Planning

Chemie (2u) - 4 FRWET
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
Nadat je dit hoofdstuk verwerkt heb, kun je de volgende vragen beantwoorden:
-
Wat is het verschil tussen zuren en basen op moleculair niveau?
Is water een zuur of een base?
Wat is het verschil tussen een sterk en een zwak zuur? Tussen een sterke en een zwakke
base?
Wat betekent de pH-schaal precies? (Tot nu toe leerde je pH kennen als een gewoon getal,
dat je kunt meten. In dit hoofdstuk leer je wat “achter” dat getal schuilgaat.)
Welke stoffen ontstaan wanneer je zuren en basen samenvoegt? Wat is de
reactievergelijking van zulke neutralisatiereacties?
33.
Zuren en basen in oplossing: algemeen
Bronnen:
-
C:\elementaire chemie\430_Zure en basische oplossingen.htm
Lees aandachtig de pagina op Elementaire Chemie. Beantwoord de vragen.
1. Hoe kun je in het labo nagaan of een oplossing vrije (= ongebonden) ionen bevat?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
2. Schrijf de reactievergelijking (ionisatievergelijking):
a) Je lost waterstofchloride op in water
b) Je lost azijnzuur (HAc) op in water
c) Je lost natriumhydroxide op in water
d) Je lost ammoniak (NH3) op in water
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
148
Chemie (2u) - 4 FRWET
3. Door de vier reacties hierboven te vergelijken, merk je dat we twee soorten stoffen
kunnen onderscheiden : we noemen ze zuren en basen.
Wat zijn zuren? Zuren zijn ____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Reactievergelijking voor een zuur : ____________________________________________
Wat zijn basen? Basen zijn ____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
Reactievergelijking voor een base : ____________________________________________
•
Z- noemen we het __________________________
•
M+ noemen we het ________________________ (of in het geval van ammoniak het
_________________________).
4. Lees aandachtig de twee tabellen op Elementaire Chemie (de tabel met zuren &
zuurrestionen; de tabel met basen en positieve ionen).
Je moet het volgende kunnen:
• De formule van het zuur schrijven als de (wetenschappelijke) naam gegeven is
(en omgekeerd)
• De ion-formule van het zuurrestion schrijven als de (wetenschappelijke) naam
gegeven is (en omgekeerd)
• De lading van het ion afleiden met behulp van het periodiek systeem
Oefen met de tabel tot je dit kunt !
5. Oefening (herhaling). Schrijf de reacties die optreden bij het oplossen van de volgende zuren
en basen in water (los dit op met alleen het periodiek systeem als hulpmiddel!) :
HCl
HCl → H+ + Cl-
HBr
H2S
HNO3
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
149
Chemie (2u) - 4 FRWET
HNO2
HClO4
HClO3
HClO2
HClO
H2SO4
H2SO3
H2CO3
H3PO4
NaOH
KOH
NH4OH
Ca(OH)2
Ba(OH)2
Oplossing: C:\elementaire chemie\430_Zure en basische oplossingen.htm
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
150
Chemie (2u) - 4 FRWET
34.
Sterke en zwakke zuren/basen
Bron: C:\elementaire chemie\431_Sterk of zwak.htm
1. Wat weet je over het aantal ionen in een oplossing, wanneer die oplossing de elektrische
stroom goed geleidt?
_____________________________________________________________________________
2. Wat weet je over het aantal ionen in een oplossing, wanneer die oplossing de elektrische
stroom slecht geleidt?
_____________________________________________________________________________
3. Wat zijn sterke zuren/basen? Wat zijn zwakke zuren/basen?
-
Sterke zuren en sterke basen zijn stoffen die ___________________________________
____________________________________________________________________________ .
-
Zwakke zuren en zwakke basen zijn stoffen die ___________________________________
____________________________________________________________________________ .
4. Geef de algemene reactievergelijking voor :
De ionisatie van een sterk zuur :
De ionisatie van een zwak zuur:
De ionisatie van een sterke base :
De ionisatie van een zwakke base:
5. Hoe verklaar je de dubbele pijl bij zwakke zuren/basen?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
6. Keer terug naar oefening 5 op fiche 33 (p. 149). Vervang de enkele pijl door een dubbele pijl
waar nodig.
Oplossing: C:\elementaire chemie\431_Sterk of zwak.htm (onderaan op de pagina).
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
151
Chemie (2u) - 4 FRWET
35.
Water : zuur of base?
Bronnen:
-
C:\elementaire chemie\432_Water.htm
1. Lees de pagina op Elementaire Chemie. Wat is het correcte antwoord op de vraag: geleidt
zuiver water de elektrische stroom?
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2. Schrijf de correcte ionisatievergelijking van water (let op de pijl!) :
______________________________________________________________________________
3. Hoeveel deeltjes ioniseren gemiddeld (en ongeveer) bij zuiver water?
______________________________________________________________________________
4. Antwoord zo nauwkeurig mogelijk : Wat betekent “Water is een amfolyt?”
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
5. Hoe groot is de concentratie H+ - ionen in zuiver water?
𝑐𝐻 + =
6. Hoe groot is de concentratie OH- - ionen in zuiver water?
𝑐𝑂𝐻 − =
7. Wanneer spreken we van een neutrale oplossing?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
8. Hoe groot is het product van de concentraties van H+ en OH- in zuiver water? (Noteer de
volledige vergelijking)
__________________________________________________________________________
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
152
Chemie (2u) - 4 FRWET
36.
pH
Bron: C:\elementaire chemie\433_pH.htm
1. Wat is de pH-schaal?
De pH-schaal werd ingevoerd om de zuurtegraad (of omgekeerd, het base-gehalte) van een oplossing
(of, met een algemenere term: een milieu) te kwantificeren.
De concentratie van H+-ionen is de maatstaf om te bepalen of een milieu zuur of basisch is21.
c
H
1
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5 10-6
10-7
10-8 10-9 10-10
10-11
10-12
10-13
10-14
10-14
10-13
10-12
10-11
10-10 10-9 10-8
10-7
10-6 10-5
10-4
10-3
10-2
10-1
1
0
1
2
3
10
11
12
13
14
(mol/L)
c
OH 
(mol/L)
pH
milieu
zuur
4
5
6
7
8
neutraal
9
basisch
Vul in en schrap wat niet past. Gebruik de bovenstaande tabel.
a) pH = 7 betekent dat in een milieu _______ mol/L H+-ionen en __________ mol/L OH- - ionen
aanwezig zijn. Het milieu is dan n______________ . Dat is het geval bij zuiver w__________ .
b) pH = 8 betekent dat in een milieu _______ mol/L H+-ionen en __________ mol/L OH- - ionen
zijn.
Het aantal H+-ionen is dan 10 maal groter/kleiner dan bij pH = 7.
Het aantal OH--ionen is dan 10 maal groter/kleiner dan bij pH = 7.
Het milieu is b________________ .
c) pH = 4 betekent dat in een milieu _______ mol/L H+-ionen en __________ mol/L OH- - ionen
zijn.
Het aantal H+-ionen is dan 30 / 300 / 1000 maal groter / kleiner dan bij pH = 7.
Het aantal OH--ionen is dan ____________ maal groter / kleiner dan bij pH = 7.
Het milieu is z________________ .
d) Hoe groot is de molconcentratie H+-ionen bij pH = 0 ? ____________________
Hoe groot is de molconcentratie OH--ionen bij pH = 14 ? ____________________
21
Dat is een willekeurige conventie: men had even goed de concentratie OH --ionen kunnen gebruiken.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
153
Chemie (2u) - 4 FRWET
2) pH-indicatoren (herhaling)
Om de pH-graad te meten, gebruiken we zogenaamde “indicatoren”.
a) Welke drie soorten indicatoren onderscheiden we?
1) _________________________________________
2) _________________________________________
3) _________________________________________
b) Noem drie verschillende enkelvoudige indicatoren en vul telkens de juiste kleur in
(klik op de aangegeven link op Elementaire Chemie) :
Enkelvoudige indicatoren
Kleur bij…
Naam van de indicator :
Zuur
Neutraal
Basisch
1) F_________________
2) B_________________
3) L_________________
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
154
Chemie (2u) - 4 FRWET
37.
Neutralisatiereacties (zuur-base-reacties)
Bronnen:
-
C:\elementaire chemie\434_Neutralisatiereacties.htm
1. Neutralisatiereactie : elektrische geleiding en pH-waarde.
Aan een zure oplossing (bv. HCl) wordt druppelsgewijs een basische oplossing (bv. NaOH)
toegevoegd. We meten zowel de pH-waarde van de oplossing als de elektrische geleiding van de
oplossing.
Symbolen:
G = elektrische geleiding (de Y-as voor de G-grafiek is natuurlijk niet de pH-schaal ; de
Y-as voor G is niet aangegeven, dus helemaal correct is de grafiek niet)
pH = de pH-waarde van de oplossing tijdens het indruppelen van het NaOH
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
155
Chemie (2u) - 4 FRWET
Verklaar de volgende punten in de grafiek met het deeltjesmodel (lees de uitleg bij de grafiek op
Elementaire Chemie):
a) Bij t = 0 s
G:
Waarde (hoog/laag)?
Verklaring
hoog
__________________________________________
__________________________________________
pH :
laag
__________________________________________
__________________________________________
b) 0 < t < 180 s
G:
sterk dalend
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
pH :
licht stijgend
__________________________________________
__________________________________________
c) 200 < t < 210 s
G:
begint te stijgen
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
pH :
zeer sterke stijging
__________________________________________
__________________________________________
2. Neutralisatiereactie.
Wanneer vindt een neutralisatiereactie plaats?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Welke reactie verloopt parallel met de neutralisatiereactie?
_________________________  H2O
Welke soort stof (stofklasse) wordt, behalve water, gevormd? Een z_____________ .
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
156
Chemie (2u) - 4 FRWET
3. Molecuulvergelijking en ionvergelijking
a) Schrijf de molecuulvergelijking van de reactie bij het samenvoegen van NaOH en HCl :
_________________________________________________
b) Schrijf de reactievergelijking van deze reactie met ionen:
_________________________________________________
c) Schrijf de (kortere) ionvergelijking van deze reactie:
_________________________________________________
Wat is kenmerkend voor deze ionvergelijking? ____________________________________
__________________________________________________________________________
4. Oefening
Schrijf de molecuulvergelijking voor de neutralisatiereactie die optreedt bij het samenvoegen van
volgende stoffen. Geef ook de naam van het gevormde zout.
HCl en NaOH
NaOH + HCl
NaCl + H2O
natriumchloride
HBr en Ba(OH)2
H2S en NaOH
HNO3 en NH4OH
KOH en HNO2
Ca(OH)2 en HClO4
NaOH en HClO3
KOH en HClO2
NH4OH en HClO
H2SO4 en NaOH
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
157
Chemie (2u) - 4 FRWET
H2SO3 en Ca(OH)2
KOH en H2CO3
Ba(OH)2 en H3PO4
Oplossing: zie C:\elementaire chemie\434_Neutralisatiereacties.htm (onderaan op de pagina)
Samenvatting hoofdstuk 12
(1) Een stof die in water H+-ionen vrijmaakt, noemen we een ____________________ .
(2) Een stof die in water OH--ionen vrijmaakt, noemen we een ________________________ .
(3) Eén liter zuiver water bevat ______ mol H+-ionen en _________ mol OH—-ionen. Het heeft
een pH = ______ .
(4) Een neutralisatiereactie heeft plaats wanneer men _________________________________
__________________________________________________________________________.
Bij een neutralisatiereactie worden _________________ en een ____________ gevormd.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 12. Zuren en basen in oplossing
158
Chemie (2u) - 4 FRWET
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
Dit is het laatste hoofdstuk van de cursus chemie van de tweede graad! Het is een belangrijk
hoofdstuk, omdat je in de derde graad op deze kennis zult voortbouwen.
Nadat je dit hoofdstuk verwerkt heb, kun je de volgende vragen beantwoorden:
-
Wat verstaan we onder oxidatie? Wat is reductie?
Wat is een redoxreactie?
Wat gebeurt er tijdens een oxidatie (reductie) op het niveau van de elektronen?
Wat is een verdringingsreeks (of spanningsreeks)? Hoe kun je met een spanningsreeks
voorspellen welke stoffen met elkaar zullen reageren, en welke niet?
Waarom reageert zink wel met waterstofgas, maar koper niet? Hoe is dit te verklaren met
elektronen?
Waarom oxideert dibroom dijood, en niet omgekeerd?
Heeft er een reactie plaats wanneer we een Br2+ vermengen met een oplossing met Cl-ionen? Wat is de reactievergelijking?
38.
Oxidatie
Bronnen:
-
C:\Users\surfer\Desktop\Elementaire chemie\440_Oxidatie en zuurstof.htm
-
C:\elementaire chemie\441_Oxidatie en elektronen.htm
Bekijk het filmpje van de verhitting van koper.
Het koper reageert met dizuurstof uit de lucht en het wordt omgezet in zwart koperoxide. Vul de
vergelijking zelf aan, controleer daarna je antwoord:
____ Cu + O2  _________________
In deze reactie wordt koper gebonden met het element ____________________. Deze reactie wordt
de ____________________ van koper genoemd.
Een oxidatie is een reactie waarbij het element _______________ gebonden wordt.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
159
Chemie (2u) - 4 FRWET
39.
Reductie
Bekijk het filmpje van de reactie tussen koperoxide en iso-propanol : een plaatje rood koper wordt
verhit in een vlam tot het bedekt is met zwarte koperoxide. Dan wordt het in iso-propanol
gedompeld.
Door een reactie met iso-propanol wordt het zwarte koperoxide terug omgezet in rood koper:
CuO  _____________________
In deze reactie wordt het element zuurstof aan koperoxide onttrokken. Deze reactie wordt de
_________________________ van koperoxide genoemd.
Een reductie is een reactie waarbij het element _________________ aan een samengestelde stof
____________________ wordt.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
160
Chemie (2u) - 4 FRWET
40.
Redoxreactie
Bekijk het filmpje van de reactie tussen koperoxide en houtskoolpoeder wanneer men deze
verwarmt.
Wat gebeurt er met het kalkwater en waarom?
Het koperoxide heeft dus met de koolstof gereageerd. Er ontstaat ___________________ en er
ontsnapt _____________________________________.
CuO + C  ______________________
Aan het koperoxide wordt dus zuurstof onttrokken: koperoxide wordt ______________________.
Tegelijkertijd wordt zuurstof gebonden aan koolstof: koolstof wordt ______________________.
Beide reacties treden samen op. We noemen dit een ______________________________________.
Een redoxoxidatie is een reactie waarbij tegelijkertijd ______________________________
___________________________________________________________________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
161
Chemie (2u) - 4 FRWET
41.
Uitwisseling van elektronen
Bekijk het filmpje van de reactie tussen koper en dichloor.
Het koper reageert nog feller met dichloor dan met dizuurstof. Daarbij ontstaat er koperdichloride.
(In het eerste deel van het filmpje wordt dichloor gevormd, in het laatste stuk zie je de reactie tussen
koper en dichloor.)
Cu + Cl2  _______________
In beide voorgaande reacties (koper met dizuurstof en koper met dichloor) ontstaan er __________
(M,NM-ionverbindingen), namelijk ________________________ en _____________________. Die
zouten zijn opgebouwd uit ionen:
2 Cu + O2  2 Cu2+ O2Cu + Cl2  Cu2+ Cl-2
In beide reacties ondergaat het koper een identieke verandering (vul aan boven de reactiepijl):
___________________
_
Met andere woorden: het koperatoom wordt omgezet in een ________________________ en geeft
daarbij dus __________ elektronen af.
Hetzelfde gebeurt bij de tweede reactie. Daarom wordt ook de reactie tussen koper en dichloor de
oxidatie van koper genoemd (ook al komt er geen zuurstof bij te pas!).
Een oxidatie is een
____________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
reactie
waarbij
één
of
meer
________________
worden
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
162
Chemie (2u) - 4 FRWET
Wat gebeurt er met de elektronen die door het koperatoom worden afgegeven?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
O
Cl
+ 2 elektronen
+ 1 elektron
2O
Cl
-
Die elementen ondergaan daarbij dus een ___________________.
Een reductie is een reactie waarbij één of meer ______________________ worden
________________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
163
Chemie (2u) - 4 FRWET
42.
Elektronverschuiving (gedeeltelijke overgang van elektronen)
Bron: C:\elementaire chemie\442_Oxidatie en elektronenverschuiving.htm (“Oxidatie en
reductie”).
In de vorige fiches leerde je dat elektronen soms volledig “overgaan” naar andere atomen en dat op
die manier nieuwe ionverbindingen kunnen ontstaan. In deze fiche zul je zien dat ook een
gedeeltelijke overgang (een “verschuiving”) van elektronen mogelijk is. Dan ontstaan
atoomverbindingen (moleculen).
Bekijk het filmpje van de reactie tussen diwaterstof en dichloor.
Vul de reactievergelijking aan:
H2 + Cl2  _______________
Bij deze reactie ontstaat geen zout, maar wel een m_____________________. We weten
ondertussen dat de atoombinding tussen H en Cl een partieel ionkarakter (18%) bezit wegens het
tamelijk grote verschil in EN (= _____________________________________________) van de twee
bindingspartners.
Met het symbool δ+ (δ-) geven we een partiële positieve (of negatieve) lading aan.
Herhaling (zie hoofdstuk 10, of zoek op in het register van Elementaire Chemie, via menu START)
Wat betekent de elektronegatieve waarde EN ook weer? __________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
164
Chemie (2u) - 4 FRWET
De reactie tussen diwaterstof en dichloor kan dus als volgt voorgesteld worden:
Lading
0
H
0
0
H + Cl
Partiële positieve lading
Partiële negatieve lading
+
2 H
0
Cl
Cl
Wat leren we uit dit reactieschema?
(1) De H-atomen ________________________________________________________________
___________________________________________________________________________.
(2) De Cl-atomen daarentegen _____________________________________________________
___________________________________________________________________________.
Zelfs al zijn de elektronenoverdrachten __________________, toch spreken we ook hier van
_______________ en __________________.
We kunnen onze definities van oxidatie en reductie opnieuw verfijnen:
Een oxidatie is een reactie waarbij één of meer elektronen ___________________
_________________________ worden ______________________.
Een reductie is een reactie waarbij één of meer elektronen ___________________
_________________________worden ____________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
165
Chemie (2u) - 4 FRWET
43.
Oxidatietrap
Bron: C:\elementaire chemie\443_Oxidatietrap.htm
Om een oxidatie of een reductie gemakkelijker te kunnen herkennen, voeren we het begrip
oxidatietrap in (synoniemen zijn oxidatiegetal en oxidatiegraad).
Oxidatietrap (-getal) wordt afgekort met het symbool _____ of _____ .
Vul de definitie aan:
De oxidatietrap (_____ , _____) van een atoom in een deeltje (= atoom, molecule, ion enz.) is ___
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
De oxidatietrap wordt voorgesteld met een _______________________________, voorafgegaan
door een plus- of minteken:
-
Het plus of minteken geeft weer of het atoom elektronen ______________ (+) of
_____________ (-).
Het cijfer geeft weer over hoeveel ____________________ het gaat.
Enkele eenvoudige voorbeelden
-
De oxidatietrap van Na+ is…
De OT van SO42- is…
De OT van H in HCl is…
De OT van Cl in HCl is…
Het OG van een molecule HCl is…
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
+I
–II
+I
–I
0 (de som van beide oxidatiegetallen).
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
166
Chemie (2u) - 4 FRWET
Voorbeelden : vul zelf aan
Bekijk de eerste twee voorbeelden in deze tabel. Opgave: Vul vervolgens vanaf het derde voorbeeld
zelf de oxidatietrap boven elk element aan.
Deeltje
Oxidatietrap
Cu
H2
0
H
Cl2
0
Cl
O2
0
H
O
0
0
O2
2-
-II
2O
O
Cl
+I -I
HCl
2+
2-
+II -II
CuO
2+
-
+II -I
CuCl2
CuO
Cu
CuCl2
Cu
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
0
Cl2
O
+
H
0
H2
0
Cl
0
O2-
HCl
0
Cu
(geen hoofdgroep)
O
Cl2
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
167
Chemie (2u) - 4 FRWET
Regels voor het bepalen van de oxidatietrap
Bron: C:\elementaire chemie\444_Bepalen van OT.htm
Om de oxidatietrap van een atoom in een deeltje vlug te kunnen berekenen, maken we gebruik van
drie regels. Deze regels moet je goed kennen en kunnen toepassen (met behulp van het P.S.E.).
Regel 1
0
Cu
Cu
2-
O2-
Cl2
-II
2O
O
0
Cl
0
Cl
0
Cl2
In een _________________________deeltje is
de oxidatietrap van het atoom of van de atomen
die in het deeltje voorkomen, gelijk aan de
_________________van het deeltje.
Is het deeltje neutraal (atoom, molecule, monoatomisch ion), dan is die oxidatietrap dus
______. Is het deeltje geladen (ion), dan is die
oxidatietrap gelijk aan ______ ____________
van het ion.
Regel 1: De oxidatietrap van een atoom in een enkelvoudig deeltje is gelijk aan _______________
_________________________________.
Voorbeelden:
0
- atoom:
Cu
0
- molecule:
O2
- mono-atomisch ion: −IIO2−
Herhaling: verklaar met behulp van de elektronegatieve waarde waarom de O-atomen in O2 een
neutrale lading hebben. ___________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
168
Chemie (2u) - 4 FRWET
Regel 2
HCl
CuCl2
OH-
+
H
2+
Cu
O
Cl
+I -I
HCl
-
+II -I
CuCl2
+
H
-II +I
OH
Cl2
Bij een _____________________ deeltje merken
we onmiddellijk dat ________________ van de
oxidatietrappen van alle atomen gelijk is aan
______________________ van het deeltje.
Regel 2: In een samengesteld deeltje (______________ , _______________________) is de som van
de oxidatietrappen van alle atomen gelijk aan ____ ____________ van het deeltje.
Voorbeelden:
- molecule: +IH Cl−I
- formule-eenheid: +IICuO−II
- polyatomisch ion: −IIOH−+I
Let op: schrijfwijze. Verwar de ionlading (1+, 2-, -) niet met de O.T. (+I, -II, +III, 0).
Regel 3
+I -I
NaBr
-
Na Br
CaO
Ca
AlCl3
Al
O2
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
+
NaBr
+II -II
CaO
2+ 2-
O
3+
-
Cl3
0
+III -I
AlCl3
0
O
O
0
O2
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
169
Chemie (2u) - 4 FRWET
H2O
NH3
+
H
O
+
H
+
H
N
+
H
H
+I -II
H2O
-III +I
NH3
+
Neem AlCl3 of Al3+(Cl-)3 :
Wat is de O.T. van Al ? _________
Wat is de O.T. van Cl ? ________
(antwoorden: zie tabel)
(a)
een atoom uit Ia
(Li, Na, K)
altijd
+I
(b)
een atoom uit IIa
(Mg, Ca, Ba)
altijd
+II
(c)
een atoom uit IIIa
altijd
+III
Regel 3
In samengestelde deeltjes is de
oxidatietrap van…
(d)
(Al)
(e)
H
meestal
+I
(f)
O
meestal
-II
Deze regels volstaan meestal om de OT van een bepaald atoom in een bepaald deeltje te berekenen.
Hulpregel
De volgende hulpregel kan je helpen bij het oplossen van oefeningen.
Hulpregel. In een covalente binding treedt er hoogstens een elektronenverschuiving op van
het minder naar het meer elektronegatieve atoom. Elk atoom krijgt daardoor een partiële
lading. De lading die het atoom zou krijgen indien de elektronenverschuiving volledig zou
zijn is de oxidatietrap. Voorbeeld HCl:
H : 𝐶𝑙∣
na verschuiving
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
H+ 𝑒𝑛
∣ 𝐶𝑙 ∣− (want de EN van Cl is groter dan H)
Hoofdstuk 13. Metalen en redoxreacties
170
Chemie (2u) - 4 FRWET
Voorbeeldoefening
Opgave: bepaal de O.T. van Mn in KMnO4.
Het kadertje hieronder leert je hoe je een dergelijk probleem in 5 stappen oplost:
Vb:
KMnO4
+I
x
- II
K
Mn
O4
1 + x – (2*4) = 0
x = +7
O.T. van Mn = + VII
1.
Vul de te onderzoeken molecule in
2.
Vul de oxidatietrappen in die je al kent
- K : regel 3 : atoom uit Ia is altijd +I
- O : regel 3 : O is meestal -II
3. Regel 2 : de som van de oxidatietrappen = de lading
van het deeltje. Schrijf een vergelijking met onbekende x.
4. Los de vergelijking op naar x.
5. Schrijf het antwoord correct.
Uitgewerkte voorbeelden
De uitgewerkte voorbeelden hieronder vind je terug op Elementaire Chemie. We zoeken telkens de
O.T. van het rode atoom of ion. Hier volgen de opgaven, maar nu met het gezochte element
onderstreept : H2SO4, NaCl, KMnO4, SO42-, Cr2O72-, S8 . (Tip: Maak deze oefening achteraf zelfstandig.)
Bestudeer aandachtig de onderstaande tabel. Telkens wordt aangegeven welke regel (R1, R2, R3)
toegepast wordt.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
171
Chemie (2u) - 4 FRWET
Oefen zelf
Bereken de OT van de onderstreepte atomen.
Formule
Naam (namen)
A
HCl
waterstofchloride
B
Cu2O
C
CO2
koolstofdioxide
D
CO
koolstofmonoxide
E
CaBr2
calciumbromide
F
H3PO4
fosforzuur
G
KNO3
kaliumnitraat
H
SO3
zwaveltrioxide
I
SO2
zwaveldioxide
J
AlCl3
aluminiumchloride
K
SO32-
sulfietion
L
MgI2
magnesiumjodide
M
K2S
kaliumsulfide
N
Cl2
dichloor
O
MnO4-
permanganaation
OT
dikoperoxide
koper(1+)oxide
Oplossing: C:\elementaire chemie\444_Bepalen van OT.htm
Tip: op Elementaire Chemie vind je nog vier extra oefeningen. (onderaan op C:\elementaire
chemie\444_Bepalen van OT.htm)
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
172
Chemie (2u) - 4 FRWET
44.
Redoxreacties
Bron: C:\elementaire chemie\445_Redoxreacties.htm
Als een mengsel van koperoxide en houtskool verhit wordt, ontstaat er koper en ontsnapt er
koolstofdioxidegas.
2 CuO + C  ________________________
Bekijken we even de oxidatietrappen van Cu en O voor en na de reactie, dan stellen we het volgende
vast:
Reductie
OT daalt
+II
0
0
+IV
CuO +
C
Cu
+ CO2
Oxidatie
OT stijgt
Het koperoxide wordt gereduceerd tot kopermetaal. Daarbij daalt de OT van Cu. De koolstof wordt
geoxideerd tot koolstofdioxide. Daarbij stijgt de OT van C.
Een oxidatie is een omzetting waarbij de _______ van één of meer atomen ___________.
Een reductie is een omzetting waarbij de _______ van één of meer atomen __________.
Beide omzettingen komen steeds _____________ voor. Dergelijke reacties noemen we
_________________________________.
Oxidator en reductor
Koperoxide wordt ___________________: het koper neemt elektronen op. Die worden geleverd
door koolstof: het geeft elektronen af en wordt daarbij ____________________. Zonder koolstof kan
het koperoxide dus niet gereduceerd worden. Daarom noemen we koolstof de ______________.
We kunnen het gebeuren ook omgekeerd bekijken. Koolstof wordt ____________________: het
geeft elektronen af. Die worden opgenomen door koperoxide, dat daarbij ______________________
wordt. Zonder koperoxide kan de koolstof dus niet geoxideerd worden. Daarom noemen we
koperoxide de _____________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
173
Chemie (2u) - 4 FRWET
De __________________ is de stof die een andere oxideert. Hij ___________daarbij
_________________ _____ en wordt zelf gereduceerd.
De ___________________ is de stof die een andere reduceert. Hij ___________ daarbij
_________________ _____ en wordt zelf geoxideerd.
Oxidatie: deeltje (= reductor) geeft elektronen af
Reductie: deeltje (= oxidator) neemt elektronen op
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
174
Chemie (2u) - 4 FRWET
45.
Redoxvergelijkingen
Bij de meeste reactievergelijkingen zijn de voorgetallen of coëfficiënten vrij gemakkelijk terug te
vinden. Wordt het echter wat moeilijker, dan kunnen we de stijging en daling van de
oxidatietrappen, en dus het aantal elektronen dat opgenomen en afgegeven wordt, vergelijken. Die
aantallen moeten uiteraard aan elkaar gelijk zijn.
Reductie: +2e x2
+II
2 CuO +
0
C
Komen 4 elektronen bij
--> 2Cu2+ + 4e --> 2Cu
0
2 Cu
+IV
+ CO2
Gaan 4 elektronen weg
--> C - 4e --> C4+
Oxidatie: -4e
Vermits bij de reductie slechts 2 elektronen worden opgenomen, terwijl er bij de oxidatie 4
elektronen worden afgegeven, kan de reductie twee keer plaatsgrijpen als de oxidatie één keer
gebeurt. Vandaar de beide voorgetallen (2) in de reactie: voor CuO en voor Cu.
Voorbeelden
Oxidatie: -1e x2
Oxidatie: - 1e x2
0
2 H2
0
+
O2
+I -II
2 H2O
0
2 Na
+
Reductie: +2e
0
+I -I
Cl2
2 NaCl
Reductie: +1e x2
Oefening. Vervolledig volgende redoxreacties. Gebruik daarbij de oxidatietrappen.
Verbranding van tetrafosfor
… P4 + … O2  … P2O5
Reactie tussen zink en waterstofchloride
… Zn + … HCl  … ZnCl2 + … H2
Reductie van di-ijzertrioxide met koolstofmonoxide.
Deze reactie gebeurt in hoogovens: het diijzertrioxide (uit ijzererts) wordt
door koolstofmonoxide (gevormd uit cokes) gereduceerd tot
ijzermetaal. Door de hoge temperatuur in de hoogoven is dit vloeibaar.
… Fe2O3 + … CO  … Fe + … CO2
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
175
Chemie (2u) - 4 FRWET
46.
Verdringingsreeks of spanningsreeks van de metalen
Bron: C:\elementaire chemie\446_Verdringingsreeks Metalen.htm
Proef
We plaatsen een ijzeren spijker in een oplossing van kopersulfaat. Na een tijdje is het
ondergedompelde deel van de ijzeren spijker bedekt met een laagje koper.
Blijkbaar werden de koper(2+)ionen uit de oplossing
___________________________ (afzetting op de spijker):
+II
2+
Cu
______________________
tot
0
Cu
+ 2e
Als er een reductie gebeurt (=elektronen opnemen), moet er uiteraard ook een _______________
(=elektronen afgeven) plaatsgrijpen.
Dit is het geval voor het ijzer uit de spijker: dit wordt geoxideerd tot ijzer(2+)ionen.
0
+II
2+
Fe - 2 e
Fe
De volledige reactie is dus de volgende:
Reductie: +2e x1
+II
Cu
2+
+
0
0
Fe
Cu
+II
+ Fe2+
Oxidatie: -2e x1
IJzer reduceert dus koper(2+)ionen. De omgekeerde reactie (koper reduceert ijzer(2+)ionen) is
onmogelijk.
 We zeggen: IJzer is een sterkere
reductor dan koper.
(Reductor geeft elektronen af)
(sterkere reductor = het reduceert de andere stof en kan zelf door die andere stof niet gereduceerd
worden, reduceren = elektronen opnemen)
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
176
Chemie (2u) - 4 FRWET
Proef
We plaatsen een reepje koper in een oplossing van zilvernitraat. Na een tijdje is het
ondergedompelde deel van het koperreepje bedekt met een laagje (zwart) zilver.
Blijkbaar werden de zilverionen uit de oplossing
_________________________ (afzetting op het reepje):
+I
______________________
tot
0
+
Ag
Ag
+ 1e
Als er een reductie gebeurt (=elektronen opnemen),
____________________ (=elektronen afgeven) plaatsgrijpen.
moet
er
uiteraard
ook
een
Dit is het geval voor het koper: dit wordt geoxideerd tot koper(2+)ionen.
0
+II
Cu - 2 e
Cu
2+
De volledige reactie is dus de volgende:
Reductie: +1e x2
+I
2 Ag+
0
0
+
Cu
2 Ag
+II
+ Cu2+
Oxidatie: -2e x1
Koper reduceert dus zilverionen. De omgekeerde reactie (zilver reduceert koper(2+)ionen) is
onmogelijk.
 We zeggen: Koper is een sterkere reductor dan zilver.
We kunnen deze drie metalen dus rangschikken volgens dalend reducerend vermogen. Dit levert
volgende reeks op:
Fe > Cu > Ag
Als we ook de (belangrijkste) andere metalen in deze reeks opnemen, dan krijgen we de
spanningsreeks of de verdringingsreeks van de metalen. Het meest reducerende metaal staat links,
het minst reducerende metaal staat rechts.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
177
Chemie (2u) - 4 FRWET
Spanningsreeks of verdringingsreeks van de metalen
K
Na
Ca
Mg
Al
Zn
Fe
Pb
H2
Cu
Meest reducerend
Ag
Hg
Pt
Au
Minst reducerend
Een metaal dat links staat van een ander metaal, is in staat om ionen van dat metaal te
reduceren.
In deze spanningsreeks bevindt zich ook H2. Dit is nochtans geen metaal. Toch nemen we het in deze
reeks op, zodat we kunnen zien welke metalen reageren met H+-ionen.
Proef
We gieten wat waterstofchloride-oplossing op zinkkorrels. Er gebeurt een reactie waarbij een
_________ ontstaat.
We houden de opening van de reageerbuis bij een bunsenvlam (knalgasproef). Het ontsnappende
gas ontploft. Het is ____________________.
Blijkbaar werden de waterstofionen uit de waterstofchloride-oplossing gereduceerd tot
waterstofgas:
+I
0
+
2
H ++ ____
2e
______
H
____
2
Tegelijkertijd wordt zink geoxideerd:
0
+II
2+
Zn -+ 2
e
____
____
Zn
____
De volledige reactie is dus de volgende:
____x2
Reductie: +1e
____
+I
+
2 H
+
0
0
Zn
H2
+II
+ Zn2+
____
Oxidatie: -2e
x1
____
Zink is dus in staat om waterstofionen te reduceren. Daarom
_ staat zink ________ van H2 in de
_________________________.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
178
Chemie (2u) - 4 FRWET
Proef
We gieten wat waterstofchloride-oplossing op koperkorrels. Er gebeurt helemaal niets.
Koper is dus niet in staat om waterstofionen te ____________________. Daarom staat koper
_____________ van H2 in de spanningsreeks.
Oefening
Vindt er een reactie plaats bij het samenvoegen van:
Reactie?
Reactievergelijking
Pb + zuur (HCl) ?
Ag + oplossing waarin Zn2+-ionen
aanwezig zijn (ZnCl2) ?
Zn + oplossing waarin Au3+-ionen
aanwezig zijn (AuCl3) ?
Au + zuur (HCl) ?
Oplossing: C:\elementaire chemie\446_Verdringingsreeks Metalen.htm
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
179
Chemie (2u) - 4 FRWET
47.
Verdringingsreeks van de niet-metalen
Bron: C:\elementaire chemie\447_Verdringingsreeks Niet-metalen.htm
Proef
We gieten chloorwater bij een oplossing van kaliumbromide. De kleurloze kaliumbromide-oplossing
wordt bruin.
Blijkbaar werden de bromide-ionen uit de oplossing geoxideerd tot dibroom:
-I
0
-
2 Br ++____
2e
______
Br
____
2
Als er een __________________ gebeurt (elektronen afgeven), moet er uiteraard ook een
________________ (elektronen opnemen) plaatsgrijpen.
Dit is het geval voor dichloor: dit wordt gereduceerd tot chloride-ionen.
0
-I
-
Cl2 ++ ____
______
2e
2_____
Cl
De volledige reactie is dus de volgende: (vul de oxidatietrappen aan)
_______
Reductie: +1e
x2
___
____
0
_ Cl
2
____
-I
_ -
+
____
-I
_ -
2 Cl +
2 Br
____
0
_Br
2
Oxidatie: -1e
x2
_______
___
Dichloor oxideert dus bromide-ionen. De omgekeerde reactie (dibroom oxideert chloride-ionen) is
onmogelijk.
 We zeggen : Dichloor is een sterkere oxidator dan dibroom.
Proef
We gieten broomwater bij een oplossing van kaliumjodide. De kleurloze kaliumjodide-oplossing
wordt bruin.
Uit de waarnemingen blijkt dat de jodide-ionen uit de oplossing geoxideerd tot dijood:
____
-I
-
2 I ++____
2e
______
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
____
0
I____
2
180
Chemie (2u) - 4 FRWET
Dus moet er ook een reductie plaatsgrijpen: dibroom wordt gereduceerd tot bromide-ionen.
____
____
0
-I
-
Br2 ++____
______
2e
2____
Br
De volledige reactie is dus de volgende:
______
Reductie: +1e
x2
_
0
____
____
-I
____
-I
Br
______
+ ____
+
2
2I
____
0
I2
______
2 Br ++ ____
______
Oxidatie: -1e
x2
_
Dibroom oxideert dus jodide-ionen. De omgekeerde reactie (dijood oxideert bromide-ionen) is
onmogelijk.
Proef
We laten dichloor borrelen door een oplossing van kaliumjodide. De kleurloze kaliumjodide-oplossing
wordt donkerbruin.
 Dichloor en dibroom zijn sterkere oxidatoren dan dijood.
We kunnen deze drie ____________________ dus rangschikken volgens dalend oxiderend
vermogen. Dit levert volgende reeks op:
Cl2 > Br2 > I2
Als we ook andere niet-metalen in deze reeks opnemen, dan krijgen we de verdringingsreeks
van de niet-metalen. Het meest oxiderende niet-metaal staat links, het minst oxiderende nietmetaal staat rechts.
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
181
Chemie (2u) - 4 FRWET
Verdringingsreeks van de niet-metalen
F2
Cl2
O2
Br2
Meestoxiderend
I2
S8
Minst
oxiderend
Een niet-metaal, dat links staat van een ander niet-metaal, is in staat om ionen van dat ander nietmetaal te oxideren.
Oefening
Heeft er een reactie plaats bij het samenvoegen van:
Reactie?
Reactievergelijking
F2 + oplossing waarin Br--ionen aanwezig
zijn?
Br2 + oplossing waarin Cl--ionen aanwezig
zijn?
Cl2 + oplossing waarin S2--ionen aanwezig
zijn?
Oplossing: C:\elementaire chemie\447_Verdringingsreeks Niet-metalen.htm
Einde chemie tweede graad !
2016-2017
Freinetschool Villa da Vinci
182