Voor je leerde schrijven heb je eerst de letters geleerd. Toen je de letters kende, kon je gaan leren hoe je woorden leest en schrijft. Daarna leerde je zinnen te schrijven.
De “letters” van de scheikundige taal heb je geleerd in het vorige hoofdstuk. Dit zijn de symbolen van de atoomsoorten. Herhaling nodig? klik hier
In deze paragraaf gaan we leren hoe je de “woorden” van de scheikundige taal moet lezen. Deze “woorden” noemen we molecuulformules of formules. Daarna leren we de “woorden” en tenslotte de “zinnen” schrijven.
In een molecuulformule staat informatie over de atoomsoorten in een molecuul. Wanneer een molecuul uit waterstof- en zuurstofatomen is opgebouwd, vind je de symbolen H en O in de molecuulformule.
Alleen de atoomsoorten van een molecuul in een formule geven niet genoeg informatie. Een formule die als HO geschreven is, kan dan voor meerdere stoffen gelden. Zo hebben de moleculen van water en waterstofperoxide beide atomen van waterstof en zuurstof. Toch zijn de stoffen heel verschillend. Water is een kleurloze heldere vloeistof. Waterstofperoxide is een bleekmiddel waarmee haren geblondeerd kunnen worden. De stoffen verschillen verder ook in stofeigenschappen zoals kook- en smeltpunt, dichtheid, enz.
Om duidelijk aan te geven welke stof met een formule bedoeld wordt, vermeldt men hoeveel atomen van die atoomsoort voorkomen in het molecuul. Als we dit doen is het verschil duidelijk te zien:
Deindices (kleine getallen) geven aan hoeveel atomen, van de atoomsoort die ervoor staat, in één molecuul voorkomen.
De formules in woorden:
Water heeft moleculen die zijn opgebouwd uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom.
Waterstofperoxide heeft moleculen die opgebouwd zijn uit 2 waterstofatomen en 2 zuurstofatomen.
In hoofdstuk 1 heb je al geleerd dat iedere stof zijn eigen soort moleculen heeft. Dat kun je aan de formule zien. Verschillende formules horen bij verschillende moleculen, dus bij verschillende stoffen.
De soort atomen en het aantal atomen wordt weergegeven in een molecuulformule.
Soms staat een getal voor een molecuulformule om aan te geven om hoeveel moleculen het gaat. 5 H2O2(g) betekent dan 5 moleculen waterstofperoxide. Het getal 5, in dit geval, noemen we coëfficiënt.
De fase van de stof schrijven vanaf nu ook met een afkorting:
Meestal is het symbool van een element de formule van de stof.
Er zijn 7 uitzonderingen. Deze 7 niet-metalen vormen moleculen van 2 atomen. Je vindt ze in het overzicht beneden aan deze pagina.
Maar hoe geef je een verbinding een naam?
De systematische naamvan een verbinding is een combinatie van de namen van de atoomsoorten die in de verbinding voorkomen. Hierbij krijgt de tweede atoomsoort altijd de uitgang –ide. Hieronder zie je een aantal atoomsoorten die vaak als tweede atoomsoort voorkomen. Deze moet je onthouden.
tweede atoomsoort
naam van de verbinding eindigt op
O
oxide
S
sulfide
F
fluoride
Cl
chloride
Br
bromide
I
jodide
Voorbeeld: Als koper met zuurstof reageert ontstaat koperoxide.
Let op!!
Als in een verbinding atomen van metalen en niet-metalen voorkomen dan schrijf je het metaal altijd voorop.
De namen van de zouten geef je zoals hierboven toegelicht.
De namen van de moleculaire stoffengebruik je dezelfde basis als bij de zouten. In de naam van een moleculaire stof worden die indices verwerkt met behulp van de Griekse telwoorden. Kijk in het overzicht voor uitleg en voorbeelden.
Voor het hele overzicht van de naamgeving: klik hier
In onze samenleving worden chemische reacties voornamelijk gebruikt om energie op te wekken, delfstoffen om te zetten in grondstoffen, grondstoffen omzetten in producten zoals medicijnen, plastics, brandstoffen, enz.
Ertsen worden gedolven zodat we er metalen uit kunnen winnen.
Aardolie wordt omgezet in diesel, benzine, kerosine, asfalt, aardgas en LPG.
Brandstoffen worden verbrand om warmte op te wekken en om te zetten in andere vormen van energie. De energie die in de brandstoffen opgeslagen zit heet chemische energie. Warmte wordt vaak omgezet in bewegingsenergie en daarna in elektriciteit.
Bij al deze processen is veel geld gemoeid. De mensen in de industrie willen zoveel mogelijk opbrengst uit de grondstoffen halen. Hierbij maken ze gebruik van reactievergelijkingen en reactie-omstandigheden om zoveel mogelijk reactieproduct te krijgen.
Als je iets wil maken heb je daarvoor meestal een recept. Het recept geeft aan welke ingrediënten en hoeveel van deze ingrediënten nodig zijn om bijvoorbeeld 12 wafels te bakken. Wil je 24 wafels of 6 wafels bakken dan kun je het recept aanpassen op deze hoeveelheid.
Als we stoffen maken hebben we ook het recept nodig. Het opstellen van een kloppende reactie is eigenlijk het schrijven van het recept. Als je het recept hebt kun je ermee gaan rekenen. Dit leer je aan het einde van het jaar. Dit rekenen is een belangrijk onderdeel van de scheikunde in de examenstof. Elke berekening aan een reactie begint met een kloppende reactievergelijking.
Inleiding Reactievergelijkingen
Nu we de stoffen in formules kunnen schrijven, kunnen we de woorden in reactieschema’s vervangen door molecuulformules.
Een reactieschema in formules heet eenreactievergelijking. In hoofdstuk 2 leerde je dat stoffen veranderen tijdens een reactie. De beginstoffen veranderen in de reactieproducten. Dit betekent dat de formules voor de reactie altijd anders zijn dan de formules na de reactie.
Je hebt ook al geleerd hoe je de formules van stoffen schrijft. Herhaling nodig?klik hier
Ken je de fasen van de stoffen nog? Voor herhaling klik hier
Dan ben je er nu klaar voor om echte reactievergelijkingen te gaan schrijven.
Reactievergelijkingen opstellen
Een reactie is een beschrijving van een chemisch proces waarbij stoffen veranderen. De beginstoffen worden omgezet in reactieproducten. De stoffen waar je dus mee begint zijn verdwenen als het product is ontstaan. Dus onthoud:
In een reactievergelijking zijn molecuulformules voor en na de reactie(pijl) ALTIJD verschillend.
Voorbeeld I: De elektrolyse van water
water (vloeibaar) → waterstof (gas) + zuurstof (gas)
H2O (l) → H2 (g) + O2(g)
Als je deze reactievergelijking goed bekijkt kun je zien dat alle atomen die voor de reactie(pijl) staan ook na de reactie(pijl) staan. Maar er klopt iets niet. Zie je wat niet klopt?
Het is niet mogelijk om 1 molecuul H2O om te zetten in H2 en O2. Daarvoor heb je 1 O-atoom te kort. Maar als je een tweede watermolecuul ontleedt, krijg je een tweede O-atoom. Daarnaast heb je dan nog eens 2 H-atomen.
Bekijk de ontleding van water in molecuultekeningen hieronder:
Waterstofatomen zijn afgebeeld als witte bolletjes, de zuurstofatomen als rode bolletjes.
Van iedere atoomsoort staan evenveel atomen voor de reactie als na de reactie. De reactievergelijking klopte nog niet. Dit betekent dat het aantal atomen niet gelijk is voor en na de reactie. Door aan te geven hoeveel je van elk molecuul nodig hebt is de reactie kloppend gemaakt. Vergelijk de juiste reactievergelijking hieronder maar met de afbeelding hierboven.
2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g)
Voer nu eventueel Proef 1 Moleculen bouwen uit.
Om iedere reactie op de manier van proef 1 op te schrijven is erg omslachtig. Hoe je dit moet doen zonder molecuulbouwdoos staat in 3 stappen beschreven:
STAP 1: Schrijf het reactieschema in woorden.
STAP 2: Schrijf de stoffen en fasen in formules.
De formules en fasen die je niet hebt moeten leren worden gegeven bij opgaven.
STAP 3: Maak de reactievergelijking kloppend.
Maak het aantal atomen voor en na de reactie(pijl) gelijk. Dit kun je alleen doen door een coëfficiënt (groot geschreven getallen) voor de molecuulformule te schrijven. Hiermee geef je aan hoeveel van die moleculen reageren.
Voorbeeld II:De ontleding van waterstofperoxide
STAP 1: waterstofperoxide (opgelost) → water (vloeibaar) + zuurstof (gas)
STAP 2: H2O2 (l) → H2O(g) + O2 (g)
STAP 3: 2 H2O2 (l) → 2 H2O (g) + O2 (g)
Voorbeeld III:Als pentaan verbrandt reageert het met zuurstof. Er ontstaat dan water en koolstofdioxide.
omzettingen van energiesoorten herkennen en benoemen
exotherme en endotherme energie-effecten defineren en herkennen
Reacties met een energie-effect
In hoofdstuk 3 heb je twee soorten reacties leren onderscheiden. Dit waren de ontledingsreactie en vormingsreactie.
Ontledingsreactie: reactie met 1 beginstof waaruit meerdere reactieproducten ontstaan
Vormingsreactie: reactie met meerdere beginstoffen waaruit 1 reactieproduct ontstaat
Bij proef 4 Suiker in de vlam en proef 5 Elektrolyse van water (hoofdstuk 3) verliepen de reacties niet spontaan. Je moest er iets voor doen. Suiker werd verwarmd en bij de elektrolyse van water werd elektrische stroom toegevoerd. Warmte en elektrische stroom zijn beide vormen van energie. Deze reacties kunnen niet verlopen zonder toevoer van energie. Het energie-effect van deze reacties noemt men endotherm. Omdat deze reacties niet kunnen verlopen zonder deze energie wordt dit aangegeven op de reactiepijl.
Bekijk nu:
Suiker in de vlam (ter herhaling)
(filmpje) moet nog gemaakt worden.
Elektrolyse van water(ter herhaling)
Proef 2 Fotolyse van zilverchloride
Je hebt nu drie proeven gezien waarbij een ontleding plaatsvond. Deze ontledingen waren allemaal endotherm maar verschillen in de manier waarop energie wordt toegevoerd.
Hiervoor heeft men drie aparte namen:
Thermolyse: een ontleding waarbij warmte als energie wordt toegevoerd.
Elektrolyse: een ontleding waarbij elektrische stroom als energie wordt toegevoerd.
Fotolyse: een ontleding waarbij licht als energie wordt toegevoerd.
De vorm van energie (de onderstreepte woorden) wordt op de reactiepijl weergegeven. Het reactieschema dat je bij proef 2 hebt opgeschreven kun je nu dus aanvullen door licht op de pijl te schrijven.
Pas op! Alleen bij ontledingsreacties wordt de energie op de reactiepijl aangegeven.
Er zijn ook reacties waarbij geen of weinig energie toegevoerd hoeft te worden. Denk maar aan een kaars. Als je deze eenmaal hebt aangestoken dan brandt deze voor een lange tijd. Bij de verbranding van het kaarsvet komt energie vrij in de vorm van licht en warmte. Bij proef 8 (witte fosfor en zuurstof) was het zelfs niet nodig om de fosfor aan te steken. Hier kwam alleen energie vrij.
Het energie-effect van reacties waarbij energie vrijkomt, noemt men exotherm.
Brandend theelichtje
Je zou kunnen denken dat het aansteken van een kaars een endotherme reactie is. Dit is echter niet het geval.
Je hoeft namelijk niet constant energie toe te voeren. Bovendien komt meer energie vrij dan toegevoerd was.
Alleen als je constant energie moet toe voeren om de reactie te laten verlopen noem je de reactie een endothermereactie.
Wanneer je moet bedenken of een reactie of ander proces endotherm of exotherm is, doe je alsof je de stof of het voorwerp bent. Bedenk dan of warmte naar je toe komt (endotherm) of warmte van je afgaat (exotherm). In plaats van warmte kun je ook een andere energiesoort invullen.
Misschien is je iets opgevallen aan de reactieproducten bij (H3) proef 5 Electrolyse van water en (H4) proef 2 Fotolyse van zilverchloride. Bij beide reacties is de beginstof een verbinding van twee atoomsoorten. Er ontstaan ook twee reactieproducten. Deze reactieproducten zijn stoffen bestaande uit de atoomsoorten van de beginstof. Nu je dit weet kun je de reactieproducten van ontledingen voorspellen.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Verbranding kom je veel tegen in het dagelijks leven. Je kunt eigenlijk niet zonder.
Denk maar eens aan het huis waar je woont. Het water in de centrale verwarming en het water dat uit de warmwaterkraan komt, wordt verwarmd door aardgas te verbranden.
Om eten te bereiden maken we ook gebruik van energie. In de meeste huizen staat een gasfornuis of een elektrische kookplaat. De elektriciteit die dan gebruikt wordt is vaak opgewekt door een brandstof te verbranden.
In de industrie is altijd energie nodig om iets te produceren. Veel energie wordt vrijgemaakt door verbranding van fossiele brandstoffen of afval. Dit heeft nadelen ten opzichte van duurzame energiebronnen. De duurzame energiebronnen zoals zon, wind en water leveren minder tot geen verbrandingsproducten en zijn onuitputtelijk.
Ingrediënten voor een brand
Een verbranding kan spontaan ontstaan. Denk maar aan witte fosfor.
(Je hoeft het filmpje niet helemaal te bekijken.)
Meestal is dit niet het geval. Als je een barbecue wilt gebruiken kun je lang wachten voordat de kolen gaan branden. Je zult de kolen moeten aansteken. Dit aansteken doe je om de ontbrandings-temperatuur van de kolen te bereiken. De ontbrandingstemperatuur is de minimale temperatuur waarbij een stof kan branden.
In de barbecue gebruik je kolen. Zou je stenen gebruiken dan krijg je geen vuur. Voor een verbranding heb je namelijk een brandbare stof nodig. Deze stof noem je de brandstof.
Het derde ingrediënt voor een verbranding is zuurstof. Deze voeg je normaal niet toe. Ongeveer 20 % van de lucht bestaat uit zuurstof. Maar zou die niet aanwezig zijn dan brandt niets. Hier maak je wel eens gebruik van om een vuur te doven.
Deze drie ingrediënten noemen we de voorwaarden voor een verbranding. Wil je een verbranding stoppen dan kun je een van de voorwaarden weg pakken. Dit noem je een blusprincipe.
Er zijn 3 blusprincipes: afkoelen tot beneden de ontbrandingstemperatuur, de brandstof wegnemen en de zuurstof afsluiten.
Bij elk blusprincipe kun je een blusmethode bedenken.
De onderstaande antwoorden moet je zelf nakijken; vergelijk jouw antwoorden met de goede
antwoorden, en geef aan in welke mate jouw antwoorden correct zijn.
Toets:Begrippenkennis en toepassen begrippen ingrediënten voor een verbranding
Verbrandingsproducten en reagentia
In hoofdstuk 2 heb je geleerd dat bij een reactie alle atomen waaruit de moleculen van de beginstoffen zijn opgebouwd terug te vinden zijn in de moleculen van de reactieproducten. Dit geldt natuurlijk ook voor een verbrandingsreactie. Deze kennis kun je toepassen als je de reactieproducten van een verbrandingsreactie gaat voorspellen.
Verder leer je in de paragraaf hoe je een paar verbrandingsproducten kunt aantonen met behulp van een reagens. Een reagens is een stof die je gebruikt om een bepaalde andere stof aan te tonen.
Je hebt nu kennisgemaakt met 3 reagentia. Reagentia kunnen goed of slecht werken. De kwaliteit van een reagens wordt beschreven door de gevoeligheid en de selectiviteit aan te geven.
De gevoeligheid geeft aan hoeveel stof nodig is om het reagens te laten verkleuren. De selectiviteit geeft aan hoeveel verschillende stoffen een reagens aantoont.
Als je de verbrandingsproducten van een onbekende stof wilt onderzoeken gaat het uitvoeren van de proef iets moeilijker. Je weet niet welke verbrandingsproducten je kunt verwachten.
In plaats van een erlenmeyer neem je dan een of meer gaswasflessen. Een gaswasfles leidt een gas door een vloeistof. De vloeistof is in dit geval een reagens.
gaswasfles
Je kunt ook wit kopersulfaat in een gaswasfles doen. Wanneer waterdamp door de gaswasfles geblazen wordt, verkleurt het reagens. Door de gaswasfles in een beker met koud water te zetten maak je een zogenaamde “koude val”. Waterdamp condenseert dan in de gaswasfles.
koude val
SAMENGEVAT:
Een verbrandingsreactie heeft als beginstoffen de brandstof en zuurstof. Het reactieproduct van een verbranding bestaat uit de atoomsoort die in de brandstof voorkomt gecombineerd met een of meer zuurstofatomen.
In het woord oxidatie kun je het woord oxygen (=zuurstof) herkennen. Een reactie met zuurstof noemt men een oxidatie.
Wanneer vuurverschijnselen waar te nemen zijn tijdens een reactie met zuurstof, noem je de reactie een verbranding.
Vuurverschijnselen zijn vlammen (gloeiend gas), gloeien(zeer hete vaste stof), vonken (wegspringende deeltjes van een gloeiende vaste stof), rook (fijn verdeelde vaste stof zwevend in de lucht) en as (het niet brandbare deel van de brandstof).
Als je de gasbrander aansteekt zoals het hoort, met de luchtregelschijf gesloten, krijg je de gele vlam. De brandstof komt pas in contact met zuurstof als het de brander verlaat; bovenaan de schoorsteen. Deze verbranding noemen we een onvolledige verbranding. Er is namelijk te weinig zuurstof om de brandstof helemaal te verbranden. De kleur van de vlam wordt veroorzaakt door gloeiende koolstofdeeltjes. Deze koolstofdeeltjes zijn ontstaan door de onvolledige verbranding van het methaangas (=hoofdbestanddeel van aardgas). De stof koolstofmonoxide ontstaat ook. We hebben dit kleurloos en geurloos gas niet aangetoond of gezien. Koolstofmonoxide wordt een sluipmoordenaar genoemd. Wanneer je te veel inademt van dit ontstaat een gebrek aan zuurstof in je bloed. Dit kan een dodelijke afloop hebben.
Door de luchtregelschijf verder open te draaien zie je de kleur van de vlam veranderen. De vlam wordt kleurloos. Er ontstaan geen (gloeiende) koolstofdeeltjes die de vlam geel kleuren. Door de luchtregelschijf open te draaien komt er genoeg zuurstof bij de brandstof. Dit noemen we een volledige verbranding. Hierbij ontstaan de verbrandingsproducten die je verwacht volgens het schema dat je ingevuld.
Voer nu Proef 9 De verbrandingsproducten van aardgas uit.
Is dit niet mogelijk bekijk dan onderstaand filmpje:
In de vorige paragraaf zijn de volledige en onvolledige verbrandingen aan bod gekomen. De hoeveelheid zuurstof bepaalt welke verbranding plaatsvindt.
Hoe werkt dit bij een explosie?
Bekijk nu Proef 10 Een blik vol gas
Een explosie ontstaat als precies genoeg zuurstof bij de brandstof komt om de brandstof in één keer te verbranden. Bij een explosie denk je meteen aan de enorme knal.
Doordat de brandstof in één keer verbrandt bij een explosie, ontstaat in één keer een grote hoeveelheid verbrandingsproduct. Vaak zijn dit gassen. Door de hitte worden vloeibare verbrandingsproducten ook gasvormig. Dit zorgt voor enorme drukverschillen.
Explosies kunnen onder andere ontstaan door backdraft. Backdraft ontstaat als brandstof in een afgesloten ruimte een zuurstofgebrek krijgt. De brandstof wordt hierbij heel heet. Komt in deze ruimte nieuwe zuurstof dan leidt dit tot een explosie.
De geschiedenis van de lucifer is minder bekend. Sinds het ontstaan van de mensheid is de mens er mee bezig geweest om vuur te maken en heeft men zeer veel verschillende methodes voor ontwikkeld, bijna allemaal veel bewerkelijker dan het gebruik van een lucifer. De Romeinen gebruikten echter al iets dat op lucifers leek. Houtsplinters werden in gesmolten zwavel gedoopt. Omdat zwavel een stof is die makkelijk ontbrandt kon men indien men de stokjes in een vuurtje stak op deze manier snel een houtje laten ontbranden. Men had echter wel een ander vuur nodig om het stokje tot ontbranding te brengen. In 1805 maakte de Fransman Chancels zijn lucifer door een houten stokje, gedrenkt in zwavel, te voorzien van een kopje van kaliumchloraat, zwavel en gom. Deze ”briquet oxygéné” vloog in brand door hem in contact te brengen met geconcentreerd zwavelzuur.
Bij de huidige lucifers gebruikt men wrijvingswarmte om ze tot ontbranding te brengen en dit principe is in 1827 bedacht door de Engelse drogist John Walker. Deze bedacht dat vuur zuurstof nodig heeft en maakte een lucifer, waarbij het kopje bestond uit licht ontvlambaar zwavel en een stof die bij verhitting zuurstof produceerde. De eerste lucifers waren van karton maar dit werd als snel vervangen door houten stokjes. Het ging om lange houtsplinters gedrenkt in een mengsel dat bestond uit kaliumchloraat, antimoonsulfide en gomhoudend water. Wanneer je een dergelijke splinter door een samengevouwen vel schuurpapier trok, ontbrandde hij in een regen van vonken. Aangezien alleen wrijvingswarmte nodig was konden de meeste lucifers op elk welk ruw materiaal tot ontbranding gebracht worden.
Bron:www.thuisexperimenteren.nl
Kaliumchloraat is een zeer belangrijke stof in explosieven en vuurwerk. Vuurwerk explodeert in de lucht. Voor de explosie is het belangrijk dat genoeg zuurstof bij de brandstof komt. De brandstof zit echter in een pakketje ingepakt. Zuurstofleveranciers zijn stoffen die toegevoegd worden aan explosieven en vuurwerk. Voorbeelden zijn kaliumchloraat en buskruit.
Bekijk nu Proef 11 Kaliumchloraat
Als je de proef niet kunt bekijken gebruik dan onderstaand filmpje:
Het arrangement Reactievergelijkingen en verbranding is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
In deze module leer je reactievergelijkingen opstellen. Dit kun je pas als je de formules van de stoffen weet of kunt bedenken. Het kunnen opstellen van reactievergelijkingen is een belangrijke vaardigheid die je nodig hebt in de bovenbouw. Als je de reactievergelijkingen kunt opstellen gaan we naar een specifieke groep reacties kijken: verbranding.
Eindgebruiker
leerling/student
Moeilijkheidsgraad
gemiddeld
Studiebelasting
4 uur en 0 minuten
Reactievergelijkingen en verbranding
nl
Scheikunde
2017-02-04 16:32:21
In deze module leer je reactievergelijkingen opstellen. Dit kun je pas als je de formules van de stoffen weet of kunt bedenken. Het kunnen opstellen van reactievergelijkingen is een belangrijke vaardigheid die je nodig hebt in de bovenbouw. Als je de reactievergelijkingen kunt opstellen gaan we naar een specifieke groep reacties kijken: verbranding.
Wanneer je moet bedenken of een reactie of ander proces endotherm of exotherm is, doe je alsof je de stof of het voorwerp bent. Bedenk dan of warmte naar je toe komt (endotherm) of warmte van je afgaat (exotherm). In plaats van warmte kun je ook een andere energiesoort invullen.
