TOT DE KERN VAN DE ZAAK

TOT DE
KERN VAN
DE ZAAK
Pr
oe
fv
er
si
e
VERFIJNING
MATERIE­MODEL
HOOFDSTUK 1
HET ATOOMMODEL
1.1
1.2
1.3
1.4
Bouw van een atoom
Symbolische voorstelling van chemische elementen Het periodiek systeem van de elementen
Ionvorming
p3
p6
p7
p 11
HOOFDSTUK 2
CHEMISCHE BINDINGEN
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Enkelvoudige en samengestelde stoffen
Brutoformule
Ionbinding
Atoombinding
Metaalbinding
p 17
p 19
p 24
p 27
p 29
HOOFDSTUK 3
VERKLAREN VAN STOFEIGENSCHAPPEN
er
si
e
Kristalstructuur
Eigenschappen van metalen
Eigenschappen van edelgassen
Minerale verbindingen en koolstofverbindingen
p 31
p 33
p 34
p 34
fv
3.1
3.2
3.3
3.4
Probeer het eens uit.
oe
Wat heb je nodig?
kurk – naald – twee rietjes – glazen staafje – wollen doek – zijden doek
Pr
CHECK
IN
Hoe voer je de proef uit?
• Steek de naald in de kurk, met de scherpe punt naar boven.
• Bevestig daarop één rietje.
• Draai enkele keren met het rietje, zodat het niet te strak zit.
• Wrijf het rietje op met de wollen doek.
• Wrijf ook het andere rietje op met de wollen doek en breng het bij het rietje
op de kurk.
• Wat merk je?
• Wrijf het glazen staafje op met de zijden doek en breng het bij het rietje op de
kurk.@ NAWE_A_02_02_004@
• Wat merk je?
Je bent nu ingecheckt.
Wanneer je uitcheckt op het einde van dit thema, kun je je waarnemingen verklaren.
2
Verfijning materie­model
HOOFDSTUK 1
HET ATOOMMODEL
Om wetenschappelijke waarnemingen te verklaren, maak je gebruik van een model. Dat is een
voorstelling die steunt op waarnemingen en experimenten. Als nieuwe experimenten de voorstelling
bevestigen, is er een model. Als ze niet overeenkomen, wordt het model aangepast. Van de oudheid tot
nu zijn er verschillende atoommodellen geweest. Er zullen er waarschijnlijk nog meerdere komen.
Dalton
Thomson
Rutherford
Bohr
er
si
Bouw van een atoom
Een atoom is opgebouwd uit een positieve atoomkern met daaromheen een negatieve wolk van
elektronen. De lading van de elektronenmantel is precies even groot als die van de atoomkern.
Het atoom is als geheel neutraal van lading.
oe
kern
fv
elektron
Pr
1.1
e
Evolutie van atoommodellen
1.1.1 De atoomkern
De atoomkern is het centrum van een atoom en bestaat uit protonen en neutronen.
De positieve lading van de kern wordt veroorzaakt door de protonen. Neutronen hebben geen lading.
Elk atoom heeft een massa. Die massa is uiterst klein en is hoofdzakelijk afkomstig van de deeltjes van de
kern. De massa van de elektronenmantel is verwaarloosbaar.
elektron
proton
neutron
kern
Het aantal protonen bepaalt de atoomsoort. Alle zuurstofatomen hebben 8 protonen. Alle atomen met 26
protonen zijn ijzeratomen.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
3
1.1.2 De elektronenmantel
De elektronenmantel bestaat uit negatief geladen elektronen die rond de positieve atoomkern bewegen.
Elektronen zijn veel kleiner dan de protonen, de neutronen en de kern. De elektronen blijven rond de kern
draaien door een elektrostatische aantrekkingskracht.
Protonen, neutronen en elektronen zijn de elementaire deeltjes van een atoom.
elementair
deeltje
symbool
lading
elektron
e-
-1
proton
p+
+1
neutron
n°
0
plaats in het atoom
a Vul de laatste kolom van de tabel aan.
e
b Hoe bekom je met geladen deeltjes een elektrisch neutraal atoom?
er
si
De elektronen cirkelen rond de atoomkern in banen met een verschillende diameter. Die banen zijn
schillen of energieniveaus. Elektronen die zich ver van de kern bevinden, hebben een grotere
energiewaarde dan elektronen die zich dichter bij de kern bevinden.
schil
elektron
fv
proton
neutron
oe
kern
Zuurstof bezit 8 protonen en 8 neutronen in
de kern en heeft 8 elektronen verdeeld over twee schillen.
schilnummer
naam
maximum aantal eop de schil
Pr
Een atoom kan maximaal zeven schillen hebben. Elke schil heeft een nummer, van 1 tot 7, en een naam
van K tot Q.
Niet alle schillen bevatten evenveel elektronen.
1
K
2
2
L
8
3
M
18
4
N
32
5
O
32
6
P
32
7
Q
8
De schillen worden van binnen naar buiten opgevuld door elektronen. Bij de 18 kleinste atomen wordt er
enkel naar de volgende schil overgegaan als de voorgaande schil helemaal opgevuld is.
c Aluminium bevat 13 protonen en 13 elektronen.
Hoe worden de elektronen verdeeld over de schillen?
4
Op de K- schil: e-
Op de L-schil: e- Notatie: 2/8/3
Op de M-schil: e-
Verfijning materie­model
De verdeling van de elektronen op de schillen is de elektronenconfiguratie. De elektronen op de
buitenste schil zijn de valentie-elektronen.
d Vul aan.
atoom
aantal e-
lithium
3
magnesium
12
koolstof
6
fosfor
15
neon
10
zuurstof
8
elektronenconfiguratie
Je stelt de samenstelling van een atoom schematisch voor door een schillenmodel.
lading, bepaald
door
hethet aantal protonen
lading,
bepaald
door
er
si
e
aantal protonen
magnesium
neon
Pr
lithium
oe
e Teken het schillenmodel.
fv
13+
• Een atoom bestaat uit een kern met daarrond een elektronenmantel.
• De kern bevat protonen (p+) en neutronen (n0).
• Het aantal protonen is kenmerkend voor een bepaalde atoomsoort.
• De massa van een atoom wordt hoofdzakelijk door de kern bepaald.
• De elektronen (e-) bevinden zich op schillen of energieniveaus.
• De elektronenconfiguratie is de verdeling van de elektronen op de schillen.
• Met een schillenmodel wordt de samenstelling van een atoom schematisch voorgesteld.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
5
Symbolische voorstelling van chemische elementen
1.2
De verschillende atoomsoorten zijn elementen.
Elk element heeft een naam en een symbool. Het symbool bestaat uit een hoofdletter, eventueel gevolgd
door een kleine letter.
ijzer
jood
kalium
kobalt
koolstof
koper
krypton
kwik
lithium
lood
magnesium
mangaan
natrium
neon
a Geef de naam van de elementen.
H
Fe
I
K
Co
C
Cu
Kr
Hg
Li
Pb
Mg
Mn
Na
Ne
He
N
fv
C
O
Ne
oe
F
Mg
Pr
P
Al
S
b Geef het symbool van de elementen.
chloor
6
argon
calcium
ijzer
lood
zink
barium
goud
kalium
koper
broom
zilver
jood
kwik
Verfijning materie­model
nikkel
platina
radon
silicium
stikstof
tin
waterstof
xenon
zilver
zink
zuurstof
zwavel
e
Al
Ar
Ba
Be
B
Br
Ca
Cd
Cl
Cr
F
P
Au
He
er
si
aluminium
argon
barium
beryllium
boor
broom
calcium
cadmium
chloor
chroom
fluor
fosfor
goud
helium
Ni
Pt
Rn
Si
N
Sn
H
Xe
Ag
Zn
O
S
c Welke chemische symbolen kun je terugvinden in volgende voornamen?
Je mag een letter meerdere keren gebruiken.
Noteer het symbool en geef de naam.
Caroline
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
•
:
d Wat staat er op je boodschappenlijstje?
Noteer het symbool.
barium, natrium, neon, stikstof:
er
si
•
e
Annelies
fv
kalium, aluminium, fluor, zwavel, kalium, zuurstof, fosfor:
koolstof, waterstof, zuurstof, kobalt:
Het periodiek systeem van de elementen
Pr
1.3
oe
barium, koolstof, zuurstof, stikstof:
Vanaf de tweede helft van de 18de eeuw ontdekte men steeds nieuwe atoomsoorten.
Naarmate er meer elementen ontdekt werden, ging men op zoek naar een goed ordeningsschema.
Dimitri Mendelejev is de grondlegger van die ordening.
Het huidige ordeningsschema is het periodiek systeem der elementen (PSE).
De ordening gebeurt volgens stijgend atoomnummer.
De valentie-elektronen bepalen vergelijkbare chemische eigenschappen tussen de atomen, bijvoorbeeld
hoe ze met andere elementen verbindingen aangaan.
Het atoomnummer (Z) is het
aantal protonen in de kern
en ook het aantal elektronen
rond de kern.
Het massagetal (A) geeft
informatie over het aantal
kerndeeltjes, protonen en
neutronen.
16
S
17
Cl
18
Ar
32
35
40
34
35
36
Se
79
Br
80
Kr
84
Elementen met dezelfde chemische eigenschappen
staan onder elkaar.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
7
a Vul aan.
p 19
element
Mg
Fe
P
atoomnummer
8
massagetal
32
aantal e-
54
aantal p+
47
Het periodiek systeem is een tabel met rijen of perioden en kolommen of groepen.
De perioden worden genummerd met cijfers: 1, 2 ... 7.
b Wat hebben alle elementen in dezelfde periode met elkaar gemeen?
e
De groepen worden genummerd met getallen van 1 tot 18 en met Romeinse cijfers: I, II, III ...
Daarbij wordt een onderscheid gemaakt tussen a-groepen, b-groepen en de 0-groep.
er
si
c Wat hebben alle elementen in dezelfde a- groep met elkaar gemeen?
De chemische elementen worden in drie categorieën ingedeeld: metalen, niet-metalen en edelgassen.
3
4
5
6
7
III b
IV b
Vb
VI b
VII b
1
H
1
1
periode
4
7
9
11
12
Na
Mg
23
24
19
20
K
39
37
5
Rb
85
55
6
7
Cs
21
Sc
22
Ti
23
V
Cr
25
Mn
11
12
13
14
15
16
17
18
Ib
II b
III a
IV a
Va
VI a
VII a
O
2
He
5
gas
vloeibaar
vast
6
B
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
7
C
9
O
10
F
14
16
19
20
13
14
15
16
17
18
Si
P
S
Cl
28
31
32
35
40
31
32
33
34
35
36
Ga
Ge
As
Se
Br
52
55
56
59
59
64
65
70
73
75
79
80
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
Nb
Mo
Y
Zr
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
Ar
27
51
Sr
Ne
12
48
In
Sn
Sb
Te
Kr
I
Xe
91
93
96
98
101
103
106
108
112
115
119
122
128
127
131
56
57
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
Au
Hg
197
201
La
139
87
88
89
Ra
226
Hf
179
Ta
181
W
184
Re
186
Os
190
Ir
192
Pt
196
Tl
204
Pb
207
209
Po
210
At
210
Rn
Ac
5
6
7
59
Pr
60
61
62
Nd
Pm
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
67
Dy
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
VADEMECUM
104
141
144
147
150
152
157
159
163
165
167
169
173
175
90
91
92
93
94
95
96
94
98
99
100
101
102
103
Fm
Md
No
Lw
253
256
254
257
Th
232
Pa
231
U
236
Np
237
Pu
242
Am Cm
243
247
Bk
247
Cf
249
Es
254
19
metalen
niet-metalen
edelgassen
4
222
227
Ce
Verfijning materie­model
Bi
3
54
89
Ba
2
84
88
58
8
8
N
11
Al
26
1
4
45
137
223
symbool
A
24
10
40
133
Fr
Z
massagetal
Ca
9
VIII b
S
Be
Pr
3
atoomnummer
4
Li
oe
3
2
8
fv
2
II a
groep
Periodiek systeem der elementen
1
Ia
d Waar vind je de volgende groepen van elementen terug?
p 19
• metalen:
• niet-metalen:
• edelgassen:
Hypothese
■■ natrium en kalium
■■ natrium en magnesium
■■ kalium en magnesium
■■ Er zijn geen vergelijkbare chemische eigenschappen tussen natrium, kalium en magnesium.
Benodigdheden
drie bekerglazen met water – kalium (K) – natrium (Na) – magnesium (Mg) e
Werkwijze
Breng van elk metaal een heel klein stukje in een bekerglas met water.
er
si
Waarneming
reactie
kalium in water
natrium in water
fv
magnesium in water
oe
Besluit
vertonen dezelfde chemische eigenschappen.
Verklaring
In welke groep en welke periode staan de elementen kalium, natrium en magnesium?
K:groep
Na:groep
Mg:groep
Pr
p 19
Onderzoeksvraag
Welke van de drie metalen kalium, natrium en magnesium hebben vergelijkbare chemische
eigenschappen?
en periode
en periode
en periode
Elementen in eenzelfde groep van het PSE vertonen dezelfde chemische eigenschappen.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
9
a Welk element staat in het periodiek systeem
p 19
• in groep IIa en periode 4?
• precies boven het element met atoomnummer 15?
b Verklaar waarom fluor, chloor, broom en jood gelijkaardige chemische eigenschappen hebben.
p 19
c Vul onderstaande tekst aan met de passende begrippen.
p 19
Fosfor, zwavel en chloor bevinden zich in dezelfde
van het PSE.
Ze hebben hetzelfde aantal
Waterstof, lithium en natrium bevinden zich in dezelfde
van het PSE. Deze elementen bezitten hetzelfde aantal
Waterstof en stikstof daarentegen behoren tot de
er
si
In groep III a bevindt zich slechts één
Pr
oe
fv
namelijk het element
10
Verfijning materie­model
e
Helium en argon zijn beide
,
d Vul aan.
p 19
symbool element
Na
Cl
atoomnummer
10
nummer groep
IVa
nummer periode
3
2
aantal valentie-elektronen
2
metaal (M), niet-metaal
(nM), edelgas (E)
e Geef voor koolstof
p 19
• het aantal schillen.
• het aantal valentie-elektronen.
• de elektronenconfiguratie.
er
si
• het atoomnummer.
• het massagetal.
• aantal elektronen
• nummer groep
• periode
oe
• elektronenconfiguratie
fv
g Noteer, zonder het PSE te raadplegen, volgende informatie van magnesium.
• Het periodiek systeem bestaat uit perioden en groepen.
• De elementen staan geordend volgens stijgend atoomnummer.
• Het periodenummer geeft het aantal schillen weer.
• Het groepsnummer (Romeins cijfer) geeft het aantal valentie-elektronen weer.
• Elementen met dezelfde chemische eigenschappen staan in dezelfde groep.
Pr
p 19
e
f Geef voor magnesium
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
11
Ionvorming
1.4
Edelgassen vormen bijna nooit een verbinding met een ander element. Ze zijn chemisch inert.
a Hoeveel valentie-elektronen heeft helium?
b Hoeveel valentie-elektronen hebben de andere edelgassen?
Deze stabiele toestand is de edelgasconfiguratie.
c Waarom zijn andere atomen minder stabiel?
d Hoe kunnen ze stabieler worden?
er
si
e
Natrium
Z = 11
Elektronenconfiguratie = 2/8/1
e- te veel om de edelgasconfiguratie te hebben.
Natrium heeft
Als natrium zijn valentie-elektron afgeeft, krijgt het de edelgasconfiguratie.
Er zijn nog steeds
protonen, maar slechts
fv
Natrium krijgt zo een eenwaardig positieve lading.
oe
Notatie: Na+
11+
Pr
Schematisch:
Schillenmodel Na
12
elektronen aanwezig.
Verfijning materie­model
11+
Schillenmodel Na+, na het afgeven van het elektron
Z=
Elektronenconfiguratie =
Zwavel heeft
e- te weinig om de edelgasconfiguratie te hebben.
Zwavel zal elektronen opnemen.
protonen en
elektronen aanwezig.
fv
Er zijn nu nog
er
si
e
Schillenmodel:
Notatie: S2Schematisch:
oe
Zwavel krijgt zo een tweewaardig negatieve lading.
Pr
p 19
e Vul in.
Zwavel
Omdat natrium een elektron afgeeft en zwavel elektronen opneemt, zijn ze geladen.
De geladen deeltjes Na+ en S2- zijn ionen.
Atomen met weinig (1, 2 of 3) valentie-elektronen zullen elektronen afgeven en zo positieve ionen
vormen. Dat is een eigenschap van metalen.
Atomen met bijna 8 (5, 6 of 7) valentie-elektronen zullen elektronen opnemen en zo negatieve ionen
vormen. Dat is een eigenschap van niet-metalen.
Atomen met 4 valentie-elektronen kunnen zowel elektronen opnemen als afgeven.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
13
f Waarom vormt een edelgas geen ion?
• De edelgasconfiguratie is de stabiele toestand met 8 elektronen op de buitenste schil, met
uitzondering van helium.
• Elk element streeft naar de edelgasconfiguratie.
• Ionen zijn geladen deeltjes die ontstaan door het opnemen of afgeven van elektronen.
• Metalen vormen positieve ionen door het afgeven van elektronen.
• Niet-metalen vormen negatieve ionen door het opnemen van elektronen.
g Noteer schematisch de vorming van ionen voor volgende elementen.
p 19
Ca
Cl
Al
e
P
aantal p+
Z
p 19
er
si
h Vul aan.
aantal e-
20
18
28
fv
29
53
54
oe
15
Vul aan.
p 19
element
Mg
Pr
i
Z
O
K
Ar
Al
P
14
Verfijning materie­model
symbool ion
groep
18
M, nM, E
valentieelektronen
aantal eopnemen of
afgeven
symbool ion
j
Vul aan.
aantal e-
p 19
aantal p+
FFe2+
Li+
B3+
N3k Voorspel de lading van een ion gevormd door een atoom van een element uit volgende groepen.
p 19
Va: IIa: VIIa: er
si
p 19
• Welk van de volgende deeltjes heeft de meeste elektronen?
n Cl n S2- n Si4+ n Al3+ n N3-
e
l
• Verklaar.
fv
m • Welk van de volgende deeltjes heeft de meeste protonen?
n Cl n S2- n Si4+ n Al3+ n N3p 19
oe
• Verklaar.
• Verklaar.
Pr
n • Welk van de volgende deeltjes, waarvan het atoomnummer gegeven is, is chemisch inert?
n 1 n 7 n 13 n 18
o • Een deeltje met 10 e-, 12 n° en 12 p+ is een
n atoom. n negatief ion. n positief ion. n edelgas.
• Verklaar.
p • Een positief ion is een deeltje dat
n meer p+ heeft dan n°.
n meer e- heeft dan n°.
+
n meer p heeft dan e .
n evenveel e- heeft als p+.
• Verklaar.
Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL
15
Samenvatting
atoom
symbool
bouw van een
atoom
elektronen­
mantel
kern
protonen (p+)
atoomsoorten in
PSE
neutronen (n°)
groepen
perioden
elektronen (e-)
schillenmodel
edelgas­
configuratie
e- opnemen of
e- afgeven
er
si
e
elektronen­
configuratie
ionen
oe
fv
Een atoom bestaat uit een kern, met protonen en neutronen, en een elektronenmantel met elektronen.
De verdeling van de elektronen op de schillen is de elektronenconfiguratie.
Atomen geven elektronen af of nemen elektronen op om de edelgasconfiguratie te bekomen. Daardoor
ontstaan ionen.
Alle atoomsoorten hebben een symbool. De atoomsoorten staan gerangschikt in het periodiek systeem
der elementen (PSE) volgens stijgend atoomnummer (Z). Dat is een ordening in groepen en perioden.
Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan.
chemisch inert
het valentie-elektron
het schillenmodel
het element
het atoomnummer
het massagetal
het periodiek systeem der
elementen (PSE)
de periode
Pr
de atoomkern
het elektron
het proton
het neutron
de elektronenmantel
het elementaire deeltje
de schil
het energieniveau
de elektronenconfiguratie
de groep
het metaal
het niet-metaal
het edelgas
de edelgasconfiguratie
het ion
Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan.
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
Leg uit hoe een atoom is opgebouwd.
Geef voor elk elementair deeltje naam, symbool, lading en plaats in het atoom.
Stel de elektronenconfiguratie op voor de 18 eerste elementen.
Teken het schillenmodel voor de 18 eerste elementen.
Geef de symbolen van de meest gebruikte atoomsoorten.
Verklaar de opbouw van het periodiek systeem.
Gebruik het periodiek systeem.
Verklaar hoe ionen gevormd worden.
Leg uit waarom ionen gevormd worden.
Geef schematisch de ionvorming weer.
■■
16
Verfijning materie­model
HOOFDSTUK 2
CHEMISCHE BINDINGEN
Enkelvoudige en samengestelde stoffen
Onderzoeksvraag
Kun je uit de stof water een of meerdere nieuwe stoffen vormen?
Benodigdheden
elektrolysetoestel – gelijkspanningsbron – water – twee reageerbuizen – houtspaander – lucifer
oe
fv
er
si
e
Proefopstelling
Pr
2.1
Werkwijze 1
• Vul het elektrolysetoestel met water tot aan de kraantjes.
• Sluit de kraantjes.
• Verbind de elektroden van het elektrolysetoestel met de polen van de gelijkspanningsbron.
• Zet de stroom aan.
Waarneming 1
• Wat zie je?
• Wat zie je als je de hoeveelheid gevormd gas vergelijkt?
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
17
Werkwijze 2
• Vang het gas gevormd aan de positieve pool op in een reageerbuis.
• Breng daarin een gloeiende houtspaander.
Waarneming 2
Wat zie je?
Werkwijze 3
• Vang het gas gevormd aan de negatieve pool op in een reageerbuis.
• Breng daarin een brandende lucifer.
Waarneming 3
Wat merk je?
Verwerking
Het branden van de gloeiende houtspaander wijst op de aanwezigheid van
Het ontploffen van het gas van de negatieve pool wijst op de aanwezigheid van
er
si
e
Besluit
fv
Verklaring
Onder invloed van elektrische stroom worden de watermoleculen ontleed. Met de vrijgekomen
atomen worden nieuwe stoffen gevormd, namelijk waterstofgas en zuurstofgas.
+
+
zuurstofgas
Pr
verbinding
water
oe
ontleding
+
waterstofgas
Een zuivere stof die ontbonden kan worden in meerdere andere stoffen is een samengestelde stof.
Voorbeelden: water (H2O), keukenzout (NaCl), glucose (C6H12O6), koolstofdioxide (CO2).
Een zuivere stof die niet meer ontbonden kan worden in andere stoffen is een enkelvoudige stof.
Voorbeelden: natrium (Na), zuurstofgas (O2), waterstofgas (H2), ozon (O3), koper (Cu).
a Wat is het verschil tussen de formule van samengestelde en enkelvoudige stoffen?
enkelvoudige stof:
samengestelde stof:
18
Verfijning materie­model
b Kruis aan.
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
■■ enkelvoudige stof
■■ samengestelde stof
• Enkelvoudige stoffen kunnen niet ontleed worden. Ze bestaan uit één atoomsoort.
• Samengestelde stoffen kunnen ontleed worden. Ze bestaan uit meerdere atoomsoorten.
er
si
e
Brutoformule
Alleen een zuivere stof kan weergegeven worden door een brutoformule.
2.2.1 Brutoformule van een enkelvoudige stof
De index geeft het aantal
atomen in 1 molecule weer.
op p. 225 van WEZO44W vind ik deze
opmaak niet terug. Hoe moet dit juist
worden aangepast?
oe
Ex
fv
symbool van het element
a Verbind het deeltjesmodel met de bijhorende formule.
Pr
2.2
C
N2
O3
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
19
b Teken het deeltjesmodel.
Ne
H2
De naamgeving van een enkelvoudige stof is:
x + naam van het element
er
si
c Geef de naam.
fv
O2 =
H2 =
oe
N2 =
Cl2 =
d Geef de formule.
20
Pr
O3 =
Cu =
e
De index x wordt benoemd door een Grieks telwoord.
(1 = mono)
2 = di
3 = tri
4 = tetra
5 = penta
6 = hexa
7 = hepta
8 = octa
9 = nona
10 = deca
difluor =
dibroom =
magnesium =
tetrafosfor =
octazwavel =
kwik =
Verfijning materie­model
2.2.2 Brutoformule van een samengestelde stof
Voor samengestelde stoffen bestaat de brutoformule uit een combinatie
van de symbolen van de voor­komende elementen, elk voorzien van
een index.
ExE’y
1 molecule van deze stof bestaat uit 2 atomen waterstof en
1 atoom zwavel.
H2S
De volgorde van de symbolen in de brutoformule is vastgelegd volgens internationale regels.
Volgens die afspraken schrijf je bijvoorbeeld altijd H2O en niet OH2.
e
Om meer dan één molecule van een zuivere stof voor te stellen, plaats je een coëfficiënt vóór de bruto­formule.
er
si
5 moleculen van deze stof bestaan in totaal uit 10 atomen waterstof en
5 atomen zuurstof
5H2O
Pr
oe
fv
a • Teken 3 CO2.
• Wat is de betekenis van ‘2’?
• Wat is de betekenis van ‘3’?
• Beschrijf de volledige samenstelling.
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
21
b • Bekijk de tekening.
koolstof
waterstof
• Hoeveel moleculen zijn er van deze stof?
• Uit hoeveel atoomsoorten is één molecule opgebouwd?
• Uit hoeveel atomen is één molecule opgebouwd?
• Hoeveel atomen waterstof komen er voor in één molecule?
c Vul aan.
Hoeveel moleculen zijn er van deze stof?
er
si
Is dit een enkelvoudige of een samengestelde stof?
Uit hoeveel atoomsoorten is de stof opgebouwd?
Hoeveel atomen zwavel komen er voor in één
molecule van de stof?
fv
Hoeveel atomen zwavel komen er voor in het totaal?
oe
Hoeveel atomen zuurstof komen er voor in één
molecule?
Hoeveel atomen zuurstof komen er voor in het
totaal?
Pr
Is het getal 3 een index of een coëfficiënt?
22
Verfijning materie­model
3 O2
e
4 SO3
2 Al2(SO4)3
d Verbind het deeltjesmodel met de passende formule.
3 H2O
Mg(OH)2
e
2 NH3
er
si
e Een molecule van de stof glucose bevat 6 koolstofatomen, 12 waterstofatomen en 6 zuurstofatomen.
Geef de brutoformule van glucose.
fv
f Noteer de brutoformule van 5 moleculen zwavelzuur, elk bestaande uit 2 atomen waterstof, 1 atoom
zwavel en 4 atomen zuurstof.
NaCl:
CO2: CO: Pr
H2O: oe
g Geef de naam van volgende stoffen.
• De samenstelling van een stof wordt weergegeven in de brutoformule.
• De index geeft het aantal atomen per atoomsoort in een molecule weer.
• De coëfficiënt geeft het aantal moleculen weer.
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
23
Ionbinding
2.3
binding tussen natrium en chloor
Na
atoomnummer = 11
elektronenconfiguratie = 2/8/1
schillenmodel
Cl
atoomnummer = 17
elektronenconfiguratie = 2/8/7
schillenmodel
er
si
Het chlooratoom neemt een elektron op van het natriumatoom.
17+
oe
fv
a Welke twee ionen ontstaan er?
11+
e
17+
11+
Pr
De gevormde ionen bezitten een tegengestelde lading en trekken elkaar aan.
Er ontstaat een nieuwe verbinding, NaCl.
Schematische voorstelling
Na - 1 e- à Na+
-
Cl + 1 e à Cl
-
elektronenoverdracht
24
Verfijning materie­model
Na+Cl-
NaCl
ionenformule
brutoformule
binding tussen kalium en zwavel
K
atoomnummer = 19
elektronenconfiguratie = 2/8/8/1
schillenmodel
S
atoomnummer = 16
elektronenconfiguratie = 2/8/6
schillenmodel
16+
19+
er
si
e
19+
Schematische voorstelling
-
S+2e
àS
2-
oe
2 • (K - 1 e- à K+)
fv
Het zwavelatoom wil 2 elektronen opnemen. Daarvoor zal het een binding moeten aangaan met 2
kaliumatomen, die elk 1 elektron afgeven. Er ontstaan 2 kaliumionen en 1 sulfide-ion.
De gevormde verbinding krijgt als brutoformule K2S.
Pr
elektronenoverdracht
2K+S2-
K2S
ionenformule
brutoformule
De binding tussen tegengesteld geladen ionen is een ionbinding.
Aangezien metalen graag elektronen afgeven en niet-metalen liever elektronen opnemen, zal een
ionbinding altijd ontstaan tussen een metaal en een niet-metaal. In de brutoformule wordt eerst het
metaal genoteerd, daarna het niet-metaal.
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
25
De gegeven atomen zullen een ionbinding vormen.
b • Schematiseer de elektronenoverdracht in de vorm van een vergelijking.
• Noteer de ionenformule van de gevormde verbinding.
p 19
• Noteer de brutoformule van de gevormde verbinding.
Na en S
vergelijking elektronenoverdracht
ionenformule
brutoformule
ionenformule
brutoformule
ionenformule
brutoformule
Mg en F
vergelijking elektronenoverdracht
Al en Cl
er
si
e
vergelijking elektronenoverdracht
Al en S
ionenformule
brutoformule
oe
fv
vergelijking elektronenoverdracht
Pr
Het totale aantal afgegeven elektronen is altijd gelijk aan het totale aantal opgenomen elektronen.
Het totale aantal positieve ionladingen is dan ook altijd gelijk aan het totale aantal negatieve ionladingen.
Het geheel blijft dus elektrisch neutraal.
De gevormde positieve en negatieve ionen combineren zich tot een ionrooster met een regelmatige
geometrische structuur, een kristal.
Kubusvormige stapeling van keukenzout
• Een ionbinding is een binding tussen tegengesteld geladen ionen.
• Bij een ionbinding neemt het niet-metaal een of meerdere elektronen op van het metaal.
• Het aantal afgegeven elektronen is gelijk aan het aantal opgenomen elektronen. Het geheel is
elektrisch neutraal.
• De gevormde ionen combineren zich in een ionrooster.
26
Verfijning materie­model
Atoombinding
Ook twee niet-metalen kunnen de edelgasconfiguratie krijgen door een binding aan te gaan.
binding tussen 2 chlooratomen tot chloorgas
Cl
atoomnummer = 17
elektronenconfiguratie = 2/8/7
schillenmodel
e
17+
er
si
a • Kan er een ionbinding gevormd worden tussen 2 chlooratomen?
n ja
n nee
fv
• Verklaar.
oe
De 2 atomen gaan samenwerken en elk 1 elektron gemeenschappelijk stellen, zonder het echt af te geven.
Daardoor ontstaat er een gemeenschappelijk elektronenpaar. Er wordt een atoombinding of covalente
binding gevormd.
17+
Pr
2.4
17+
Schematische voorstelling met valentie-elektronen
| Cl • • Cl |
| Cl — Cl |
|elektronenpaar
• 1 elektron
gemeenschappelijk
elektronenpaar
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
27
binding tussen waterstof en broom
H
Br
atoomnummer = 1
atoomnummer = 35
valentie-elektron = 1
valentie-elektronen = 7
Waterstof en broom zullen elk 1 elektron gemeenschappelijk stellen.
H • • Br |
H — Br |
binding tussen 2 zuurstofatomen tot zuurstofgas
O
atoomnummer = 8
valentie-elektronen = 6
e
Een zuurstofatoom heeft 2 elektronen nodig om de edelgasconfiguratie te bekomen.
Daarvoor zal het met een ander zuurstofatoom 2 elektronen gemeenschappelijk stellen.
— O
O —
er
si
| O • • O |
b • Geef de schematische voorstelling van de valentie-elektronen.
• Maak de verbinding tussen de atomen door gemeenschappelijke elektronenparen.
oe
p 19
fv
• Een atoombinding is een binding tussen twee niet-metalen.
• Een atoombinding ontstaat door het gemeenschappelijk stellen van elektronen.
• De gemeenschappelijke elektronenparen houden de atomen samen.
Cl
Cl
H2S
H
28
C
Cl
Cl
Verfijning materie­model
C
Cl
Cl
S
S
Pr
CCl4
Cl
H
H
Cl
H
p 19
c • Kruis aan of de verbindingen ontstaan door een ion- of een atoombinding.
• Vul de laatste kolom ‘verklaring’ in.
ionbinding
atoombinding
verklaring
KCl
H2
MgO
PCl3
e
CaF2
er
si
SO2
Li2S
oe
Metaalbinding
a Hoe bereiken metalen de edelgasconfiguratie?
Pr
2.5
fv
Cl2
Metaalatomen zullen onderling niet gebonden worden door een atoom- of ionbinding.
Metaalatomen laten hun valentie-elektronen los, waardoor ze een positieve lading krijgen.
De vrije valentie-elektronen bewegen ordeloos binnen de grenzen van het metaal.
De positieve metaalionen zijn geordend in een metaalrooster. De metaalionen stoten elkaar af, maar
worden toch samengehouden door de aanwezige negatieve ladingswolk van de vrije valentie-elektronen.
Deze binding is een metaalbinding.
Modelvoorstelling van de metaalbinding
vrij valentie-elektron
vrij valentie-elektron
positief metaalion
positief metaalion
Modelvoorstelling van de metaalbinding
Een metaalbinding is een regelmatige ordening van positieve metaalionen in een metaalrooster.
Tussen de metaalionen bewegen de vrije valentie-elektronen.
HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE BINDINGEN
29
Samenvatting
brutoformule
zuivere stof
•• index
•• coëfficiënt
samengestelde
stof
enkelvoudige
stof
chemische
bindingen
ionbindingen
atoombinding
metaalbinding
•• nM + nM
•• gemeenschappelijk
e--paar
e
•• M + nM
•• e--overdracht
metaalrooster met
•• positieve M-ionen
•• vrije valentie-e-
fv
er
si
Zuivere stoffen kunnen enkelvoudig of samengesteld zijn. Ze worden voorgesteld door een brutoformule.
Hierin geeft de index het aantal atomen weer. De coëfficiënt voor de formule geeft het aantal deeltjes
weer. Elementen streven naar de edelgasconfiguratie. Daarvoor gaan ze chemische bindingen aan. Dit kan
een ionbinding, een atoombinding of een metaalbinding zijn. Ionbindingen bestaan uit een metaal en een
niet-metaal. De binding gebeurt door een elektronenoverdracht. Een atoombinding is een binding tussen
twee niet-metalen. Hierdoor ontstaat er een gemeenschappelijk elektronenpaar. Een metaalbinding is opgebouwd uit een metaalrooster waar vrije valentie-elektronen bewegen tussen de positieve metaalionen.
de ionenformule
de ionbinding
het ionrooster
de atoombinding
de covalente binding
de metaalbinding
het metaalrooster
het gemeenschappelijke
elektronenpaar
Pr
de samengestelde stof
de enkelvoudige stof
de brutoformule
de index
de coëfficiënt
de elektronenoverdracht
oe
Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan.
Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan.
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
■■
Bespreek de elektrolyse van water.
Geef het verschil tussen een enkelvoudige en een samengestelde stof.
Koppel een formule aan het overeenkomstige deeltjesmodel.
Geef de naam en de formule van de enkelvoudige stoffen.
Ontleed de formule van samengestelde stoffen.
Pas de betekenis van de index en de coëfficiënt toe.
Geef het aantal atomen en atoomsoorten bij een gegeven formule.
Geef het principe van de ionbinding.
Geef het principe van de atoombinding.
Stel een atoombinding schematisch voor.
Koppel een formule aan het bindingstype.
Geef het principe van de metaalbinding.
■■
■■
30
Verfijning materie­model
HOOFDSTUK 3
VERKLAREN VAN STOF­
EIGENSCHAPPEN
De eigenschappen van een stof die met het blote oog zichtbaar zijn of die via metingen gevonden worden,
zijn macroscopische stofeigenschappen.
Atomen en moleculen zijn niet zichtbaar met het oog. Er is een elektronenmicroscoop met een vergroting
van 1 miljoen keer nodig om de deeltjes van een stof te kunnen zien. Daarom spreek je over de
submicroscopische structuur als je het hebt over het deeltjesmodel van een stof.
Kristalstructuur
e
De kristalstructuur of kristallijne structuur wordt bekomen door een regelmatige ordening van moleculen,
atomen of ionen.
Zoutkristallen van NaCl
■■ moleculen
■■ atomen
■■ ionen
oe
fv
er
si
a Kruis aan door welke structuureenheden de kristallen gevormd zijn.
Pr
3.1
Diamant (C)
■■ moleculen
■■ atomen
■■ ionen
IJskristallen (H2O)
Suikerkristallen (C12H22O11)
■■ moleculen
■■ atomen
■■ ionen
■■ moleculen
■■ atomen
■■ ionen
HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN
31
Grafiet en diamant zijn gesteenten die bestaan uit hetzelfde element, namelijk koolstof (C). Toch hebben
ze zeer uiteenlopende eigenschappen.
b • Bekijk de atoomroosters.
= Koolstof
= Koolstof
Grafiet
Diamant
• Kruis aan.
er
si
grafiet
smeerbaarheid
c • Bekijk de molecuulroosters.
IJs
Waterstof
Pr
oe
Model van ijs
Water
• Wat is het verschil tussen beide molecuulroosters?
• Welke stof heeft de grootste massadichtheid?
n water n ijs
• Wat is het gevolg voor ijsblokjes in water?
n zinken n drijven
• Waarom worden buitenkraantjes in de winter afgesloten?
• Zet olie ook uit als het vast wordt?
n ja n nee
32
Verfijning materie­model
diamant
■■ hard
■■ zacht
■■ goed
■■ niet goed
fv
■■ hard
■■ zacht
■■ goed
■■ niet goed
hardheid
Zuurstof
e
• Wat is het verschil tussen beide atoomroosters?
Eigenschappen van metalen
aVerbind.
eigenschap van metalen
verklaring
goede geleidbaarheid van
elektriciteit
De vrije elektronen geven
gemakke­lijk energie door.
Er is een geordende verplaatsing
van vrije elektronen.
Metaalionlagen kunnen verschuiven
ten opzichte van elkaar.
De lichtstralen weerkaatsen op de
vrije elektronen.
vervormbaarheid
typische metaalglans
goede warmtegeleiding
b • Lees de tekst.
Van ijzer naar staal dankzij koolstof
Zuiver ijzer
e
•• Het heeft een witachtige grijze kleur.
•• Het ontstaat nadat koolstof en onzuiverheden uit
het vloeibare ruwijzer verwijderd zijn.
•• Omdat zuiver ijzer te zacht is, kan het niet gebruikt
worden in de bouw. Het is wel zeer bruikbaar in de
elektriciteitsindustrie.
er
si
Als je ijzer verhit, wordt het vloeibaar. Als je ijzer in
koolstof houdt, wordt de koolstof in het ijzer opgelost.
Het ijzer is dan makkelijk te vervormen.
Bij de behandeling met houtskool kunnen er ook onzuiverheden zoals zwavel en fosfor in het ijzer opgelost worden. Door op het ijzer te slaan als het nog heet
is, kunnen die onzuiverheden verwijderd worden.
Het mengsel ijzer en koolstof heeft andere eigenschappen dan zuiver ijzer. Naargelang het koolstofgehalte
dat het mengsel bevat, maak je onderscheid tussen
een aantal veelgebruikte hedendaagse ijzerhoudende
metalen.
Constructiestaal (of zacht staal)
•• Het is een legering die veelvuldig wordt gebruikt in
metaalconstructies.
•• Het bevat ongeveer 0,15 % C (maximumgehalte 0,4
% C).
fv
Ruwijzer
oe
•• Dit is het ijzer dat je bekomt door ijzererts in hoogovens te smelten bij temperaturen boven 1538 °C.
•• Ruwijzer heeft een blauwachtige donkergrijze kleur
en bevat een hoog koolstofgehalte.
•• Het laat zich gemakkelijk verwerken, smeden en
lassen en is daarom een geschikt bouwmateriaal.
Pr
3.2
Gereedschapsstaal
•• Je noemt het ook hard staal.
•• Het is een legering die meestal 1% C bevat (minimumgehalte 0,5 % C, maximumgehalte 1,5 % C).
Gietijzer
•• Het is een breekbare legering.
•• Het bevat tussen de 2,5 % en 4,5 % C.
• Waarom zal een smid een stuk gloeiend ijzer in houtskool houden?
• Waarom slaat de smid met een smidshamer op het stuk gloeiend metaal?
• Waarom worden bruggen met staal gebouwd en niet met ijzer of gietijzer?
HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN
33
3.3
Eigenschappen van edelgassen
He
He
Edelgassen komen bijna altijd monoatomisch voor.
Edelgassen zijn gasvormig bij kamertemperatuur. Bijzonder aan
edelgassen is dat ze heel veilig zijn.
He
He
He
He
He
Helium als vulmiddel voor ballonnen
er
si
e
a Waarom zijn edelgassen veilig?
Helium en argon als beschermgas bij
het lassen
Neon in lampen bij reclameverlichting
Minerale verbindingen en koolstofverbindingen
oe
3.4
fv
Macroscopische stofeigenschappen kun je verklaren aan de hand van de submicroscopische
structuur van een stof.
Pr
Stoffen kunnen op basis van hun chemische samenstelling in twee grote groepen ingedeeld worden: de
koolstofverbindingen en de minerale verbindingen.
Onderzoeksvraag
Welke stof wordt er gevormd bij het verbranden van hout en brood?
Benodigdheden
– metalen tang – hout – brood
bunsenbrander Hypothese
■■ water
■■ koolstof
■■ zuurstofgas
Werkwijze
• Verbrand een stukje hout.
• Verbrand een stukje brood.
Waarneming
• Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van hout?
• Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van brood?
Besluit
Er wordt
34
Verfijning materie­model
gevormd bij het verbranden van hout en brood.
Koolstofverbindingen zijn moleculen die hoofdzakelijk door organismen in de levende natuur
aangemaakt worden. Het zijn atoomverbindingen die voor het grootste deel uit koolstofatomen bestaan.
Eiwitten, vetten en suikers zijn koolstofverbindingen. Zij vormen de bouwstenen van levende wezens.
Draadvormige structuren zoals haren, horens en veren bij dieren of vezels bij planten zijn ook opgebouwd
uit lange ketens van koolstofverbindingen.
Katoenplant
Horens
Haren
Geweven koolstofvezels
Het frame van een tennisracket
fv
Koolstofvezel met een diameter van
6 µm; op de achtergrond een haarpijl
er
si
e
Maar ook veel kunststoffen, zoals plastic en siliconen, behoren tot deze groep.
Sinds 1850 kunnen koolstofhoudende vezels ook op een kunstmatige (synthetische) manier gemaakt
worden.
oe
Onderzoeksvraag
Welke stof wordt er gevormd bij het verbranden van magnesium?
Benodigdheden
– metalen tang – magnesiumlint (Mg) bunsenbrander Pr
Hypothese
■■ koolstof
■■ wit poeder
■■ geen stofverandering
Werkwijze
Verbrand een stukje magnesiumlint.
Waarneming
Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van magnesium?
Besluit
Er wordt
gevormd bij het verbranden van magnesium.
HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN
35
Minerale verbindingen zijn stoffen die uit de niet-levende natuur komen, zoals ertsen, zouten en
mineralen. Ze zijn ontstaan als gevolg van geologische processen.
Enkele voorbeelden zijn H2O, CO2 en NaCl.
a Zet de voorbeelden in de juiste kolom.
Kies uit: papier, pvc, kwarts, kwik, citroenzuur, eiwit en dode bladeren.
koolstofverbindingen
minerale verbindingen
er
si
e
b • Welke natuurlijke koolstofverbindingen merk je op in het klaslokaal?
fv
• Welke kunststoffen merk je op in het klaslokaal?
Pr
oe
• Welke minerale verbindingen merk je op in het klaslokaal?
• Koolstofverbindingen zijn moleculen die voor het grootste deel uit koolstofatomen bestaan.
Ze kunnen een natuurlijke of kunstmatige oorsprong hebben.
• Minerale verbindingen zijn stoffen uit de niet-levende natuur, zoals ertsen, zouten en
mineralen. Ze zijn vooral ontstaan als gevolg van geologische processen.
36
Verfijning materie­model
Samenvatting
macroscopische
eigenschappen
submicroscopische structuren
koolstofverbindingen
minerale
verbindingen
Macroscopische eigenschappen kun je verklaren aan de hand van de submicroscopische structuur van
een stof.
Submicroscopische structuren worden ingedeeld in koolstofverbindingen en minerale verbindingen.
Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan.
er
si
e
de macroscopische stofeigenschap
de submicroscopische structuur
de koolstofverbinding
de minerale verbinding
Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan.
■■
■■
Pr
■■
oe
fv
■■ Leg uit hoe een kristalstructuur ontstaat.
■■ Verklaar eigenschappen van metalen aan de hand van de submicroscopische structuur van het
metaalrooster.
■■ Geef toepassingen van edelgassen.
■■ Leg het verschil tussen koolstofverbindingen en minerale verbindingen uit.
■■ Herken een aantal stoffen als koolstofverbinding of minerale verbinding.
HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN
37
Nog nieuwsgierig?
a In 1964 publiceerden de Brusselse natuurkundige François Englert en zijn collega Robert Brout een
artikel over een theoretisch mechanisme dat ‘massa zou geven aan materie’. De Britse natuurkundige
Peter Higgs stelde een gelijkaardig mechanisme voor, maar merkte op dat er nog een deeltje ontdekt
moest worden om het mechanisme te verklaren: het higgsbosondeeltje.
er
si
e
Wetenschappers van het Europees Centrum voor Deeltjesfysica (CERN) in het Zwitserse Genève
bevestigden tientallen jaren later hun theorie. Door deeltjes te versnellen en te laten botsen, creëerden
ze in 2010 een soort mini-oerknal. Door de botsing ontstonden mogelijk nieuwe deeltjes, die eerder
enkel theoretisch werden aangetoond. Een van die deeltjes is het higgsbosondeeltje, dat zou verklaren
waarom materie massa heeft. De wetenschappers hopen zo meer te weten te komen over hoe het
heelal is ontstaan, waaruit het bestaat en waar het later naartoe gaat.
In de zomer van 2012 was het zover. CERN-wetenschappers vonden het bewuste higgsbosondeeltje.
In 2013 kreeg François Englert voor zijn bijdrage aan het onderzoek samen met Peter Higgs de
Nobelprijs voor de Natuurkunde.
Higgsbosondeeltje
fv
François Englert
oe
• Zoek nog 4 andere Belgische Nobelprijswinnaars op.
• Waarom hebben zij die prestigieuze prijs gekregen?
waarom?
Pr
Nobelprijswinnaar
b Het aantal neutronen kun je vinden aan de hand van het atoomnummer en het massagetal.
• Welke informatie ken je door het atoomnummer?
• Welke informatie ken je door het massagetal?
38
Verfijning materie­model
• Hoe kun je het aantal neutronen in een atoom bepalen?
• Bepaal voor volgende atomen het aantal neutronen.
natrium
waterstof
broom
kalium
lood
oe
fv
er
si
e
c Naast grafiet en diamant zijn ook fullerenen kristallijne kunststoffen die enkel opgebouwd zijn uit koolstofatomen. Enkele voorbeelden van fullerenen zijn buckyballs en koolstofnanobuizen.
Ze lijken sterk op grafiet, maar bestaan slechts uit één laagje van vijf- of zeshoekige koolstofringen die
de vorm van een bol, cilinder of ellips kunnen aannemen. Ze vormen belangrijke onderdelen van de
nanotechnologie.
Pr
p 19
Bolvormige fullerenen
Cilindrische fullerenen zoals koolstofnanobuizen
• Waar worden buckyballs voor gebruikt?
• Waar worden koolstofnanobuizen voor gebruikt?
39
d Houd een beetje keukenzout of een beetje koper in de vlam van een bunsenbrander. • Wat merk je?
De kleuren worden veroorzaakt door het metaal. De elektronen rond de kern krijgen, door het vuur, zoveel energie dat ze tijdelijk naar een hogere schil kunnen gaan. De kleuren ontstaan als de elektronen
naar hun ‘gewone’ energieniveau terugkeren.
• Waarin wordt dit fenomeen elk jaar toegepast op 1 januari?
Het produceren van vuurwerk is echt maatwerk. Enkel bij de juiste combinatie van stoffen en
temperatuur zal de vuurpijl zijn gewenste effect hebben.
Houd je vorderingen bij.
Wat is jou het meest bijgebleven uit dit thema?
er
si
e
p8
oe
fv
Om jezelf te testen, maak je de oefeningen op www.scoodle.be.
Tijd om uit te checken
• Wat is er gebeurd bij het opwrijven van de rietjes en de glazen staaf?
Pr
CHECK
OUT
• Waarom stoten 2 geladen rietjes elkaar af?
• Welk verschil is er tussen de lading van de rietjes en die van de glazen staaf?
• Hoe ontstaat een positieve lading?
• Hoe ontstaat een negatieve lading?
40
Verfijning materie­model
N AT UUR W ET EN S CH APPEN
V
A
D
E
M
E
C
U
M
Pr
oe
fv
er
si
e
3
Inhoudstabel
LABO
Gevarensymbolen
p4
H- en P-zinnen
p5
Labomateriaal p6
Correct aflezen van een maatcilinder
p7
LEREN LEREN
Hoe studeer ik mijn lessen natuurwetenschappen? p8
Houd je vorderingen bij
p9
KIJKWIJZER
p 10
Hoe vraagstukken oplossen?
p 10
e
Werken met meetresultaten
Formularium
er
si
p 11
Wetenschappelijke notatie
p 11
Omzettingen
p 12
Afrondingsregels
Rekenregels
oe
Grootheden en eenheden
p 15
p 16
Stofconstanten
p 17
Pr

p 14
Grafieken tekenen en interpreteren Periodiek systeem der elementen
2
fv
p 12
p 19
Gevarensymbolen
Oxiderend
(brand bevorderend)
Corrosief (bijtend)
Milieuschadelijk
Schadelijk voor de
gezondheid
Pr
oe
fv
Ontvlambaar
er
si
e
Schadelijk, irriterend
Explosief
(ontplofbaar)
Gassen onder druk
Toxisch (giftig)
VADEMECUM
3
H- en P-zinnen
Om veilig om te gaan met chemicaliën, is het noodzakelijk de gevaren en risico’s van ieder product te
kennen waarmee je werkt.
Surf naar www.gevaarlijkestoffen.be.
Stap 2
Download de databank voor
gevaarlijke stoffen (dBGS).
Stap 3
Op je bureaublad klik je op het
pictogram.
Stap 4
Open het bestand.
Pr
Stap 5
oe
fv
er
si
e
Stap 1
Geef het product in. Er verschijnt een
overzicht van de pictogrammen en
de bijhorende H- en P-zinnen.
Voor een volledig overzicht van de H- en P-zinnen, kijk je op www.scoodle.be.
4

Labomateriaal
Erlenmeyer
Erlenmeyer
Kookkolf
Kookkolf
e
Bekerglas
Bekerglas
Bunsenbrander
Bunsenbrander
er
si
Reageerbuisklem
Reageerbuisklem
Driepikkel
Driepikkel
Reageerbuis
Reageerbuis
Draadnet
Draadnet
Pr
oe
fv
250ml
Volpipet
Volpipet
Gegradueerde pipet
Gegradueerde
pipet
Maatcilinder
Maatcilinder
Trechter
Trechter
Horlogeglas
Kroesentang
Horlogeglas
Mortier en stamper
Mortier
en stamper
Kroestang
Liebigkoeler
Liebigkoeler
VADEMECUM
5
Correct aflezen van een maatcilinder
Zet de maatcilinder recht op het tafeloppervlak.
Stap 2
Houd je oog op gelijke hoogte met het vloeistofoppervlak.
Stap 3
Lees de juiste waarde af aan de onderkant van het gebogen
vloeistofoppervlak.
Pr
oe
fv
er
si
e
Stap 1
6

Hoe studeer ik mijn lessen natuurwetenschappen?
Stap 1
Voorbereiden en
structureren
WAAROVER handelt de leerstof?
TIJDENS de les
• Volg aandachtig en werk actief mee.
• Stel vragen als je iets niet begrijpt.
• Schrijf netjes! (overzicht bewaren = makkelijker studeren)
NA de les
• Ga nog eens door de les: begrijp je alles?
• Begrijp je de structuur van de les?
• Maak een onderscheid tussen belangrijke en minder
belangrijke leerstof.
• Maak een samenvatting en/of schema van wat je hebt
geleerd.
Stap 2
Verwerken
HOE verwerk ik de leerstof?
Pr
oe
fv
er
si
e
• Neem je leerwerkboek en je samenvatting/schema bij de
hand en onderzoek de leerstof.
• Bekijk de titels.
• Hoe heb je informatie gekregen?
–– Experimenten, vademecum, tabellen, tekst, beeld,
schema’s ...
–– Werd er nadruk gelegd op bepaalde gegevens? (nieuwe
begrippen, vastzetmomenten, extra notities)
–– Wat zijn de verbanden tussen de verschillende gegevens?
• Gebruik die informatie zelfstandig!
–– Maak de oefeningen opnieuw en probeer zelf een
antwoord te vinden.
–– Maak extra oefeningen.
–– Bekijk de experimenten opnieuw.
–– Raadpleeg extra bronnen: Scoodle, internet, kijkwijzers,
schema’s …
• Twijfels?
–– Overleg met een van je klasgenoten.
–– Stel extra vragen aan je leerkracht.
Stap 3
Vastzetten
WAT heb ik nu geleerd?
• Kom zelf tot een besluit.
–– Zit alle belangrijke informatie uit de les in je schema?
–– Kun je de leerstof bespreken?
–– Zoek verbanden tussen de lesonderdelen.
• Maak zelf een ander schema met de belangrijke begrippen.
VADEMECUM
7
Houd je vorderingen bij
• Na elk thema ga je na waar je al staat in je leerproces voor natuurwetenschappen.
• Vul zelf de titels van de thema’s in waar nodig.
• Kleur de lege bolletjes in volgens je eigen kunnen.
Dit lukt nog niet.
Nog even doorbijten …
Dit kan ik al goed.
Super!
Spiegeltje, spiegeltje aan de wand …
Experiment
Ik vraag uitleg aan de leerkracht als ik een
experiment niet begrijp.
er
si
Ik denk na over de onderzoeksvraag en de hypothese.
Moeilijke woorden zoek ik meteen op.
Voorbereiden
Ik ga na of ik al het nodige materiaal heb.
fv
Uitvoeren
Pr
oe
Ik neem een voorbeeldige houding aan in het labo en
houd me aan de veiligheidsvoorschriften.
Ik houd rekening met de mening van anderen bij
klassikale besprekingen.
Ik kan met groepsleden een tabel of verslag invullen bij
het uitvoeren van een experiment.
Ik kan gedachten uitwisselen tijdens het uitvoeren van
een experiment.
Ik maak gebruik van verschillende bronnen wanneer ik
informatie opzoek.
Reflecteren
Ik kan besluiten trekken uit een experiment.
8

e
Onderzoeken
Spiegeltje, spiegeltje aan de wand …
Vaardigheden
Onderzoeken
Ik kan een stappenplan en werkwijze volgen.
Ik kan een grafiek tekenen op basis van waarnemingen.
Ik kan vragen stellen bij een figuur, grafiek of
proefopstelling.
Ik kan vragen stellen die bij de les passen.
Ik kan antwoorden op de vragen in de thema’s.
Ik kan verbanden leggen tussen verschillende
hoofdstukken in het thema.
er
si
Leren
e
Ik kan antwoorden op de vragen van de leerkracht.
Ik kan de nieuwe begrippen en woorden verklaren.
Ik kan de formules in het thema gebruiken.
Ik kan zelf een schema maken.
oe
Ik kan zelf de oefeningen oplossen.
fv
Ik begrijp de schema’s bij elk hoofdstuk.
Pr
Ik kan zelf een samenvatting schrijven.
Feedback
Zijn er belangrijke zaken die je wilt onthouden? Wil je volgende keer ergens op letten?
VADEMECUM
9
Werken met meetresultaten
voorbeeld
Wat je meet, is een grootheid.
temperatuur, massa, lengte, tijd
Een eenheid is de maat waarmee je meet.
meter, seconde, kilogram
Tellen levert een telresultaat op.
Er zitten 25 appels in een doos.
Een telresultaat is een onbenoemd getal.
telresultaat: 25 (geen eenheid!)
Meten levert een meetresultaat op
(maatgetal + eenheid).
meetresultaat: l = 18,2 cm
De lengte van mijn potlood is 18,2 cm.
er
si
e
Bij een meting moet je alle cijfers noteren die je op het meettoestel kunt aflezen, ook al zijn dat nullen.
De kleinste waarde die je met een meettoestel kunt meten, is de meetnauwkeurigheid van dat toestel.
Ze wordt weergegeven door het laatste cijfer van het meetresultaat.
voorbeeld
l = 83,0 mm
nauwkeurigheid: 0,1 mm
aantal BC: 3
Nullen vooraan in een meetresultaat zijn geen beduidende
cijfers; nullen achteraan zijn wel beduidende cijfers.
m = 0,025 kg à 2 BC
m = 0,6230 kg à 4 BC
oe
fv
De cijfers die je werkelijk afleest in een meetresultaat, zijn de
beduidende cijfers (BC).
Stap 1
Pr
Hoe vraagstukken oplossen?
• Markeer of onderstreep in de opgave de gegevens en het gevraagde.
• Noteer de gegevens (grootheden met de bijhorende eenheden) met de juiste
symbolen zoals opgegeven in de tekst.
• Zet de gegevens om in de juiste eenheden.
Noteer het gevraagde in symboolvorm.
Stap 2
Stap 3
Stap 4
10

•
•
•
•
•
•
Begin de oplossing met de basisformule (gebruik enkel symbolen).
Vorm eventueel de formule om.
Vul de juiste gegevens in (getalwaarde + eenheid).
Reken alles uit met je rekentoestel.
Noteer de uitkomst (getal dat op je rekentoestel verschijnt + eenheid).
Pas de rekenregels en afrondingsregels toe.
Formuleer een antwoordzin.
Formularium
zwaartekracht
Fz = m • g
zwaarteveldsterkte
g=
Fz
m
snelheid
v=
Δx
Δt
arbeid
W = F • Δx
rendement
η=
En
Et
vermogen
P=
W
Δt
Wetenschappelijke notatie
er
si
ρ=
e
m
V
massadichtheid
Om gemakkelijk(er) met grote en kleine getallen te kunnen rekenen, worden machten van 10 gebruikt.
Noteer het meetresultaat met één cijfer
(verschillend van nul) voor de komma.
Stap 2
Noteer de macht van 10.
oe
fv
Stap 1
De wetenschappelijke notatie slaat enkel op het getal. De eenheid blijft gelijk.
Pr
Voorbeelden
0,069 m = 6,9 • 10-2 m
komma naar rechts
3
3 000 m = 3,000 • 10 m komma naar links
à exponent verkleint
à exponent vergroot
242,3 g = 2,423 • 102 g
0,70 s = 7,0 • 10-1 s
à exponent vergroot
à exponent verkleint
getal verkleint
getal vergroot
VADEMECUM
11
Omzettingen
Bij omzettingen blijft het aantal BC behouden.
Veelvouden en onderdelen van eenheden
1012
109
106
103
102
101
100
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
Tm
Gm
Mm
km
hm
dam
m
dm
cm
mm
μm
nm
pm
tera
giga
mega
kilo
hecto
deca
deci
centi
milli
micro
nano
pico
17,3 hm = ? dm
102 : 103 10-1
17,3 hm = 17 300 dm à 3 BC à = 1,73 • 104 dm
er
si
Wordt de eenheid 103 keer kleiner, dan wordt het getal 103 keer groter.
of (wetenschappelijke notatie)
102 : 103 10-1
Opmerking
macht • macht
â
exponenten optellen
fv
1,73 • 101 hm = 1,73 • 104 dm
voorbeeld: 782 μm = ? dam
Pr
10 - 6 • 107 10+1
oe
• 103
782 μm = 0,000782 dam
: 107
of (wetenschappelijke notatie)
10 - 6 • 107 10+1
782 • 102 μm = 7,82 • 10-5 dam
: 107
12

e
• 103
Opmerking
macht : macht
â
exponenten aftrekken
Oppervlaktematen en volumematen
Dezelfde omzettingsregels gelden voor volume- en oppervlaktematen. Alleen wordt de eenheid bij iedere
overgang 100 (oppervlaktematen) of 1000 maal (volumematen) groter of kleiner.
opppervlaktematen
: 104
: 102
eenheid à
km2
• 102
hm2
dam2
m2
dm2
• 102
• 104
getal à
cm2
: 102
er
si
volumematen
: 103
eenheid à
m3
dm3
mm3
• 103
Pr
oe
Voorbeelden
25,000 m3 = 25 000 dm3
3,225 mm3 = 3,225 • 10-9 m3
3645 cm3 = 3,645 dm3
7,88 • 102 cm3 = 7,88 • 105 mm3
Opmerking
1 l = 1 dm3
1 ml = 1 cm3
cm3
dl cl ml
fv
l
getal à
e
Voorbeelden
2,00 km2 = 200 hm2
1,55 km2 = 1,55 • 104 dam2
17 523 cm2 = 175,23 dm2
9,88 • 105 cm2 = 9,88 • 101 m2
VADEMECUM
13
Afrondingsregels
Let erop dat je het laatste cijfer in de uitkomst van een bewerking altijd correct afrondt.
• Is het eerstvolgende cijfer dat je laat wegvallen kleiner dan 5, dan blijft het voorgaande cijfer
ongewijzigd.
• Is het eerstvolgende cijfer een 5, 6, 7, 8 of 9, dan gaat het voorgaande cijfer met één eenheid omhoog.
Voorbeelden
4,52 m - 2,6 m = 1,92 m
à afgerond: 1,9 m (0,1 m nauwkeurig)
27,978 m + 31,75 m = 59,728 m à afgerond: 59,73 m (0,01 m nauwkeurig)
6,650 m • 3,00 m = 19,95 m²
à afgerond: 20,0 m2 (3 BC)
Rekenregels
Som en verschil
à 0,0001 ml
à 0,01 ml
à 0,01 ml
e
3,1250ml
2,12ml
5,2450ml
5,25ml
De som of het verschil van meetresultaten is even
nauwkeurig als de minst nauwkeurige meting.
er
si
+
=
3,25m
× 5,1m
16,575m2
=17 m2
à 3 BC
à 2 BC
115 m
×15 m
1725 m2
=1,7 • 103m2
à 3 BC
à 2 BC
Het product of quotiënt van meetresultaten bevat evenveel
beduidende cijfers als het meetresultaat met het kleinste
aantal beduidende cijfers.
Pr
oe
à 2 BC
fv
Product en quotiënt
à 2 BC
Als er meer cijfers zijn dan het toegelaten aantal BC noteer je
de wetenschapelijke notatie.
Vermenigvuldigen met of delen door een onbenoemd getal
12 m : 2 = 6,0 m
â
â
2 BC
2 BC
Vermenigvuldigen met of delen door een onbenoemd getal
heeft geen invloed op het aantal BC.
geen meetresultaat (onbenoemd getal), er is geen sprake van BC
14

Grootheden en eenheden
grootheid
symbool
eenheid
symbool
F
newton
N
massa
m
kilogram
kg
zwaarteveldsterkte
g
newton per kilogram
N
kg
tijd
t
seconde
s
tijdsduur
∆t
seconde
s
afstand
x
meter
m
afgelegde weg
∆x
meter
m
snelheid
v
meter per seconde
m
s
arbeid
W
joule
energie
E
joule
J
vermogen
P
watt
W
temperatuur
T
θ (thèta)
kelvin
graden Celsius
K
°C
volume
V
kubieke meter
m3
kilogram per kubieke meter
kg
m3
er
si
fv
oe
ρ (rho)
J
Pr
massadichtheid
e
kracht
Opmerking:
• De meeste eenheden die je gebruikt, behoren tot het SI-eenhedenstelsel. SI is de afkorting van 'Système
International d'unités'. Dit stelsel steunt op 7 basiseenheden. Enkele toegelaten niet SI-eenheden die je
gebruikt, zijn: graden Celsius (°C), kilowattuur (kWh), kilometer per uur kg en liter (l).
h
• Elke verandering van bijvoorbeeld lengte, tijd, temperatuur of plaats stel je voor door delta (∆).
VADEMECUM
15
Grafieken tekenen en interpreteren
Noteer je meetresultaten in een tabel
onafhankelijke veranderlijke
afhankelijke veranderlijke
notatie: symbool grootheid en tussen haakjes het
symbool van de eenheid
V (cm³)
â
x-as
notatie: symbool grootheid en tussen haakjes het
symbool van de eenheid
m (g)
â
y-as
Stappenplan grafieken tekenen
Teken de assen met pijlen.
Stap 2
Op het uiteinde van beide assen noteer je in symbolen de grootheid en tussen
haakjes het symbool van de eenheid waarmee gemeten werd. De onafhankelijke
veranderlijke komt op de x-as (à), de afhankelijke veranderlijke op de y-as (á).
Stap 3
IJk de assen zodanig dat het hele rooster zo goed mogelijk gebruikt wordt.
Stap 4
Zet de koppels meetresultaten uit door vanuit de x-as een verticale lijn en vanuit
de y-as een horizontale lijn aan te brengen. Op het snijpunt van die hulplijnen
zet je een kruisje of een punt.
Stap 5
Teken de eenvoudigste vloeiende lijn die zo goed mogelijk bij de getekende
punten aansluit.
fv
er
si
e
Stap 1
oe
Grafieken aflezen
Pr
Om de overeenkomstige waarden voor de grootheden te vinden:
• teken je vanuit de gegeven waarde een loodlijn op de as tot aan de grafiek;
• teken je vanaf het snijpunt met de grafiek een loodlijn op de andere as;
• lees je de overeenkomstige waarde af op de tweede as.
m (g)
5
0
0
16

10
V (cm3)
Stofconstanten
vast
er
si
massadichtheid (kg/m3)
0,771
3,214
0,179
1,977
1,293
0,900
1,251
0,809
0,090
1,429
Pr
ammoniak
chloorgas
helium
koolstofdioxide
lucht
neon
stikstofgas
waterdamp
waterstofgas
zuurstofgas
kookpunt (°C)
660
1907
44,2
1064
1400 tot 1600
1538
0
3527
3500
1084
328
897
1455
1769
186
232
962
420
smeltpunt (°C)
-78
-101
-271,5
-78
-213
-248
-210
0
-259
-219
fv
gasvormig
smeltpunt (°C)
e
2,699
6,920
1,830
19,300
2,4 à 2,8
7,860
0,917
3,510
2,250
8,920
11,344
8,1 à 8,6
8,900
21,370
1,590
7,280
10,500
7,140
oe
aluminium
chroom
fosfor (wit)
goud
glas
ijzer
ijs
diamant
grafiet
koper
lood
messing
nikkel
platina
suiker
tin (wit)
zilver
zink
massadichtheid
(g/cm3 of • 103 kg/m3)
kookpunt (°C)
-33
-34
-268,8
-193
-246
-196
100
-252,7
-183
VADEMECUM
17
- 20
6
- 63,5
11
tussen 38 en 205
80
61,2
330 - 114,4 - 116
18
78,4
35
290
- 39
357
- 97
80,6
-6
- 70
65
218
297
150
0
-3
oe
Pr
18

kookpunt (in °C)
e
0,66
0,879
1,5
1,836
1,17
0,791
0,736
1,26
1,39
13,6
0,920
1,03
0,81
1,025
0,918
0,8
1,010
0,998
1,023
smeltpunt (°C)
fv
benzine
benzeen
chloroform
diwaterstofsulfaat
esdoornsiroop
ethanol
ether
glycerol
honing
kwik
maïsolie
melk
methanol
naftaleen
olijfolie
petroleum
wasmiddel
water
zeewater
massadichtheid
(g/cm3 of • 103 kg/m3)
er
si
vloeibaar
100
103
7
6
5
4
3
2
1
24
20
23
19
223
226
Ra
88
87
Fr
Ba
137
Cs
56
55
133
88
85
Sr
38
37
Rb
40
39
Ca
Mg
Na
K
12
11
Be
4
9
Li
H
II a
Ia
7
3
1
1
2
1
227
Ac
89
139
La
57
89
Y
39
45
Sc
21
III b
3
179
Hf
72
91
Zr
40
48
141
91
Pa
231
90
Th
232
Pr
59
184
W
74
96
Z
236
U
92
144
Nd
60
186
Re
75
98
Tc
43
55
Mn
25
A
S
VII b
7
26
VIII b
Fe
237
Np
93
147
Pm
61
190
Os
76
101
Ru
44
56
9
Ir
242
Pu
94
150
Sm
62
192
77
103
Rh
45
Ib
11
96
157
Gd
64
197
Au
79
108
Ag
47
243
247
Am Cm
95
152
Eu
63
196
Pt
78
106
Pd
Cu
64
12
247
Bk
94
159
Tb
65
201
Hg
80
e
112
Cd
48
65
Zn
30
II b
er
si
46
59
Ni
29
gas
vloeibaar
vast
10
28
fv
59
Co
27
symbool
8
oe
Pr
Mo
42
52
Cr
24
VI b
6
104
Ce
58
181
Ta
73
93
Nb
41
51
V
23
massagetal
Ti
22
Vb
5
atoomnummer
IV b
4
B
249
Cf
98
163
Dy
66
204
Tl
81
115
In
49
70
Ga
31
27
Al
13
11
5
III a
13
254
Es
99
165
Ho
67
207
Pb
82
119
Sn
50
73
Ge
32
28
Si
O
F
253
Fm
100
167
Er
68
209
Bi
83
122
Sb
256
Md
101
169
Tm
69
210
Po
84
128
Te
53
52
51
80
Se
79
As
75
254
No
102
173
Yb
257
Lw
103
175
Lu
71
Rn
222
At
210
70
86
131
Xe
54
84
Kr
36
40
Ar
18
20
Ne
10
4
He
2
O
18
85
127
I
Br
35
34
33
35
Cl
17
19
9
VII a
17
32
S
16
16
8
VI a
16
31
P
15
14
N
14
C
7
Va
15
12
6
IV a
14
7
6
5
4
3
2
1
Periodiek systeem der elementen
VADEMECUM
19
e
er
si
fv
oe
Pr
Anita Bongaerts
Ingrid De Veuster
Anne Karsmakers
Piet Maesen
Maarten Sanne
Eliane Weltjens
KRAS DEZE CODE EN ACTIVEER
JE BOEK ONLINE OP
WWW.SCOODLE.BE/ACTIVEER
Code gekrast = geen retour mogelijk
VOORWAARDEN
Dit pakket kan enkel worden teruggenomen op voorwaarde
dat het ongeopend en in de originele verpakking wordt
teruggenomen. Nadat je de code geactiveerd hebt, heb je
een schooljaar lang toegang tot de digitale content bij deze
uitgave. Uitgaven waarvan de code gekrast is worden niet
teruggenomen of omgeruild. Bij vragen over de activatie of
het gebruik kun je steeds terecht bij onze helpdesk, via
helpdesk.plantyn.com.