voorbeeld hiervan is suiker, welke koolstofatomen, waterstof atomen en zuurstofatomen in het molecuul heeft zitten.
De atomen kunnen worden ingedeeld in metalen en niet-metalen. Deze indeling is duidelijk te zien in tabel 99 in de BINAS. Wanneer een stof alleen maar bestaat uit metalen, wordt de stof een metaal genoemd. Wanneer een stof alleen niet-metaalatomen in het molecuul heeft zitten, wordt het een moleculaire stof genoemd. Een zout is een stof waarbij het molecuul bestaat uit metaalatomen en niet-metaalatomen. In tabel 99 worden ook metalloïden genoemd, deze worden nu nog niet behandeld.
Een metaal, een zout of een moleculaire stof verschillen qua stofeiggenschappen erg van elkaar. Hieronder staat een tabel waarin de stofeigenschappen worden aangegeven. Verderop in de theorie worden de eigenschappen uitgelegd.
Stofeigenschappen
Metaal
Zout
Moleculaire stof
- geleidt elektriciteit (vast/vloeibaar)
- geleidt elektriciteit (vloeibaar/opgelost)
- geleidt geen elektriciteit
- Glimmend
- Dof
- grote variatie in stofeigenschappen
- Hard maar te vervormen
- Brokkelig
- Geleid warmte
Het niveau
Voor het bekijken van een stof kunnen verschillende niveaus worden gebruikt. Het bekijken van de stof met behulp van onze ogen wordt, wordt het macroniveau genoemd. Als we gaan kijken naar moleculen en atomen zitten we op microniveau.
Metalen
Zoals eerder is genoemd bevindt zich in het periodiek systeem in tabel 99 van de BINAS de metaalatomen zich aan de linkerkant. Binnen scheikunde op de middelbare school werken we veel met de alkalimetalen (groep 1) en de alkaliaardmetalen (groep 2).
Metalen hebben in hun buitenste schil vaak weinig elektronen. Deze elektronen worden afgestote wanneer de het metaalatoom een metaalion wordt, om toch een buitenste volle schil te hebben. Bij het afstoten van een elektron, raakt het atoom een negatieve lading kwijt en is het ion dus positief.
Niet-metalen
De niet-metalen zitten bij het periodiek systeem helemaal aan de rechterkant. De opvallendste zijn de edelgassen (groep 18), die door hun volle buitenste schil bijna geen reacties aangaan met andere stoffen. Daarnaast staan de halogenen (groep 17), die nog 1 elektron missen om hun buitenste schil vol te hebben volgens de octetregel. Wanneer een halogeen-atoom verandert in een ion heeft het een elektron erbij en zal het een negatieve lading krijgen.
Vraag 35. Waterstof is bijzonder
Waterstof is een bijzondere atoom. Het kan zich gedragen als een metaal en als een niet-metaal. Gerbuik voor de volgende vragen onderstaande afbeelding.
a. Geef het atoomnummer en het massagetal van waterstof.
b. Leg uit waarom waterstof zich kan gedragen als een metaal en als een niet-metaal.
Metaal
Metaalatomen zitten in de stof netjes gerangschikt in een zogenaamd metaalrooster. Zoals eerder gezegd hebben metalen niet veel elektronen in hun buitenste schil. De paar elektronen die wel in de buitenste schil zitten, worden gedeeld door de metaalatomen. Die elektronen kunnen overspringen van het ene atoom naar het andere atoom. Het delen van deze elektronen zorgt ervoor dat de metaal ionen dichtbij elkaar blijven, de zogenaamde metaalbinding.
De overspringende elektronen in het metaalrooster verklaren ook de geleidbaarheid van elektriciteit en het vervormen van metalen. Elektrische stroom is niks anders dan elektronen die bewegen van een negatieve pool positieve pool. Aangezien een metaal losse elektronen heeft, kan het gemakkelijk elektriciteit geleiden.
De vervorming van metaal wordt veroorzaakt door het gemak waarmee de metaalatomen over elkaar heen schuiven. Door de losse elektronen, kan elk metaalatoom gemakkelijk van plek wisselen.
Legering
Een mengsel van verschillende metaal-moleculen noemt met een legering. Door het combineren van metaalatomen, worden ook de stofeigenschappen gemixt. Daarnaast zijn door het verschil in atoom-grootte de legeringen steviger dan de zuivere metalen. De atomen kunnen door het verschil in grote, niet gemakkelijk langs elkaar heen schuiven en hierdoor is de legering sterker.
Vraag 36. Mengsel van metalen
Wat is op moleculaire niveau het het verschil tussen een mengsel van twee metaalpoeders en een legering van die twee metalen? Leg je antwoord nauwkeurig uit.
Vraag 37. Bronstijd
In de bronstijd werden er veel voorwerpen gemaakt van brons, een legering van tin en koper.
a. Geef het aantal elektronen van tin.
b. Geef het aantal elektronen van koper.
Legeringen zijn sterker door het verschil in atoom-grootte van de metalen die zijn gebruikt.
c. Verklaar het verschil in grootte tussen de twee atomen van de metalen in brons aan de hand van vraag a en b.
Vloeibaar kwik
Vraag 38. Stofeigenschappen metalen
Tabel 8 in de BINAS geeft verschillende stofeigenschappen weer van metalen.
a. Welke stofeigenschappen kende jij nog niet?
In vaste vorm trillen de moleculen normaal gesproken nog licht op hun plek.Bij het absolute nulpunt staan in alle stoffen de moleculen geheel stil. Dit is bij 0 Kelvin, of te wel -273,15 graden Clesius.
De smeltpunten van de metalen worden gegeven in Kelvin. Reken de smeltpunten van de volgende stoffen om van Klevin naar graden Celsius.
b. Goud
c. Lood
d. Kwik
Kwik is een bijzonder metaal, het bezit een stofeigenschap wat de rest van de metalen niet heeft. Hierdoor werd kwik gebruikt in thermometer, tot dat het bekend was dat kwik erg giftig was.
e. Wat is unieke stofeigenschap van kwik vergeleken bij andere metalen?
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen bestaan alleen uit niet-metalen. De niet-metalen vormen samen dan een molecuul, zoals hiernaast te zien is bij water. Omdat niet-matelenatomen zich gemakkelijk laten binden, zijn er veel verschillende combinaties te maken en dus ook veel verschillende soorten moleculen.
VanderWaalsbinding
Tussen de moleculen van de moleculaire stoffen zit een speciale binding, de VanderWaalsbinding. De kracht van de binding hangt af van de grootte van het molecuul, hoe groter het molecuul, hoe harder het molecuul aan een ander molecuul trekt.
De kracht van de VanderWaalsbinding bepaalt het kookpunt en het smeltpunt van de stof. Hoe groter het molecuul, hoe groter de krachten tussen de moleculen en hoe meer energie (temperatuur) er nodig is om van de vaste fase naar de vloeibare fase te gaan. Dit geldt dus ook voor het smeltpunt, deze ligt voor een stof met een groot molecuul hoger dan voor een stof met en kleiner molecuul.
Vraag 39. VanderWaalsbinding
Hierboven wordt uitgelegd hoe de kracht van de VanderWaalsbinding het kookpunt en het smeltpunt bepaald.
a. Neem het stuk ‘De kracht van ….. molecuul’ helemaal over. Pas het stuk aan voor kleinere moleculen, dus vervang het woord ‘groter’ voor ‘kleiner’.
Ethaan heeft een lager kookpunt dan propaan.
b. Wat kan jij zeggen over de molecuul grootte van beide stoffen?
Wanneer iemand veel beweegt, gaat het lichaam zweet produceren. Door de warmte van het lichaam, verdampt het zweet op de huid.
Moleculen kunnen verschillen door de grootte van het molecuul. Het watermolecuul hiernaast is vele male kleiner dan het glucosemolecuul .
Daarnaast is er een grote variaties in de soort atomen in de moleculaire stoffen. De atomen van niet-metalen komen in verschillende samenstellingen voor.
Deze twee verschillen zorgen voor een grote variatie in stofeigenschappen bij de vele moleculaire stoffen die op aarde voorkomen.
Molecuulformule
Wanneer er binnen de scheikunde gesproken wordt van een molecuulformule, dan bedoelen ze korte aanduiding van het molecuul. Hierin staan de atomen die voorkomen in het molecuul en hoeveel van die atomen in het molecuul zitten. Bij ammoniak is dat 3 waterstofatomen en 1 stikstofatoom, waardoor de molecuulformule NH3 is.
Voor de volgorde van het vermelden van de atomen in het molecuul zijn er een aantal regels. Als er koolstof in een molecuul aanwezig is, dan moet deze als eerst worden genoemd. Hierna volgt de waterstof uit het molecuul en daarna de andere atomen in alfabetische volgorde. Wanneer er geen koolstofatomen in het molecuul zijn, dan moet de volgorde van de vermelding volledig op alfabet. De molecuulformule van glucose is daarom ook C6H12O6.
Vraag 40. Cafeïne
Hiernaast staat een 3D-afbeelding van het cafeïne-molecuul.
a. Geef de molecuulformule van het cafeïne-molecuul.
In tabel 99 in de BINAS staat de massa van elk atoom vernoemd in de eenheid u.
b. Geef de massa van de atomen C, H, N en O in u.
c. Bereken de massa van 1 cafeïne-molecuul met de eenheid u.
Uitzondering bij de molecuulformule
Toch worden op de regels van de volgorde van de atomen in een molecuulformule uitzonderingen gemaakt. Wanneer een stof een speciale groep atomen heeft, dan wordt deze soms samen benoemd.
Ethaan is een moleculaire stof, bestaand uit twee koolstofatomen en 6 waterstofatomen. Hier is de formule is C2H6. De molecuulformule voldoet geheel aan de regels.
Bij het molecuul van ethanol gaat dit anders. In plaats van een waterstofmolecuul zit er een OH-groep aan het koolstofatoom. Deze OH-groep wordt in de molecuulformule van ethanol los vermeld, waardoor de afkorting C2H5OH is.
Vraag 41. Methaan
Aardgas bestaat voor een groot gedeelte uit methaangas. Het molecuul van methaan is hiernaast getekend.
a. Geef de molecuulformule van methaan.
Wanneer een waterstofatoom van methaan wordt vervangen door een OH-groep, hebben we methanol.
b. Teken het molecuul van methanol.
c. Geef de molecuulformule van methanol.
Structuurformule
De naam zegt het al, de structuurformule geeft de structuur weer van het molecuul. Voor elke stof is de structuurformule uniek, het bepaald voor een groot gedeelte de stofeigenschappen.
Hiernaast staat de structuurformule van het ethaanmolecuul, tussen de atomen zijn streepjes getekend om aan te geven waar de atomen aan elkaar zijn gekoppeld.
Waar en hoe de atomen aan elkaar zijn gekoppeld in het molecuul hangt af van de elektronen in de buitenste schil. Dat wordt hier nog niet besproken.
Vraag 42. Molecuul- en structuurformule
Geef van de volgende stoffen de molecuulformule en de structuurformule.
a. Ammoniak
b. Koolstofdioxide
c. Water
d. Ethanol
e.Glucose
Atoombinding
De binding tussen de atomen in een molecuul worden de atoombindingen genoemd. Wanneer een molecuul uit een valt in kleinere moleculen, worden deze bindingen verbroken.
Een niet-metaalatoom als molecuul
Ook bij de moleculaire stoffen kunnen de moleculen van een stof bestaan uit één enkel atoom. Zo bestaat de punt van een potlood alleen maar uit het atoom koolstof. De molecuulformule is alleen een C. Ook zwavel bestaat uit één enkel atoom en heeft het molecuulformule S. Dit element was vroeger te vinden in de kopjes van lucifers.
Daarnaast zijn er 7 stoffen die uit één enkel element bestaan, maar waarbij het molecuul twee atomen bevat. Hiernaast zijn de stoffen aangegeven in een tabel.
Er zijn ezelbruggetjes in omloop om deze zeven elementen te onthouden;
Claire Fiets Naar Haar Oma In Brussel
Brenda Organiseert Feestjes In Haar Nieuwe Clubhuis.
Vraag 43. Begrippen
Haal de woorden atoom, molecuul, element en stof niet door elkaar.
a. Geef de massa van het atoom jood.
b. Geef de massa van het molecuul jood.
c. Geef de massa van het element jood.
d. Geef de massa van een deeltje van de stof jood.
Zouten
Een stof dat bestaat uit metaalatomen en niet-metaalatomen, wordt een zout genoemd. De stof die in de keuken wordt gebruikt als de smaakmaker ‘zout’ is dan ook een combinatie tussen natrium-ion (metaal) en chloor-ion (niet-metaal).
Volgens de octetregel wil het metaalatoom natrium een elektron kwijt, en het chlooratoom wil juist een elektron erbij. Door het uitwisselen van het elektron ontstaan er twee ionen, het natrium-ion en het chloor-ion. Om een neutraal zout te vormen is er in totaal dus 1 chloor-ion nodig en 1 natrium-ion. De verhouding is 1 Na- : 1 Cl-.
Vraag 25
Net als natrium en chloor, kunnen ook magnesium en fluor een zout vormen.
Het magnesium-ion is bijvoorbeeld 2+ geladen en gaat samen met het fluor-ion wat een lading heeft van 1-. De combinatie van de ionen zorgt ervoor dat het zout uiteindelijk neutraal is.
b
Bedenk welke combinatie van de ionen nodig is om een neutraal zout te krijgen. Geef jouw antwoord weer in een verhouding.
Geef ook de verhouding weer van de volgende combinaties van ionen. Gebruik de octetregel om de ladingen van de ionen te bepalen.
c
Kalium-ion en een zuurstof-ion.
d
Calcium-ion en het chloor-ion.
e
Beryllium-ion en het broom-ion.
Ionbinding
Het positieve en het negatieve ion trekken elkaar aan, dit wordt ook wel de ion-binding genoemd. Samen liggen de ionen gerangschikt in een ionrooster. Deze ion-binding is sterker naarmate er meer elektronen over zijn gesprongen van het metaal naar het niet-metaal.
Vraag 26
Leg uit welke zout een hoger smeltpunt heeft.
1
Het zout met natrium-ionen en fluor-ionen
2
Het zout met strontium-ionen en zwavel-ion
Ionrooster
Zouten zijn brokkelig, door een verschuiving in het ionrooster kunnen de positieve ionen boven elkaar komen te liggen en elkaar dus afstoten.
Vraag 27
a
Leg uit of een zout kan bestaan uit 1 soort atoom.
b
Ondanks een zout is opgebouwd uit verschillende atomen, kan het een zuivere stof zijn. Leg uit hoe een zout toch een zuivere stof kan zijn.
Verhoudingsformule
In een zout is er geen sprake van een molecuul, maar van een bepaalde verhouding waarin de atomen voorkomen. De verkorte aanduiding van een zout wordt dan ook wel de verhoudingsformule genoemd. Het zout met magnesium-ionen en broom-ionen heeft de volgende verhouding; 1 Mg2- : 2 Br-. Hierdoor zal de verhoudingsformule Mg2Br zijn. Net als bij de moleculaire stoffen is het opschrijven van een 1 niet noodzakelijk.
Vraag 28
Geef de verhoudingsformules bij de volgende twee verhoudingen;
a
1 Fe 4+ : 2 S2-
b
2 Na+ : 1 O2-
Geef de verhoudingsformules bij de volgende twee zouten;
c
Natrium-ionen met zuurstof-ionen
d
Lithium-ionen met stikstof-ionen
De ion-lading afleiden van de verhoudingsformule
De lading van een ion is niet voor elk atoom te bepalen met de octetregel. Toch kan de lading van een ion afgeleid worden, wanneer het in een zout gekoppeld is aan een ion met een bekende lading.
Vraag 35. Zouten
De ionen van metalen en de ionen van niet-metalen kunnen samen zouten vormen.
Het magnesium-ion is bijvoorbeeld 2+ geladen en gaat samen met het chloor-ion wat een lading heeft van 1-. De combinatie van de ionen zorgt ervoor dat het zout uiteindelijk neutraal is.
a. Bedenk welke combinatie van de ionen nodig is om een neutraal zout te krijgen. Geef jouw antwoord weer in een verhouding tussen de magnesium- en de chloor-ionen.
Geef ook de verhouding weer van de volgende combinaties van ionen;
b. Kalium-ion (K+) en een zuurstof-ion (O2-).
c. Calcium-ion (Ca2+) en het fluor-ion (F-).
d. Beryllium-ion (Be2+) en het broomion (Br2-).
Vraag 29
Geef de lading van de volgende ionen;
a
Koper in het zout CuO
b
Lood in het zout PbI2
c
Zilver in Ag2S
Sommige metalen hebben meerder ionen, deze verschillen dus van lading.
Noteer de ionen van de volgende metalen;
d
FeCl2 en FeCl3
e
SnCl4 en SnS
f
Mn2O3 en MnO en MnO2
Samengestelde ionen
Een niet-metaalion kan bestaan uit meerdere atomen. In de tabel hieronder staan er een aantal gegeven.
Vraag 30
Geef de verhoudingsformule;
a
Kaliumsulfiet
b
Bariumcarbonaat
In tabel 66B in de BINAS staan deze ionen ook weergegeven met de juiste naam. Het ammoniak molecuul kan ook een ion worden.
c
Geef de naam en de ion-formule.
Chemische reactie
Alles om ons heen is scheikunde, natuurkunde of biologie. Als wij kijken met een scheikundige bril kunnen wij zien dat alles gemaakt is van stoffen. Deze stoffen hebben stofeigenschappen die bekeken kunnen worden, maar stoffen kunnen ook veranderen in andere stoffen. Die verandering wordt ook wel een scheikundige reactie of een chemische reactie genoemd. Bij een chemischte reactie is en een beginstof of beginstoffen, welke veranderen in een andere stof of andere stoffen. Onderstaande afbeelding laat zien hoe dat genoteerd wordt.
Wanneer een chemische reactie heeft plaats gevonden vernaderen de stoffen. Op mesoniveau (niveau dat wij kunnen zien met het blote oog) is een chemische reactie waar te nemen door de verandering van stofeigenschappen. Daarnaast komt er bij sommige chemische reacties ook energie vrij zoals warmte, licht of geluid.
Op microniveau (atoomniveau) veranderen de de moleculen, de samenstelling van de atomen veranderd. De afbeelding hieronder laat zien hoe dat eruit kan zien.
Wanneer een faseovergang plaats vind veranderd een stof van fase. De afstand tussen de moleculen kan dan groter of kleiner worden, maar de moleculen veranderen zelf niet. Hierboven is beschreven dat bij een chemische reactie de samenstelling van de atomen in de moleculen gaan veranderen, wat bij een faseovergang dus niet gebeurd. Hierdoor kan de conclusie worden getrokken dat een faseovergang geen chemische reactie is.
Leg uit of de volgende uitspraken juist of onjuist zijn:
a. Een dressing maken van olie en azijn is een chemische reactie.
b. Het zien van het smelten van een blokje boter is een waarneming.
c. Gewicht is een stofeigenschap.
d. Smaak is geen stofeigenschap.
e. Bij het bakken van een pannenkoek treedt er een chemische reactie op.
f. Temperatuur is geen stofeigenschap.
g. Het laten rijzen van deeg op een warme plek gebeurd met behulp van een chemische reactie.
h. Er wordt een conclusie getrokken wanneer er wordt gezegf dat krijgt een witte stof is.
i. Zuivere sinaasappelsap is een zuivere stof.
Toetsvraag
Bloed
Bij de reserche gebruiken zij luminol om bloed mee aan te tonen. De stof licht op als het in contact is gekomen met bloed. Luminol lost slecht op in een zure omgeving en moet dus eerst opgelost worden in een basische oplossing voordat het gebruikt kan worden.
Jammer genoeg geeft luminol ook een positieve uitslag bij de aanwezigheid van bijvoorbeeld micro-organismen en een groot aantal verfsoorten.
1p
a
Luminol is een stof waarmee je een andere stof aan kan tonen. Hoe heet z’n stof?
1p
b
Leg uit of jij vind dat luminol een goede stof is om bloed mee aan te tonen.
1p
c
Is het aantonen van bloed een chemische reactie? Leg jouw antwoord uit.
1p
d
Is het oplossen van Luminol een chemische reactie? Leg jouw antwoord uit.
Hydrofiel en Hydrofoob
Een verdeling tussen stoffen kan gebaseerd zijn op het wel of niet kunnen mengen met water. De eigenschap hydrofiel of hydrofiel komt door de binding tussen atomen in een moleculair molecuul.
1p
a
Waaraan wordt een moleculaire stof herkent?
1p
b
Hoe heet tussen twee atomen in een moleculair molecuul?
De binding tussen een O-atoom en een H-atoom zorgen ervoor dat een molecuul goed met water kan mengen, bijvoorbeeld ethanol.
2p
c
Teken het de structuurformule van ethanol, C2H5OH.
Bij zuivere ethanol zitten er ook bindingen tussen de moleculen.
2p
d
Geef de specifieke naam voor deze binding.
Naamgeving stoffen
Metaal
Naamgeving Metaal
Een metaal benoemen is super simpel, de naam van het atoom is ook gelijk de naam van de stof.
Zouten
Naamgeving Zouten
Bij zouten moet het metaal en het niet-metaal atoom gemeld worden in de naam. Het metaal behoudt zijn oorspronkelijke naam, voor het niet-metaal is er een vervoeging. Hieronder is in de tabel de naamgeving weergegeven van de niet-metalen in een zout.
De namen van samengestelde ionen staan in tabel 66B in de BINAS.
Vraag 31
Geef de namen van de zouten bij de volgende verhoudingsformules;
a
KI
d
PbCrO3
b
Na2O
e
NH4Cl
c
FePO4
f
CaCO3
Moleculaire stoffen
Naamgeving Moleculaire stoffen
De naamgeving van de moleculaire stoffen is ingewikkelder, hierbij zijn metalen en niet-metalen gecombineerd. Het eerst genoemde niet-metaal, krijgt dezelfde naam als het element. Het tweede genoemde niet-metaal krijgt dezelfde vervoeging als bij zouten.
Het grootst verschil met zouten, is dat in de naamgeving wordt aangegeven hoeveel atomen van een element voor komen in molecuul.
Tabel 66 in de BINAS gaat over de naamgeving van moleculaire stoffen. Daarin zijn de numerieke voorvoegsels terug te vinden, die ook hiernaast worden weergegeven.
De naam van CO2 is hiermee ook opgebouwd. Het eerste atoom is koolstof, waarbij het aantal atomen in het molecuul gelijk is aan 1 en dus mono. Mono wordt alleen niet vernoemd bij het eerst genoemde atoom, en mag bij de naamgeving van CO2 dus weggelaten worden.
Vraag 32
Geef de namen van de volgende moleculaire stoffen.
a
CO
c
H2O2
b
SF3
d
N2O
Vraag 33
Geef de molecuulformule en teken de structuurformule.
a
Koolstofdisulfide
b
Zwaveltrioxide
Vraag 34
Geef de juist naam aan deze metalen, zouten en moleculaire stoffen.
a
HCl
d
SnCl4
g
W
b
P2O3
e
SO4
h
NaOH
c
Ni
f
FeSO4
i
CaI2
De triviale naam en de systematische naam
Wanneer er binnen de scheikunde gepraat wordt over een stof kunnen er verschillende namen worden gebruikt. Veel stoffen hadden al een naam voordat er scheikundigen bestonden. Die namen worden triviale namen genoemd.
Wanneer een naam is gemaakt met de regels, wordt het een systematisch naam genoemd. In tabel 66A worden de triviale namen en de systematische namen weergegeven in de BINAS.
Vraag 35
Water is de triviale naam voor de bekendste stof op aarde. Dieren, en dus ook mensen, bestaan uit meer dan 60% uit water. Planten hebben een massapercentage van meer dan 80% water.
a
Kijk naar de soort atomen in water. Is water een metaal, een zout of een moleculaire stof?
b
Wat is de systematische naam van water?
c
Geef ook de molecuulformule en de structuurformule van de stof water.
Aggregatietoestand
Binnen de wetenschap is niet alleen de naam van de stof belangrijk, een onderzoeker wil ook graag weten in welke toestand een stof zich bevindt.
De 3 verschillende aggregatietoestand, een ander woord voor fase, zijn hiernaast weergegeven in de fasedriehoek. Ook de namen van de 6 verschillende overgangen worden benoemd.
Vraag 36
In tabel 40A in de BINAS staan van alle elementen de smeltpunten en de kookpunten.
a
Bij welke temperatuur condenseert stikstof?
b
Bij welke temperatuur stolt kobalt?
c
In welke fase bevindt kalium zich bij kamertemperatuur (23 graden Celsius).
Om de aggregatietoestand aan te geven van een stof, wordt er vaak gewerkt met de Engelse afkortingen. Bij een temperatuur van 15 graden Celsius zou water aangegeven worden als H2O (l).
Vraag 37
Geef de molecuulformule van de volgende stoffen, met daarbij de aggregatietoestand bij 100 graden Celsius.
a
Chloor
b
Argon
c
Broom
d
Silicium
Koolwaterstoffen
Alkanen en alkenen
Wanneer een moleculaire stof voornamenlijk bestaat uit koolstof- en waterstofatomen, worden het ook welk koolwaterstoffen genoemd. Wanneer er geen andere atomen in zitten wordt een koolwatertof een alkaan genoemd. Hieronder staan de simpelse alkanen die bestaan.
De opbouw van molecuulformule een alkaan kan weergegeven in de volgende formule:
CnH2n+2
De letter n geeft het aantal koolstofatomen aan. Bij een molecuul met 4 koolstofatomen zitten dan 2 x 4 + 2 = 10 waterstofatomen. De molecuulformule van een alkaan met 4 koolstof atomen wordt dan C4H10.
Structuurformule
Wanneer een molecuul wordt uitgetekend is goed te zien hoe het molecuul eruit ziet, de atomen zijn aangegeven met hun symbool en de atoombinding is weergegeven met een streepje. Hieronder staan enkele alkanen uitgetekend.
Covalentie
In het periodiek systeem in tabel 99 van de BINAS is goed te zien dat elk atoom van elkaar verschilt in de massa. Dit verschil wordt veroorzaakt door het verschil in het aantal deeltjes in de kern, de protonen en de neutronen. Ook het verschil in aantal elektronen heeft invloed op het verschil tussen de atomen. Het aantal atoombindingen die een atoom aan kan gaan hangt af van het aantal elektronen. Een koolstofatoom kan 4 atoombindingen aangaan en een waterstofatoom maar 1 atoombinding. In de tabel hieronder staan enkele atomen met het aantal atoombindingen die zij kunnen aangaan, ook wel de covalentie genoemd.
Alkenen
Tussen twee atomen kunnen ook twee atoombindingen zitten, een dubbele binding. Een molecuul met een dubbele binding en alleen koolstofatomen en watertofatomen is een alkeen. In een alkeen kan één of meerder dubbele bindingen zitten.
Toetsvraag
Reacties
Chemische reactie
Planten maken glucose met behulp van licht van koolstofdioxide en water. Deze reactie wordt fotosynthese genoemd, waarbij foto- voor licht staat en –synthese voor aan elkaar maken.
De atomen van de moleculen koolstofdioxide en water worden aan elkaar gemaakt tot glucose.
Dat betekend dat de atoombindingen de koolstofdioxide en water worden verbroken. Hierna moeten er weer atoombindingen gemaakt worden voor het glucose molecuul. Naast het molecuul glucose wordt er ook zuurstof gevormd. Voor deze stappen is energie nodig en in dit geval wordt er licht-energie gebruikt.
Vraag 38
Een faseovergang is geen reactie. Toch worden er in een faseovergang ook bindingen verbroken.
a
Welke bindingen worden verbroken bij het laten verdampen van water?
b
Teken de structuurformules van 4 watermoleculen en teken hier de bindingen tussen.
c
Geef in de tekening de bindingen aan van vraag a en de atoombindingen.
Chemische reactie
Binnen de scheikunde spreken wij van een chemische reactie als een stof (of stoffen) is verdwenen en een nieuwe stof (of stoffen) voor in de plaats is gekomen. Voor gemak wordt een chemische reactie vaak een reactie genoemd. De stoffen die voor een reactie aanwezig waren, worden de beginstoffen genoemd. De stoffen na de reactie, noemt men de reactieproducten of de eindstoffen.
Aangezien een stof te herkennen is aan zijn stofeigenschappen, is een verandering in stofeigenschappen vaak het kenmerk van een reactie.
Vraag 39
Leg uit of de volgende gebeurtenissen reacties zijn.
a
Ei bakken.
b
Kaarsvet laten smelten.
c
Aardappels garen in kokend water.
Endotherm en exotherm
Bij een reactie kan energie vrij komen of er is energie nodig om de reactie te laten plaats vinden. Het is een exotherme reactie als er energie vrij komt, exo- staat voor uit. En een reactie is endotherm als er energie in moet, endo- staat voor in.
Vraag 40
Geef bij de reacties uit vraag 39 of het endotherme of endotherme reacties zijn.
Reactieschema
Een reactie kan weergegeven worden in een reactieschema, een overzicht van de reactie waarin de stoffen met hun namen worden genoemd. Daarnaast wordt de aggregatietoestand van de stoffen aangegeven. In een reactieschema mogen alleen de stoffen worden genoteerd die daadwerkelijk met de reactie mee doen.
Vraag 41
Hierboven staat het reactieschema van fotosynthese. In veel biologie boeken worden de woorden licht en energie in het reactieschema gezet.
a
Leg uit waarom licht en energie daar niet thuis horen.
b
Is fotosynthese een exotherme of een endotherme reactie?
In ons lichaam vindt de reactie plaats waarbij zuurstof en glucose weer omgezet worden in koolstofdioxide en water.
c
Geef het reactieschema van de reactie in ons lichaam.
d
Is dit een exotherme of een endotherme reactie?
Reactievergelijking
Er zijn twee verschillen tussen een reactieschema en een reactievergelijking. In een reactievergelijking worden de stoffen weergegeven met een molecuulformule. Daarnaast wordt een reactievergelijking kloppend gemaakt. Dit betekend dat er gekeken wordt naar de aantal moleculen van de stoffen die mee doen in de reactie, zodat het aantal atomen voor de reactie gelijk is aan het aantal atomen na de reactie.
Vraag 42
De reactie fotosynthese kan ook weergegeven worden in een reactievergelijking.
a
Geef de reactievergelijking van de fotosynthese reactie in een plant.
b
Voldoet jouw reactievergelijking aan de volgende punten?
- molecuulformules
- aggregatietoestanden
- kloppend gemaakt
Vraag 43
Om van glucose alcohol (ethanol) te maken wordt er gist toegevoegd. Gist is een eencellig organisme. Bij deze productie komt koolstofdioxide vrij.
a
Geef het reactieschema van deze reactie.
b
Geef de reactievergelijking van deze reactie.
Vraag 44
Maak de volgende reactieschema’s de reactievergelijking;
a
Magnesium (s) + waterstofchloride (g) à magnesiumchloride (s) + waterstof (g)
Een reactie waarbij er maar één beginstof is en meerder reactieproducten, noemt met een ontledingsreactie. In de tabel hieronder staan drie verschillende soorten ontledingsreacties.
Een vormingsreactie is net andersom, er zijn meerder beginstoffen en maar één reactieproduct.
Vraag 45
a
Geef de reactievergelijking van de ontleding van water.
b
Is dit een exotherme of endotherme reactie?
c
Geef de reactievergelijking van de vorming van water.
d
Leg uit of de vorming van water een exotherme of en een endotherme reactie is.
Kraken
Aardolie is een vettige vloeistof dat een mengsel is van veel verschillende koolwaterstofmoleculen. Met behulp van destillatie worden deze koolwaterstofmoleculen gescheiden. Van de grote koolwaterstofmoleculen worden ook vaak kleine koolwaterstofmoleculen gemaakt met behulp van een chemische reactie. Dit proces wordt kraken genoemd, waarbij met behulp van een katalysator de grote moleculen worden afgebroken. Twee nuttige stoffen die hierbij vaak ontstaan zijn de alkenen etheen (C2H4) en propeen (C3H6).
Verbranding
Wanneer een stof aan het verbranden is, reageert het met zuurstof. Bij de branddriehoek is de stof dan de brandstof. De meeste brandstoffen bevatten koolstof en waterstof, hierdoor ontstaat bij een verbranding vaak koolstofdioxide en waterstof.
Vraag 46
Methaan wordt verbrand.
a
Geef het reactieschema.
b
Geef de reactievergelijking.
c
Leg uit of een verbranding een exotherme of een endotherme reactie is.
Wanneer er onvoldoende zuurstof aanwezig is, noemt men het een onvolledige verbranding. Hierdoor ontstaat er geen koolstofdioxide maar koolstofmonoxide.
c
Geef de reactievergelijking van onvolledige verbranding van methaan.
Vraag 47
Bij de volledige verbranding van diesel ontstaat er ook SO2.
a
Welk element zit er naast koolstof en waterstof ook in de beginproducten bij de verbranding van diesel?
b
Geef het reactieproduct van dit element als er een onvolledige verbranding had plaats gevonden.
Reactiesnelheid
Enzymen
Vraag .. Oplosbaarheid
Een bepaald waspeoder bevat 0,015 massaprocent van een enzym. Je voegt 80 gram van dit waspoeder toe aan 20 liter water. Hierdoor ontstaat er een heldere vloeistof.
a. Leg uit of het enzym na het wassen in het afwaswater nog aanwezig is.
b. Hoeveel gram enzym zal in de 20 liter water zijn opgelost.
c. Geef de concentratie van het enzym in het water.
Het periodiek systeem is weergeven in tabel 99 in de BINAS. In de lagenda is te zien dat het atoomnummer en de massa wordt weergegeven bij elk element. De elementen zijn door Dimitri Mendelejev ingedeeld op stofeigenschap, gecombineert met de massa. Waterstof is het lichtste element en hierdoor begint de tabel met dit atoom.
Het arrangement SK V3 herhaling is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Scheikunde ATC Onderbouw
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2016-06-18 17:29:49
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten
terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI
koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI
koppeling aan te gaan.
Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.
Arrangement
IMSCC package
Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.
Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en
het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op
onze Developers Wiki.
BINAS tabel 25 alle pagina's
