H02 Ionen en zouten

Ionen en zouten
Naast de ongeladen atomen en moleculen
bestaan er ook geladen deeltjes genaamd
ionen.
Ionen zijn deeltjes met meer of minder
elektronen dan protonen.
mlavd@BCEC
1
Ionen en zouten
Het verschil tussen een atoom en een ion is
het aantal elektronen (het aantal protonen en
neutronen blijft gelijk)
Ionen met te veel elektronen hebben een
negatieve lading
Ionen met te weinig elektronen hebben een
positieve lading
mlavd@BCEC
2
Ionen en zouten
Een zout is opgebouwd uit:
een positief én negatief ion
De totale lading van een zout is neutraal
Het aantal negatieve én positieve ladingen
moet dus gelijk zijn
mlavd@BCEC
3
Ionen en zouten
Sommige metalen kunnen meerdere ionen maken
Alléén bij deze ionen wordt ook de lading van het ion met een
romeins cijfer (I, II, III, etc) vermeld in de naam om aan te
geven welk ion het nu precies is !!
Cu+
Koper(I)-ion
Cu2+
Koper(II)-ion
Fe2+
IJzer(II)-ion
Fe3+
IJzer(III)-ion
Mn2+
Mangaan(II)-ion
Mn4+
Mangaan(IV)-ion
Er zijn er meer, maar die
zoek je maar op in je
boek. Alle ionen die in je
boek staan (pag
45+46+47) moet je
kennen met de naam en
de formule !!
mlavd@BCEC
4
Ionen en zouten: verhoudingsformule
De formule van een zout wordt bepaald door de
verhouding van de ionen waarbij de totale lading
neutraal moet zijn !!
Ax+ + By-  AyBx
Voorbeeld: kaliumoxide: K+ + O22x 1x
Dus K2O
Voorbeeld: calciumfosfaat
Ca2+ PO433x
2x
dus Ca3(PO4)2
mlavd@BCEC
5
Ionen en zouten: verhoudingsformule
Opgave: geef de verhoudingsformules van
Magnesiumchloride
Mg2+ en Cl- dus MgCl2
Natriumhydroxide
Na+ en OH- dus NaOH
Mangaan(IV)fosfaat
Mn4+ en PO43- dus Mn3(PO4)4
IJzer(II)nitraat
Fe2+ en NO3- dus Fe(NO3)2
Fe3+ en SO42- dus Fe2(SO4)3
IJzer(III)sulfaat
Je ziet dat er in de formules van de zouten
géén ladingen staan en in formules van de
losse ionen wel !!
mlavd@BCEC
6
Ionen en zouten: naamgeving
Opgave: geef de namen van
CaCl2
Calciumchloride
CuOH
Koper(I)hydroxide
Mg3(PO4)2
Magnesiumfosfaat
FeCl2
IJzer(II)chloride
Fe2(SO4)3
IJzer(III)sulfaat
mlavd@BCEC
7
Ionen en zouten: oplosbaarheid
Lossen alle zouten op in water ??
Nee, niet allemaal, maar dat weet je hopelijk al !!
Hoe weet je of een zout oplost in water ??
Binas Tabel 45 !!
mlavd@BCEC
8
Ionen en zouten: oplosbaarheid
Hoe werkt Binas Tabel 45 ??
1: kijk welke ionen je hebt
2: kijk bij de combinatie van de ionen wat er staat:
g : lost goed op en geeft geen neerslag
m : lost matig op en geeft een neerslag
s : lost slecht op en geeft een neerslag
mlavd@BCEC
9
Ionen en zouten: oplosbaarheid
Lost calciumnitraat op in water ?
1: Ca2+ en NO32: g  lost goed op en geeft geen neerslag
NO3-
Tabel 45
Ca2+
3: Ca(NO3)2 (s)
g
aq
Ca2+(aq) + 2 NO3- (aq)
mlavd@BCEC
10
Ionen en zouten: oplosbaarheid
Lost magnesiumhydroxide op in water ??
OHMg2+
s
S  lost slecht op !!
Mg(OH)2 aq lost niet op
mlavd@BCEC
11
Ionen en zouten: ion-hydratatie
Bij positieve
ionen gaan de
H2O moleculen
met de – geladen
O naar het ion
zitten
+
mlavd@BCEC
12
Ionen en zouten: ion-hydratatie
Bij negatieve
ionen gaan de
H2O moleculen
met de + geladen
H naar het ion
zitten
mlavd@BCEC
13
Ionen en zouten: ion-hydratatie
+
mlavd@BCEC
14
Ionen en zouten: neerslagen
Als 2 zoutoplossingen gemengd worden
kan er een neerslag ontstaan !
M.b.v. Binas tabel 45 kan je ‘voorspellen’ of dit wel
of niet zal gebeuren
g = goed oplosbaar/geen neerslag
s = slecht oplosbaar/neerslag
m = matig oplosbaar (misschien neerslag)
r = reageert als er water bijkomt (+ H2O voor de pijl)
o = ontleedt als er water bijkomt
mlavd@BCEC
15
Ionen en zouten: neerslagen
Bv: wat zal gebeuren als je natriumhydroxideoplossing mengt met ijzer(III)nitraat-oplossing?
Stap 1: Kijk of de zouten oplossen in water en noteer
de ionen die je hebt in een tabel zoals in Binas tabel 45
NO3-
Na+
Fe3+
OH-
g
g
mlavd@BCEC
16
Ionen en zouten: neerslagen
NO3-
OH-
Na+
g
g
Fe3+
g
s
Stap 2: noteer in de tabel de gegevens van Binas T45
bij de combinaties van al de ionen (g, m, s)
Stap 3: noteer de neerslagvergelijking als er een m
of s in de tabel voorkomt !
Fe3+(aq) + 3 OH-(aq)  Fe(OH)3 (s)
mlavd@BCEC
17
Ionen en zouten: neerslagen
Opdracht 1: noteer alle oplosvergelijkingen als je de
stoffen calciumnitraat en kaliumcarbonaat oplost in
water
Opdracht 2: noteer de neerslagvergelijking als je deze
oplossingen dan mengt
Oplossen: Ca(NO3)2 (s) aq Ca2+(aq) + 2 NO3-(aq)
K2CO3 (s) aq 2 K+(aq) + CO32-(aq)
mlavd@BCEC
18
Ionen en zouten: neerslagen
NO3-
CO32-
K+
g
g
Ca2+
g
s
Stap 1+2: noteer in de tabel de gegevens van Binas T45
bij de combinaties van ionen (g, m, s)
Stap 3: noteer de neerslagvergelijking als er een m
of s in de tabel voorkomt !
Ca2+(aq) + CO32-(aq)  CaCO3 (s)
mlavd@BCEC
19
Ionen en zouten: toepassingen
van neerslagen
A: aantonen van ionen in een oplossing
B: verwijderen van ionen uit een oplossing
C: maken van vaste zouten uit 2 oplossingen
mlavd@BCEC
20
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Toon aan dat in een oplossing Cl- aanwezig is
Stap 1: zoek in Binas een ion dat met Cl- een
neerslag geeft  Ag+
Stap 2: losse ionen bestaan niet  voeg een
oplossing toe van zilvernitraat
Stap 3: oplosvergelijking
AgNO3 (s) aq Ag+(aq) + NO3-(aq)
mlavd@BCEC
21
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Stap 4: neerslagvergelijking
Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s)
 Als neerslag dan was er Cl- aanwezig
 Als geen neerslag dan was er geen Cl-
mlavd@BCEC
22
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Bepaal of er in een monster bariumnitraat óf
ijzer(II)nitraat aanwezig is
Stap 1: zoek in Binas een ion dat met één
van beide ionen Ba2+ of Fe2+ wel een neerslag
geeft en met het andere ion niet
F-
Fe2+
Ba2+
g
s
mlavd@BCEC
23
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Stap 2+3: oplosvergelijking te gebruiken ion
Na2SO4 (s) aq 2 Na+(aq) + SO4-2 (aq)
Stap 4: neerslagvergelijking
Ba2+(aq) + SO4-2(aq)  BaSO4 (s)
 Als neerslag dan was er Ba2+ dus
bariumnitraat aanwezig.
Als geen neerslag dan was er geen Ba2+
maar Fe2+ dus ijzer(II)nitraat aanwezig
mlavd@BCEC
24
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Bepaal of in een monster calciumchloride of
ijzer(II)sulfaatheptahydraat aanwezig is
Stap 0: Bepaal m.b.v. Binas welke kleur deze
stoffen hebben  dit is al een belangrijke
aanwijzing
Stap 0: CaCl2 = wit en FeSO4·7 H2O = groen
mlavd@BCEC
25
Ionen en zouten: toepassing A
aantonen van ionen
Stap 1: zoek in Binas een ion dat met één
van beide ionen wel een neerslag geeft en
met het andere ion niet
NB: eventueel ook kijken naar kleuren van
neerslagen
SO42OHFe2+
Ca2+
g
m
mlavd@BCEC
s (groen)
s (wit)
26
Ionen en zouten: toepassing B
verwijderen van ionen
Stap 2+3: oplosvergelijking te gebruiken ion
NaOH (s) aq Na+(aq) + OH- (aq)
Stap 4: neerslagvergelijking
Fe2+(aq) + 2 OH-(aq)  Fe(OH)2 (s)
 Als groen neerslag dan was er Fe2+ dus
ijzer(II)sulfaatheptahydraat aanwezig.
Als wit neerslag dan was er geen Fe2+
maar Ca2+ dus calciumchloride aanwezig
mlavd@BCEC
27
Ionen en zouten: toepassing C
maken van vaste zouten
Maak, uitgaande van 2 andere goed oplosbare
zouten, het slecht oplosbare zout zilverchloride
Stap 1: zilverchloride = AgCl
 nodig Ag+ en ClStap 2: zoek goed oplosbare ioncombinaties
met Ag+ en Cl-  nodig AgNO3 en NaCl
mlavd@BCEC
28
Ionen en zouten: toepassing C maken
van (slecht oplosbare) vaste zouten
Stap 3: oplosvergelijkingen
AgNO3 (s) aq Ag+(aq) + NO3-(aq)
NaCl(s) aq Na+(aq) + Cl-(aq)
Stap 4: meng beide oplossing en geef de
kloppende neerslagvergelijking
Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s)
Stap 5: filtreer  residu is gewenste stof en
filtraat is ‘afval’
mlavd@BCEC
29
Ionen en zouten: toepassing C maken
van (goed oplosbare) vaste zouten
Maak, uitgaande van 2 andere goed oplosbare
zouten, het goed oplosbare zout natriumchloride
Stap 1: natriumchloride = NaCl
 nodig Na+ en ClStap 2: zoek goed oplosbare ioncombinaties
met Na+ en Cl- maar die met elkaar
juist weer neerslaan en te filtreren zijn
 nodig Na2SO4 en BaCl2
mlavd@BCEC
30
Ionen en zouten: toepassing C maken
van (goed oplosbare) vaste zouten
Stap 3: oplosvergelijkingen
Na2SO4 (s) aq 2 Na+(aq) + SO42-(aq)
BaCl2(s) aq Ba2+(aq) + 2 Cl-(aq)
Stap 4: meng beide oplossing en geef de
kloppende neerslagvergelijking
Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4 (s)
Stap 5: filtreer  filtraat is gewenste stof en
residu is ‘afval’
mlavd@BCEC
31
Ionen en zouten: toepassing C maken
van (goed oplosbare) vaste zouten
Stap 6: damp het filtraat in en geef de
kloppende indampvergelijking
Na+(aq) + Cl-(aq)indampen NaCl (s)
mlavd@BCEC
32
Kristalwater
Sommige zouten nemen water op in hun
kristalrooster voordat ze oplossen in water.
Dit water noemen we dan kristalwater en de
zouten noemen we hydraten.
Bv: soda = natriumcarbonaat decahydraat
Na2CO3 • 10 H2O
mlavd@BCEC
33
Kristalwater
Bij het toevoegen van water aan
natriumcarbonaat zal eerst een hoeveelheid
water opgenomen worden in het rooster:
Na2CO3 (s) + 10 H2O(l)  Na2CO3 • 10 H2O(s)
Als er meer water wordt toegevoegd zal het
zout-hydraat oplossen:
Na2CO3 • 10 H2O aq 2 Na+ + CO32- + 10 H2O
mlavd@BCEC
34
Kristalwater
Omgekeerd: Bij het indampen van een oplossing
zal eerst het water buiten het rooster verdwijnen:
2 Na+(aq) + CO32-(aq) indampen Na2CO3 • 10 H2O(s)
Als er verder verhit wordt zal ook het
kristalwater verdampen:
Na2CO3 • 10 H2O ΔT Na2CO3 (s) + 10 H2O(g)
mlavd@BCEC
35
Kristalwater
Bereken hoeveel moleculen kristalwater in het
onderstaande zout per deeltje koper(II)sulfaat
zitten
Schotel
: 100 g
Schotel + zout
: 349,6 g
Schotel + zout na verhitten: 259,6 g
mlavd@BCEC
36
Kristalwater
Bereken hoeveel moleculen kristalwater in het onderstaande zout per deeltje
koper(II)sulfaat zitten
Schotel
: 100 g
Schotel + zout
: 349,6 g
Schotel + zout na verhitten: 259,6 g
Zout + water = 349,6 – 100 = 249,6 g
water = 349,6 – 259,6 = 90 g
zout = 259,6 – 100 = 159,6 g
zout = 159,6 g  159,6/(159,6*1,66*10-24 g/deeltje) = 6,02*1023 deeltjes CuSO4
water = 90 g = 90/(18*1,66*10-24 g/molecuul) = 30,1*1023 moleculen
CuSO4 : water = 6,02*1023 : 30,1*1023 = 1 : 5
mlavd@BCEC
37
Hard water
Neerslag
zonder
zouten
mlavd@BCEC
Water neemt
zouten op uit
de omgeving
en als het door
de bodem naar
het grondwater
gaat.
38
Hardheid van water : gevolgen
1 : Zeep schuimt minder en werkt slechter.
2: Grauwsluier op kleding
3 : Kalkaanslag op verwarmingselementen geeft
hogere slijtage en kosten
mlavd@BCEC
39
Hardheid van water: ontharden
Toevoegen chemicaliën (wasver–
zachters) reageren met Ca2+ / Mg2+
mlavd@BCEC
Toepassen ionenwisselaars
Ca2+ / Mg2+ wisselen voor Na+
40
Water: vervuiling
+
=
mlavd@BCEC
41
Water: afvalwaterzuivering
Ons afvalwater wordt in grote zuiveringsinstallaties
(bv in Kerkrade en Hoensbroek) o.a. door bacteriën
gereinigd.
In deze zuiveringsinstallaties wordt eerst het grove
vuil tegengehouden door grote ‘zeven’ en de rest
van het afvalwater gaat naar bakken waar miljarden
bacteriën in leven. Deze bacteriën eten het vuil op
en zetten het om in ongevaarlijke stoffen.
mlavd@BCEC
42
Water: afvalwaterzuivering Kerkrade
Schaesberg
Eygelshoven
Spekholzerheide
Afvalwater uit een groot gebied wordt verzameld en in
1 afvalwaterzuivering gereinigd
mlavd@BCEC
43
Water: afvalwaterzuivering Kerkrade
mlavd@BCEC
44
Water: afvalwaterzuivering Hoensbroek
staafrooster
voor
3:2:vijzels
4:
zandvanger
brengen
het
voorwater naar
verwijderen
grof
vuil
(plastic
het
hoogste
verwijderen
punt,
het
het
zwaardere
water
gaat
zakken,
stukken
hout, etc)
verder
vaste
door
materiaal
de installatie
o.i.v.
de zwaartekracht
mlavd@BCEC
45
5: lichter materiaal  oxydatiesloten.
6: Beluchters
Bacteriën (miljarden/liter) breken in 48-72 brengen de
11: de slibindikker voert het overschot aan bacteriën (die zich heel snel
uur tijd het opgeloste vuil af. Hiervoor is
benodigde O2 in
delen en dus vermenigvuldigen en voortplanten af.
veel O2 in het water nodig dat er kunstmatig het water.
12: in de slibdroogbakken wordt nog wat kunstmest toegevoegd aan het
ingebracht moet worden.
slib waardoor nog minder water in het slib komt te zitten en het slib
droger wordt.
7: Nabezinkbassins scheiden
8: slibretourvijzels
brengenwater
dehet
bacteriën
terug
slib naar
(bacteriën)
van het
9: gezuiverd
gaat
de
naar 5: de oxydatiesloten
zodaten
zeverder
opnieuw
aan
gereinigde
water
Caumerbeek (10)
naar
de de
slag kunnen met nieuw Geleenbeek
vuil
mlavd@BCEC
46
Water: afvalwaterzuivering
Het slib kan daarna normaal
gesproken in de landbouw weer als
mest gebruikt worden. De planten
nemen het op en die eten wij of het
vee (die wij later weer eten) later
weer op dus eigenlijk we eten onze
eigen…….
mlavd@BCEC
47