Doorstroom Scheikunde

Hoofdstuk 3
Kelly van Helden
3.2 elektrisch
geleidingsvermogen
• Een stof kan stroom geleiden:
– De stof moet bestaan uit geladen deeltjes
– De geladen deeltjes moeten vrij kunnen
bewegen
Onderscheid in stoffen
1. Moleculaire stoffen
2. Zouten (opgebouwd uit ionen)
3. Metalen
Welke stoffen geleiden niet?
•
•
•
•
Gedestilleerd water
Alcohol
Hout
perspex
Moleculaire stoffen (bestaan uit niet-metalen):
Dit komt doordat deze stoffen geen
vrije elektronen bevatten!!
Zouten
• Stoffen opgebouwd uit positieve en
negatieve ionen
Zouten bestaan uit:
een metaal en een niet-metaal
• Natrium en Chloor
– Natrium staat steeds 1 elektron af
– Chloor neemt steeds 1 elektron op
• Er ontstaat Natriumchloride (keukenzout)
Ionrooster en ionbinding
• Ieder positief natrium ion is omgeven door
6 chloor ionen en andersom
• Door de aantrekkingskracht tussen
positieve en negatieve ionen blijven de
ionen bij elkaar
– ion binding
Metalen
• Eigenschappen van metalen
– Glanzend uiterlijk
– Hoog smeltpunt
– Geleiden goed warmte
– Geleiden elektrische stroom
– Goed vervormbaar door walsen en smeden
– In gesmolten toestand goed te mengen
Even terug
• IJzer atoomnummer 26
• Aantal protonen is dus: 26 (positief)
• Aantal elektronen is dus: 26 (negatief)
• IJzer staat graag 2 elektronen af
• Dan krijgt ijzer een lading van: +2
• Dat is het ijzer ion
IJzer
• Bestaat uit veel positieve ijzer ionen en uit
twee keer zo veel vrije elektronen
• De ijzerionen zijn gerangschikt in een
rooster
Metaalrooster
• Hierin bewegen de vrije elektronen zich
kris kras tussen de positieve ijzerionen
door.
• Deze zorgen voor de binding
Metaalrooster
• Bestaat dus uit positieve metaalionen en
uit vrije elektronen die voor de binding
(metaalbinding) in het rooster zorgen
• Wanneer het metaal aangesloten wordt op
stroom gaan alle elektronen dezelfde kant
op
– De beweging van vrije elektronen wordt
gericht
Overzicht
Moleculaire stoffen
Zouten
Metalen
Bestaan alleen uit nietmetalen
Bestaan uit een metaal
en een niet-metaal
Bestaan alleen uit
metalen
Geleiden nooit stroom
Geleiden stroom
wanneer opgelost in
water
Geleiden altijd stroom
Atoombinding
Ionbinding
Metaalbinding
Molecuulrooster
Ionrooster
Metaalrooster
Huiswerk
• Opdracht: 2 t/m 16
– Niet maken: 8, 11, 12, 15
Hoofdstuk 3
Les 2
Planning
• Huiswerk nakijken
• Theorie
• Huiswerk
Huiswerk nakijken
2. Stof moet bestaan uit geladen deeltjes
geladen deeltjes moeten vrij kunnen
bewegen
3. Moleculaire stoffen, zouten en metalen
4. a. deze hebben geen geladen deeltjes
b. metaal en niet-metaal
c. metalen
5. Bij plastic kan geen stroom door en
schrikdraad wel.
6. ionrooster, molecuulrooster en
metaalrooster
7. overeenkomst: beide een rooster met
positieve deeltjes
Verschil: metaalrooster heeft vrije elektronen
bij zouten zitten die vast
9. De positieve en negatieve deeltjes in het
rooster van het zout trekken elkaar aan als
deze verschuiven komt positief bij positief en
negatief bij negatief en breekt het. Bij
metalen is dit niet.
10. a. een legering is een mengsel van
metalen
b. Wanneer koolstof ingebouwd wordt
in ijzer. Wanneer er weinig koolstof
ingebouwd wordt heet het staal zit er veel
koolstof in heet het gietijzer
13. Moleculaire stof bestaat alleen uit niet
metalen. Zouten uit metaal en niet-metaal
en metalen alleen uit metalen
14. Verbinding is een zuivere stof die uit
meerdere atomen bestaat (H2O) een
element is een zuivere stof die uit 1 soort
atomen bestaat (O )
16.
stof
Moleculair/zout/
metaal
Geleid stroom
Ja/nee
1 waterstofperoxide
Moleculair
Nee
2 magnesiumchloride
Zout
Alleen opgelost in water
3 oliezuur
Moleculair
Nee
4 zink
Metaal
Ja
5 waterstof
Moleculair
Nee
6 zilverjodide
Zout
Alleen opgelost in water
7 natrium
metaal
ja
3.3 structuurformules en namen
van moleculaire stoffen
• Molecuul bestaat altijd uit 2 of meer
atomen
• Altijd niet-metalen
• Covalentie
Molecuulformule
Coëfficiënt:
Geeft het aantal
moleculen aan
2 C2H6O
2 moleculen ethanol
Index:
Geeft het aantal atomen dat in
het molecuul voorkomt aan
Atoombinding
• Covalentie: het aantal elektronen dat een atoom
beschikbaar heeft voor de atoombinding
Atoombinding
Er zijn ook atomen die meer dan een covalentie hebben.
Bijvoorbeeld: Zwavel (S)  covalentie 2, 4 en 6
Structuurformule
• Een structuurformule is een tekening van
een molecuul.
- Ruimtelijke structuur: hierbij kun je de hoeken
en verbindingen goed zien.
- Eenvoudiger is de structuurformule: deze zijn
gemakkelijker te tekenen.
Ethanol
H-atomen worden voor het
gemak vaak weggelaten.
Structuurformule
• Dubbele bindingen
• Drievoudige bindingen
Index en naamgeving
Index
Voorvoegsel
1
Mono
2
Di
3
Tri
4
Tetra
5
Penta
6
Hexa
Naamgeving
• H2O
– Diwaterstofmono-oxide
• P2O5
– Difosforpenta-oxide
• Monostikstofdioxide
– NO2
huiswerk
• Opdracht: 21 t/m 33
• Niet maken: 22, 26, 29.
Hoofdstuk 3
Les 3
Planning
• Huiswerk nakijken
• Theorie
• Huiswerk maken
Huiswerk nakijken
21. De covalentie van een atoom van een
niet-metaal komt overeen met het aantal
bindingen dat het atoom kan vormen.
23. Natrium is een metaal en alleen niet
metalen hebben een covalentie.
24. De structuurformule geeft aan welke
atomen in een molecuul van die stof
aanwezig zijn en hoe ze met elkaar
verbonden zijn.
25. H2
C 2H 6
CH4O
C 2H 4
N2
27.
28. a.
b.
d.
e.
30.
31. 1 = Mono
2 = Di
3 = Tri
4 = Tetra
c.
f.
32. a. (mono)Koolstofmono-oxide
b. Zwaveldi-oxide
c. Koolstofdi-oxide
d. Zwaveltri-oxide
e. Di-fosfortri-oxide
f. Di-stikstoftetra-oxide
33. a. H2O
b. PCl3
c. SiO2
d. H2O2
e. N2O4
f. SiCl4
3.4
Reactievergelijkingen
Chemische Reactie
• Beginstof
• Reactieproduct
Reactievergelijking
• Beginstof  reactieproduct
• Beginstof + beginstof  reactieproduct
• Beginstofreactieproduct + reactieproduct
In woorden
• Bij de verbranding van suiker in zuivere
zuurstof komen alleen water en
koolstofoxide gas vrij.
• Hoe zou je dit opschrijven?
Nog een paar...
• Bij de ontleding van koperjodide poeder
komt jood en koper vrij.
• Voor de vorming van vast ijzersulfide moet
je zwavel en ijzer in een mortier goed
mengen.
Fasen
• Stoffen kunnen uit verschillende fasen
bestaan:
– Vast (s)
– Vloeibaar (l)
– Gas (g)
– Opgelost in water (aq)
Nu met molecuulformules
• Bij de vorming van ijzersulfide heb je
telkens 1 atoom ijzer (Fe) en 1 atoom
zwavel (S) nodig
• Fe (s) + S (s)  FeS (s)
Regels!
• Voor de pijl moeten even veel atomen per
stof aanwezig zijn als na de pijl!!!
• Tijdens een chemische reactie verdwijnen
of ontstaan geen atomen.
• De atomen worden alleen anders
gerangschikt
Reactievergelijkingen
Beginstoffen
reactie
reactieproducten
• CH4 + 2 O2  CO2 + 2 H2O
Voorbeeld
• Bij de reactie van natrium met zwavel
ontstaat natriumsulfide (Na2S)
• Na (s) + S (s)  Na2S (s)
• Niet kloppend!!!
Kloppend maken
Na (s) + S (s)  Na2S (s)
voor de pijl
Na = 1
S=1
na de pijl
Na = 2
S=1
2 Na (s) + S (s)  Na2S (s)
Het getal 2 wordt coëfficient genoemd
Nu zelf
• Water ontleedt in waterstof (gas) en
zuurstof (gas)
Vraag
• P2O5  P + O2
• 2 P2O5  4 P + 5 O2
• H2O2  H2O + O2
• 2 H 2O 2  2 H 2O + O 2
• AgCl  Ag + Cl2
• 2 AgCl  2 Ag + Cl2
Nu iets moeilijker
• Bij de ontleding van koperjodide poeder
komt jood en koper vrij.
• 2 CuI (s)  I2 (l) + 2 Cu (s)
• Bij de verbranding van suiker in zuivere
zuurstof komen alleen water en
koolstofoxide gas vrij.
• C6H12O6 (s) + 3 O2 (g)  6 CO (g) + 6 H2O (l)
Huiswerk
• Maak opdracht 34, 35, 37 t/m 40
Scheikunde
Les 4
Oefenen met
reactievergelijkingen
• Maak de uitgedeelde blaadjes
• Als je het huiswerk van vorige week nog
niet af hebt dit ook af maken:
opdracht 34, 35, 37 t/m 40
Scheikunde les 5
Planning
• Huiswerk bespreken
• Reactievergelijkingen zelf opstellen
• Huiswerk maken
Huiswerk
34.Index is het getal wat de hoeveelheid
atomen in een molecuul aangeeft en de
coëfficiënt is het getal dat de hoeveelheid
moleculen aan geeft.
35. Een reactievergelijking is een verkorte
weergave van een reactie in formules.
37. a. hierbij komt altijd zuurstof voor de pijl
b. is een beginstof en meerdere
reactieproducten
38. Alleen de coëfficiënt
Opdracht 39 en 40 samen!
Valenties van metalen
Metaal
valentie
Na, K, Ag
(1) +
Mg, Ba, Ca, Zn, Ni
2+
Al, Cr, Au
3+
Fe
2+ en 3+
Cu, Hg
1+ en 2+
Pb, Sn
2+ en 4+
Uitzondering:
Waterstof (enige niet metaal) positieve valentie: H+
Valenties niet metalen
Niet-metaal
Valentie
F, Cl, Br, I
(1) -
O, S
2-
N, P
3-
Kruisregel
• Valentie van het ene ion wordt index van
het andere ion en omgekeerd!
• VB:
– A3+: valentie ion A = 3+, dus index B = 3
– B2-: valentie ion B = 2+, dus index A= 2
– Formule is dan: A2B3
• Wanneer je formule kan vereenvoudigen
moet je dat doen!!
– A2B2  AB
Verbrandingsreacties
• Verbranding is een reactie met zuurstof
– Als er voldoende zuurstof aanwezig is
spreken we van volledige verbranding
– Is er te weinig zuurstof, dan spreken we van
onvolledige verbranding
Volledige verbranding
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met koolstof (C) komt koolstofdioxide
(CO2) vrij.
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met waterstof (H) komt water (H2O) vrij.
• Bij volledige verbranding van verbindingen
met zwavel (S) komt zwaveldioxide
(SO2) vrij.
Voorbeelden
• 2C2H6 + 7O2  4CO2 + 6H2O
• CS2 + 3O2  CO2 + 2SO2
• 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O
Onvolledige verbranding
• Bij onvolledige verbranding van
koolwaterstoffen komt vrij:
– koolstof (C of roet)
– Koolstofmono-oxide
– allerlei andere verbindingen zoals CxHy.
Ontleding en vorming
• Ontleding is iets uit elkaar halen
• Vorming is iets maken (bij elkaar doen)
Stoffen die je moet kennen!!!
•
•
•
•
•
•
Koolstofdioxide CO2
Koolstofmonoxide CO
Water H2O
Ammoniak NH3
Suiker C6H12O6
Methaan CH4
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
De verbranding van suiker.
De ontleding van koper(I)jodide.
Het vormen van vast ijzer(II)sulfide.
Verbranding van methaan.
Bij de reactie van natrium met zwavel ontstaat
natriumsulfide.
De ontleding van water.
De verbranding van Magnesiumsulfide.
De vorming van koper(II)chloride.
De ontleding van aluminiumsulfide.
De vorming van Ijzer(III)oxide.
Opdracht 41
Scheikunde les 6
Planning
• Huiswerk nakijken
• Theorie (Hoofdstuk 4)
• Huiswerk maken
Hoofdstuk 4 Moleculaire stoffen
Wie zou dit drinken?
4.1 Water, een bijzondere stof
• Film:
http://www.youtube.com/watch?feature=play
er_embedded&v=ivu4nlvD_90
Vanderwaalskrachten
• Aantrekkingskrachten tussen moleculen
• Cohesie: aantrekkingskrachten tussen
dezelfde moleculen
• Adhesie: aantrekkingskrachten tussen
verschillende moleculen
Vanderwaalskrachten
Bij welke stof is de vanderwaalskracht het
grootst?
a. Alcohol
b. Suiker
c. Koolstofdioxide
Bij welke stof het kleinst?
Hardheid
• De hoeveelheid kalk opgelost in water
– In hard water veel kalk opgelost
– In zacht water weinig kalk opgelost
• Bij verhitten slaat kalk neer
• In graden Duitse hardheid
– (°dH)
– 7,1 mg per °dH/ per liter
pH
• Maat voor aantal H+-ionen wat in een
oplossing aanwezig is
• pH van 1 tot 14
– 1 = zuur
– 7 = neutraal
– 14 = basisch (tegenovergestelde van zuur)
Hydrofiel/hydrofoob
• Hydro = water
• Fiel = houden van
• Foob = vrezen
• Hydrofiel = houdt van water
– Lost dus makkelijk op in water (zout)
• Hydrofoob = Houdt niet van water
– Lost dus niet makkelijk op in water (Olie)
Geleidbaarheid
• Mate waarin een waterige oplossing
stroom geleid
• Hoeveelheid H+ deeltjes (dus zuur)
• Hoeveelheid zouten
• In μS/cm (microSiemens per centimeter)
Waterstof bruggen
• NH
• OH
Zelf aan de slag
•
•
•
•
Opdracht 1 a t/m e (blz 105)
Opdracht 1 h (blz 105)
Opdracht 2, 4, 6 a t/m d, 8, 9 (blz108)
Opdracht 10, 11, 12, 14 (Blz 111)
Extra informatie voor de opdrachten:
273 K = 0 ⁰C
Scheikunde les 7
Planning
•
•
•
•
Huiswerk nakijken
Herhaling
Vragen stellen
Volgende week toets!!!
Huiswerk
1. a. In zuiver water zitten geen zouten.
Zouten zorgen ervoor dat water stroom kan
geleiden.
b.Water bestaat uit waterstof en
zuurstof, dit zijn beide niet-metalen dus een
moleculaire stof.
c. De covalentie van O is 2 en de
covalentie van H is 1
d. H-O-H
e. Door het delen van een
elektronenpaar
1. h. 2 H2O  2 H2 + O2
2. De vanderwaalsbinding bij moleculen
ontstaat door de vanderwaalskrachten
4. De temperatuur heeft invloed op de
sterkte van de vanderwaalsbinding
b. De vanderwaalsbinding wordt
verbroken wanneer een stof verdampt. Dus
bij het kookpunt van een stof.
6. a. C en S zijn beide niet-metalen dus is
CS2 een moleculaire stof
b. S=C=S
c. 273 K = 0 ⁰C
(273+20) 293 = 20 ⁰C
Dus deze stof is vloeibaar
d. de vanderwaalsbinding verbreekt bij
koken
8. Als een stof oplost worden de
vanderwaalsbindingen verbroken en
ontstaan er nieuwe vanderwaalsbindingen
tussen de moleculen van de opgeloste stof
en het oplosmiddel.
6
273 K
=
0 ⁰C
168 K
=
-105 ⁰C
353 K
=
80 ⁰C
b. De covalentie moet dus 4 zijn.
c. De vanderwaalsbindingen verbreken bij
SOCl2 en bij benzeen en ze maken nieuwe
vanderwaalsbindingen aan tussen deze twee
stoffen.
d. De atoombindingen en de
vanderwaalsbindingen.
9.
a.
10. a. Waterstofbruggen zijn bindingen die
ontstaan tussen moleculen waarin OH
groepen en/of NH groepen aanwezig zijn.
b. Een waterstofbrug is sterker dan een
vanderwaalsbinding
c. OH of NH groepen.
11. Omdat water in vaste vorm in een vast
rooster zit en dus niet kan bewegen zoals bij
vloeibaar water
12. a. 4
b. Dichtheid is kleiner doordat er
ruimtes ontstaan bij ijs.
14. Methaan bevat geen OH of NH groep
waardoor deze geen waterstofbruggen kan
vormen.
Herhalen en vragen stellen
• Volgende week toets!!!