8 minute read
` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie genoteerd?
Hoe wordt een chemische reactie genoteerd?
LEERDOELEN
Je kunt al:
Ltoelichten dat tijdens een chemische reactie atomen herschikt worden ter vorming van nieuwe stoffen;
Ltoelichten dat een index in een formule van een chemische stof het aantal atomen van dat element in de verbinding weergeeft.
Je leert nu:
Lde opbouw van een reactievergelijking begrijpen en de onderdelen aanduiden;
Leen aflopende reactie herkennen;
Leen onderscheid maken tussen een index en een coëfficiënt;
Leen reactievergelijking in evenwicht brengen door rekening te houden met behoud van atomen. 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?
189THEMA 06 HOOFDSTUK 2 2.1 Reagentia en reactieproducten 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. 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. WEETJE ©VAN IN
Een reactievergelijking wordt als volgt genoteerd:
gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen)
reagentia reactieproducten
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
2.2 Wet van behoud van atomen
OPDRACHT 7 DOORDENKER
Leg uit.
190 THEMA 06 HOOFDSTUK 2 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 croque-monsieur. OPEN DE APPLET©VAN IN
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?
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. 191THEMA 06 HOOFDSTUK 2 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. ©VAN IN
• Betekenis van de getallen in een reactievergelijking
3 CO2
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
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 reagentia Bij de reactieproducten Cl Ca O H Cl Ca O 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 reagentia Bij de reactieproducten H H Cl Cl Ca Ca O O
Bij het plaatsen van coëfficiënten eindig je met het gelijkstellen van de O- en de H-atomen. H TIP ©VAN IN
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 reagentia Bij de reactieproducten
H H
Cl Cl
Ca
O Ca
O
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 b c d Welke stoffen zijn de reagentia? Welke stoffen zijn de reactieproducten? Noteer de stoffen in de reactievergelijking. Pas de wet van behoud van atomen toe. 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. THEMA 06 HOOFDSTUK 2 193
BEKIJK HET STAPPENPLAN ©VAN IN
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.
Afb. 71
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 2 t/m 7. ©VAN IN
2.3 Wet van behoud van massa
OPDRACHT 12 DEMO
Je leerkracht voert de reactie tussen ijzer en zwavel uit.
7 g ijzer en 4 g zwavel worden afgewogen. ! VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT
Fe
S8
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?
195THEMA 06 HOOFDSTUK 2 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 ©VAN IN
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.
BEKIJK VIDEO 1 BEKIJK VIDEO 2
De wet van Lavoisier De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk.
mreagentia = mreactieproducten
` Maak oefening 8 t/m 10. Tijdens een chemische reactie geldt behoud van massa. Maar geldt ook behoud van volume als we bijvoorbeeld water en ethanol mengen? Je kunt het testen in een simpel proefje. BEKIJK DE PROEF WEETJE 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. Louis Joseph Proust WEETJE ©VAN IN
