1
1
Proef
exemplaar Isaac-chemie 4
1 Anorganische bindingen
2 Organische stoffen
3 Chemisch rekenen
4 Polariteit en oplosbaarheid van stoffen
5 Reactiesoorten
2.3.1
2.4.1
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.5.4
Dag restjes, vettige plekken en bacteriën … Hallo proper huis!
Lees volgende paragrafen en beantwoord de vragen.
1
Na de coronapandemie zal dit icoon vast en zeker in je geheugen gegrift staan.
Naar wat verwijst dit?
Wat is het doel hiervan?
Daarnaast werd ook het belang van je handen te wassen met zeep, op regelmatige basis, nog eens extra benadrukt. Zeep en (af)wasmiddelen zijn voorbeelden van basische reinigingsmiddelen.
Leid uit de slogan hun functie af.
Vrijvan kleurstoffen en parfum.
HELDER WIT PROPER VLEKKEN VERWIJDERAAR
Er bestaan heel wat diverse poetsmiddelen, elk met een eigen functie. De etiketten op de producten dienen ervoor om je de nodige informatie te geven over het gebruik. Soms zal je enkele maatregelen moeten nemen om jezelf te beschermen. Onderstaande poetsmiddelen bestaan uit een zout of een zuur
bleekmiddel
Schimmelverwijderaar met zwavelzuur
Natriumhypoclorietoplossing
Waarschuwing CAS 7681-52-9
H 315-319
P 280.1+3-305+351+338
Waarschuwing CAS 7664-93-9
H 315-319
P 280.1+3-305+351+338
Welke informatie geven de etiketten/pictogrammen op elk product?
Welke voorzorgsmaatregelen kan je best nemen?
Waarvoor kan je deze reinigingsproducten gebruiken?
Je gebruikt, al dan niet onbewust, heel wat anorganische stoffen. Zouten komen vaak voor in poetsmiddelen, zepen zijn goede vet- en vlekkenverwijderaars en zuren staan vooral gekend om hun sterk bijtende karakter. Ondanks dat we elk van deze stoffen kunnen gebruiken tijdens het poetsen, verschillen ze toch in hun samenstelling en eigenschappen. Hoe we deze stoffen precies kunnen indelen, bestuderen we in dit thema.
1 Indeling van samengestelde stoffen
1.1 Even herhalen
Je leerde dat materie is opgebouwd uit stoffen: zuivere stoffen en mengsels. Met behulp van scheidingstechnieken kan men de zuivere stoffen afzonderen uit de verschillende soorten mengsels. De zuivere stoffen kunnen we elk nog verder onderverdelen in twee grote groepen: de enkelvoudige en samengestelde stoffen. De enkelvoudige stoffen worden verzameld in het periodiek systeem, waar ze onderscheiden worden in de metalen, niet-metalen en edelgassen.
Onderstaand schema geeft je een overzicht van de tot nu toe geleerde opbouw. Deze zal verder worden aangevuld doorheen de komende hoofdstukken.
mengsels materie
scheiden in … - homogeen - colloïdaal - heterogeen
samengestelde stoffen zuivere stoffen
synthese analyse
1.2 Organische en anorganische stoffen
Binnenkort zullen de zonnige maanden weer ingeruild worden voor koudere temperaturen en druilerig weer. Dit zal, naast het dragen van warme sjaals en regenjassen, ook voor heel wat gezellige momenten zorgen. Denk maar aan het knetteren van een brandende houtkachel, smullen van smeltende marshmallows bij een kampvuur of het bakken van een cake.
Let er wel op dat je de cake niet té lang in de oven laat staan of de marshmallows té kort bij het vuur houdt, want dan kan het weleens gebeuren dat er iets verbrandt.
Welk zichtbaar zwart gekleurde stof wordt er gevormd na een verbranding?
Koolstof is het hoofdbestanddeel van organische stoffen, ook wel koolwaterstoffen genoemd. Organische stoffen zijn samengestelde stoffen die vooral ontstaan uit de levende natuur. Denk maar aan eiwitten en vetten die we uit vlees halen, suiker (C6H12O6 of C12H22O11) afkomstig van suikerbieten, olijfolie, katoen, fossiele brandstoffen, kunststoffen …
De moleculen van deze samengestelde stoffen bestaan hoofdzakelijk uit koolstofatomen en waterstofatomen, wat de naam ‘koolwaterstoffen’ verklaart. Er kunnen ook enkele andere atoomsoorten voorkomen zoals O, N, S, P en halogenen (groep VIIa in het periodiek systeem: F, Cl, Br…), maar deze zijn eerder beperkt aanwezig in de moleculen. De atomen vormen covalente bindingen met elkaar.
In het derde jaar hebben we het verschil tussen de soorten bindingen behandeld.
In thema 2 gaan we dieper in op de indeling en naamgeving van organische stoffen.
Ondanks dat er maar een klein aantal verschillende atoomsoorten voorkomen in een organische verbinding, kan het aantal atomen in één molecule wel erg groot zijn. Zo zijn er koolstofverbindingen met honderden tot zelfs duizenden atomen.
Bij een verdere verbranding van het hout, de cake of de marshmallow, zal de gevormde zwarte koolstof worden omgezet in het gas CO2. Koolstofdioxide is een voorbeeld van een anorganische stof, wat we ook wel minerale verbindingen noemen. Anorganische stoffen zijn samengestelde stoffen die we uit niet-levende materie halen, zoals zouten (NaCl) en mineralen uit de bodem of water, waterdamp (H2O) en zuurstofgas (O2) uit de atmosfeer, ijzer dat we uit ijzererts kunnen winnen, zand en schelpen op het strand, ammoniak (NH3) als poetsmiddel …
In tegenstelling tot de organische verbindingen zijn de anorganische verbindingen opgebouwd uit moleculen met een klein aantal atomen, maar kunnen ze wel uit bijna alle atoomsoorten bestaan. Deze kunnen zowel covalente- als ionbindingen vormen met elkaar.
Bijvoorbeeld: roest (Fe2O3)
• 1 molecule bestaat 2 atoomsoorten: Fe en O
• 1 molecule bestaat uit 5 atomen.
Later in dit thema leer je meer over de indeling en naamgeving van de anorganische stoffen.
Organische stoffen zijn samengestelde stoffen die vooral ontstaan uit de levende natuur De moleculen van deze samengestelde stoffen bestaan hoofdzakelijk uit koolstofatomen en waterstofatomen. Er kunnen ook enkele andere atoomsoorten voorkomen zoals O, N, S, P en halogenen.
Anorganische stoffen zijn samengestelde stoffen die we uit niet-levende materie halen. Ze zijn opgebouwd uit moleculen met klein aantal atomen maar kunnen uit bijna alle atoomsoorten bestaan.
zuivere stoffen
enkelvoudige stoffen
- metalen
- niet-metalen
- edelgassen
synthese analyse
anorganische stoffen
samengestelde stoffen
organische stoffen
(koolwaterstoffen) (minerale verbindingen)
Opbouw moleculen
- Bijna alle atoomsoorten
- Kleine moleculen
Type bindingen tussen atomen
- Covalente bindingen
- Ionbindingen
Opbouw moleculen
- C- en H-atomen
- Beperkt aantal andere atoomsoorten (O, N, S, P, halogenen)
- Klein tot zeer grote moleculen
Type bindingen tussen atomen
- Covalente bindingen
Tussen het aantal gekende organische- en anorganische verbindingen is er een groot verschil. Tot op heden kent men meer dan 5 000 000 organische verbindingen, terwijl er slechts een paar honderdduizend anorganische verbindingen gekend zijn. Doordat wetenschappers in de natuur nieuwe stoffen blijven ontdekken en er in laboratoria ook synthetische stoffen worden ontwikkeld, blijven deze aantallen voortdurend groeien.
Zo is paracetamol, het pijnstillende onderdeel van ®Dalfalgan, een organische stof maar wel gemaakt in een laboratorium. 1 molecule bestaat uit 4 atoomsoorten: C, H, N en O. 1 molecule bestaat uit 20 atomen.
Er bestaan ook heel wat organische stoffen die door de mens zijn gesynthetiseerd maar waarvan de grondstoffen een natuurlijke oorsprong kennen. Denk maar aan plastics zoals polyvinylchloride, oftewel PVC. De fossiele grondstoffen en aardoliën vormen de basis van het productieproces.
Er zijn ook stoffen die niet duidelijk als organische of anorganische verbindingen te classificeren zijn. Soms vallen ze onder beide categorieën of bevinden ze zich ergens tussenin. Polymeren zijn hier een voorbeeld van. Dit zijn grote moleculen die opgebouwd zijn uit een lange keten van gelijksoortige moleculen die zich voortdurend herhalen.
polyethyleen silicone
1.3 Functionele groep
In het periodiek systeem vertonen elementen binnen eenzelfde groep gelijkaardige chemische eigenschappen. Zo maken de stoffen koper (Cu), zilver (Ag) en goud (Au) deel uit van dezelfde groep: ze zijn alle drie geschikt als materiaal voor munten door hun glanzend karakter en het feit dat ze niet snel oxideren.
Samengestelde stoffen kunnen ook overeenkomstige eigenschappen hebben. Dit is te verklaren door de aanwezigheid van een gemeenschappelijk(e) atoom(groep) in hun molecuulstructuur: de functionele groep. Alle samengestelde stoffen met gelijkaardige chemische eigenschappen verzamelen we, net zoals de enkelvoudige stoffen in het periodiek systeem, ook in groepen. We noemen deze groepen stofklassen
In het volgende hoofdstuk ga je kennismaken met de stofklassen van de anorganische stoffen.
2 Anorganische stoffen
De anorganische stoffen worden ingedeeld in vier stofklassen: oxiden, hydroxiden, zuren en zouten. Binnen iedere stofklasse vertonen deze samengestelde stoffen een overeenkomstige molecuulstructuur en gelijkaardige chemische eigenschappen door de aanwezigheid van een functionele groep. Deze is voor iedere stofklasse verschillend.
2.1 Oxiden
2.1.1 Wat zijn oxiden?
Bekijk volgende moleculen.
Welk(e) atoom(groep) hebben ze gemeenschappelijk? Omschrijf en markeer in de voorbeelden.
Dit is de functionele groep van de oxiden
Oxiden zijn binaire verbindingen. Ze bestaan uit 2 atoomsoorten. Ieder oxide bezit altijd één of meerdere zuurstofatomen.
2.1.2 Vorming van oxiden
Een van de belangrijkste regels bij brand is dat je ramen en deuren gesloten moet houden.
Waarom is dit zo levensnoodzakelijk? Waarom kan je op deze manier voorkomen dat een brand ontstaat of heviger wordt?
Bij een brand reageren stoffen met zuurstofgas uit de lucht. Ijzer zal na lange tijd roesten door in een vochtige omgeving meermaals in contact te komen met zuurstofgas.
Een ander gekende verbrandingsreactie is het aansteken van vuurwerk. Hierbij wordt er een mengsel van onder andere metalen zoals koper, barium, fosfor, ijzer en strontium verbrand. Ze geven niet enkel een luid en kleurrijk resultaat aan de horizon, maar stoten ook veel luchtverontreinigende stoffen uit zoals zwaveldioxide, stikstofoxide en koolstofmonoxide.
De gevormde stoffen die ontstaan door een enkelvoudige stof te laten reageren met zuurstofgas, noemen we oxiden. Deze reacties noemen we oxidatiereacties.
Reactievergelijking van de verbanding van koolstof: C + O2 CO2 niet-metaal zuurstofgas niet-metaaloxide
2.1.3 Soorten oxiden
Bekijk opnieuw de voorbeelden. CO2 SO2 NO Fe2O3 CaO
Wat stel je vast als je de andere atomen in de oxiden vergelijkt met elkaar?
Oxiden zijn binaire verbindingen. Dit betekent dat elk oxide uit 2 atoomsoorten bestaat: een metaal/niet-metaal in verbinding met één of meerdere zuurstofatomen.
We onderscheiden twee soorten oxiden: de metaaloxiden en niet-metaaloxiden.
Symbolische voorstelling
E x O y index (x,y ∈ ℕ0) geeft het aantal atomen per atoomsoort in de oxidemolecule aan.
Functionele groep: zuurstof
Soorten oxiden
Metaaloxiden zijn ionverbindingen van een metaal met zuurstof.
M x O y
Algemene reactievergelijking: M + O2 → M x O y
Niet-metaaloxiden zijn covalente bindingen van een niet-metaal met één of meerdere zuurstofatomen.
nM x O y
Algemene reactievergelijking: nM + O2 → nM x O y
Systematische naamgeving
E x O y
index + naam van metaal/niet-metaal + index + oxide 1: mono
tetra
penta
symbolische weergave
systematische naam
CO2 koolstofdioxide
Fe2O3 di-ijzertrioxide
MgO magnesiumoxide
De index ‘mono’ wordt slechts bij enkele uitzonderingen gebruikt. In alle andere gevallen noteer je deze index niet.
symbolische weergave
systematische naam
CO koolstofmonoxide
NO stikstofmonoxide
N2O distikstofmonoxide
2.1.4 Voorbeelden uit het dagelijks leven
Zonder het wellicht te weten, kom je dagelijks in contact met heel wat oxiden. Zowel metaal- als niet-metaaloxiden kennen diverse toepassingen. Een eerste voorbeeld zijn de metaaloxiden in glas.
Metaaloxiden spelen een belangrijke rol in de kleur van glas. Zo zal glas een gele kleur krijgen door er cadmiumoxide aan toe te voegen. Blauw gekleurd glas komt dan weer grotendeels tot stand door gebruik van kobaltoxide tijdens het verwerkingsproces.
Een tweede typisch voorbeeld is roest (Fe2O3). Roest ontstaat nadat materiaal dat gemaakt is uit ijzer of staal in aanraking komt met water en zuurstof. Dit tast het metaal aan. Het roesten van metalen constructies kan op lange termijn gevaarlijke gevolgen hebben, zoals het instorten van een gebouw of brug. Doordat het ontstaan van roest een traag proces is, is er gelukkig wel voldoende tijd om dit regelmatig te controleren.
Siliciumdioxide (SiO2) is een stof die soms aan wijn en bier wordt toegevoegd als klaringsmiddel om de troebelheid te verhelpen. Hiernaast helpt het ook met het stabiliseren en reguleren van de zuurte (sulfieten). Ook wordt het in de voedingsindustrie vaak toegevoegd als anti-klontermiddel (droge voeding). Je herkent het op de verpakking als additief E551.
Aangezien sulfiet allergische reacties kan veroorzaken, moet dit steeds vermeld worden op het etiket van de wijn. Je zal dan ‘bevat sulfieten’ kunnen aflezen.
CO versus CO2
Dit broeikasgas komt voor 0,04% voor in de atmosfeer, het is een kleur- en geurloos gas dat je voortdurend uitademt, groene planten en algen hebben het nodig om aan fotosynthese te doen, de schuimkraag op je bier of de gasbellen in je bruiswater… Ook wel gekend als koolzuurgas of CO2!
Koolstofdioxide ontstaat na een volledige verbranding van koolstof(verbindingen). In je lichaam wordt het gevormd na de verbranding van onder andere vetten bij de spijsvertering.
Daarnaast wordt het ook gebruikt als brandblusser: doordat CO2 zwaarder is dan lucht vormt het letterlijk een laagje op de brandhaard. Hierdoor voorkom je dat er opnieuw zuurstofgas vrijkomt en de brand kan aanwakkeren.
Het kan ook gebeuren dat een verbranding onvolledig verloopt. Dit kan voorkomen bij slechtwerkende verbrandingstoestellen (bv. warmteboiler of kachel) of wanneer er niet voldoende zuurstofgas aanwezig is in een ruimte. Hierbij wordt het giftig en dodelijk gas koolstofmonoxide (CO) gevormd. De eerste kenmerken van een CO-vergiftiging zijn duizeligheid, hoofdpijn en misselijkheid. Aangezien CO een kleur- en geurloos gas is, krijgt het de bijnaam ‘sluipende moordenaar’. Voldoende ventileren is dus de boodschap!
Hoe kun je koolstofmonoxide vergiftiging herkennen en wat zijn de symptomen?
Koolstofmonoxide en zuurstof worden ingeademd.
Koolstofmonoxide komt de bloedstroom binnen en bindt met hemoglobine.
koolstofmonoxide vergiftiging
Normale zuurstoftoevoer
misselijkheid of braken
hoofpijn kortademigheid duizeligheid pijn aan de borst zwakte
verwarring wazig zien
Herken je plotseling een combinatie van de symptonen? En weet je niet wat te doen?
Dan kan je altijd het antigifcentrum contacteren.
Een gevaarlijke en in tegenstelling tot de triviale naam zeker niet grappige toepassing van een oxide is distikstofmonoxide (N2O) of lachgas
De kleine capsules met gas kan je gebruiken om ballonnen mee op te blazen. Wanneer je het zelf zou inademen, geeft dit een zweverig en hallucinerend effect. Dit lijkt je misschien wel leuk, maar het kan ernstige gevolgen met zich meedragen. Overmatig of regelmatig gebruik van dit vluchtig inhalatiemiddel kan leiden tot duizeligheid, flauwvallen, kortademigheid en zelf gevoelloosheid in de ledematen.
In de medische wereld wordt dikstikstofmonoxide (beperkte concentratie) in combinatie met zuurstofgas als pijnverlichtingsof narcosemiddel gebruikt.
Verder kent het ook een nuttige toepassing in de auto-industrie: N2O staat bekend als middel om het vermogen van motoren op te drijven.
2.2 Hydroxiden
2.2.1 Wat zijn hydroxiden?
Bekijk volgende moleculen.
Tot slot is er ook een culinaire toepassing aan verbonden. De capsules gevuld met N2O zitten in slagroomspuiten verwerkt.
Mg(OH)2 Ca(OH)2 NaOH Al(OH)3
Welk(e) atoom(groep) hebben ze gemeenschappelijk? Omschrijf en markeer in de voorbeelden.
Dit is de functionele groep van de hydroxiden. Ieder hydroxide bezit altijd één of meerdere OH-groepen. OH is hetzelfde als een hydroxide. De twee moleculen worden vaak gegroepeerd. Het ion ervan OH– benoemen we als een hydroxide-ion.
Een hydroxide is een ionverbinding van een metaal- of ammoniumion (Mn+) met één of meerdere hydroxide-ionen.
2.2.2 Vorming van hydroxiden
DOE DE TEST
Laat een stuk verbrand magnesiumlint reageren met water. Wat voor soort stof wordt er gevormd?
Benodigdheden
universeel indicator (lakmoes) water magnesiumlint
Werkwijze
2 bekerglazen bunsenbrander smeltkroes
1 Houd een stuk magnesiumlint vast met een smeltkroes.
2 Verhit dit stuk magnesiumlint.
3 Breng het magnesiumlint in een bekerglas met water.
Het verbranden van magnesiumlint geeft een zeer fel wit licht. Dit kan schade aan de ogen veroorzaken.
Waarneming
Welke kleur vertoont het lakmoespapier in water voor de reactie?
Welk kleurt vertoont de indicator na de reactie?
Magnesiumoxide (MgO) reageert met water (H2O) tot magnesiumhydroxide (Mg(OH)2).
Noteer de reactievergelijking met de juiste coëfficiënten.
Besluit
De gevormde stoffen die ontstaan door een metaaloxide te laten reageren met water noemen we hydroxiden. De stoffen die lakmoes blauw laten verkleuren, zijn basen
Alle hydroxiden zijn basen, maar niet alle basen zijn hydroxiden. Zo is ammoniak (NH3) ook een base maar geen hydroxide. Ammoniak is in zuivere vorm een gas met een heel scherpe en onaangename geur.
Misschien heb je iemand al zien poetsen met ammoniak? Dit poetsmiddel is een ideale ontvetter voor onder andere ovens, kasten of schilderwerk. Daarnaast kan het ook helpen om zweetvlekken uit kleding te verwijderen of schoenzolen terug wit maken. Houd wel in het achterhoofd dat dit een bijtend product is. Wanneer je het materiaal te veel bewerkt of te lang laat weken in de ammoniakoplossing, zouden er plekken kunnen ontstaan. Vergeet zeker niet om je handen nadien grondig te wassen om enige huidirritatie te voorkomen! Ammoniak staat ook bekend om de sterke, prikkelende geur. Een mondmasker dragen kan helpen.
Aangezien dit middel een mengsel is van water en ammoniak, zouden we deze ontvetter wetenschappelijke gezien ‘ammoniumhydroxide’ moeten noemen en niet kortweg ammoniak.
Ammoniak (oplossing)
CAS 1336-21-6
Gevaar
H 314-335-400 Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsel. Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken. Zeer giftig voor in het water levende organismen. P 261-273-280.1+3+7-301+330+331-304+340-305+351+338 Inademing van stof/ rook/gas/nevel/dampen/spuitnevel vermijden. Voorkom lozing in het milieu. Beschermende handschoenen en oogbescherming dragen en in afzuigkast werken. NA INSLIKKEN: de mond spoelen. GEEN braken opwekken. NA INADEMING: de persoon in de frisse lucht brengen en ervoor zorgen dat deze gemakkelijk kan ademen. BIJ CONTACT MET DE OGEN: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten; contactlenzen verwijderen, indien mogelijk; blijven spoelen.
WGK 2 Mr: 17,03 Mijn instelling
2.2.3 Soorten hydroxiden
Symbolische voorstelling
M(OH) x index (x ∈ ℕ0) geeft aan hoeveel hydroxide-ionen er voorkomen in de verbinding.
Functionele groep: hydroxidegroep
Algemene reactievergelijking: MxO y + H2O → M(OH) x
Systematische naamgeving
M(OH) x
naam van metaal of ammonium + index + hydroxide
Er bestaat 1 uitzondering bij de hydroxiden, namelijk ammoniumhydroxide Hierbij is een ammoniumion (NH4+) gebonden aan een hydroxidegroep.
symbolische weergave
Ca(OH)2
NaOH
Al(OH)3
2.2.4 Voorbeelden uit het dagelijks leven
systematische naam triviale naam
calciumdihydroxide gebluste kalk
natriumhydroxide bijtende soda
alluminiumtrihydroxide gibssiet
Net zoals andere anorganische verbindingen worden er ook heel wat hydroxiden gebruikt in het dagelijks leven.
Natriumhydroxide (NaOH) of bijtende soda vormt een belangrijke component in een aantal poetsmiddelen. Het kan als reinigingsmiddel dienen voor de afvoer (gootsteenontstopper) of het ontvetten van een oven.
Daarnaast kan je dit hydroxide ook terugvinden in batterijen. Het leidt de elektrische stroom door het apparaat en voorkomt een doorstroom door de batterij zelf. Let op: soms kunnen batterijen lekken! Dit kan voorkomen bij oude batterijen die al erg lang in een apparaat zitten. Een witte aanslag wijst op het vrijkomen van natrium- en/of kaliumhydroxide (KOH)
Aangezien deze chemische stoffen een bijtende en irriterende eigenschap hebben, is het dragen van beschermende handschoenen noodzakelijk. Uitkijken is de boodschap, zeker wanneer je het mogelijks in zijn geconcentreerde vorm gebruikt zoals bij de gootsteenontstopper.
Calcium(di)hydroxide (Ca(OH)2), ook wel gekend als gebluste kalk, kent meerdere toepassingen:
• het is een ingrediënt in cement en kan dienen als bodemverbeteraar om de grond te neutraliseren,
• landbouwers maken hiervan gebruik om de bodem te ontzuren en ongedierte te bestrijden bij fruitteelt,
• daarnaast wordt het ook in de medische wereld gebruikt, zoals in vulmiddelen voor tandholten of voor de genezing van gaatjes na een tandheelkundige ingreep,
• in het laboratorium wordt het gebruikt om de aanwezigheid van CO2 aan te tonen. Wanneer je een gas door kalkwater blaast en het water wordt troebel, betekent dat het gas CO2 is.
Heb je al eens last gehad van een branderig, zure sensatie achter het borstbeen (slokdarm) of een zure of bittere smaak in de mond? Dan kan je te maken hebben met maagzuur. Maagzuur kan je krijgen van te vettig of te pittig eten, stress, roken of alcohol. Een stof die de symptomen van maagzuur remt, is magnesium(di)hydroxide (Mg(OH)2) Het kent ook een laxerende werking.
2.3 Zuren
2.3.1 Wat zijn zuren?
Bekijk de volgende moleculen.
H2CO3 H3PO4 H2S HF
Welk(e) atoom(groep) hebben ze gemeenschappelijk? Omschrijf en markeer in de voorbeelden.
Dit is de functionele groep van de zuren.
Een zuur is een covalente binding opgebouwd uit een één of meer waterstofatomen en een zuurrest (Z). Het kan H+-ionen afgeven in een waterige oplossing.
Het betekent niet dat als een molecule H-atomen bevat, dat het een zuur is. Denk maar aan de hydroxiden waarbij er in de hydroxidegroep ook een of meerdere H-atomen voorkomen. Pas als er een zuurrest aan de H-atomen gebonden is, spreken we over een zuur
2.3.2 Vorming van zuren
DOE DE TEST
Blaas met een rietje in water. Wat voor soort stof wordt er gevormd?
Benodigdheden
water
Werkwijze
1 Vul een bekerglas met water.
2 Blaas met een rietje in het water.
3 Breng een stuk lakmoespapier in het resultaat.
Waarneming
1 bekerglas rietje universeel indicator (lakmoes)
Welk gas adem je uit in het rietje?
Welke kleur vertoont het lakmoespapier in water voor de reactie?
Welk kleur vertoont de indicator na de reactie?
Koolstofdioxide (CO2) reageert met water (H2O) tot diwaterstofcarbonaat (H2CO3).
Noteer de reactievergelijking met de juiste coëfficiënten.
Besluit
niet-metaaloxide water zuur
De gevormde stoffen die ontstaan door een niet-metaaloxide te laten reageren met water zijn zuren. Niet-metaaloxiden worden daarom ook zuurvormende stoffen genoemd: in combinatie met water of waterstofgas vormen ze zuren.
De indicator lakmoes kleurt rood in een zuur midden.
2.3.3 Soorten zuren
Neem opnieuw de voorbeelden erbij.
H2CO3 H3PO4 H2S HF
Je kan de voorbeelden opsplitsen in twee groepen. Welke?
Symbolische voorstelling
H x Z index (x ∈ ℕ0) geeft aan hoeveel waterstofatomen er voorkomen in de verbinding.
Functionele groep: het element waterstof
Soorten zuren
Binaire zuren zijn zuren die bestaan uit twee atoomsoorten.
H x nM → Het zuurrest is een niet-metaal
Algemene reactievergelijking: nM + H2 → H x nM
Ternaire zuren zijn zuren die bestaan uit drie atoomsoorten.
H x nMO y → Het zuurrest is een niet-metaaloxide
Algemene reactievergelijking: nMxO y + H2O → H x nMO y
Systematische naamgeving
H x Z
index + waterstof + zuurrest
Binaire zuren
brutoformule
index + waterstof + stam van de Latijnse benaming + ide
systematische naam (wetenschappelijke benaming)
HBr
triviale naam (gebruiksnaam) zuurrest
waterstofbromide / Br–
HCl waterstofchloride zoutzuur Cl–
HCN waterstofcyanide blauwzuur CN–
HF watertstoffluoride / F–
HI waterstofjodide / I–
H2S diwaterstofsulfide / S2–
Ternaire zuren
index + waterstof + stam van de Latijnse benaming + aat of iet
brutoformule
H3PO4
systematische naam (wetenschappelijke benaming)
triviale naam (gebruiksnaam) zuurrest
waterstoffosfaat fosforzuur PO43–
H2SO4 waterstofsulfaat zwavelzuur SO42–
H2CO3 waterstofcarbonaat koolzuur CO32–
HBrO3 waterstofbromaat broomzuur BrO3–
HClO3 waterstofchloraat chloorzuur ClO3–
HIO3 waterstofjodaat joodzuur IO3–
HNO3 waterstofnitraat salpeterzuur NO3–
H2SO3 waterstofsulfiet zwaveligzuur SO32–
HNO2 waterstofnitriet salpeterigzuur NO2–
Dit is slechts een beperkte lijst van mogelijke zuren. De naamgeving zal nog verder uitgediept worden in de derde graad.
2.3.4 Voorbeelden uit het dagelijks leven
Ook de zuren kennen heel wat toepassingen. Om de lampjes in je kerstboom te doen branden of de afstandsbediening van de televisie te laten werken, heb je batterijen nodig. Hierin zitten zowel zuren als basen (hydroxiden) in verwerkt. Batterijen vormen een opslagplaats voor elektrische energie.
De exacte chemische verklaring achter de werking van een batterij wordt verder toegelicht in thema 5.
Misschien drink je wel eens graag frisdrank? In heel wat frisdranken, waaronder cola, wordt fosforzuur als additief gebruikt. H3PO4 is een ‘niet-natuurlijke extra stof’ die aan cola wordt toegevoegd om voor de frisse, zure citrussmaak te zorgen.
Cola kan ook als roestverwijderaar gebruikt worden. Het aanwezige fosforzuur zet roest om in water en fosfaat. Hierdoor zal de roestlaag makkelijker oplossen en verdwijnen. Let wel op: te veel cola op een geroest metaal aanbrengen kan ook voor verkleuring of aantasting van het oppervlak zorgen. Hoe hoger de concentratie aan waterstoffosfaat, hoe groter het corrosief gehalte.
Daarnaast zorgt fosforzuur (voedingszuur) ook voor een verhoogde zuurtegraad. Doel? Gisten en bacteriën tegenwerken en zo de houdbaarheid van voedingsmiddelen verlengen. Op het etiket wordt de aanwezigheid van deze smaakversterker en zuurteregelaar vermeld onder de code E338.
Een van de meest gekende zuren is waterstofchloride (HCl) of zoutzuur. Deze kleurloze vloeistof heeft een prikkelende en irriterende geur. Het kent vooral zijn toepassing in de industriële wereld waarbij het gebruikt wordt als hechtingsmiddel om beton bijvoorbeeld van een verflaag te voorzien. Verder is zoutzuur ook een effectief schoonmaakmiddel voor het weghalen van roest, kalk en vetten. Zo gebruikt men een zoutzuuroplossing om kalkresten (afkomstig van het cement) van een tegeloppervlak te verwijderen. Je vindt het ook terug in je lichaam. De maag produceert zoutzuur om voedsel beter te kunnen verteren en bacteriën te doden.
Door de hoge zuurtegraad draagt het gebruik van dit zuur heel wat gevaren met zich mee. In laboratoria wordt daarom vaak een verdunde versie gebruikt, waarbij de waterstofchlorideoplossing is aangelengd met water. Het dragen van de juiste bescherming blijft wel steeds noodzakelijk!
Ook zwavelzuur (diwaterstofsulfaat H2SO4) kent heel wat toepassingen in ons dagelijks leven. Door de gele, vaste stof ‘zwavel’ te verbranden, hierbij wordt SO2 gevormd, en vervolgens te laten reageren met water ontstaat dit uiterst bijtend zuur. Het komt dan ook vooral, net zoals zoutzuur, in verdunde vorm voor. Maar waarvoor wordt dit zuur dan gebruikt? Als zwavelzuur in contact komt met water ontstaat er een heftige exotherme reactie. Door de warmte die vrijkomt, kan het gebruikt worden als gootsteenontstopper om de afvoerpijp vrij te maken van verontreinigingen. Toch is dit gevaarlijk voor gebruik. Het kan leiden tot ‘spatten’, wat ernstige brandwonden en letsels kan veroorzaken. Een minder gevaarlijk alternatief voor huishoudelijk gebruik is een ontstopper van natriumhydroxide (NaOH). Verder vormt het, in combinatie met gedemineraliseerd water, een belangrijke component in auto-batterijen.
De meest belangrijke toepassing van H2SO4 is de productie van meststoffen. De aanwezigheid van zwavel in de bodem is essentieel voor de vorming van eiwitten, aminozuren en enzymen. Dit is noodzakelijk voor een vlotte groei van planten.
En tot slot, een giftig gas dat bekend staat als de geur van rotte eieren, is waterstofsulfide of H2S Je kan dit binaire zuur aantreffen in kruipkelders, brouwerijen, tankwagens, riolen, waterputten, tijdens de winning van aardolie ... Wanneer je de sterke geur plotseling niet meer ruikt, is het zuur in een te hoge concentratie aanwezig waardoor het je reukzenuwen aantast. Dit kan dodelijk zijn, vandaar dat H2S ook wel de sluipende moordenaar wordt genoemd.
Een veelvoorkomend natuurfenomeen is zure regen. Iedere dag opnieuw komen door onder andere de vele industrie en het drukke verkeer vervuilende stoffen in de lucht terecht. Vooral het vrijgekomen van NO2 en SO2 vormen de oorzaak van dit fenomeen. Als deze gassen reageren met water, ontstaan er zuren:
NO2 + H2O → HNO3 (waterstofnitraat)
SO2 + H2O → H2SO4 (waterstofsulfaat)
Door middel van wind en wolken worden deze stoffen verspreid. Regen en sneeuw zorgen er bijgevolg voor dat deze zuren op bomen, in de bodem en wateroppervlakten zoals rivieren terecht komen. Dit kan leiden tot het ‘afsterven’ van bomen, vissterfte door de aangepaste zuurtegraad van het water en een verslechterde bodemkwaliteit.
2.4 Zuurtegraad
2.4.1 Wat betekent het begrip zuurtegraad?
Niet iedere oplossing is even zuur. Zo is het citroensap dat je over een fruitsalade sprenkelt veel zuurder dan de dressing op een salade. Om te bepalen hoe zuur een oplossing is, moeten we kijken naar de zuurtegraad. Dit wordt ook wel de pH-waarde van een oplossing genoemd. De pHwaarde is een getal tussen 0 en 14: hoe lager het getal, hoe zuurder de oplossing is.
Alle mogelijke pH-waarden worden getoond in de pH-schaal. De pH-schaal drukt met een cijfer uit of een oplossing een sterk/zwak zuur of base is. Een oplossing kan drie mogelijke karakters aannemen:
zuur
pH < 7: de oplossing heeft een zuur karakter (hoge zuurtegraad), pH = 7: de oplossing heeft een neutraal karakter, pH > 7: de oplossing heeft een basisch karakter (lage zuurtegraad).
sterke base
Kortom, hoe lager de pH-waarde, hoe hoger de zuurtegraad en hoe sterker het zuur. Hoe hoger de pH-waarde, hoe zwakker het zuur en sterker het basische karakter van de oplossing.
Onderzoek met de applet van PHET de zuurtegraad van volgende oplossingen.
batterij kippensoep ontstopper
melk frisdrank spit bloed
pH:
pH:
pH:
pH:
pH:
Een verschil van 1,0 pH betekent dat de zuurtegraad 10 keer sterker is geworden.
Bijvoorbeeld: een oplossing met pH 3 is 10 keer zuurder dan een oplossing met pH 4 of 100 keer zuurder dan een oplossing met pH 5. Dit komt doordat de pH-schaal logaritmisch is met een grondtal 10. Logaritmen zal je leren in de lessen wiskunde in de derde graad.
ammoniakoplossing maagtabletten
batterij maagzuur citroen
frisdrank tomaat koffie melk water bloed eiwit zeep bleekmiddel ontstopper
neutraal
De term ‘pH’ werd voor het eerst beschreven door de Deense biochemicus Søren Peter Lauritz Sørensen in 1909. pH is een afkorting voor ‘power of hydrogen’ of ‘kracht van waterstof’.
Wanneer je een base in een oplossing brengt, zal deze splitsen (dissociëren) in postieve metaalionen en negatieve hydroxide-ionen, bijvoorbeeld: NaOH → Na+ + OH–
Een zuur daarentegen zal splitsen (ioniseren) in positieve waterstofionen en negatieve zuurrestionen, bijvoorbeeld: HCl → H+ + Cl–
Bij een neutrale oplossing is het zuur-basekarakter van de oplossing in evenwicht. Het aantal waterstofionen en hydroxide-ionen zijn dus gelijk. Bij een zuur is er een overmaat aan waterstofionen (H+), terwijl bij een base net meer hydroxide-ionen (OH–) zijn.
Kortom, het zuur-basekarakter kan gelinkt worden aan de concentratie waterstof- en hydroxide-ionen die in de oplossing aanwezig zijn. Dit zal verder uitgediept worden in de derde graad.
2.4.2 Zuurtegraad bepalen
Verder is iedere pH-waarde ook gelinkt aan een bepaalde kleur. Om aan de hand van een kleur de zuurtegraad van een oplossing te bepalen, kan je gebruik maken van zuur-base indicatoren. Dit zijn stoffen die je aan een oplossing kan toevoegen en bij verschillende pH-waarden steeds een andere kleur zullen vertonen. Wanneer je deze kleuren vergelijkt met de kleuren op de pH-schaal, kan je bepalen of de oplossing eerder een zuur, neutraal of basisch karakter heeft.
Een voorbeeld van een veelgebruikte zuur-base indicator is lakmoes. Deze indicator kan zowel in poedervorm als in vorm van papieren strips gebruikt worden. Het omslaggebied van lakmoes ligt tussen pH 5,0 en 8,0. Dit betekent dat dit het pH-interval is waarbinnen de kleurverandering zal plaatsvinden. Wanneer de pH-waarde van een oplossing lager is dan 5,0 zal het lakmoes een rode kleur vertonen. Is de pH-waarde hoger dan 8,0? Dan kleurt de indicator blauw. Een rode kleur komt overeen met een zure oplossing, een blauwe kleur met een basisch midden.
Je kan ook gebruik maken van neutrale pH-teststrips. Door enkele druppels van de oplossing op het indicatorpapier te brengen, zal de strip verkleuren. Vergelijk de kleur met de kleuren op de pH-schaal en bepaal zo de overeenkomstige pH-waarde.
zuur neutraal base
Zuur-base indicatoren worden niet enkel gebruikt in de chemische wereld. Om de kwaliteit van bijvoorbeeld zwembadwater te controleren, is het ook van belang om onder andere de zuurtegraad na te gaan. Dit kan zowel met papieren strips als een digitale pH-meter.
Is de pH-waarde te hoog of te laag? Dan moet je doseren door bepaalde zure of basische oplossingen toe te voegen aan het water. Zo voorkom je het ontstaan van algen of groene verkleuring van het water.
We spreken dus over een neutrale zuurtegraad, zuur en base. Er bestaan ook stoffen die zullen proberen de pH-waarde stabiel te houden. Dit noemen we bufferende stoffen of kortweg buffers. Dit bespreken we later.
In professionele laboratoria of bedrijven is het erg belangrijk om steeds zo nauwkeurig mogelijk aan het werk te gaan. Aangezien pH-strips niet nauwkeurig genoeg zijn, maken ze hoofdzakelijk gebruik van digitale pH-meters. Deze moeten regelmatig vervangen worden in verband met mogelijke gebruikssporen die resultaten kunnen beïnvloeden.
2.5 Zouten
2.5.1 Wat zijn zouten?
Bekijk volgende voorbeelden.
zout sodakristallen gips grondverbeteraar bestanddeel vaccinatie
Na2CO3 CaSO4 K2SO4 (NH4)2CO3
Welk(e) atoom(groep) hebben ze gemeenschappelijk?
Markeer in iedere brutoformule het metaalion.
Wat zijn de niet-gemarkeerde delen in iedere formule?
Met andere woorden: zouten zijn de enige stofklasse zonder eenduidige functionele groep.
Zouten zijn ionverbindingen van één of meerdere positieve geladen metaal-of ammoniumionen met één of meerdere negatieve geladen zuurrestionen.
2.5.2 Vorming van zouten
De stof NaCl ontstaat na een reactie tussen NaOH en HCl.
Tot welke stofklassen behoort NaOH?
Tot welke stofklassen behoort HCl?
De gevormde stoffen die ontstaan door een hydroxide te laten reageren met een zuur zijn zouten
2.5.3 Soorten zouten
Symbolische voorstelling
M x Z y index (x,y ∈ ℕ0) geeft aan hoeveel metaal-of ammoniumionen en zuurrest-ionen er voorkomen in de verbinding.
Soorten zouten
Binaire zouten: zijn zouten die bestaan uit 2 verschillende atomen. Ze ontstaan bij het reageren van een hydroxide met een binair zuur.
Algemene reactievergelijking: M(OH)x + H x nM → M x nM y = M x Z y
Ternaire zouten: zijn zouten die bestaan uit 3 verschillende atomen. Ze ontstaan bij het reageren van een hydroxide met een ternair zuur.
Algemene reactievergelijking: M(OH)x + H x nMO y → M x nMO y = M x Z y
Systematische naamgeving
Binaire zouten
M x Z y
index + naam metaal/ammonium + index + zuurrest
Ternaire zouten
bromide-ion - Br– fosfaat- ion - PO43–
cloride- ion - Cl– sulfaat- ion - SO42–
cyanide-ion - CN– carbonaat-ion - CO32–fluoride-ion - F– bromaat-ion - BrO3–
jodide-ion - I– chloraat-ion - ClO3–
sulfide- ion - S2– jodaat-ion - IO3–
nitraat-ion - NO3–
sulfiet-ion - NO2–
nitriet-ion - SO3–
symbolische weergave systematische naam soort zout
Na2CO3
CaSO4
NaCl
dinatriumcarbonaat
calciumsulfaat
natriumchloride
2.5.4 Voorbeelden uit het dagelijks leven
Ternair zout want het zuurrest is afkomstig van het ternaire zuur H2CO3
Ternair zout want het zuurrest is afkomstig van het ternaire zuur H2SO4.
Binair zout want het zuurrest is afkomstig van het binaire zuur HCl.
Je komt dagelijks in contact met heel wat zouten. Natriumchloride (NaCl) oftewel keukenzout vormt een vaste waarde in de keuken. Deze witte, vaste, kristallijne stof doet vooral dienst als smaakversterker in allerhande gerechten. Misschien doe jij het wel op de frietjes?
Jaarlijks vindt in het zonnige zuiden een van de meeste bekende wielerwedstrijden plaats: ‘La Tour de France’. Urenlang de beste prestaties neerzetten op de fiets vraagt heel wat inspanning. Een ‘bidon’ gevuld met de nodige sportdrank is hierbij dan ook noodzakelijk. In deze dranken is, naast suikers in de vorm van koolhydraten, ook een bepaalde hoeveelheid zout aanwezig. Dit zorgt ervoor dat de verbrande energie en het vochtverlies door zweet in evenwicht wordt gehouden. De opgeloste zouten (elektrolyten) helpen om het vocht beter vast te houden en het lichaam zo voldoende te hydrateren. Het belangrijkste doel? De spierfuncties optimaal houden!
Je ziet heel wat sporters grijpen naar een wit kalk. Magnesiumcarbonaat (MgCO3) absorbeert zweet en zorgt voor betere grip bij het turnen, gewichtheffen, klimmen en atletiek.
Een mogelijke waterontharder is dinatriumcarbonaat (Na2CO3), ook wel soda genoemd. Door te binden aan de calcium- en magnesiumionen helpt het kalkaanslag te voorkomen. Je kan het ook gebruiken als ontvetter of poetsmiddel om bijvoorbeeld de (microgolf)oven, de vloer of het aanrecht in de keuken te reinigen. Dit is ook de reden dat soda in wasproducten zit: het helpt vetten te verwijderen. In combinatie met warm water is het ook een ideaal middel om de afvoer te ontstoppen.
Ooit al eens een gipsverband rondom je hand of voet gekregen?
Calciumfosfaat (Ca3(PO4)2 is een zout dat water kan opnemen in zijn kristalstructuur, waardoor een hydraat (een zout dat water kan opnemen in zijn kristalrooster) ontstaat. Dit hydraat vormt een hard materiaal dat bekendstaat als gips. Bij het aanbrengen van een gipsverband komt calciumfosfaat in contact met water, wat het uithardingsproces activeert. Met het gips blijft het bot mooi op zijn plaats en wordt er bescherming geboden.
Om ervoor te zorgen dat je wasmachine je kleren iedere keer opnieuw volledig reinigt of de glazen uit de vaatwasser geen kalkaanslag hebben, is er een waterontharder (ontkalker) aanwezig in de machine. Deze dient, zoals de naam al doet vermoeden, om de kalk uit het leidingwater te verwijderen. Kalkarm water wordt ook wel zacht water genoemd. Zijn je kleding en glazen toch niet helemaal proper? Of is er een witte aanslag op je (douche)kraan? Dan zou het kunnen dat er veel kalk (calciumcarbonaat CaCO3) in het bodemwater aanwezig is en je dus wast met ‘hard water’. Je zal bijgevolg ook meer wasmiddel nodig hebben om voldoende schuim te creëren.
Calciumcarbonaat (CaCO3) heeft een brede waaier aan toepassingen. In de industriële wereld staat het bekend als een belangrijke grondstof voor cement, terwijl de landbouwers dit zout gebruiken om de zuurtegraad van de bodem stabiel te houden. Zelf gebruik je het onbewust iedere ochtend en avond tijdens het poetsen van je tanden. Calciumcarbonaat zit namelijk in tandpasta met als doel tandplak of verkleuringen grotendeels te verwijderen.
2.6 Synthese
samengestelde stoffen
anorganische stoffen
hydroxiden zuren oxiden
organische stoffen
metaaloxiden nietmetaaloxiden ternair zuur
binair zuur
binair zout Z = nMO x Z = nM M(OH)x + H x Z M x Z y zouten
ternair zout
3 Vorming van anorganische verbindingen
Eerder in dit thema leerde je dat de anorganische of minerale verbindingen ingedeeld kunnen worden in 4 stofklassen: oxiden, hydroxiden, zuren en zouten.
Met uitzondering van de zouten heeft iedere anorganische verbindingsklasse een functionele groep: een steeds terugkerende atoom- of atoomgroep, specifiek aan die stofklasse.
oxiden hydroxiden zuren zouten
MO of nMO MOH
3.1 Oxidatiegetal
De algemene brutoformules tonen de structuur van een oxide, hydroxide, zuur of zout.
Om zelf de brutoformule van een anorganische stof te bepalen, kan je gebruik maken van het oxidatiegetal (OG)
Het oxidatiegetal of bindingsvermogen van een element is een Romeins cijfer dat aangeeft hoeveel elektronen dat een atoom opneemt of afgeeft om een ion te vormen.
Geeft het atoom elektronen af? Dan heeft dat element een positief oxidatiegetal (bv. OG (Na) = +I)
Neemt het atoom elektronen op? Dan heeft dat element een negatief oxidatiegetal (bv. OG (S) = -II)
Er zijn enkele regels rond het gebruik van oxidatiegetallen (OG).
Deze moet je uit het hoofd studeren.
Regel 1: edelgassen (8ste hoofdgroep, groep 0 in het periodiek systeem) hebben geen OG.
Regel 2: het oxidatiegetal van een element in een enkelvoudige stof is 0. voorbeelden: P4: OG (P) = 0, Cl2: OG (Cl) = 0, H2: OG (H) = 0
Regel 3: het oxidatiegetal van een ion komt overeen met de lading van het ion. voorbeelden: OG (Cl-) = -I, OG (Mg2+) = +II
Regel 4: in een samengestelde stof bezitten sommige elementen meer dan één oxidatiegetal.
Algemeen geldt dat: het OG van de elementen uit groep Ia, IIa, IIIa, VIa en VIIa in het periodiek systeem overeenkomt met het groepsnummer.
De elementen in de eerste drie hoofdgroepen geven elektronen af en zullen dus een positief oxidatiegetal hebben.
bv. Ca staat in groep IIa: OG (Ca) = +II
De elementen in groep VIa en VIIa nemen elektronen op en zullen dus een negatief oxidatiegetal hebben.
bv. Cl staat in groep VIIa: OG(Cl) = -I
de oxidatiegetallen van de elementen F, O, H en de OH-groep in een hydroxide zijn steeds hetzelfde in een samengestelde stof.
OG (H) = +I
OG (O) = -II
OG (F) = -I
OG(OH) = -I
Regel 5: in een neutrale molecule is de som van de oxidatiegetallen van de atomen altijd gelijk aan 0
bv. Ca(OH)2 : OG (Ca) + 2 OG (OH) = 2 + 2 (-1) = 2 – 2 = 0
Er zijn enkele elementen waarvan je het oxidatiegetal niet zelf moet bepalen uit het periodiek systeem.
Bepaalde atomen kunnen, afhankelijk van de verbinding, meer dan één oxidatiegetal bezitten.
Bv. Fe2O3 met OG(Fe) = + III
FeSO4 met OG (Fe) = + II
Gebruik hiervoor de hulpkaart met oxidatiegetallen.
3.2
Formulevorming
Om de brutoformule van een anorganische verbinding te bepalen, kan je steeds eenzelfde stappenplan toepassen. Je gaat als volgt te werk:
1 Schrijf de symbolen van de elementen in de juiste volgorde naast elkaar.
• de functionele groep staat steeds achteraan bij de oxiden (O) en hydroxiden (OH),
• de functionele groep van de zuren (H) plaats je als eerste voor het zuurrest,
• bij de zouten staat het zuurrest ook als laatste.
2 Noteer onder de elementen de bijhorende oxidatiegetallen.
• de zuurresten vormen één geheel, je moet de elementen dus NIET afzonderlijk van elkaar bekijken
3 Pas de kruisregel toe.
4 Schrijf de absolute waarde van ieder oxidatiegetal als index bij het andere element.
• Controleer steeds of in een neutrale anorganische molecule de som van de oxidatiegetallen gelijk is aan 0.
• Is de index niet gelijk aan 1? Plaats dan rond de OH-groep of het zuurrest haakjes. Deze elementen horen samen!
• Index 1 noteer je nooit!
5 Vereenvoudig de indices indien mogelijk!
Voorbeelden
oxide van calcium zout gevormd tussen metaal magnesium en het fosfaatzuur
1 en 2 : Mg PO4 + II – III
5 Beide indices zijn deelbaar door 2. → Na vereenvoudiging: CaO Controle
+ II – II index 1 1 + 2 – 2 = 0
Systematische naam: calciumoxide
Afgeleid van het zuur H3PO4 3 Mg PO4 + II – III 4 Mg3(PO4)2
5 Geen verdere vereenvoudiging mogelijk.
Controle
Mg3 (PO4)2
+ II – III index 3 2 + 6 – 6 = 0
Systematische naam: trimagnesiumdifosfaat
4 Verder oefenen
Indeling van samengestelde stoffen
1
Geef drie kenmerken van organische stoffen.
Geef drie kenmerken van anorganische stoffen.
2 Is de afbeelding organisch (O) of anorganisch (A)? Noteer in het kader onder de afbeelding.
3 Is de stof organisch (O) of anorganisch (A). Noteer een verklaring. stof organisch (O) of anorganisch (A) verklaring
Cl H
NaHCO3
4 Leg het verschil uit tussen een organische- en anorganische stof aan de hand van onderstaande voorbeelden.
Omcirkel de organische stof.
Anorganische stoffen oxide
5 a Geef de algemene formule van een metaaloxide:
b Geef de algemene formule van een niet-metaaloxide:
6 Vul het kader aan.
symbolische weergave
systematische naam
hydroxiden
7 Geef de algemene formule van een hydroxide:
8 Vul het kader aan.
symbolische weergave
KOH
systematische naam
calciumdihydroxide
Al(OH)3
NH4OH
lithiumhydroxide
9 Ward kreeg op zijn toets van chemie de vraag om alle hydroxiden te omcirkelen. Hij duidde ook volgende stof aan: Si(OH)4. Toch is dit niet correct. Waarom?
10 Om je haren te verven is er een mengsel van kleurcrème en waterstofperoxide nodig. Waterstofperoxide zorgt voor het openen van de haarschubben zodat de nieuwe kleur kan opgenomen worden.
Vul aan: H2O2 is een
zuren
11 a Geef de algemene formule van een binair zuur:
b Geef de algemene formule van een ternair zuur:
12 Wat is het verschil tussen een binair- en ternair zuur?
13 Is het zuur een binair of ternair zuur? Noteer de wetenschappelijke naam van elk zuur in de juiste kolom: HBr, H2CO3, H2S, H3PO4, HIO3 binair zuur ternair zuur
14 Vul het kader aan.
symbolische weergave
systematische naam triviale naam
zoutzuur
waterstoffosfaat
HNO3
waterstofcarbonaat
H2SO4
15 Verbind de zuurresten met de overeenkomstige lading van het zuurrest-ion.
BrO3 -PO4 -NO2 -CO3 - Cl -CN -SO3 – 2– 3–
16 Scan de Qr-code en lees het artikel. Los de vragen op.
a Over welke zuurrest wordt er gesproken in het artikel?
b Van welk zuur is dit zuurrest afgeleid?
c Noteer de bijhorende brutoformule, systematische en triviale naam.
d Is dit een binair of ternair zuur? Waarom?
17 Bekijk de zuren in oefening 14. Welk zuur vormt een uitzondering in het lijstje? Leg uit.
zuurtegraad
18 Duid aan met <, =, >.
19 De leerkracht geeft de opdracht om van enkele (onbekende) oplossingen de zuurtegraad te bepalen. Vervolgens los je onderstaande vragen op als verwerking.
a De digitale pH-meter toont bij oplossing A een waarde van 5,6 en heeft dus een karakter.
Omcirkel de bijhorende verkleuring als je methyloranje als indicator zou gebruiken. bloed
b Welke kleur vertoont de indicator lakmoes in een zuur, basisch en neutrale oplossing? Noteer boven iedere maatbeker het juiste karakter.
c Je gebruikt de indicator fenolftaleïne om de zuurtegraad van oplossingen B en C te bepalen. Beide oplossingen hebben een pH-waarde kleiner dan 7, maar oplossing B vertoont een oranje kleur en oplossing C kleurloos. Verklaar.
= 0-3
= 4-7
= 8-10
20 Een transparante frisdrank heeft een pH-waarde van 4. Welke zuur-base-indicator kan je hierbij best niet gebruiken om dit aan te tonen? Waarom niet?
zouten
21 Geef de algemene formule van een zout:
22 Waarin onderscheidt een zout zich ten opzichte van andere stofklassen? pH = 11-14
23 Vul het kader aan.
symbolische weergave
CaCO3
Mg3(PO4)
systematische naam binair of ternair zout
aluminiumtrifluoride
natriumchloride
dialuminiumtricarbonaat
24 Aluminiumfosfaat is een ternair zout. Waarom?
25 Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) is het niet gezond om meer dan 5 g keukenzout te eten per dag. De aanwezigheid van natriumatomen in je dieet verhoogt namelijk de kans op hart- en vaatziekten. Keukenzout vervangen door kaliumzout kan een mogelijke oplossing vormen. Al is hier ook een nadeel aan verbonden: het is niet geschikt voor nierpatiënten.
bron: vrtnws.be
a Welk zout kan je best zo veel mogelijk vermijden? Noteer de brutoformule, systematische en triviale naam.
b Welk zout kan een alternatief vormen? Noteer de brutoformule.
c Zijn dit voorbeelden van binaire of ternaire zouten? Verklaar.
26 Vul de tabel in.
symbolische weergave
systematische naam stofklasse CaO HNO2
bariumdihydroxide
zwaveltrioxide
koperdichloride
HBrO3
stikstofmonoxide
Fe(OH)3
27 a Omcirkel de organische stoffen.
Ca(OH)2 H2S NaCl C12H22O11 H2O H3PO4
HgO AlPO4 NaOH Fe2O3 H2SO4 C5H8
HNO3 NaNO3 K2O NH4OH C6H12O6 HCl
b Groepeer de anorganische stoffen volgens functionele groep.
28 Lees de krantenartikelen. Noteer de bijhorende formule en/of naam van de toepassing.
Het antigifcentrum trekt een duidelijke conclusie uit de jaarcijfers:‘Verplicht …-meters in iedere woning! Het geurloze, kleurloze en vooral giftige gas heeft niet zomaar de bijnaam sluipende moordenaar.”
Systematische naam:
Chemische formule:
Stofklasse:
Woordvoerder van het ‘ISAAConderzoeksteam’ bevestigd: roestvorming blijkt oorzaak van instorting brug.
Systematische naam:
Chemische formule:
Stofklasse:
Laborant naar spoed met zware brandwonde op hand na onvoorzichtig gebruik van waterstofchloride: ‘Vooraleer ik zag dat er een barst zat in het bekerglas, was het al te laat…’
Triviale naam:
Chemische formule:
Stofklasse:
Winkelketen Etos roept massaal op om tandpasta van het merk ‘ISAACTEETH’ terug te brengen. “Na klinisch onderzoek blijkt er een te hoge concentratie calciumcarbonaat aanwezig te zijn, wat blijvende schade aan de tanden kan veroorzaken.”
Chemische formule:
Stofklasse:
Politiezone POL zet nieuwe campagne op poten rondom lachgas. “Uit onze enquête blijkt dat 65% van de deelnemers zich niet bewust is van de gevaren die schuilen achter het gebruik van dit verdovende middel.”
Systematische naam:
Chemische formule:
Stofklasse:
29
Lees de teksten en los de vragen op.
a In het menselijk lichaam is een stabiele pH-waarde ook van belang. Zo heeft het bloed van een gezond persoon een zuurtegraad tussen 7,35 en 7,45. Heel wat factoren beïnvloeden deze waarden waardoor het bloed mogelijks meer zuur of base kan worden. Dit kan nefaste gevolgen hebben voor het functioneren van je lichaam.
Zo is het tijdens een fysieke inspanning belangrijk om rustig te blijven ademhalen. Tijdens een te snelle ademhaling (hyperventilatie) zal je snel veel koolstofdioxide uitademen. Wanneer deze stof in je bloed terecht komt, reageert het met water en wordt er koolzuur gevormd. Doordat je veel sneller koolstofdioxide uitademt dan normaal, is de concentratie hiervan in je bloed eerder laag en is er bijgevolg dus ook een beperkte productie van koolzuur. Adem je te traag? Dan zal het gevormde koolstofdioxide zich net ophopen met een verhoogde concentratie koolzuur in het bloed.
Welke stof produceer je tijdens het uitademen? Noteer de brutoformule en systematische naam.
Tot welke stofklasse behoort deze stof?
Welke stof wordt er gevormd in het bloed tijdens de ademhaling? Noteer de brutoformule, systematische naam en triviale naam.
Wat is de bijhorende reactievergelijking van deze chemische reactie? Zorg dat wet van behoud van atomen voldaan is.
Tot welke stofklasse behoort deze gevormde stof?
b Ovenhapjes, kroketten, gevulde kalkoen, chocomousse of een kerststronk, je zal ze tijdens de feestdagen misschien wel meermaals op je bord zien passeren. Het vele, lekkere eten is een traditie maar kan jammer genoeg ook leiden tot zure oprispingen. Om het zure, branderige gevoel in je keel te verlichten, kunnen geneesmiddelen met calciumcarbonaat een oplossing vormen. Het heeft als doel maagzuur gedeeltelijk te neutraliseren door een drijvende beschermlaag te vormen bovenop de maaginhoud. Zo wordt voorkomen dat het maagzuur uit de maag zou ontsnappen via de keel.
Welke stof kan maagzuur neutraliseren? Noteer de systematische naam en brutoformule.
Tot welke stofklasse behoort deze stof? Leg uit.
Is de anorganische verbinding binair of ternair? Leg uit.
30 Vul de tabel in.
Kies bij de stofklasse uit: metaaloxide, niet-metaaloxide, hydroxide, binair zuur, ternair zuur, binair zout, ternair zout.
symbolische weergave
systematische naam stofklasse
looddinitraat
dichroomtrisulfiet
NH4Br
LiO3
dichloorhepta-oxide
magnesiumdichloraat
HgS
AgSO4
nikkelhydroxide
waterstofbromide
HNO2
N2O
mangaandioxide
Mg(OH)2
31 Welke kleur verkrijgt lakmoes in een ammoniakoplossing?
Vorming van anorganische verbindingen
32 Welke anorganische stof wordt er gevormd?
1 Bepaal eerst de nodige oxidatiegetallen.
2 Vorm de brutoformule.
3 Noteer de systematische naam.
a oxide van silicium
d hydroxide van tin (+IV)
b oxide van beryllium
e zout gevormd tussen het metaal kalium en het cloridezuurrest
c hydroxide van barium
f zout gevormd tussen het metaal natrium en het carbonaatzuurrest
33 Welke anorganische stof wordt er gevormd? Vul de tabel verder aan.
element met positief OG element met negatief OG brutoformule systematische naam stofklasse
S
34 Vorm de gevraagde anorganische verbindingen. Gebruik tussenstappen indien nodig.
a Het oxide van lood (+IV).
Brutoformule:
Systematische naam:
b Hydroxide van lood (+IV).
Brutoformule:
Systematische naam:
c Het zout gevormd tussen lood (+IV) en het fosfaatzuurrest.
Brutoformule:
Systematische naam:
35 Vul de tabel aan.
Gebruik de notitiebladen achteraan deze module om de brutoformule te bepalen.
ion met positief OG ion met negatief OG brutoformule systematische naam
Ba CO32– bariumcarbonaat salpeterzuur kobaltdichloride zilverhydroxide di-ijzertrioxide
36 Vorm de brutoformule en formuleer de systematische naam van de beschreven anorganische stof. Let op, er zijn meerdere juiste antwoorden.
a Een hydroxide waarbij het metaal een OG heeft van +III.
b Een zout waarbij het metaal een OG heeft van +II en bindt aan een zuurrest met een OG van -II.
c Een niet-metaaloxide waarbij het niet-metaal een OG heeft van +IV.
d Een zuur waarbij het OG van zuurrest -III is.
e Een zout waarbij het OG van het zuurrest kleiner is dan dat van het metaal.
f Een metaaloxide waarbij het OG van het metaal kleiner is dan dat van het oxide.
g Een zout waarbij de index van het metaal 2 is.
h Een zout waarbij de index van het sulfaatzuurrest gelijk is aan dat het OG.
i Een niet-metaaloxide waarbij de index van het niet-metaal dubbel zo groot is als die van het oxide.
j Een zout waarbij het metaal uit groep IIa komt.
k Een hydroxide waarbij het metaal uit groep Ia komt.
l Een oxide waarbij het metaal of niet-metaal uit periode 3 komt.
Gebruik de notitiebladen achteraan deze module.
37 Wanneer je waterstofperoxide (H2O2) aanlengt met water kan het dienen als mondspoeling na een kaakoperatie. Waarom schrijft men de brutoformule van waterstofperoxide niet vereenvoudigt als HO?
38 De metalen uit groep Ia, IIa, IIIa, bezitten enkel een positief oxidatiegetal. Waarom?
An apple a day, keeps the doctor purple color away!
Wanneer je rode kool gaat stoven, zal het eindresultaat een minder rode kleur bevatten. Je herkent eerder een paarse, donkerblauw kleur. Een appel of wat azijn toevoegen kan wonderen doen.
Oriëntatie
Onderzoeksvraag
Stel een onderzoeksvraag op.
Hyothese
Geef een antwoord op de onderzoeksvraag.
Voorbereiding
Benodigdheden stoffen
rode kool azijn 1 appel pan kookvuur zuur-base indicatoren
Werkwijze
1 Stoof een portie rode kool en bewaar het.
2 Stoof vervolgens een nieuwe portie rode kool.
3 Giet bij deze tweede portie een scheutje azijn. (alternatief: een appel bij de rode kool stoven).
4 Test de pH-waarde van beide resultaten.
Uitvoering
Waarneming
Vergelijk de kleur van beide porties. Wat stel je vast?
Wat is de invloed van de toevoeging van de scheut azijn/appel op de zuurtegraad van de bereide kool.
Gebruikte indicatoren:
Zuurtegraad van rode kool zonder toevoeging van een zuur:
Zuurtegraad van rode kool met toevoeging van een zuur:
Reflectie
Besluit
De kleur van de rode kool wordt bepaald door de aanwezige anthocyaninen.
Verzamel meer informatie en verklaar waarom de rode kleur kan behouden blijven na het toevoegen van een appel of azijn.
STUDIEWIJZER
paginanummer
Ik kan de verschillen tussen organische en anorganische stoffen benoemen en herkennen. 6-7
Ik kan uitleggen wat een functionele groep is en deze herkennen in een anorganische verbinding. 8, 9, 13, 17
Ik kan uitleggen hoe stoffen worden onderverdeeld in stofklassen. 10, 15, 19, 26
Ik kan toelichten hoe oxiden zijn opgebouwd. 9
Ik herken oxiden aan de brutoformule en kan ze onderverdelen in metaal- en niet-metaaloxiden. 10
Ik kan de systematische naam van een oxide formuleren. 10-11
Ik ken enkele toepassingen van oxiden in het dagelijks leven. 11-13
Ik kan toelichten hoe hydroxiden zijn opgebouwd. 14
Ik herken hydroxiden aan de brutoformule. 15
Ik kan de systematische naam van een hydroxide formuleren. 15-16
Ik ken enkele toepassingen van hydroxiden in het dagelijks leven. 16
Ik kan toelichten hoe zuren zijn opgebouwd. 17-18
Ik herken zuren aan de brutoformule en kan ze onderverdelen in binaire- en ternaire zuren. 18-19
Ik kan de systematische naam van een zuur formuleren. 19
Ik ken enkele toepassingen van zuren in het dagelijks leven. 20-21
Ik kan de zuurtegraad van een (onbekende) oplossing bepalen met behulp van verschillende zuur-base indicatoren of een (digitale) pH-meter. 22-24
Ik herken zouten aan de brutoformule. 25
Ik kan zouten onderverdelen in binaire- en ternaire zouten op basis van het zuurrest. 26-27
Ik kan toelichten hoe zouten zijn opgebouwd. 25
Ik kan de systematische naam van een zout formuleren. 26-27
Ik ken enkele toepassingen van zouten in het dagelijks leven. 27
Ik kan de brutoformule van een anorganische stof opstellen aan de hand van oxidatiegetallen . 29-31 ik ken het!
aan de hand van oxidatiegetallen.
Colofon
Auteur Dries De Laet - Noortje Duysters – Nathalie
Vanneste
Eerste editie
Bestelnummer 90 808 0566 (module 1 van 6)
ISBN 978 90 4865 144 3
KB D/2024/0147/149
NUR 126
Thema YPMP3
Wil je meer weten over deze methode chemie? Surf naar isaac-chemie.diekeure.be
Verantwoordelijke uitgever die Keure, Kleine Pathoekeweg 3, 8000 Brugge RPR 0405 108 325 - © die Keure, Brugge
Niets uit deze uitgave mag verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt worden door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke wijze ook zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. No parts of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other means without written permission from the publisher. De uitgever heeft naar best vermogen getracht de publicatierechten volgens de wettelijke bepalingen te regelen.
Zij die niettemin menen nog aanspraken te kunnen doen gelden, kunnen dat aan de uitgever kenbaar maken.
Die Keure wil het milieu beschermen. Daarom kiezen wij bewust voor papier dat het keurmerk van de Forest Stewardship Council® (FSC®) draagt. Dit product is gemaakt van materiaal afkomstig uit goed beheerde, FSC®-gecertificeerde bossen en andere gecontroleerde bronnen.
Heb je vragen of wens je een presentatie op school? Contacteer jouw educatief adviseur. 850001399
