Scheikunde

Hoofdstuk 2.
Bouwstenen van stoffen
2.1 Model
• Weergave van de werkelijkheid hoe wij
denken dat hij is
2.2 De bouw van een atoom
Griekse oudheid
Alle materie is opgebouwd uit een mengsel
van: aarde, water, lucht en vuur
Als iets in de vloeibare fase was bestond het
dus vooral uit water
Als iets in de vaste fase was bestond het dus
vooral uit aarde
Als iets in van de vaste fase naar de vloeibare
fase ging (of andersom) werd dus een deel van
de aarde omgezet in water (of andersom)
3
Atoombouw: Middeleeuwen
Als iets scherp smaakte bestond het uit puntige
deeltjes
Als iets in de vloeibaar fase was bestond het
uit ronde deeltjes die langs elkaar konden
rollen
Als iets in de vaste fase was bestond het uit
harde vaste blokjes die niet langs elkaar konden
schuiven
mlavd@BCEC
4
Stoffen
• Voor iedere stof bestaat er één
molecuulsoort
• Moleculen bestaan uit nog kleinere
deeltjes: atomen
(atoom = ondeelbaar)
Atoommodel van Dalton
• Een atoom is een massief bolletje.
• Het atoom video
Het Atoommodel van Rutherford
Een atoom bestaat uit een positieve (massieve)
kern met protonen en neutronen en een
negatieve elektronenwolk met elektronen.
Elektronenwolk
Gebied waarin de kans om een electron aan te
treffen groter dan 90% is.
Let op!
• Tussen kern en elektronenwolk zit
niets, alleen lege ruimte.
Grootte
pyramide van cheops : aarde = kern : atoom
atoom : pingpongbal = tennisbal : aarde
Bouwstenen van atomen
massa
(u)
lading
plaats
Aantal is gelijk aan:
Proton
(p+)
1,0
1+
kern
Atoomnummer
Neutron
(n0)
Elektron
(e-)
1,0
0
kern
Massagetal - atoomnr.
0
1-
rond de Atoomnummer
kern
Het atoommodel van Bohr
Elk atoom bestaat uit een
kern (p+ + n0) met daarom heen
maximaal 7 banen/ schillen,
waarin e- geplaatst worden, van
binnen naar buiten.
Het opvullen van de schillen:
Nr. van de schil naam
1
K
2
L
3
M
4
N
5
O
6
P
7
Q
Max. aantal e2
8
18
32
32
32
32
Atoomnummer
Het atoomnummer = aantal p+
Een atoom is neutraal dus:
aantal p+ = aantal e(tabel 25 40A of 99 BINAS)
Massagetal
• Het massagetal = aantal p+ + aantal n0
(tabel 25 BINAS)
• Aantal n0 = massagetal – atoomnummer
• Geen eenheid
• Eén atoomsoort kan verschillende
massagetallen hebben
Schrijfwijze
•
MassagetalSymbool
atoomnummer
òf
Symbool-massagetal
He- 4
Isotopen
Atomen van dezelfde soort maar met
een ander massagetal
Of:
Hetzelfde aantal protonen maar een
verschillend aantal neutronen
Wat is het verschil tussen:
massagetal 25 en massagetal 27?
Teken het natrium atoom
volgens Rutherford
Gegeven:
23
11Na
11e-
11 = atoomnummer
23 = massagetal
11 p+
12 n0
2.3 Het periodiek systeem
• Horizontale rijen heten perioden.
• Verticale kolommen heten groepen.
• Het nummer van de periode is het
aantal bezette banen.
• Het nummer van de hoofdgroep is het
aantal e- in de buitenste baan.
•
•
•
•
Hoofdgroep 1: de alkalimetalen
Hoofdgroep 2: de aardalkalimetalen
Hoofdgroep 7: de halogenen
Hoofdgroep 8: de edelgassen
Periodiek systeem
Atoombouw
Edelgassen reageren nooit.
Edelgassen staan in groep 8 in het P.S..
Dit betekent dat ze 8 e- in de buitenste
baan hebben (behalve helium die heeft
één baan en slechts 2 e-).
Alle andere elementen willen wel
reageren en willen net als een edelgas
8 e- in de buitenste schil proberen te
krijgen.
• Dit is het streven naar een
edelgasconfiguratie (verdeling) met
andere woorden alle elementen willen
een elektronenverdeling net als bij
een edelgas. Dit streven wordt de
octetregel genoemd.
2.4 Ionen (atomen met een
lading)
Positief ion (metaal):
Ontstaat als een atoom elektronen kwijtraakt
Negatief ion (niet- metaal)
Ontstaat als een atoom elektronen opneemt
Ionen
• Enkelvoudige ionen
Bestaan uit één atoomsoort
Samengestelde ionen
Bestaan uit meerdere atoomsoorten aan
elkaar
De namen van alle (samengestelde) ionen
moet je uit je hoofd leren!
Positief enkelvoudig
Negatief enkelvoudig
•
•
•
•
•
•
HFClBrIO2S2-
Ag+ zilver- ion
Ni2+ nikkel- ion
Cr3+ chroom- ion
Zn2+zink- ion
Hg+ kwik(I)- ion
Hg2+ kwik(II)- ion
Hydride-ion
Fluoride-ion
Chloride-ion
Bromide-ion
Jodide-ion
oxide-ion
sulfide-ion
Kwik koopt lopend tien ijzjes!
• Uit sommige metalen kunnen meerdere verschillende ionen
ontstaan.
Bij de naamgeving gebruik je dan een Romeins cijfer
B.v.
Fe2+ : ijzer (II)ion
Fe3+ : ijzer (III)ion
Samengestelde ionen
(Tabel 66B)
•
•
•
•
•
•
•
•
NH4+
OHNO2NO3ClO3CH3COOSO32SO42-
Ammonium- ion
Hydroxide-ion
Nitriet-ion
Nitraat-ion
Chloraat-ion
Acetaat-ion
Sulfiet-ion
Sulfaat-ion
CO32HCO3CrO42PO43C2O42SiO32-
carbonaat-ion
Waterstofcarbonaat-ion
Chromaat-ion
Fosfaat-ion
Oxalaat – ion
Silicaat- ion
Opmerking:
De lading van een ion noemen we de
elektrovalentie ofwel valentie
2.5 De massa’s van atomen, moleculen
en ionen.
1 u = atomaire massaeenheid= 1,66 . 10-27 kg
De atoommassa’s kun je vinden in BINAS tabel 99
Nauwkeurigheid
• Toevalllige fouten:
- afleesfout
• Systematische
fouten: - glaswerk
Optellen en aftrekken
• Antwoord in het getal met het kleinste
aantal cijfers achter de komma.
Bijvoorbeeld:
1,98 + 0,6 = 2,6
Vermenigvuldigen en delen
• Antwoord in getal met kleinste
aantal significante cijfers in
totaal
• Nul aan het begin telt nooit
mee!
Voorbeeld:
2,6 / 1,338= 1,9
Tips:
• Bij een combinatie van optellen/
aftrekken met vermenigvuldigen/ delen,
dan moet je eerst het resultaat van
optellen/ aftrekken afronden
• Alle andere gevallen de
tussenantwoorden met alle cijfers
overnemen
• Wetenschappelijke notatie
Afspraak
• Kijk in de vraag naar het kleinste aantal
significante cijfers en rond hier je
antwoord op af.
Relatieve Atoommassa (Ar)
• Massa van een atoom uitgedrukt in de
atomaire massa eenheid u.
• Atoommassa hangt af van twee factoren:
- de massa van de afzonderlijke isotopen
- de percentages waarin de verschillende
isotopen voorkomen
Gewogen gemiddelde-1
• Magnesium heeft volgens Binas een
atoommassa (A) van 24,31 u.
• Hoe kan dat?
Mg- 24 78,99% 23,98505 u
Mg- 25 10.00% 24,98584 u
Mg- 26 11,01% 25,98260 u
Gewogen gemiddelde-2
• De massa van 100 Mg-atomen bedraagt:
78,99 x 23,98505 = 1,895 ∙ 103 u
10,00 x 24,98584 = 249,9
u
11,01 x 25,98260 = 286,1
u
2430,6
u
De massa van 1 atoom bedraagt dan:
: 100 = 24,31 u
Molecuulmassa (Mr)
De som van de (gemiddelde)
atoommassa’s van alle atomen die in
een molecuul voorkomen
Ionmassa
De ionmassa is gelijk aan de massa van de
atoomsoort(en) waaruit het ion is ontstaan.
De lading telt niet mee.
Voorbeeld:
Bereken de ionmassa van het NH4+ - ion:
1 x N= 1 x 14,01= 14,01
4 x H= 4 x 1,008= 4,032 +
Ionmassa= 18,04 u
2.6 De eenheid mol
• Een mol is een afspraak voor een
bepaalde hoeveelheid moleculen
(6∙1023)
• In een mol suiker zitten evenveel
moleculen als in een molecuul water.
• Suikermoleculen zijn zwaarder dus een
mol suiker weegt zwaarder dan een mol
water.
Molaire Massa (M)
• De massa van 1 mol stof in gram
• Eenheid: g ∙ mol-1
• Tabel 98
Omrekenen van g naar mol
• De molaire massa van NH3 is 17 g∙mol-1
• Hoeveel mol is 51 gram?
mol NH3 1.0 x
gram NH3 17 51
Omrekenen van mol naar g
• De molaire massa van H2O2 is 34 g ∙ mol-1
• Hoeveel gram is 5 mol H2O2?
mol H2O2 1.0 5
gram H2O2 34 x
Omrekenen van L naar (k)g
• Dichtheid (kg ∙ m-3)
• Kg ∙ m-3 = g ∙ l-1 (Onthouden!)
Hoeveel gram weegt 5.00 liter water?
massa water (g) 0.998 ∙ 103
volume water (l)
1.00
x
5.00
2.7 Massapercentage
• Bereken het massapercentage koolstof
in koolstofdioxide.
massa CO2 (u) 44.0
massa C (u) 12.01
100.0
x
Percentage: aantal delen per honderd