INLEIDING INTRODUCTIECURSUS BOUWCHEMIE

Introductiecursus Bouwchemie: Inleiding
VOOR WIE?
INLEIDING
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
Studenten met een gebrekkige voorkennis van chemie om het vak
Bouwchemie met succes te starten
D.w.z. studenten met een beperkte scheikundige vooropleiding of
studenten die het pakket scheikunde van 1 uur in het secundair
onderwijs niet beheersen
Zowel voor opleiding Architectuur als Interieur-architectuur
ORGANISATIE EN AANPAK
2
TIJDSSCHEMA
INHOUD
15 uur lessen en oefeningen
1.
Inleiding – moleculen en atomen
2.
Atoombouw en chemische binding
3.
Stoichiometrie
4.
Indeling van de minerale chemie
5.
(Milieuproblematiek)
6.
Organische chemie
Maandag
Dinsdag
Donderdag
Vrijdag
09/09/2013:
10/09/2013:
12/09/2013:
13/09/2013:
9u00 – 13u00
9u00 – 13u00
9u00 – 13u00
9u00 – 12u00
3
4
OPBOUW SLIDES EN LESSEN
Steeds in blauw en vet vermeld → nieuwe begrippen
• Na ieder deeltje wordt de theorie door de student toegepast
in enkele oefeningen → oefeningen staan op slides met een
lichtrode achtergrond
• Op het einde van elk hoofdstuk staan er enkele
herhalingsoefeningen om na te gaan of de leerstof begrepen
en gekend is
• Na iedere les wordt de aanwezigheidslijst verplicht
gehandtekend
Afwezigheid enkel gewettigd indien doktersattest
5
1
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
OVERZICHT
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 1: INLEIDING – MOLECULEN
EN ATOMEN
1.
Zuivere stof, moleculen en atomen
2.
Elementen
3.
Atoomtheorie van Dalton
4.
Atoommassa
5.
Moleculemassa
6.
De mol
7.
Moleculeformules
8.
Wetten van Avogadro
9.
De chemische reactie
10. Het periodiek systeem
2
1
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,
eigenschappen kunnen verschillen van monster tot monster
3
4
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
Zuivere stof
Onzuivere stoffen of mengsels van zuivere stoffen
• Elk monster heeft dezelfde samenstelling en eigenschappen
• Niet door fysische middelen te scheiden tot eenvoudigere stofen
= wel door fysische middelen te scheiden (bv. destillatie, filtratie,
kristallisatie,…)
Vastomlijnde eigenschappen
•
•
•
•
Smeltpunt
Kookpunt
Brandbaarheid
…
Voorbeelden
•
•
•
•
•
Water
Marmer
Zink
Keukenzout
…
Voorbeelden
• Zoutoplossing
• Melk
5
6
1
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
Zuivere stof
Zuivere stof → moleculen of atomen
= verzameling van dezelfde deeltjes die de fysische en chemische
eigenschappen van die stof dragen
→ moleculen of atomen
Molecule bestaat uit atomen
Voorbeelden molecule
• H2O (water)
• CaCO3 (calciumcarbonaat)
• NaCl (keukenzout)
Zn
H 2O
Let op notatie: aantal elementen in subscript!
Voorbeelden atomen
NaCl
CaCO3
• Zie periodiek systeem der elementen (PSE)
7
8
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
Zuivere stof → enkelvoudige stof of samengestelde stof
Enkelvoudige stof → slechts één atoomsoort
Voorbeelden
• H2
• O2
• Ne
((di)waterstof)
(zuurstof)
(neon)
Samengestelde stof → twee of meer atoomsoorten
Voorbeelden
• H2O
• NaCl
(water)
(keukenzout)
10
9
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
OEFENINGEN
ELEMENTEN
Waar of niet waar?
± 110 gekende elementen
1.
Een atoom kan uit meerdere moleculen bestaan.
2.
Een zuivere stof kan enkel op chemische wijze gescheiden
3.
Destillatie is een manier om een onzuivere stof op fysische wijze
4.
Een samengestelde stof bestaat steeds uit twee of meer atomen.
5.
Hg (kwik) is een zuivere stof en ook een enkelvoudige stof.
worden.
te scheiden.
11
12
2
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
ELEMENTEN
ELEMENTEN
Grove indeling → metalen en niet-metalen
Metalen
• Geleiden warmte en elektriciteit
• Zijn pletbaar en rekbaar
• Kunnen positieve deeltjes vormen
Niet-metalen
• Geleiden warmte en elektriciteit nagenoeg niet (isoleren ze)
• Zijn bros
• Kunnen negatieve deeltjes vormen
14
13
ELEMENTEN: OEFENINGEN
1.
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
Zoek de notaties van de volgende 13 elementen en bepaal of het
een metaal of een niet-metaal is (tip: zie het PSE)
H 2O
Lood, zink, waterstof, koolstof, stikstof, tin, calcium, helium,
aluminium, kalium, zwavel, koper
2.
Waarvoor staan de volgende 13 symbolen? Zijn het metalen of nietmetalen? (tip: PSE)
Cd, O, Ag, Cl, Hg, Li, Ne, Ar, Na, Fe, I, Mg, F
15
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
16
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
• “Alle materie is opgebouwd uit atomen (kleine deeltjes)”
• “Atomen zijn ondeelbaar en onafbreekbaar (noch vernietigd, noch
geschapen worden)”
• “Alle atomen van een gegeven element zijn identiek (grootte, massa,
eigenschappen). Atomen van verschillende elementen hebben een
andere massa en eigenschappen”
• “Tijdens een chemische reactie worden atomen niet gevormd,
vernietigd of omgezet in andere types atomen (atomen zijn
onveranderlijk), maar treedt er een hergroepering van atomen op”
• “Verbindingen worden gevormd door de combinatie van gehele
aantallen atomen van verschillende elementen. Dezelfde elementen
kunnen meer dan één verbinding vormen”
Scheikundige reactie: hergroepering van atomen om nieuwe moleculen
te vormen
Voorbeeld
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
+
→
+
“Knikkermodel”
17
18
3
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
ATOOMTHEORIE VAN DALTON:
OEFENINGEN
Kritiek op atoomtheorie van Dalton
Waar of niet waar?
• Atomen zijn niet de kleinste deeltjes (bv. protonen, elektronen,
neutronen,…)
• Atomen zijn veranderlijk: bepaalde atomen kunnen in andere atomen
omgezet worden door radioactieve ontbinding (vb. uranium)
• Atomen zijn wel deelbaar (kernsplijting)
• Atomen blijven niet behouden: bepaalde atomen kunnen vernietigd
worden met vrijstelling van energie in kernreacties
• Atomen van eenzelfde element zijn niet altijd identiek in massa
aangezien er “isotopen” bestaan
1.
Dalton stelt dat atomen onveranderlijk zijn.
2.
Dalton werkte in een kerncentrale.
3.
Een scheikundige reactie is een hergroepering van moleculen.
4.
Dalton stelt dat atomen ondeelbaar zijn.
Kernfysica: atoomtheorie van Dalton is onbruikbaar
Gewone scheikunde: atoomtheorie van Dalton grotendeels bruikbaar
19
20
ATOOMMASSA
ATOOMMASSA
Hoeveel weegt 1 atoom H?
(Absolute) atoommassa m van enkele atomen
A.
B.
C.
D.
E.
1,67 g
0,00167 g
0,00000167 g
0,00000000167 g
0,00000000000000000000000167 g
•H
•C
•N
= 1,67.10-3 g
= 1,67.10-6 g
= 1,67.10-9 g
= 1,67.10 -24 g
→
→
→
1,67 x 10-27 kg
20,04 x 10-27 kg
23,38 x 10-27 kg
→ Veel te klein om mee te werken!
Relatieve atoommassa Ar
1 unit = 1,67 x 10-27 kg = 1 u
21
22
ATOOMMASSA
ATOOMMASSA: OEFENINGEN
Formules
1.
Relatieve atoommassa
Ar = matoom/u
Voorbeelden
• H
• C
• N
→
→
→
Geef de relatieve atoommassa van volgende 10 elementen (Tip: PSE)
He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ag, Pb
Wat valt er op in relatie met het atoomnummer?
1,0079
12,011
14,0067
2.
Geef de absolute atoommassa van volgende 5 elementen (Tip: PSE)
He, C, N, O, Pb
Absolute atoommassa
3.
matoom = Ar . u
Voorbeelden
• H
• C
• N
→
→
→
1,67 x 10-27 kg
20,04 x 10-27 kg
23,38 x 10-27 kg
OF
OF
OF
Hoeveel is 1,67 x 10-27 kg in g?
1,0079 u
12,011 u
14,0067 u
23
24
4
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
MOLECULEMASSA
MOLECULEMASSA: OEFENINGEN
(Absolute) moleculemassa m en relatieve moleculemassa Mr
1.
Geef de relatieve moleculemassa van volgende 5 moleculen
Optellen van atoommassa’s naargelang aantal atomen
1.
2.
3.
4.
5.
Basiskennis!
Voorbeeld: moleculemassa van water H2O
• Absolute atoommassa’s m
• H:
1,67.10-27 kg
• O:
26,78.10-27 kg
• Relatieve atoommassa’s Ar
• H:
1,0079
• O:
15,999
• Relatieve moleculemassa Mr
• 2 * 1,0079 + 15,999 ≈ 18
2.
HCl
H2
HNO3
NaCl
C8H18
(zoutzuur)
((di)waterstof)
(waterstofnitraat)
(keukenzout)
(octaan)
Geef de absolute moleculemassa van volgende 2 moleculen
1.
2.
O2
CH4
(zuurstof)
(methaan)
26
25
DE MOL
DE MOL: OEFENINGEN
Aanduiding aantal deeltjes
1.
Waarvoor staan de volgende 3 symbolen
1.
2.
3.
1 mol = 6,02 x 1023 deeltjes → getal van Avogadro NA
Welke deeltjes?
m
Mr
Ar
Blijft gelijk: atomen, moleculen, ionen, elektronen, ...
2.
Wat is de eenheid van volgende 3 grootheden:
1.
2.
3.
Massa van 1 mol deeltjes
Massa van 1 mol deeltjes (molaire massa M) = Ar of Mr uitgedrukt in g
Molaire massa
Relatieve deeltjesmassa
Absolute deeltjesmassa
Voorbeeld
3.
1 mol water (H2O)
• 6,02 x 1023 deeltjes
• Relatieve moleculemassa Mr (H2O) = 18
• M (H2O) = 18 g/mol
Hoeveel gram weegt
1.
2.
3.
2 mol H2
4 mol HCl
10 mol Pb?
28
27
MOLECULEFORMULES
MOLECULEFORMULES: OEFENINGEN
1.
4 H2CO3
2.
Index
Waar of niet waar?
1.
De index wordt steeds vóór de molecule geschreven
2.
De coëfficiënt geeft aan hoeveel moleculen er zijn
Hoeveel atomen zitten er in 3 moleculen H2SO4?
Coëfficient
= aantal moleculen
Index = aantal atomen in molecule
29
30
5
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
WETTEN VAN AVOGADRO
LET OP !
1 mol is steeds 6,02 x 1023 deeltjes, van om het even welke stof
Diatomaire gassen
H2, N2, O2, F2, Cl2
1 mol van gelijk welk gas neemt steeds eenzelfde volume in bij gelijke
temperatuur (T) en druk (p):
22,42 l
Edelgassen: niet diatomair
bij 0 °C en atmosferische luchtdruk (101300 Pa = 1 bar)
He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
DUS bij 0 °C en 101300 Pa:
•
•
•
•
1 mol H2 neemt 22,42 liter in
1 mol He neemt 22,42 liter in
1 mol O2 neemt 22,42 liter in
...
Diatomaire stoffen die niet gasvormig zijn
Br2, I2
31
WETTEN VAN AVOGADRO:
OEFENINGEN
32
CHEMISCHE REACTIE
Waar of niet waar?
1.
Bij 0 Pa en 101300 °C neemt 1 mol van om het even welk gas
exact 22,42 liter in
2.
Een luchtdruk van 101300 Pa komt overeen met 1 bar
aA + bB → cC + dD
Reactieproducten
Reagentia
Stoichiometrische coëfficiënten
Evenveel atomen links als rechts!
Coëfficiënt 1 wordt weggelaten
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
34
33
CHEMISCHE REACTIE
CHEMISCHE REACTIE
Richtlijnen
Hoe een chemische reactie balanceren?
• Eens de moleculeformules juist zijn (correcte indices), mogen deze
niet meer veranderd worden
1.
2.
Voorbeeld
Mg en HCl
Bepaal hoeveel atomen van iedere soort er links en rechts zijn
Zoek één atoom (of complex ion zoals SO4) dat links in slechts één
molecule staat en rechts ook in slechts één molecule staat
•
reageren tot
3.
MgCl2 en H2
•
•
• Vervolgens dient enkel m.b.v. de coëfficiënten het gelijk aantal atomen
links en rechts bereikt te worden
4.
Wacht met waterstof (H) en zuurstof (O) tot op ‘t laatste
Balanceer dat atoom
Vermenigvuldig desnoods niet-gehele getallen (bijv. 2,5)
Breng daarna alles naar gehele getallen (vermenigvuldig bijv. ganse
reactie met 2)
Zoek het volgende atoom in onevenwicht en herhaal stap 3 voor dat
atoom
Voorbeeld
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
35
36
6
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
CHEMISCHE REACTIE: OEFENINGEN
PERIODIEK SYSTEEM
Zoek de juiste coëfficiënten bij de volgende reacties
Rangschikking van de elementen
NaOH →
1.
HCl +
2.
CaO + H2O → Ca(OH)2
3.
HNO2 +
4.
Na +
5.
SO3 +
6.
7.
HF +
8.
HBr +
9.
Al +
10.
P +
Ca(OH)2 →
O2 →
Ca(NO2)2 +
KOH →
H2O
H
Ca(NO3)2 +
KF +
Ca(OH)2 →
HCl →
• Atomen geordend volgens toenemende atoommassa (eigenlijk
atoomnummer = aantal protonen, zie later)
• Periodisch weerkeren van eigenschappen
H2SO4
Ca(OH)2 →
O2 →
H2O
Na2O
H2O →
HNO3 +
NaCl +
H2O
CaBr2 +
AlCl3 +
H2O
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Periode
H2O
H2
Groep
P 2O 5
37
PERIODIEK SYSTEEM
38
PERIODIEK SYSTEEM: GROEPEN
39
PERIODIEK SYSTEEM: PERIODEN
40
ELEMENTEN UIT HOOFDGROEPEN
41
42
7
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
OVERGANGSELEMENTEN
LANTHANIDES EN ACTINIDES
43
METALEN
44
NIET-METALEN
45
HALFMETALEN
46
EDELGASSEN
47
48
8
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
HALOGENEN
ALKALIMETALEN
49
AARDALKALIMETALEN
50
PERIODIEK SYSTEEM: OEFENINGEN
Waar of niet waar?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Het element Zn bevindt zich in een a-groep
Fe, Co en Ni zitten in dezelfde groep omdat ze grote horizontale
verwantschap vertonen.
Elementen in één periode bezitten bepaalde overeenkomsten in
fysische en chemische eigenschappen.
Elementen in één groep bezitten bepaalde overeenkomsten in
fysische en chemische eigenschappen.
Niet-metalen staan links in het PSE.
De groep van alkalimetalen bevindt zich naast die van
aardalkalimetalen.
Het atoomnummer van een element kan afgeleid worden uit haar
plaats in het PSE.
52
51
HERHALINGSOEFENINGEN
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Geef de naam van de volgende elementen
VRAAG 3: Bepaal de molaire massa van de volgende stoffen
1.
2.
3.
4.
5.
C
P
Ca
Ti
Si
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………
A.
B.
C.
Fe2O3
BF3
N 2O
………………………………
………………………………
………………………………
VRAAG 4: Hoeveel mol zitten er in 1 g van de volgende stoffen?
A. CH3OH
B. NH4NO3
VRAAG 2: Geef het symbool voor de volgende elementen
1.
2.
3.
Lithium
Chloor
Magnesium
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………
………………………………
VRAAG 5: Zoek de juiste coëfficiënten bij de reacties op p. 10 in de cursustekst
53
54
9
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
OVERZICHT
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
1.
Elementaire deeltjes
2.
Elektronen in schillen
3.
Ionbinding – ionverbindingen
4.
De covalente binding
5.
Polaire covalente binding
6.
Oxidatiegetal
HOOFDSTUK 2: ATOOMBOUW EN
CHEMISCHE BINDING
2
ELEMENTAIRE DEELTJES
ELEMENTAIRE DEELTJES
Vorige les: Atoomtheorie van Dalton
Vorige les: Kritiek op atoomtheorie van Dalton
• “Alle materie is opgebouwd uit atomen (kleine deeltjes)”
• “Atomen zijn ondeelbaar en onafbreekbaar
• “Alle atomen van een gegeven element zijn identiek (grootte, massa,
eigenschappen). Atomen van verschillende elementen hebben een
andere massa en eigenschappen”
• Atomen zijn niet de kleinste deeltjes (bv. protonen, elektronen,
neutronen,…)
• Atomen zijn veranderlijk: bepaalde atomen kunnen in andere atomen
omgezet worden door radioactieve ontbinding (vb. uranium)
• Atomen zijn wel deelbaar (kernsplijting)
• Atomen blijven niet behouden: bepaalde atomen kunnen vernietigd
worden met vrijstelling van energie in kernreacties
• Atomen van eenzelfde element zijn niet altijd identiek in massa
aangezien er “isotopen” bestaan
• “Tijdens een chemische reactie worden atomen niet gevormd,
vernietigd of omgezet in andere types atomen (atomen zijn
onveranderlijk), maar treedt er een hergroepering van atomen op”
• “Verbindingen worden gevormd door de combinatie van gehele
aantallen atomen van verschillende elementen. Dezelfde elementen
kunnen meer dan één verbinding vormen”
Kernfysica: atoomtheorie van Dalton is onbruikbaar
Gewone scheikunde: atoomtheorie van Dalton grotendeels bruikbaar
4
3
ELEMENTAIRE DEELTJES
ELEMENTAIRE DEELTJES
Bouwstenen van een atoom
Symbool
Atoommassa [u]
Lading
• Protonen
p+
• Neutronen n0
• Elektronen e-
5
e≈0
-1
p+
≈1
+1
n0
≈1
0
6
1
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
ELEMENTAIRE DEELTJES
ELEMENTAIRE DEELTJES
Atoom is neutraal
Voorbeeld
Aantal elektronen = aantal protonen
X elementsymbool
A massagetal
Z atoomnummer
Alle atomen van een element hebben hetzelfde aantal protonen in de kern
Atoomnummer Z = aantal protonen in de kern van een atoom van dat element
Kern bestaat uit protonen en neutronen
Bereken het aantal elementaire deeltjes
Massagetal A = aantal protonen + neutronen in een atoom
X elementsymbool
A massagetal
Z atoomnummer
8
7
ELEMENTAIRE DEELTJES:
OEFENINGEN
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
1.
Wat is het massagetal van een koper-atoom met 34 neutronen?
Theorie van Rutherford
2.
Hoeveel protonen, neutronen en elektronen zitten er in een 59Ni-atoom?
• Elektronen bewegen rond de kern (positieve kern trekt negatieve
elektronen aan)
Baanbeweging
• Ze vallen niet op de kerndoor hun bewegingsenergie
3.
Geef het massagetal van beryllium met 5 neutronen
4.
Geef het complete symbool
voor argon met 21 neutronen
9
10
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
Theorie van Bohr
Naast baanbeweging (rond de kern) is er ook tolbeweging van de
elektronen rond hun eigen as (spin)
• Elektronen in schillen (K, L, M, N, O, P, Q)
• Aantal elektronen per schil is beperkt tot 2 n2 (n = schilnummer)
K-schil n = 1 hoogstens
2 eL-schil
n=2
• 2 mogelijkheden: wijzerzin of tegenwijzerzin
• Aanduiding spin: ↑ of ↓
8 e-
M-schil n = 3
18 e-
N-schil n = 4
32 e-
In de volgende schillen voor bekende elementen maximaal slechts 32 e-
Indien 2 e- (↑ en ↓) elkaar voldoende dicht naderen
→ aantrekking die afstoting door 2 negatieve ladingen overstijgt
→ doubletten of elektronenparen
11
12
2
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
ELEKTRONEN IN SCHILLEN:
OEFENINGEN
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
1.
Waar of niet waar?
1.
Rutherford beweert dat elektronen zich slechts in 7 schillen
bevinden.
2. Elektronen bewegen rond de kern van het atoom, die bestaat uit
protonen en neutronen.
2. Ga na hoeveel elektronen volgende atomen hebben in de buitenste
schil? Hoeveel van deze elektronen zijn ongepaard? (Tip: zie PSE)
Na, Ca, Al, Mg, C, N, P, O, F, Ar
Wat kan je hieruit besluiten?
13
VALENTIE-ELEKTRONEN
14
VALENTIE-ELEKTRONEN
Valentie-elektronen
= elektronen uit de buitenste schil van een atoom
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of
edelgasconfiguratie
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie
door bindingen aan te gaan met andere atomen
15
VALENTIE-ELEKTRONEN
VALENTIE-ELEKTRONEN:
OEFENINGEN
Lewis weergave van valentie-elektronen
1.
• Ongepaarde elektronen: punt
• Gepaarde elektronen: streepje
Geef de Lewis-voorstelling voor volgende atomen
Ca, Mg, C, N, F, Ar
Eerst maximaal 4 ongepaarde elektronen, pas dan vorming van elektronenparen!
17
18
3
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of
edelgasconfiguratie
→ “tevreden”, willen niet veranderen, i.e. willen niet chemisch
reageren
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Metalen: leegmaken van buitenste schil (afgeven van e-)→ onderliggende
schil wordt buitenste schil
→ positieve ionen (kationen)
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie
door bindingen aan te gaan met andere atomen
• Ionbinding
• Covalente binding
• Metaalbinding
Streven naar
configuratie van Ne
Mg2+
Afgeven van 2 e20
19
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Metalen: leegmaken van buitenste schil (afgeven van e-)→ onderliggende
schil wordt buitenste schil
→ positieve ionen (kationen)
Tweewaardig positief ion
Driewaardig positief ion
Positief éénwaardig ion
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Niet-metalen: aanvullen van buitenste schil (opnemen van e-)
→ negatieve ionen (anionen)
Niet-metalen: aanvullen van buitenste schil (opnemen van e-)
→ negatieve ionen (anionen)
Streven naar
configuratie van Ar
Cl-
Opnemen van 1 e23
4
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
1.
Welke ionen zullen de volgende 5 elementen vormen?
O, Mg, Cl, Al, K
2.
Van welk edelgas hebben de ionen in de vorige vraag de
elektronenconfiguratie?
26
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
Voorbeeld
Fe2+ ijzer(II)-ion en
Cu+ koper(I)-ion en
Monoatomisch kation
= Naam van metaal + -ion
Monoatomisch anion
= Stam van niet-metaal + -ide
• Sommige elementen kunnen verschillende ionen vormen (met een
verschillende lading)
Fe3+ ijzer(III)-ion
Cu2+ koper(II)-ion
• Polyatomische ionen = groepen van atomen met een lading
Voorbeeld
NH4+
CO32SO42-
ammonium-ion
carbonaat-ion
sulfaat-ion
Te kennen!
27
28
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ionbinding
Ionverbinding is elektrisch neutraal
Positieve ionen en negatieve ionen trekken elkaar aan → ionbinding
Som van ladingen van kationen = som van ladingen van anionen
Na+ + Cl→
2 Na+ + O2- →
Na+
Cl-
NaCl
Na2O
Naamgeving
<Naam kation><naam anion>
Na2O → natriumoxide
Ionverbinding
Indien meerdere ionen mogelijk van element, wordt lading in de naam vermeld
Verbinding waarin samenstellende deeltjes ionen zijn
FeCl2 ijzer(II)chloride
elektrontransferreactie
Haakjes bij meer dan één polyatomisch anion
3 Ca2+ + 2 PO43- → Ca3(PO4)2
Formule van een ion moet de ionlading dragen
Na+
Na ≠ Na+
Cl29
30
5
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
1.
Ionroosters → dichte bolstapeling
Welke ionverbindingen worden gevormd door volgende ionen? Geef
ook de volledige naam.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
F- en Cu+
K+ en OHClO- en Zn2+
Fe2+ en PO43Li+ en HSO4HSO3- en Ag+
SO32- en Al3+
NH4+ en CO32Ca2+ en IFe3+ en O2-
32
31
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
2.
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of
edelgasconfiguratie
→ “tevreden”, willen niet veranderen, i.e. willen niet chemisch
reageren
Identificeer de samenstellende ionen en geef de naam van de ionen
1.
2.
3.
3.
COVALENTE BINDING
NaF
Cu(NO3)2
Mg3(PO4)2
Geef de chemische formule van
1.
2.
3.
Kaliumsulfide
Ammoniumfosfaat
Calciumhypochloriet
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie
door bindingen aan te gaan met andere atomen
• Ionbinding
• Covalente binding
• Metaalbinding
33
34
COVALENTE BINDING
COVALENTE BINDING
Ionverbinding
Twee types
= uitwisselen van elektronen
Gewone covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een ongepaard elektron van één
atoom en een ongepaard elektron met tegengestelde spin van het
andere atoom
Vaak tussen metalen en niet-metalen
Covalente binding
= in gemeenschap stellen van elektronen
Datief covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een elektronenpaar van het ene atoom
(donor) met een ander atoom (acceptor)
+
Tussen atomen uit rechterbovenhoek van periodiek systeem onderling en tussen deze
atomen met waterstof
35
36
6
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
COVALENTE BINDING
COVALENTE BINDING
Gewone covalente binding
Gewone covalente binding
• Covalenten binding in enkelvoudige verbindingen → bestaan uit zelfde
atomen
Aantal covalente bindingen
• Elementen uit de 7de hoofdgroep
• Enkelvoudige binding
1 ongepaard elektron
1 covalente binding
• Elementen uit de 6de hoofdgroep
• Dubbele binding
2 ongepaarde elektronen
2 covalente bindingen
• Elementen uit de 5de hoofdgroep
• Drievoudige binding
3 ongepaarde elektronen
3 covalente bindingen
• Covalente binding in samengestelde verbindingen → bestaan uit
verschillende atomen
• Elementen uit de 4de hoofdgroep
4 ongepaarde elektronen
4 covalente bindingen
37
38
COVALENTE BINDING
COVALENTE BINDING: OEFENINGEN
Twee types
1.
Teken de volgende covalente verbindingen m.b.v. de Lewis-notatie
O2, F2, N2, HBr
Gewone covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een ongepaard elektron van één
atoom en een ongepaard elektron met tegengestelde spin van het
andere atoom
2.
Vul aan
Bij een gewone covalente binding worden .............................................
in gemeenschap gesteld; bij een datief covalente binding zijn dit
.............................................
Datief covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een elektronenpaar van het ene atoom
(donor) met een ander atoom (acceptor)
+
40
39
POLAIRE COVALENTE BINDING
POLAIRE COVALENTE BINDING
Elektronegativiteitswaarde ENW
Gewone covalente binding tussen atomen van eenzelfde element
= maat voor de aantrekkingskracht van een bindend atoom om bindende
elektronen naar zichzelf toe te trekken
→ Gelijke aantrekkingskracht op bindend elektronenpaar
→ Bindend elektronenpaar ligt exact tussen beide atomen in
→ Binding is apolair
F
Onbenoemd getal tussen 0.7 en 4.1
F
Elektronegativiteitswaarde
Gewone covalente binding tussen atomen van verschillende elementen
→ Ongelijke aantrekkingskracht op bindend elektronenpaar
→ Verschuiving van bindend elektronenpaar naar atoom met grootste
aantrekkingskracht voor elektronen
δδ+
→ Binding is polair
Hδ+
Clδ-
41
42
7
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
POLAIRE COVALENTE BINDING
POLAIRE COVALENTE BINDING
Voorbeeld en aanduiding
Polair covalente binding bevindt zich tussen
• Ionbinding (uitwisseling van elektronen)
• Covalente binding (elektronenpaar zuiver gemeenschappelijk)
HCl
ENW(Cl)=2.83
ENW(H)=2.1
Covalente binding
Polair covalente binding
Ionbinding
δ+
δ-
+
-
Hδ+
Fδ-
Na+
Cl-
Verschuiving naar Cl toe
F
F
δ-
δ+
Elektronenpaar wordt meer gelijkmatig gedeeld
Binding wordt minder ionisch en meer covalent
Hδ+
Clδ-
43
POLAIRE COVALENTE BINDING:
OEFENINGEN
44
OXIDATIEGETAL
Oxidatie van een atoom
1.
Waarom hebben edelgassen geen E.N.W.?
2.
Vul aan: metalen zijn elektro-... en niet-metalen zijn elektro-...
3.
Waarom is dit zo?
Duid met behulp van de notatie met δ aan waar de polariteit ligt van
volgende bindingen
= verwijdering van elektronen uit het atoom
Reductie van een atoom
= opname van elektronen door het atoom
Oxidatiegetal of –trap van een atoom
= lading die het atoom zou hebben als alle bindingen zuiver ionisch zouden
zijn (als elektronenparen in elke binding zouden worden overgedragen naar
het meer elektronegatieve atoom)
HBr, O2
= (aantal elektronen dat uit een atoom verwijderd zou worden (positief) of
aantal elektronen dat aan een atoom toegevoegd zou worden (negatief))
Schrijfwijze
• Ladingen van ionen: getal + teken
• Oxidatiegetallen: teken + getal
O.T. van Cu2+ is +2 of +II
45
46
OXIDATIEGETAL
OXIDATIEGETAL: OEFENINGEN
= elektrische lading die een atoom heeft of schijnbaar heeft volgens
onderstaande richtlijnen
1.
Bepaal het oxidatiegetal van het onderlijnde element
Al2O3
H2SO4
De algebraïsche som van de O.T. in een neutrale verbinding is 0, in een
polyatomisch ion gelijk aan de lading van het ion
HClO3
Voor ionen bestaande uit één enkel atoom is het O.T. gelijk aan de lading van
het ion
PO43-
Elk atoom in elementaire toestand heeft een O.T. = 0 (H2, Na)
Ca
O.T. van H is +I (tenzij 0) in de meeste verbindingen
Fe2+
O.T. van O is –II (tenzij 0) in de meeste verbindingen
O.T. van alkalimetalen is +I (tenzij 0), aardalkalimetalen +II (tenzij 0)
47
48
8
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
HERHALINGSOEFENINGEN
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Geef het massagetal van volgende atomen
VRAAG 4: Geef de formule van
A. Titanium met 26 neutronen
B. Gallium met 39 neutronen
…………………………………………
…………………………………………
Waterstofnitraat
Koper(I)sulfiet
VRAAG 5: Geef de naam van
VRAAG 2: Hoeveel elektronen, protonen en neutronen zitten er in een atoom
A.
B.
C.
40Ca
119Sn
244Pu
…………………………………………
…………………………………………
(NH4)2CO3
Mg(NO2)2
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
VRAAG 3: Geef het aantal valentie-elektronen voor Ba, As en Br. Teken de Lewis
formule voor elk element.
50
49
HERHALINGSOEFENINGEN
HERHALINGSOEFENING
VRAAG 6: Welk van onderstaande formules is niet correct?
VRAAG 7: Vul onderstaande tabel in
KCl
MgCl2
CuSO4
Ba+2O-2
CaS
ZnBr2
AgBr2
Al2(SO4)3
BaOH2
nitraat
sulfaat
chloride
Na+
Ca2+
Fe3+
51
52
HERHALINGSOEFENING
VRAAG 8: Bepaal de O.T. van het onderlijnde element
MnO4CO32Cr2O72ClO4Fe
Fe2O3
H3PO4
+
NO2
53
9
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
OVERZICHT
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
1.
Basisgrootheden en eenheden
2.
Berekening van het aantal mol
3.
Berekening in niet-normale omstandigheden
4.
Oplossingen
5.
Berekeningen met reactievergelijkingen
Hoofdstuk 3: oefeningen
HOOFDSTUK 3: STOICHIOMETRIE
1
2
BASISGROOTHEDEN EN EENHEDEN
BASISGROOTHEDEN EN EENHEDEN:
OEFENINGEN
Herhaling
1.
Massa
Vul volgende tabel aan
u = 1,67.10-27 kg
• Atoomniveau
• Absolute atoommassa m
• Relatieve atoommassa Ar
Opzoeken in tabellen
[kg], [g] of [u]
Geen eenheden
• Moleculeniveau
• Absolute moleculemassa m [kg], [g], [u]
• Relatieve moleculemassa Mr Geen eenheden
Optellen van absolute en relatieve atoommassa's
Grootheid
Symbool Eenheden HCl
NH4+
Absolute deeltjesmassa
m
kg, g of u
... ?
... ?
Relatieve deeltjesmassa Ar, Mr
-
... ?
... ?
Molaire massa
g/mol
... ?
... ?
Mol
1 mol = 6,02 x 1023 deeltjes
MolairemassaM Tip: voor ionmassa’s neemt men de atoommassa’s van de aanwezige atomen en
houdt geen rekening met de afgestane of opgenomen elektronen, omdat hun
massa toch verwaarloosbaar is
(Getal van Avogadro NA)
1 mol gas bij 0 °C en 1,013 x 105 Pa
→
22,42 l = 0,02242 m³
M
4
3
BEREKENING VAN HET AANTAL MOL
BEREKENING VAN HET AANTAL MOL:
OEFENINGEN
Delen van massa door de molaire massa
1.
Vul volgende formules aan
2.
Hoeveel mol is 100 g NaCl?
3.
Hoeveel mol is 6 l O2 onder normale omstandigheden?
4.
Hoeveel mol is 20.10 moleculen water?
n=
m[g]
=
M[ ]
Delen van volume (gassen) door molvolume (22,42 l/mol onder n.o.)
n=
V[]
=
VM[ ]
20
23
Delen van het aantal deeltjes door het molgetal (6,02.10 deeltjes/mol)
n=
N[]
=
NA[
]
5
6
1
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN: OEFENINGEN
Normale omstandigheden
1.
Hoeveel m³ is 10 l?
2.
Hoeveel K is 20 °C?
3.
Hoeveel Pa is 2 bar?
4.
Wat is het volume van 1 mol O2 bij 0 °C en 101300 Pa?
5.
Is het volume van 1 mol O2 bij 20 °C en 2 bar kleiner of groter dan dit
uit oefening 4?
6.
Leid de waarde van de gasconstante af uit het feit dat je weet dat 1
mol gas bij 0 °C en 1 bar 22,42 l inneemt.
• Temperatuur: 0°C (273.15 K)
• Druk: 101300 Pa
• 1 mol gas → 22,42 l
Niet-normale omstandigheden: gaswet
of
n: aantal mol
R: universele gasconstante
T: temperatuur (Kelvin)
V: volume (m³)
p: druk (Pa)
p. V n. R. T
8,31 J/mol.K
→ T [K] = T [°C] + 273,15
→ V [m³] = V [l] / 1000
→ p [Pa] = p [bar] x 101300
8
7
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN: OEFENINGEN
7.
BEREKENINGEN MET
REACTIEVERGELIJKINGEN
Waar of niet waar?
1.
2.
3.
Reactievergelijking
Bij stijgende temperatuur en gelijkblijvende druk krimpt een gas
in volume.
Bij stijgende druk en gelijkblijvende temperatuur neemt een gas
minder volume in.
Wanneer een gas bij gelijkblijvende druk compacter gemaakt
wordt, neemt de temperatuur van het gas toe.
Verhouding waarin de deeltjes met elkaar reageren of gevormd worden
Voorbeeld
Zn
+
2 HCl
→
ZnCl2
+
H2
Hoeveel g HCl is er nodig om 5 g zink volledig te laten weg reageren?
9
BEREKENINGEN MET
REACTIEVERGELIJKINGEN:
OEFENINGEN
1.
12
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Wat is de massa in g van 2.5 mol aluminium?
Bereken hoeveel g koolstof (C) en zuurstof (O2) er nodig is om 44 g
CO2 te vormen.
VRAAG 2: Hoeveel mol zit er in 454 g zwavel?
Tip: bepaal eerst de reactievergelijking en vervolgens met hoeveel mol
44 g CO2 overeenstemt
VRAAG 3: Wat is de massa in g van
1.
2.
3.
14
5 mol O2
2 mol NaOH
3 mol NO2
15
2
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
HERHALINGSOEFENINGEN
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 3: Hoeveelheid stof
Los de volgende oefeningen op op p. 32 van de cursus
Een regendrup bevat ongeveer 0.05 g water en dus
• Hoeveel moleculen water?
• Hoeveel atomen O?
Begin met 1, 3, 7, 9, 13, 14, 15, 16
VRAAG 4: Hoeveelheid stof
Vinylchloride CH2CHCl vormt de basis van verschillende belangrijke
plastics (PVC) en vezels
A. Bepaal de molaire massa
B. Hoeveel g koolstof zitten er in 454 g vinylchloride?
16
17
3
Introductiecursus Bouwchemie: Chemische functies
OVERZICHT
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
1.
De zuren
2.
De basen
3.
De zouten
4.
De oxiden
HOOFDSTUK 4: CHEMISCHE FUNCTIES
2
ZUREN
ZUREN
Zuren bevatten waterstof en vormen in water H+-ionen
Eigenschappen en toepassingen in bouw
Voorbeelden
HCl
→
HNO3 →
H2SO4 →
• Reageren met indicatoren → bepaalde kleur → kunnen zo
gedetecteerd worden
H+ + ClH+ + NO32 H+ + SO42fenolftaleïne
lakmoes
• Tasten sommige metalen aan (i.e. reageren ermee)
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
4
3
ZUREN
BASEN
Eigenschappen en toepassingen in bouw
Basen bevatten meestal hydroxide-ion(en) en vormen in water OH--ionen
• HCl tast cementverbindingen aan → mortelresten verwijderen
Voorbeelden
NaOH
KOH
NH3 + H2O
→
→
Na+ + OHK+ + OH-
→
NH4+ + OH-
(opm.: NH3 bevat geen OH-,
maar maakt dit wel vrij in water)
• Zuren tasten CaCO3 (o.a. in marmer en kalkzandsteen) aan
5
6
1
Introductiecursus Bouwchemie: Chemische functies
BASEN
ZOUTEN
Eigenschappen en toepassingen in bouw
Bij zouten wordt de waterstof van de zuren vervangen door een metaal
• Reageren met indicatoren → bepaalde kleur → kunnen zo
gedetecteerd worden
lakmoes
Voorbeelden
NaCl
K2SO4
Vorming van zouten
zuur + base
→ zout + H2O
HCl + NaOH
→
zuur + metaal
→ zout + H2
fenolftaleïne
2 HCl + Zn
• Lossen vetten op → zepen
• Logen van hout
→
NaCl + H2O
ZnCl2 + H2
Toepassingen in de bouw
• Gips (CaSO4)
• Hoofdbestanddeel van marmer en kalkzandsteen (CaCO3)
7
8
OXIDEN
HOOFDSTUK 4: OEFENINGEN
Oxiden zijn binaire zuurstofverbindingen
1.
Binair = twee atoomsoorten, waarvan één dus O
Voorbeelden
Waar of niet waar?
1.
2.
3.
4.
CaO: calciumoxide (ongebluste kalk)
CO2: koolstofdioxide
CO: koolstofmonoxide
Zuren kunnen metalen aantasten.
Zuren reageren met vetten tot zepen.
Een zout kan met een zuur reageren tot een base.
Metaaloxiden vormen samen met water basen; dit komt doordat
metaalionen positief geladen zijn en de hydroxide-groep van een
base negatief geladen.
Eigenschappen
Metaaloxiden + water → base
2.
Voorbeeld: “blussen” van ongebluste kalk
CaO + H2O → Ca(OH)2
Schrijf de reactie tussen diwaterstofsulfaat en calciumhydroxide
Niet-metaaloxiden + water → zuur
Voorbeeld: SO2 → ... → H2SO4 (zure regen)
9
10
2
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
OVERZICHT
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
1.
Structuur van het koolstofatoom
2.
Isomerie
3.
De verzadigde koolwaterstoffen of alkanen
4.
De alkenen
5.
De alkynen
6.
De alcoholen
7.
Alkanalen en alkanonen, of aldehyden en ketonen
HOOFDSTUK 5: ORGANISCHE CHEMIE
2
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM
Koolstof heeft 4 ongepaarde elektronen in buitenste schil
Meest eenvoudige structuren
Covalente bindingen van C en H → koolwaterstoffen
C zal zich omringen door 4 covalente bindingen
C’s kunnen onderling ook dubbele en zelfs driedubbele bindingen hebben
• met andere C’s
• met O, N, halogeen (groep VIIa, bijv. Cl), S, ...
→ Organische chemie
4 bindingsstreepjes in structuurformules !
3
4
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM:
OEFENINGEN
CHEMISCHE FORMULES
1.
Moleculaire formule
Op het C-atoom worden, naast H-atomen, soms ook O-, N-, S- of
halogeen-atomen gebonden. Geef de Lewis-notatie voor deze
atomen en geef aan door hoeveel bindingsstreepjes zij omringd
moeten worden.
Gecondenseerde structuurformule
O, N, S, Cl
2.
Structuurformules
Waarom is de binding tussen 2 koolstofatomen zuiver covalent?
Stereo projectie
Moleculair model
5
6
1
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
CHEMISCHE FORMULES:
OEFENINGEN
ISOMERIE
1.
Anorganische scheikunde
Geef de structuurformule van
• Meestal eenvoudige moleculaire structuur
• Chemische formule geeft
CH4
CH3CH2CH2CH3
CH3OH
• Atoomsoorten
• Onderlinge verhouding
• Geen aanduidingen over de manier waarop en volgorde waarin de
atomen onderling gebonden zijn
Voorbeeld
NaCl
H2SO4
Organische scheikunde
Vaak zelfde moleculaire formule voor verschillende stoffen met totaal
verschillende eigenschappen
7
8
ISOMERIE
CHEMISCHE FORMULES
Voorbeeld:
Moleculaire formule
C2H6O
Dimethylether
Gecondenseerde structuurformule
CH3 - O - CH3
• Gas
• Behoort tot dezelfde reeks stoffen als het farmaceutische
ontsmettingsmiddel "ether"
Structuurformules
Ethanol
Stereo projectie
CH3 - CH2 - OH
• Vloeistof
• Alcohol in dranken
Moleculair model
Isomerie
= stoffen met dezelfde moleculaire formule maar verschillende structuurformule
9
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
ISOMERIE: OEFENINGEN
1.
2.
2.
= verbindingen, die uitsluitend C en H bevatten, terwijl de molecule geen
waterstofatomen meer kan opnemen en dus verzadigd is met waterstof
Waar of niet waar?
1.
11
Met moleculaire formules alleen kun je in de organische
scheikunde niet altijd op eenduidige wijze een stof bepalen.
De moleculeformule C3H8 kan met behulp van verschillende
structuurformules worden getekend: isomerie is van toepassing.
• Enkel C en H
• Enkel enkelvoudige bindingen
CnH2n+2
Bepaal het aantal structuurisomeren van C5H12 en teken de
structuurformules ervan.
• Niet-vertakt of vertakt
12
13
2
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
Naamgeving bij niet vertakte ketens
Naamgeving bij niet vertakte ketens
n=1
CH4
2
C2H6
ethaan
3
C3H8
propaan
4
n=5
C5H12
pentaan
6
C6H14
hexaan
7
C7H16
heptaan
8
C8H18
octaan
9
C9H20
nonaan
10
C10H22
decaan
methaan
C4H10
butaan
Te kennen!
Te kennen!
14
15
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
Alkylgroepen
Normale ketens
= atoomgroepen, die 1 waterstofatoom minder bevatten dan de alkanen
CnH2n+1 Naamgeving
• Algemene naam: alkyl
• Uitgang -aan vervangen door -yl
Voorbeelden
Vertakte koolstofketens
• CH3-
methyl-
• C 2H 5-
ethyl-
De alkylgroepen kunnen nooit zelfstandig bestaan, komen alleen voor in een verbinding
16
17
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
Geen isomerie bij
Wel isomerie bij andere alkanen
CH4
methaan
C2H6
ethaan
C3H8
propaan
C4H10
18
Butaan
Methylpropaan
Kookpunt: 0,6 °C
19 -10,2 °C
Kookpunt:
19
3
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN: OEFENINGEN
Naamgeving bij vertakte ketens
1.
Wat is de naam van volgende stoffen?
• Hoofdketen
• Langste normale keten, die in de molecule voorkomt
• Naam is hiervan afgeleid
• Koolstofatomen van deze keten worden genummerd
• Zijketen
• Plaats van zijketen wordt aangeven door het laagste nummer van het
koolstofatoom in de hoofdketen, waaraan de zijketen verbonden is
2-methylpentaan
21
20
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN: OEFENINGEN
ALKENEN
2.
= bevatten een dubbele C-C-binding (onverzadigd)
Waarom?
• Waarom komen alkylgroepen nooit zelfstandig voor?
CnH2n
• Waarom gebruik je voor methylbutaan geen nummering om aan te
duiden waar de methylgroep zich bevindt?
Naamgeving
Afgeleid van alkanen: -aan vervangen door -een
3.
Teken de structuurformule van volgende stoffen
3 methylpentaan
2,2,4 trimethylheptaan
n=2
C 2H 4
CH2 = CH2
etheen
n=3
C 3H 6
CH3 - CH = CH2
propeen
22
23
ALKENEN
ALKENEN
2 mogelijkheden tot isomerie
Toepassingen en eigenschappen
• Door de plaats van de dubbele binding
Polymerisatie
→ aan elkaar rijgen van monomeren: dubbele binding van monomeer valt
hierbij uit elkaar
nA
CH2 = CH - CH2 - CH3
1 buteen
CH3 - CH = CH - CH3
2 buteen
• Door vertakkingen
→
An
polymeer
Na polymerisatie → PE (polyetheen of polyethyleen)
CH3 - CH = CH - CH3
2 buteen
Voorbeeld
Etheen
n monomeren
CH2 = CH2 + CH2 = CH2 + CH2 = CH 2 + …
2 methylpropeen
Dubbele binding krijgt voorrang bij keuze van nummering: dubbele binding krijgt kleinste getal
24
en langste keten moet dubbele binding bevatten
→ … CH2 - CH2 – CH2 - CH2 - CH2 … of - [ CH2 – CH2 ]n 25
4
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
ALKENEN: OEFENINGEN
ALKENEN
1.
Waarom gebruik je voor propeen geen nummering om aan te
duiden waar de dubbele binding zich bevindt?
4.
Geef de naam van volgende molecule
2.
Vanaf welke alkeen is dit wel noodzakelijk?
3.
Teken de structuurformules van de volgende stoffen
5.
Stellen onderstaande formules dezelfde stoffen voor? Welke?
2-penteen
2-methyl-2-buteen
26
27
ALKYNEN
ALCOHOLEN
= bevatten een drievoudige C-C-binding
= alkanen waarbij 1 (of meerdere) waterstoffen vervangen zijn door
een - OH groep
CnH2n-2
CnH2n+1 - OH
Naamgeving
CH3OH
methanol
CH3 - CH2OH
ethanol
Afgeleid van alkanen: -aan vervangen door -yn
n=2
n=3
C2H2
C3H4
ethyn
propyn
Isomerie mogelijk door
• Plaats van de drievoudige binding
• Vertakkingen
28
29
ALCOHOLEN
ALCOHOLEN: OEFENINGEN
Isomerie mogelijk door
1.
Welke van de volgende alcoholen is giftig en welke is drinkbaar:
methanol en ethanol? Schrijf de structuurformules
2.
Geef de structuurformules van volgende stoffen:
• Door de plaats van de OH - groep
CH3 - CH2 - CH2 - OH
1-propanol
CH3 – CHOH - CH3
2-propanol
1. 2-butanol
2. 3-methyl-2-butanol
3. Waarom is 3-ethyl-2-butanol geen correcte naam? Hoe heet deze
stof dan wel?
• Door de plaats van de vertakking
OH-groep krijgt voorrang bij keuze van nummering :
Langste keten moet OH-groep bevatten en OH-groep krijgt kleinste getal
30
31
5
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
ALDEHYDEN (ALKANALEN)
KETONEN (ALKANONEN)
Aldehyde groep
Carbonyl groep C=O
C-O dubbele binding
Midden in de keten
R
Naamgeving
R’
Naamgeving
Naam van overeenkomstige alkaan met uitgang –al
Naam van overeenkomstige alkaan met uitgang -on
H - CO - H
methanal (formaldehyde)
CH3 - CO - CH3
propanon of aceton
CH3 - CO - H
ethanal
CH3 - CO - CH2- CH3
butanon
(acetaldehyde)
33
32
HERHALINGSOEFENINGEN
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Teken de structuurformule van volgende stoffen:
VRAAG 4: Welke stoffen worden voorgesteld?
A
• 3 ethyl 2,2,5 trimethylheptaan
• 4 ethyl 5 methyl 2 hexyn
• 4,4 dimethyl2 pentanol
VRAAG 2: Welke alcoholen beantwoorden aan de formule: C4H9OH ?
C
B
VRAAG 3: Geef de naam van alle structuurisomeren van het alkeen C5H10
en teken de structuurformules.
34
D
35
6