Herhaling scheikunde derde klas

Herhaling scheikunde derde klas

Introductie

Hier vind je de herhaling van de stof uit de derde klas.

Scheidingsmethoden

Filtreren

Indampen

Destilleren

Extraheren

Adsorberen - film1

Adsorberen - film2

Chromatograferen - film1

Chromatograferen - film2

Faseovergangen

We onderscheiden 3 fases:

  • Vast
  • Vloeibaar
  • Gas

De overgangen van de ene fase naar de andere kun je hieronder raadplegen.

 

Afbeeldingsresultaat voor faseovergangen

 

 

Faseovergangen

Chemische reacties

Een chemische reactie is een proces, waarbij één of meer stoffen verdwijnen en gelijktijdig één of meer stoffen ontstaan. Chemische reacties kunnen we op verschillende manieren indelen naar reactietypen. Bij een chemische reactie gelden de volgende regels of wetten:
 
  • Wet van behoud van massa (wet van Lavoisier).
  • Stoffen reageren altijd in een vaste massaverhouding (wet van Proust).
  • Elke reactie gaat gepaard met een energie-effect, meestal een warmte-effect.

Video van de reactie van natrium met chloor
Bron foto: Petrucci, General Chemistry

Chemische reacties

Een chemische reactie, of kortweg reactie, is een proces waarbij één of meer stoffen verdwijnen en gelijktijdig één of meer nieuwe stoffen ontstaan. Hierbij kan geen materie, geen massa verloren gaan. De vorming van nieuwe stof(fen) is aan te tonen door de stofeigenschappen van de stoffen vóór en na de reactie met elkaar te vergelijken.
 

Reactieschema

Een reactieschema is een korte beschrijving van de begintoestand voor de reactie en van de eindtoestand na de reactie.
De stoffen vóór de reactie noemen we de beginstoffen. Andere woorden zijn: uitgangsstoffen of reactanten.
De stoffen na de reactie heten de reactieproducten. De reactie zelf, het proces, geven we aan met een pijl, de reactiepijl.
Algemeen: beginstof(fen)  →  reactieproduct(en)
 
De reactanten staan links van de reactiepijl, de reactieproducten rechts.
Bij meer dan één reactant of reactieproduct schrijven we een + tussen de stoffen.
Aangezien het reactieschema een macroscopische beschrijving is van een reactie, schrijven we achter de stoffen meestal de fase van de stoffen.
Voorbeelden van reactieschema's zijn die van het verbranden van aardgas en van het roesten van ijzer:
aardgas(g) + zuurstof(g)  →  verbrandingsproducten(g)
 
ijzer(s) + zuurstof(g) + water(l)  →  roest(s)
 

Chemische reactie op moleculair niveau

Chemische reacties kunnen we ook beschrijven met de molecuultheorie.
Bij een reactie zou je je kunnen voorstellen dat de moleculen van de beginstoffen uiteen vallen in
losse atomen en dat uit deze atomen nieuwe, andere moleculen worden gevormd.
Een chemische reactie is in feite een hergroepering van atomen. Dit is het wezen van een chemische reactie.
Chemische reactie: moleculen veranderen in andere moleculen.
De atomen die tezamen een molecuul vormen, veranderen bij een chemische reactie niet. Atomen zijn onvergankelijk, ze zijn eeuwig.
Moleculen zijn wél vergankelijk: moleculen kunnen worden afgebroken en uit de bouwstenen, de atomen, ontstaan nieuwe moleculen.
Als we chemische reacties moleculair willen beschrijven, doen we dat met een reactievergelijking waarin de stoffen met hun molecuulformule voorkomen. Zie 'Reactievergelijkingen' in dit thema.

Massabehoud

Massabehoud

De wet van behoud van massa houdt in dat er geen materie in het niets kan verdwijnen of uit het niets kan ontstaan.
In de scheikunde betekent de wet dat de totale massa van de stoffen voor de reactie gelijk moet zijn aan de totale massa van de stoffen na de reactie (de uitgangsstoffen worden uitsluitend als gevolg van hergroepering van de atomen omgezet in andere stoffen).
Als er gassen bij de reactie zijn betrokken, is deze wet niet altijd eenvoudig na te gaan.
De wet is genoemd naar de Franse geleerde Lavoisier, omdat deze voor het eerst ook gassen opving en woog en zodoende deze wet ontdekte.

 

Warmte-effect

Een chemische reactie gaat altijd gepaard met een energie-effect, meestal een warmte-effect. Er zijn twee
mogelijkheden:
  • De reactie is exotherm. Dit houdt in dat er bij de reactie warmte, of een andere vorm van energie, vrijkomt. Tijdens de reactie komt er dus warmte (energie) uit de reagerende massa (exo = uit).
  • De reactie is endotherm. Dit houdt in dat de reactie alleen verloopt als er warmte, of een andere vorm van energie, aan de stoffen wordt toegevoerd. Er moet dus warmte (energie) in de reagerende stoffen
    worden gebracht om de reactie mogelijk te maken (endo = in).
Andere vormen van energie zijn bijvoorbeeld: licht, UV-straling, elektrische stroom of mechanische energie. Zo zijn er exotherme reacties die reeds bij kamertemperatuur verlopen, en waarbij energie vrijkomt in de vorm van licht.
En er zijn endotherme reacties waarbij elektrische energie of lichtenergie moet worden toegevoerd (zie 'Ontledingsreacties' in dit thema).
 
Een exotherme reactie moeten we meestal wel op gang brengen door een kleine warmte- of energietoevoer: we moeten de reactie 'aansteken'.
Een duidelijk voorbeeld daarvan is de verbranding van aardgas. Het gas moeten we met een lucifer of een elektrische vonk aansteken. De hoeveelheid warmte die bij de verbranding vrijkomt, is echter veel groter dan de hoeveelheid warmte die nodig was om het gas aan te steken.
 
 

Sieger Kooij geeft uitleg over exotherme en endotherme reacties.

Reactievergelijkingen kloppend maken

Een reactievergelijking geeft weer wat op moleculaire schaal gebeurt bij een chemische reactie. In een reactievergelijking staan de formules van de stoffen. De aantalverhouding waarin de moleculen reageren c.q. ontstaan geven we aan met de coëfficiënten voor de formules. We geven voorbeelden van reactievergelijkingen van enkele reactietypen: ontledingsreacties, vormingsreacties en verbrandingsreacties.

Reactievergelijking van een vormingsreactie (hier tegelijk een verbrandingsreactie)
Bron: McMurry & /Fay, Chemistry

Reactievergelijking

Op moleculaire schaal is dit echter geen kloppende vergelijking. Atomen zijn, zoals al gezegd, onvernietigbaar, dus bij de reactie moet het aantal atomen van iedere atoomsoort behouden blijven.
Als een boekhouder moeten we er voor zorgen dat links en rechts van de pijl evenveel atomen komen te staan.
Dit proces heet het 'kloppend' maken van de reactievergelijking. De reactievergelijking wordt dan:
De getallen die in de reactievergelijking voor de molecuulformules staan heten de coëfficiënten.
Op moleculaire schaal geven de coëfficiënten aan in welke verhouding de deeltjes met elkaar reageren en ontstaan.
 

Toestandsaanduiding

We kunnen ook enigszins aangeven hoe de reactie macroscopisch verloopt, namelijk door de fase van de stoffen te noteren.
 

Ontledingsreacties

Een ontledingsreactie is een reactie waarbij één verbinding uiteen valt in twee of meer verschillende elementen (niet-ontleedbare stoffen) en/of verbindingen. Veel ontledingsreacties zijn endotherm. Is warmte de toegvoerde energie, dan is het een thermolyse. Is de toegevoerde energie elektricteit, dan is het een elektrolyse.

Voorbeelden van een ontleding tot de elementen:

  • de ontleding van waterstofchloride, HCl(g)

  • de ontleding van gesmolten aluminiumoxide, Al2O3(l)

Voorbeelden van een ontleding waarbij op zijn minst één van de producten een verbinding is:

  • de ontleding van ammoniumdichromaat, (NH4)2Cr2O7(s)

Proefje: de ontleding van ammoniumdichromaat.

 

  • de ontleding van calciumcarbonaat (krijt of kalksteen), CaCO3(s)

Vormingsreacties

Vormingsreacties algemeen

Een vormingsreactie is een reactie waarbij uit twee of meer elementen één verbinding ontstaat. Voorbeelden zijn:

  • de vorming van waterstofchloride, HCl(g)

 

  • de vorming van ammoniak, NH3(g)

 
  • De vorming van keukenzout (NaCl) uit chloor (Cl2) en vast natrium (Na)
Schooltv: Het vormen van keukenzout - Uit twee zeer gevaarlijke stoffen kun je ongevaarlijk keukenzout maken.

 

Vormingsreacties, waarbij zuurstof is betrokken

Vormingsreacties waarbij zuurstof is betrokken, rekenen we ook wel tot de verbrandingsreacties (zie 'Verbrandingsreacties').
Voorbeelden zijn:

  • de vorming van water, H2O(l), de verbranding van waterstof

 

  • de vorming van magnesiumoxide, MgO(s), de verbranding van magnesium

Verbrandingsreacties

Een verbrandingsreactie is een reactie met zuurstof.
Bij een verbranding ontstaan uitsluitend oxiden als verbrandingsproducten.
Een oxide is een verbinding van twee elementen, waarvan één zuurstof is.
 

Verbranding van een element

Bij verbranding van een element ontstaat één verbrandingsproduct, namelijk het oxide van dat element. Verbrandingsreacties van elementen zijn in feite niet anders dan vormingsreacties (zie 'Vormingsreacties').
Voorbeelden:

  • de verbranding van waterstof
    Waterstof is een zeer brandbaar gas en het verbrandingsproduct is waterstofoxide (H2O), beter bekend onder de naam water:

 

  • de verbranding van koolstof
    Bij optimale (volledige) verbranding van koolstof is er maar één verbrandingsproduct, koolstofdioxide (CO2): 

 

Verbranding van een verbinding

Bij verbranding van een verbinding ontstaan evenveel oxiden als er atoomsoorten in de verbinding zijn. Hierbij ontstaan dezelfde oxiden als die ontstaan bij verbranding van de elementen afzonderlijk.
Koolwaterstoffen en andere organische stoffen zijn in het algemeen goed brandbaar.
Alle koolwaterstoffen verbranden tot koolstofdioxide en water.
Dezelfde reactieproducten ontstaan, wanneer een molecuul behalve uit C- en H- ook nog uit O-atomen bestaat. Voorbeelden:

  • de verbranding van methaan
    Optimale verbranding van methaan (hoofdbestanddeel van aardgas), CH4(g), levert twee reactieproducten, koolstofdioxide en water(damp):

 

  • de verbranding van octaan (benzine), C8H18(l)

 
 

  • de verbranding van ethanol (alcohol), C2H6O(l)

 
 

  • de verbranding van koolstofdisulfide, CS2(l)

Oefenen reactievergelijkingen kloppend maken

Op onderstaande website kun je nog extra oefenen:

Reactievergelijkingen kloppend maken