GENIE Chemie GO! 3 leerschrift 1u

GENIE

Via www.diddit.be heb je toegang tot het onlineleerplatform bij GENIE Activeer je account aan de hand van de onderstaande code en accepteer de gebruiksvoorwaarden. Kies je ervoor om je aan te melden met je Smartschool-account, controleer dan zeker dat je e-mailadres aan dat account gekoppeld is. Zo kunnen we je optimaal ondersteunen.

GENIE

LET OP: ACTIVEER DEZE LICENTIE PAS VANAF 1 SEPTEMBER; DE LICENTIEPERIODE START VANAF ACTIVATIE EN IS 365 DAGEN GELDIG.

!Fotokopieerapparaten zijn algemeen verspreid en vele mensen maken er haast onnadenkend gebruik van voor allerlei doeleinden. Jammer genoeg ontstaan boeken niet met hetzelfde gemak als kopieën. Boeken samenstellen kost veel inzet, tijd en geld. De vergoeding van de auteurs en van iedereen die bij het maken en verhandelen van boeken betrokken is, komt voort uit de verkoop van die boeken.

In België beschermt de auteurswet de rechten van deze mensen. Wanneer u van boeken of van gedeelten eruit zonder toestemming kopieën maakt, buiten de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen, ontneemt u hen dus een stuk van die vergoeding. Daarom vragen auteurs en uitgevers u beschermde teksten niet zonder schriftelijke toestemming te kopiëren buiten de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen. Verdere informatie over kopieerrechten en de wetgeving met betrekking tot reproductie vindt u op www.reprobel.be.

Ook voor het digitale lesmateriaal gelden deze voorwaarden. De licentie die toegang verleent tot dat materiaal is persoonlijk. Bij vermoeden van misbruik kan die gedeactiveerd worden. Meer informatie over de gebruiksvoorwaarden leest u op www.diddit.be.

© Uitgeverij VAN IN, Wommelgem, 2024

De uitgever heeft ernaar gestreefd de relevante auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Wie desondanks meent zekere rechten te kunnen doen gelden, wordt verzocht zich tot de uitgever te wenden.

Credits

p.84 elektronenmicroscoop © VUB, p. 151 handen © Alamy/Imageselect, p. 172 Atomium, © 2021 – www.atomium.be –SOFAM, p. 181 applet energievormen © CC BY PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu, p. 189 applet coëfficiënten in reactievergelijking © CC BY PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu, p. 190 reactie tussen waterstofgas en zuurstofgas © JavaLab.org, p. 173 eigenschappen van metalen © www.metaalzoekworkshop.nl

Eerste druk, derde bijdruk 2024

ISBN 978-90-306-9941-5

Vormgeving en ontwerp cover: Shtick

Tekeningen: Geert Verlinde, Tim Boers (Studio B) D/2021/0078/68

Zetwerk: Vrijdag Grafis, Barbara Vermeersch Art. 597488/04 NUR 126

` HOOFDSTUK 3: Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom?

1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

2 Elektronenconfiguratie

` VERDIEPING: Atomen en hun isotopen: wat is de gemiddelde relatieve atoommassa < Ar>?

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in het periodiek systeem?

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE?

1 De a-groepen en hun naam

2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

` VERDIEPING: Welk belang en voorkomen hebben enkelvoudige stoffen?

THEMA 05: CHEMISCHE BINDINGEN

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd op eenzelfde manier gebonden?

1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding?

2 Welke soorten bindingen bestaan er?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een ionbinding gevormd?

1 De ionbinding

2 De formule-eenheid van ionverbindingen

3 De neutraliteitsregel

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding gevormd?

1 De atoombinding

2 De molecuulformule van atoomverbindingen

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd?

THEMA 06: KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie genoteerd?

1 Reagentia en reactieproducten

2 Wet van behoud van atomen

3 Wet van behoud van massa

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties als energiebron?

LABO’S

` ONDERZOEK 1: Labotechnieken

` ONDERZOEK 2: Massadichtheid (virtueel)

` ONDERZOEK 3: Het smeltpunt van paraffine

` ONDERZOEK 4: De geleidbaarheid van stoffen

` ONDERZOEK 5: De oplosbaarheid van stoffen

` ONDERZOEK 6: Scheidingstechnieken

` ONDERZOEK 7: Metalen herkennen

` ONDERZOEK 8: De wet van Lavoisier

` ONDERZOEK 9: Exotherm of endotherm

STEM-VAARDIGHEDEN (VADEMECUM)

METROLOGIE

• Grootheden en eenheden

• Machten van 10 en voorvoegsels

• Eenheden omzetten

• Nauwkeurig meten

• Afrondingsregels

• Formularium

STAPPENPLANNEN

• Grafieken tekenen

• NW-stappenplan

OPLOSSINGSSTRATEGIE

• Formules omvormen

• Vraagstukken oplossen

• Grafieken lezen

CHEMISCHE CONVENTIES / HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

• Te kennen elementen/symbolen

• Groepsnamen en periodenummers

• Index en coëfficiënt

• Reagentia en reactieproducten

LABO’S

• Labomaterialen

• Labotechnieken

• Veiligheidsvoorschriften

• H- en P-zinnen

SOORTEN BINDINGEN

SCHEIDINGSTECHNIEKEN

STARTEN MET GENIE

1

Opbouw van een thema

©VANIN

CHECK IN

In de CHECK IN maak je kennis met het onderwerp van het thema. In het kadertje onderaan vind je een aantal vragen die je op het einde van het thema kunt beantwoorden.

VERKEN

In de verkenfase zul je merken dat je al wat kennis hebt over het onderwerp dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis wordt hier geactiveerd.

DE HOOFDSTUKKEN

Na het activeren van de voorkennis volgen een aantal hoofdstukken Een thema bestaat uit meerdere hoofdstukken. Doorheen de hoofdstukken verwerf je de nodige kennis en vaardigheden om uiteindelijk een antwoord te geven op de centrale vraag of het probleem uit de CHECK IN.

SYNTHESE EN CHECKLIST

We vatten de kern van het thema voor je samen in de hoofdstuksynthese en themasynthese Vervolgens willen we graag dat je vorderingen maakt en dat je reflecteert op je taken en leert uit feedback. De checklist is een hulpmiddel om zelf zicht te krijgen of je de leerdoelen al dan niet onder de knie hebt.

CHECK IT OUT

In CHECK IT OUT pas je de vergaarde kennis en vaardigheden toe om terug te koppelen naar de vragen uit de CHECK IN.

©VANIN

AAN DE SLAG

In het onderdeel Aan de slag kun je verder oefenen. Je leerkracht beslist of je de oefeningen op het einde van een hoofdstuk maakt of doorheen de lessen.

` Per thema vind je op adaptieve oefenreeksen om te leerstof verder in te oefenen.

LABO

LABO’S

Ga zelf op onderzoek! Bij het onlinelesmateriaal staan een aantal labo’s om verder experimenten uit te voeren.

LEREN LEREN

• In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf notities te maken. Noteren tijdens de les helpt je om de leerstof actief te verwerken.

• Op vind je alternatieve versies van de themasynthese.

• Op vind je per themasynthese een kennisclip waarin we alles voor jou nog eens op een rijtje zetten.

2 Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

Kenniskader

We zetten doorheen het thema de belangrijkste zaken op een rijtje in deze rode kaders.

©VANIN

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT !

Met GENIE ga je zelf experimenteren en op onderzoek. Daarbij moet je natuurlijk een aantal veiligheidsvoorschriften respecteren. Die vind je terug in dit kader.

WEETJE

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of illustreert de leerstof met een extra voorbeeld.

OPDRACHT 11 DOORDENKER

Nood aan meer uitdaging? Doorheen een thema zijn er verschillende doordenkers.

Niet altijd even makkelijk om op te lossen, maar het proberen waard!

In de tipkaders vind je handige tips terug bij het uitvoeren van de onderzoeken of opdrachten.

WOORDENLIJST

Moeilijke woorden worden uitgelegd in een woordenlijst op . Die woorden springen extra in het oog door de stippellijn

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum Dat vademecum ̒GENIE in STEM-vaardigheden omvat:

• stappenplannen om een grafiek te maken, opstellingen correct te bouwen, metingen uit te voeren …;

• stappenplannen om een goede onderzoeksvraag op te stellen, een hypothese te formuleren …;

• een overzicht van gevarensymbolen en P- en H-zinnen;

• een overzicht van grootheden en eenheden;

• een overzicht van labomateriaal en labotechnieken;

• …

TIP

GENIE EN DIDDIT

HET ONLINELEERPLATFORM

BIJ GENIE

©VANIN

Een e-book is de digitale versie van het leerschrift. Je kunt erin noteren, aantekeningen maken, zelf materiaal toevoegen ...

• De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

• Je kunt vrij oefenen en de leerkracht kan ook voor jou oefeningen klaarzetten.

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht voor jou heeft klaargezet.

Hier kan de leerkracht toetsen en taken voor jou klaarzetten.

Benieuwd hoever je al staat met oefenen en opdrachten? Hier vind je een helder overzicht van je resultaten.

Meer info over diddit vind je op https://www.vanin.diddit.be/nl/leerling.

• Hier vind je het lesmateriaal per thema.

• Alle instructiefilmpjes, kennisclips, demovideo’s en labo’s zijn ook hier verzameld.

In de uitgave bieden we bovenop het beeldmateriaal verschillende 3D-beelden aan.

Denk maar aan een 3D-voorstelling van een deeltje glucose. Zo ervaar je wetenschappen op een heel nieuwe manier!

DOWNLOAD 3D-APP

WAT IS CHEMIE?

fysicochemie biofysica natuurwetenschappen

biologie chemie

biochemie

De begrippen ‘chemie’ en ‘scheikunde’ worden weleens door elkaar gebruikt. In huis vind je heel wat ‘chemische’ producten. Maar wat betekent ‘chemie’ nu eigenlijk?

Wanneer je Wikipedia raadpleegt, vind je voor de term chemie de volgende definitie:

‘Scheikunde of chemie is een natuurwetenschap die zich richt op de studie van de samenstelling en bouw van stoffen, de chemische veranderingen die plaatsvinden onder bepaalde omstandigheden en de wetmatigheden die daaruit zijn af te leiden.’

Die definitie leert ons dat chemie en scheikunde eigenlijk synoniemen zijn. Al denk je bij de term scheikunde misschien eerder aan ‘de kunst van het scheiden’.

Chemie is sterk verwant met biologie en fysica. De takken van wetenschap die deze domeinen verbinden, zijn respectievelijk biochemie en fysicochemie.

• Biochemie onderzoekt onze stofwisselingsprocessen, voornamelijk bij moleculen van levende organismen.

• Fysicochemie verklaart verschillende mechanismen door onder andere de atoombouw te bestuderen.

Het is dus belangrijk dat je niet te veel in termen van aparte (school)vakken denkt, maar steeds de linken tussen wetenschappen legt. fysica

natuurwetenschappen

levende materie levenloze materie biologie chemie fysica

OPDRACHT 1

Waar denk jij aan bij het woord chemie?

Vul de mindmap aan. chemie

OPDRACHT 2

Welke van deze afbeeldingen sluit(en) het dichtst aan bij jouw beeld van chemie?

a Zet een kruisje bij de afbeelding(en).

b Bespreek je keuze daarna met je buur en tracht samen te bepalen wie gelijk heeft.

OPDRACHT 3

Scan de code en laat je meenemen in de wereld van chemie.

In het filmpje kwamen in een razendsnel tempo een aantal sectoren aan bod waarbij chemie een belangrijke rol speelt. We zetten ze even op een rijtje.

©VANIN

Geneeskunde

De geneesmiddelen- of farmaceutische industrie heeft een grote impact op ons dagelijks leven. Op zonnige dagen smeer je bijvoorbeeld zonnecrème om je huid te beschermen, je neemt een pijnstiller bij hevige hoofdpijn of je bent misschien gevaccineerd tegen COVID-19.

Landbouw en voeding

Onze voeding doorloopt heel wat processen voor ze op ons bord ligt. De opbrengst van een oogst hangt namelijk meestal voor een groot stuk af van chemische producten die de gewassen beschermen, het rijpingsproces controleren enzovoort.

Bouwsector

Iedereen wil het tijdens de koude wintermaanden lekker warm hebben binnen. En dat kan! De chemische industrie levert niet alleen brandstoffen om je huis te verwarmen, maar ontwikkelt ook isolatiematerialen om de warmte binnen te houden.

Energie

Wist je dat het zoeken naar hernieuwbare energiebronnen ook onderdeel is van chemisch onderzoek? Misschien rijden we straks met zijn allen op waterstof, geproduceerd via elektrolyse en gebruikt in brandstofcellen.

Verzorging en hygiëne

De cosmetica- en parfumindustrie genereert wereldwijd een enorme omzet. Ongetwijfeld gebruik je regelmatig shampoo, zeep, tandpasta, deodorant … Ook dat zijn creaties van de chemische sector. Met de nieuwste ‘nanotechnologie’ worden producten voortdurend verbeterd.

Textiel

Draag je een jeans of een T-shirt? De kans is groot dat je in feite kunststoffen draagt, door de mens vervaardigd uit polymeren. Polymeren zijn lange moleculen opgebouwd uit kleine bouwsteentjes. Nylon is bijvoorbeeld een polymeer en bestaat al sinds 1938. Ook het kleuren van textiel is een chemisch proces.

BEKIJK DE VIDEO

OPDRACHT 3 (VERVOLG)

Kunststoffen

Naast polymeren (zoals nylon of polyester) gebruiken we nog honderden andere kunststoffen voor alledaagse voorwerpen. Het recycleren van die kunststoffen is een belangrijke sector in de chemie. Vele soorten kunststoffen zijn moeilijk afbreekbaar in de natuur. Gooi flesjes en dergelijke dus nooit zomaar weg in de natuur. Bij correcte inzameling maakt de chemiesector er misschien nog een zitbank van.

Milieubeheer

Vandaag staat de chemiesector voor zijn grootste uitdaging: duurzame en hernieuwbare materialen ontwikkelen en zoeken naar alternatieve bronnen van energie. Naast hernieuwbare en niet-vervuilende energie is ook zuiver water van het grootste belang voor de toekomst.

Chemie of scheikunde bracht dankzij onderzoek en ontdekkingen doorheen de tijd veel welvaart. De homo sapiens wist al dat hij met vuur voedsel kon garen. De Egyptenaren leerden ons de kunst van het metaal bewerken. Eeuwen later zou de kunststoffenindustrie zorgen voor kwalitatieve en goedkope oplossingen, door zeldzame materialen te vervangen en materialen te maken met verbeterde eigenschappen: denk maar aan de composietmaterialen die de tandarts nu gebruikt; gouden tanden zijn niet meer van deze tijd.

Chemische bedrijven hebben soms een slechte reputatie. Toch blijven we gretig allerlei producten van de chemiesector gebruiken voor ons comfort: auto’s, tv’s, computers, huishoudapparaten, wegwerpartikelen … We willen het mooiste fruit uit alle streken van de wereld, maar hebben tegelijkertijd ook een afkeer van insecticiden en bewaarmiddelen.

We worden inderdaad geconfronteerd met grote milieuproblemen. Niet alle chemische bedrijven evolueren tot schone, duurzame ondernemingen. Maar alleen door chemie te bestuderen, zullen we deze kwesties beter begrijpen. De wetenschap kan ons helpen om onze problemen aan te pakken en welvarend te blijven leven.

©VANIN

Scheikunde en chemie zijn synoniemen. Chemie speelt een belangrijke rol in ons leven en onze maatschappij. Geneeskunde, landbouw en voeding, bouw, energie, verzorging en hygiëne, kunststoffen en milieubeheer zijn allemaal in mindere of meerdere mate chemische sectoren.

Wat op school gebeurt in een labo, doet de industrie op grote schaal. Ze gebruiken en stockeren chemische stoffen volgens de richtlijnen die vanuit de overheid worden opgelegd. Hoewel er heel wat veiligheidsmaatregelen zijn, loopt er toch soms iets mis. Zo ontplofte in 1976 in Italië een chemische fabriek en kwamen er giftige dampen in het nabijgelegen stadje Seveso terecht.

In de video zie je hoe de ramp kon gebeuren en welke lessen eruit getrokken werden.

De overheid houdt een overzicht bij van alle bedrijven in België die gevaarlijke stoffen produceren, behandelen of transformeren: de Sevesobedrijven.

1 Scan de QR-code en zoek via de website op welke Sevesobedrijven bij jou in de buurt liggen.

Noteer ze hier.

2 De vier grootste gevaren voor de bevolking in de directe omgeving van een Sevesobedrijf zijn vastgelegd in vier veiligheidspictogrammen. Welke van de onderstaande pictogrammen zijn dat?

Ga op zoek op de website en kruis aan.

In het labo is het ook belangrijk om op te letten tijdens het uitvoeren van een proef.

` Wie of wat moet je beschermen?

` Welke veiligheidspictogrammen kun je in een labo op school terugvinden?

` Welke veiligheidsmaatregelen moet je in een labo op school respecteren?

BEKIJK DE VIDEO

OPEN DE WEBSITE

Hoe gevaarlijk zijn huishoudproducten?

OPDRACHT 1

Welke gevaren loop jij bij je thuis?

Waarom wordt er in reclame over huishoudproducten vermeld dat je ze buiten het bereik van kinderen moet houden?

Waarom zijn die producten zo gevaarlijk en hoe kunnen we dat gevaar beter inschatten?

1 Je leerkracht laat vijf chemische producten zien die je ook thuis kunt terugvinden, bijvoorbeeld producten om te poetsen, om te wassen of af te wassen, te koken, te tuinieren of jezelf te verzorgen. Bekijk de producten en de etiketten aandachtig.

2 Beantwoord de vragen.

a Welke pictogrammen vind je terug op de verpakkingen? Zet telkens een kruisje onder het pictogram per keer dat je het tegenkomt op een verpakking.

andere producteigen pictogrammen

b Op het etiket lees je niet alleen de ingrediënten van het product, je vindt er ook terug wat er mis kan lopen bij fout gebruik. Geef per product één voorbeeld van wat er mis kan gaan.

1 2 3 4 5

Lees altijd goed de etiketten en veiligheidspictogrammen van een product. De producten die je in huis gebruikt, kunnen gevaarlijker zijn dan je denkt. Kijk maar wat er met de ontstopper gebeurt in de video.

Om het etiket leesbaar te houden, is het belangrijk om tijdens het gieten het etiket naar je handpalm te richten. Zo kunnen eventuele druppels niet op het etiket terechtkomen en het etiket onleesbaar maken.

c Vaak zorgen de producenten ook voor een veilige sluiting, een kinderslot genoemd. Hoeveel van de producten die je bekijkt hebben een speciale dop of deksel?

Dikwijls lees je op een verpakking ook iets over het Antigifcentrum. Dat is een dienst die je kunt bellen als er iets misgelopen is met een product. Zij kunnen je vertellen hoe je dan het best reageert.

Het gratis nummer voor het Antigifcentrum is 070 245 245. Je kunt ook steeds terecht op hun website.

BEKIJK DE VIDEO

TIP

GA NAAR DE WEBSITE

WEETJE

Waarmee moet je rekening houden in een labo?

LEERDOELEN

Je kunt al:

L de gevaren inschatten bij het werken met chemische producten;

L jezelf en je omgeving beschermen voor gevaren;

L bewust omgaan met stoffen en hun gevaren en zo een veilige omgeving creëren.

Je leert nu:

L de veiligheidsmaatregelen in een labo kennen en juist toepassen;

L de meest gebruikte labomaterialen benoemen en hun functie beschrijven;

L een chemisch etiket lezen en naar de betekenis handelen;

L de veiligheidspictogrammen interpreteren en bespreken;

L de werking en het nut van H- en P-zinnen interpreteren en bespreken;

L de onderdelen van een verslag begrijpen en toepassen.

1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal

OPDRACHT 2

Hoe ziet mijn labolokaal eruit?

1 Loop rond in het labolokaal en kruis aan welke materialen je ziet. Ontbreekt er iets? Vul dan gerust het lijstje aan.

 EHBO-kistje

 branddeken

 handblusser

 gaskranen

 nooddouche

 oogdouche

 trekkast

 aparte eilanden

 beschermende kledij: labojas, labobril, handschoenen

 brandblusser met label: A/B/C/D/E/F

 waterkranen

 noodstop

 aangepast tafelblad

In het labo kun je heel wat extra (veiligheids)materialen of voorwerpen terugvinden die je niet in een ander klaslokaal ziet. Ze zorgen ervoor dat je kunt werken in een veilige omgeving. Raadpleeg zeker altijd het reglement vóór het uitvoeren van een labo, zodat je altijd veilig te werk kunt gaan.

2 Overloop met je leerkracht de toepassingen of het gebruik van de materialen die je hebt teruggevonden.

Er zijn verschillende materialen in een labolokaal, elk met hun eigen gebruiksaanwijzing. Bij twijfel over correct gebruik spreek je de leerkracht aan.

Afb. 1 EHBO-kistje

Afb. 2 Oogdouche

Afb. 3 Nooddouche

Afb. 4 Branddeken en brandblusser

Afb. 5 Trekkast

Afb. 6 Beschermende kledij

2 Het chemisch etiket

Op een chemisch product zit een etiket, net als bij een voedingsproduct. Op een fles cola vind je bijvoorbeeld de hoeveelheid suikers of vetten.

Voor een chemisch product hebben we meer specifieke informatie nodig. Het etiket geeft dan de richtlijnen weer die aangeven hoe je veilig kunt werken met de stof.

Bekijk op afbeelding 7 wat er allemaal op een chemisch etiket terug te vinden is.

Elke chemische stof heeft zowel een naam als een formule. Op het etiket kun je de beide terugvinden, evenals een referentienummer (CAS) waaronder je de stof in elke databank terugvindt.

©VANIN

Veiligheidspictogrammen zijn universeel, je vindt ze ook terug in andere landen. Dat kan omdat ze visueel zijn, je hoeft de taal niet te spreken om de symbolen te kunnen begrijpen.

Natriumhydroxide NaOH

CAS 1310-73-2

Gevaar

H314 veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsel

P 280.1+3-301+330+331-305+338 Beschermende handschoenen en oogbescherming dragen. NA INSLIKKEN: de mond spoelen. GEEN braken opwekken. BIJ CONTACT MET DE OGEN: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten; contactlenzen verwijderen indien mogelijk; blijven spoelen.

WGK1 M r : 40

Op een etiket kun je ook de WGK-code terugvinden. Die geeft aan hoe gevaarlijk een stof is als je ze zou lozen in de gootsteen. ‘WGK’ is een Duitse afkorting die je in het Nederlands kunt vertalen als ‘watergevarenklassen’. In het labo moeten we gevaarlijke stoffen dus apart inzamelen.

Signaalwoorden geven in het kort aan wat het grootste gevaar van de stof is.

H- en P-zinnen zijn zinnen die aangeven wat de gevaren zijn van het werken met een stof, of welke voorzorgsmaatregelen je moet nemen.

Afb. 7 Chemisch etiket

OPDRACHT 3

Waarvoor staan de letters H en P op een chemisch etiket?

1 Zoek op het internet op waarvoor de letter H staat in H-zinnen.

a Noteer de Engelse term:

b Vertaal die term naar het Nederlands:

c Welke van de volgende zinnen geeft een gevaar weer en zou dus een H-zin kunnen zijn?

 Kan irritatie aan de luchtwegen veroorzaken

 Niet in de buurt van een vlam brengen

 Op een koude plaats bewaren

2 Zoek op het internet op waarvoor de letter P staat in P-zinnen.

a Noteer de Engelse term:

b Vertaal die term naar het Nederlands:

c Welke van de volgende zinnen geeft een veiligheidsmaatregel weer en zou dus een P-zin kunnen zijn?

 Kan irritatie aan de luchtwegen veroorzaken

 Niet in de buurt van een vlam brengen

 Op een koude plaats bewaren

3 Scan de QR-code en ontdek de betekenis van alle H- en P-zinnen.

OPDRACHT 4

Wat betekenen de chemische veiligheidspictogrammen?

Vul de tabel aan door de correcte benaming te linken aan het veiligheidspictogram en de verklaring. Kies uit:

corrosieve of bijtende stof – giftige stof – houder onder druk – lange termijn gezondheidsgevaarlijk –ontplofbare of explosieve stof – ontvlambare stof – oxiderende of brand bevorderende stof –schadelijke stof – schadelijk voor het (aquatische) milieu

Betekenis

1

©VANIN

2

Verklaring Dit zijn explosieve stoffen. Ze kunnen op verschillende manieren tot ontploffing gebracht worden.

Betekenis

Verklaring Deze stoffen worden onder een verhoogde druk opgeslagen. H- EN P-ZINNEN

3

4

Betekenis

Verklaring Deze stoffen zijn giftig, de manier van opname kan verschillen. Zo kun je de stof via de huid binnenkrijgen, via de neus ...

Betekenis

©VANIN

5

Verklaring Deze stoffen bevorderen brand.

Betekenis

Verklaring Deze stoffen zijn schadelijk voor het milieu en moeten na gebruik op de correcte manier verwerkt worden.

Betekenis

6

Verklaring Deze bijtende stof kan ernstige brandwonden veroorzaken.

Betekenis

7

8

9

Verklaring Deze stoffen zullen in de nabijheid van een vlam snel ontbranden.

Betekenis

Verklaring Deze stof brengt een gevaar met zich mee, bekijk de H- en P-zinnen voor verduidelijking.

Betekenis

Verklaring Deze stoffen veroorzaken schade op lange termijn (kankerverwekkend, giftig, beïnvloeden de vruchtbaarheid ...).

Het is belangrijk om een chemisch etiket te kunnen lezen en interpreteren. Op het etiket kun je de volgende onderdelen terugvinden: naam en formule van de stof, veiligheidspictogrammen, signaalwoorden, H- en P-zinnen, WGK-code.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 32.

3 Soor ten labomateriaal

In het labo vind je heel wat soorten materialen die je nodig hebt om proeven uit te voeren. Het is belangrijk dat je weet over welk materiaal er gesproken wordt tijdens een labo. Daarom moet je de namen van de labomaterialen goed kennen.

©VANIN

OPDRACHT 5

Wat zijn de namen van de meest gebruikte labomaterialen?

1 Hieronder zie je de meestgebruikte materialen in een chemielokaal. Noteer de juiste naam van het labomateriaal bij de afbeelding. Kies uit: afzuigerlenmeyer – balans – büchnertrechter – bunsenbrander – buret – draadnet – driepikkel –dubbele noot – erlenmeyer – gegradueerde pipet – horlogeglas – kookkolf – kroestang – liebigkoeler –maatbeker – maatcilinder – maatkolf – mortier en stamper – petrischaal – pijpaardendriehoek –pipetzuiger – pipetteerballon – proefbuis – proefbuisborstel – proefbuisklem – scheitrechter – spatel –spuitfles – statief – statiefklem – statiefring – thermometer – toestel van Hoffman – trechter –verbrandingskroes – verbrandingslepel – vigreuxkolom – volpipet – weegschuit

2 Ontdek via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal de verschillende materialen en hun toepassing.

Een olifant weeg je niet met een keukenweegschaal, een scheutje azijn meet je niet af met een emmer. Om een zo precies mogelijke meting te doen, neem je een meetinstrument dat zo nauw mogelijk aansluit bij de hoeveelheid (kwantiteit) die je nodig hebt. Net daarom zijn er maatcilinders en maatkolven beschikbaar in verschillende groottes, die telkens zeer precies gegradueerd zijn. Om een welbepaald volume vloeistof precies te meten gebruiken we geen maatbekers of erlenmeyers, maar wel maatkolven. Maatkolven hebben slechts één maatstreepje, maar zijn het meest precieze glaswerk om één bepaald volume vloeistof af te meten. Het is aan jou om de juiste maatkolf te kiezen (100 mL, 250 mL, 500 mL, 1 L …).

©VANIN

Om een labo correct en veilig uit te voeren, moet je de namen en de toepassingen van labomaterialen kennen. Laat de keuze van het materiaal afhangen van de hoeveelheid stof die je nodig hebt en kies het juiste materiaal.

` Maak oefening 3 op p. 32.

• Verslag inleveren 4 Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een laboproef?

Om een labo correct uit te voeren, moet je je voldoende voorbereiden voor de start. Tijdens het labo moet je alles goed noteren, nadien schrijf je een duidelijk verslag. We zetten alles op een rijtje.

1 Voor de start van het labo:

• Onderzoeksvraag formuleren

• Hypothese stellen indien mogelijk

• Nagaan of je alle materialen herkent

• Veiligheid van de chemische producten bekijken/opzoeken

• Nalezen en de werkwijze begrijpen

• Nagaan welke waarnemingen je zeker moet noteren

2 Tijdens het labo:

• Alle benodigdheden nemen

• Proefopstelling maken indien nodig

• Uitvoeren werkwijze

• Waarnemingen noteren

• Opruimen

3 Na het labo:

• Chemisch afval verwijderen volgens opgelegde richtlijnen

• Berekeningen maken

• Besluiten trekken

• Kijken of je besluit overeenstemt met je eventuele hypothese

• Reflecteren over je eigen labowerk, je resultaten en je voorbereiding

5 De algemene veiligheidsregels binnen een labo

OPDRACHT 6

Hoe ga je veilig te werk?

1 Waarom is een laboreglement belangrijk en wat houdt het in? Bekijk het filmpje.

©VANIN

2 Om te werken in een labo moet je vertrekken van goede afspraken. Die maak je samen met je leerkracht in een contract. Lees het contract na. Vul aan met de schoolgebonden regels en onderteken het voor akkoord.

CONTRACT

Als leerling verbind ik mij ertoe om de volgende regels altijd toe te passen in het labo. Bij fouten tegen deze regels weet ik dat er gevolgen zijn voor mijn veiligheid en die van anderen rondom mij.

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig.

Losse haren bind ik samen.

Mijn labotafel is altijd ordelijk.

In het labo houd ik de doorgang vrij en leg ik alle onnodige materialen, zoals mijn boekentas, op de daartoe voorziene plaats.

Ik gedraag me steeds rustig, blijf zo veel mogelijk aan mijn werkbank en speel niet in het labo.

Ik neem geen materialen of stoffen mee uit het labo.

Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

Als er iets misloopt, haal ik er meteen de leerkracht bij.

Ik giet een gebruikte stof nooit terug in de fles, maar verwerk ze als afval.

Wanneer ik aan een stof ruik, doe ik dat steeds op de correcte manier, door te wuiven.

Klaar met de proef? Dan maak ik alles schoon, berg alles correct op en was mijn handen grondig.

Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

Ik ken de brandprocedure en weet hoe ik moet reageren bij brand.

Als leerling van deze klas verklaar ik me tijdens een labo altijd te houden aan de bovenstaande regels. Ik respecteer de extra maatregelen die in mijn school genomen worden.

Datum, Naam en handtekening,

BEKIJK DE VIDEO

Geef aan of de zinnen H- of P-zinnen zijn.

Gevaar voor massa-explosie bij brand.

Beschermende kledij dragen.

Zin

In contact met water komen ontvlambare gassen vrij die spontaan kunnen ontbranden.

Schadelijk bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing. Koel bewaren.

Explosieveilige elektrische/ventilatie-/verlichtings-/... apparatuur gebruiken.

Welke veiligheidspictogrammen kun je linken aan de H- en P-zinnen?

Zin

Giftig bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing.

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden.

Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken.

Giftig voor in het water levende organismen, met langdurige gevolgen.

Verwijderd houden van warmte/vonken/open vuur/ hete oppervlakken en andere ontstekingsbronnen.Niet roken.

Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels.

Welke labomaterialen zou je gebruiken om …

a exact 10 mL van een vloeistof te nemen?

b suiker te verbranden boven een bunsenbrander?

c vloeistof te koken boven een bunsenbrander?

d een proefbuis boven een bunsenbrander te houden? ` Verder oefenen? Ga naar .

TIP

Bijbehorend pictogram

H- of P-zin

Meer info over de labomaterialen vind je in het online vademecum en de ontdekplaat.

de betekenis van H- en P-zinnen H- EN P-ZINNEN

de algemene regels

Als leerling verbind ik mij ertoe om de volgende regels altijd toe te passen in het labo. Bij fouten tegen deze regels weet ik dat er gevolgen zijn voor mijn veiligheid en die van anderen rondom mij.

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig. Losse haren bind ik samen.

Mijn labotafel is altijd ordelijk.

In het labo houd ik de doorgang vrij en leg ik alle onnodige materialen, zoals mijn boekentas, op de daartoe voorziene plaats.

Ik gedraag me steeds rustig, blijf zo veel mogelijk aan mijn werkbank en speel niet in het labo.

Ik neem geen materialen of stoffen mee uit het labo.

Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

Als er iets misloopt, haal ik er meteen de leerkracht bij.

Ik giet een gebruikte stof nooit terug in de fles, maar verwerk ze als afval.

Wanneer ik aan een stof ruik, doe ik dat steeds op de correcte manier, door te wuiven. Klaar met de proef? Dan maak ik alles schoon, berg alles correct op en was mijn handen grondig.

Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

Ik ken de brandprocedure en weet hoe ik moet reageren bij brand.

Als leerling van deze klas verklaar ik me tijdens een labo altijd te houden aan de bovenstaande regels.

Ik respecteer de extra maatregelen die in mijn school genomen worden.

Datum,

©VANIN

Naam en handtekening,

zie p. 33

de naam en toepassingen van het labomateriaal

LABOMATERIALEN

om veilig in een labo te werken ken/kan ik:

de basishandelingen

de veiligheidspictogrammen

DE

het laboverloop

het chemisch etiket lezen

1 Begripskennis

• Ik kan de algemene regels binnen een labo opsommen.

• Ik kan de verschillende veiligheidsmaterialen in een lokaal benoemen en de functie bespreken.

• Ik kan de verschillende onderdelen van een chemisch etiket herkennen en de informatie gebruiken om veilig te werken in een labo.

• Ik herken de veiligheidspictogrammen en weet hoe ernaar te handelen.

• Ik kan de H- en P-zinnen opzoeken, interpreteren en ernaar handelen.

• Ik weet hoe een labo veilig verloopt.

©VANIN

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

JANOG OEFENEN

Safety first!

Bekijk de tekening en bespreek wat er misloopt in het labo. Waarom is dat gevaarlijk?

In Sevesobedrijven houdt de regering vooral toezicht op de gevaren voor de wijde omgeving: de mogelijkheid tot ontploffing en brand, het vrijkomen van giftige dampen en de gevaren voor het milieu. In het labo houden we rekening met alle veiligheidspictogrammen.

In het labo moet je niet enkel rekening houden met de wijde omgeving, maar ook met gevaren voor jezelf, je klasgenoten, de leerkracht, het klaslokaal, de school ... Het is dan ook belangrijk dat je je bewust bent van de gevaren. Door het stellen van regels en wetten, zoals de overheid doet voor Sevesobedrijven, blijven we mogelijke ongevallen een stapje voor.

Notities

ZUIVERE STOFFEN

EN MENGSELS

Kun jij ook toveren?

Uitdaging!

Houd met deze reeks van experimentjes je ouders, broer of zus voor de gek.

WAT HEB JE NODIG?

 een glas

 een handvol kiezelsteentjes

 een pak keukenzout

 water

HOE GA JE TE WERK?

Stap 1

Neem een glas uit de kast en vul het tot aan de rand met kiezelsteentjes.

Is het glas helemaal vol? Als je die vraag stelt, krijg je als antwoord vast: ‘ja, hoor’.

Stap 2

Neem een pakje keukenzout uit de kast en probeer of je nog zout kunt toevoegen aan het glas.

Je zult merken dat er nog heel wat keukenzout in het glas kan toegevoegd worden. De zoutkorrels gaan de ruimte die er nog restte tussen de grotere kiezelsteentjes opvullen. In het glas zit nu een mengsel van keukenzout en kiezelsteentjes.

Is het glas nu helemaal vol? Opnieuw zal je publiek waarschijnlijk ‘ja’ antwoorden.

Stap 3

Probeer vervolgens om water toe te voegen aan het glas met de kiezelsteentjes en het keukenzout.

Gelukt? Dan was het glas dus toch niet vol. Een deel van het keukenzout is ook opgelost in het water. Je hebt nu het glas gevuld met verschillende soorten stoffen, een mengsel van stoffen.

Alles gelukt? Prima!

Nu komt het moeilijke werk: zou je de stoffen terug van elkaar kunnen scheiden?

Met enige kennis van mengsels en de nodige scheidingstechnieken moet dat zeker lukken.

` Welke mengsels zijn er?

` Welke scheidingstechnieken gebruiken we om de stoffen terug van elkaar te scheiden?

We zoeken het uit!

Materie, voorwerp of stof?

Het woord stof speelt een centrale rol in de chemie. Een chemicus maakt dan ook een duidelijk onderscheid tussen een voorwerp en een stof. Chemie houdt zich namelijk niet bezig met het bestuderen van voorwerpen, maar wel met de studie van stoffen waaruit alles wat leeft (mens, dier, plant …) en alles wat niet leeft (aarde, water, lucht …) is opgebouwd. Ken jij het verschil tussen een stof en een voorwerp nog?

©VANIN

OPDRACHT 1

Vul de tabel aan.

Het Van Dale-woordenboek geeft verschillende definities voor het woord ‘glas’. Is glas nu een stof of een voorwerp?

Betekenis 'glas'

Je hebt gezocht op het woord: glas. glas (het; o; meervoud: glazen; verkleinwoord: glaasje)

1 doorzichtige harde stof

2 glazen plaat = ruit: zijn eigen glazen ingooien, zijn eigen zaak bederven

3 glazen beker: een glas wijn; te diep in het glaasje kijken, zich bedrinken

stof

stof

stof

voorwerp

voorwerp

voorwerp

Het woord ‘glas’ kan dus zowel verwijzen naar het voorwerp waaruit we drinken, als naar de stof waaruit dat voorwerp is gemaakt.

Wanneer ‘glas’ duidt op een voorwerp, wordt het meestal gebruikt als een verzamelnaam van stoffen: een raam bevat niet alleen de stof glas, maar ook een aluminium kader. Voor chemici is het raam een voorwerp en zijn glas en aluminium de stoffen of de materialen waaruit het raam is opgebouwd.

OPDRACHT 2

Herken het verschil tussen een stof en een voorwerp.

Kijk eens rond in het klaslokaal en noteer enkele voorwerpen en stoffen.

Voorwerp

Stof

OPDRACHT 3

Wat is het verschil tussen materie, voorwerp en stof?

Vul de begrippen in het schema aan. materie – voorwerp – stof

BAKSTENEN

Een voorwerp is opgebouwd uit stoffen De verzameling van alle stoffen in de natuur wordt materie genoemd.

WATER

KLEI

HUIS

Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar?

LEERDOELEN

Je kunt al:

L het verschil tussen materie, voorwerp en stof toelichten.

Je leert nu:

L uitleggen wat stofeigenschappen zijn (en ze onderscheiden van voorwerpeigenschappen);

L de begrippen aggregatietoestand, massadichtheid, smeltpunt, kookpunt, deeltjesgrootte van een stof kennen;

L stoffen onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

Stoffen kunnen verschillende eigenschappen hebben. Zo kun je thuis een glas met azijn en een glas gevuld met water van elkaar onderscheiden door eraan te ruiken

Suiker en zout herken je misschien door de vorm en de grootte van de kristallen. In je eigen keuken kun je de stof zelfs proeven, als je zeker bent dat het om eetbare stoffen gaat.

Kortom, door je zintuigen te gebruiken, zijn er al heel wat eigenschappen op basis waarvan je informatie kunt afleiden over de identiteit van de stof.

Maar wat als je je zintuigen niet mag gebruiken? Wat als het niet gaat over eetbare stoffen? In een chemisch labo is proeven niet toegestaan! Je zou een giftige stof kunnen aanraken of inslikken. Ook ruiken gebeurt op een veilige manier. Maar zo wordt het natuurlijk moeilijker om stoffen te onderscheiden.

1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’?

Je kent het verschil tussen een voorwerp en een stof, maar kunnen we stoffen ook onderling onderscheiden van elkaar?

OPDRACHT 4

Vergelijk een fles olijfolie met een fles water.

Op basis van welke eigenschappen maak je hier een onderscheid tussen olijfolie en water?

•

• Meng nu beide vloeistoffen en noteer je waarneming.

•

Je hebt al enkele eigenschappen gebruikt om stoffen van elkaar te onderscheiden. Zo kun je olijfolie van water onderscheiden op basis van kleur, stroperigheid (viscositeit), oplosbaarheid in water ... Azijn onderscheidt zich van water door zijn kenmerkende geur.

OPDRACHT 5

©VANIN

Onderscheid de stoffen op basis van hun eigenschappen.

1 Noteer in de tweede kolom de stoffen die je in de eerste kolom ziet. Kies uit: bloem – goud – koper – olijfolie – plastic (pvc) – suiker – water

2 Noteer in de derde kolom de eigenschappen die je tot dat besluit brachten. Afbeelding

Om stoffen te herkennen heb je gebruikgemaakt van eigenschappen:

• Je hebt gekeken naar de aggregatietoestand van de stof. Zo zijn sommige stoffen immers vloeibaar bij kamertemperatuur en andere stoffen vast. Lucht bestaat voornamelijk uit gasvormige stoffen bij kamertemperatuur.

• Een metaal (zoals zilver, goud) onderscheid je van glas of plastic door zijn typische glans.

• Maar je hebt misschien ook gebruikgemaakt van de verdelingsgraad (de fijnheid van de korrels) van bloem ten opzichte van de verdelingsgraad van suiker om die van elkaar te onderscheiden.

We maken dan ook een onderscheid tussen twee soorten eigenschappen:

1 Eigenschappen die afhangen van het voorwerp (en dus veranderlijk zijn)

= voorwerpeigenschappen

2 Eigenschappen die typisch (eigen) zijn aan een welbepaalde stof

= stofeigenschappen

Voorwerpen kunnen uit een of meerdere stoffen bestaan.

Stoffen hebben eigenschappen of kenmerken die bij de stof horen en niet veranderen. Dat noemen we onveranderlijke eigenschappen of stofeigenschappen. Voorbeelden van stofeigenschappen zijn glans, deeltjesgrootte, aggregatietoestand en oplosgedrag.

OPDRACHT 6

Gaat het om voorwerp- of stofeigenschappen?

1 Zet een kruisje bij het juiste type eigenschap.

Er bestaan blauwe, groene, gele, rode, paarse … legoblokken.

Water is gasvormig boven 100 °C, vloeibaar bij kamertemperatuur en vast onder 0 °C.

Suiker lost goed op in water, maar olie blijft drijven op water.

Mijn bril heeft een ronde vorm, de zonnebril van mijn buur is eerder hoekig.

2 Kun je de stofeigenschappen uit vraag 1 ook benoemen? Som op wat je weet.

Voorwerpeigenschap Stofeigenschap

Voor een chemicus zijn het uiteraard de stofeigenschappen die van belang zijn. Je maakte in de voorbije studiejaren, bij verschillende vakken, al kennis met stofeigenschappen zoals aggregatietoestand en glans

De stofeigenschap aggregatietoestand is de vorm waarin een stof bij een welbepaalde temperatuur voorkomt: vast, vloeibaar of gasvormig.

De stofeigenschap glans geeft weer of een stof een zachte schittering heeft als er licht op invalt. Zo hebben metalen (goud, zilver, koper …) een typische glans.

We bekijken nu nog enkele andere stofeigenschappen. Sommigen daarvan zul je ook nog in het vak fysica tegenkomen, of ben je misschien al eerder tegengekomen in de lessen natuurwetenschappen of STEM.

2 Stofeigenschap: massadichtheid

Twee voorwerpen met hetzelfde volume hebben niet noodzakelijk dezelfde massa: een liter water weegt immers meer dan een liter lucht. Twee voorwerpen met dezelfde massa hebben ook niet noodzakelijk eenzelfde volume: 1 kg pluimen en een 1 kg lood wegen evenveel, maar het volume pluimen zal natuurlijk groter zijn.

OPDRACHT 7

Ken je deze grootheden en eenheden nog?

Net als in fysica zijn er bij chemie grootheden en eenheden die je nodig hebt om berekeningen uit te voeren. Vul de tabel aan.

Grootheid

Massa en volume zijn twee voorwerpeigenschappen: ze verschillen immers naargelang het voorwerp. Een goudstaaf heeft een grotere massa en een groter volume dan een gouden ring, hoewel het bij beide over de stof goud gaat.

Massadichtheid is niets anders dan de hoeveelheid massa per volumeeenheid. Hoe meer deeltjes in hetzelfde volume voorkomen (hoe groter de massa), hoe groter de massadichtheid (zie afbeelding 9).

En dit is dan weer wél typisch voor een welbepaalde stof: het is een stofeigenschap.

©VANIN

kleine massadichtheid

grote massadichtheid

Deze nieuwe grootheid, massadichtheid, heeft dus ook weer haar eigen symbool en eenheid:

GrootheidSymbool - formuleSI-eenheidSymbool massadichtheid kilogram per kubieke meter

TIP t = m V kg m3

Denk aan je omzettingen! Zo is de eenheid = 10-3 en 1 liter = 1 dm3 en 1 m3 = 1 000 dm3 = 1000 L kg m3 g cm3

WEETJE

Wil je nog dieper ingaan op de formule? Bekijk dan de video.

Als je olijfolie en water samenbrengt in een proefbuis, merk je dat die stoffen niet mengen, maar twee laagjes vormen. De twee stoffen lossen immers niet op in elkaar. Als gevolg van een verschil in massadichtheid zal één stof gaan bovendrijven, namelijk de stof met de kleinste massadichtheid. Een mooie cocktail maken steunt volledig op de eigenschap van massadichtheid. Verschillende dranken hebben een verschillende massadichtheid en vormen dus mooie laagjes in je glas.

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 9

Demonstratie van verschil in massadichtheid tussen twee voorwerpen door de massa te vergelijken voor hetzelfde volume

OPDRACHT 8

Vergelijk twee stoffen (bij kamertemperatuur) binnen één rij en vul de tabel aan.

Stof 1

Massadichtheid kg m3 .103 t Stof 2 Massadichtheid kg m3 .103 t t1 ••• t2 (vul in: >, <, =)

water 1,0 aluminium 2,70

ethanol (drankalcohol) 0,789 glazen knikker 2,2-2,6

water 1,0 olie 0,75-0,95

kwik 13,55 melk 1,03

Gevolg (vink aan wat past)

 Aluminium zinkt in water.

 Aluminium drijft in water.

 De knikker zinkt in alcohol.

 De knikker drijft in alcohol.

 De olielaag zit boven de waterlaag.

 De olielaag zit onder de waterlaag.

 De kwiklaag zit boven de melklaag.

 De kwiklaag zit onder de melklaag.

 De laag glycerine zit boven de laag zeewater.

 De laag glycerine zit onder de laag zeewater.

©VANIN

OPDRACHT 9

ONDERZOEK

Onderzoek nu zelf hoe je de massadichtheid van stoffen kunt bepalen.

Voer het virtueel labo rond massadichtheid uit. Je vindt het bij het onlinelesmateriaal.

De stofeigenschap massadichtheid geeft de verhouding weer tussen de massa van een stof en het volume dat die stof inneemt bij een bepaalde temperatuur. Ook die stofeigenschap is specifiek en eigen aan de stof

Voor de drie aggregatietoestanden worden de afkortingen v (vast), vl (vloeistof) en g (gas) gebruikt. Vaak worden echter ook de Engelse afkortingen gebruikt.

Aggregatietoestand Afkorting in het Nederlands Afkorting in het Engels vast v s (solid) vloeistof vl l (liquid) gas g g (gas)

3

Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt

Smeltpunt en kookpunt als scheidingslijn

KOOKPUNT

SMELTPUNT

gasvormig boven het kookpunt is een stof meestal in de gasfase.

vloeibaar tussen het smeltpunt en het kookpunt is een stof meestal in de vloeibare fase.

vast onder het smeltpunt is een stof meestal in de vaste fase.

Afb. 10

Smeltpunt en kookpunt als scheidingslijn

OPDRACHT 10

Vul de tabel aan. Stof Smeltpunt

Je kunt stoffen niet alleen van elkaar onderscheiden op basis van hun massadichtheid, je kunt ook gebruikmaken van hun kookpunt en hun smeltpunt.

©VANIN

OPDRACHT 11

ONDERZOEK

Onderzoek nu zelf het smeltpunt van paraffine.

Je vindt het labo bij het onlinelesmateriaal.

Aggregatietoestand bij

Aggregatietoestand bij

Het kookpunt van een stof is de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vloeibare fase naar de gasvormige fase.

Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vaste fase naar de vloeibare fase.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 49.

Maak een mindmap over dit hoofdstuk.

We komen aan het einde van dit hoofdstuk, dus wordt het tijd dat je even samenvat wat je daaruit moet kennen. Om je op weg te helpen, noteerden we alvast het basisbegrip uit dit thema: stofeigenschap.

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

STOFEIGENSCHAP

In de tabel vind je in elk vak twee stoffen. Geef voor elk duo:

• een stofeigenschap die ze gemeenschappelijk hebben;

• een stofeigenschap die verschillend is voor beide stoffen.

glas en diamant

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

bloemsuiker en kristalsuiker

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

Gaat het hier om mengsels of zuivere stoffen?

a brons:

b goud:

c zandstorm:

d zuurstofgas:

e gefilterd zeewater:

f gedestilleerd water:

g Zn + water: ` Verder oefenen? Ga naar .

goud en koper

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

water en ether

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

Is het een zuivere stof of een mengsel?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L stoffen van elkaar onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

Je leert nu:

L een definitie geven voor het begrip zuivere stof;

L een definitie geven voor het begrip mengsel;

L zuivere stoffen en mengsels van elkaar onderscheiden;

L het onderscheid maken tussen homogene en heterogene mengsels;

L mengsels classificeren als homogeen of heterogeen mengsel;

L mengsels onderverdelen in rook, nevel, oplossing, schuim, suspensie of emulsie.

1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels

OPDRACHT 12

Markeer wat volgens een chemicus een zuivere stof is. goud ijzer leidingwater lucht zuurstofgas

We hebben het in het vorige hoofdstuk gehad over stofeigenschappen en hoe je dus stoffen van elkaar kunt onderscheiden. Maar eigenlijk hadden we het daar steeds over hoe je zuivere stoffen van elkaar kunt onderscheiden. In dit hoofdstuk gaan we nu ook mengsels van stoffen bekijken.

Sommige van die mengsels hebben een specifieke naam, en heb je vast al horen waaien: ‘rook’, ‘schuim’ … We onderzoeken eerst het onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels en bekijken vervolgens elk type mengsel eens van dichterbij.

Een zuivere stof bestaat uit één soort deeltjes. Lucht bestaat eigenlijk uit een verzameling van stoffen, zoals N2 (stikstofgas), O2 (zuurstofgas), CO2 (koolstofdioxide), waterdamp, roetdeeltjes … Ook in het leidingwater dat wij drinken, zit meer dan alleen maar (zuiver) water. Net zoals in flessenwater trouwens: kijk maar eens op het etiket (afbeelding 11). Als we het in de lessen chemie over water hebben, bedoelen we dus de zuivere stof water!

WEETJE

Is het je al opgevallen dat je leerkracht tijdens een proef geen leidingwater, maar gedemineraliseerd water gebruikt? Zoals de term al aangeeft, zijn verschillende mineralen uit het water verwijderd, waardoor de graad van zuiverheid verhoogt. Op die manier verkleint je leerkracht het risico dat andere stoffen in het water een invloed hebben op de reactie.

Je leerkracht kan ook kiezen voor gedestilleerd water. Dat water is nog zuiverder; dankzij de scheidingstechniek destillatie zijn nog meer onzuiverheden uit het water verwijderd. Het wordt vaak gebruikt in het dagelijks leven, bv. voor het navullen van loodaccu’s of in strijkijzers om kalkvrij stoom te produceren (alhoewel dat met gedemineraliseerd water ook prima werkt).

Wil je meer weten over het verschil tussen zuiver water en kraantjeswater? Bekijk dan de video.

Zoals je hebt geleerd in de eerste graad, wordt een verzameling van verschillende stoffen een mengsel genoemd. Een mengsel bevat dus twee of meer stoffen, die we bestanddelen of componenten noemen.

Een (zuivere) stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …) Bij een zuivere stof zijn die waarden constant en karakteristiek (typisch voor de stof).

Bij een mengsel van zuivere stoffen zullen de eigenschappen zoals kookpunt, smeltpunt, massadichtheid ... afhankelijk zijn van de samenstelling van het mengsel.

Kook- of smeltpunt verhogen of verlagen?

Van een witte kerst kunnen we in België niet elk jaar genieten, maar een sneeuwbui tijdens het jaar komt weleens voor. Om dan veilig naar school te komen, wordt er op de wegen zout gestrooid. Daardoor verlaagt het smeltpunt van het ijs-zoutmengsel, waardoor de sneeuw en het ijs zelfs bij vriestemperaturen (= temperatuur onder 0 °C) zullen smelten.

Meer weten over het verlagen van het smeltpunt? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE

2 Soor ten mengsels

Soms zie je aan een mengsel dat het bestaat uit meerdere componenten: we spreken dan over een heterogeen mengsel. Soms kun je de componenten niet meer onderscheiden: we spreken dan over een homogeen mengsel

2.1 Homogeen versus heterogeen

OPDRACHT 13

Welke soorten mengsels worden gevormd?

Je leerkracht plaatst vier erlenmeyers op tafel. In elke erlenmeyer zit 20 mL zuiver water.

Aan erlenmeyer 1 wordt zand toegevoegd, aan erlenmeyer 2 zout, aan erlenmeyer 3 olijfolie en aan erlenmeyer 4 alcohol. De twee stoffen worden lichtjes gemengd, waarna ze op de tafel geplaatst worden.

1 Noteer je waarnemingen. Schrap wat niet past.

Erlenmeyer 1: water + zand

Lost op / Lost niet op Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Erlenmeyer 3: water + olijfolie

Lost op / Lost niet op Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

2 Breng de vier mengsels onder in de juiste groep.

Homogeen mengsel

Voorbeeld

Erlenmeyer 2: water + zout

Lost op / Lost niet op Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Erlenmeyer 4: water + alcohol

Lost op / Lost niet op Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Heterogeen mengsel

Uit opdracht 13 kunnen we besluiten dat je na het mengen soms nog steeds de verschillende componenten van het mengsel ziet, maar soms ook niet.

Op basis van je waarnemingen kun je de mengsels in twee groepen indelen: homogene mengsels: slechts één soort component te zien; heterogene mengsels: verschillende soorten componenten te zien.

DEMO

2.2 Homogene mengsels of oplossingen

OPDRACHT 14

Geef enkele voorbeelden van homogene mengsels

Vul de tabel aan.

Homogene mengsels kunnen onderverdeeld worden naar de aggregatietoestand van hun componenten.

Probeer van elke combinatie een voorbeeld te geven.

Aggregatietoestand component 1

Aggregatietoestand component 2

Voorbeeld

v v brons (een mengsel van koper en tin) v vl

vl

Een ander woord voor homogene mengsels is oplossingen (waarbij nog het onderscheid vaste, vloeibare en gasvormige oplossingen wordt gemaakt). Een homogeen mengsel van twee metalen heeft nog een specifiekere naam: dat noemen we een legering

Afb. 12 Het beeld van Manneke Pis is uit brons vervaardigd. Brons is een legering van koper en tin.

Homogene mengsels of oplossingen zijn mengsels waarin je de verschillende componenten niet meer van elkaar kunt onderscheiden met het blote oog. Een homogeen mengsel van twee vaste metalen wordt een legering genoemd.

OPDRACHT 15

Vul de tabel aan.

Specifieke naam van het heterogene mengsel

2.3 Heterogene mengsels

Heterogene mengsels zijn mengsels waarin je de verschillende componenten met het blote oog kunt onderscheiden. In tegenstelling tot homogene mengsels, hebben de heterogene mengsels allemaal een specifieke naam. Bij die naamgeving hangt de indeling samen met de aggregatietoestand van de opgeloste stof in het oplosmiddel (= stof die overheerst).

©VANIN

Voorbeeld Aggregatietoestand opgeloste stof

vinaigrette (van olie en azijn) voor op een slaatje

Aggregatietoestand oplosmiddel (= stof die overheerst)

In opdracht 15 merk je dat verschillende soorten heterogene mengsels bestaan die we in een volgend schema kunnen weergeven:

Opgeloste stof Oplosmiddel

©VANIN

Heterogene mengsels zijn mengsels waarin je de verschillende componenten kunt onderscheiden met het blote oog.

• Rook is een heterogeen mengsel dat ontstaat bij verbranding. Rook bestaat uit vaste deeltjes, verdeeld in een oplosmiddel in de gasfase.

• Nevel is de specifieke naam voor een heterogeen mengsel van vloeistofdeeltjes in een gasfase. Net als bij rook is de gasfase hier het oplosmiddel.

• Schuim is de naam voor een heterogeen mengsel van gasdeeltjes in een vloeistoffase. We zien hier het tegenovergestelde van een nevel: bij schuim is de vloeistoffase het oplosmiddel, terwijl bij een nevel de gasfase het oplosmiddel is.

• Je spreekt van een suspensie als vaste deeltjes te onderscheiden zijn in een vloeistof.

• Een emulsie ten slotte, is een combinatie van twee te onderscheiden vloeistoffen.

` Maak oefening 1 t/m 3 op p. 58 en 59.

Om een heterogeen mengsel van vloeistoffen (die moeilijk in elkaar oplossen) om te zetten in een meer homogeen geheel, wordt een emulgator toegevoegd. Zonder emulgator gaat het mengsel spontaan ontmengen. Zo wordt bijvoorbeeld eigeel toegevoegd als emulgator voor de bereiding van mayonaise (water in olie).

Meer weten over emulsies? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE

OPDRACHT 16 DOORDENKER

Nu wordt het moeilijker: je hebt vast al weleens het woord aerosol horen vallen. Was je als kind vaak verkouden of moest je vaak hoesten? Dan zou het kunnen dat je ‘aan de aerosol’ moest. Ook mensen met astma moeten vaak hun puffer bovenhalen.

Een aerosol is een heterogeen mengsel waarin de opgeloste fase een vaste stof, vloeistof of combinatie van beide is en het oplosmiddel een gas (meestal lucht).

©VANIN

Markeer wat onder de noemer ‘aerosol’ valt.

Opgeloste stof Oplosmiddel

rook

nevel

schuim

suspensie

emulsie

Smog in India en het effect van de maatregelen tegen COVID-19 in maart 2020

Door de grote hoeveelheid voertuigen (die vaak nog erg vervuilend zijn) in India, zitten er ongelooflijk veel microscopisch kleine deeltjes fijn stof in de lucht. Men noemt dat ‘smog’ (smoke + fog), wat voor ons valt onder de noemer ‘rook’ (vaste deeltjes of vloeistofdeeltjes in een gasfase als resultaat van verbrandingsreacties). Dat is niet alleen heel vervelend als je de monumenten in New Delhi wilt bekijken, maar vooral erg schadelijk voor de gezondheid. De stofdeeltjes kunnen zich immers in de longen en andere organen nestelen en schade toebrengen.

De maatregelen die India in maart 2020 invoerde om de verspreiding van het coronavirus tegen te gaan (sluiten van markten, fabrieken en winkels; stilleggen van het openbaar vervoer), hadden een enorme positieve impact op de luchtkwaliteit van het land. Uit metingen bleek dat de hoeveelheid fijn stof in de lucht met maar liefst 71 % was gedaald.

Het begrip aerosol is een verzamelnaam voor heterogene mengsels van vaste stoffen of vloeistoffen in een gas. De begrippen rook en nevel zijn dus beide voorbeelden van aerosols.

Afb. 14 oktober 2019 vs. april 2020, New Delhi

WEETJE

Maak een mindmap over dit hoofdstuk.

Om je op weg te helpen, noteerden we alvast enkele begrippen uit dit thema. Probeer nu zelf een mindmap rond die begrippen aan te vullen.

ZUIVERE STOF

Bekijk de voorstellingen van stoffen of mengsels. Omcirkel het juiste antwoord. 1 2 3 4

a Welke voorstelling stelt een homogeen mengsel voor?

1 - 2 - 3 - 4

b Welke voorstelling stelt een heterogeen mengsel voor?

1 - 2 - 3 - 4

c Welke voorstelling stelt een zuivere stof voor?

1 - 2 - 3 - 4

d Welke overgang stelt het oplossen van zout in water voor?

3 + 4  1 3 + 4  2

e Welke overgang stelt het mengen van zand in water voor?

3 + 4  1 3 + 4  2

Schrap in de tabel wat niet past en vul aan.

Mengsel

Homogeen of heterogeen?

Aggregatietoestand overheersende stof

Aggregatietoestand verdeelde stof Specifieke naam 1

graffitispray: vloeibare verfdeeltjes in gas onder druk

homogeen heterogeen vast vloeistof gas vast vloeistof gas 2

homogeen heterogeen vast vloeistof gas vast vloeistof gas

schuimkraag op een frisse pint bier

Mengsel

een glas wijn: de combinatie van water en drankalcohol

Homogeen of heterogeen?

Aggregatietoestand overheersende stof

Aggregatietoestand verdeelde stof Specifieke naam

homogeen heterogeen vast vloeistof gas vast vloeistof gas

Koppel het juiste mengsel aan de juiste naam. Vul de tabel aan.

antibioticumoplossing: het antibioticumpoeder wordt gemengd met het water

een bronzen beeld: een mengsel van tin en koper

` Verder oefenen? Ga naar .

zeepbellen: lucht gevangen in zeepoplossing

de stoom die ontstaat in een sauna als je water over hete stenen giet

nevel legering schuim suspensie

C D

Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L mengsels onderscheiden van zuivere stoffen;

L mengsels onderverdelen in heterogeen/homogeen;

L een verdere onderverdeling maken binnen de homogene en heterogene mengsels.

Je leert nu:

L voor een mengsel een geschikte scheidingstechniek voorstellen;

L voor de geschikte scheidingstechniek verklaren op welke eigenschap de scheiding gebaseerd is;

L uitleggen wat een scheidingstechniek is;

L de principes zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, extraheren en destilleren beschrijven;

L een geschikte scheidingstechniek kiezen om twee stoffen van elkaar te scheiden.

1 Scheidingstechnieken

Het vak dat je nu volgt is chemie, of in een oudere benaming: scheikunde. Dat betekent letterlijk: ‘de kunst om te scheiden’. De leerstof voor dit vak omvat uiteraard veel meer, maar we beginnen met inzoomen op het scheiden. We bekijken welke scheidingstechnieken er zijn, waarop ze gebaseerd zijn en wanneer je ze kunt toepassen.

Elk soort mengsel heeft een eigen scheidingstechniek. Als je thuis pasta hebt gekookt en die afgiet door een vergiet, dan ben je aan het scheiden: via het vergiet scheid je de pasta van het water.

Scheiden is het tegenovergestelde van mengen. De methodes die we gebruiken om mengsels te scheiden in hun afzonderlijke componenten steunen op verschillen in stofeigenschappen.

We gaan dieper in op enkele scheidingstechnieken: sorteren, zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, destilleren en extraheren Uiteraard bestaan er nog meer scheidingstechnieken, die mogelijk tijdens een ander labo met je leerkracht verder aan bod komen.

OPDRACHT 17

ONDERZOEK

Voer het labo rond scheidingstechnieken uit. Je vindt het bij het onlinelesmateriaal.

2 Sor teren, zeven en filtreren

©VANIN

Even terug naar je prille jeugdjaren! Je hebt als kind misschien wel met zand en water gespeeld. Zonder dat je het besefte, was je als toekomstig scheikundige mengsels aan het scheiden op het strand. Je gebruikte eenvoudige methodes die de stoffen niet veranderden.

Allereerst liet je het emmertje even staan; op die manier zonken het zand en de schelpen naar de bodem en kon je het water al grotendeels afgieten. Je liet het zand en de schelpen dus bezinken De schelpjes uit het zand halen kon je met je handen. Je kon ze opzij leggen en sorteren per soort, door het verschillend uitzicht. De schelpjes waren ook merkelijk groter dan de rest en je maakte gebruik van dat verschil in deeltjesgrootte om ze er makkelijk uit te pikken.

Maar eens je alle schelpjes eruit gehaald had, merkte je ongetwijfeld dat er nog onzuiverheden in het zand zaten. Omdat het verschil in deeltjesgrootte tussen de componenten van je mengsel nu kleiner was, was het niet meer zo eenvoudig om die kleine dingetjes met de hand van het zand te scheiden. Je speelgoedsetje zorgde waarschijnlijk voor de oplossing: door het mengsel te zeven was je in staat om uiteindelijk zand in je emmertje te verkrijgen.

Zeven is een eenvoudige techniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op een verschil in deeltjesgrootte tussen de twee componenten. De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere component(en) wel.

Meer weten over grote zeven in de industrie? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE

WEETJE

In de lessen aardrijkskunde heb je het vast al gehad over verschillende soorten bodems: kleibodems, zandbodems, leembodems, of een combinatie daarvan. Om de bodemsamenstelling te bepalen, maakt een bodemkundige onder andere gebruik van een set zeven met een verschillende zeefopening. Zo zijn kleikorrels kleiner dan 2 µm, leem zit tussen 2 en 50 µm en zandkorrels zijn groter dan 50 µm.

©VANIN

In veel gevallen moeten we echter componenten scheiden met een nog veel kleiner verschil in deeltjesgrootte. We kiezen dan voor de techniek van filtreren. Een goed gekozen filter heeft net de juiste structuur om de ene component, het filtraat, wel door te laten en de andere component, het residu, tegen te houden.

mengsel van een vaste stof en een vloeistof

staaf

filtreerpapier

trechter residu filtraat

Afb. 15

Filtreren

Filtreren of filtratie is een eenvoudige scheidingstechniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op het verschil in deeltjesgrootte: vaste korrels zijn immers groter dan vloeistof- of gasdeeltjes. De vaste korrels kunnen niet door de poriën van de filter, maar de vloeistof of het gas wel. De vaste deeltjes die achterblijven, worden het residu genoemd. Wat door de filter gaat, is het filtraat

3 Decanteren

Tijdens een filtratie bekom je zowel de vloeistof als de vaste stof uit het heterogene mengsel. Een variant daarop is het decanteren (of afschenken).

Bij die techniek gebruik je geen filter. Door de vloeistof voorzichtig af te gieten, worden beide fasen van elkaar gescheiden. Dat er twee (of meer) lagen gevormd worden, die je van elkaar kunt scheiden door af te gieten, komt door het verschil in massadichtheid van de componenten.

De afzonderlijke componenten (of fasen) zullen niet even zuiver zijn als bij een filtratie, maar misschien volstaat het resultaat wel voor jou. Een extra filtratie achteraf is nog altijd een mogelijkheid.

Misschien heb je al van deze techniek gehoord bij het schenken van rode wijn? De vaste deeltjes zinken naar de bodem en door de wijn voorzichtig te schenken (decanteren) blijven de vaste deeltjes achter in de wijnfles.

Decanteren is een scheidingstechniek om een heterogeen mengsel (vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar) te scheiden. De techniek steunt op het feit dat elke stof zijn eigen massadichtheid heeft en daardoor afzonderlijke lagen zal vormen (eventueel na verloop van tijd). Die lagen kunnen, min of meer, van elkaar gescheiden worden door het afgieten van de bovenste laag.

©VANIN

Wanneer men twee vloeistoffen met een verschillende massadichtheid van elkaar wil scheiden (in een heterogeen mengsel), maakt men gebruik van een scheitrechter. Door tijdig het kraantje te sluiten na het doorlopen van een van de vloeistoffen van het heterogene mengsel, kun je betere resultaten verkrijgen dan door gewoon afgieten of decanteren.

Wil je weten hoe dat werkt? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE

Afb. 16

Decanteren van wijn

4 Indampen

Het is mogelijk dat je door filtreren of decanteren een helder filtraat bekomt. Hoewel het lijkt alsof dat een zuivere stof is, kan dat filtraat nog steeds andere opgeloste stoffen bevatten. Het filtraat kan immers zelf nog een oplossing zijn (= homogeen mengsel van een vaste en vloeibare fase of twee vloeibare fasen). Als de opgeloste stof en het oplosmiddel een voldoende groot verschil in kookpunt hebben, is dat echter geen probleem. Door op te warmen tot de temperatuur van de fase met het laagste kookpunt (‘de meest vluchtige stof’), kun je beide fasen van elkaar scheiden. Zo verdampt water veel sneller dan keukenzout. Door een het zout op te warmen tot 100 °C, zal enkel het water verdampen en het zout (als kristallen) achterblijven. Op die manier kunnen oplossingen dus ook gescheiden worden in de opgeloste stof en het oplosmiddel.

De techniek van indampen wordt onder meer gebruikt voor het scheiden van zout uit zeewater. Daardoor ontstaan de bekende zoutbanken, die je vaak ziet in de Vendée-streek aan de Franse kust, of in Bolivia.

Wil je de indamping van zout (NaCl) zien gebeuren onder een microscoop? Bekijk dan de video.

©VANIN

Indampen is een scheidingstechniek die gebruikt wordt om een homogeen mengsel (vast-vloeistof of vloeistof-vloeistof) te scheiden. Door het opwarmen van het mengsel en het verschil in kookpunt, verdampt de vloeistof (met het laagste kookpunt) en blijven enkel de vaste deeltjes of de vloeistof met het hogere kookpunt over.

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE

Afb.

Opwarmen van zoutoplossing

5 Uitbreiding: andere veelgebruikte scheidingstechieken

5.1 Centrifugeren

Decanteren hangt onder andere af van de handigheid van de gebruiker (snel genoeg de kraan van de scheitrechter dichtdraaien, de fles rode wijn niet te snel uitgieten en onder de juiste hoek ...). Maar ook het geduld van de wetenschapper wordt soms op de proef gesteld: je mengsel moet immers lang genoeg in rust blijven om voldoende scheiding van de verschillende componenten te krijgen. De zwaartekracht moet zijn werk kunnen doen.

©VANIN

Wil je meer weten over centrifugatie de industrie?

Bekijk dan de video.

Het is daarom soms interessant om de scheiding van de componenten te versnellen. We helpen de zwaartekracht dan een beetje door het mengsel snelle cirkelvormige bewegingen te laten maken. Bij een slazwierder scheiden we zo de sla van het waswater. Ook de droogkast bij je thuis gaat de inhoud van de machine zeer snel ronddraaien, zodat het linnen wordt gedroogd doordat het water uit je kleren wordt gezwierd.

Die speciale techniek om componenten te scheiden op basis van massadichtheid noemen we centrifugeren. De deeltjes met de grootste massadichtheid worden bij de draaibeweging tegen de buitenwand geduwd. Met speciale apparaten, centrifuges, kan men zo in een labo componenten met een gering verschil in dichtheid scheiden. Die techniek wordt onder andere gebruikt om bloedcellen en bloedplasma van elkaar te scheiden.

Afb. 19

Centrifugeren van bloed

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 20

De componenten van bloed na centrifuge

Centrifugeren of centrifugatie is een scheidingstechniek om een heterogeen mengsel (vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar) te scheiden in verschillende componenten (net zoals decanteren).

Ze steunt op het feit dat elke stof zijn eigen massadichtheid heeft en er daardoor afzonderlijke lagen gevormd zullen worden. Met behulp van machines (die het effect van de zwaartekracht versterken) zullen die lagen beter en sneller van elkaar gescheiden kunnen worden dan via decanteren alleen.

WEETJE

5.2 Destilleren

De techniek van indampen maakt gebruik van het verschil in kookpunt tussen de componenten om een oplossing te scheiden. De ene stof is veel vluchtiger dan de andere omdat ze een groot verschil in kookpunt hebben. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een zoutoplossing in water. Bovendien focus je bij indampen slechts op een van beide componenten. Bij het indampen van zoutoplossing in water, houd je alleen het zout over.

Daarnaast geldt een groot verschil in kookpunt niet voor alle oplossingen. Als de kookpunten van de componenten dichter bij elkaar liggen, maar ook als je beide componenten later apart wilt gebruiken, gaan we onze techniek moeten verfijnen. We maken opnieuw gebruik van het verschil in kookpunt van de componenten, maar gaan nu destilleren. Destilleren is het mengsel verhitten tot boven het kookpunt van een van de componenten, maar we blijven onder het kookpunt van de andere component. Het component dat uit het mengsel gekookt wordt en apart wordt opgevangen, wordt het destillaat genoemd.

©VANIN

OPDRACHT 18

Wijn destilleren

Wijn is een mengsel van vele componenten.

Om het niet te moeilijk te maken, houden we het nu even op een mengsel van water (druivensap) en drinkalcohol (ethanol C2H5OH). Je leerkracht bouwt de proefopstelling zoals op de tekening. De wijn wordt verwarmd tot ongeveer 80 °C. Dat is net boven het kookpunt van ethanol (78 °C), maar onder het kookpunt van water (100 °C). De liebigkoeler wordt continu gekoeld met kraantjeswater.

Wat neem je waar?

thermometer liebigkoeler

vigreuxkolom

destilleerkolf met mengsel

klem uitlaat koelwater inlaat koelwater

bunsenbrander

erlenmeyer met destillaat

Besluit

Uit de wijn verdampt enkel de alcohol, die vervolgens condenseert omdat het koude stromende water in de liebigkoeler de alcoholdampen afkoelt. De verkregen heldere vloeistof die we opnieuw opvangen, noemen we het destillaat.

DEMO

Destilleren is een scheidingstechniek die gebruikt wordt om homogene mengsels van vloeistoffen of vloeistof en vaste stof, van elkaar te scheiden. Daarbij wordt gebruikgemaakt van het verschil in kookpunt tussen de aanwezige stoffen. Wanneer het mengsel aan de kook wordt gebracht, zal de component met het laagste kookpunt eerst verdampen. De gassen die zo ontstaan worden door een liebigkoeler geleid, zodat ze terug condenseren. Zo verkrijg je het destillaat.

©VANIN

5.3 Extraheren

Een andere veelgebruikte scheidingstechniek is extraheren of extractie: geur-, kleur- en smaakstoffen (het extract) kunnen worden onttrokken (geëxtraheerd) met behulp van een oplosmiddel (het extractiemiddel) waarin ze beter oplossen. We maken gebruik van het verschil in oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen. Je hebt vast en zeker al op het etiket van een yoghurt- of frisdrankverpakking of andere voedingswaren deze zin gelezen: ‘met natuurlijke extracten’. De producent heeft dan een natuurlijke kleur-, geur- of smaakstof aan het product toegevoegd.

Maar hoe krijgt bv. Fanta die mooie oranje kleur? De producent voegt caroteen als kleurstof toe. Caroteen is een oranje kleurstof die in veel natuurlijke producten voorkomt, zoals in wortelen. Kunnen we dergelijke kleurstoffen dan uit die producten halen? Zeker en vast!

OPDRACHT 19

Extraheer de geur- en kleurstoffen uit een sinaasappel.

1 Neem de schil van een sinaasappel en snijd ze in stukjes in een mortier.

2 Voeg nog wat sap van de sinaasappel toe en stamp alles verder fijn met de vijzel.

3 Voeg nu de alcohol toe die je destilleerde uit wijn in de vorige opdracht.

Wat neem je waar?

Door extractie met alcohol van de geur-, smaak en kleurstoffen uit de sinaasappel heb je nu een basis voor likeur gemaakt.

Ook bij het koffiezetten worden op die manier met behulp van heet water geur, kleur en smaak uit de koffiebonen in je koffie gebracht. Je past hier dus twee scheidingstechnieken tegelijkertijd toe: extractie en filtratie.

©VANIN

Geur-, kleur- en smaakstoffen (het extract) kunnen worden onttrokken (geëxtraheerd) met behulp van een oplosmiddel (het extractiemiddel) waarin ze beter oplossen. We maken gebruik van het verschil in oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen.

` Maak oefening 1 t/m 8 op p. 70, 71 en 72.

De techniek van extractie wordt vaak ook gebruikt in de parfumindustrie, waarbij de geur van bloemen zoals rozen als extract wordt toegevoegd aan het parfum. Let op! Niet alle kleurstoffen zijn van natuurlijke oorsprong. Waar Fanta bijvoorbeeld wel met het natuurlijke caroteen wordt gekleurd, is dat voor Coca-Cola niet het geval. Cola dankt zijn zwarte kleur aan karamellisatie. De gebruikte kleurstof wordt bij voedingsmiddelen aangegeven op het etiket met een zogenaamde E-code. Op het etiket van een fles Fanta zul je zo E160a terugvinden, de code voor caroteen.

Je hebt nu meerdere scheidingstechnieken leren kennen en misschien zelfs enkele technieken uitgeprobeerd. De componenten werden gescheiden op basis van verschillende stofeigenschappen maar de componenten zelf bleven onveranderd. We maakten gebruik van verschillen in fysische eigenschappen van de stoffen en spreken over fysische scheidingstechnieken

WEETJE

Afb. 22

Koffiezetten: extractie en filtratie

Maak een mindmap over dit hoofdstuk.

Om je op weg te helpen, noteerden we alvast het basisbegrip uit dit thema: scheidingstechniek.

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

Scheidingstechniek

Markeer de vreemde eend in de bijt en verklaar bondig.

• geldmunt – zilver – halsketting – oorring – bankbiljet

• kwik – schroef – goud – koolstof – zink

• volume – massa – vorm – kookpunt – grootte

• kookpunt – aggregatietoestand – massadichtheid – massa

• zout – zink – zuurstofgas – brons – heliumgas

• CO2- gas in water – leidingwater – modder – wijn – gedestilleerd water

• suikerwater – soep – sangria – champagne – vinaigrette

• zoutwater – water en alcohol – brons – lucht – mayonaise

Op welke stofeigenschap steunen de volgende scheidingstechnieken?

a destillatie:

b filtratie:

Noteer een gepaste scheidingstechniek om de bestanddelen van deze mengsels te isoleren.

a olie en azijn:

b bezinksel in wijn:

c goudklompje en zand:

d bier (alcohol en water):

In het schema zie je verschillende soorten mengsels. Geef voor elk mengsel één voorbeeld. Geef daarnaast ook weer met welke algemene scheidingsmethode de afzonderlijke componenten bekomen kunnen worden.

Vermeld in de laatste kolom aan de hand van welk kenmerk die scheiding gebeurt.

Type mengsel Voorbeeld ScheidingsmethodeSteunt op verschil in … heterogeen vast-vloeibaar

homogeen vast-vloeibaar

homogeen vloeibaar-vloeibaar

Met welke scheidingsmethodes kunnen homogene en heterogene mengsels gescheiden worden?

Plaats telkens een kruisje in de juiste kolom.

Scheidingsmethode

filtratie

destillatie

Markeer de juiste scheidingstechniek. Welke techniek gebruik je om de volgende mengsels te scheiden? Kies telkens voor de meest eenvoudige techniek.

Mengsel

Een mengsel van stof A (smeltpunt –10 °C; kookpunt 80 °C) en stof B (smeltpunt 420 °C; kookpunt 1 280 °C).

Stof B is goed oplosbaar in stof A. Je wilt stof B verder onderzoeken.

Een oplossing van kopersulfaat (smeltpunt: 200 °C; kookpunt: 650 °C) in ethanol (smeltpunt: –117 °C ; kookpunt 78 °C). Beide vloeistoffen heb je nodig voor verder onderzoek.

Een mengsel van looddichloride (smeltpunt: 501 °C; kookpunt: 950 °C) en water. Looddichloride lost niet op in water.

Scheidingstechniek (markeer)

zeven – filtreren –decanteren – centrifugeren –indampen – destilleren

zeven – filtreren –decanteren – centrifugeren –indampen – destilleren

zeven – filtreren –decanteren – centrifugeren –indampen – destilleren

Met welke methodes zijn de volgende mengsels te scheiden in hun bestanddelen? azijn en water – jenever – kleideeltjes die zweven in water – zand en water

a filtratie:

b destillatie:

Soort mengsel Homogeen Heterogeen

Herhaal even. Vul de tekst aan.

Een eerste scheidingstechniek die we zagen, was zeven. Die techniek is gebaseerd op een verschil in . Een voorbeeld is schelpjes en zand scheiden. Een tweede scheidingstechniek, ook gebaseerd op het verschil in , is Daarnaast is er ook , gebaseerd op een verschil in massadichtheid.

Op die manier kun je olie van water scheiden. Indampen steunt dan weer op het verschil in , waardoor je bijvoorbeeld zout uit zeewater haalt. Het water zelf verdampt uiteraard. Wil je toch beide componenten behouden, dan maak je gebruik van de scheidingstechniek . Op die manier kun je uit wijn halen. Ten slotte weet je nu ook wat is: het onttrekken van geur-, kleur- en smaakstoffen met behulp van een waarin ze goed oplossen.

Die techniek steunt dus op het verschil in in verschillende oplosmiddelen. Zo kun je bijvoorbeeld olie uit pindanoten halen, vetten uit chips of de lekkere geur uit bloemen.

` Verder oefenen? Ga naar .

Wat zijn enkelvoudige en samengestelde stoffen?

LEERDOELEN

Je kunt al:

L het verschil tussen materie, voorwerp en stof toelichten;

L aggregatietoestanden toelichten met behulp van het deeltjesmodel;

L het onderscheid maken tussen een zuivere stof (of kortweg stof) en een mengsel;

L mengsels onderverdelen in homogene en heterogene mengsels.

Je leert nu:

L zuivere stoffen verder onderverdelen in enkelvoudige en samengestelde stoffen.

Vorig jaar leerde je het onderscheid tussen een voorwerp en stof definiëren. Je weet dus dat een voorwerp is opgebouwd uit stoffen. Bovendien is er een verschil tussen een zuivere stof en een mengsel. Mengsels hebben we ondertussen verder leren onderverdelen in homogene en heterogene mengsels. Vervolgens hebben we geleerd hoe mengsels in zuivere stoffen kunnen gescheiden worden. Kunnen we ook de zuivere stoffen verder onderverdelen? We zoeken het uit aan de hand van een experiment.

STOF

MENGSEL

HOMOGEEN ? HETEROGEEN ?

OPDRACHT 20

Ontleding van water (H2O)

1 Onderzoeksvraag

Is water nog verder te ontleden in andere stoffen?

2 Hypothese

Ik denk dat water wel / niet verder ontleed kan worden in andere stoffen, want ...

3 Benodigdheden

 toestel van Hofmann + gelijkstroombron

 kraantjeswater

 twee proefbuizen

 lucifers

 houtspaander (of satéstokje)

 vloeistoftrechter

4 Werkwijze 5 Waarnemingen

1 Je leerkracht vult het toestel van Hofmann met water met behulp van de vloeistoftrechter.

2 Er wordt gedurende enkele minuten een gelijkstroom door de vloeistof gestuurd.

3 Aan beide polen wordt gas gevormd, maar hoe zit het met de hoeveelheid gas?

positieve pool negatieve pool

Afb. 23 Opstelling proef van Hofmann

4 Je leerkracht vangt het gevormde gas aan de positieve pool op in een proefbuis.

5 Hij/zij brengt een gloeiende houtspaander in die proefbuis.

6 Wat neem je waar?

Het gas ter hoogte van de positieve pool:

7 Je leerkracht vangt nu het gas aan de negatieve pool op in een proefbuis.

9 Hij/zij brengt een brandende lucifer in die proefbuis.

10 Wat neem je waar?

Het gas ter hoogte van de negatieve pool:

6 Verwerking

- Het gas dat aan de positieve pool gevormd wordt, is zuurstofgas. Zuurstofgas bevordert de verbranding en kan op die manier geïdentificeerd worden. Een smeulende houtspaander begint terug te branden als je er zuurstofgas aan toevoegt.

- Het gas dat aan de negatieve pool gevormd wordt, is waterstofgas. In combinatie met zuurstofgas en een brandende lucifer geeft dat een luide knal. Vandaar dat waterstofgas ook wel knalgas genoemd wordt. Er wordt water gevormd.

7 Besluit

Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

8 Reflectie

©VANIN

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde stoffen. Een samengestelde stof bestaat uit meerdere atoomsoorten of elementen. Water is dus een voorbeeld van een samengestelde stof. Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat waterstofgas en zuurstofgas niet meer verder ontleed kunnen worden. Stoffen die niet meer verder ontleed kunnen worden, noemen we enkelvoudige stoffen. Een enkelvoudige stof bestaat uit één atoomsoort of element. Een reactie waarbij een samengestelde stof wordt omgezet in meer eenvoudige (al dan niet enkelvoudige) stoffen, heet een ontleding of analyse

In opdracht 20 heb je gebruikgemaakt van elektrische energie om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas. Dat proces wordt elektrolyse genoemd (elektro: elektriciteit; lysis: stukmaken). Ook voor andere energiebronnen bestaan specifieke termen:

• warmte: thermolyse (stukmaken met warmte),

• licht: fotolyse (stukmaken met licht).

Stoffen kunnen dus (naar analogie van homogene en heterogene mengsels) verder opgedeeld worden in enkelvoudige en samengestelde stoffen.

Om het verhaal volledig te maken: waterstofgas en zuurstofgas zijn niet meer te ontleden (omdat het enkelvoudige stoffen zijn: ze bestaan uit slechts één element), maar het is wel mogelijk om waterstofgas en zuurstofgas te combineren en zo opnieuw water te bekomen. Daardoor heeft zich waterdamp in de proefbuis gevormd na de knal bij het aansteken van het waterstofgas. Die chemische reactie waarbij stoffen zich met elkaar verbinden tot een (complexere) samengestelde stof, noemen we een synthese. Analyse en synthese zijn tegengestelde chemische reacties.

ENKELVOUDIG

STOF

SAMENGESTELD

MENGSEL

HOMOGEEN

HETEROGEEN

• Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde stoffen.

• Stoffen die niet meer verder ontleed kunnen worden, noemen we enkelvoudige stoffen

• Een reactie waarbij een samengestelde stof wordt omgezet in meer eenvoudige (al dan niet enkelvoudige) stoffen, heet een ontleding of analyse.

• Een ontleding met behulp van elektrische energie, wordt een elektrolyse genoemd.

• Een ontleding met warmte heeft de specifieke naam thermolyse, terwijl fotolyse een ontleding met behulp van licht is.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 77.

Duid aan: enkelvoudige stof of samengestelde stof.

waterstofgas (H2)

 enkelvoudige stof

 samengestelde stof zuiver water

Bij de verbranding van suiker wordt koolstof, water en CO2 gevormd. Suiker is een …

Na een kampvuur blijft er van de houtblokken enkel nog as (roet) over. Roet is een …

 enkelvoudige stof

 samengestelde stof

 enkelvoudige stof

 samengestelde stof

 enkelvoudige stof

 samengestelde stof

Plaats in de juiste kolom: gedestilleerd water – kraantjeswater – koolstof – waterstofgas – zuurstofgas – wijn –zand in een glas water – zout in een glas water

Enkelvoudige stofSamengestelde stofHomogeen mengselHeterogeen mengsel

` Verder oefenen? Ga naar .

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS

Kernbegrippen

Kernvragen

HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar?

Notities

Eigenschappen, die specifiek zijn voor een stof en waarmee je stoffen van elkaar kunt onderscheiden, noemt men stofeigenschappen.

©VANIN

Soorten stofeigenschappen:

- massadichtheid

- kookpunt

- smeltpunt

- massadichtheid: geeft de verhouding weer tussen de massa van een stof en het volume dat die stof inneemt bij een bepaalde temperatuur. Als gevolg van een verschil in massadichtheid zal één stof gaan bovendrijven.

- kookpunt van een vloeistof: de temperatuur waarbij een vloeistof overgaat van de vloeibare fase naar de gasvormige fase

- smeltpunt van een vaste stof: de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vaste fase naar de vloeibare fase

HOOFDSTUK 2: Is het een zuivere stof of een mengsel?

(zuivere) stof

mengsel van zuivere stoffen

homogene mengsels

heterogene mengsels

- rook

- nevel

- schuim

- suspensie

- emulsie

aerosol

- Een zuivere stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …). Die waarden zijn constant en karakteristiek (typisch voor de stof).

- Een mengsel van stoffen bevat meerdere stoffen. Als we naar kookpunt enz. kijken, zijn de waarden voor die grootheden afhankelijk van de samenstelling van het mengsel.

- Homogene mengsels = mengsels waarin je de verschillende componenten met het blote oog niet meer van elkaar kunt onderscheiden (oplossingen).

- Heterogene mengsels = mengsels waarin je ten minste een van de componenten kunt onderscheiden

Op basis van de aggregatietoestand van de twee componenten krijgen sommige heterogene mengsels nog een specifieke naam:

vast in gasfase = rook vloeistof in gasfase = nevel gas in vloeistoffase = schuim vast in vloeistoffase = suspensie vloeistof in vloeistoffase = emulsie

vast of vloeistof in gasfase = aerosol (bv. rook, nevel)

Kernbegrippen

Kernvragen

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS

Notities

HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden?

Scheidingstechnieken op basis van:

- verschil in deeltjesgrootte

©VANIN

- verschil in massadichtheid

Zeven

De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere component(en) wel.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + v, v + vl)

Filtreren, filtratie

Vaste korrels zijn groter dan vloeistof- of gasdeeltjes. De vaste korrels kunnen niet door de poriën van de filter, maar de vloeistof of het gas wel. De vaste deeltjes die achterblijven, worden het residu genoemd. Wat door de filter gaat, is het filtraat.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + g, v + g)

Decanteren

Elke stof heeft zijn eigen massadichtheid, waardoor zich afzonderlijke lagen zullen vormen (eventueel na verloop van tijd). Die lagen kunnen, min of meer, van elkaar gescheiden worden door het afgieten van de bovenste laag.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + vl)

Centrifugeren

Met behulp van machines (die het effect van de zwaartekracht versterken) zullen die lagen beter van elkaar gescheiden kunnen worden dan via decanteren.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + vl)

- verschil in kookpunt

Indampen

Door het opwarmen van het mengsel en het verschil in kookpunt, verdampt de vloeistof en blijven enkel de vaste deeltjes (of de vloeistof met het hogere kookpunt) over.

Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl)

Destilleren

Wanneer het mengsel aan de kook wordt gebracht, zal de component met het laagste kookpunt eerst verdampen. De gassen die zo ontstaan worden door een liebigkoeler geleid, zodat ze terug condenseren. Zo verkrijg je een destillaat. In tegenstelling tot indampen, worden beide componenten behouden.

Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl)

- verschil in oplosbaarheid

Extraheren

Geur-, kleur- en/of smaakstoffen kunnen onttrokken worden aan een stof omdat ze beter oplossen in een ander oplosmiddel.

Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl)

Kernbegrippen

Kernvragen

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS

Notities

HOOFDSTUK 4: Wat zijn enkelvoudige en samengestelde stoffen? analyse of ontleding

ontleding of analyse = chemische reactie waarbij een complexe stof wordt omgezet in eenvoudigere stoffen

elektrolyse thermolyse fotolyse

enkelvoudige stof samengestelde stof

- met elektrische energie = elektrolyse - met warmte = thermolyse

- met licht = fotolyse

Zuivere stoffen worden verder onderverdeeld in: - enkelvoudige stoffen  kunnen niet meer verder ontleed worden; - samengestelde stoffen  kunnen verder ontleed worden.

Mijn samenvatting

BEKIJK DE KENNISCLIP

1 Begripskennis

Ik kan de volgende begrippen uitleggen:

• aerosol

• analyse

• centrifugeren

• decanteren

• destilleren

• emulsie

• extraheren

• enkelvoudige stoffen

• filtreren

• heterogeen mengsel

• homogeen mengsel

• indampen

• kookpunt

• massadichtheid

• nevel

• oplossing

• rook

• samengestelde stoffen

• scheidingstechniek

• schuim

• smeltpunt

• stof

• stofeigenschap

• suspensie

• voorwerp

• zeven

• zuivere stof

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan stoffen onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

• Ik kan zuivere stoffen onderscheiden van mengsels op basis van het aantal soorten deeltjes.

• Ik kan voorbeelden van homogene en heterogene mengsels herkennen en benoemen als oplossing, emulsie of suspensie.

• Ik kan specifieke soorten mengsels benoemen zoals rook, nevel, schuim, aerosol ...

• Ik kan voor een mengsel een geschikte scheidingstechniek voorstellen

• Ik kan voor de geschikte scheidingstechniek verklaren op welke eigenschap de scheiding gebaseerd is.

• Ik kan zuivere stoffen onderverdelen in enkelvoudige of samengestelde stoffen.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

JANOG OEFENEN

Kun jij ook toveren?

Je maakte tijdens de CHECK IN een mengsel van kiezelsteentjes, zout en water. Je hebt toen weliswaar niet echt getoverd, maar wel gebruikgemaakt van chemische mengsels en scheidingstechnieken.

1 Benoem de mengsels. Schrap wat niet past.

• Het mengsel kiezelsteentjes-zout is een homogeen / heterogeen mengsel.

• Het mengsel kiezelsteentjes-water is een homogeen/ heterogeen mengsel.

• Het mengsel zout-water is een homogeen/ heterogeen mengsel.

We noemen dat ook een oplossing.

2 Bovendien ben je nu ook in staat om dit mengsel te scheiden in zijn afzonderlijke (zuivere) stoffen volgens het juiste scheidingsschema.

Vul het scheidingsschema verder aan. Misschien vind je meer dan een oplossing?

KIEZELSTENEN + ZOUT + WATER

Op basis van:

Scheidingstechniek:

KIEZELSTENEN

ZOUT + WATER

Op basis van:

Scheidingstechniek: ZOUT WATER

Er zijn homogene en heterogene mengsels. We gebruiken verschillende scheidingstechnieken om de stoffen terug van elkaar te scheiden: zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, extraheren en destilleren.

DE ELEMENTAIRE DEELTJES

De wetenschap is continu op zoek naar een ruimer beeld van het heelal.

Sinds 2018 wordt ‘de planetenjager’ TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) gebruikt om op zoek te gaan naar leven en bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel. Het is de krachtigste telescoop tot nog toe. In januari 2020 werd voor het eerst een bewoonbare planeet ontdekt buiten ons zonnestelsel. De planeet kreeg voorlopig de naam ‘TOI700d’ en is meer dan 100 lichtjaar van onze aarde verwijderd.

Met preciezere apparatuur slagen wetenschappers er ook in om steeds kleinere deeltjes te bekijken. In de lessen natuurwetenschappen heb je vast al gehoord of gebruikgemaakt van een microscoop.

Atomen zijn voor de mens niet zichtbaar met het blote oog, maar ondertussen zijn we in staat steeds kleinere deeltjes te bekijken. Organismen, onderdelen van planten … die je normaal niet kunt zien met het blote oog, worden plots zichtbaar.

In 1931 werd de eerste elektronenmicroscoop gebouwd. We zijn daardoor nu in staat om kleine cellulaire onderdelen een paar miljoen keer groter te zien.

Afb. 27 De elektronenmicroscoop van de Vrije Universiteit Brussel

` Hoever hebben we stoffen al kunnen ontleden?

` Zijn we al beland bij het kleinste deeltje?

We zoeken het uit!

Raad wat je hier uitvergroot ziet!

Afb. 24

Afb. 25

Afb. 26

Zuivere stof of mengsel?

OPDRACHT 1

Bekijk enkele voorstellingen van zuivere stoffen en mengsels in de tabel.

1 Kruis bij elke voorstelling aan of het gaat om een zuivere stof of om een mengsel.

 mengsel  zuivere stof

 mengsel  zuivere stof

 mengsel  zuivere stof

2 Leg in je eigen woorden het verschil uit tussen een zuivere stof en een mengsel.

 mengsel  zuivere stof

OPDRACHT 2

Maak bij zuivere stoffen het onderscheid tussen enkelvoudige en samengestelde stoffen.

1 Kruis bij elke voorstelling aan of het gaat om een enkelvoudige of een samengestelde stof.

 enkelvoudige stof  samengestelde stof

 enkelvoudige stof  samengestelde stof

 enkelvoudige stof  samengestelde stof

2 Leg in je eigen woorden het verschil uit tussen een enkelvoudige stof en een samengestelde stof.

3 Een deeltje water bestaat uit waterstof en zuurstof. Teken zelf een voorstelling van de stof water.

4 Teken twee voorstellingen die je buurman of buurvrouw maakte.

5 Wat stel je vast op basis van de antwoorden bij vraag 3 en 4?

6 Staan er in de onderstaande figuur begrippen waarvan jij misschien al gehoord hebt en waarvan je denkt dat ze in de bouwstenen van een stof aanwezig zijn? Schrap de begrippen waarvan je denkt dat ze niet in een stof voorkomen.

chips

molecule virus

quarks ozon neutrino

proton elektron zout

aerosol hemoglobine neten

hadronen neutron stuifmeel

Je hebt nu eigenlijk al kleinere deeltjes getekend dan dat je met de microscoop kunt waarnemen. Vanuit je algemene kennis heb je een molecule water getekend, zuurstofatomen en waterstofatomen. Gaandeweg zullen we de betekenis van al die deeltjes verduidelijken en op zoek gaan naar nog kleinere deeltjes.

Welke namen en symbolen krijgen de elementen?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat mengsels gescheiden kunnen worden in zuivere stoffen;

L zuivere stoffen indelen in enkelvoudige en samengestelde stoffen;

L toelichten dat een enkelvoudige stof bestaat uit één atoomsoort of element.

Je leert nu:

1

L de namen en de symbolen van veelvoorkomende elementen.

Tenzij je hebt samengewerkt met je buurman of buurvrouw, zijn er verschillen in jullie voorstellingen van de stof water bij opdracht 2. Dat maakt het natuurlijk een beetje moeilijk: hoe kan iemand anders jouw voorstellingen probleemloos interpreteren? Daar moeten we dus afspraken over maken. Wetenschappers over de hele wereld moeten namelijk met elkaar communiceren op een eenduidige, ondubbelzinnige manier.

OPDRACHT 3

Vergelijk de webpagina’s.

1 Bekijk deze webpagina’s voor ‘koolstof’

Naam: koolstof / carbonium

Symbool: C

Atoomnummer: 6

Groep: koolstofgroep

Periode: periode 2

Blok: p-blok

Reeks: niet-metaal

Kleur: kleurloos of zwart

Carbonio

Generale

Nome: carbonio

Symbolo: C

Numero: 6

Serie: non metalli

Durezza: 0,5 (grafite), 10 (diamante)

Blocco: p

Serie: non metalli

Colore: / diamante grafite

Yleinen

Nimi: hiili

Tunnus: C

Järjestysluku: 6

Luokka: epämetalli

Lohko: p

Jakso: 2

Ryhmä: 14

Kovuus: 0,5 (grafiitti), 10,0 (timantti)

Väri: musta (grafiitti), väritön (timantti)

Carbonio Hiili

2 Wat valt je op als je de drie pagina’s vergelijkt?

©VANIN

Het symbool voor een element is in de hele wereld identiek. Het uniforme gebruik van dezelfde symbolen voor eenzelfde element maakt uitwisseling van informatie makkelijker.

2

De namen en symbolen van de elementen

Nederlands Frans

Engels Duits Spaans Latijn koolstof carbon carbon kohlenstoff carbono carbonium

Nederlands Frans Engels Duits Spaans Latijn chloor chlore chlorine chlor cloro chlorum

Een element is een atoomsoort. Een atoom is een deeltje van die atoomsoort. Het is het kleinste deeltje dat nog alle eigenschappen van de stof bezit. Elk element (of elke atoomsoort) heeft een naam en een symbool. Die symbolen zijn in alle talen hetzelfde. De naam van het element verschilt volgens de taal, maar is meestal afgeleid van de oorspronkelijke Latijnse benaming.

Bekijk afbeelding 31a en 31b. Je ziet dat:

• sommige elementen één hoofdletter als symbool hebben;

• sommige elementen twee letters als symbool hebben.

In het tweede geval, hier op afbeelding 31b, bestaat het symbool uit een hoofdletter gevolgd door een kleine letter.

• Een element is synoniem voor een atoomsoort. Het is de verzamelnaam voor alle atomen die dezelfde chemische eigenschappen hebben.

• Een atoom is het kleinste deeltje van een element dat nog steeds alle eigenschappen van het element heeft.

boor koolstof stikstof zuurstof

WEETJE

Sommige elementen zijn genoemd naar een land (polonium, francium), een stad (dubnium: Dubna in Rusland; strontium: Strontian in Schotland), een wetenschapper (einsteinium: Albert Einstein; curium: Marie Curie), Romeinse goden (neptunium, plutonium) of een eigenschap (broom: Gr. bromos = stank; chloor: Gr. chloros = groen).

Meer weten? Bekijk het overzicht via de QR-code. NAAMGEVING ELEMENTEN

De onderstaande tabel bevat de voor ons belangrijkste elementen en hun symbolen. Voor een goed begrip van de rest van de leerstof chemie is het belangrijk dat je de namen en symbolische voorstelling van deze elementen onthoudt en kunt toepassen.

SymboolNaamSymboolNaamSymboolNaam HwaterstofSisiliciumHgkwik HeheliumPfosfor Pb lood LilithiumSzwavel Co cobalt Beberyllium Cl chloorIjood BboorArargonNinikkel CkoolstofKkalium Pt platina Nstikstof Ca calcium Cd cadmium Ozuurstof Fe ijzerUuraan Ffluor Cu koperSntin

Neneon Zn zink Cr chroom NanatriumBrbroom Mnmangaan MgmagnesiumAgzilver Asarseen AlaluminiumAugoud Babarium

Met elk nieuw element dat ontdekt werd, begonnen wetenschappers te beseffen dat er verbanden waren tussen de elementen. Zo kwam het idee om ze allemaal in een tabel te plaatsen (de tabel van Mendelejev). Welke verbanden dat precies zijn, kom je te weten in thema 4.

©VANIN

OPDRACHT 4

Oefen je kennis van de symbolen.

Oefen met behulp van flashcards de namen van de elementen en hun symbolen.

OEFEN MET FLASHCARDS

TIP

Je kunt ook ezelsbruggetjes maken om de elementen te onthouden, bv. ‘Au’ hoor je in ‘goud’. Verzin er zelf nog een paar!

Hoe evolueerde het atoommodel?

Net als wij willen wetenschappers steeds kleinere deeltjes ontleden. De kennis die we vandaag hebben, is te danken aan eeuwen van voortbouwend onderzoek en wetenschappelijke proeven. Een ontdekking is vaak het werk van één wetenschapper of één team, maar een wetenschappelijke theorie is het resultaat van vele bijdragen.

1 Van voorwerp tot atoom

Elk mengsel bestaat uit een of meerdere soorten stoffen. In het voorbeeld van spuitwater (afbeelding 32) zien we dat stoffen – of materie – bestaan uit nog kleinere verbindingen. En ook die verbindingen kunnen nog verder opgedeeld worden tot we uiteindelijk bij atomen uitkomen.

spuitwater

mengsel

Afb. 32 Spuitwater

zuivere stof

atomen verbindingen

We maken een onderscheid tussen een voorwerp, materie, stof, verbinding en elementen.

- Een voorwerp is opgebouwd uit een bepaalde materie.

- Materie is opgebouwd uit stoffen.

- Stoffen zijn verbindingen van deeltjes of atomen.

- Een element is een type of atoomsoort.

- Een atoom is een deeltje van dat type.

2 Nog kleiner dan het atoom

Er bestaan dus verschillende soorten elementen. Van een handvol daarvan ken je intussen het symbool en de naam. Elke verbinding is opgebouwd uit bouwstenen: de atomen. Maar hoe is zo’n atoom zelf opgebouwd?

©VANIN

Onze wetenschappelijke kennis is er in de loop der tijd sterk op vooruitgegaan. Nieuwe technologieën zorgden ervoor dat onze inzichten in de bouw van het atoom veranderden doorheen de eeuwen. Bijgevolg moesten de modellen die we gebruiken om een atoom voor te stellen, aangepast worden. Er is ondertussen al een hele weg afgelegd, waarbij wetenschappers steeds verder bouwden op de kennis van hun voorgangers.

Bekijk de chemische tijdlijn waarbij de belangrijkste mijlpalen in de evolutie van het atoommodel worden aangestipt. Maar denk eraan: met nieuwe technieken komen nieuwe inzichten. Deze tijdlijn kan dus in de toekomst (of in komende schooljaren) nog verder aangevuld worden. Scan de QR-code voor een meer uitgebreide versie van de tijdlijn.

De Griekse filosofen Democritus en Leucippus formuleren de grondbeginselen van het atomisme, de leer die stelt dat alle stoffen zijn opgebouwd uit ontelbare minuscule en ondeelbare blokjes: atomen (Grieks: atomos = ondeelbaar).

De Rus Dimitri Mendelejev rangschikt de elementen in groepen met soortgelijke eigenschappen. Op basis van die gegevens plaatste hij de elementen onder elkaar: het periodiek systeem der elementen.

De Engelsman John Dalton stelt in navolging van de filosofen uit de Oudheid dat een stof bestaat uit kleine ‘bollen’. Deze bollen, die nog alle eigenschappen van de stof bezitten, noemt ook hij atomen.

Democritus, afgebeeld door Hendrik ter Brugghen

John Dalton

Joseph John Thomson is de eerste om het elektron te ‘meten’. De Brit beschrijft een atoom als een licht positief geladen bol met binnenin zeer kleine elektronen. Voortbouwend op de experimenten van Crookes en Goldstein heeft hij het over vrij bewegende elektronen.

1913

De Deen Niels Bohr stelt dat elektronen niet willekeurig rond de positieve kern bewegen, maar dat ze zich op zogenaamde elektronenschillen bevinden, die groter worden naarmate ze verder van de kern verwijderd zijn. En hoe verder van de kern, hoe meer elektronen de schil kan bevatten. Het aantal elektronen op de buitenste schil bepaalt de eigenschappen van het atoom.

©VANIN

1911

De Nieuw-Zeelander Ernest Rutherford verenigt alle voorgaande theorieën in het idee dat een atoom bestaat uit een centrale positief geladen kern, omgeven door een elektronenmantel met negatief geladen elektronen. Hij komt tot dat besluit aan de hand van het beroemde bladergoudexperiment.

Een schematische voorstelling van het atoommodel van Bohr

1932

Sir James Chadwick ontdekt het neutron, een elementair deeltje zonder elektrische lading dat zich in de kernen van alle atomen bevindt (uitgezonderd waterstof).

De massa van een neutron is ongeveer gelijk aan de massa van een proton. In tegenstelling tot een proton, is een neutron echter ongeladen.

Zing je deze tijdlijn graag uit volle borst mee? Scan dan de QR-code.

Het krentenbolmodel

Rutherfords experiment

James Chadwick

Zoals je ziet in de tijdlijn, komen wetenschappers steeds tot een besluit op basis van waarnemingen. Met behulp van proeven en opzoekwerk krijgen ze inzicht in hun onderzoeksvragen en hypotheses, om zo een denkbeeld of model te vormen. Een model is een voorstelling van de werkelijkheid, gebaseerd op wetenschappelijke waarnemingen. Het is geen letterlijke weergave van de werkelijkheid. Zolang experimenten verklaard kunnen worden met het bestaande model, blijft dat model gelden. Maar omdat er steeds nieuwe inzichten ontstaan (en meer nauwkeurige meetapparatuur), worden de bestaande modellen voortdurend aangepast en verfijnd. Modellen zijn dan ook dynamisch

In de wetenschappen gebruiken we modellen die een voorstelling van de werkelijkheid bieden op basis van wetenschappelijke waarnemingen. Een atoommodel is op die manier een voorstelling van een atoom, op basis van de wetenschappelijke waarnemingen van dat moment. Omdat de wetenschappelijke kennis toeneemt, wordt het model aangepast aan de nieuwe inzichten. Het atoommodel is dus dynamisch

©VANIN

Je kunt het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford in 3D bekijken via de app.

Bij het onlinelesmateriaal ontdek je nog meer over de geschiedenis van het atoom.

Een atoom bevat positief geladen protonen en ongeladen neutronen in de kern, elektronen zijn verdeeld op schillen rond die kern.

3D

TIP

Welke elementaire deeltjes kennen we?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat wetenschappers van oudsher geïnteresseerd zijn in de samenstelling en opbouw van materie;

L uitleggen dat atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen.

Je leert nu:

L de samenstelling van atomen afleiden uit het atoomnummer en het massagetal.

1 De elementaire deeltjes en hun lading

We gaan op zoek naar nog kleinere deeltjes en proberen het atoom zelf te ontleden. Dat kan al lang niet meer met voor ons beschikbaar materiaal, maar gelukkig zoeken wetenschappers voor ons uit hoe het zit!

Het atoom is de bouwsteen van materie. Het is niet meer deelbaar via chemische processen. Toch is een atoom opgebouwd uit nog kleinere deeltjes.

In de negentiende eeuw maakt de kennis over het atoom en zijn structuur grote sprongen. We bouwen hierbij verder op het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford.

De kern of nucleus van een atoom is opgebouwd uit protonen en neutronen. De protonen en neutronen worden samen de nucleonen genoemd:

• de protonen zijn positief geladen deeltjes;

• de neutronen hebben geen lading.

Rond de nucleus bevinden zich negatief geladen elektronen.

De elektronen bewegen zich op vaste afstanden rond de atoomkern of nucleus. Op afbeelding 33 zie je dat ze zich voortbewegen op zogenaamde schillen

Een atoom bevat trouwens evenveel elektronen rond de kern als protonen in de kern. Een atoom is bijgevolg ongeladen.

Protonen, elektronen en neutronen vormen samen een atoom. Een atoom in zijn geheel heeft geen lading.

Vermits een atoom ongeladen is, moet het evenveel negatieve als positieve ladingen hebben. Dat betekent dat het aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het aantal protonen in de kern.

©VANIN

Om te weten hoeveel protonen er in de atoomkern zitten, kijken we naar het atoomnummer Z. Je vindt het atoomnummer Z links bovenaan bij elk element in het periodiek systeem der elementen (PSE).

Op een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven door hun symbool:

• Een element met bijvoorbeeld atoomnummer Z = 8 heeft enerzijds dus altijd 8 protonen.

• Anderzijds zijn atomen met 8 protonen in de atoomkern altijd zuurstofatomen.

• Aangezien het aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het aantal protonen in de kern, is het aantal elektronen bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z. In ons voorbeeld heeft zuurstof dus ook 8 elektronen.

• In een periodiek systeem zijn alle gekende atoomsoorten weergegeven door hun symbool.

• Atomen met hetzelfde aantal protonen zijn atomen van hetzelfde chemische element

• Het aantal elektronen rond de kern van een atoom moet gelijk zijn aan het aantal protonen in de kern.

• Elk element heeft een uniek atoomnummer (Z). Dat getal geeft het aantal protonen weer in de kern.

• Het aantal elektronen is bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z, het getal linksboven in elk vakje van het PSE.

2 De massa van het atoom

Hoe klein een atoom ook is, het heeft wel degelijk een massa. Omdat die massa heel klein is, en het rekenen met kleine getallen vaak moeilijker is, werd de unit gedefinieerd: de eenheidsmassa of atomaire massa-eenheid. Een unit komt overeen met 1/12 van de massa van het koolstofatoom. Dat is dan precies de massa van 1 proton of de massa van 1 neutron

Zowel protonen als neutronen hebben een massa van 1 unit (1 u). De massa van een elektron is verwaarloosbaar klein (slechts 1/2 000 van de massa van een proton).

De massa van het atoom (massagetal A) is dus de som van het aantal protonen (Z) en van het aantal neutronen (N).

Als we de formule omvormen tot N = A – Z, kunnen we ook altijd het aantal neutronen in de kern berekenen als A gekend is.

We vergelijken de totale massa van een atoom steeds met de eenheidsmassa. De verhouding tussen de massa van een atoom en die eenheidsmassa noemen we de relatieve atoommassa A r, een getal zonder eenheid.

Als 1 unit gelijk is aan 1/12 van de massa van het koolstofatoom; en als het massagetal A van koolstof 12 is; dan is 1 unit gelijk aan de massa van 1 proton.

We kunnen dus stellen dat:

A (massagetal) = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen)

Als we de formule omvormen, kunnen we ook steeds het aantal neutronen in de kern berekenen als A gekend is.

N = A – Z

Atoomdeeltjes Lading Massa protonen nucleonen neutronen elektronen +1 0 –1 1 u 1 u verwaarloosbaar

` Maak oefening 1 t/m 5 op p. 99 en 100.

OPDRACHT 5

Ga met het periodiek systeem aan de slag. Je vindt het achteraan in je boek.

1 Zoek het juiste atoomnummer op voor de volgende elementen.

• broom:

• natrium:

• helium:

• magnesium:

2 Bereken het aantal neutronen in de kern van de atomen met het gegeven massagetal.

• een broomatoom met massagetal 79

• een natriumatoom met massagetal 23

• een heliumatoom met massagetal 4

• een magnesiumatoom met massagetal 24

3 Vul de zinnen aan.

a Een atoom met Z = 6 is altijd een

b Een chlooratoom heeft altijd protonen in de kern.

c Een atoom met 7 protonen is een met als symbool .

d Een atoom met 11 elektronen is een atoom van het element

WEETJE

Heb je in opdracht 5 gemerkt dat je steeds met gehele getallen werkt voor het massagetal?

De meeste elementen komen voor in verschillende vormen. Het aantal protonen en elektronen is altijd hetzelfde, want eigen aan het element, maar het aantal neuronen kan soms afwijken. We kiezen in berekeningen dan ook voor een gemiddelde. Daarom vind je op het PSE voor sommige elementen voor de relatieve atoommassa van sommige elementen geen geheel getal. We zullen dat getal steeds afronden op één cijfer na de komma.

Vul de tabel aan met de juiste naam of het juiste symbool voor elk element.

Universeel symbool

Uit welke deeltjes is een atoom opgebouwd, wat is hun lading en waar in het atoom bevinden die deeltjes zich?

Deeltje van het atoom Lading Plaats in het atoom

Een element heeft 20 neutronen in de kern en een atoommassa van 40 u. Over welk element gaat het?

Hoeveel neutronen vind je in een lithiumkern met massagetal 7?

Hoeveel elektronen heeft een loodatoom?

` Verder oefenen? Ga naar .

Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat een atoom ongeladen is, het heeft evenveel elektronen als protonen;

L toelichten dat het aantal elektronen dus ook wordt gegeven door het atoomnummer Z;

L toelichten dat elektronen niet in de kern zitten, maar errond;

L toelichten dat de massa van de elektronen verwaarloosbaar klein is;

L toelichten dat elektronen een negatieve lading hebben.

Je leert nu:

L de regels voor elektronenverdeling toepassen;

L het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford tekenen;

L de elektronenconfiguratie van de eerste twintig elementen schrijven.

1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

In hoofdstuk 3 leerde je al hoeveel elektronen een specifiek atoom heeft. Maar waar zitten die elektronen nu precies? Zit er een patroon achter, of mogen ze gaan en staan waar ze willen? Ook dat namen wetenschappers al onder de loep.

1.1 Schillen rond de nucleus

We zagen dat Niels Bohr, een Deense fysicus, de theorie van Rutherford uitdiepte door te stellen dat elektronen op denkbeeldige cirkelvormige schillen rond de atoomkern of nucleus bewegen. Elektronen bewegen dus niet willekeurig rond de kern.

Afhankelijk van het aantal elektronen, kan een atoom tot 7 schillen bevatten. Die schillen worden aangeduid met een letter.

De eerste schil, die zich dus het dichtst bij de kern bevindt, wordt aangeduid met de letter K. De tweede schil met de letter L, de derde met de letter M enzovoort.

WEETJE

Bohr duidde zijn eerste schil niet aan met de letter A, omdat een logische volgorde verloren zou gaan als later nog extra schillen dichter bij de kern zouden worden ontdekt. Door te beginnen met de letter K, kon hij eventuele nieuwe schillen dichter bij de kern aanduiden met J, L enzovoort, waarbij een logische volgorde van opeenvolgende letters behouden blijft. Uiteindelijk bleek dat er geen schillen dichter bij de kern bestaan.

Elektronen bevinden zich op schillen, maar het maximale aantal elektronen per schil is beperkt. Dat maximumaantal vind je in deze tabel:

Schilnummer nLetterMaximumaantal elektronen op de schil

2n2

Je kunt het aantal elektronen voor de eerste 4 schillen onthouden aan de hand van de formule 2n² (waarbij n het schilnummer is).

1.2 Elektronen op een schil

Elektronen verspreiden zich niet willekeurig over bepaalde schillen. De opvulling van de schillen volgt een bepaald patroon.

Met de onderstaande ‘regels’ kun je de opvulling van de schillen voor heel wat elementen opstellen. Later zul je zien dat er afwijkingen of uitzonderingen op bestaan.

1 Elektronen plaatsen zich zo veel mogelijk op de schillen het dichtst bij de nucleus. Dus eerst de K-schil, pas daarna de L-schil enzovoort.

2 Op de buitenste schil bevinden zich maximaal 8 elektronen

3 Op de voorlaatste schil bevinden zich maximaal 18 elektronen.

4 Bij de andere schillen gaan de eerste 4 elektronen zich zo ver mogelijk van elkaar plaatsen. De volgende 4 elektronen vormen steeds met een ander elektron een elektronenpaar.

TIP

schil 7, n = 7

schil 6, n = 6

schil 5, n = 5

schil 4, n = 4

schil 3, n = 3

schil 2, n =2

schil 1, n =1

©VANIN

Als de buitenste schil volledig is opgevuld, bevat ze twee (voor de eerste schil) of acht elektronen. Wanneer een atoom een volledig gevulde buitenste schil heeft, spreken we van de edelgasconfiguratie

OPDRACHT 6

Oefen de plaatsing van elektronen.

Teken het schillenmodel voor de eerste twintig elementen uit het PSE, oefen nog eens de juiste symbolen en vul de tekst aan.

• Element: waterstof Symbool:

Z =

Aantal elektronen = , het elektron bevindt zich op de .

• Element: helium Symbool:

Z =

Aantal elektronen = , de elektronen bevinden zich op de Merk op dat er een elektronenpaar gevormd wordt. Helium heeft een volledig gevulde buitenste schil: het bezit de .

• Element: lithium Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , het derde elektron bevindt zich op de

OPDRACHT 6 (VERVOLG)

• Element: beryllium

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de andere elektronen bevinden zich op de

• Element: boor

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de andere elektronen bevinden zich op de

• Element: koolstof

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de andere elektronen bevinden zich op de . Ze vormen geen paren en plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar (als het ware elk kwartier van een klok).

• Element: stikstof

Symbool:

Z =

Stikstof heeft 5 elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zal er een elektronenpaar gevormd worden. Stikstof heeft nog ongepaarde elektronen.

• Element: zuurstof Symbool:

Z =

Zuurstof heeft elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Zuurstof heeft op de L-schil  elektronenparen en nog ongepaarde elektronen.

OPDRACHT 6 (VERVOLG)

• Element: fluor  Symbool:

Z = Fluor heeft elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Fluor heeft nog ongepaard elektron.

• Element: neon Symbool:

Z =

Neon heeft elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Neon heeft ongepaarde elektronen op de buitenste schil, enkel  elektronenparen of doubletten op de L-schil. Elementen met een volledig gevulde buitenste schil bezitten

• Element: natrium Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron bevindt zich op de

• Element: magnesium Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 2 elektronen bevinden zich op de , zij vormen geen elektronpaar.

• Element: aluminium Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 3 elektronen bevinden zich op de . Het zijn 3 ongepaarde elektronen.

OPDRACHT 6 (VERVOLG)

• Element: silicium

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 4 elektronen bevinden zich op de , er zijn geen elektronenparen gevormd op de buitenste schil.

©VANIN

• Element: fosfor

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 5 elektronen bevinden zich op de , er wordt nu opnieuw een elektronenpaar gevormd op de buitenste schil. Fosfor heeft nog  ongepaarde elektronen.

• Element: zwavel

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 6 elektronen bevinden zich op de , er worden  elektronenparen gevormd op de buitenste schil. Zwavel heeft nog  ongepaarde elektronen.

• Element: chloor Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 7 elektronen bevinden zich op de , er worden  elektronenparen gevormd op de buitenste schil. Chloor heeft nog  ongepaard elektron.

• Element: argon Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. Ook de derde schil (M) is nu volledig en bevat 8 elektronen. Argon heeft opnieuw

OPDRACHT 6 (VERVOLG)

• Element: kalium

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De derde schil (M) is eveneens volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron komt terecht op de . Kalium heeft ongepaard elektron.

• Element: calcium

Symbool:

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De derde schil (M) is eveneens volledig en bevat 8 elektronen. Calcium bevat  ongepaarde elektronen.

OPDRACHT 7

Bekijk de elementen van opdracht 6 opnieuw aandachtig en beantwoord de vragen.

1 In het periodiek systeem staan de elementen H, Li, Na en K onder elkaar. Ook C en Si staan onder elkaar.

a Wat stel je vast als je de verdeling van de elektronen van H-Li-Na-K met elkaar vergelijkt?

b En C en Si?

c Geldt dat ook voor N en P?

2 De elementen Li-Be-B-C-N-O-F-Ne staan naast elkaar op de tweede rij van het periodiek systeem.

a Wat stel je vast als je de verdeling van de elektronen van die elementen met elkaar vergelijkt?

b Geldt dat ook voor Na-Mg-Al-Si-P-S-Cl-Ar?

Uit opdracht 7 blijkt dat er een duidelijk verband bestaat tussen:

• de verdeling van de elektronen op de schillen,

• de plaats van de elementen in het periodiek systeem.

Elementen naast elkaar in het PSE vormen een periode en hebben hetzelfde aantal schillen.

Elementen onder elkaar in het PSE vormen een groep en hebben evenveel elektronen op de buitenste schil. Dat noemen we valentie-elektronen

` Maak oefening 1 op p. 113.

14 Va 15 VIa 16 VIIa 17 0 18

2 Elektronenconfiguratie

Moeten we altijd een schillenmodel tekenen om de elektronenverdeling over de schillen weer te geven? Gelukkig niet. Vaak noteren we het eenvoudiger door het aantal elektronen per schil in volgorde achter het elementensymbool te zetten. We spreken dan simpelweg van de elektronenconfiguratie

Bekijk het voorbeeld van zwavel met:

• atoomnummer Z = 16,

• gemiddelde relatieve atoommassa <A r > (afgerond op één cijfer na de komma) <A

> = 32,1.

Niet vergeten: het aantal elektronen is gelijk aan het atoomnummer Z.

Een zwavelatoom heeft dus ook 16 elektronen. Als we de regels respecteren, weten we dat de elektronen als volgt verdeeld zijn over de schillen:

K-schil: 2 elektronen

L-schil: 8 elektronen

M-schil: 6 elektronen

In plaats van het schillenmodel te tekenen, noteert men de elektronenconfiguratie als volgt: 16S 2 8 6. Die notatie geeft uiteindelijk evenveel informatie als een schillenmodel.

©VANIN

Wil je de regels nog even opfrissen? Scan dan de QR-code.

OPVULLING SCHILLEN

OPDRACHT 8

Noteer de juiste elektronenconfiguratie.

3 Lewisstructuren

Is het altijd nodig om het uitgebreide schillenmodel of een volledige elektronenconfiguratie weer te geven, of kunnen we onszelf heel wat werk besparen?

Chemici hebben al vroeg ontdekt dat wanneer atomen zich binden met andere atomen, vooral de valentie-elektronen (de elektronen op de buitenste schil) een rol spelen. Gilbert Newton Lewis kwam zo met een verkorte schrijfwijze door enkel die elektronen in een aparte notatie op te nemen: de lewisstructuur

TIP

OPDRACHT 9

Herhaal het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford.

1 Teken de elektronen op de schillen van helium, neon en argon.

2 Markeer de elektronen die je zowel bij helium, neon als argon kunt terugvinden met groen.

3 Markeer vervolgens de elektronen die je zowel bij neon als argon, maar niet bij helium kunt terugvinden met rood.

4 Als laatste markeer je de elektronen die je enkel bij argon kunt terugvinden met geel.

Beantwoord de vragen.

5 Hoeveel elektronen per schil hebben deze elementen? Vul de tabel aan.

Element

6 Vergelijk helium en neon. Wat stel je vast?

• De -schil is gelijkend.

• De -schil wijkt af.

• De elektronen die aanwezig zijn bij zijn ook aanwezig bij , maar dat is omgekeerd niet zo.

7 Vergelijk neon en argon. Wat stel je vast?

• De -schil en de -schil zijn gelijkend

• De -schil wijkt af.

• De elektronen die aanwezig zijn bij zijn ook aanwezig bij , maar dat is omgekeerd niet zo.

OPDRACHT 10

Noteer het juiste antwoord.

We kunnen dus besluiten dat de elektronenverdeling van elementen die in een periode op een lagere positie in het PSE staan, identiek blijft voor onderliggende schillen. Als het atoomnummer (en dus het aantal protonen in de kern en het aantal elektronen op de schillen) stijgt, komt er telkens een elektron bij op de buitenste schil. Deze valentie-elektronen zullen belangrijk zijn bij het vormen van bindingen tussen atomen. We kunnen daarom de afspraak maken dat we de onderliggende elektronen niet meer tekenen; we nemen enkel de elektronen van de buitenste schil in beschouwing.

1 Vul in de tabel het aantal elektronen per schil aan.

beryllium stikstof fluor

2 Vul de zinnen aan.

• Voor alle drie de atomen is de buitenste schil de -schil.

• De valentie-elektronen verschillen wel. Beryllium heeft er , stikstof en fluor .

3 Teken de valentie-elektronen op de buitenste schil van de atomen. Laat dus de onderliggende K-schil weg.

4 Vergelijk de tekeningen nu. Wat kun je nog als overbodig beschouwen?

5 Teken de valentie-elektronen rond de elementen zonder de schillen te tekenen.

Be N F

Bij stikstof en fluor zien we dat de puntjes die de elektronen voorstellen bij een elektronenpaar al snel in elkaar kunnen overlopen als we de schil zelf niet tekenen. Ook daar had Lewis een oplossing voor. Een elektronenpaar, 2 elektronen dus, wordt dan voorgesteld met een streepje of twee bolletjes naast elkaar. Dat wordt voor het voorbeeld uit opdracht 10, vraag 5 dan:

Be N F

In de lewisstructuur tekenen we enkel de elektronen van de buitenste schil: de valentie-elektronen. Ongepaarde elektronen stellen we voor met een bolletje, gepaarde elektronen (elektronenparen) met een streepje.

` Maak oefening 2 op p. 113.

Teken het schillenmodel voor aluminium.

Schrijf de elektronenconfiguratie en teken ernaast de lewisstructuur voor de volgende elementen.

koolstof:

magnesium:

zuurstof:

chloor:

zwavel:

fosfor:

` Verder oefenen? Ga naar .

Kernbegrippen

Kernvragen

DE ELEMENTAIRE DEELTJES

Notities

HOOFDSTUK 1: Welke namen en symbolen krijgen de elementen?

element = atoomsoort

atoomsoorten of elementen = de verschillende atomen of deeltjes

atoom = deeltje dat tot bepaalde atoomsoort behoort

Elk element heeft universeel eenzelfde symbool. Die universele symbolentaal zorgt ervoor dat wetenschappers over de hele wereld met elkaar kunnen communiceren.

HOOFDSTUK 2: Welke elementaire deeltjes kennen we?

atoomkern = nucleus

• bevat twee soorten elementaire deeltjes: protonen (+) en neutronen

• rond atoomkern heb je elektronen (–)

atoomnummer Z = aantal protonen = aantal elektronen

massagetal A = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen)

• Het atoom bestaat uit een atoomkern en een elektronenmantel waarin protonen en neutronen voorkomen (behalve H: enkel 1 proton).

• Protonen, elektronen en neutronen vormen samen een atoom. Een atoom in zijn geheel heeft geen lading.

• Protonen zijn positief geladen (+). Elektronen zijn negatief geladen (–).

Neutronen zijn neutraal.

• Rond de kern bewegen elektronen (–) op schillen.

• Het aantal elektronen rond de kern is in een atoom gelijk aan het aantal protonen in de kern.

• Atomen met hetzelfde aantal protonen zijn atomen van hetzelfde chemische element.

• Uit het atoomnummer Z en het massagetal A kunnen we de hoeveelheid van elk van de deeltjes in een atoom berekenen.

Kernbegrippen

Kernvragen

DE ELEMENTAIRE DEELTJES

Notities

HOOFDSTUK 3: Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom?

elektronenconfiguratie

edelgasconfiguratie

• De verdeling van de elektronen op schillen gebeurt volgens een aantal regels.

©VANIN

lewisstructuur

• Wanneer de buitenste schil volledig bezet is, dan spreken we over de edelgasconfiguratie.

• Het schillenmodel kan eenvoudiger genoteerd worden als de elektronenconfiguratie.

• Bij de lewisstructuur vereenvoudigen we die elektronenconfiguratie nog en worden enkel de elektronen van de buitenste schil weergegeven.

Mijn samenvatting

BEKIJK DE KENNISCLIP

1 Begripskennis

• Ik ken de kernbegrippen (element, atoom, voorwerp, materie, stof, atoomsoort, nucleonen, atoomkern, atoomnummer, massagetal, isotopen, elektronenconfiguratie, lewisstructuur) en kan ze toelichten

• Ik ken de namen en symbolen van veelvoorkomende elementen.

• Ik ken de lewisstructuur en kan die toepassen bij de eerste 19 elementen.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan de bouw van een atoom toelichten (volgens het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford).

• Ik kan de samenstelling van atomen afleiden uit het atoomnummer en het massagetal.

• Ik kan de regels voor elektronenverdeling toepassen om het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford te tekenen en de elektronenconfiguratie van de eerste 18 elementen te schrijven.

• Ik kan toelichten hoe het schrijven van elektronenconfiguraties een vereenvoudigde weergave is van het schillenmodel.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

JANOG OEFENEN

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet!

Wat zie jij onder deze elektronenmicroscoop? Vul in.

Zou je graag nog verder inzoomen? Je bent niet alleen.

Wetenschappers uit de hele wereld doen continu fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes in het CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, of de Europese Raad voor Kernonderzoek). Onze landgenoot François Englert kreeg in 2013 de Nobelprijs voor Natuurkunde voor zijn onderzoek naar de allerkleinste deeltjes.

Heeft dit thema jouw interesse opgewekt? Ga naar en bekijk de filmpjes over het onderzoek bij CERN.

Stilaan zijn we in staat om na te gaan of het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford overeenstemt met de realiteit. Steeds sterkere microscopen stellen ons in staat het met het blote oog te checken. We ontdekken alsmaar meer.

Afb. 36 CERN

Afb. 37 François Englert

Notities

VAN DE ELEMENTEN (PSE)

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in het periodiek systeem?

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE?

1 De a-groepen en hun naam

2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

` VERDIEPING: Welk belang en voorkomen hebben enkelvoudige stoffen?

Ontdek de Mendelejev in jezelf!

De legosorteermachine is niet te verslaan qua precisie en snelheid, al moet je natuurlijk wel eerst jouw kennis aan de machine doorgeven.

Vermoedelijk sorteerde je de blokjes eerst per kleur, tot je merkte dat er naast de kleur nog andere verschillen zijn, zoals de vorm en het aantal nopjes.

Als kind heb je misschien wel uren gespeeld met legoblokjes. Om dingen te bouwen, was het wel handig om eerst de blokjes te sorteren. Maar hoe begin je daaraan? De Australiër Daniel West ontwikkelde een oplossing: de legosorteermachine. Bekijk de video.

Na het eerste sorteerwerk moest je vaak nog op zoek naar ontbrekende stukjes, maar je kon natuurlijk al wel afleiden hoe ze eruit moesten zien. Onbewust schuilde er toen een kleine Mendelejev in jou.

In chemie ordenen we de deeltjes of ‘elementen’ in een periodiek systeem. Kijk eens rond in het labo in je school. Je vindt er vast en zeker een of meerdere exemplaren van het periodiek systeem. Op het huidige periodiek systeem staan tussen de 110 en 118 elementen, volgens een universeel systeem gerangschikt.

` Waarom is het zo belangrijk om het periodiek systeem van de elementen (kortweg PSE) in te delen?

` Hoe zijn de elementen in het PSE gerangschikt?

De pioniers van het PSE

Meer dan 150 jaar geleden probeerde de wetenschapper Dimitri Mendelejev de gekende elementen te rangschikken volgens de oplopende atoommassa. Hij maakte kaarten van alle elementen, met daarop gegevens die hij al kende of afleidde. Hij merkte dat sommige elementen gelijkaardige eigenschappen vertoonden en groepeerde ze. Daarbij merkte hij op dat in de reeksen ontbrekende elementen waren. De eigenschappen, zoals de atoommassa, van deze nog niet ontdekte elementen kon hij voorspellen.

OPDRACHT 1

Mendelejev presenteerde zijn tabel voor het eerst in 1869. In de jaren die volgden, is telkens gebleken dat de door hem voorspelde eigenschappen van later ontdekte elementen correct waren. Het lijkt wel of hij een glazen bol had!

Noteer de betekenis van de gegevens in elk vakje van het PSE.

In een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven met hun symbool. Elk vakje bevat ook verschillende cijfers. Een aantal van die cijfers (het atoomnummer Z en de gemiddelde relatieve atoommassa <A r >) leerde je al kennen in thema 3. Je leerde ook al de namen en symbolen van verschillende elementen. Mendelejev gebruikte de atoommassa als basis voor een eerste rangschikking.

Dimitri Mendelejev (1834-1907)

Wat zijn groepen en perioden in het periodiek systeem?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat elementen worden voorgesteld met een uniek symbool;

L toelichten dat een element synoniem is voor atoomsoort;

L toelichten dat elk atoom een massa heeft, afhankelijk van het aantal neutronen en protonen;

L toelichten dat elektronen zich op schillen rond de kern bevinden;

L toelichten dat we in de lewisstructuur enkel de elektronen van de buitenste schil voorstellen.

Je leert nu:

L de opbouw van het PSE gebruiken om eigenschappen van atomen af te leiden.

Je hoort vaak spreken over ‘de tabel van Mendelejev’ in plaats van ‘het periodiek systeem van de elementen’. Nochtans klopt de naam ‘tabel van Mendelejev’ niet helemaal, want ook andere wetenschappers zoals Henry Mosely, Lothar Meyer, William Ramsey en Niels Bohr hebben hun steentje bijgedragen. Maar goed, ere wie ere toekomt, Mendelejev is en blijft de grondlegger van het PSE.

Wil je even opnieuw de geschiedenis induiken? Scan dan de QR-code.

OPDRACHT 2

Bekijk het PSE achteraan in je leerschrift en los de vragen op.

• Hoeveel rijen tel je?

• Hoeveel kolommen met elementen tel je?

• Zijn er verschillende kleuren gebruikt in het periodiek systeem?

• Hoeveel vakjes telt het periodiek systeem?

• Hoe wijzigt het atoomnummer Z als je van links naar rechts vordert in het periodiek systeem?

De elementen zijn gerangschikt volgens oplopende atoommassa Omdat het atoomnummer steeds toeneemt, kon Mendelejev destijds alle elementen op één lange rij plaatsen, waarbij de gemiddelde relatieve atoommassa telkens toeneemt. Toch plaatste hij de elementen op verschillende rijen.

BEKIJK DE TIJDLIJN

De zeven rijen die zo gevormd werden, worden perioden genoemd. De zeven rijen komen overeen met de zeven schillen van Bohr. Per periode komt er dus een schil bij in een element.

Hij had toen immers al ontdekt dat bijvoorbeeld lithium en natrium gelijkaardige chemische eigenschappen vertonen in reacties, net als bv. fluor en chloor.

Die gelijkaardige chemische eigenschappen zijn een rechtstreeks gevolg van hun elektronenconfiguratie, die je leerde kennen in thema 3. Door elementen met gelijkaardige chemische eigenschappen onder elkaar te plaatsen, werden er ook groepen gevormd: de verticale kolommen. Die elementen worden gekenmerkt door een gelijk aantal elektronen op de buitenste schil, de valentie-elektronen

©VANIN

OPDRACHT 3

Vul de tabellen aan door gebruik te maken van je kennis van het atoommodel.

1 Vul de tabel aan met de elektronenverdeling per schil voor waterstof, lithium, natrium en kalium; stuk voor stuk elementen uit de eerste kolom van het PSE.

Symbool element Atoomnummer

Aantal elektronen op schil 1

Aantal elektronen op schil 2

Fris je kennis van de regels voor elektronenverdeling op.

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 4

ELEKTRONENVERDELING

Totaal aantal elektronen

2 Wat hebben deze elementen gemeen?

Merk op dat lithium onder waterstof werd geplaatst. Natrium werd ook weer op een volgende rij geplaatst, in dezelfde kolom en onder lithium. Kalium werd om dezelfde reden onder natrium geplaatst. Per periode in het PSE komt er telkens een extra schil bij.

3 Maak dezelfde oefening voor de elementen fluor en chloor, uit kolom VIIa.

Symbool element Atoomnummer

Aantal elektronen op schil 1

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 4

Totaal aantal elektronen

TIP

OPDRACHT 3 (VERVOLG)

4 Wat hebben deze elementen gemeen?

Chloor kwam zo onder fluor terecht.

5 Herhaal nogmaals de oefening, maar nu met elementen die in kolom IVa staan.

Symbool element

C Si

Atoomnummer

Aantal elektronen op schil 1

6 Wat hebben deze elementen gemeen?

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 4

Totaal aantal elektronen

7 Welk gevolg heeft dat voor de plaats van silicium in het PSE?

De rijen in het PSE worden perioden genoemd. Bij elke nieuwe periode komt er een extra schil bij de atomen. De kolommen worden groepen genoemd. Het zijn groepen elementen met hetzelfde aantal elektronen op de buitenste schil (de valentie-elektronen), en daarom met dezelfde chemische eigenschappen.

Bij de rangschikking van de elementen in perioden en groepen stuitte men op een probleem na het element calcium. Tussen het element calcium (met twee elektronen in de buitenste schil) en gallium, (met drie elektronen in de buitenste schil) moesten nog tien elementen hun plaats vinden, met een atoommassa die tussen die van calcium en gallium ligt.

Ook bij de volgende perioden moest dat opgelost worden. De tabel moest dus worden opengetrokken om er telkens tien elementen tussen te plaatsen. Die groepen elementen krijgen doorgaans een Romeins cijfer met lettertje b. We noemen ze de b-groepen. De elementen uit de b-groepen kregen de verzamelnaam overgangselementen; ook de termen transitie-elementen of nevenelementen worden weleens gebruikt.

De overige elementen behoren tot de a-groepen. Er zijn dus acht a-groepen en tien b-groepen. Die indeling verwatert stilaan, tegenwoordig worden de kolommen vaak gewoon doorlopend genummerd van 1 tot en met 18.

Een gelijkaardig probleem in de rangschikking deed zich voor met de elementen na lanthaan, in periode zes, en actinium, in periode zeven.

De 28 (of 2 keer 14) afgezonderde elementen onderaan zijn de elementen die in periode zes volgen op het element lanthaan en in periode zeven op het element actinium. Zo verkregen ze de naam lanthaniden en actiniden. Samen worden ze ook wel ‘zeldzame aarden’ genoemd.

Men kiest er vaak voor om de zeldzame aarden onderaan de tabel te plaatsen met een verwijzing. Dat is handiger omdat het beter past in de verhoudingen van een pagina of poster.

Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat elk element een specifieke plaats heeft in het PSE;

L toelichten dat de periode waarin het element voorkomt het aantal schillen weergeeft;

L toelichten dat de groep waarin het element staat de elektronenconfiguratie van de buitenste schil verraadt;

L toelichten dat elektronen negatief geladen zijn en protonen positief geladen;

L toelichten dat een atoom evenveel elektronen als protonen bevat en dus elektrisch neutraal is.

Je leert nu:

L een verband leggen tussen de plaats van een element in het PSE en de eigenschappen ervan;

L elementen ordenen en plaatsen op de tabel volgens metalen en niet-metalen (classificatie).

Het PSE en de plaats van de elementen bevatten heel wat nuttige informatie voor de chemicus. Heb je die kennis onder de knie, dan start je met een flinke basis om later de verbindingen tussen atomen te verklaren. Atomen binden immers tot verbindingen. Er bestaan zeer eenvoudige verbindingen, maar ook heel complexe.

1 De a-groepen en hun naam

Sommige groepen hebben een specifieke naam, andere groepen worden genoemd naar het bovenste element uit de groep.

• Ia: de alkalimetalen (Li, Na, K …)

• IIa: de aardalkalimetalen (Be, Mg, Ca …)

• IIIa: de aardmetalen (B, Al, Ga …)

• IVa: de koolstofgroep (C, Si, Ge …)

• Va: de stikstofgroep (N, P, As …)

• VIa: de zuurstofgroep (O, S, Se …)

• VIIa: de halogenen (F, Cl, Br, I …)

• VIIIa: de edelgassen (He, Ne, Ar …)

De laatste kolom, de edelgassen, wordt ook aangeduid als de nulgroep.

©VANIN

Er zijn nog meer verzamelnamen voor groepen elementen. Zo worden alle elementen met een atoomnummer hoger dan 92, het element uraan, ook wel de ‘transuranen’ genoemd. Dat zijn radioactieve elementen: instabiele atomen die snel vervallen. Radioactieve elementen zoals uranium worden in kerncentrales gebruikt als brandstof, maar produceren ook heel wat radioactief afval..

De verwerking van radioactief afval is en blijft een probleem waar nog geen oplossing voor gevonden werd. In Vlaanderen wordt radioactief afval van de kerncentrale in Doel in gebetonneerde vaten opgeslagen bij Belgoprocess in Dessel.

Maar ook wereldwijd blijft radioactief afval en de verwerking ervan de politieke discussie voeden. Hoewel kernenergie qua uitstoot (van bv. CO2) de ‘schoonste’ manier is om elektriciteit op te wekken, kunnen we radioactief kernafval niet eeuwig blijven produceren en stockeren. Toch zijn er nog lang niet genoeg windmolens, zonnepanelen en waterkrachtcentrales om de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit te compenseren en zo de productie van kernafval een halt toe te roepen. Een kernuitstap zal immers opgevangen moeten worden door zogenaamde groene stroom.

WEETJE

OPDRACHT 4

1 Vul de tabel aan met behulp van het PSE.

Symbool Naam element Behoort tot de groep

2 Ontdek via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal enkele nuttige toepassingen van elk element in het dagelijks leven.

WEETJE

Wil je op het volgende feestje uitpakken met een origineel nummer?

Scan de QR-code en ontdek het lied The Elements

THE ELEMENTS

2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

OPDRACHT 5

Bekijk de lewisstructuur en vul de tabel aan.

1 Bekijk het PSE. Boven elke kolom van de a-groepen staat de lewisstructuur van de elementen uit die kolom (groep) weergegeven.

2 Leid daaruit het antwoord af om de tabel verder aan te vullen.

Nummer en naam a-groep

Aantal elektronen in de buitenste schil

aardmetalen

stikstofgroep

(2 voor periode 1)

Niet vergeten: elk atoom is elektrisch neutraal (aantal negatief geladen elektronen = aantal positief geladen protonen).

Je merkt dat Mendelejev het belangrijk vond om elementen met hetzelfde aantal elektronen in de buitenste schil onder elkaar in groepen te plaatsen.

Atomen zijn het meest stabiel als hun buitenste schil volledig gevuld is met acht elektronen (of twee als er maar één schil is). Ze streven er dan ook naar om die buitenste schil volledig te maken, de zogenaamde edelgasconfiguratie Met uitzondering van de twee elementen van de eerste periode betekent die edelgasconfiguratie dus dat ze acht elektronen hebben op de buitenste schil. De edelgasconfiguratie wordt daarom ook wel de octetstructuur genoemd, al zou voor waterstof en helium ‘duetstructuur’ een beter gekozen term zijn.

De edelgasconfiguratie kan bekomen worden door extra elektronen aan te trekken of elektronen af te staan.

Door elektronen (negatief geladen deeltjes) op te nemen of af te staan, krijgt het atoom zelf een lading. Het atoom is niet langer elektrisch neutraal, want het aantal protonen is niet langer gelijk aan het aantal elektronen. We spreken nu niet langer over een atoom maar over een ion

Een geladen atoom wordt een ion genoemd.

• Negatief geladen ionen worden anionen genoemd en bevatten meer elektronen dan protonen. De atomen hebben elektronen opgenomen.

• Positief geladen ionen worden kationen genoemd en bevatten meer protonen dan elektronen. De atomen hebben elektronen afgegeven.

Dit anion draagt als lading 2– Afb. 39 Dit anion draagt als lading 2–.

Dit kanion draagt als lading 2+ Afb. 40 Dit kation draagt als lading 2+.

Afb. 38 Elektrisch neutraal atoom

Een atoom zal altijd de makkelijkste weg kiezen om de edelgasconfiguratie te bekomen, zoals het voorbeeld van natrium en chloor aantoont.

Natrium heeft één elektron in de buitenste schil en kan een octetstructuur bereiken door:

• één elektron af te staan;

• zeven elektronen op te nemen.

Het natriumatoom kiest de gemakkelijkste weg: met één elektron minder wordt de voorlaatste schil nu de buitenste schil en bereikt het atoom de edelgasconfiguratie.

©VANIN

= 11

41

Atoom Ion aantal protonen 11 11 aantal elektronen 11 10 lading neutraal positief elektronenconfiguratie 2, 8, 1 2, 8

Met dat ene elektron (negatief geladen deeltje) minder wordt tegelijkertijd het positieve natriumion gevormd: Na+

Merk op dat het natriumion, dat we nu noteren als Na+, dezelfde elektronenconfiguratie krijgt als het edelgas neon.

Na+ 2 8 1

Ne 2 8

Chloor heeft zeven elektronen in de buitenste schil, om een volledige buitenste schil te bekomen kan het:

• één elektron opnemen;

• zeven elektronen afstaan.

Ook chloor kiest voor de makkelijkste oplossing en zal één elektron (negatief geladen deeltje) opnemen. Z = 17 N = 18

Afb.

Natrium: van atoom tot ion

Afb. 42 Chloor: van atoom tot ion

Atoom Ion

aantal protonen 17 17

aantal elektronen 17 18

lading neutraal negatief

elektronenconfiguratie 2, 8, 7 2, 8, 8

Chloor zal daarom het negatieve chloride-ion vormen, of kortweg Cl–

Het chloride-ion, dat we nu noteren als Cl–, krijgt door de opname van een extra elektron de configuratie van het edelgas argon.

Cl– 2 8 7 8

Ar 2 8 8

Metalen, zoals natrium, zijn dus geneigd om elektronen af te staan, terwijl de niet-metalen er heel graag extra elektronen zouden bij willen. De mate waarin een atoom er naar streeft om extra elektronen op te nemen noemen we de elektronegativiteit van een element. De elektronegativiteit of EN-waarde is een getal tussen 0,7 en 4, dat we ook bij elk element op het PSE terugvinden, in de rechterbovenhoek. 12 1,2

atoomnummer (Z)

symbool naam

elektronegatieve waarde (EN)

gemiddelde relatieve atoommassa <A r >

Door het streven naar een volledige buitenste schil gaat een atoom elektronen afstaan of opnemen. Het bereikt zo de configuratie van het dichtstbijzijnde edelgas in het periodiek systeem. Daarom spreken we van een edelgasconfiguratie

De mate waarin een atoom ernaar streeft om extra elektronen op te nemen, noemen we de elektronegativiteit (EN) van een element.

OPDRACHT 6

Vergelijk de EN-waarde van elk element in het PSE.

1 Hoe verandert de EN-waarde binnen één periode?

2 Hoe verandert de EN-waarde binnen één groep?

3 Waar staan dan de meest elektronegatieve elementen op het PSE?

4 Waar staan de minst elektronegatieve (of elektropositieve) elementen?

WEETJE

De Amerikaan Linus Carl Pauling (1901-1994) was de allereerste scheikundige die de term elektronegativiteit gebruikte. Aan het element dat het hardst elektronen naar zich toe kan trekken (fluor) kende Pauling een EN-waarde van 4,0 toe. De overige elementen werden vergeleken met fluor en kregen een overeenkomstige elektronegativiteit, tussen 0,7 en 4,0. De elektronegativiteit is dus specifiek voor elke atoomsoort.

OPDRACHT 7

Vul de juiste gegevens aan en schrap wat niet past.

Welke ionen vormen de atomen om de edelgasconfiguratie te bereiken?

• Magnesium zal elektronen opnemen / afstaan en een ion vormen.

• Stikstof zal elektronen opnemen / afstaan en een ion vormen.

• Zuurstof zal elektronen opnemen / afstaan en een ion vormen.

• Aluminium zal elektronen opnemen / afstaan en een ion vormen.

• Zwavel zal elektronen opnemen / afstaan en een ion vormen.

• Neon zal elektronen opnemen / afstaan en ion vormen.

• Lithium zal elektron opnemen / afstaan en een ion vormen.

OPDRACHT 8

Schrap wat niet past.

• In anionen is het aantal protonen kleiner / groter dan het aantal elektronen.

• In kationen is het aantal protonen kleiner / groter dan het aantal elektronen.

Denk eraan dat je het aantal elektronen in de buitenste schil van elk atoom kunt afleiden uit de plaats in het periodiek systeem.

TIP

• Elementen uit groep Ia geven 1 elektron af en vormen een ion met lading 1+.

• Elementen uit groep IIa geven 2 elektronen af en vormen een ion met lading 2+.

• Elementen uit groep IIIa geven 3 elektronen af en vormen een ion met lading 3+.

• Elementen uit groep Va nemen 3 elektronen op en vormen een ion met lading 3–.

• Elementen uit groep VIa nemen 2 elektronen op en vormen een ion met lading 2–.

• Elementen uit groep VIIa nemen 1 elektron op en vormen een ion met lading 1–.

• Elementen uit groep VIIIa vormen geen ionen, zij hebben al de edelgasconfiguratie.

Dit overzicht vormt een zeer belangrijke basis om later chemische formules te schrijven.

` Maak oefening 1 t/m 4 op p. 141.

Opgelet, er worden twee belangrijke afspraken gemaakt:

©VANIN

1 De overgangselementen laten we nog even links liggen, voorlopig onthouden we dat deze elementen uit de b-groepen bijna allemaal een 2+ ion gaan vormen

2 De elementen uit kolom IVa (C: koolstof, Si: silicium, Ge: germanium, Sn: tin en Pb: lood) worden ook overgeslagen. Die elementen kunnen immers twee kanten uit om tot een edelgasconfiguratie te komen: 4 elektronen opnemen en dus een 4– ion vormen, of 4 elektronen afstaan en een ion met lading 4+ vormen. Vaak zullen zij 4+ ionen vormen

3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

OPDRACHT 9

Vaak maakt men in een periodiek systeem ook nog een indeling in metalen en niet-metalen door de vakjes anders in te kleuren (bij een blanco PSE is dat niet gebeurd).

Als we over metalen spreken denk je vast aan ijzer, koper … Of misschien heb je een wat duurdere smaak en denk je aan zilver, goud …

Er bestaan natuurlijk nog veel meer metalen die je regelmatig tegenkomt in het dagelijks leven, denk maar aan aluminium en chroom in je fiets, en bij de auto van je ouders.

©VANIN

Kleur de metalen in het periodiek systeem van de elementen rood en de niet-metalen blauw.

Je leerkracht helpt je de juiste indeling te maken.

Metalen en niet-metalen kunnen van elkaar worden onderscheiden door enkele specifieke eigenschappen. We onderzoeken enkele in de volgende opdrachten.

OPDRACHT 10

Beantwoord de vragen.

1 Waar bevinden zich de niet-metalen in het PSE?

2 Hadden de ionen van deze elementen een positieve of negatieve lading?

3 Waar vind je de metalen voornamelijk in het PSE?

4 Hadden de ionen van deze elementen een positieve of negatieve lading?

OPDRACHT 11

Sorteer de metalen en de niet-metalen.

Je leerkracht heeft een aantal stoffen klaargezet.

1 Van welke stoffen denk je dat het metalen zijn? Haal ze ertussenuit.

2 Noteer waarom jij denkt dat het om een metaal gaat. Met andere woorden: van welke eigenschappen heb je gebruikgemaakt?

OPDRACHT 12

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen stroom geleiden.

1 Werkwijze

• Verbind een testlamp met een stroombron.

• Sluit de stroomkring door de connectoren met de stof te verbinden.

 Lampje brandt: stof geleidt stroom.

 Lampje brandt niet: stof geleidt geen stroom.

DEMO lampje

stroombron

OPDRACHT 12 (VERVOLG)

2 Wat neem je waar? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Stof Lampje brandtLampje brandt niet ijzer (Fe) lood (Pb) octazwavel (S8) distikstof (N2, de lucht aanwezig) koper (Cu) grafiet (C)

3 Wat kun je hieruit besluiten?

OPDRACHT 13

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen warmte geleiden door een metalen en een glazen staaf in de vlam van een bunsenbrander te houden.

1 Wat neem je waar?

2 Wat kun je hieruit besluiten?

OPDRACHT 14

Bekijk de tabel en los de vragen op.

©VANIN

1 Markeer de stoffen die bij kamertemperatuur vast zijn met rood, vloeibaar met groen en gasvormig met geel.

2 Vergelijk de verschillende stoffen in de tabel aan de hand van hun smelt- en kookpunten. Wat valt er op bij de metalen?

3 Welke aggregatietoestand hebben ze bij kamertemperatuur?

Stofeigenschappen metalenStofeigenschappen niet-metalen geleiden de elektrische stroomgeleiden de elektrische stroom niet (met uitzondering van grafiet) zacht broos

plooibaar, rekbaar, pletbaar, smeedbaar niet plooibaar, niet rekbaar, niet pletbaar, niet smeedbaar goede warmtegeleiders slechte warmtegeleiders glanzend uitzicht meestal dof uitzicht vaste stoffen op kamertemperatuur (met uitzondering van kwik, een vloeibaar metaal)

meestal vloeibaar of gasvormig, maar kunnen ook vast zijn

` Maak oefening 5 t/m 8 op p. 141 en 142.

OPDRACHT 15

Herken de metalen.

Op de Olympische Spelen kun je drie soorten medailles winnen. Uit welke metalen zijn die medailles vervaardigd? Schrijf ook het symbool erbij, als je dat kent.

• medaille voor de winnaar:

• medaille voor de tweede:

• medaille voor de derde:

OPDRACHT 16 ONDERZOEK

©VANIN

Hoe kun je metalen herkennen? Voer het labo uit bij het onlinelesmateriaal.

WEETJE

Opgelet, brons komt niet als zuivere stof voor in het PSE. Het is ook geen zuivere stof, maar een mengsel van verschillende metalen. Metalen worden vaak gemengd om de eigenschappen ervan te verbeteren, dat noemen we legeren van metalen.

Misschien heb je zelf of samen met je team ook al ooit een medaille of trofee gewonnen. Helaas, je beker of medaille was niet vervaardigd uit echt goud of zilver, in het beste geval waren ze verguld of verzilverd. Een dun laagje van een edelmetaal bedekt dan de stalen medaille.

Naast legeren wordt er ook vaak gebruikgemaakt van adhesie, de goede hechtende eigenschappen van metaal. Een metaal wordt dan bedekt met een laagje van een ander metaal. Dat noemen we galvaniseren, een techniek om metalen meer glans te geven (verzilveren, vergulden, chromeren …) of te verhinderen dat ze roesten (verzinken van ijzer). Net als bij legeren, wordt er zo geprobeerd om de eerder nadelige eigenschappen van sommige metalen tegen te werken. Omdat een stalen medaille niet glanst, wordt ze bijvoorbeeld bedekt met een laagje goud. Zo wordt ook ijzer vaak bedekt met een laagje zink om het roesten tegen te gaan.

Metalen worden vaak gemengd tot een legering om de eigenschappen ervan te verbeteren. Dat noemen we legeren. Er staan heel veel metalen in het PSE: van de 112 elementen in het PSE dat bij dit leerschrift zit, worden er meer dan 75 % tot de metalen gerekend.

WEETJE

Hoewel men vaak spreekt over een gouden ring, gaat het ook hier over een legering. Puur goud is immers te zacht en wordt daarom gelegeerd met andere metalen zoals nikkel, zink, koper … Juweliers drukken het gehalte van goud uit in de eenheid karaat (1/24ste, 24 karaat is dus zuiver goud).

Edelgassen behoren ook tot de niet-metalen. Metalen die elektronen afstaan, krijgen dus een positieve lading: ze vormen kationen. Metalen worden daarom ook elektropositief genoemd. Niet-metalen nemen elektronen op: ze vormen anionen en zijn elektronegatief.

Elementen die elektronen afstaan om tot de edelgasconfiguratie te komen, noemen we elektropositief; ze vormen kationen. Doorgaans zijn dat metalen

Elementen die elektronen opnemen om tot de edelgasconfiguratie te komen, noemen we elektronegatief; ze vormen anionen. Doorgaans zijn dat niet-metalen

Vul de tabel aan.

• Niet-metalen vormen altijd negatieve ionen, ze zijn . 1 2 3 4 5 6

Naam element Symbool Naam groep Ionlading

Waarom vormen edelgassen geen ionen?

Vul aan.

• De meeste overgangselementen vormen ionen met lading .

• Negatieve ionen worden ook genoemd.

• Positieve ionen worden ook genoemd.

Vul aan.

Een element dat een ion vormt met lading 2– zal altijd behoren tot .

Een element dat een ion vormt met lading 2+ zal altijd behoren tot

Een element dat een ion vormt met lading 3– zal altijd behoren tot

Een element dat een ion vormt met lading 1+ zal altijd behoren tot

Een element dat geen ionen vormt, zal altijd behoren tot .

Noem minstens vier stofeigenschappen van metalen.

Vul aan.

• Metalen vormen altijd positieve ionen, ze zijn

Welke zuivere stof is geen metaal maar geleidt toch de stroom?

Wat is het enige metaal dat vloeibaar is bij kamertemperatuur?

` Verder oefenen? Ga naar .

Het periodiek systeem van de elementen

GROEPEN EN PERIODEN IN HET PERIODIEK SYSTEEM

Het periodiek systeem van de elementen = een tabel waarin alle elementen gerangschikt zijn volgens oplopende atoommassa

kolommen: groepen

• gegroepeerd volgens hun chemische eigenschappen

• die chemische eigenschappen zijn het gevolg van het aantal elektronen in de buitenste schil

• aantal: 18

8 a-groepen

 elk een naam:

Ia: alkalimetalen

IIa: aardalkalimetalen

IIIa: aardmetalen

IVa: koolstofgroep

Va: stikstofgroep

VIa: zuurstofgroep

VIIa: halogenen

VIIIa/0: edelgassen (of nulgroep)

10 b-groepen

 één verzamelnaam: overgangselementen

rijen: perioden

• komen overeen met het aantal schillen in het atoommodel

• aantal: 7

Atomen streven naar stabiele edelgasconfiguratie

elektronen opnemen

–ionen:

• niet-metalen

• elektronegatief

geladen atomen = IONEN

+ionen:

elektronen afstaan

• metalen

• elektropositief

• vaste stoffen bij kamertemperatuur (uitgezonderd kwik)

• specifieke eigenschappen:

- glanzen

- geleiden de stroom en de warmte

- plooibaar

- smeedbaar

- legeerbaar

afhankelijk van de elektronenconfiguratie

 verschil in ionlading per groep van elementen

ANDERE INDELINGEN IN HET PSE

We gebruiken ook verzamelnamen voor transuranen en zeldzame aarden voor bepaalde groepen van elementen. Met kleurschakeringen worden vaak ook subgroepen zoals metalen en niet-metalen in het PSE onderscheiden.

BEKIJK DE KENNISCLIP

1 Begripskennis

• Ik kan toelichten hoe en waarom een atoom een ion vormt.

• Ik kan toelichten hoe een ion aan zijn lading komt.

• Ik kan toelichten waarom metalen positieve ionen en niet-metalen negatieve ionen vormen.

• Ik kan een verband leggen tussen de plaats van een element in het PSE en de eigenschappen (massa, elektronenconfiguratie, EN-waarde ...) ervan.

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan het PSE gebruiken om eigenschappen van atomen en ionen af te leiden, ook op basis van atoomnummer, massagetal en lewisformule.

• Ik kan elementen ordenen en plaatsen op de tabel.

• Ik kan metalen herkennen aan de specifieke eigenschappen.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

JANOG OEFENEN

Ontdek de Mendelejev in jezelf!

Sinds 2016 is het PSE vervolledigd met 118 gekende elementen. Het edelgas met atoomnummer 118 kreeg officieel de naam Oganesson en symbool Og. De naam werd afgeleid van de naam van de Russische onderzoeker. Denk nu niet dat je het element vroeg of laat in handen krijgt. De atomen Oganesson komen niet voor in de aardkorst, ze worden kunstmatig gemaakt door extra fusies van andere atomen en bestaan slechts luttele milliseconden omdat ze radioactief zijn. Naar: www.destandaard.be

1 Scan de QR-code en ontdek het volledige artikel, of bekijk het videofragment bij het onlinelesmateriaal.

2 Kun jij beter dan Mendelejev? Hoe zou jij de indeling van de elementen gemaakt hebben?

3 Prijkt jouw element in de toekomst op de tabel? Hoe zou het dan heten?

©VANIN

Het lijkt misschien nog verre toekomstmuziek, maar jouw kennis van wetenschap kan het begin zijn van een carrière als (wereldberoemd) kernfysicus!

Door de zeer ingenieuze rangschikking van de elementen in het PSE kun je meteen heel wat informatie afleiden uit hun plaats. Het PSE bevat eigenlijk een deels verborgen schat aan informatie. De periode geeft ons informatie over het aantal schillen, de groep geeft dan weer informatie over de elektronenconfiguratie. In de derde graad zul je ook leren dat zelfs elke dikkere lijn belang heeft.

LEES HET ARTIKEL !

CHEMISCHE BINDINGEN

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd op eenzelfde manier gebonden?

1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding?

2 Welke soorten bindingen bestaan er?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding gevormd?

atoomverbindingen

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd?

Alle beetjes helpen!

Deze situaties schetsen telkens een probleem. Hoe kun je ervoor zorgen dat de personen alsnog in een comfortabele situatie terechtkomen?

Situatie 1

Kalvin en Fleur

Situatie 2

Jody en Jodi

Situatie 3

Ali en Alisson

Situatie 1:

Wat kan Kalvin doen zodat zowel hij als Fleur het comfortabel krijgen?

Situatie 2:

Wat moeten Jody en Jodi doen om het beiden comfortabel te krijgen?

Situatie 3:

Wat moeten Ali en Allison doen om het beiden comfortabel te krijgen?

` Is er een gelijkenis tussen deze situaties en de vorming van bepaalde chemische bindingen?

We zoeken het uit!

De samenstelling van een stof

OPDRACHT 1

Ken je alle termen nog?

1 Vul in de tweede kolom het nummer van de juiste verklaring in.

Term Verklaring Verklaringen

atoom

edelgasconfiguratie

1 atoomsoort

2 de buitenste schil van het atoom is volledig bezet element

3 scheikundige vorm voor materie met een bepaalde chemische samenstelling negatief ion

4 kleinste deeltje van een element dat nog alle eigenschappen van het element heeft

samengestelde stof

5 ontstaat door het afstaan van elektronen positief ion

stof

enkelvoudige stof

2 Zet in de afbeelding de juiste letters bij de pijlen.

6 ontstaat door het opnemen van elektronen

7 stof opgebouwd uit één element

8 stof opgebouwd uit meer dan één element

A de stof water – B het deeltje water – C een atoom waterstof – D een atoom zuurstof

De formule van water is H2O.

TIP

OPDRACHT 2

Hoe worden ionen gevormd?

Vul de zinnen aan en schrap wat niet past.

a Metalen om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Ze vormen zo positieve / negatieve ionen.

b Niet-metalen om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Ze vormen zo positieve / negatieve ionen.

c Magnesium is een metaal / niet-metaal met 2 elektronen op de buitenste schil.

Dat atoom zal dus elektronen en zo het ion vormen.

d Chloor is een metaal / niet-metaal met elektronen op de buitenste schil.

Dat atoom zal dus elektron en zo het ion vormen.

e Aluminium is een metaal / niet-metaal met elektronen op de buitenste schil.

Dat atoom zal dus elektronen en zo het ion vormen.

f Zuurstof is een metaal / niet-metaal met elektronen op de buitenste schil.

Dat atoom zal dus elektronen en zo het ion vormen.

Zijn deeltjes in een verbinding altijd op eenzelfde manier gebonden?

LEERDOELEN

Je kunt al:

L het verschil tussen een element en een atoom toelichten;

L toelichten dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie;

L begrijpen dat stoffen zijn opgebouwd uit één of meerdere atomen of elementen.

Je leert nu:

L dat de aard van de deeltjes bepaalt welke verbinding gevormd zal worden;

L wanneer een ionbinding tot stand komt;

L wanneer een atoombinding tot stand komt;

L wanneer een metaalbinding tot stand komt.

Als je om je heen kijkt, zie je allerhande voorwerpen die uit bepaalde stoffen zijn gemaakt. Een balpen uit plastic, een kast uit hout, een schrift uit papier. Ook de lucht om je heen bevat allerhande deeltjes. Al die stoffen zijn opgebouwd uit één of meerdere atoomsoorten.

1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding?

Je weet al dat een stof bestaat uit kleinere deeltjes (stofdeeltjes) die nog steeds de eigenschap van de stof bezitten. Zo bestaat de stof suiker bijvoorbeeld uit allemaal kleine suikerdeeltjes.

Bij edelgassen bestaan die stofdeeltjes uit vrije, losse atomen: het zijn mono-atomische, enkelvoudige stoffen (bv. Ne). De atomen van edelgassen hebben een volledig bezette buitenste schil, waardoor ze niet reageren met andere atomen.

Atomen van andere atoomsoorten zullen de stabiele edelgasconfiguratie proberen te bereiken door met elkaar te binden. Zo ontstaan nieuwe stoffen die bestaan uit meerdere atomen of ionen: het zijn verbindingen Het kunnen polyatomische (meeratomige) enkelvoudige stoffen (bv. Cl2) of samengestelde stoffen (bv. H2O) zijn.

In thema 2 leerde je al dat enkelvoudige stoffen verbindingen zijn van atomen of ionen van eenzelfde atoomsoort; samengestelde stoffen zijn verbindingen van atomen of ionen van verschillende atoomsoorten.

De atomen of ionen in een verbinding worden samengehouden door aantrekkingskrachten, die we een (chemische) binding noemen.

Een verbinding is een stof die bestaat uit meerdere atomen of ionen. De binding is de aantrekkende kracht die de atomen of ionen in een verbinding samenhoudt.

` Maak oefening 1 op p. 154.

OPDRACHT 3

Wat is het onderscheid tussen binding en verbinding?

Bekijk afbeelding 45 en beantwoord de vragen.

a Hoeveel bindingen zie je op de afbeelding?

b Hoeveel unieke verbindingen zie je op de afbeelding?

2

Welke soorten bindingen bestaan er?

Afb. 45

Naargelang de aard van de atoomsoort (metaal en/of niet-metaal) kunnen verschillende soorten bindingen en verbindingen worden gevormd:

• In een verbinding opgebouwd uit metalen en niet-metalen worden de gevormde ionen samengehouden door een ionbinding Die stof noemen we een ionverbinding

• In een verbinding die bestaat uit één of meerdere soorten niet-metalen, worden de atomen samengehouden door een atoombinding. Een stof met enkel atoombindingen noemen we een atoomverbinding.

• Als de verbinding uitsluitend is opgebouwd uit één of meerdere soorten metalen, houdt een metaalbinding de gevormde metaalionen samen. Een stof met enkel metaalbindingen noemen we een metaalverbinding

OPDRACHT 4

Op welke manier zijn de deeltjes gebonden in een verbinding?

Welk soort binding zal gevormd worden bij een verbinding die is opgebouwd uit de volgende elementen?

Vul in de tabel eerst de symbolen van de elementen aan en duid daarna het soort binding aan.

Verbinding opgebouwd uit de volgende elementen

calcium en jood

Symbolen elementen

Zijn de samenstellende elementen metalen (M) of niet-metalen (nM)?

Soort binding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

koolstof ionbinding - atoombinding - metaalbinding

koper en tin (samen: brons)

magnesium en zuurstof

natrium en chloor

tin en lood (samen: soldeertin)

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

zink ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Het soort binding dat ontstaat, hangt af van de aard van de deeltjes:

Stof is opgebouwd uitSoort verbindingSoort binding metalen en niet-metalen ionverbindingionbinding uitsluitend niet-metalen atoomverbindingatoombinding

uitsluitend metalen metaalverbindingmetaalbinding

` Maak oefening 2 t/m 6 op p. 154 en 155.

Vul de tabel aan om een overzicht te maken van de bouw van stoffen. Kies uit: enkelvoudig – mono-atomisch – verbinding – samengesteld

Opgelet! sommige begrippen kun je meermaals gebruiken.

Aantal atomen

Stof

Aantal verschillende atomen Stof

Welk soort binding zal gevormd worden tussen een verbinding die is opgebouwd uit de elementen in de tabel? Omcirkel het juiste antwoord.

Symbolen van de opbouwende elementen in de verbinding Soort binding

K Br

C

C H

Cu Sn

Na Cl

N O

Zn Al Mg Cu

Au Ag

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Welke soort binding is aanwezig in de stoffen? Vul de juiste kolom aan.

KBr – Mg – Al2O3 – MgF2 – Fe – propaan (C3H8) – Na2S –zwaveldioxide (SO2) – Cu – S8 – H2O

Tussen welke atomen ontstaat een atoombinding?

 C & H

 Na & Br

 C & Fe

 H & O

 S & Cl

 Zn & Cu

Welke bindingen treffen we aan in een deeltje SO3?

 atoombindingen

 metaalbindingen

 ionbindingen

Schrijf de formule-eenheid van de ionverbindingen.

Stof

aluminiumsulfide

magnesiumjodide

kaliumsulfide

calciumbromide

natriumfluoride

magnesiumchloride

natriumoxide

` Verder oefenen? Ga naar

Hoe wordt een ionbinding gevormd?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe metalen en niet-metalen ionen vormen.

Je leert nu:

L hoe een ionbinding wordt gevormd;

L wat een ionbinding is;

L hoe een ionverbinding wordt voorgesteld;

L de formule-eenheid van een ionverbinding opstellen.

1 De ionbinding

Je hebt misschien op het etiket van sommige stoffen al formules zien staan zoals NaCl, CaCl2 of K2S. Die bevatten symbolen van elementen, waar soms een getal als subscript bij staat. Wat betekenen die? En waarom staat bij sommige symbolen geen getal?

Al die stoffen zijn ionverbindingen, want ze zijn opgebouwd uit metalen en niet-metalen. Zoals de naam doet vermoeden, vormen de metalen en niet-metalen ionen. Maar wat houdt die ionen samen? We zoeken het uit.

Wanneer een metaal met een niet-metaal een binding maakt, zal het metaal één of meerdere elektronen overdragen aan het niet-metaal. Zo ontstaan positieve en negatieve ionen. Metalen en niet-metalen werken dus samen om elk apart de edelgasconfiguratie te bereiken. Metalen kunnen het makkelijkst één of meerdere elektronen ‘missen’, de niet-metalen willen die er graag bij.

Eens de ionen gevormd zijn, zorgen de elektrostatische aantrekkingskrachten tussen de tegengesteld geladen ionen voor een sterke ionbinding tussen de ionen.

Wanneer een ion gevormd wordt, krijgt een metaal het woord ion achter zijn naam: natrium wordt zo bijvoorbeeld het natriumion. Een niet-metaal krijgt de uitgang ‘ide’+ ‘ion’ achter zijn stamnaam: chloor wordt zo het chloride-ion. Bij de elementen stikstof, zuurstof en zwavel krijgt het ion een aparte naam: we spreken dan respectievellijk over het

nitride-ion, het oxide-ion en het sulfide-ion.

Afb. 46

Vorming van een ionbinding tussen natrium en chloor. Natrium staat een elektron af aan chloor. Daardoor ontstaat een positief natriumion en negatief chloride-ion, die beide de edelgasconfiguratie hebben.

Bekijk de video over de ionbinding tussen een natriumion en chloride-ion.

De ionbinding houdt positieve metaalionen en negatieve nietmetaalionen bij elkaar. Ze is het gevolg van de elektrostatische aantrekking tussen tegengestelde ladingen.

2 De formule-eenheid van ionverbindingen

We weten nu dat metalen en niet-metalen een ionbinding vormen. Maar in welke verhouding gebeurt dat en wat bepaalt die verhouding? Hoe stellen we de stof dan voor?

Afb. 47 Eén ionverbinding zoals keukenzout bestaat uit miljarden positieve en negatieve ionen in één keukenzoutkristal, gerangschikt in een

BEKIJK DE VIDEO

Als gevolg van de elektrostatische aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ionen, rangschikken ionen zich op een regelmatige manier. Die regelmatige rangschikking van positieve en negatieve ionen, samengehouden door ionbindingen, noemen we een ionrooster. Een zoutkristal is opgebouwd uit een ionrooster. Hoeveel positieve ionen en negatieve ionen aanwezig zijn in het ionrooster, hangt af van de grootte van het ionrooster, maar zelfs in een klein ionrooster zijn het er snel vele miljarden. De kleinste verhouding waarin de metaal- en niet-metaalionen voorkomen in het rooster, ligt echter vast. Als je het ionrooster van keukenzout of natriumchloride goed bekijkt, dan zie je dat het is opgebouwd uit steeds weerkerende eenheden die bestaan uit 1 natriumion en 1 chloride-ion.

De regelmatige rangschikking van de ionen in het rooster zorgt ervoor dat het rooster gezien kan worden als een herhaling van een kleinere eenheid. Die kleinste verhouding van de ionen die zich telkens herhaalt in het rooster, noemen we de formule-eenheid of roostereenheid

De formule-eenheid schrijven we door de symbolen van de elementen van de ionen, vergezeld van een index (getal als subscript geschreven). De index geeft het aantal van elk van de ionen in de kleinste herhalende eenheid weer. Een index van 1 wordt evenwel niet geschreven. Voor keukenzout wordt dat dus: NaCl.

Stoffen die opgebouwd zijn uit positieve en negatieve ionen die in een ionrooster zijn gerangschikt, noemen we ionverbindingen

©VANIN

Ionverbindingen zijn stoffen opgebouwd uit positieve en negatieve ionen die afwisselend gerangschikt zijn in een ionrooster

De ionbinding is de kracht die de ionen samenhoudt. De kleinste herhalende eenheid in het rooster noemen we de formule-eenheid of roostereenheid.

Ze wordt voorgesteld door de symbolen van de elementen van de ionen, samen met een index. De index geeft het aantal weer van dat element in de formule-eenheid.

3 De neutraliteitsregel

In keukenzout is het aantal positieve ionen gelijk aan het aantal negatieve ionen. Dat is echter niet in alle ionverbindingen het geval.

©VANIN

OPDRACHT 5

Bekijk de figuur van de zouten natriumjodide en kaliumsulfide.

1 Omcirkel een formule-eenheid in het rooster.

2 Schrijf de formule-eenheid van deze ionverbindingen.

Formule-eenheid 1:

index

Formule-eenheid 2:

Hoeveel ionen van elke soort aanwezig zijn in de formule-eenheid is afhankelijk van de lading van de ionen. De formule van een ionverbinding moet altijd neutraal zijn. We spreken daarom ook van de neutraliteitsregel: de som van alle positieve en negatieve ladingen moet gelijk zijn aan nul.

Natriumjodide bestaat uit natriumionen en jodide-ionen. De natriumionen dragen een lading 1+ en de jodide-ionen een lading 1–. De lading van 1 natriumion neutraliseert de lading van 1 jodide-ion, daarom is de formule-eenheid NaI.

Kaliumsulfide bestaat uit kaliumionen en sulfide-ionen. De kaliumionen dragen een lading 1+. Er zijn 2 kaliumionen nodig om de lading van het sulfide-ion (2–) te ‘neutraliseren’. Daarom is de formule-eenheid K2S.

Opmerking: We zouden ook kunnen redeneren dat 4 kaliumionen nodig zijn om de lading van 2 sulfide-ionen te ‘neutraliseren’, maar bij het schrijven van de formule-eenheid werken we steeds met de kleinst mogelijke verhouding.

OPDRACHT 6

Schrijf de formule-eenheid van een aantal ionverbindingen.

Vul de tabel aan.

Stof Elementen Ionen

calciumoxide Ca O

zinksulfide Zn S

natriumbromide Na Br

kaliumoxide K O

magnesiumsulfide Mg S

aluminiumfluoride Al F

aluminiumoxide Al O

Formule-eenheid

Om te bepalen welke indexen geschreven worden in een formuleeenheid gebruiken we de neutraliteitsregel: de som van de lading van de positieve ionen en negatieve ionen moet aan elkaar gelijk zijn. Die indexen worden in de kleinst mogelijke verhouding geplaatst. De index ‘1’ wordt niet geschreven.

Hoe wordt een atoombinding gevormd?

LEERDOELEN

Je kunt al:

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat niet-metalen elektronen willen opnemen.

Je leert nu:

L hoe een atoombinding wordt gevormd;

L hoe een molecule wordt voorgesteld door een molecuulformule;

L hoe we moleculen voorstellen door een structuurformule.

1 De atoombinding

Onze atmosfeer bestaat uit 78 % stikstofgas (N2), 21 % zuurstofgas (O2) en 0,03 % koolstofdioxide (CO2).

Al die stoffen zijn opgebouwd uit niet-metalen. Stoffen die uitsluitend uit niet-metalen zijn opgebouwd, noemen we atoomverbindingen. Je hebt al geleerd dat niet-metalen elektronegatief zijn en de edelgasconfiguratie willen bereiken door extra elektronen op hun buitenste schil op te nemen. Maar hoe kunnen twee niet-metalen, die allebei elektronen willen opnemen, de edelgasconfiguratie bereiken?

Om te begrijpen hoe niet-metalen elkaar helpen om elk apart de edelgasconfiguratie te bereiken, kijken we even naar waterstofgas, dat opgebouwd is uit twee waterstofatomen. Beide waterstofatomen hebben 1 elektron op de eerste (en tevens enige) schil en streven naar een volledig bezetting van de buitenste schil: 2 elektronen. Beide waterstofatomen willen echter een elektron opnemen en geen van beide atomen is bereid om elektronen over te dragen. De twee waterstofatomen kunnen de edelgasconfiguratie bereiken door een gemeenschappelijk elektronenpaar te vormen. Deze twee elektronen worden gedeeld en kunnen nu bij beide atomen gerekend worden, waardoor de buitenste schil van de beide waterstofatomen volledig is gevuld.

Afb. 48

Vorming van een molecule H2: een atoombinding ontstaat door het gemeenschappelijk stellen van een elektronenpaar.

Dit gemeenschappelijk elektronenpaar wordt de atoombinding of de covalente binding genoemd. Ze wordt voorgesteld door een streepje tussen beide atomen: het bindend elektronenpaar

Deeltjes van een stof opgebouwd uit niet-metalen die door atoombindingen aan elkaar gebonden zijn, vormen samen een apart deeltje: het zijn individuele moleculen. Bij een ionverbinding spreken we niet over moleculen, omdat de ionen niet uniek aan elkaar gelinkt zijn maar een steeds herhalende eenheid in een rooster vormen.

WEETJE

De naam ‘covalente binding’ komt van het Latijnse ‘co’ en ‘valere’: samen van tel zijn, gelijkwaardig zijn. Het slaat dus op het feit dat de twee gemeenschappelijke elektronen de atomen stevig aan elkaar binden. In sommige boeken of bronnen gebruikt men vooral de naam ‘covalente binding’, in andere hanteert men het synoniem ‘atoombinding’. Je zorgt er dus best voor dat je ze beide goed kent.

Omdat er maar één atoombinding tussen twee atomen zit, spreken we van een enkelvoudige atoombinding. De voorstelling van de manier waarop de atomen aan elkaar gebonden zijn, noemen we de structuurformule.

Andere elementen, zoals zuurstof, streven naar een edelgasconfiguratie met 8 elektronen op de buitenste schil. De molecule zuurstofgas is opgebouwd uit 2 atomen O. Je zag al dat het element zuurstof 6 elektronen heeft op de buitenste schil, waarvan 2 ongepaarde elektronen. Je leerde al in thema 3 hoe de elektronen verdeeld worden over het symbool van het element: eerst individueel, vanaf het vijfde elektron als een paar. Om aan 8 elektronen te geraken op de buitenste schil, zal elk ongepaard elektron van een zuurstofatoom een bindend elektronenpaar vormen met een ongepaard elektron van het andere zuurstofatoom. Zo ontstaat in de structuurformule een dubbele atoombinding tussen beide atomen.

©VANIN

Afb. 49

De vorming van een molecule zuurstofgas

Atomen van het element stikstof beschikken over 3 ongepaarde elektronen en 1 vrij elektronenpaar op hun buitenste schil. In een molecule opgebouwd uit 2 stikstofatomen zal elk ongepaard elektron van een stikstofatoom een bindend elektronenpaar vormen met een ongepaard elektron van het andere stikstofatoom. Zo ontstaat een drievoudige atoombinding in de structuurformule.

Afb. 50

De vorming van een molecule stikstofgas N N N N NN

Koolstofdioxide (CO2), een belangrijk broeikasgas in de atmosfeer, bestaat uit twee soorten niet-metalen: 2 zuurstofatomen en 1 koolstofatoom. De zuurstofatomen hebben elk 6 elektronen op de buitenste schil, waarvan 2 ongepaard. Het koolstofatoom heeft 4 ongepaarde elektronen in de buitenste schil. Door het vormen van gemeenschappelijke bindende elektronenparen kan elk atoom ook de edelgasconfiguratie bereiken. In deze molecule heeft elk zuurstofatoom nog twee vrije elektronenparen.

©VANIN

Een stof enkel opgebouwd uit niet-metalen noemen we een atoomverbinding. De bindingen die de niet-metalen aan elkaar binden, worden atoombindingen of covalente bindingen genoemd. Een atoombinding ontstaat door de vorming van een gemeenschappelijk elektronenpaar. Tussen twee atomen kunnen enkelvoudige, dubbele of drievoudige atoombindingen voorkomen. De structuurformule geeft aan op welke manier de atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn.

OPDRACHT 7

Teken de structuurformule van de moleculen.

Vul in de tabel aan hoeveel atoombindingen je in elk van de moleculen aantreft.

Wil je de notatie met de lewisstructuur opfrissen? Scan de QR-code.

stof waterstofsulfide (H2S)chloorgas (Cl2) water (H2O) structuurformule

aantal atoombindingen

stof methaangas (CH4)ammoniak (NH3)waterstofchloride (HCl) structuurformule

aantal atoombindingen

NOTATIE LEWISSTRUCTUUR TIP

Afb. 51

De vorming van een molecule CO2

2 De molecuulformule van atoomverbindingen

Moleculen zijn opgebouwd uit meerdere atomen van niet-metalen die verbonden zijn door een atoombinding. Maar hoe stellen we een atoomverbinding voor met een formule?

OPDRACHT 8

Bepaal de bouw van een atoomverbinding.

Bekijk hieronder de voorstellingen van de stof mierenzuur (een kleurloze stof die zuur smaakt), glucose (een witte, vaste stof die zoet smaakt) en keukenzout. Beantwoord de vragen.

1 Welke stof of welke stoffen zijn atoomverbindingen?

2 Welke stof is een ionverbinding?

3 Wat stel je vast als je de bouw van een atoomverbinding vergelijkt met een ionverbinding?

4 Vul in de tabel aan hoeveel atomen van elk element zich in een stofeenheid mierenzuur en glucose bevinden.

Glucose elementen

aantal atomen van elk element

Mierenzuur

Afb. 54

Keukenzout

Als mieren bedreigd worden, proberen ze een wondje te bijten in hun belager, waar ze dan met hun achterlijf mierenzuur in spuiten. Dat is pijnlijk, want mierenzuur is een corrosieve stof. Ook andere organismen zoals bijen, wespen, hommels en brandnetels gebruiken dat zuur ter verdediging.

De moleculen van mierenzuur en glucose zijn beide opgebouwd uit de elementen koolstof, waterstof en zuurstof, maar ze bevatten een verschillend aantal atomen. De samenstelling van een molecule wordt weergegeven door de molecuulformule. De molecuulformule geef je weer door de symbolen van de elementen te noteren, samen met een index: zo krijgt de formule een kwalitatief en een kwantitatief aspect.

De index is het getal dat weergeeft hoeveel atomen van elk element aanwezig zijn in 1 molecule. Ze wordt rechts onder het symbool van het element genoteerd.

De molecuulformule van een atoomverbinding ziet er gelijkaardig uit als de formule-eenheid van een ionverbinding. De formule-eenheid geeft echter de verhouding tussen de elementen weer in het ionrooster (bv. NaCl), terwijl de moleculeformule de werkelijke samenstelling weergeeft van één molecule van de stof (bv. H2O).

Een stof waarvan een molecule bestaat uit x atomen van element A, y atomen van element B en z atomen van element C, stellen we dus voor als AxByCz

TIP

Net zoals bij de formule-eenheid van ionverbindingen, wordt het getal 1 als index niet geschreven.

©VANIN

Atoomverbindingen zijn stoffen opgebouwd uit moleculen. Moleculen bestaan uit een welbepaalde combinatie van twee of meer atomen die tot verschillende atoomsoorten kunnen behoren. De molecuulformule bestaat uit de symbolen van de atoomsoorten die ze bevat, vergezeld van een index die het aantal atomen van elke atoomsoort weergeeft.

OPDRACHT 9

Schrijf de molecuulformule van atoomverbindingen.

1 Noteer de molecuulformules van de stoffen in de tabel.

Aantal atomen van verschillende atoomsoorten in de molecule Molecuulformule

8 zwavelatomen

2 waterstofatomen, 1 zwavelatoom, 4 zuurstofatomen

1 waterstofatoom, 1 stikstofatoom, 3 zuurstofatomen

6 koolstofatomen, 8 waterstofatomen, 7 zuurstofatomen

2 joodatomen

2 Schrijf met behulp van de gegeven structuren de molecuulformule van paracetamol (pijnstiller) en cafeïne (blauw = stikstof; rood = zuurstof; zwart = koolstof; wit = waterstof).

Molecuulformule:

©VANIN

Molecuulformule:

De moleculen van een vaste stof, zoals glucose, kunnen zich ook ordenen in een rooster. Een dergelijk rooster noemen we een molecuulrooster

Bij atoomverbindingen kunnen ook zogenaamde atoomroosters voorkomen, zoals bij koolstof. Doordat koolstof over 4 ongepaarde valentie-elektronen beschikt, kunnen miljarden koolstofatomen zich met elkaar verbinden tot twee- of driedimensionale netwerken (op elk ‘knooppunt’ van het netwerk bevindt zich dan een koolstofatoom).

Koolstof komt in de natuur als vaste, enkelvoudige stof in twee verschijningsvormen voor: grafiet en diamant. Grafiet bestaat uit een opeenstapeling van tweedimensionale netwerken, waarin elk koolstofatoom gebonden is aan 3 andere. Diamant bestaat uit een driedimensionaal netwerk waarin elk koolstofatoom gebonden is aan 4 andere.

Afb. 55 Paracetamol

Afb. 56 Cafeïne

Afb. 57 Koolstof in verschijningsvorm grafiet

Afb. 58 Koolstof in verschijningsvorm diamant

©VANIN

Bij vaste stoffen die uit moleculen zijn opgebouwd, zijn de moleculen op een regelmatige manier gerangschikt in een molecuulrooster Sommige elementen, zoals koolstof, vormen enkelvoudige stoffen en kunnen atoomroosters vormen. In een atoomrooster zijn een groot aantal atomen met atoombindingen verbonden tot twee- of driedimensionale netwerken.

` Maak oefening 1, 2 en 3 op p. 168, 169 en 170.

Schrijf de molecuulformule van de stoffen. (zwart = C; rood = O; blauw = N; wit = H)

Vul de tabel aan met de structuurformule en geef aan hoeveel atoombindingen er in elke verbinding of molecule zitten.

stof waterstofsulfide (H2S)chloorgas (Cl2) waterstofchloride (HCl)

structuurformule

aantal atoombindingen

stof zwaveldichloride (SCl2)tetra (CCl4) waterstoffluoride (HF)

structuurformule

aantal atoombindingen

stof ethyn (C2H2)

structuurformule

aantal atoombindingen

Los het kruiswoordraadsel op. Let op: gebruik ook begrippen uit de weetjes.

Horizontaal

1 Een voorstelling van het aantal atomen van elke soort in een atoomverbinding

4 Binding tussen C en H

7 Positief ion

8 Binding tussen Na en F

10 Het hebben van een volledig bezette buitenste schil

12 Positieve en negatieve ionen zitten in een ... ionrooster

14 Negatief ion

15 Binding tussen Fe en Fe

Verticaal

2 Alle atomen van eenzelfde soort

3 Een deeltje dat bestaat uit een welbepaald aantal atomen, die met een atoombindingen aan elkaar hangen

5 Een schematische voorstelling die weergeeft welke atomen aan elkaar gebonden zijn in een molecule

6 Vaste metalen bestaan uit positieve metaalionen die gerangschikt zitten in een ...

9 Kracht die twee atomen/ionen samenhoudt

11 Geladen atoom

13 Geladen deeltjes die vrij bewegen in een metaalrooster

Hoe wordt een metaalbinding gevormd?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L beschrijven dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie;

L beschrijven hoe tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat metalen elektropositief zijn.

Je leert nu:

L hoe metaalatomen in een metaal als stof gebonden zijn;

L de eigenschappen van enkele metalen te verklaren aan de hand van hun bouw.

1 De metaalbinding

IJzer moet je smeden als het heet is. In films zie je soms nog hoe een smid met een hamer en aambeeld een gloeiend hete staaf tot een zwaard klopt. Maar in tegenstelling tot een stuk glas, splijt het metaal niet. Hoe komt dat? En waarom draagt een smid die metaal bewerkt altijd dikke handschoenen?

Metaalatomen hebben maar een beperkt aantal elektronen op hun buitenste schil. Metalen proberen de edelgasconfiguratie te bereiken door de elektronen van hun buitenste schil af te staan. Daarom zijn metalen elektropositief. Maar hoe kunnen meerdere metaalatomen met elkaar binden, als alle atomen hun elektronen willen afstaan?

Bij kamertemperatuur hebben bijna alle metalen de vaste aggregatietoestand. In de vaste aggregatietoestand zijn metaalatomen op een regelmatige manier gerangschikt in een metaalrooster en ze geven daarbij de elektronen van hun buitenste schil af. Het metaalrooster is dus opgebouwd uit positieve metaalionen met daartussen een zee van elektronen. Die elektronen kunnen zich vrij tussen de positieve metaalionen bewegen en vormen als het ware een lijm die alles in het metaalrooster stevig bij elkaar houdt. Er zijn sterke elektrostatische krachten tussen de negatieve en positieve ladingen in het metaalrooster, de coulombkrachten, die het geheel bij elkaar houden: de metaalbinding. Die metaalbinding is een zeer sterke binding.

Vaste metalen als zuivere stof zijn opgebouwd uit miljarden ionen van eenzelfde atoomsoort. De formule van een dergelijke stof stellen we voor door het symbool van de atoomsoort

Het Atomium is een van de gekendste monumenten in Brussel. Het werd in 1958 gebouwd in het kader van de Wereldtentoonstelling in Brussel (Expo 58). De metalen constructie bestaat uit 9 bollen en stelt de herhalende eenheid van het metaalrooster van ijzer voor (weliswaar 165 miljard keer vergroot). De bollen zijn van aluminium gemaakt omdat aluminium beter bestand is tegen verwering (corrosie) dan staal. Hoewel het de bedoeling was om de constructie na zes maanden af te breken, besloot men ze te laten staan omwille van haar populariteit.

©VANIN

De betekenis van de naam of het symbool van een atoomsoort kan verschillen naargelang de context:

• ‘Een dakgoot is gemaakt uit zink’: hier bedoelt men de stof zinkmetaal.

• ‘Zink heeft 2 elektronen op de buitenste schil’: hier bedoelt men het element of de atoomsoort zink, namelijk alle zinkatomen.

• ‘Zink draagt twee elektronen over aan chloor’: hier bedoelt men dat 1 atoom zink 2 elektronen afstaat.

Metalen in vaste aggregatietoestand bestaan uit een metaalrooster. In een metaalrooster bevinden zich positieve metaalionen en een zee van vrij bewegende elektronen, afkomstig van de buitenste schil van de metaalatomen. De aantrekkingskrachten tussen de positieve ionen en de vrij bewegende elektronen vormen de metaalbinding. De metaalbinding is een sterke binding. De formule van een metaal als zuivere stof bestaat uit het symbool van het metaal.

Ontdek meer over de roosters en hun toepassingen via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal.

TIP

TIP

2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

Veel specifieke eigenschappen van metalen die je in thema 4 zag, kunnen nu verklaard worden op basis van hun bouw.

- Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit. Elektriciteit is namelijk de beweging van geladen deeltjes, en in een metaalrooster kunnen elektronen vrij bewegen.

- De hoge massadichtheid (massa per volume-eenheid) van metalen is een gevolg van de zeer dichte, compacte stapeling van de metaalionen in het rooster.

- De meeste metalen hebben een hoog smeltpunt en kookpunt, omdat de metaalbinding een sterke binding is. Het kost dus veel energie om de metaalbindingen in een rooster te verbreken.

- Metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat ze allemaal zijn opgebouwd uit positieve ionen. De positieve ionen kunnen ten opzichte van elkaar verschuiven en elkaars plaats innemen zonder dat ze elkaar afstoten, wat ervoor zou zorgen dat het rooster breekt of splijt.

Bekijk deze boeiende video over metalen.

©VANIN

Metaalbindingen: metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat de ionen elkaars plaats kunnen innemen.

Heel wat eigenschappen van metalen, zoals geleidbaarheid van elektriciteit en warmte, massadichtheid, hoog smelt- en kookpunt, vervormbaarheid kunnen verklaard worden op basis van de bouw van metalen.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 174.

In welke stof zitten deeltjes in een atoomrooster?

 ijzermetaal

 grafiet

 diamant

 CO2

 CaI2

2

Welke formules stellen een structuurformule, molecuulformule of formule-eenheid voor?

Noteer het nummer van de formule bij het juiste begrip.

` Verder oefenen? Ga naar

OVERZICHT: SOORTEN BINDINGEN

Soort element metalen metalen en niet-metalen niet-metalen

Soort binding metaalbinding ionbinding atoombinding of covalente binding

Soort verbinding metaalverbinding ionverbinding atoomverbinding

Bouw van de stof

metaalrooster met positieve ionen en vrije elektronen

ionrooster met positieve en negatieve ionen

moleculen met atomen verbonden door gemeenschappelijk elektronenpaar

Maak zelf een schema.

BEKIJK DE KENNISCLIP

Enkele voorbeelden Na, K, Fe NaCl, K2S O2, H2O

1 Begripskennis

• Ik kan beschrijven wat het verschil is tussen een binding en een verbinding.

• Ik kan bepalen in welke gevallen een ionbinding, atoombinding of metaalbinding wordt gevormd.

©VANIN

• Ik kan aangeven dat een atoombinding bestaat uit een gemeenschappelijk elektronenpaar.

• Ik kan een onderscheid maken tussen enkelvoudige, dubbele of drievoudige binding.

• Ik kan beschrijven wat een ionbinding, atoombinding en metaalbinding is.

• Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding beschrijven.

• Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding met elkaar vergelijken

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan bepalen of een stof een ionverbinding, atoomverbinding of metaalverbinding is.

• Ik kan de formule-eenheid in een ionrooster aanduiden

• Ik kan de neutraliteitsregel gebruiken om de formule-eenheid van een ionverbinding te schrijven.

• Ik kan de formule-eenheid van een ionverbinding en de molecuulformule van een atoomverbinding schrijven.

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

JANOG OEFENEN

Alle beetjes helpen!

Net zoals mensen elkaar kunnen helpen, doen atomen dat ook. Alle atomen streven een volledige bezette buitenste schil na.

Denk even terug aan de drie situaties in de CHECK IN. Over welk soort bindingen gaat het daar? Vul aan.

Situatie 1

Atomen met weinig elektronen op hun buitenste schil helpen atomen met een bijna volledige bezette buitenste schil, door elektronen naar hen over te dragen. Zo gaf in het voorbeeld op p. 148 Kalvin zijn dekentje af aan Fleur, net zoals een kalium een elektron overdraagt aan fluor.

Soort binding:

Situatie 2

Twee atomen die elk een bijna volledig bezette buitenste schil hebben, zullen elkaar helpen door elektronen met elkaar te delen. Net zoals Jody en Jodi een deken delen om het warm te krijgen, gaan twee jood-atomen elektronen delen.

Soort binding:

Situatie 3

Twee atomen met weinig elektronen op hun buitenste schil, staan beide hun elektronen af. Die elektronen bewegen vrij van het ene ion naar het andere, en het ‘spel’ van de elektronen houdt alles samen.

Soort binding:

Een metaal en een niet-metaal vormen een ionbinding, waarbij het metaal één of meer elektronen afstaat en een positief ion vormt; terwijl het niet-metaal die extra elektronen opneemt en een negatief ion vormt, zo konden ook Kalvin en Fleur elkaar helpen. Twee niet-metalen delen een elektronenpaar en gaan een atoombinding aan, net als Jodi en Jody. Metaalatomen kunnen ook onderling een metaalbinding aangaan door alle positieve metaalionen te vormen, net als Ali en Allison deden.

Notities

KENMERKEN VAN EEN

CHEMISCHE REACTIE

Waarom rijst brood?

Als je een brood bakt, is het rijzen van het deeg belangrijk om een luchtig brood te krijgen. Maar wat gebeurt er dan eigenlijk precies? We testen welke reactie/stof ervoor zorgt dat brood rijst.

WAT HEB JE NODIG?

balans – erlenmeyer – proefbuis – ballon – maatcilinder – één koffielepel bakpoeder – 10 mL azijn

HOE GA JE TE WERK?

1 Plaats de erlenmeyer, de proefbuis en de ballon (die je eerder al eens opblies) naast elkaar op de balans.

2 Breng de balans op nul door te tarreren

3 Breng een koffielepel bakpoeder in de erlenmeyer.

4 Breng met behulp van de maatcilinder 10 mL azijn in de proefbuis.

5 Plaats de proefbuis in de erlenmeyer.

6 Plaats de ballon zoals op afbeelding 62 op de erlenmeyer.

7 Weeg het geheel en noteer de totale massa voor de reactie in de tabel, in de kolom ‘Eigen meting’

WAT VERWACHT JE?

Schrap wat niet past.

Nadat de stoffen bij elkaar zijn gebracht, zal de gemeten massa lager / gelijk / hoger zijn.

WAT GEBEURT ER?

• Kantel de erlenmeyer, waardoor de azijn in contact komt met het bakpoeder. Je merkt dat er een chemische reactie optreedt. Weeg het geheel en noteer de totale massa na de reactie in de tabel.

• Bereken het verschil in massa voor en na de reactie.

• Verwijder de ballon en leg hem op de balans. Noteer de massa.

• Verzamel gegevens van twee andere klasgenoten in de derde en vierde kolom. Wat stel je vast?

Meting

massa voor de reactie (g)

massa na de reactie (g)

verschil in massa voor en na de reactie (g) massa na verwijderen ballon (g)

HOE ZIT DAT?

Eigen metingMeting klasgenoot 1Meting klasgenoot 2

Welk gas zorgt voor het rijzen van het brood? Misschien kan dit helpen: bakpoeder bevat een stof met formule

NaHCO3

Welke belangrijke wet geldt tijdens een chemische reactie en heb je nu bewezen tijdens deze proef?

` Wat gebeurt er tijdens een chemische reactie?

` Welke wetten zijn geldig tijdens een chemische reactie?

` Hoe kan een chemische reactie nuttig zijn voor ons? Wanneer vormt ze een probleem?

Energiebronnen in de natuur

OPDRACHT 1

Wat weet je nog over energiebronnen uit de lessen natuurwetenschappen?

1 Welke energiebron herken je? Vul aan.

2 Komt de beschikbare energie rechtstreeks uit een chemische reactie? Kruis aan.

Energiebron

 komt uit een chemische reactie.

 komt niet uit een chemische reactie.

 komt uit een chemische reactie.

 komt niet uit een chemische reactie.

 komt uit een chemische reactie.

 komt niet uit een chemische reactie.

 komt uit een chemische reactie.

 komt niet uit een chemische reactie.

 komt uit een chemische reactie.

 komt niet uit een chemische reactie.

3 Bekijk de applet waarin de verschillende energiebronnen eenvoudig worden voorgesteld.

OPDRACHT 2

Bekijk de energieomzettingen op de afbeeldingen.

Duid aan welke energieomzetting er plaatsvindt bij de volgende afbeeldingen. Er zijn meerdere antwoorden mogelijk.

©VANIN

stralingsenergie

fotosynthese

ademhaling

energie

energie

 stralingsenergie  chemische energie

 chemische energie  stralingsenergie

 thermische energie  chemische energie

 stralingsenergie  thermische energie

 chemische energie  elektrische energie

 chemische energie  kinetische energie

 thermische energie  chemische energie

 chemische energie  thermische energie

Stoffen bezitten chemische energie. Chemische energie kan omgezet worden in andere energievormen, en omgekeerd.

Afb. 64

Energieomzetting

Wat is een

chemische reactie?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L het verschil tussen een enkelvoudige en een samengestelde stof toelichten;

L de formule van zuurstofgas (O2) toelichten.

Je leert nu:

L het principe van een chemische reactie begrijpen;

L een chemische reactie duiden als een herschikking van atomen.

Heb je met vrienden of familie al eens een kampvuur gemaakt? Misschien heb je tijdens een koude winteravond marshmallows gekaramelliseerd of chocolademelk verwarmd? Wist je toen dat je twee verschillende wetenschappen beoefende: chemie en fysica? Je hebt met andere woorden een chemisch of fysisch proces uitgevoerd.

• Tijdens een chemisch proces worden nieuwe stoffen gevormd.

• Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd maar veranderen stoffen eventueel van aggregatietoestand.

OPDRACHT 3

IJzer en magnesium

Je leerkracht houdt achtereenvolgens een ijzeren spijker en een stukje magnesiumlint met behulp van een klem in de vlam van een bunsenbrander.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT !

Kijk niet rechtstreeks in de vlam.

DEMO Afb. 65

1 Wat neem je waar? Noteer in de tabel.

ijzeren spijker

magnesiumlint

Waarneming

Verbranden van magnesium

Soort proces?

 chemisch proces

 fysisch proces

 chemisch proces

 fysisch proces

2 Is dit een chemisch of een fysisch proces? Kruis aan in de tabel.

OPDRACHT 4

Beantwoord de vragen.

1 Voer je bij de volgende acties een fysisch of chemisch proces uit? Duid aan en verklaar je antwoord.

Actie Soort proces Verklaring

a hout in een kampvuur verbranden

b chocolademelk verwarmen

c marshmallows karamelliseren

©VANIN

 chemisch proces  fysisch proces

 chemisch proces  fysisch proces

 chemisch proces  fysisch proces

2 Waarom is ‘marshmallows smelten’ wetenschappelijk niet correct? Leg uit.

WEETJE

fysica

fysicochemie biofysica natuurwetenschappen

biologie chemie

biochemie

Je leerde een chemisch proces duidelijk onderscheiden van een fysisch proces. Maar net als andere wetenschappen, hebben chemie en fysica ook verschillende raakvlakken. Zo leerde je in de vorige thema’s begrippen kennen die ook bij fysica belangrijk zijn, bv. de relatie elektronen – elektriciteit – geleidbaarheid en de coulombkracht.

Ook chemie en biologie staan niet naast elkaar, maar ondersteunen elkaar. Zo is water het belangrijkste oplosmiddel in ons lichaam, waarin bv. hormonen verplaatst worden naar de organen. Dat leidt tot overkoepelende vakken in het hoger onderwijs, zoals biochemie, fysicochemie of biofysica.

Denk dus niet in vakjes, maar bundel de wetenschappen tot één geheel. Ook in de industrie werken verschillende wetenschappers samen. In het filmpje kun je zo’n samenwerking zien bij ExxonMobil. Je zult merken dat STEM-vakken een centrale rol spelen in het bedrijf.

Tijdens een chemisch proces ontstaan nieuwe stoffen. Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd. De aanwezige stof verandert bv. van aggregatietoestand.

BEKIJK DE VIDEO

De verandering die bij een chemisch proces plaatsvindt, noemen we een chemische reactie.

In opdracht 3 heb je bij magnesium een verbrandingsreactie uitgevoerd.

Een verbranding is een reactie tussen een stof en zuurstofgas (O2).

• Bij de verbranding van een enkelvoudige stof ontstaat er een binding tussen het atoom van de enkelvoudige stof en de zuurstofatomen van zuurstofgas. Die gevormde stof wordt een oxide genoemd.

©VANIN

C O 2 CO 2

Afb. 66

De verbranding van koolstof

• Bij de verbranding van een samengestelde stof zal met elk atoom van de samengestelde stof een oxide gevormd worden. Zo ontstaat bij de volledige verbranding van methaangas (CH4) koolstofdioxide of CO2 en water of H2O.

Afb. 67

De verbranding van methaangas 2 O 2 CO 2 2 H 2 O

Een verbrandingsreactie is een reactie tussen een stof en zuurstofgas waarbij oxiden gevormd worden.

WEETJE

Tijdens een verbrandingsreactie van een brandstof wordt meestal koolstofdioxide (CO2) gevormd. We spreken dan van een volledige verbranding. Tijdens een onvolledige verbranding wordt er koolstofmonoxide (CO) gevormd. CO ontstaat door een tekort aan zuurstofgas (O2) in de ruimte: niet alle koolstofatomen kunnen binden met voldoende zuurstofatomen, waardoor er naast koolstofdioxide (CO2) ook koolstofmonoxide (CO) ontstaat. Een slecht functionerende schoorsteen of boiler kan aan de basis liggen van de vorming van koolstofmonoxide. In het weerbericht wordt vaak gewaarschuwd voor koolstofmonoxide- of CO-vergiftiging. Koolstofmonoxide is een geurloos gas en wordt vaak ‘de stille doder’ genoemd. Om die reden wordt het aangeraden om CO-melders aan te brengen in een woning.

Tijdens een chemische reactie, zoals een verbrandingsreactie, worden de aanwezige atomen herschikt. Er worden geen atomen extra gevormd en er verdwijnen geen atomen. Er ontstaan nieuwe stoffen met een specifieke formule.

Een chemische reactie wordt genoteerd in een reactievergelijking, waarbij een eenrichtingspijl aanduidt welke stoffen worden omgezet en welke stoffen worden gevormd. Formules van stoffen mogen niet aangepast worden in een reactievergelijking. In opdracht 5 leer je hoe je een chemische reactie noteert in een reactievergelijking.

OPDRACHT 5

Stel reactievergelijkingen op.

1 Denk nog eens terug aan de verbrandingsreactie van magnesium. Probeer stapsgewijs een reactievergelijking uit te schrijven.

a Noteer het symbool voor magnesium.

TIP

Een reactievergelijking wordt genoteerd als gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen) Het aantal stoffen voor en na de pijl kan natuurlijk variëren.

b Welke chemische stof voeg je toe bij een verbranding? Noteer de formule.

c Het witte poeder dat gevormd is, heeft als formule MgO. Schrijf de reactievergelijking op.

2 + → 2

2 Je leerkracht herhaalt de verbrandingsreactie van magnesium (demo-opdracht 3) en voegt water toe aan het witte poeder dat gevormd werd tijdens de verbrandingsreactie.

a Na de proef voegt je leerkracht fenolftaleïne toe aan het gevormde product. Noteer je waarneming.

b De kleur die je observeert, wijst op het ontstaan van een basisch milieu. Door het toevoegen van water is immers een nieuwe stof gevormd, magnesiumhydroxide met als formule Mg(OH)2

c Schrijf de reactievergelijking op. →

3 Noteer nog eens de twee reactievergelijkingen.

4 Wat stel je vast met betrekking tot de atomen?

©VANIN

5 Bij de eerste reactievergelijking waren er al cijfers gegeven in de oplossing. Wat is daarvoor de reden, denk je?

Tijdens een chemische reactie worden de aanwezige atomen herschikt om zo nieuwe stoffen met nieuwe stofeigenschappen te vormen.

Een chemische reactie wordt genoteerd in een reactievergelijking: gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen)

` Maak oefening 1 op p. 187.

` Verder oefenen? Ga naar . 1

Zijn de verschijnselen fysisch of chemisch? Zet een kruisje in de juiste kolom.

Verschijnsel

ijzer laten roesten fruit laten rotten inkt verwijderen met een inktwisser potlood verwijderen met een gom ontkleuren met bleekwater linnen drogen groenten gaarkoken voedsel verteren boter smelten boter bruinen ijs smelten en water vormen een blok hout verbranden een trui laten verkleuren door langdurige blootstelling aan zonlicht ijzer smelten

FysischChemisch

Hoe wordt een chemische reactie genoteerd?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat tijdens een chemische reactie atomen herschikt worden ter vorming van nieuwe stoffen;

L toelichten dat een index in een formule van een chemische stof het aantal atomen van dat element in de verbinding weergeeft.

Je leert nu:

L de opbouw van een reactievergelijking begrijpen en de onderdelen aanduiden;

L een aflopende reactie herkennen;

L een onderscheid maken tussen een index en een coëfficiënt;

L een reactievergelijking in evenwicht brengen door rekening te houden met behoud van atomen.

1 Reagentia en reactieproducten

In de toekomst zul je leren dat sommige reacties niet volledig aflopen. Je zult dan gebruikmaken van een dubbele pijl ⇄ en we spreken van een evenwichtsreactie.

In hoofdstuk 1 heb je geleerd dat de verandering die plaatsvindt tijdens een chemisch proces een chemische reactie wordt genoemd. In de opdrachten heb je telkens een bijhorende reactievergelijking genoteerd. Welke onderdelen kun je herkennen in een reactievergelijking?

In een reactievergelijking worden de gebruikte stoffen, uitgangsstoffen of reagentia (enkelvoud: reagens) omgezet en worden andere stoffen gevormd: de reactieproducten.

In een reactievergelijking wordt gebruikgemaakt van een enkele eenrichtingspijl (→) die de overgang aanduidt van de reagentia naar de reactieproducten. Zo wordt aangeduid dat zeker één reagens volledig omgezet wordt in reactieproducten: we spreken van een aflopende reactie. Dat wordt benadrukt door de pijl die enkel van links naar rechts wijst.

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen) reagentia reactieproducten

Let op:

Je mag als pijl niet ⇒ gebruiken. Gebruik ook niet het gelijkheidsteken (=), want de reactieproducten zijn andere stoffen dan de reagentia.

WEETJE

Een reactievergelijking wordt als volgt genoteerd: gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen) reagentia reactieproducten

©VANIN

OPDRACHT 6

Bekijk opnieuw de reactievergelijkingen uit opdracht 5.

1 Omcirkel de reagentia met rood.

2 Omcirkel de reactieproducten met blauw.

2 Mg + O2 → 2 MgO MgO + H2O → Mg(OH)2

2 Wet van behoud van atomen

OPDRACHT 7 DOORDENKER

Leg uit.

In een reactievergelijking staat soms een getal voor de formule van een reagens of reactieproduct, bv. 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3

Waarom? Verklaar.

Het getal dat voor een stof in een reactievergelijking geplaatst wordt, is een coëfficiënt of voorgetal. Door het toevoegen van de juiste coëfficiënten in een reactievergelijking houd je rekening met een belangrijke wet: de wet van behoud van atomen.

De wet van behoud van atomen

In een reactievergelijking zijn links en rechts van de reactiepijl evenveel atomen van elke soort aanwezig. Er worden geen nieuwe atomen gecreëerd, er gaan ook geen atomen verloren.

In deze applet leer je op een eenvoudige manier waarom je coëfficiënten plaatst in een reactievergelijking, bv. door het maken van een croquemonsieur.

OPDRACHT 8

Noteer de volledige reactievergelijking van de verbranding van magnesium.

1 Pas de wet van behoud van atomen toe op de verbranding van magnesium. Wanneer we de reagentia en de reactieproducten in een reactievergelijking schrijven, krijgen we:

Mg + O2 → MgO

a In de formule van zuurstofgas staat een 2. Wat is de wetenschappelijke term voor dat getal?

©VANIN

b Hoeveel O-atomen komen er voor:

• bij de reagentia?

• bij de reactieproducten?

c Is de wet van behoud van atomen voor O gerespecteerd?

 Ja  Nee

2 Opdat een reactievergelijking zou kloppen, worden de getallen voor de formules, de coëfficiënten, aangepast. Het getal 1 wordt niet vermeld.

a Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel O-atomen voorkomen.

Mg + O2 → MgO

b Is de wet van behoud van atomen voor Mg gerespecteerd?

 Ja  Nee

c Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel Mg-atomen voorkomen.

Mg + O2 → MgO

3 Zo krijg je de finale reactievergelijking van de verbranding van magnesium.

4 Scan de QR-code. Op deze website kun je een reactie tussen waterstofgas (H2) en zuurstofgas (O2) uitvoeren. Lukt het je om water (H2O) te vormen?

BEKIJK DE WEBSITE

In een reactievergelijking worden altijd de juiste formules van een chemische stof genoteerd. Je hebt in thema 5 geleerd dat een index aangeeft hoeveel atomen van een bepaald element voorkomen in een verbinding.

Een index mag je niet veranderen om het behoud van atomen toe te passen. Een formule is een vaste combinatie van atomen in een molecule.

• Betekenis van de getallen in een reactievergelijking

Dit getal noem je de coëfficiënt Het geeft aan hoeveel deeltjes er gaan reageren.

Dit getal noem je de index. Het geeft aan hoeveel atomen van de voorafgaande atoomsoort per molecule of formuleenheid aanwezig zijn.

• Om de wet van behoud van atomen in orde te brengen, moet je in een reactievergelijking de coëfficiënten aanpassen.

• De indexen in een formule mag je niet veranderen.

OPDRACHT 9

Stel de reactievergelijking van de chemische reactie op.

Waterstofchloride (HCl) reageert met calciumhydroxide (Ca(OH)2), waarbij calciumchloride (CaCl2) en water (H2O) gevormd worden.

1 Welke stoffen zijn de reagentia?

2 Welke stoffen zijn de reactieproducten?

3 Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

4 Vul het aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten.

Bij de reagentiaBij de reactieproducten

Bij het plaatsen van coëfficiënten eindig je met het gelijkstellen van de O- en de H-atomen.

5 Je merkt dat het behoud van Ca in orde is. Plaats coëfficiënten zodat het behoud van Cl in orde is.

6 Vul het nieuwe aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten.

Bij de reagentiaBij de reactieproducten

OPDRACHT 9 (VERVOLG)

7 Plaats coëfficiënten zodat het behoud van O in orde is.

8 Vul het aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten. Bij de reagentiaBij de reactieproducten

©VANIN

9 Wat merk je bij de H-atomen?

10 Noteer de finale reactievergelijking.

OPDRACHT 10

Lees de chemische reacties en beantwoord de vragen. Het stappenplan kan je daarbij helpen.

1 IJzer reageert met zuurstofgas, waarbij di-ijzertrioxide (Fe2O3) gevormd wordt.

a Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

c Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

BEKIJK HET STAPPENPLAN

2 Magnesium reageert met waterstofchloride (HCl of zoutzuur), waarbij magnesiumchloride (MgCl2) en waterstofgas (H2) gevormd worden.

a Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

c Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

OPDRACHT 11

Je leerkracht verbrandt methaangas. Hij of zij leidt methaangas onderaan een omgekeerde trechter binnen via een gasslangetje. Vervolgens wordt de gastoevoer gesloten en laat je leerkracht het gas ontvlammen dat bovenaan de trechter ontsnapt.

1 Wat neem je waar?

2 Welke chemische stof wordt verbruikt bij een verbrandingsreactie?

3 Er is een volledige verbranding. Geef de formule van de twee stoffen die gevormd worden (de formule van methaan is CH4).

4 Geef de reactievergelijking van de chemische reactie. Pas het behoud van atomen toe. DEMO

Je hebt in de vorige opdrachten enkele reactievergelijkingen opgesteld en de wet van behoud van atomen toegepast.

Zo vond je bij opdracht 10: 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3.

Die coëfficiënten moeten zo laag mogelijk zijn. De reactievergelijking

8 Fe + 6 O2 → 4 Fe2O3 is fout. Alle coëfficiënten kunnen immers gedeeld worden door 2.

Een chemische reactie wordt voorgesteld door een reactievergelijking: reagentia → reactieproducten

Het aantal atomen van elk element moet zowel links als rechts van de pijl gelijk zijn (wet van behoud van atomen). Daarom worden coëfficiënten geplaatst voor de formules van de reagentia en reactieproducten. Die moeten zo laag mogelijk zijn.

` Maak oefening 1 t/m 6 op p. 196 en 197.

Afb. 68

3 Wet van behoud van massa

OPDRACHT 12

Je leerkracht voert de reactie tussen ijzer en zwavel uit.

7 g ijzer en 4 g zwavel worden afgewogen.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT !

1 Observeer de eigenschappen van de stoffen en breng een magneet bij elk van de stoffen. Noteer je waarnemingen.

Stof

Eigenschappen

Magnetisch ijzer  ja  nee zwavel  ja  nee

2 De stoffen worden samen in een kroesje gebracht en verwarmd met de bunsenbrander. Er ontstaat een nieuwe stof, ijzersulfide (FeS). Noteer je waarnemingen.

Stof

Eigenschappen

Magnetisch reactieproduct (FeS)  ja  nee

3 Noteer je besluit.

4 Bepaal eens de massa van het reactieproduct. Wat stel je vast? DEMO

In thema 3 heb je geleerd dat elk atoom een vaste massa heeft. Die kennis gecombineerd met de wet van behoud van atomen, leidt direct naar de wet van Lavoisier of de wet van het behoud van massa.

De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk.

mreagentia = mreactieproducten

` Maak oefening 7 t/m 9 op p. 197.

Dat de wet van behoud van massa bijzonder belangrijk is, kun je illustreren met tal van voorbeelden uit het dagelijks leven. Zo kunnen er in de natuur noch atomen noch atoomsoorten ‘verdwijnen’ door chemische processen. Het ontstaan van industrieel afval is dus een onontkoombaar gevolg van de wet van massabehoud. De chemische industrie houdt zich dan ook steeds bezig met het recycleren van allerlei restmateriaal. Daarnaast wordt er gezocht naar nieuwe processen om zo weinig mogelijk afval te produceren.

Bekijk de video’s over de rol van chemie in de recyclage van stoffen.

©VANIN

Lavoisier is niet de enige wetenschapper die een wet definieerde voor een chemische reactie. Zo toonde Proust aan dat stoffen altijd in een vaste massaverhouding met elkaar reageren: de wet van de massaverhoudingen of de wet van Proust.

Die wet heb je toegepast bij opdracht 12: ijzer en zwavel zullen steeds in een massaverhouding van 7 g : 4 g met elkaar reageren ter vorming van ijzersulfide. Wanneer bijvoorbeeld 10 g ijzer bij 4 g zwavel wordt gebracht, zal er 3 g ijzer niet wegreageren. IJzer is in overmaat aanwezig, terwijl zwavel te weinig aanwezig is. In chemie wordt zwavel dan het ‘limiterend reagens’ genoemd.

BEKIJK VIDEO 2

BEKIJK VIDEO 1

Louis Joseph Proust

WEETJE

Schrijf de chemische reactie uit.

De synthese van waterstofchloride (HCl) uit diwaterstof en dichloor.

Schrijf de chemische reactie uit.

De chemische reactie tussen salpeterzuur (HNO3) en soda (NaOH), waarbij natriumnitraat (NaNO3) en water gevormd worden.

Schrijf de chemische reactie uit.

De analyse van glucose (C6H12O6) in water en koolstof (karamel).

Vul de reactievergelijkingen aan.

Al + O2 → Al2O3

Al2O3 + Na → Na2O + Al

H2S + O2 → H2O + SO2

NH3 → N2 + H2

CO2 + H2O → C6H12O6 + O2

Fe + O2 → Fe2O3

PCl5 → P + Cl2

Hg + l2 → Hgl

SnS2 → Sn + S

Pb + O2 → PbO

HCl + O2 → Cl2 + H2O

C2H4 + O2 → CO2 + H2O

Na2O + H2O → NaOH

N2 + H2 → NH3

Al + PbO2 → Al2O3 + Pb

KClO3 → KCl + O2

NH3 + HCl → NH4Cl

NH3 + O2 + → NO + H2O

Fe + S → FeS

Cr2O3 + Zn → ZnO + Cr

C12H22O11 → C + H2 + O2

C12H22O11 + O2 → CO2 + H2O

Vul de reactievergelijkingen aan en beantwoord de vragen.

a Bij een onvolledige verbranding van aardgas (bv. bij een gaskachel in een badkamer) wordt het giftige koolstofmonoxide gevormd.

CH4 + O2 → CO + H2O

b Met glucose kan drankalcohol (ethanol) gevormd worden. De zogenaamde ‘moonshiners’, mensen die illegaal alcohol stoken, maken gebruik van deze reactievergelijking.

C6H12O6 → C2H5OH + CO2

c In grotten worden langzaam druipstenen gevormd. Regenwater dat de grotten binnensijpelt, bevat het oplosbare Ca(HCO3)2. Door de lage concentratie aan CO2 in de grot treedt een reactie op. Naast CO2 en water wordt daarbij ook het onoplosbare CaCO3 gevormd, waaruit de druipstenen zijn opgebouwd.

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

Waarom mag je de indexen bij de formule-eenheden van stoffen niet wijzigen bij het schrijven van een reactievergelijking?

Een reepje magnesiumlint wordt verbrand. Bij die reactie ontstaat een wit poeder: magnesiumioxide. De massa daarvan is groter dan die van het oorspronkelijke magnesium. Wil dat zeggen dat de wet van Lavoisier niet geldig is? Motiveer je antwoord.

Pas de chemische reacties aan indien nodig.

Welke wet pas je toe?

Hoe heten de getallen die je aanbrengt?

Waarom is een proef waarbij een gas ontstaat minder geschikt om de wet van Lavoisier aan te tonen?

Waar moet je op letten? Verklaar.

Welk nut hebben chemische reacties als energiebron?

©VANIN

LEERDOELEN

Je kunt al:

L toelichten dat chemische energie tijdens een chemische reactie omgezet kan worden naar een andere energievorm;

L toelichten wat de termen synthese, analyse, thermolyse, fotolyse en elektrolyse betekenen.

Je leert nu:

L dat chemische reacties gebruikt kunnen worden als energiebron voor toepassingen in het dagelijks leven;

L het verschil duiden tussen exo- en endo-energetische reacties;

L begrijpen dat de interactie tussen materie en energie kan leiden tot gewenste of ongewenste chemische reacties.

1 Chemische energie

In dit thema werd al verschillende keren verwezen naar de verbranding van magnesium. Het is je zeker opgevallen dat er een fel wit licht verschijnt tijdens de reactie.

Tijdens een chemische reactie kan dus een energievorm (in dit geval licht- of stralingsenergie) vrijkomen, maar waar komt die energie vandaan? Welke energievormen zijn er nog? Kan ook het omgekeerde gebeuren, met andere woorden kan er tijdens een chemische reactie energie opgenomen worden?

Energie kan niet ontstaan, noch gevormd worden. Dat is de wet van behoud van energie, waar je al van hoorde in de lessen fysica. Die wet is ook van toepassing op een chemische reactie. Wanneer we ons huis verwarmen door een open haard aan te steken, hebben we geen warmte ‘gemaakt’. De energie is vrijgekomen vanuit het hout: hout is een energiebron. De energie die een chemische stof bevat, noemen we de chemische energie (of inwendige energie) (E).

Symbool Eenheid chemische energie E J (joule)

Grootheid

OPDRACHT 13

Vul de tabel aan.

1 Noteer enkele voorbeelden van energievormen.

2 Noteer een proces uit het dagelijks leven waarbij die energie beschikbaar wordt.

Energievorm

Voorbeeld uit het dagelijks leven

Bij glowsticks of handwarmers worden stoffen gebruikt om een energievorm te verkrijgen, respectievelijk licht en warmte.

Tijdens een chemische reactie is er meestal sprake van een verschil in chemische energie in de stoffen voor en na de reactie.

• De reactieproducten bezitten minder chemische energie dan de reagentia. = er is energie vrijgekomen tijdens de chemische reactie.

= exo-energetische reactie

• De reactieproducten bezitten meer chemische energie dan de reagentia. = er is energie opgenomen tijdens de chemische reactie.

= endo-energetische reactie

WEETJE

Sommige reacties zijn energieneutraal, omdat er geen energieverschil is tussen de energie-inhoud van de reagentia en de reactieproducten. Op die reacties zullen we niet verder ingaan.

Chemische stoffen bezitten een specifieke chemische energie-inhoud of inwendige energie (E)

Tijdens een chemische reactie geldt de wet van behoud van energie: energie gaat niet verloren of wordt niet bijgemaakt. Energie kan wel worden omgezet van de ene energievorm in de andere of overgedragen van het ene systeem naar het andere.

Tijdens een chemische reactie wordt dus meestal energie afgegeven (exo-energetische reactie) of opgenomen (endo-energetische reactie).

2 Exo-energetische reacties

Soms is iets zo vanzelfsprekend dat je er niet bij stilstaat: chemische reacties kunnen ons energie leveren.

Enkele voorbeelden:

• Tijdens een labo gebruik je een bunsenbrander om een proef uit te voeren (aardgas verbranden).

• Voor vuurwerk wordt gebruikgemaakt van verschillende metalen, zoals aluminium, natrium, magnesium en koper. Die zorgen voor het licht- en knaleffect.

Tijdens die chemische reacties komt er energie vrij: we spreken van een exo-energetische reactie. Uit de wet van behoud van energie kun je dan concluderen dat de reagentia meer chemische energie hebben dan de reactieproducten (ER > EP, de reactie levert energie).

De reactie-energie (∆E) wordt gedefinieerd als het verschil tussen de chemische energie-inhoud van de reactieproducten (EP) en de chemische energie-inhoud van de reagentia (ER):

∆E = EP – ER

Een exo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een negatieve reactie-energie: er komt energie vrij tijdens de reactie.

exo-energetische reactie: ∆E < 0

Een exo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram.

©VANIN

Valt het je op dat er altijd geredeneerd wordt vanuit de stoffen? De term ‘exo’ is afgeleid van het Latijn en betekent ‘uit’. Tijdens een exo-energetische reactie zal dus energie uit de stoffen komen. Kijk je naar de omgeving, dan zal de energie toenemen: bv. de omgevingstemperatuur stijgt.

Wanneer warmte vrijkomt, spreekt een chemicus van een exotherme reactie Een bekende toepassing daarvan is de hotpack. Door het activeren van de hotpack start een exotherme reactie: de omgevingstemperatuur stijgt.

Afb. 69

TIP

OPDRACHT 14

Je leerkracht voert enkele exo-energetische reacties uit.

1 Hij/zij voert de proeven uit.

2 Noteer je waarneming in de tabel.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT !

Proef 1

• Voeg bijtende soda-oplossing (NaOH) toe aan de zoutzuuroplossing (HCl).

• Lees de temperatuur af.

Proef 2

• Vul een proefbuis voor 1/3 met zoutzuur (HCl).

• Rol het lintje Mg op en breng het in de oplossing.

• Lees de temperatuur af.

Waarneming: Waarneming:

3 Welke stof zou er gevormd kunnen zijn tijdens de tweede proef (reactie tussen Mg en HCl)?

• Een exo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie vrijkomt

• Een exo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd gebruik.

• Een reactie waarbij warmte vrijkomt, is een exotherme reactie.

3 Endo-energetische reacties

Analyse en synthese zijn tegengestelde reacties. Kunnen we dat doortrekken naar energie-reacties? We weten nu dat sommige chemische reacties energie leveren: ze zijn exo-energetisch. Wanneer we die reacties omdraaien, zal er energie nodig zijn om de reactie uit te voeren. Tijdens zo’n reacties wordt er dus energie opgenomen: het zijn endo-energetische reacties

Uit de wet van behoud van energie kun je concluderen dat de reagentia minder chemische energie hebben dan de reactieproducten (ER< EP). In de eerste graad heb je al kennisgemaakt met zo’n reactie: de fotosynthese.

OPDRACHT 15

Bekijk de chemische reactie en los de vragen op.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

1 Welk biologisch proces wordt hier weergegeven?

2 Welke energievorm wordt er gebruikt tijdens de reactie?

3 Kruis de juiste uitspraak aan.

 Fotosynthese is een exo-energetische reactie.

 Fotosynthese is een endo-energetische reactie.

Een endo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een positieve reactie-energie: er wordt energie toegevoegd tijdens de reactie.

Endo-energetische reactie: ∆E = E n - E voor > 0

Een endo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram

energie

Grafiek 3

OPDRACHT 16

Je leerkracht voert een endo-energetische reactie uit.

1 Je leerkracht voert de proef uit.

2 Noteer je waarneming in de tabel. Gebruik een thermometer.

©VANIN

Proef

• Meng enkele citroenzuurkristallen met een beetje bakpoeder in een proefbuis.

• Voeg eventueel een beetje water toe.

• Monitor de temperatuursverandering tijdens de hele proef.

Waarneming:

In opdracht 16 daalt de omgevingstemperatuur. De reactie heeft energie nodig om te kunnen plaatsvinden: ze neemt warmte op uit de omgeving. We spreken dan van een endotherme reactie. Een bekende toepassing is het coldpack.

Bij sporters wordt vaak een zakje ijs gebruikt om bij een kwetsuur de zwelling tegen te gaan. Zulke zakjes sluiten echter niet goed af rond de kwetsuur en werken minder efficiënt. Daarom werden coldpacks ontwikkeld. De meeste bevatten een gel die niet bevriest in een diepvries. Zogenaamde instant coldpacks bestaan intern uit twee zakjes; in het ene zit water, in het andere ammoniumnitraat (NH4NO3). Wanneer de stoffen bij elkaar komen, treedt er een endotherme reactie op waardoor de omgeving, in dit geval dus het gebied rond de kwetsuur, kouder wordt.

Net als bij een exo-energetische reactie kunnen bij een endo-energetische reactie niet alleen warmte-energie maar ook andere energievormen opgenomen worden. Bij bijvoorbeeld een fotolyse start lichtenergie een reactie op.

Sommige reacties hebben geen zichtbaar licht nodig, maar maken gebruik van uv-straling. Een bekende toepassing heb je misschien al ervaren bij de tandarts. De uv-lamp die op een pas behandelde tand wordt geplaatst, zorgt ervoor dat de vulling uithardt. Dit is een endo-energetische reactie.

WEETJE

WEETJE

Naast licht- en warmte-energie kunnen ook andere energievormen een chemische reactie doen ontstaan. Zo werd er in thema 2 elektrische energie gebruikt om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas (elektrolyse).

Het spontaan initiëren van een reactie door de opname van energie is niet altijd gewenst. Lichtenergie kan reacties opstarten die nadelig zijn.

Voorbeelden:

• Stoffen worden vaak bewaard in een bruine fles om te voorkomen dat licht de chemische stof aantast. Wijn wordt bijvoorbeeld bewaard in een gekleurde fles omdat blootstelling aan zonlicht de wijn een azijnsmaak geeft.

• Krantenpapier wordt geel als het te lang in de zon ligt.

• Lange blootstelling aan licht kan ervoor zorgen dat de lange moleculen in kunststoffen worden opgebroken in steeds kleinere moleculen. In de volksmond zegt men dat de kunststoffen ‘verduren’, een fenomeen dat vaak voorkomt bij oude pvc-dakgoten.

WEETJE

Röntgenstraling kan schadelijk zijn en bijvoorbeeld leiden tot het ontstaan van kanker in ons lichaam. Röntgenstraling wordt in de medische wereld gebruikt voor het maken van beeldmateriaal van beenderen of organen. Bij radiologie wordt zo weinig röntgenstraling gebruikt dat de kans op schadelijke bijwerkingen bij de patiënt vrijwel te verwaarlozen is. Omdat een radioloog wel dagelijks in contact komt met straling, neemt hij tijdens de behandeling van een patiënt altijd plaats achter een muur met loden platen.

Ook een te hoge temperatuur kan ongewenste reacties opstarten. Styreen, een belangrijke grondstof voor kunststoffen, breekt af onder invloed van warmte. Thuis bewaar je voedsel in de koelkast, wijn wordt dan weer in een donkere kelder opgeslagen.

©VANIN

• Een endo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie wordt opgenomen

Grafiek 4

• Een reactie waarbij warmte wordt opgenomen, is een endotherme reactie.

` Maak oefening 11 en 2 op p. 205.

Vul bij elk verschijnsel het bijbehorende begrip in. Opgelet: een van de gegeven begrippen is niet van toepassing. Je mag elk begrip slechts één keer gebruiken.

endo-energetisch – endotherm – exo-energetisch – exotherm – fysische reactie

a een vijver die bevriest

b Mg + 2 HCl  MgCl2 + H2 + warmte

d thermolyse

e een Mg-lint verbranden (het vrijkomen van licht)

©VANIN

Lees het artikel.

Is dit een exotherme of een endotherme reactie? Kruis aan.

Warmtepakken of hot packs stralen gedurende een halfuur tot maximaal een uur warmte uit.

Nadien kunnen ze weer gebruiksklaar gemaakt worden door ze ongeveer zes minuten in kokend water te plaatsen.

In elke heat pack zit een muntje en een vloeistof die iets dikker is dan water. Buig je het muntje, dan stolt de vloeistof en wordt er warmte gecreëerd. Na vijftien seconden is de vloeistof veranderd in een halfharde vulling die ongeveer dertig minuten nodig heeft om helemaal hard te worden. Tijdens dit proces blijft de plak warmte uitstralen.

 exotherm  endotherm

` Verder oefenen? Ga naar .

De heat packs bereiken ongeveer 55 °C en zijn geschikt om bv. spierpijn te verhelpen. De inhoud van de plakken is niet giftig of gevaarlijk. Hij bestaat uit water en natriumacetaat, een stof die ook in voedsel gebruikt wordt.

WAT IS EEN CHEMISCHE REACTIE?

Tijdens een chemische reactie worden de aanwezige atomen herschikt ter vorming van nieuwe stoffen.

Voor de reactie Bij samenvoegen Na de reactie

HOE WORDT EEN CHEMISCHE REACTIE GENOTEERD?

De reactievergelijking

Behoud van atomen reagentia → reactieproducten

• Per atoomsoort is het aantal atomen voor en na de reactie gelijk.

• Voor stoffen worden coëfficiënten geplaatst om het aantal atomen per soort gelijk te stellen. Behoud van massa

• de wet van Lavoisier

• De totale massa voor en na een chemische reactie blijft gelijk:

mreagentia = mreactieproducten

Mijn samenvatting

WELK NUT HEBBEN CHEMISCHE REACTIES ALS ENERGIEBRON?

• Stoffen bevatten een specifieke hoeveelheid energie: de chemische of inwendige energie (E).

• Chemische reacties kunnen nuttig zijn als energiebron in het dagelijks leven (bv. warmte, elektriciteit), maar kunnen ook nadelig zijn (bv. verduren van materialen).

• Er bestaan exo- en endo-energetische reacties.

Exo-energetische reactie

Een chemische reactie waarbij energie vrijkomt tijdens de reactie.

De reagentia hebben meer chemische energie dan de reactieproducten.

©VANIN

Endo-energetische reactie

Een chemische reactie waarbij energie opgenomen wordt tijdens de reactie.

De reagentia hebben minder chemische energie dan de reactieproducten.

Voorbeeld: verbranden van magnesium

Voorbeeld: elektrolyse van water

Mijn samenvatting

JANOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik ken het verschil tussen een chemisch en een fysisch proces.

• Ik ken het verschil tussen een coëfficiënt en een index.

• Ik ken het begrip chemische energie.

• Ik ken het verschil tussen exo- en endo-energetische reacties.

• Ik ken de termen endotherm en exotherm.

©VANIN

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan een reactievergelijking opstellen.

• Ik kan reagentia en reactieproducten toelichten

• Ik kan de wet van behoud van atomen uitleggen en toepassen.

• Ik kan de wet van behoud van massa uitleggen en toepassen.

• Ik kan een exo- en endo-energetische reactie grafisch weergeven

` Je kunt deze checklist ook op invullen bij je Portfolio.

Waarom rijst brood?

CO2-vorming zorgt voor het rijzen van brood, maar er gebeurt zoveel meer. Bekijk de video en beantwoord de vragen.

1 Vul de tabel aan.

Temperatuur

33 °C

62 °C

100 °C

Wat gebeurt er?

Proces

fysisch proces

chemisch proces

fysisch proces

chemisch proces

fysisch proces

chemisch proces 154 °C

fysisch proces

chemisch proces

2 Wat is de formule en de naam van het rijsmiddel in bakpoeder?

3 Tijdens de Maillard-reacties ontstaan nieuwe biomoleculen.

a Kruis aan.

 Dit is een analysereactie.

 Dit is een synthesereactie.

b Waarvoor zorgen die nieuwe chemische stoffen?

c Kruis aan.

 Dit is een exo-energetische reactie.

 Dit is een endo-energetische reactie.

d Wat is de naam van de laatste reactie?

• Dit is een analyse / synthese (schrap wat niet past).

• Dit is een endo-energetische / exo-energetische reactie (schrap wat niet past).

e Op welke temperatuur moet je de oven instellen om dit proces te laten plaatsvinden?

Bij het bakken van koekjes ontstaan tijdens de chemische reacties nieuwe stoffen zoals CO2, die zorgen voor het rijzen van het deeg.

Tijdens een chemische reactie geldt de wet van behoud van massa. Omdat er gassen gevormd worden tijdens het bakken van koekjes, zal er massa verloren gaan. De koekjes wegen minder.

Tijdens het bakken zullen eiwitten veranderen van structuur of omgezet worden. Die nieuwe stoffen zorgen voor de specifieke smaken. Wanneer de koekjes te lang gebakken worden, zullen de eiwitten stukgaan en de koekjes verbranden.

En nu maar echt koekjes bakken!

BEKIJK DE VIDEO

Notities

Notities ©VANIN

Notities