GENIE Chemie 3.1 GO! - proefversie

Page 1

fh o

N

VA

©

uk

st

of d IN

GENI

pr oe

3.1

Chemie GO!

LEER SCHRIFT


pr oe

fh o

N

VA

©

uk

st

of d IN


INHOUD WAT IS CHEMIE?

XX

IN

THEMA 01: HOE WERK JE VEILIG IN EEN LABO? CHECK IN

XX

VERKEN XX

N

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden in

VA

een labo?

©

1.1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal 1.2 Het chemisch etiket 1.3 Soorten labomateriaal 1.4 Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een labo? 1.5 De algemene regels binnen een labo

XX XX XX XX XX XX

uk

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

labotechnieken toe? (verdieping)

st

THEMASYNTHESE XX

of d

CHECKLIST XX PORTFOLIO

XX

AAN DE SLAG

XX

fh o

CHECK IT OUT

pr oe

OEFEN OP DIDDIT

1


THEMA 02: ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS CHECK IN

XX

IN

VERKEN XX

` HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? XX

VA

N

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’? XX 1.2 Stofeigenschap: massadichtheid XX 1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt XX 1.4 Stofeigenschap: geleidbaarheid XX Hoofdstuksynthese XX

XX

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels 2.2 Soorten mengsels

XX XX

©

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

uk

A Homogeen versus heterogeen B Homogene mengsels of oplossingen C Heterogene mengsels

XX XX XX

st

Hoofdstuksynthese XX

` HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van stoffen

of d

scheiden? XX 3.1 Scheidingstechnieken

fh o

A Sorteren, zeven en filtreren B Decanteren C Centrifugeren D Indampen E Destilleren F Extraheren

XX XX XX XX XX XX XX

pr oe

Hoofdstuksynthese XX

` HOOFDSTUK 4: Wat zijn enkelvoudige en samengestelde

stoffen? XX

THEMASYNTHESE XX

CHECKLIST XX PORTFOLIO CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

OEFEN OP DIDDIT 2


THEMA 03: DE ELEMENTAIRE DEELTJES CHECK IN

` HOOFDSTUK 1: Welke namen en symbolen kregen de

IN

VERKEN

elementen? XX

` HOOFDSTUK 2: Hoe evolueerde het atoommodel?

©

2.1 Van voorwerp tot atoom 2.2 Nog kleiner dan het atoom

XX XX

N

VA

1.1 Globale afspraken 1.2 De namen en symbolen van de elementen

` HOOFDSTUK 3: Welke elementaire deeltjes kennen we?

uk

3.1 De elementaire deeltjes en hun lading 3.2 De massa van het atoom

XX XX XX

XX XX XX

st

` HOOFDSTUK 4: Atomen en hun isotopen: wat is de

of d

gemiddelde relatieve atoommassa < Ar>? (verdieping)

` HOOFDSTUK 5: Hoe zitten elektronen verdeeld

in een atoom?

4.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

fh o

A Schillen rond de nucleus B Elektronen op een schil

4.2 Elektronenconfiguratie

XX XX XX XX

XX

pr oe

THEMASYNTHESE XX CHECKLIST XX PORTFOLIO

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

OEFEN OP DIDDIT

3


THEMA 04: HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN (PSE) CHECK IN

XX

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van

VA

een element op het PSE?

2.1 De a-groepen en hun naam 2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas? 2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

©

XX

N

het periodiek systeem?

IN

VERKEN XX

XX XX XX XX

uk

` HOOFDSTUK 3: Welk belang en voorkomen hebben

enkelvoudige stoffen? (verdieping)

st

THEMASYNTHESE XX CHECKLIST XX

of d

PORTFOLIO

XX

AAN DE SLAG

XX

fh o

CHECK IT OUT

pr oe

OEFEN OP DIDDIT

4


THEMA 05: CHEMISCHE BINDINGEN CHECK IN

XX

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd op

eenzelfde manier gebonden?

IN

VERKEN XX

XX XX

VA

N

1.1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding? 1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

XX

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een ionbinding gevormd?

XX

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding gevormd?

XX

©

2.1 De formule-eenheid van ionverbindingen 2.2 De neutraliteitsregel

uk

3.1 De atoombinding 3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

st

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd?

XX XX

XX XX XX

of d

4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

XX XX

THEMASYNTHESE XX CHECKLIST XX

fh o

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

pr oe

OEFEN OP DIDDIT

5


THEMA 06: KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE CHECK IN

XX

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

IN

VERKEN XX

XX

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie

VA

2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen

N

genoteerd? XX

` HOOFDSTUK 3: Wat gebeurt er met de massa’s voor

©

en na een chemische reactie?

als energiebron?

uk

` HOOFDSTUK 4: Welk nut hebben chemische reacties

st

4.1 Chemische energie 4.2 Exo-energetische reacties 4.3 Endo-energetische reacties

XX XX

XX

XX XX XX XX

of d

THEMASYNTHESE XX CHECKLIST XX PORTFOLIO

XX

AAN DE SLAG

XX

fh o

CHECK IT OUT

pr oe

OEFEN OP DIDDIT

LABO’S XX

Dit is een voorlopige versie van de inhoudsopgave. De finale versie kan er nog net iets anders uitzien.

6


INLEIDING

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

IN

nu eigenlijk?

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

N

‘Scheikunde of chemie is een natuurwetenschap die zich richt op de studie

van de samenstelling en bouw van stoffen, de chemische veranderingen die daaruit zijn af te leiden.’

VA

plaatsvinden onder bepaalde omstandigheden en de wetmatigheden die

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

Chemie is sterk verwant met biologie en fysica. De takken van wetenschap die

biologie

chemie biochemie

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

• Fysicochemie verklaart verschillende mechanismen door

st

natuurwetenschappen

fysicochemie

uk

deze domeinen verbinden, zijn respectievelijk biochemie en fysicochemie.

fysica

biofysica

©

scheiden’.

onder andere de atoombouw te bestuderen.

of d

Het is dus belangrijk dat je niet te veel in termen van aparte (school)vakken

natuurwetenschappen

levende materie biologie

levenloze materie chemie

fysica

pr oe

fh o

denkt, maar steeds de linken tussen wetenschappen legt.

OPDRACHT 1

Waar denk jij aan bij het woord chemie? Vul de mindmap aan.

chemie

INLEIDING

7


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. 2

3

5

6

8

 9

of d

st

7

uk

©

4

VA

N

IN

1

11

 12

pr oe

fh o

10

8

INLEIDING


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.

De geneesmiddelen- of farmaceutische industrie heeft een grote

impact op ons dagelijks leven. Op zonnige dagen smeer je bijvoorbeeld hoofdpijn of je bent misschien gevaccineerd tegen COVID-19. Landbouw en voeding

VA

zonnecrème om je huid te beschermen, je neemt een aspirine bij hevige

N

Geneeskunde

IN

BEKIJK DE VIDEO

Onze voeding doorloopt heel wat processen voor ze op ons bord ligt. De opbrengst van een oogst hangt namelijk meestal voor een groot

Bouwsector

uk

het rijpingsproces controleren enzovoort.

©

stuk af van chemische producten die de gewassen beschermen,

Iedereen wil het tijdens de koude wintermaanden lekker warm hebben

st

binnen. En dat kan! De chemische industrie levert niet alleen brandstoffen om je huis te verwarmen, maar ontwikkelt ook isolatiematerialen om de

Energie

of d

warmte binnen te houden.

Wist je dat het zoeken naar hernieuwbare energiebronnen ook onderdeel is van chemisch onderzoek? Misschien rijden we straks met zijn allen op

fh o

waterstof, geproduceerd via elektrolyse en gebruikt in brandstofcellen.

Verzorging en hygiëne

pr oe

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.

INLEIDING

9


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

IN

dergelijke dus nooit zomaar weg in de natuur. Bij correcte inzameling maakt de chemiesector er misschien nog een zitbank van.

Vandaag staat de chemiesector voor zijn grootste uitdaging: duurzame en hernieuwbare materialen ontwikkelen en zoeken naar alternatieve ook zuiver water van het grootste belang voor de toekomst.

VA

bronnen van energie. Naast hernieuwbare en niet-vervuilende energie is

N

Milieubeheer

©

Chemie of scheikunde bracht dankzij onderzoek en ontdekkingen doorheen de tijd veel welvaart. De homo sapiens wist al dat hij met vuur voedsel kon

uk

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

st

composietmaterialen die de tandarts nu gebruikt; gouden tanden zijn niet meer van deze tijd.

of d

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

pr oe

fh o

het mooiste fruit uit alle streken van de wereld, maar hebben tegelijkertijd

10

INLEIDING

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.

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.


HOE WERK JE VEILIG IN EEN LABO?

THEMA 01

CHECK IN

XX

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden in

XX

N

een labo?

IN

VERKEN XX

©

VA

1.1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal 1.2 Het chemisch etiket 1.3 Soorten labomateriaal 1.4 Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een labo? 1.5 De algemene regels binnen een labo

XX XX XX XX XX

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

uk

labotechnieken toe? (verdieping)

THEMASYNTHESE XX

of d

PORTFOLIO

st

CHECKLIST XX

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

pr oe

fh o

OEFEN OP DIDDIT

11


CHECK IN

Safety first! 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 in het nabijgelegen stadje Seveso terecht.

In de video zie je hoe de ramp kon gebeuren

BEKIJK DE VIDEO

N

en welke lessen eruit getrokken werden.

IN

chemische fabriek en kwamen er giftige dampen

De overheid houdt een overzicht bij van alle bedrijven in België die gevaarlijke stoffen produceren, behandelen of

VA

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.

©

OPEN DE WEBSITE

uk

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?

pr oe

fh o

of d

st

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?

12

THEMA 01

CHECK IN

?


VERKEN

Hoe gevaarlijk zijn huishoudproducten? OPDRACHT 1

IN

Welke gevaren loop jij bij je thuis? Waarom wordt er in reclame over huishoudproducten vermeld dat je ze buiten het bereik van kinderen moet

st

uk

©

VA

N

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

of d

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.

pr oe

fh o

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

THEMA 01

VERKEN

13


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

IN

5

TIP

N

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.

VA

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.

BEKIJK DE VIDEO

©

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?

uk

st

WEETJE

Dikwijls lees je op een verpakking ook iets over het

of d

Antigifcentrum. Dat is een dienst die je kunt bellen

als er iets misgelopen is met een product. Zij kunnen

pr oe

fh o

je vertellen hoe je dan het best reageert.

14

THEMA 01

VERKEN

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

GA NAAR DE WEBSITE


HOOFDSTUK 1

IN

Waarmee moet je rekening houden in een labo? LEERDOELEN Je kunt al:

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

Je leert nu:

VA

L jezelf en je omgeving beschermen voor gevaren;

L de veiligheidsmaatregelen in een labo kennen en juist toepassen;

In het labo kun je heel wat

©

L de meest gebruikte labomaterialen benoemen en hun functie

N

L de gevaren inschatten bij het werken met chemische producten;

beschrijven;

uk

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

st

bespreken;

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

L de onderdelen van een verslag begrijpen en toepassen.

een labo, zodat je altijd veilig te

of d

werk kunt gaan.

fh o

1.1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal

OPDRACHT 2

Hoe ziet mijn labolokaal eruit?

pr oe

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

EHBO-kistje

beschermende kledij:

gaskranen

brandblusser met

branddeken

handblusser

nooddouche oogdouche trekkast

aparte eilanden

labojas, labobril, handschoenen

label: A/B/C/D/E/F

waterkranen noodstop aangepast tafelblad

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

15


Afb. 4 Branddeken en brandblusser

Afb. 5 Trekkast

Afb. 3 Nooddouche

IN

Afb. 2 Oogdouche

VA

N

Afb. 1 EHBO-kistje

Afb. 6 Beschermende kledij

uk

©

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

st

gebruiksaanwijzing. Bij twijfel over correct gebruik spreek je de leerkracht

pr oe

fh o

of d

aan.

16

THEMA 01

HOOFDSTUK 1


1.2 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

IN

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

VA

N

vinden is.

NaOH

CAS

of d

st

1310-73-2

Afb. 7 Chemisch etiket

pr oe

uk

Natriumhydroxide

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.

fh o

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.

©

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.

WGK 1

Mr: 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 met ‘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.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

17


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:

2 Zoek op het internet op waarvoor de letter P staat in P-zinnen. a Noteer de Engelse term:

VA

b Vertaal die term naar het Nederlands:

N

Kan irritatie aan de luchtwegen veroorzaken Niet in de buurt van een vlam brengen Op een koude plaats bewaren

IN

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

©

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

H- EN P-ZINNEN

uk

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

st

OPDRACHT 4

Wat betekenen de chemische veiligheidspictogrammen?

of d

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 –

fh o

schadelijke stof – schadelijk voor het (aquatische) milieu Betekenis

Verklaring

Dit zijn explosieve stoffen. Ze kunnen op verschillende manieren tot

pr oe

1

Betekenis

2

18

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Verklaring

ontploffing gebracht worden.

Deze stoffen worden onder een verhoogde druk opgeslagen.


Betekenis

Verklaring

Deze stoffen zijn giftig, de manier van opname kan verschillen. Zo

4 Verklaring

Deze stoffen bevorderen brand.

Verklaring

Deze stoffen zijn schadelijk voor het milieu en moeten na gebruik

©

op de correcte manier verwerkt worden.

Deze bijtende stof kan ernstige brandwonden veroorzaken.

st

Verklaring

uk

6

VA

Betekenis

of d

Betekenis

Verklaring

fh o

Betekenis

8

Verklaring

pr oe

Betekenis 5

7

kun je de stof via de huid binnenkrijgen, via de neus ...

IN

Betekenis

N

3

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

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

9

(kankerverwekkend, giftig, beïnvloeden de vruchtbaarheid ...).

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

19


Het is belangrijk om een chemisch etiket te kunnen lezen. Zo kun je ook veilig omgaan met de stof.

Op het etiket kun je de volgende onderdelen terugvinden: • naam en formule van de stof, • veiligheidspictogrammen, • signaalwoorden,

IN

• H- en P-zinnen, • WGK-code.

De gevarenpictogrammen moet je kunnen herkennen en je moet weten

N

hoe je ernaar moet handelen. ` Maak oefening 1 en 2

uk

©

1.3 Soorten labomateriaal

VA

De H- en P-zinnen moet je kunnen opzoeken en ernaar handelen.

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

st

goed kennen.

of d

OPDRACHT 5

Wat zijn de namen van de meest gebruikte labomaterialen? 1 Hieronder zie je het meestgebruikte materialen in een chemielokaal. Noteer de juiste naam van het

fh o

labomateriaal bij de afbeelding.

afzuigerlenmeyer – balans – büchnertrechter – bunsenbrander – buret – draadnet – driepikkel –

dubbele noot – erlenmeyer – gegradueerde pipet – horlogeglas – kookkolf – kroestang – liebigkoeler – maatbeker – maatcilinder – maatkolf – mortier en stamper – petrischaaltje – pijpaardendriehoek –

pipetzuiger – pipetteerballon – proefbuis – proefbuisborstel – proefbuisklem – scheitrechter – spatel –

pr oe

spuitfles – statief – statiefklem – statiefring – thermometer – toestel van Hoffman – trechter – verbrandingskroes – verbrandingslepel – vigreuxkolom – volpipet – weegschuitje

20

THEMA 01

HOOFDSTUK 1


IN

VA

N

of d

pr oe

fh o

st

uk

©

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

21


IN

VA

N

st

uk

©

pr oe

fh o

of d

22

THEMA 01

HOOFDSTUK 1


IN

VA

N

uk

©

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

st

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

of d

meten gebruiken we geen maatbekers of erlenmeyers, maar wel maatkolven. Maatkolven hebben slechts één maatstreepje, maar zijn het meest precieze

pr oe

fh o

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 …).

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.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

23


1.4 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

IN

duidelijk verslag. We zetten alles op een rijtje. 1 Voor de start van het labo: • Onderzoeksvraag formuleren

N

• Hypothese stellen indien mogelijk

• Nagaan of je alle materialen herkent

VA

• Veiligheid van de chemische producten bekijken/opzoeken • Nalezen en de werkwijze begrijpen

2 Tijdens het labo:

©

• Nagaan welke waarnemingen je zeker moet noteren

uk

• Alle benodigdheden nemen

• Proefopstelling maken indien nodig • Uitvoeren werkwijze

st

• Waarnemingen noteren

of d

• Opruimen

3 Na het labo:

pr oe

fh o

• Chemisch afval verwijderen volgens opgelegde richtlijnen

24

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

• Berekeningen maken • Besluiten trekken

• Kijken of je besluit overeenstemt met je eventuele hypothese • Reflecteren over je eigen labowerk, je resultaten en je voorbereiding

• Verslag inleveren


1.5 De algemene veiligheidsregels binnen een labo

OPDRACHT 6

1 Waarom is een laboreglement belangrijk en wat houdt het in? Bekijk het filmpje. 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 op p. 28. Vul aan met de

VA

CONTRACT

BEKIJK DE VIDEO

N

schoolgebonden regels en onderteken het voor akkoord.

IN

Hoe ga je veilig te werk?

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.

uk

Losse haren bind ik samen.

©

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig. Mijn labotafel is altijd ordelijk.

st

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

of d

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.

fh o

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.

pr oe

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,

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

25


Bij elk labo hoort een laboreglement. Het is belangrijk om die regels

goed te kennen en toe te passen. Er bestaan verschillende gevaren als de regels niet gerespecteerd worden. Veiligheid binnen het labo is ook jouw

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

N

IN

verantwoordelijkheid.

26

THEMA 01

HOOFDSTUK 1


THEMASYNTHESE

de algemene regels 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.

IN

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.

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

de betekenis van H- en P-zinnen

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.

Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

de naam en toepassingen van het labomateriaal

VA

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

N

Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

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.

©

Naam en handtekening,

uk

H- EN P-ZINNEN

Datum,

TOEPASSINGEN LABOMATERIAAL

zie p 28

of d

st

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

de veiligheidspictogrammen

pr oe

fh o

de basishandelingen

BEKIJK DE KENNISCLIP

het laboverloop

het chemisch etiket lezen

THEMA 01

THEMASYNTHESE

27


CHECKLIST

JA

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • Ik kan de algemene regels binnen een labo opsommen. 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.

invullen bij je Portfolio.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

` Je kunt deze checklist ook op

N

• Ik weet hoe een labo verloopt.

IN

• Ik kan de verschillende veiligheidsmaterialen in een lokaal benoemen en de

28

THEMA 01

CHECKLIST


CHECK IT OUT

Safety first!

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

N

IN

Bekijk de tekening en geef aan 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.

THEMA 01

CHECK IT OUT

29


AAN DE SLAG

1

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

Zin

H- of P-zin

Gevaar voor massa-explosie bij brand.

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.

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

Bijbehorend pictogram

©

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

VA

2

uk

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden.

st

Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken.

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

of d

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

fh o

Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels.

Welke labomaterialen zou je gebruiken om … a exact 10 ml van een vloeistof te nemen?

pr oe

3

b vaste fosfor te verbranden boven een bunsenbrander?

c vloeistof te koken boven een bunsenbrander?

d een proefbuis boven een bunsenbrander te houden?

` Verder oefenen? Ga naar

30

THEMA 01

AAN DE SLAG

.

N

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

IN

Beschermende kledij dragen.


ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS

THEMA 02

XX

VERKEN

XX

IN

CHECK IN

` HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? XX XX XX XX

N

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’? 1.2 Stofeigenschap: massadichtheid 1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt

XX

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels 2.2 Soorten mengsels

XX XX

©

A Homogene mengsels B Heterogene mengsels

VA

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

xx xx

Hoofdstuksynthese XX

stoffen scheiden?

uk

` HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van

st

3.1 Scheidingstechnieken

of d

A Sorteren, zeven en filtreren B Decanteren C Centrifugeren D Indampen E Destilleren F Extraheren

XX XX xx xx xx xx xx xx

fh o

Hoofdstuksynthese XX

` HOOFDSTUK 4: Wat zijn enkelvoudige

en samengestelde stoffen?

pr oe

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

XX XX XX

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

OEFEN OP DIDDIT

31


CHECK IN

Kun jij ook toveren? Uitdaging! Houd met deze reeks van experimentjes je ouders, broer of zus voor de gek. een glas

een handvol kiezelsteentjes een pak keukenzout water

N

IN

WAT HEB JE NODIG?

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’.

VA

HOE GA JE TE WERK?

Stap 2

uk

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

st

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

of d

immers 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

fh o

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

pr oe

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!

32

THEMA 02

CHECK IN

?


VERKEN

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 en alles wat niet leeft (aarde, water, lucht …) is opgebouwd. Ken jij het verschil tussen een stof en een voorwerp nog? OPDRACHT 1

N

Vul de tabel aan.

IN

met de studie van stoffen waaruit alles wat leeft (mens, dier, plant …)

VA

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

uk

©

stof

voorwerp

stof

voorwerp

stof

voorwerp

pr oe

fh o

of d

voorwerp is gemaakt.

st

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

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.

THEMA 02

VERKEN

33


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

IN

N

VA

Een voorwerp is opgebouwd uit stoffen.

©

De verzameling van alle stoffen in de natuur wordt materie genoemd.

uk

OPDRACHT 3

Wat is het verschil tussen materie, voorwerp en stof?

st

Vul de begrippen in het schema aan.

of d

materie – voorwerp – stof

BAKSTENEN

pr oe

fh o

34

THEMA 02

VERKEN

KLEI

WATER

HUIS


HOOFDSTUK 1

IN

Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? LEERDOELEN Je kunt al:

N

L het verschil tussen materie,

zijn (en ze onderscheiden van voorwerpeigenschappen);

L de begrippen aggregatietoestand, massadichtheid, smeltpunt, kookpunt, deeltjesgrootte,

geleidbaarheid, oplosbaarheid van een stof kennen;

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.

of d

van stofeigenschappen.

van elkaar onderscheiden door eraan te ruiken.

st

L stoffen onderscheiden op basis

Zo kun je thuis een glas met azijn en een glas gevuld met water

VA

L uitleggen wat stofeigenschappen

Stoffen kunnen verschillende eigenschappen hebben.

©

Je leert nu:

uk

voorwerp en stof toelichten.

fh o

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’?

OPDRACHT 4

Je kent het verschil tussen een voorwerp en een stof, maar

kunnen we stoffen ook onderling onderscheiden van elkaar?

Vergelijk een fles olijfolie met een fles water.

pr oe

Op basis van welke eigenschappen maak je hier een onderscheid tussen de fles met olijfolie en de fles met water? • •

Meng nu beide vloeistoffen en noteer je waarneming. •

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

35


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.

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:

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

2

3

5

fh o

pr oe

6

7

36

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

VA

of d

4

©

Op basis van deze eigenschap(pen)

uk

1

Stof

st

Afbeelding

N

bloem – goud – koper – olijfolie – plastic (pvc) – suiker – water

IN

OPDRACHT 5


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.

IN

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.

N

We maken dan ook een onderscheid tussen twee soorten eigenschappen:

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

VA

Afb. 1

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

©

Voorwerpen kunnen uit een of meerdere stoffen bestaan.

Stoffen hebben eigenschappen of kenmerken die bij de stof horen en

uk

niet veranderen. Dat noemen we onveranderlijke eigenschappen of stofeigenschappen. Bv. glans, verdelingsgraad, aggregatietoestand.

st

OPDRACHT 6

of d

Gaat het om voorwerps- of stofeigenschappen? 1 Zet een kruisje bij het juiste type eigenschap.

Voorwerpeigenschap

Stofeigenschap

fh o

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.

pr oe

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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

37


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. Zo is de

IN

aggregatietoestand van water bij kamertemperatuur (21 °C) vloeibaar, maar die van goud vast.

De stofeigenschap glans geeft weer of een stof een zachte schittering heeft als

VA

N

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

uk

1.2 Stofeigenschap: massadichtheid

©

tegengekomen in de lessen natuurwetenschappen of STEM.

Twee voorwerpen met hetzelfde volume hebben niet noodzakelijk dezelfde

st

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

OPDRACHT 7

of d

pluimen zal natuurlijk groter zijn.

fh o

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.

pr oe

Grootheid

volume massa

Symbool

SI-eenheid

Symbool

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.

38

THEMA 02

HOOFDSTUK 1


Massadichtheid is niets anders dan de hoeveelheid massa per volume-

eenheid. Hoe meer deeltjes in hetzelfde volume voorkomen (hoe groter de massa), hoe groter de massadichtheid (zie afbeelding 2).

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

kleine massadichtheid

Afb. 2 Demonstratie van verschil in massadichtheid tussen twee voorwerpen door de massa te vergelijken voor hetzelfde volume.

©

VA

N

grote massadichtheid

IN

stofeigenschap.

uk

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

Symbool - formule

st

Grootheid

of d

massadichtheid

ρ=

m v

SI-eenheid

Symbool

kilogram per

kg m3

kubieke meter

TIP

g kg = 10-3 3 cm m3

en 1 liter is gelijk aan 1 m³ = 1 000 dm³ = 1 000 l.

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

pr oe

fh o

Denk aan je omzettingen! Zo is de eenheid

BEKIJK DE VIDEO

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

39


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. Maar 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 en vormen dus mooie laagjes in je glas. OPDRACHT 8

IN

massadichtheid. Verschillende dranken hebben een verschillende

1,0

ethanol (drankalcohol) water

0,789

1,0

kwik

1,03

2,70

kg m3

glazen knikker 2,2-2,6

Aluminium zinkt / drijft in water.

De knikker zinkt / drijft in alcohol.

olie

0,75-0,95

melk glycerine

1,03

1,260

De olielaag zit boven / onder de waterlaag.

De kwiklaag zit boven / onder de melklaag.

De laag glycerine zit boven / onder de laag zeewater.

of d

zeewater

13,55

aluminium

ρ .103

Gevolg (schrap wat niet past)

©

water

kg m3

ρ1 ••• ρ2 (vul in: >, <, =)

uk

ρ .103

Stof 2

st

Stof 1

Massadichtheid

VA

Massadichtheid

N

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

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

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

pr oe

fh o

Voer het virtueel practicum rond massadichtheid uit. Je vindt het op p. XX.

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 uniek voor elke 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 gas

40

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

vl g

l (liquid) g (gas)


1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt

Je kunt stoffen niet alleen van elkaar

Vul de tabel aan.

kwik koper zilver water ethanol

–38,83 1 084

keukenzout

pr oe

zwavel

2 808

962

357

2 570 2 155

–114

78

113

445

801

1 465

IN

©

2 750

fh o

(drankalcohol)

1538

1 064

uk

ijzer

2 467

Aggregatietoestand bij 1 000 °C

Aggregatietoestand bij 20 °C

Aggregatietoestand bij 0 °C

st

goud

660

of d

aluminium

Kooktemperatuur Ɵk(°C)

Smelttemperatuur ƟS(°C)

van hun kookpunt en hun smeltpunt.

N

OPDRACHT 10

Stof

massadichtheid, je kunt ook gebruikmaken

VA

stollen

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

onderscheiden op basis van hun sublimeren

SMELTPUNT

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

smelten

KOOKPUNT

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

verdampen

condenseren

Smeltpunt en kookpunt als scheidingslijn

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

Onderzoek nu zelf het smeltpunt van paraffine. Je vindt het achteraan op p. XX.

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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

41


HOOFDSTUKSYNTHESE

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.

st

uk

©

VA

N

IN

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

pr oe

fh o

of d

STOFEIGENSCHAP

42

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 1


HOOFDSTUK 2

IN

Is het een zuivere stof of een mengsel? LEERDOELEN Je kunt al:

We hebben het in het vorige hoofdstuk

N

L stoffen van elkaar onderscheiden op basis van

gehad over stofeigenschappen en

stofeigenschappen.

hoe je dus stoffen van elkaar kunt

Je leert nu:

VA

onderscheiden. Maar eigenlijk hadden

we het daar steeds over hoe je zuivere

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;

In dit hoofdstuk gaan we nu ook mengsels van stoffen bekijken.

Sommige van die mengsels hebben

©

L het onderscheid maken tussen homogene en heterogene

stoffen van elkaar kunt onderscheiden.

mengsels;

st

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

al horen waaien: ‘rook’, ‘schuim’ …

uk

L mengsels classificeren als homogeen of heterogeen mengsel;

een specifieke naam, en heb je vast

We onderzoeken eerst het onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels en bekijken vervolgens elk type mengsel eens van dichterbij.

fh o

OPDRACHT 12

of d

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels

Markeer wat volgens een chemicus een zuivere stof is. ijzer

pr oe

goud

leidingwater

lucht

zuurstofgas

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 5). Als we het in de lessen chemie over water hebben, bedoelen we dus de zuivere stof water!

Afb. 3 Etiket flessenwater

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

43


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

IN

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

N

gebruikt in het dagelijks leven, bv. voor het navullen van loodaccu’s of in strijkijzers om kalkvrij stoom te water ook prima werkt).

VA

produceren (alhoewel dat met gedemineraliseerd Wil je meer weten over het verschil tussen zuiver water en kraantjeswater? Bekijk dan de video.

BEKIJK 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

uk

meer stoffen, die we bestanddelen of componenten noemen.

Een (zuivere) stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …)

st

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,

of d

smeltpunt, massadichtheid ... afhankelijk zijn van de samenstelling van het mengsel.

pr oe

fh o

` Maak oefening 2.

WEETJE 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. 44

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

BEKIJK DE VIDEO


2.2 Soorten 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

A

IN

niet meer onderscheiden: we spreken dan over een homogeen mengsel.

Homogeen versus heterogeen

N

OPDRACHT 13 DEMO

Welke soorten mengsels worden gevormd?

VA

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

1 Noteer je waarnemingen. Schrap wat niet past.

Erlenmeyer 2: water + zout

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee Erlenmeyer 3: water + olijfolie

Lost op / Lost niet op

Lost op / Lost niet op

uk

Erlenmeyer 1: water + zand Lost op / Lost niet op

©

erlenmeyer 4 alcohol. De twee stoffen worden lichtjes gemengd, waarna ze op de tafel geplaatst worden.

Erlenmeyer 4: water + alcohol

Lost op / Lost niet op

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

st

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

of d

2 Breng de vier mengsels onder in de juiste groep. Homogeen mengsel

pr oe

fh o

Voorbeeld

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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

45


B

Homogene mengsels of oplossingen

OPDRACHT 14

Geef enkele voorbeelden van homogene mengsels Vul de tabel aan. Probeer van elke combinatie een voorbeeld te geven. Aggregatietoestand component 1

Aggregatietoestand component 2

v

v

brons (een mengsel van koper en tin)

vl

g

g

N

vl

vl

VA

vl

g

©

v

Voorbeeld

IN

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

uk

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

st

noemen we een legering.

of d

Homogene mengsels of oplossingen zijn mengsels waarin je de verschillende componenten niet meer van elkaar kunt onderscheiden met het blote oog.

pr oe

fh o

Een homogeen mengsel van twee vaste metalen wordt een legering

46

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

genoemd.


C

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

IN

de opgeloste stof in het oplosmiddel (= stof die overheerst). OPDRACHT 15

Vul de tabel aan.

roetdeeltjes boven een kampvuur 1

uk

mist boven een weide

st

2

schuim

©

nevel

Aggregatietoestand oplosmiddel (= stof die overheerst)

VA

rook

Aggregatietoestand opgeloste stof

N

Voorbeeld

Specifieke naam van het heterogene mengsel

opgeklopt eiwit om chocomousse

of d

te maken

fh o

3

suspensie

een aardbeiensmoothie

pr oe

4

emulsie

een lekkere vinaigrette (van olie en azijn) voor op een slaatje 5

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

47


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

nevel

schuim

suspensie

emulsie

v of vl vl

g

g

in:

g

vl

vl vl

IN

vl

vl

N

rook

Oplosmiddel

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

VA

• 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

uk

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.

st

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

of d

` Maak oefening 3 t/m 5.

pr oe

fh o

WEETJE

Om een 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 (of: emulsie) 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

48

THEMA 02

HOOFDSTUK 2


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

OPDRACHT 16

IN

(meestal lucht).

Afb. 4 Aerosol

DOORDENKER

nevel

schuim

suspensie

emulsie

v of vl vl

g

g

in:

g

vl

vl vl

vl

vl

©

uk

rook

Oplosmiddel

VA

Opgeloste stof

N

Bekijk opnieuw het schema op p. 58 en markeer wat onder de noemer ‘aerosol’ valt.

WEETJE

st

Smog in India en het effect van de maatregelen tegen

of d

COVID-19 in maart 2020 Door de grote hoeveelheid voertuigen (die vaak nog erg vervuilend zijn) in

India, zitten er ongelooflijk

Afb. 5 oktober 2019 vs. april 2020, New Delhi

fh o

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

pr oe

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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

49


HOOFDSTUKSYNTHESE

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.

IN

MATERIE

MENGSEL

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

homogeen mengsel

VA

N

ZUIVERE STOF

50

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 2

heterogeen mengsel


HOOFDSTUK 3

IN

Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden? LEERDOELEN Je kunt al:

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

L voor een mengsel een geschikte scheidingstechniek voorstellen;

©

Je leert nu:

VA

L mengsels onderverdelen in heterogeen/homogeen;

N

L mengsels onderscheiden van zuivere stoffen;

eigenschap de scheiding gebaseerd is;

uk

L voor de geschikte scheidingstechniek verklaren op welke L een scheidingsschema voorstellen voor een mengsel;

Het vak dat je nu volgt is chemie, of

L uitleggen op welke stofeigenschap de scheidingstechniek

om te scheiden’. De leerstof voor

gebaseerd is;

st

L uitleggen wat een scheidingstechniek is;

of d

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

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

L een geschikt scheidingsschema opstellen om een mengsel te

fh o

scheiden.

in een oudere benaming: scheikunde. Dat betekent letterlijk: ‘de kunst

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. We eindigen dit

hoofdstuk met het opstellen van

scheidingsschema’s voor mengsels van meer dan twee stoffen.

pr oe

3.1. Scheidingstechnieken

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 heb je de pasta gescheiden 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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

51


We gaan dieper in op enkele scheidingstechnieken: sorteren, zeven, filtreren, decanteren, indampen, destilleren, centrifugeren en extraheren.

Uiteraard bestaan er nog meer scheidingstechnieken, die mogelijk tijdens een ander labo met je leerkracht verder aan bod komen. OPDRACHT 17 ONDERZOEK

Sorteren, zeven en filtreren

N

A

IN

Voer het labo rond scheidingstechnieken uit. Je vindt het op p. XX.

Even terug naar je prille jeugdjaren! Je hebt als kind vermoedelijk wel met

VA

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

uk

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.

st

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

of d

eenvoudig om die kleine dingetjes met de hand van het zand te scheiden. Je

speelgoedsetje zorgde waarschijnlijk voor de oplossing: door het mengsel te

pr oe

fh o

zeven was je in staat om uiteindelijk zand in je emmertje te verkrijgen.

52

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

Door te sorteren kun je stoffen met gelijkaardige eigenschappen

onderverdelen. 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.

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

BEKIJK DE VIDEO


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 tussen 2 en 50 µm en zandkorrels zijn groter dan 50 µm.

IN

verschillende zeefopening. Zo zijn kleikorrels kleiner dan 2 µm, leem zit

In veel gevallen moeten we echter componenten scheiden met een nog veel kleiner verschil in deeltjesgrootte. We kiezen dan voor de techniek van

N

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

VA

residu, tegen te houden.

©

mengsel van een vaste stof en een vloeistof

uk

staaf

filtreerpapier

st

trechter

pr oe

fh o

of d

residu

Afb. 6 Filtreren

filtraat

Afb. 7 Filtratie

Filtreren of filtratie is een eenvoudige scheidingstechniek om een heterogeen mengsel (vast-vloeibaar, vloeibaar-gas of vast-gas) 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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

53


WEETJE Filtreren met mondmaskers (vl-g) Filtreren of filteren gebeurt met vaste stoffen en vloeistoffen, maar ook met gassen. Denk maar aan het dragen van mondmaskers om

vochtdeeltjes die mogelijke virussen meedragen, te

coronavirus beschermden mensen overal ter wereld

Afb. 8

KOOLSTOFFILTER

HEPA-FILTER

©

VOORFILTER

VA

N

zich met een dergelijk ‘filtermasker’.

IN

scheiden van de ingeademde lucht. Tegen het zeer besmettelijke

Ook het regelmatig reinigen van bv. de filters in

uk

je huis (dampkap, droogkast, ventilatiesysteem ...)

is uiteraard erg belangrijk; zo blijven de filters hun werk doen en ongewenste deeltjes scheiden van

st

de rest.

of d

Meer weten over filtratie in de industrie?

pr oe

fh o

Bekijk dan de video.

54

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

BEKIJK DE VIDEO


B 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,

IN

komt door het verschil in massadichtheid van de componenten.

De afzonderlijke componenten (of fasen) zullen niet even zuiver zijn als bij filtratie achteraf is nog altijd een mogelijkheid.

Afb. 9 Decanteren van wijn

N

een filtratie, maar misschien volstaat het resultaat wel voor jou. Een extra 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

VA

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,

uk

van elkaar gescheiden worden door het afgieten van de bovenste laag.

st

WEETJE

Wanneer men twee vloeistoffen met

of d

een verschillende massadichtheid van

elkaar wil scheiden (in een heterogeen mengsel), maakt men gebruik van een

pr oe

fh o

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

Afb. 10 Decanteren met een scheitrechter

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

55


C 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

IN

componenten te krijgen. De zwaartekracht moet zijn werk kunnen doen.

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

N

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

VA

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 naar de bodem geduwd.

©

Met speciale apparaten, centrifuges, kan men zo in een labo componenten met een gering verschil in dichtheid scheiden. Die techniek wordt onder

of d

st

uk

andere gebruikt om bloedcellen en bloedplasma van elkaar te scheiden.

Afb. 11

plasma bloedplaatjes + witte bloedcellen rode bloedcellen

Afb. 12

pr oe

fh o

WEETJE

Wil je meer weten over deze scheidingstechniek in de industrie? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Centrifugeren of centrifugatie is een scheidingstechniek om een heterogeen mengsel (vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar) te scheiden (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. 56

THEMA 02

HOOFDSTUK 3


D 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

IN

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 zoutoplossing op te warmen tot 100 °C, zal enkel het water verdampen en het zout

N

gescheiden worden in de opgeloste stof en het oplosmiddel.

VA

Afb. 13 Opwarmen van zoutoplossing

(als kristallen) achterblijven. Op die manier kunnen oplossingen dus ook

WEETJE

De techniek van indampen wordt onder meer gebruikt voor het

uk

©

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

st

onder een microscoop? Bekijk dan de video.

pr oe

fh o

of d

BEKIJK DE VIDEO

Indampen is een scheidingstechniek die gebruikt wordt om een 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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

57


E 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.

Dat grote verschil in kookpunt geldt echter niet voor alle oplossingen. Als

de kookpunten van de componenten dichter bij elkaar liggen, gaan we onze kookpunt van de componenten, maar gaan nu destilleren.

IN

techniek moeten verfijnen. We maken opnieuw gebruik van het verschil in 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

N

wordt opgevangen, wordt het destillaat genoemd.

VA

OPDRACHT 18 DEMO

Wijn destilleren

thermometer

Wijn is een mengsel van vele componenten.

uitlaat koelwater

water (druivensap) en drinkalcohol

(ethanol C2H5OH). Je leerkracht bouwt de

proefopstelling zoals op de tekening.

De wijn wordt verwarmd tot ongeveer

destilleerkolf met mengsel

ethanol (78 °C), maar onder het kookpunt van water (100 °C). De liebigkoeler wordt

bunsenbrander

inlaat koelwater

erlenmeyer met destillaat

of d

continu gekoeld met kraantjeswater.

liebigkoeler

vigreuxkolom

st

80 °C. Dat is net boven het kookpunt van

klem

uk

we het nu even op een mengsel van

©

Om het niet te moeilijk te maken, houden

Afb. 14

Wat neem je waar?

fh o

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

pr oe

we het destillaat.

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. 58

THEMA 02

HOOFDSTUK 3


F 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

IN

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

N

caroteen als kleurstof toe. Caroteen is een oranje kleurstof die in veel

natuurlijke producten voorkomt, zoals in wortelen. Kunnen we dergelijke

VA

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.

uk

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?

of d

voor likeur gemaakt.

st

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

pr oe

fh o

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.

Afb. 15 Koffiezetten: extractie en filtratie

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 6 t/m 12.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

59


WEETJE 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

IN

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,

N

de code voor caroteen.

VA

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

Herhaal even. 1 Vul de tekst aan.

st

OPDRACHT 20

uk

©

scheidingstechnieken.

Een eerste scheidingstechniek die we zagen, was zeven. Die techniek is gebaseerd op een verschil

of d

in            . Een voorbeeld is schelpjes en zand scheiden. Een tweede

scheidingstechniek, ook gebaseerd op het verschil in            , is           .

Zo kun je bijvoorbeeld kalk uit kalkwater halen met behulp van           .

fh o

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

pr oe

scheidingstechniek           . Op die manier kun je

Ten slotte weet je nu ook wat

is: het onttrekken van geur-,

en smaakstoffen met behulp van een            techniek steunt dus op het verschil in

2

waarin ze goed oplossen. Die

in verschillende oplosmiddelen.

Zo kun je bijvoorbeeld olie uit pindanoten halen, vetten uit chips of de lekkere geur uit bloemen.

Welke scheidingstechniek kun je gebruiken voor welk soort mengsel en hoe doen ze dat in de industrie?

Ontdek het via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal.

60

uit wijn halen.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3


SYNTHESE HOOFDSTUKSYNTHESE

Maak een mindmap over dit hoofdstuk. Om je op weg te helpen, noteerden we alvast het basisbegrip uit dit thema: scheidingstechniek.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

Scheidingstechniek

VA

N

IN

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 3

61


HOOFDSTUK 4

IN

Wat zijn enkelvoudige en samengestelde stoffen? LEERDOELEN

L het verschil tussen materie, voorwerp en stof toelichten;

L aggregatietoestanden toelichten met behulp van het deeltjesmodel;

VA

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

N

Je kunt al:

mengsel;

L mengsels onderverdelen in homogene en heterogene mengsels. Je leert nu:

©

L zuivere stoffen verder onderverdelen in enkelvoudige en samengestelde

uk

stoffen.

Vorig jaar leerde je het onderscheid tussen een voorwerp en stof definiëren. Je

st

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

of d

geleerd hoe mengsels in zuivere stoffen kunnen gescheiden worden. Kunnen we ook de zuivere stoffen verder onderverdelen?

pr oe

fh o

STOF

62

THEMA 01

HOOFDSTUK 4

?

MENGSEL

?

HOMOGEEN

We zoeken het uit aan de hand van een experiment.

HETEROGEEN


OPDRACHT 21 DEMO

Ontleding van water (H2O) 1

Is water nog verder te ontleden in andere stoffen? Hypothese

IN

2

Onderzoeksvraag

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

4

VA

toestel van Hofmann + gelijkstroombron kraantjeswater

twee proefbuizen lucifers

houtspaander (of satéstokje) vloeistoftrechter Werkwijze

Waarnemingen

©

Benodigdheden

uk

3

N

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

st

2 Er wordt gedurende enkele minuten een gelijkstroom

positieve pool

3 Aan beide polen wordt gas gevormd, maar hoe zit het

of d

door de vloeistof gestuurd.

negatieve pool

Afb. 16 Opstelling proef van Hofmann

met de hoeveelheid gas?

fh o

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.

pr oe

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:

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

63


5

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 Er wordt water gevormd. Besluit

N

6

IN

brandende lucifer geeft dat een luide knal. Vandaar dat waterstofgas ook wel knalgas genoemd wordt.

Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

VA

©

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde stoffen. Water is dus een voorbeeld van een samengestelde stof.

uk

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 reactie waarbij een samengestelde stof wordt omgezet in meer

st

eenvoudige (al dan niet enkelvoudige) stoffen, heet een ontleding of analyse. In opdracht 24 heb je gebruikgemaakt van elektrische energie om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas. Dat proces wordt elektrolyse

of d

genoemd (elektro: elektriciteit; lysis: stukmaken). Ook voor andere energiebronnen bestaan specifieke termen.

• warmte: thermolyse (stukmaken met warmte)

pr oe

fh o

• licht: fotolyse (stukmaken met licht)

64

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

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), 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. In thema 6 gaan we verder in op de analyse en synthese van stoffen.


STOF

ENKELVOUDIG

MENGSEL

SAMENGESTELD

HOMOGEEN

HETEROGEEN

IN

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

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

N

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

VA

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

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

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

` Maak oefening 13 en 14.

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

65


THEMASYNTHESE SYNTHESE

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS Kernbegrippen

Notities

Kernvragen

HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar?

elkaar kunt onderscheiden, noemt men stofeigenschappen.

IN

Soorten stofeigenschappen:

Eigenschappen, die specifiek zijn voor een stof en waarmee je stoffen van

- massadichtheid: geeft de verhouding weer tussen de massa van een stof Als gevolg van een verschil in massadichtheid zal één stof gaan

N

en het volume dat die stof inneemt bij een bepaalde temperatuur. bovendrijven.

VA

- massadichtheid

- kookpunt

- kookpunt van een vloeistof: de temperatuur waarbij een vloeistof

- smeltpunt

- smeltpunt van een vaste stof: de temperatuur waarbij de stof overgaat

overgaat van de vloeibare fase naar de gasvormige fase

©

van de vaste fase naar de vloeibare fase

uk

HOOFDSTUK 2: Is het een zuivere stof of een mengsel? - Een zuivere stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een

mengsel van zuivere stoffen

hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …).

Die waarden zijn constant en karakteristiek (typisch voor de stof).

st

(zuivere) stof

- Een mengsel van stoffen bevat meerdere stoffen. Als we naar kookpunt

of d

enz. kijken, zijn de waarden voor die grootheden afhankelijk van de

fh o

homogene mengsels

pr oe

heterogene mengsels

- rook

- nevel

- schuim

- suspensie - emulsie aerosol

66

THEMA 02

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)

THEMASYNTHESE


SYNTHESE THEMASYNTHESE

Scheidingstechnieken op basis van: - verschil in deeltjesgrootte

HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel aan stoffen scheiden? Zeven: scheiding op basis van deeltjesgrootte

zeven

De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere

filtreren - filtratie

Filteren, filtratie: scheiding op basis van deeltjesgrootte

filtraat, residu

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

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

N

component(en) wel.

de filter gaat, is het filtraat.

decanteren

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

VA

- verschil in massadichtheid

IN

Decanteren: scheiding op basis van verschil in massadichtheid

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. Decanteren kan ook met behulp van een scheitrechter. centrifugeren - centrifugatie

Centrifugeren: scheiding op basis van verschil in massadichtheid

uk

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

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

destilleren - destillatie destillaat

pr oe

indampen

fh o

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

Indampen: scheiding op basis van verschil in kookpunt

of d

- verschil in kookpunt

st

decanteren.

extraheren - extractie

extract en extractiemiddel

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: scheiding op basis van verschil in kookpunt 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 opgevangen.

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

Extraheren scheiding op basis van verschil in oplosbaarheid 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)

THEMA 02

THEMASYNTHESE

67


THEMASYNTHESE SYNTHESE

HOOFDSTUK 4: Kunnen we zuivere stoffen nog verder indelen? analyse of ontleding

ontleding of analyse = chemische reactie waarbij een complexe stof wordt

elektrolyse

- met elektrische energie = elektrolyse

thermolyse

- met warmte = thermolyse

fotolyse

- met licht = fotolyse

enkelvoudige stof

- enkelvoudige stoffen  kunnen niet meer verder ontleed worden; - samengestelde stoffen  kunnen verder ontleed worden.

VA

N

samengestelde stof

Zuivere stoffen worden verder onderverdeeld in:

IN

omgezet in eenvoudigere stoffen

©

BEKIJK KENNISCLIP

Mijn samenvatting

uk

st

of d

pr oe

fh o

68

THEMA 02

THEMASYNTHESE


CHECKLIST

JA

NOG OEFENEN

1 Begripskennis Ik kan de volgende begrippen uitleggen: • voorwerp • stof

• stofeigenschap

IN

• homogeen mengsel

• heterogeen mengsel • zuivere stof • kookpunt

N

• smeltpunt

• massadichtheid

• scheidingstechniek

VA

• zeven

• filtreren

• decanteren

• centrifugeren • indampen

©

• destilleren • oplossing • rook

• schuim

• suspensie • emulsie • aerosol

• analyse

of d

• enkelvoudige stoffen

st

uk

• nevel

• samengestelde stoffen

2 Onderzoeksvaardigheden

• Ik kan stoffen onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

fh o

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

• Ik kan typische 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 ...

pr oe

• 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.

THEMA 02

CHECKLIST

69


CHECK IT OUT

Kun jij ook toveren? Je maakte tijdens de CHECK IN een mengsel van kiezelsteentjes, zout en water.

Je hebt in de CHECK IN weliswaar niet echt getoverd, maar wel gebruikgemaakt van chemische mengsels en scheidingstechnieken.

IN

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.

N

We noemen dat ook een oplossing.

2 Bovendien ben je nu ook in staat om dit mengsel te scheiden in zijn

VA

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:

st

uk

Scheidingstechniek:

pr oe

fh o

of d

Er zijn homogene en heterogene mengsels.

Op basis van:

Scheidingstechniek:

We gebruiken verschillende scheidingstechnieken om de stoffen terug van elkaar te scheiden: zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen en destilleren.

70

THEMA 02

CHECK IT OUT

!


AAN DE SLAG

1

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

goud en koper

- gemeenschappelijk:

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

- verschillend:

bloemsuiker en kristalsuiker

water en ether

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

- verschillend:

2

b goud:

c zandstorm:

d zuurstofgas:

e gefilterd zeewater:

of d

f gedestilleerd water:

st

a brons:

uk

Gaat het hier om mengsels of zuivere stoffen?

VA

N

- gemeenschappelijk:

IN

©

g Zn + water:

fh o

Bekijk de voorstellingen van stoffen of mengsels. Omcirkel het juiste antwoord.

pr oe

3

3

4

1-2-3-4

b Welke voorstelling stelt een heterogeen mengsel voor?

2

a Welke voorstelling stelt een homogeen mengsel voor?

1

1-2-3-4

c Welke voorstelling stelt een zuivere stof voor?

1-2-3-4

THEMA 02

AAN DE SLAG

71


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

3 + 4  1

4

3+42

e Welke overgang stelt het mengen van zand in water voor? 3 + 4  1

3+42

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

nevel

B

IN

legering schuim

antibioticumoplossing: het

N

suspensie

zeepoplossing

gemengd met het water

D

5

fh o

pr oe

1

graffitispray: vloeibare

verfdeeltjes in gas onder druk

THEMA 02

stenen giet

Schrap in de tabel wat niet past en vul aan. Mengsel

72

sauna als je water over hete

of d

van tin en koper

de stoom die ontstaat in een

st

een bronzen beeld: een mengsel

uk

©

C

VA

zeepbellen: lucht gevangen in

antibioticumpoeder wordt

AAN DE SLAG

Homogeen of heterogeen?

homogeen

heterogeen

Aggregatietoestand overheersende stof vast

vloeistof gas

Aggregatietoestand verdeelde stof vast

vloeistof gas

Specifieke naam


vast

vast

homogeen

vast

vast

heterogeen

schuimkraag op een frisse pint bier 3

vloeistof

vloeistof

vloeistof

gas

gas

een goed glas wijn: de

combinatie van water en

©

drankalcohol

uk

Omcirkel de vreemde eend in de bijt en verklaar bondig. • geldmunt – zilver – halsketting – oorring – bankbiljet

st

of d

• kwik – schroef – goud – koolstof – zink

• volume – massa – vorm – kookpunt – grootte

fh o

• geleidbaarheid – kookpunt – vast – massadichtheid – massa

pr oe

6

gas

gas

VA

heterogeen

vloeistof

IN

homogeen

N

2

• zout – zink – zuurstofgas – brons – heliumgas

• suikerwater – messing – mayonaise – vinaigrette – ethanol

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

THEMA 02

AAN DE SLAG

73


• suikerwater – soep – sangria – champagne – vinaigrette

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

7

Op welke stofeigenschap steunen de volgende scheidingstechnieken? a destillatie:

8

VA

b filtratie:

Noteer een gepaste scheidingstechniek om de bestanddelen van deze mengsels te isoleren. a olie en azijn:

d bier (alcohol en water):

9

uk

c goud en zand:

©

b bezinksel in wijn:

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.

of d

st

Type mengsel

heterogeen

vast-vloeibaar homogeen

Voorbeeld

fh o

vast-vloeibaar

homogeen

pr oe

vloeibaar-vloeibaar

10

Steunt op verschil in …

Met welke scheidingsmethodes kunnen homogene en heterogene mengsels gescheiden worden?

filtratie

destillatie

THEMA 02

Scheidingsmethode

Plaats telkens een kruisje in de juiste kolom. Scheidingsmethode

74

N

IN

AAN DE SLAG

Soort mengsel Homogeen

Heterogeen


Markeer de juiste scheidingstechniek.

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

Scheidingstechniek (markeer)

Mengsel

Een mengsel van stof A (smeltpunt –10 °C; kookpunt 80 °C)

zeven – filtreren –

Een oplossing van kopersulfaat (smeltpunt: 200 °C; kookpunt: 650 °C)

zeven – filtreren –

en stof B (smeltpunt 420 °C; kookpunt 1 280 °C).

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

indampen – destilleren

decanteren – centrifugeren – indampen – destilleren zeven – filtreren –

decanteren – centrifugeren – indampen – destilleren

VA

en water. Looddichloride lost niet op in water.

decanteren – centrifugeren –

IN

N

11

12

Met welke methodes zijn de volgende mengsels te scheiden in hun bestanddelen?

a filtratie:

azijn en water – jenever – kleideeltjes die zweven in water – zand en water

©

b destillatie:

13

Duid aan: enkelvoudige stof of samengestelde stof.

uk

of d

zuiver water

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

Na een kampvuur blijft er van de houtblokken

fh o

enkel nog as (koolstof) over. Koolstof is een …

14

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

pr oe

enkelvoudige stof samengestelde stof

st

waterstofgas (H2)

Enkelvoudige stof

Samengestelde stof

Homogeen mengsel

Heterogeen mengsel

` Verder oefenen? Ga naar

.

THEMA 02

AAN DE SLAG

75


pr oe

fh o

N

VA

©

uk

st

of d IN


DE ELEMENTAIRE DEELTJES

THEMA 03

XX

VERKEN

XX

` HOOFDSTUK 1: Welke namen en symbolen krijgen de

elementen?

IN

CHECK IN

XX

VA

N

1.1 Globale afspraken XX 1.2 De namen en symbolen van de elementen XX

` HOOFDSTUK 2: Hoe evolueerde het atoommodel?

XX

©

2.1 Van voorwerp tot atoom XX 2.2 Nog kleiner dan het atoom XX XX

uk

` HOOFDSTUK 3: Welke elementaire deeltjes kennen we?

3.1 De elementaire deeltjes en hun lading XX 3.2 De massa van het atoom XX

st

` HOOFDSTUK 4: Atomen en hun isotopen: wat is de

of d

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>? (verdieping)

` HOOFDSTUK 5: Hoe zitten elektronen verdeeld in

een atoom?

XX

fh o

5.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling XX A Schillen rond de nucleus B Elektronen op een schil

xx xx

pr oe

5.2 Elektronenconfiguratie XX 5.3 Lewisstructuren XX

THEMASYNTHESE

XX

CHECKLIST

XX

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

OEFEN OP DIDDIT

77


CHECK IN

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet! 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

IN

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

N

100 lichtjaar van onze aarde verwijderd.

Met preciezere apparatuur slagen wetenschappers er ook in om steeds kleinere deeltjes te bekijken. In de lessen

VA

natuurwetenschappen heb je vast al gehoord of gebruikgemaakt van een microscoop.

Afb. 2

of d

st

Afb. 1

uk

©

Raad wat je hier uitvergroot ziet!

Afb. 3

Atomen zijn voor de mens niet zichtbaar met het blote oog, maar ondertussen

pr oe

fh o

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 tot een paar miljoen keer of meer groter te zien.

Afb. 4 De elektronenmicroscoop bij de VUB

` Hoever hebben we stoffen al kunnen ontleden? ` Zijn we al beland bij het kleinste deeltje? We zoeken het uit!

78

THEMA 03

CHECK IN

?


VERKEN

Zuivere stof of mengsel? OPDRACHT 1

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

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

VA

mengsel zuivere stof

N

IN

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

uk

OPDRACHT 2

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

of d

st

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

fh o

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.

pr oe

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

THEMA 03

VERKEN

79


N

IN

4 Teken twee voorstellingen die je buurman of buurvrouw maakte.

VA

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

©

6 Staan er in de onderstaande figuur deeltjes waarvan jij misschien al gehoord hebt en waarvan je denkt dat ze in

uk

een atoom aanwezig zijn? Schrap de deeltjes waarvan je denkt dat ze niet in een atoom voorkomen.

st

chips

of d

molecule            virus

quarks        ozon        neutrino

fh o

proton          elektron          zout

pr oe

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.

80

THEMA 03

VERKEN


HOOFDSTUK 1

IN

Welke namen en symbolen krijgen de elementen? LEERDOELEN

N

Je kunt al: L toelichten dat mengsels gescheiden kunnen worden in zuivere stoffen;

VA

Tenzij je hebt samengewerkt met je buurman

L zuivere stoffen indelen in enkelvoudige en

of buurvrouw, zijn er verschillen in jullie

samengestelde stoffen;

voorstellingen van de stof water bij opdracht 2. Dat maakt het natuurlijk een beetje moeilijk:

L toelichten dat een enkelvoudige stof bestaat uit

hoe kan iemand anders jouw voorstellingen

Je leert nu:

L de namen en de symbolen van veelvoorkomende

13

14

Va

VIa

elkaar communiceren op een eenduidige,

OPDRACHT 3

ondubbelzinnige manier.

15

16

VIIa 0/VIIIa

of d

IVa

over de hele wereld moeten namelijk met

st

1.1 Globale afspraken

IIIa

dus afspraken over maken. Wetenschappers

uk

elementen.

probleemloos interpreteren? Daar moeten we

©

één atoomsoort of element.

Vergelijk de webpagina’s.

17

18 2

Periodiek systeem van

He

fh o

1 Bekijk deze webpagina’s voor ‘koolstof’ in het Nederlands, Italiaans en Fins. helium

Koolstof/ Carbonium

5

6

2,5 7

boor

10,81

13

IIb 12

1,6

Al-

N

O

stikstof

zuurstof

aluminium

31

Zn

Ga

nk

gallium

,38

Cd

dmium

1,6

49

P

As

Se

germanium

arseen

seleen

1,7

50

1,8

74,92

51

2,5

52

4,0

10

Ne

Nome: carbonio Symbolo: C Carbonio Numero: 6 fluor neon Serie: non metalli 20,18 19,00 Durezza: 0,5 (grafite), 10 (diamante) 17 p 3,0 18 Blocco: Serie: non metalli Colore: /

Ar

Cl-

chloor

argon

39,95

35,45 35

2,4

2,8

36

Br

Kr

broom

krypton

diamante

grafite

Afb. 6 Pagina in het Italiaans

78,96

1,9

9 Generale

F

S

Ge 72,64

3,5

16,00

Afb. 5 Pagina in het Nederlands

69,72 1,7

14,01

2,1 14 1,8 15 16 Algemeen Naam: koolstof / carbonium Symbool: C Atoomnummer: 6 silicium koolstofgroep fosfor zwavel Groep: 28,09 30,972 32,07 Periode: periode Blok: 32 p-blok 1,8 2,0 33 34 Reeks: niet-metaal Kleur: kleurloos of zwart

Si

26,98

8

koolstof

12,01

1,5

3,0

C

pr oe

B

2,0

4,00 Carbonio

83,80

79,90 2,1

53

2,5

54

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

indium

tin

antimoon

telluur

jood

xenon

Hiili

timantti

grafiitti

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)

Afb. 7 Pagina in het Fins

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

81


0 18

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

EMENTEN

IIIa IVa Va VIa VIIa 2 0 13 Het symbool 14voor een element 15 is in de16 17 hele wereld identiek. Het 18 uniforme

aarde

He

MENTEN

C

B

3,0

N

O

1.2 De namen en symbolen van de elementen

1,9

Ni VIlIb nikkel 1058,69

46

29

1,9

Cu Ib koper 11 63,55

1,92,2 2947

Zn IIb zink 12 65,38

1,91,9 3048

16,00

2,01,5 6 14

BAl-

boor aluminium

26,98 10,81

1,6 1331

30

zuurstof

14,01

2,51,8 7 15

CSi

3,02,1 8 16

NP

koolstof silicium

stikstof fosfor

12,01 28,09

30,97 14,01

AlGa SiGe PAs Duits

gallium aluminium

germanium silicium

Spaans 72,64 28,09

69,72 26,98

1,61,7 3149

carbon

Engels Latijn

1,61,7 3250

carbon

kohlenstoff

arseen fosfor

carbono 74,92 30,97

Afb. 8a

carbonium

1,81,8 3351

He Ne

fluor

neon helium

19,00

3,52,5 9 17

OS

4,03,0 1018

Ar FCl- Ne

fluor chloor

neon argon

32,07 16,00

35,45 19,00

39,95 20,18

35 3,02,8 18chloor 36 2,52,4 17 Nederlands

SSe ClBr ArKr Frans

seleen zwavel

78,96 32,07

2,01,9 3452

chlore

Engels

chlorine

Duits

chlor

broom chloor

krypton argon

Spaans 79,90 35,45 Latijn

2,42,1 3553

Afb. 8b

cloro 83,80 39,95 chlorum

2,82,5 3654

palladium nikkel

zilver koper

107,9 63,55

78

2,22,2 4779

of d

Ag Zn Cd GaIn Ge Sn As Sb Se Te BrI NiPd Cu 106,4 58,69

cadmium zink

112,4 65,38

1,92,2 4880

indium dat germanium tin element antimoon telluurheeft een jood en een xenon gallium arseen seleen broom krypton type. Elk (of elke atoomsoort) naam symbool.

114,8 Die symbolen 118,7 zijn in 74,92 121,8 127,6 126,9 131,3 69,72 72,64 78,96 83,80 alle talen hetzelfde. De naam 79,90 van het element verschilt 1,8 83 1,9 84 2,0 85 2,2 86 1,71,9 4981 1,71,8volgens 5082 de1,8 51 1,9 52 2,1 53 2,5 54 taal, maar is meestal afgeleid van de oorspronkelijke Latijnse benaming.

fh o

goud zilver

195,1 106,4

197,0 107,9

kwik cadmium

200,6 112,4

110 2,2

79 111 2,2

80 112 1,9

pr oe

platina alladium

thallium indium

Rg Hg Cn PtDs Au

darmstadtium platina

röntgenium goud

copernicium kwik

281 195,1

272 197,0

285 200,6

11164

Xe Kr

Een element is een type of een atoomsoort. Een atoom is een deeltje van

Pt Ag Au Cd Hg InTl- Sn Pb SbBi Pd

063

4,00 20,18

zuurstof zwavel

1,51,6Nederlands 1432 1,81,8 koolstof 1533 2,12,0 1634 Frans

F

2 10

VA

IIb 12

stikstof

12,01

©

28

Ib 11

koolstof

st

VIlIb 10

boor

10,81

uk

5 13

4,00

VIa 8 3,5 VIIa 9 4,0 16 17

N

IIIa 2,0 IVa 6 2,5 7Va 13 14 15

rde

helium

van informatie makkelijker.

5

IN

gebruik van dezelfde symbolen voor eenzelfde element maakt uitwisseling

tinlood

bismut antimoon

polonium telluur

Rn IAt Xe

astaat jood

één hoofdletter als symbool hebben; 204,4 • sommige 207,2elementen 209,0 209 210 114,8 118,7 121,8 127,6 126,9

81113 1,8

• sommige elementen twee letters als symbool hebben.

82114 1,8

TlNh PbFl-

83115 1,9

84116 2,0

85117 2,2

radon xenon

222 131,3 86118

Mc Po Lv AtTs Rn Og Bi

In het tweede geval, hier op afbeelding 8b, bestaat het symbool uit een

nihonium thallium

287 204,4 1,2 11366

112 65

Po Te

Bekijk afbeelding 8a en 8b in de tabel. Je ziet dat:

hoofdletter gevolgd door een kleine letter. flerovium lood

289 207,2

moscovium bismut

288 209,0

livermorium polonium

209289

tennessine astaat

210289

ganesson radon

222289

• Een element is synoniem voor een atoomsoort. Het is de verzamelnaam

11568die dezelfde 117 118 voor atomen chemische (1,2) 114 67 alle 1,2 1,2 116 69 1,2eigenschappen 70 1,1hebben. 71

1,2

Mc DsEu Rg Yb OgLu Gd CnTb Nh Dy FlHo Er Lv Tm Ts

mstadtium europium

281 151,9

95

röntgenium gadolinium

272 157,3

1,3 6496

copernicium terbium

285 158,9

65 97

1,2

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

nihonium dysprosium

287 162,5

66 98 (1,2)

eigenschappen van het element heeft. flerovium holmium

289 164,9

67 99

1,2

Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Eu

americium uropium 82

243 151,9

curium03 gadolinium THEMA

247 157,3

berkelium 1 dysprosium californium terbium HOOFDSTUK

247 158,9

251 162,5

einsteinium holmium

252 164,9

moscovium erbium

livermorium thulium

68 100 1,2

69 101 1,2

288 167,3

289 168,9

tennessine ytterbium

289 173,0

70 102

1,1

ganesson lutetium

289 175,0

71 103

1,2

Fm Tm Md Yb No LuLr Er

fermium erbium

257 167,3

mendelevium thulium

258 168,9

nobelium ytterbium

173,0 259

lawrencium lutetium

175,0 262


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).

IN

NAAMGEVING ELEMENTEN

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

De onderstaande tabel bevat de voor ons belangrijkste elementen en hun

N

symbolen. Voor een goed begrip van de rest van de leerstof chemie is het onthoudt en kunt toepassen. Symbool

Li

Be

B

C

N

helium

lithium

beryllium

boor

Si

P

S

Cl

Ar

koolstof

stikstof

zuurstof

K

Ca

Fe

st

O

waterstof

F

Ne

fluor

neon

natrium

of d

Na

Mg

Al

magnesium

aluminium

fh o

` Maak oefening 1.

pr oe

Naam

silicium

fosfor

©

He

Symbool

zwavel

chloor

argon

uk

H

Naam

VA

belangrijk dat je de namen en symbolische voorstelling van deze elementen

Cu

Zn

Br

Ag

Au

kalium

calcium

ijzer

koper

zink

broom

zilver

goud

Symbool

Hg

Pb

Co

I

Ni

Pt

Cd

U

Sn

Cr

Mn

As

Ba

Naam kwik

lood

cobalt

jood

nikkel

platina

cadmium

uraan

tin

chroom

mangaan

arseen

barium

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.

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!

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

83


HOOFDSTUK 2

Hoe evolueerde het atoommodel? LEERDOELEN

IN

Je kunt al: L begrijpen dat wetenschappelijke kennis het resultaat is van voortdurend onderzoek.

Dalton tot en met Bohr begrijpen en de evolutie chronologisch weergeven;

L de bouw van een atoom (volgens het

deeltjes ontleden. De kennis die we vandaag

hebben, is te danken aan eeuwen van voortbouwend

Rutherford) toelichten;

ontdekking is vaak het werk van één wetenschapper of één team, maar een wetenschappelijke theorie is het resultaat van vele bijdragen.

uk

L het atoommodel met een tekening weergeven.

onderzoek en wetenschappelijke proeven. Een

©

gecombineerde atoommodel van Bohr-

2.1 Van voorwerp tot atoom

Net als wij willen wetenschappers steeds kleinere

VA

L de historische evolutie van de atoommodellen van

N

Je leert nu:

st

Elk mengsel bestaat uit een of meerdere soorten stoffen. In het voorbeeld van spuitwater (afbeelding 9) zien we dat stoffen – of materie – bestaan

of d

uit nog kleinere verbindingen. En ook die verbindingen kunnen nog verder

pr oe

fh o

opgedeeld worden tot we uiteindelijk bij atomen uitkomen.

CO2

C

CO2 O

spuitwater H H2O O mengsel

zuivere stof

verbindingen

atomen

Afb. 9 Spuitwater

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.

Atoomsoorten of elementen zijn de verschillende atomen waaruit een verbinding bestaat. 84

THEMA 03

HOOFDSTUK 2


2.2 Nog kleiner dan het atoom

OPDRACHT 5

IN

Bekijk de afbeeldingen en vul de tabel aan.

voorwerp

Afbeelding 10

materie

C12H22O11

uk

st

atoomsoorten of elementen

©

verbindingen van onder meer …

Afbeelding 11

Afb. 11

stoffen

VA

Begrip

Afb. 10

N

Er bestaan dus verschillende soorten elementen. Van een handvol daarvan bouwstenen: de atomen. Maar hoe is zo’n atoom zelf opgebouwd?

of d

OPDRACHT 6

ken je intussen het symbool en de naam. Elke verbinding is opgebouwd uit

pr oe

fh o

Teken hoe jij denkt dat een atoom eruitziet en beschrijf aan je buur.

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.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

85


410 V.C.

1869

De Griekse filosofen Democritus

De Rus Dimitri Mendelejev

de leer die stelt dat alle stoffen zijn

eigenschappen. Op basis

en Leucippus formuleren de

rangschikt de elementen in

grondbeginselen van het atomisme,

groepen met soortgelijke

opgebouwd uit ontelbare minuscule

van die gegevens plaatste

en ondeelbare

hij de elementen onder

blokjes: atomen

IN

elkaar: het periodiek

(Grieks: atomos =

systeem der elementen. Ia 1 1

H

1

atoomnummer (Z)

1,0

Li

4

1,5

6,94 11

12

Mg

natrium

magnesium

22,99

24,31

19

0,8

20

1,0

K

22

1,2

1,5

23

vanadium

47,87 40

1,4

1,6

V

titaan

44,96 39

Vb 5

Ti

scandium

40,08 1,0

1,3

Sc

calcium

38

IVb 4

50,94 41

1,6

5 Rb

Y

Sr

Zr

Nb

1,8

27

Fe

1,9

28

Co

ijzer

45

2,2

1,9

29

1,9

2,2

30

Tc

Ru

Rh

1,9

Ag zilver

107,9

molybdeen

technetium

ruthenium

rhodium

palladium

92,91

95,94

98

101,1

102,9

106,4

56

0,9

57

1,1

72

1,3

73

1,5

74

1,7

75

1,9

2,5

76

10,81

12,01

1,6

2,2

77

2,2

78

2,2

79

2,2

1,5

1,7

3,0

14

1,8

N

stikstof

8

3,5

14,01

15

9

4,0

O

16,00

2,1

16

2,5

neon

19,00 17

Si

fosfor

zwavel

chloor

argon

30,97

32,07

35,45

39,95

1,6

Ga gallium

32

1,8

1,7

Cd

33

Ge

1,8

34

1,9

35

cadmium

indium

Sn tin

antimoon

telluur

jood

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

1,9

81

1,8

82

1,8

83

1,9

Te

84

2,0

85

Xe xenon

131,3

2,2

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

W

Re renium

osmium

iridium

platina

Pt

Au

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

polonium

Po

At

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

209

210

0,7

88

0,9

89

Ra

1,1

Ac

104

105

Rf

106

Db

107

Sg

108

Bh

Ir

109

Hs

110

Mt

goud

111

Ds

113

112

Rg

Cn

114

Nh

Bi

115

Fl-

116

Mc

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

226,0

227

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

289

1,1

Ce

6

cerium

59

actiniden

7

1,3

Th

1,1

Pr

praseodymium

140,1

90

60

1,5

Pa

1,2

Nd

neodymium

140,9

91

61

1,4

U

62

1,2

Pm Sm

promethium

144,2

92

samarium

(145)

93

63

Np

94

1,3

Pu

64

Eu

europium

150,4

1,3

1,3

65

Gd

gadolinium

151,9

95

1,2

Tb

terbium

157,3

96

66

(1,2)

Dy

dysprosium

158,9

97

Bk

67

1,2

Ho

holmium

162,5

98

164,9 99

Cf

68

1,2

Er

erbium

167,3 100

Es

69

1,2

Tm thulium

168,9 101

Fm

70

Og

ganesson

289 1,1

71

Yb

1,2

Lu

ytterbium

lutetium

173,0 102

Md

radon

222

actinium

lanthaniden

Rn 118

Ts

radium

{

86

astaat

117

Lv

krypton

54

I

barium

Os

Kr 83,80

2,5

Ba

Ta

36

79,90 53

In

80

Sb

2,1

2,8

broom

78,96

52

Ar

Br

seleen

74,92

51

2,4

Se

arseen

72,64

50

2,0

As

germanium

69,72

Cl-

132,9

Hf

18

28,09

49

S

20,18 3,0

silicium

31

P

Ne

fluor

6 Cs

La

He 10

F

zuurstof

Al-

65,38

48

7

C

koolstof

26,98

zink

63,55

47

Pd

niobium

0,7

2

175,0 103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Am

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

uk

©

Democritus, afgebeeld door Hendrik ter Brugghen

Mo

VIIa 17

aluminium

Zn

koper

58,69

46

IIb 12

Cu

nikkel

58,93

2,2

Ib 11

Ni

kobalt

55,85

44

91,22

58

1830

1840

st

1820

De Engelsman John Dalton stelt in navolging van de

of d

filosofen uit de Oudheid dat een stof bestaat uit kleine

‘bollen’. Deze bollen, die nog alle eigenschappen van de

pr oe

fh o

stof bezitten, noemt ook hij atomen.

HOOFDSTUK 2

1,9

zirkonium

groepen

THEMA 03

26

54,94

88,91

223

86

1,5

Mn

mangaan

43

yttrium

francium

UITGEBREIDE TIJDLIJN

1,8

87,62

87

1808

25

52,00

VIlIb 10

strontium

7 Fr

1810

1,6

Cr

chroom

42

VIlIb VIlIb 8 9

85,47

cesium

1800

24

VIIb 7

rubidium

55

400 v.C.

VIb 6

6

boor

13

VA

0,8

21

Ca

kalium

39,10 37

IIIb 3

VIa 16

4,00 2,0

B

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

Va 15

helium

5

magnesium

24,31

9,01 0,9

3 Na 4

naam

Be

beryllium

IVa 14

1,2

Mg

symbool

1,01

lithium

IIIa 13

elektronegatieve waarde 12

waterstof

3

2

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN IIa 2

2,1

N

ondeelbaar).

John Dalton

1850

1860

1870


1902

1913

Joseph John Thomson is de

De Deen Niels Bohr stelt dat elektronen

een atoom als een licht

elektronenschillen bevinden, die groter

eerste om het elektron te

niet willekeurig rond de positieve kern

‘meten’. De Brit beschrijft

bewegen, maar dat ze zich op zogenaamde

positief geladen bol met

verwijderd zijn. En hoe verder van de kern,

elektronen. Voortbouwend

hoe meer elektronen de

op de experimenten van

schil kan bevatten. Het

Crookes en Goldstein heeft

aantal elektronen op de

hij het over vrij bewegende

buitenste schil bepaalt

elektronen.

de eigenschappen van

VA

N

het atoom.

IN

worden naarmate ze verder van de kern

binnenin zeer kleine

Het krentenbolmodel

1900

1910

1920

1930

st

1890

of d

1911

1932

1940

Sir James Chadwick ontdekt het

neutron, een elementair deeltje

zonder elektrische lading dat zich in de kernen van alle atomen

De Nieuw-Zeelander Ernest Rutherford

bevindt (uitgezonderd waterstof).

verenigt alle voorgaande theorieën in

De massa van een neutron is

het idee dat een atoom bestaat uit een

ongeveer gelijk aan de massa van

centrale positief geladen kern, omgeven

fh o

een proton. In tegenstelling tot

door een elektronenmantel met negatief

een proton, is een neutron echter

geladen elektronen. Hij komt tot dat

ongeladen.

besluit aan de hand van het beroemde bladergoudexperiment.

pr oe

1880

uk

©

Een schematische voorstelling van het atoommodel van Bohr

Rutherfords experiment

James Chadwick

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

THEMA 03

ATOMOS ATOMOS HOOFDSTUK 2

87


IN N VA

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

uk

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

st

zijn dan ook dynamisch.

of d

In de wetenschappen gebruiken we modellen die een voorstelling van de werkelijkheid bieden op basis van wetenschappelijke waarnemingen.

pr oe

fh o

Een atoommodel is op die manier een voorstelling van een atoom, op basis

88

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

van de wetenschappelijke waarnemingen van dat moment.

Omdat de wetenschappelijke kennis toeneemt, is er steeds nood aan nieuwe modellen. Het atoommodel is dus dynamisch: het wordt aangepast aan nieuwe inzichten.

Laten we nu enkele belangrijke waarnemingen en experimenten nader

bekijken. Die waarnemingen zorgden er immers voor dat eerst Thomson, dan Rutherford en ten slotte Bohr met een nieuwe voorstelling van het atoommodel kwamen.


OPDRACHT 7

Vul de tabel aan op basis van de chemische tijdlijn. Vul in de tweede kolom aan welke kennis de wetenschapper toevoegde aan het model van zijn voorganger Haal de gegevens eventueel uit de uitgebreide tijdlijn, die je terugvindt achter de QR-code op p. 11.

Dalton

Kennis

Voorstelling atoom

IN

Wetenschapper

• Stoffen bestaan uit onzichtbaar kleine, ondeelbare deeltjes: atomen.

• Een atoom is bolvormig.

• Een atoom is massief en ondeelbaar.

N

• Een atoom is een element met een massa en

Thomson

VA

grootte die specifiek is voor elk deeltje.

elektron

positieve massa

of d

pr oe

Chadwick

elektron kern

elektronenmantel

fh o

Bohr

uk

Rutherford

st

©

elektronenschillen

elektronen

protonen en neutronen

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

89


TIP

3D

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

IN

2 Ga naar het onlinelesmateriaal en ontdek nog meer over de geschiedenis van het atoom.

Een atoom bevat positief geladen protonen en ongeladen neutronen in de

N

kern, elektronen zijn verdeeld op schillen rond die kern.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

` Maak oefening 2.

90

THEMA 03

HOOFDSTUK 2


HOOFDSTUK 3

IN

Welke elementaire deeltjes kennen we?

LEERDOELEN Je kunt al:

N

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

VA

opbouw van materie;

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

We gaan op zoek naar nog kleinere deeltjes

atoomnummer en het massagetal.

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!

uk

L de samenstelling van atomen afleiden uit het

©

Je leert nu:

st

3.1 De elementaire deeltjes en hun lading

of d

Het atoom is de bouwsteen van materie. Het is niet meer deelbaar via

chemische processen. Toch is een atoom opgebouwd uit nog kleinere deeltjes.

pr oe

fh o

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 13 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.

proton

neutron schil nucleus elektron Afb. 12

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

91


Protonen, elektronen en neutronen

neutron

vormen samen een atoom. Een

atoom in zijn geheel heeft geen lading.

0 Als een atoom ongeladen is, 18 moet het evenveel negatieve als

7

3,0

C

N

8

4,00 Je vindt het atoomnummer Z links bovenaan bij elk element in atoomnummer Z.

9

O

4,0 10 het periodiek systeem der elementen (PSE).

F

Ne

Op een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

1,8

15

2,1

Si

16

2,5

P

door hun symbool: neon

17

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

20,18

S

Cl-

Ar

zwavel

chloor

32,07

35,45

As

germanium

1,8

Sn tin

118,7

seleen

51

1,9

1

1,0

4

Be 53

12

natrium

0,8

Mg

83

Pb

0,8

rubidium

1,9

84

Bi

Cs 62,0 55

Po

polonium

207,2

209,0

209

Fl-

0,7

francium

223

groepen

116

Sc

1,2

yttrium

Ti

titaan

1,4

85 La Ba 57

barium

1,1

V

0,9

2,2 Ta Hf

hafnium

tantaal

178,5

180,9

1,1

Ac

radium

226,0

1,5

104

Rf

actinium

rutherfordium

227

261

105

dubnium

astaat 6 Ce

lanthaniden

cerium

210

actiniden

117

molybdeen

technetium

95,94 1,7

75

wolfraam

183,9

renium

Rn bohrium

60

1,2

praseodymium

neodymium

140,9

promethium

144,2

1,3

91

1,5

92

1,4

93

1,3

VIa 16

VIIa 17

2

2,2

Ds

darmstadtium

röntgenium

He

94

1,3

europium

gadolinium

151,9

95

1,3

1,8

tin

1,8

Tl-

Nh

nihonium

Tb

terbium

66

(1,2)

Dy

dysprosium

158,9

97

flerovium

Ho

holmium

164,9 99

Cf

moscovium

68

Er

erbium

167,3 100

Es

xenon

131,3

2,2

Rn

astaat

radon

210

Lv

livermorium

69

86

At

222

117

118

Ts

tennessine

Og

ganesson

289 1,2

Tm thulium

168,9 101

Fm

Xe

jood

289 1,2

54

126,9 85

209

288 1,2

krypton

83,80

2,5

I

Po

116

Mc

Kr

79,90

polonium

209,0

289 67

162,5 98

bismut

115

Fl-

287 1,2

Bi

lood

207,2 114

Br

127,6 2,0

36

broom

53

telluur

84

argon

39,95

2,8

Te

121,8 1,9

2,1

Ar

chloor

78,96

antimoon

83

neon

20,18 18

35,45 35

seleen

52

Sb

Pb

204,4

1,9

2,4

Se

74,92

Ne 3,0

Cl-

zwavel

arseen

51

118,7 82

thallium

285

157,3

96

Sn

114,8

113

copernicium

1,8

F

fluor

17

32,07 34

As

72,64

indium

81

kwik

Cn

Ge

2,0

10

19,00 2,5

S

fosfor

germanium

50

O

30,97 33

4,0

zuurstof

16

P 1,8

9

16,00 2,1

Si 28,09

In

200,6

65

Gd

1,7

3,5

14,01 15

silicium

32

69,72

Hg 112

64

Eu

150,4

1,9

272

63

gallium

112,4

goud

Rg

Ga

cadmium

80

197,0 111

1,6

Cd

Au

195,1

Al-

49

N

stikstof

8

70

289 1,1

Yb ytterbium

173,0 102

Md

71

1,2

Lu lutetium

175,0 103

No

Lr

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

247

251

252

257

258

259

262

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

Mc

Lv

Ts

Og

• 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. livermorium

tennessine

ganesson

289

289

289

164,9

samarium

(145)

zilver

1,7

1,8

26,98

zink

222 7 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk 118 90

C 14

aluminium

65,38 48

107,9 79

281 1,2

Pr radon Nd Pm Sm

140,1

Ag

Pt

268 62

288

holmium 92

meitnerium

277

1,9

3,0

12,01 1,5

31

Zn

koper

platina

110

1,6

63,55

106,4 2,2

IIb 12 30

Cu 47

palladium

78

Ir

hassium

61

2,2

Pd

192,2

Mt

1,9

nikkel

iridium

Hs

moscovium

Ho

2,2

Ib 11 29

58,69 46

102,9

109

289 1,2

rhodium

77

190,2

264

1,1

Rh

osmium

108

Bh

seaborgium

59

2,2

186,2

107

Sg

76

2,2

1,9

Ni

58,93

101,1 1,9

VIlIb 10 28

kobalt

45

ruthenium

98

86 W Re Os

74

266 1,1

2,2

1,9

Co

ijzer

55,85

44

Mo 131,3 Tc Ru

262 58

54,94

1,9

27

Fe

xenon 43

1,8

7

koolstof

10,81 13

VIlIb VIlIb 8 9

26

Mn

1,8

106

Db

1,5

2,5

boor

mangaan

52,00 42

92,91

138,9

89

Ra

niobium

73

lanthaan

At

137,3

1,6

Nb

91,22 1,3

chroom

50,94

25

6

B

Xe VIIb 7

1,6

Cr

vanadium

41

zirkonium

72

VIb 6 24

Va 15

4,00 2,0

24,31

relatieve atoommassa (Ar)

1,6

IVa 14

helium

5

magnesium

54

Vb 5

47,87

40

88,91

0,9

naam

23

Y Zr 126,9

87,62

{

1,5

jood

39

strontium

88

IVb 4

IIIa 13

elektronegatieve waarde

1,2

flerovium

67

0 18

83,80 Mg

symbool

22

44,96

1,0

Sr

56

1,3

scandium

40,08

132,9 87

21

calcium

38

cesium

7 Fr

bismut

115

0,7

1,0

Ca

kalium

39,10

37

127,65 Rb

lood

114

I

IIIb 3

24,31

20

K

4

telluur

pr oe

1,8

1,2

magnesium

22,99

19

12

2,5

beryllium

9,01

0,9

krypton

atoomnummer (Z)

79,90

1,5

6,94

11

3 Na

121,8

Kr

broom

1,01

3

lithium

Te

IIa 2

2,1

85,47

82

Br

waterstof

22,1Li

52

antimoon

36

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

H

78,96

Sb

2,8

Ia 1

1

74,92

35

fh o

50

Se

arseen

72,64

2,4

het atoomnummer Z. In ons voorbeeld heeft zuurstof dus ook 8 elektronen. 39,95

of d

Ge

34

aantal argon protonen in de kern, is het aantal elektronen bijgevolg ook gelijk aan

st

fosfor

2,0

zuurstofatomen.

• Aangezien het aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het

30,97 33

18

• Anderzijds zijn atomen met 8 protonen in de atoomkern altijd

28,09 1,8

8 protonen.

3,0

silicium

32

N

helium Om te weten hoeveel protonen er in de atoomkern zitten, kijken we naar het

koolstof

14

Afb. 13

He

3,5

IN

de kern gelijk moet zijn aan VIIarond 2 het aantal protonen in de kern. 17

VA

2,5

VIa 16 Z

elektron

betekent dat het aantal elektronen

©

6

Va 15

positieve ladingen hebben. Dat

uk

IVa 14

proton

68

• 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

1,2 het PSE. 69

Er

erbium THEMA 03

167,3

1,2

Tm

thulium 3 HOOFDSTUK

168,9

70

1,1

71

1,2

Yb

Lu

ytterbium

lutetium

173,0

175,0


3.2 De massa van het atoom

Hoe klein een atoom ook is, het heeft wel degelijk een massa. Om het

rekenen te vergemakkelijken werd de unit gedefinieerd: 1/12 van de massa

van het koolstofatoom. De eenheidsmassa of atomaire massa eenheid wordt

IN

uitgedrukt als 1 unit.

Zowel protonen als neutronen hebben een massa van 1 unit (1 u). massa van een proton).

N

De massa van een elektron is verwaarloosbaar klein (slechts 1/2 000 van de De massa van het atoom (massagetal A) is dus de som van het aantal

VA

protonen (Z) en van het aantal neutronen (N).

We vergelijken de totale massa van een atoom steeds met de eenheidsmassa.

De verhouding tussen de massa van een atoom en die eenheidsmassa

uk

©

noemen we de relatieve atoommassa Ar, 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;

st

dan is 1 unit gelijk aan de massa van 1 waterstofatoom of 1 proton. proton

pr oe

fh o

of d

neutron

proton

elektron

elektron

neutron

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

nucleonen �

Lading

Massa

protonen

+1

1u

elektronen

–1

verwaarloosbaar

neutronen

` Maak oefening 3, 4 en 5.

0

1u

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

93


OPDRACHT 8

Ga met het periodiek systeem aan de slag. 1 Zoek het juiste atoomnummer op voor de volgende elementen.

• natrium:     • helium:

• magnesium:

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

N

• een broomatoom met massagetal 79

VA

• een natriumatoom met massagetal 23 • een heliumatoom met massagetal 4

3 Vul de zinnen aan.

st

uk

• een magnesiumatoom met massagetal 24

©

IN

• broom:

a Een atoom met Z = 6 is altijd een               . protonen in de kern.

of d

b Een chlooratoom heeft altijd

c Een atoom met 7 protonen is een

met als symbool     .

fh o

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

WEETJE

Heb je in opdracht 9 gemerkt dat je steeds met gehele getallen werkt voor het massagetal?

pr oe

De meeste elementen komen voor in verschillende vormen, het aantal protonen en elektronen zijn altijd hetzelfde, want eigen aan het element, maar het aantal neutronen 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.

94

THEMA 03

HOOFDSTUK 3


HOOFDSTUK 5

Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom?

IN

LEERDOELEN Je kunt al: L toelichten dat een atoom ongeladen is, het heeft evenveel elektronen als protonen;

L toelichten dat elektronen niet in de kern zitten, maar errond; L toelichten dat de massa van de elektronen verwaarloosbaar klein is;

Je leert nu:

elektronen een specifiek atoom

uk

L de regels voor elektronenverdeling toepassen;

In hoofdstuk 4 leerde je al hoeveel

©

L toelichten dat elektronen een negatieve lading hebben.

VA

door het atoomnummer Z;

N

L toelichten dat het aantal elektronen dus ook wordt gegeven

L het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford tekenen; L de elektronenconfiguratie van de eerste twintig elementen

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.

of d

st

schrijven.

heeft. Maar waar zitten die

pr oe

fh o

5.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

A

Schillen rond de nucleus

We zagen dat Niels Bohr, een Deense fysicus, de theorie van Rutherford

uitdiepte door te stellen dat elektronen op 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.

nucleus

K L M N O P Q

Afb. 14

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

95


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

IN

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.

N

Uiteindelijk bleek dat er geen schillen dichter bij de kern bestaan.

Elektronen bevinden zich op schillen, maar het maximale aantal elektronen

VA

per schil is beperkt. Dat maximumaantal vind je in deze tabel: Schilnummer n

Letter

Maximumaantal elektronen op de schil

1

K

2

3 4

N

O

uk

5

L

M

©

2

6

Q

32

� 2n2

32 18 8

st

7

P

8

18

TIP

Je kunt het aantal elektronen voor de eerste 4 schillen onthouden aan

of d

de hand van de formule 2n² (waarbij n het schilnummer is).

pr oe

fh o

B

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.

96

THEMA 03

HOOFDSTUK 5


schil 7, n = 7 schil 6, n = 6

schil 5, n = 5

schil 4, n = 4

L

M

N

O

P

Q

VA

N

K

IN

sc

1

schil 3, n = 3 il 2, n = 2 sch hil 1, n =

Als de buitenste schil volledig is opgevuld, bevat ze twee (voor de eerste

schil) of acht elektronen. Wanneer een atoom een volledig gevulde buitenste OPDRACHT 9

Oefen de plaatsing van elektronen.

uk

©

schil heeft, spreken we van de edelgasconfiguratie.

Teken het schillenmodel voor de eerste twintig elementen uit het PSE, oefen nog eens de juiste symbolen en Symbool:     Z =

of d

• Element: waterstof

st

vul de tekst aan.

fh o

Aantal elektronen =     , het elektron bevindt zich op de        .

pr oe

• Element: helium

• Element: lithium

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                 . Symbool:     Z =

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

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

97


• Element: beryllium

Symbool:     Z =

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat           , de

IN

andere elektronen bevinden zich op de         .

• Element: boor Symbool:

Z =

N

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat           , de

Symbool:     Z =

©

• Element: koolstof

VA

andere elektronen bevinden zich op de        .

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat           , de

uk

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).

st

Symbool:     Z =

of d

• Element: stikstof

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

fh o

gevormd worden. Stikstof heeft nog     ongepaarde elektronen.

pr oe

• Element: zuurstof

98

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

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.


• 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

Symbool:     Z =

Neon heeft

elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen

N

• Element: neon

IN

elektronenparen gevormd worden. Fluor heeft nog     ongepaard elektron.

plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er

VA

elektronenparen gevormd worden. Neon heeft

ongepaarde elektronen,

enkel     elektronenparen of doubletten op de L-schil. Elementen met een

Z =

©

Symbool:

uk

• Element: natrium

volledig gevulde buitenste schil bezitten                  .

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron bevindt zich

st

op de         .

of d

• 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

fh o

zich op de        , zij vormen geen elektronpaar.

pr oe

• 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.

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

99


• 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

• Element: fosfor

IN

zich op de        , er zijn geen elektronenparen gevormd op de buitenste

schil.

Symbool:     Z =

N

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

VA

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 5 elektronen bevinden

zich op de        , er wordt nu opnieuw een elektronenpaar gevormd op

Symbool:     Z =

©

• Element: zwavel

de buitenste schil. Fosfor heeft nog     ongepaarde elektronen.

uk

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

st

Symbool:     Z =

of d

• Element: chloor

buitenste schil. Zwavel heeft nog     ongepaarde elektronen.

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 7 elektronen bevinden

fh o

zich op de        , er worden     elektronenparen gevormd op de

pr oe

• Element: argon

100

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

buitenste schil. Chloor heeft nog     ongepaard elektron.

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

.


• 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

Symbool:

ongepaard elektron.

Z =

N

• Element: calcium

de        . Kalium heeft

IN

eveneens volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron komt terecht op

Aantal elektronen =     . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

VA

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De derde schil (M) is eveneens

©

volledig en bevat 8 elektronen. Calcium bevat     ongepaarde elektronen.

uk

OPDRACHT 10

Bekijk de elementen van opdracht 16 opnieuw aandachtig en beantwoord de vragen.

st

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

of d

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?

fh o

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.

pr oe

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 17 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.

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

101


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. groep

Ia 1

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

1

2,1

3

1,0

4

1,5

11

0,9

12

1,2

1

IVa 14

Va 15

VIa 16

2,0

6

2,5

7

3,0

8

3,5

9

4,0

10

VIb 6

VIIlb 7

VIlIb VIlIb 8 9

VIlIb 10

Ib 11

13

1,5

14

1,8

15

2,1

16

2,5

17

3,0

18

19

0,8

20

1,0

21

1,3

22

1,5

23

1,6

24

1,6

25

1,5

26

1,8

27

1,9

28

1,9

29

37

0,8

38

1,0

39

1,2

40

1,4

41

1,6

42

1,8

43

1,9

44

2,2

45

2,2

46

2,2

47

55

0,7

56

0,9

57

1,1

72

1,3

73

1,5

74

1,7

75

1,9

76

2,2

77

2,2

78

2,2

79

87

0,7

88

0,9

89

1,1

104

4 5

periode

105

106

107

108

109

61

62

7

31

1,6

32

59

1,1

60

lanthaniden

90

1,3

91

1,5

92

7

2,5

3,0

8

N

9

O

48

1,7

49

1,7

50

1,8

51

1,9

52

2,1

53

2,5

54

2,2

80

1,9

81

1,8

82

1,8

83

1,9

84

2,0

85

2,2

86

110

111

112

63

64

65

96

97

113

1,2

66

114

(1,2)

67

115

1,2

68

116

1,2

69

117

1,2

70

118

1,1

71

1,2

93

0 18 1,3

94

1,3

95

1,3

98

99

100

101

102

103

15

2,1

16

2,5

17

20,18

neon

Bekijk het voorbeeld van zwavel met:

3,0

S

Cl-

silicium

fosfor

zwavel

chloor

28,09

30,97

32,07

35,45

34

2,4

Ar

• gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> (afgerond op één cijfer na de

35

As

Se seleen

broom

72,64

74,92

78,96

79,90

51

THEMA 03

1,9

Sb

52

2,1

HOOFDSTUK 5

Te

komma) <Ar> = 32,1. argon

39,95

2,8 TIP36

Ge

arseen

18

• atoomnummer Z = 16,

P

2,0

He

Ne

Si

33

2

elektronenconfiguratie.

fluor

Sn

36

het elementensymbool te zetten. We spreken dan simpelweg van de

19,00

1,8

1,4

F

16,00

102

2,8

eenvoudiger door het aantal elektronen per schil in volgorde achter

zuurstof

1,8

35

4,0 de 10 over schillen weer te geven? Gelukkig niet. Vaak noteren we het

stikstof

germanium

50

3,5

14,01

32

2,4

4,00 een schillenmodel tekenen om de elektronenverdeling Moeten we altijd

12,01

1,8

34

helium

koolstof

14

2,0

of d

7

pr oe

C

Va VIa VIIa 5.2 Elektronenconfiguratie 15 16 17

fh o

6

1,2

33

(

actiniden

` Maak oefening 6.

IVa 14

1,2

1,8

1,9

uk

{

1,1

1,6

st

groepen

58

6

30

©

6

1,9

IIb 12

N

Vb 5

VA

3

IVb 4

2

5

2 IIIb 3

VIIa 17

IN

IIIa 13

IIa 2

Br

53

2,5

I

Kr

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

83,80 54

Xe


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

evenveel informatie als een schillenmodel.

N

TIP

IN

elektronenconfiguratie als volgt: 16S 2 8 6. Die notatie geeft uiteindelijk

Wil je de regels nog even opfrissen? Scan dan de

OPDRACHT 11

Magnesium

Calcium

Argon

of d

Elektronenconfiguratie

Aluminium

st

Naam element

uk

Noteer de juiste elektronenconfiguratie.

OPVULLING SCHILLEN

©

VA

QR-code.

pr oe

fh o

5.3 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.

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

103


OPDRACHT 12

Herhaal het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford. 1 Teken de elektronen op de schillen van helium, neon en argon. Neon

Argon

He

Ne

Ar

VA

N

IN

Helium

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.

Beantwoord de vragen.

uk

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

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

helium

L-schil

of d

neon

K-schil

st

Element

argon

fh o

6 Vergelijk helium en neon. Wat stel je vast?

M-schil

• De    -schil is gelijkend.

• De    -schil wijkt af.

• De elektronen die aanwezig zijn bij

pr oe

is omgekeerd niet zo.

zijn ook aanwezig bij         , maar dat

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         is omgekeerd niet zo.

104

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

zijn ook aanwezig bij         , maar dat


We kunnen dus besluiten dat de elektronenverdeling van elementen die

in een lagere periode 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

IN

elektronen van de buitenste schil in beschouwing. OPDRACHT 13

N

Noteer het juiste antwoord.

K-schil

stikstof

fluor 2 Vul de zinnen aan.

M-schil

uk

beryllium

L-schil

©

Element

VA

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

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

st

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

en fluor    .

weg.

of d

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

fh o

Be

N

F

pr oe

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

THEMA 03

HOOFDSTUK 5

105


Be     N     F

IN

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

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

N

niet tekenen. Ook daar had Lewis een oplossing voor. Een elektronenpaar,

2 elektronen dus, wordt dan voorgesteld met een streepje of twee bolletjes

VA

naast elkaar. Dat wordt voor het voorbeeld uit opdracht 20, vraag 5 dan:

©

Be     N     F

uk

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.

pr oe

fh o

of d

st

` Maak oefening 7.

106

THEMA 03

HOOFDSTUK 5


SYNTHESE THEMASYNTHESE

DE ELEMENTAIRE DEELTJES Kernbegrippen

Notities

Kernvragen element = atoomsoort

de elementen?

verschillende atomen of deeltjes

universele symbolentaal zorgt ervoor dat wetenschappers

atoomsoort behoort

voorwerp: opgebouwd uit materie materie: stof of mengsel van stoffen

over de hele wereld met elkaar kunnen communiceren. Hoofdstuk 2: Hoe evolueerde het atoommodel?

• Historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met Bohr: elke keer weer voortbouwen op de ontdekking van de voorganger.

• Het schillenmodel van Bohr-Rutherford elektronenschillen

CHEMISCHE TIJDLIJN

uk

©

stof: verbinding van deeltjes of atomen

ELEMENTEN

N

atoom = deeltje dat tot bepaalde

Elk element heeft universeel eenzelfde symbool. Die

VA

atoomsoorten of elementen = de

IN

Hoofdstuk 1: Welke namen en symbolen krijgen

st

protonen en neutronen

of d

Hoofdstuk 3: Welke elementaire deeltjes kennen we?

atoomkern = nucleus

• bevat twee soorten

elementaire deeltjes:

fh o

protonen (+) en neutronen

• rond atoomkern heb je elektronen (–)

atoomnummer Z

pr oe

= 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.

proton

neutron schil nucleus elektron

THEMATHEMA 03 03 THEMASYNTHESE SYNTHESE

107


Hoofdstuk 4: Atomen en hun isotopen: wat is de gemiddelde relatieve

isotopen

atoommassa <Ar>?

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>

elektronenconfiguratie edelgasconfiguratie

IN

Hoofdstuk 5: Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom? • De verdeling van de elektronen op schillen gebeurt volgens een aantal regels.

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

lewisstructuur

elektronenconfiguratie.

N

• Het schillenmodel kan eenvoudiger genoteerd worden als de

• Bij de lewisstructuur vereenvoudigen we die elektronenconfiguratie nog

uk

©

VA

en worden enkel de elektronen van de buitenste schil weergegeven.

Mijn samenvatting

st

of d

pr oe

fh o

108

THEMA 03

THEMASYNTHESE SYNTHESE

BEKIJK KENNISCLIP


CHECKLIST

JA

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken de kernbegrippen (element, atoom, voorwerp, materie, stof, atoomsoort, nucleonen,

Ik ken de namen en symbolen van veelvoorkomende elementen.

Ik ken de historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met Chadwick. Ik ken de lewisstructuur en kan die toepassen bij de eerste 20 elementen.

2 Onderzoeksvaardigheden

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

VA

Bohr-Rutherford te tekenen en de elektronenconfiguratie van de eerste 20 elementen te schrijven.

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

invullen bij je Portfolio.

pr oe

fh o

of d

st

` Je kunt deze checklist ook op

©

Ik kan de bouw van een atoom toelichten (volgens het gecombineerd atoommodel van

Bohr-Rutherford).

uk

IN

kan ze toelichten.

N

atoomkern, atoomnummer, massagetal, isotopen, elektronenconfiguratie, lewisstructuur) en

THEMA 03

CHECKLIST

109


CHECK IT OUT

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet!

VA

N

IN

Wat zie jij onder deze elektronenmicroscoop? Vul in.

©

uk

st

of d

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

pr oe

fh o

(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, of de Europese Raad voor Kernonderzoek).

Afb. 16 CERN

Onze landgenoot

François Englert kreeg in 2013 de Nobelprijs

voor Natuurkunde voor Afb. 17 François Englert

Heeft dit thema jouw interesse opgewekt? Ga naar

zijn onderzoek naar de allerkleinste deeltjes.

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.

110

THEMA 03

CHECK IT OUT


AAN DE SLAG

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

zich?

Cu

Fe

P

O

S

IN

lood tin fluor

stikstof

aluminium

calcium

K

Ne

chloor

Deeltje van het atoom

Lading

Plaats in het atoom

3

helium

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

pr oe

2

H

fh o

of d

Na

zilver

N

VA

Au

uk

Naam element

©

1

st

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

THEMA 03

AAN DE SLAG

111


4

5

Hoeveel elektronen heeft een loodatoom?

Teken het schillenmodel voor aluminium.

uk

7

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

st

©

VA

N

6

IN

Hoeveel neutronen vind je in een lithiumkern?

of d

magnesium:

fh o

zuurstof:

zwavel:

fosfor:

pr oe

chloor:

` Verder oefenen? Ga naar

112

THEMA 03

AAN DE SLAG

.


HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN (PSE)

THEMA 04

XX

VERKEN

XX

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in

het periodiek systeem?

IN

CHECK IN

VA

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van

N

XX

een element in het PSE?

uk

©

2.1 De a-groepen en hun naam 2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas? 2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

XX XX XX XX

` HOOFDSTUK 3: Welk belang en voorkomen

hebben enkelvoudige stoffen?

of d

CHECKLIST

st

THEMASYNTHESE

XX XX

PORTFOLIO

XX

AAN DE SLAG

XX

fh o

CHECK IT OUT

pr oe

OEFEN OP DIDDIT

113


CHECK IN

Ontdek de Mendelejev in jezelf! Als kind heb je misschien wel uren

gespeeld met legoblokjes. Om dingen

eerst de blokjes te sorteren. Maar hoe

begin je daaraan? De Australiër Daniel West ontwikkelde een oplossing: de

N

legosorteermachine. Bekijk de video.

VA

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

?

st

of d

?

uk

verschillen zijn, zoals de vorm en het aantal nopjes.

?

LEGOSORTEER­ MACHINE

IN

te bouwen, was het wel handig om

?

?

pr oe

fh o

?

?

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?

114

THEMA 04

CHECK IN

?


VERKEN

De pioniers van het PSE

DIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN 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.

1,2

Dimitri Mendelejev (1834-1907)

N

12

naam

VA

Mg

symbool

IN

De eigenschappen, zoals de atoommassa, van deze nog niet ontdekte elementen kon atoomnummer (Z) elektronegatieve waarde hij voorspellen.

magnesium

Mendelejev presenteerde zijn tabel voor het eerst

24,31

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!

V

ium

94

24

1,6

st

25

Cr

chroom

42

b

1,5

52,00

1,8

Mo

28

1,9

1,9

30

Cu

Z

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,

43

1,9

Tc

95,94

98

75

1,9

ijzer

44

2,2

kobalt

45

Ru

2,2

Rh

nikkel

46

47

Pd

1,9

zin

48

Ag

C

In een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven met hun symbool. Elk vakje bevat ook verschillende cijfers. Een aantal van

ruthenium

rhodium

palladium

zilver

die cijfers (het atoomnummer Z en de gemiddelde relatieve atoommassa

106,4 107,9 leerde je al kennen in102,9 thema 3. Je leerde ook al de namen en symbolen <Ar>) 101,1

van verschillende elementen. Mendelejev gebruikte de atoommassa als

76

2,2

77

2,2

basis voor een eerste rangschikking.

Os

2,2

aal

wolfraam

renium

osmium

iridium

platina

0,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

108

Ir

78

Re 107

koper

2,2

W

106

29

Ni

91

a

1,9

IIb 1

Co

technetium

1,7

27

Ib 11

Fe

molybdeen

74

1,8

VIlIb 10

Mn

um

1,5

26

mangaan

pr oe

1,6

OPDRACHT 1

of d

1,6

VIb VIIb VIlIb VIlIb Noteer de betekenis van de gegevens in elk vakje van het PSE. 6 7 8 9

fh o

b 5

uk

relatieve atoommassa (Ar)

109

79

Pt

110

2,2

cadm

112 80

Au

H

goud

THEMA 04

VERKEN 197,0

111

kw

115

200

112


HOOFDSTUK 1

IN

Wat zijn groepen en perioden in het periodiek systeem? LEERDOELEN Je kunt al:

N

L toelichten dat elementen worden voorgesteld met een uniek symbool;

L toelichten dat een element synoniem is voor L toelichten dat elk atoom een massa heeft, afhankelijk L toelichten dat elektronen zich op schillen rond de kern bevinden;

L toelichten dat we in de lewisstructuur enkel de Je leert nu:

L de opbouw van het PSE gebruiken om eigenschappen

OPDRACHT 2

of d

st

van atomen en ionen af te leiden.

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

uk

elektronen van de buitenste schil voorstellen.

Mendelejev’ in plaats van ‘het periodiek

©

van het aantal neutronen en protonen;

VA

Je hoort vaak spreken over ‘de tabel van

atoomsoort;

grondlegger van het PSE. Wil je even opnieuw de

geschiedenis induiken? Scan dan de QR-code.

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

fh o

• Hoeveel rijen tel je?

• Hoeveel kolommen met elementen tel je?

• Zijn er verschillende kleuren gebruikt in het periodiek systeem?

pr oe

• Hoeveel vakjes telt het periodiek systeem?

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

• Hoe wijzigt de gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> als het atoomnummer Z toeneemt?

116

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

BEKIJK DE TIJDLIJN


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. De zeven rijen die zo gevormd werden, worden perioden genoemd.

Hij had toen immers al ontdekt dat bijvoorbeeld lithium en natrium

IN

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,

N

werden er ook groepen gevormd: de verticale kolommen. Die elementen

worden gekenmerkt door een gelijk aantal elektronen op de buitenste schil, OPDRACHT 3

VA

de valentie-elektronen.

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

TIP

©

Fris je kennis van de regels voor

elektronenverdeling op.

uk

1 Vul de tabel aan met de elektronenverdeling per schil voor waterstof, lithium, natrium en kalium; stuk voor

ELEKTRONEN­ VERDELING

H

Li

Na

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Aantal elektronen op schil 3

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

fh o

K

Atoom­ nummer

of d

Symbool element

st

stuk elementen uit de eerste kolom van het PSE.

2 Wat hebben deze elementen gemeen?

pr oe

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 F

Cl

Atoom­ nummer

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

117


4 Wat hebben deze elementen gemeen?

Chloor kwam zo onder fluor terecht.

Si

6 Wat hebben deze elementen gemeen?

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

N

C

Atoom­ nummer

VA

Symbool element

IN

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

©

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

uk

De rijen in het PSE worden perioden genoemd. Bij elke nieuwe periode komt

st

er een extra schil bij de atomen.

De kolommen worden groepen genoemd. Het zijn groepen elementen met

of d

hetzelfde aantal elektronen op de buitenste schil (de valentie-elektronen), en daarom met dezelfde chemische eigenschappen.

pr oe

fh o

` Maak oefening 1.

118

THEMA 04

HOOFDSTUK 1


Ia 1 2,1

H waterstof

1,01 3

1,0

Li

2

lithium

6,94 11

3 Na

Va

VIa

naam

magnesium

beryllium

12

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

Mg

magnesium

24,31

0,8

20

IIIb 3

1,0

21

IVb 4

1,3

22

Vb 5

1,5

23

VIb 6

1,6

24

1,6

VIIb 7 25

1,5

C

B

24,31 tussen Be die van calcium en gallium ligt.

22,99

26

1,8

27

VIlIb 10

1,9

28

Ib 11

1,9

29

IIb 12

1,9

30

zuurstof

fluor

14,01

16,00

19,00

1,5

14

1,8

15

2,1

16

2,5

Al-

Si

aluminium

silicium

fosfor

zwavel

26,98

28,09

30,97

32,07

1,6

P

32

1,8

S

33

2,0

34

scandium

titaan

vanadium

chroom

mangaan

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga gallium

germanium

Ge

As

Se

40,08

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

Ca

38

0,8

85,47 0,7

Sc

1,0

39

SrIa1

Ti

1,2

40

V

1,4

41

1,6

Cr

42

1,8

43

1,9

ijzer

44

kobalt

2,2

45

nikkel

2,2

46

koper

2,2

47

zink

1,9

48

1,7

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

88,91

91,22

92,91

95,94

98

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

49

1,7

strontium yttriumvolgende zirkonium niobium molybdeen technetium rhodium worden. zilver cadmium Ook bij de perioden moest datruthenium opgelost PERIODIEK SYSTEEM VAN DE palladium ELEMENTEN

87,62

50

1,8

In

Sn

114,8

118,7

indium

arseen

51

seleen

1,9

52

Sb

4,00

17

Ne neon

20,18

3,0

18

Ar

chloor

argon

35,45

2,4

calcium

rubidium

helium

Cl-

kalium

55

He

F

stikstof

12,01

31

1,6

O

koolstof

13

VIlIb VIlIb 8 9

N

boor

10,81

39,10

5 Rb

2

Mg nog tien elementen hun plaats5 vinden, 4 1,5 elektronen in de buitenste schil) moesten met 6 2,5 7 een 2,0 3,0 atoommassa 8 3,5 9 4,0 die 10

natrium

37

VIIa

symbool

K

4

IVa

12 1,2 calcium. Tussen het element calcium (met twee elektronen in de buitenste schil) en gallium, (met drie

9,01

0,9

19

IIIa

IIa

(Z) elektronegatieve waarde Bij 2de rangschikking vanatoomnummer de elementen in perioden en groepen stuitte men na het17 element 13op een 14 probleem 15 16

35

39,95

2,8

36

Br

Kr

broom

krypton

79,90

2,1

53

83,80

2,5

Te

54

0

I

Xe 18 131,3

N

1

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

WEETJE

IN

1

0 18

tin

antimoon

telluur

jood

121,8

127,6

126,9

xenon

56 0,9 57 1,1 72 1,3 73 1,5 74 1,7 75 1,9 76 2,2 77 78 2,2 79 2,2 80 1,9 81 1,8 82 1,8 83 1,9 84 2,0 85 2,2 86 De tabel moest dus worden opengetrokken om er2,2telkens tien elementen tussen plaatsen. Die IIIa te IVa Va VIa groepen VIIa 2 IIa 1 2,1

17 BaH La2krijgen Hf doorgaans Ta Ween Romeins Re OscijferIrmet lettertje Pt Aub. WeHgnoemen Tl- 13ze Pb Bi15 Po16 At Rn 6 Cs 1elementen de14 b-groepen. De elementen He hafnium

tantaal

iridium

waterstof

platina

3

1,0

4

1,5

Mg

nevenelementen worden weleens naam gebruikt. 24,31 radium

lithium

actinium

226,06,94

beryllium

Db

Sg

rutherfordium

dubnium

seaborgium

261

262

266

227 9,01

Bh

Hs

Mt

magnesium

bohrium

hassium

goud

Ds

meitnerium

kwik

thallium

lood

Rg

5

bismut

polonium

röntgenium

copernicium

281

272

285

6

2,0

2,5

7

3,0

8

3,5

Nh B Fl- C McN LvO

Cn

darmstadtium

264 277 relatieve atoommassa (Ar)268

astaat

nihonium

flerovium

boor

moscovium

koolstof

287 10,81

stikstof

289 12,01

9

TsF

4,0

livermorium

tennessine

289 16,00

289 19,00

zuurstof

28814,01

fluor

radon

helium 222

4,00

118

10

Og Ne

ganesson neon

289 20,18

De overige elementen behoren tot de a-groepen. Er zijn dus acht a-groepen en tien b-groepen. Die indeling 1,2 11

0,9

12

1,2

58

1,1

59

1,1

60

1,2

61

62

1,2

63

64

65

1,2

66

13 (1,2)

1,5 67

14 1,2 1,8 68

15 1,2 2,169 16

1,22,5 70 17

3,0 7118 1,1

{K

natrium

magnesium

22,99

met 19 18. 0,8

groepen

4

3

24,31

20

1,0

Ca

actiniden kalium

4

1,3

Sc7

calcium

5

cerium

21

scandium

140,1

22

90

praseodymium

1,5

1,3

Ti Th titaan

23

91

140,9

1,6

1,5

V Pa

6

neodymium

144,2

24

92

vanadium

1,6

CrU

1,4

chroom

7(145)

8150,4

promethium

25

1,5

93

1,3

aluminium

9europium 10gadolinium 11 terbium 12dysprosium 26,98 151,9 157,3 158,9 162,5

samarium

26

94

1,8

©

Na Mg Si ErP Tm S 1 Yb Cl- en Lu Ar IIIb IVb Vb VIb VIlIb VIlIb IIb DyAl- Ho Ce Pr worden Nd VIIb Pmkolommen Sm VIlIbEu Gd Ib Tbdoorlopend 3verwatert stilaan, de vaak gewoon genummerd van tot 6tegenwoordig lanthaniden 27

1,3

95

1,9

28

1,3

96

1,9

29

1,9

97

30

1,6

98

31

silicium

fosfor

holmium

1,6

99

32

zwavel

erbium

28,09

164,9

thulium

30,97

1,8

167,3

100

33

32,07

2,0

168,9 34

101

2,4

chloor

argon

ytterbium

lutetium

35,45

173,0

35

102

39,95

2,8

Br Mn Np FePu CoAm NiCm Cu Bk Zn Cf Ga EsGe FmAs MdSe No

mangaan

ijzer

kobalt

nikkel

koper

zink

gallium

germanium

arseen

seleen

175,0

36

103

Kr Lr

broom

krypton

thorium protactinium uraan neptunium plutonium americium 58,69curium fermium nobelium lawrencium 72,64lanthaan, 74,92 mendelevium 78,96 periode 79,90 83,80 40,08 44,96 47,87 50,94 52,00 54,94 55,85 58,93 63,55berkelium 65,38californium69,72 einsteinium Een 39,10 gelijkaardig probleem in de rangschikking deed zich voor247met de elementen na in zes, 232,0 231,0 238,0 237 244 243 247 251 252 257 258 259 262

37

0,8

38

1,0

39

1,2

40

1,4

41

1,6

en actinium, in periode Y Zrzeven. Nb 5 Rb Sr

42

1,8

Mo

43

1,9

Tc

rubidium

strontium

yttrium

zirkonium

niobium

molybdeen

technetium

85,47

87,62

88,91

91,22

92,91

95,94

98

55

0,7

56

0,9

57

1,1

72

1,3

73

1,5

74

1,7

75

1,9

44

2,2

45

Ru

2,2

2,2

47

1,9

48

1,7

49

1,7

1,8

51

1,9

52

53

2,5

palladium

Pd

Ag zilver

cadmium

indium

In

Sn tin

antimoon

telluur

jood

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

77

2,2

78

2,2

79

2,2

80

1,9

81

1,8

82

1,8

Sb

2,1

rhodium

2,2

Cd

50

101,1

76

Rh

46

ruthenium

83

1,9

Te

84

2,0

85

Xe xenon

131,3

2,2

Ba barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

W

Re renium

osmium

iridium

platina

Pt

Au

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

polonium

Po

At

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

209

210

cesium

87

0,7

7 Fr

francium

223

88

0,9

La

89

Ra

1,1

Ac

Hf

104

Ta

105

Rf

Ir

107

Sg

108

Bh

109

Hs

110

Mt

goud

111

Ds

Rg

113

112

Cn

114

Nh

Bi

115

Fl-

116

Mc

Ts

actinium

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

227

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

289

actiniden

90

7

60

1,2

61

62

1,2

63

64

65

1,2

66

(1,2)

67

1,2

68

1,2

69

1,2

70

Og

ganesson

289 1,1

71

1,2

neodymium

promethium

samarium

europium

gadolinium

terbium

dysprosium

holmium

erbium

Tm

Lu

praseodymium

Er

Yb

cerium

thulium

ytterbium

lutetium

140,1

140,9

144,2

(145)

150,4

151,9

157,3

158,9

162,5

164,9

167,3

168,9

173,0

Ce

6

1,1

1,3

Th

thorium

Pr

91

1,5

Pa

protactinium

fh o

{

lanthaniden

59

radon

118

226,0

1,1

Rn 222

117

Lv

86

astaat

radium

58

groepen

106

Db

Os

54

I

6 Cs

of d

223

elektronegatieve waarde

12 osmium 1,2

renium

137,3 138,9 178,5 180,9 183,9 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0 200,6 204,4 207,2 209,0 209 210 uit de overgangselementen; ook de113termen transitie-elementen of 1,01 b-groepen kregen de verzamelnaam symbool 114 115 116 117 88 0,9 89 1,1 104 105 106 107 108 109 110 111 112

7 Fr 2 RaLi AcBe Rf francium

wolfraam

uk

0,7

lanthaan

st

132,9

87

barium

VA

atoomnummer (Z)

cesium

232,0

231,0

Nd

92

1,4

U

Pm Sm

93

1,3

Np

94

1,3

Pu

Eu

95

1,3

Gd

96

Tb

97

Dy

98

Bk

Ho

99

Cf

100

Es

101

Fm

102

Md

175,0 103

uraan

neptunium

plutonium

americium

Am

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

238,0

237

244

243

247

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

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

pr oe

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.

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

119


HOOFDSTUK 2

IN

Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE? LEERDOELEN Je kunt al:

N

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

L toelichten dat een atoom evenveel elektronen als protonen bevat

uk

en dus elektrisch neutraal is.

Je leert nu:

st

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

of d

niet-metalen (classificatie).

Het PSE en de plaats van de

elementen bevatten heel wat

©

positief geladen;

VA

L toelichten dat de periode waarin het element voorkomt het aantal

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.

pr oe

fh o

2.1 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. 120

THEMA 04

HOOFDSTUK 2


Ia 1

atoomnummer (Z)

1,0

Li

1,5

Be

lithium

3 Na

12

24,31

0,8

20

K

4

rubidium

38

Sc

39

56

6 Cs

yttrium

57

La

barium

132,9

lanthaan

137,3

0,7

7 Fr

francium

223

88

1,1

138,9

0,9

89

Ra

1,1

Ac

1,5

Ti

titaan

Vb 5 23

1,4

V

Zr

Hf Rf

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

{

Mo

2,5

Ta

lanthaniden

74

Db Ce

59

7

Re Bh

praseodymium

Th

91

1,5

Nd

promethium

144,2

Pa

1,4

U

thorium

protactinium

uraan

232,0

231,0

238,0

2

He

1,3

1,3

272

Eu

europium

150,4 94

Rg

röntgenium

64

gadolinium

151,9 95

1,3

157,3 96

1,8

Sn tin

118,7 82

1,8

Tl-

Pb

thallium

lood

204,4 113

copernicium

207,2 114

Nh

nihonium

S

Np

Pu

Ne neon

20,18 3,0

1,2

Tb

terbium

66

(1,2)

Fl-

2,4

Ar

chloor

Dy

dysprosium

158,9

97

Kr

broom

78,96

1,9

52

2,1

Sb

84

Bi

2,0

I

Er

holmium

168,9

101

Yb

ytterbium

173,0

102

lutetium

175,0 103

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

247

251

252

257

258

259

262

243

No

1,2

Lu

247

americium

244

Md

71

curium

plutonium

Fm

289 1,1

Cm

237

Es

70

thulium

167,3

100

Og

ganesson

289

1,2

Tm

erbium

164,9

222

tennessine

289

69

radon

118

Ts

livermorium

1,2

Rn

210

117

Lv

moscovium

68

86

astaat

209

116

Mc

xenon

131,3

2,2

At

polonium

209,0

Xe

126,9

85

Po

bismut

54

jood

127,6

1,9

83,80

2,5

telluur

121,8

krypton

79,90

53

Te

antimoon

83

Ho

99

Cf

36

Am

neptunium

Bk

39,95

2,8

Br

seleen

74,92

288

1,2

162,5

98

argon

35,45 35

Se

arseen

51

289

67

18

Cl-

zwavel

34

115

flerovium

287

285

65

Gd

In

kwik

Cn

1,8

114,8

200,6 112

72,64

F

fluor

17

32,07

2,0

As

germanium

indium

81

Hg

goud

Ge

33

10

19,00 2,5

P 30,97

1,8

50

O

16,00 16

fosfor

28,09

4,0

zuurstof

2,1

Si silicium

32

69,72 1,7

15

9

Lr

©

WEETJE

samarium

(145) 93

Ds

darmstadtium

63

1,9

197,0

281 1,2

Pm Sm

neodymium

92

Mt

62

gallium

112,4 80

Au 111

Ga 49

cadmium

2,2

195,1

1,6

Cd

zilver

Pt

268

61

1,7

107,9

platina

110

meitnerium

277 1,2

140,9

1,3

hassium

264

Pr

cerium

Hs

bohrium

60

Ag 79

Al-

zink

48

N

3,5

14,01

1,8

26,98

8

stikstof

12,01 14

aluminium

65,38

1,9

3,0

koolstof

1,5

31

Zn

koper

106,4

192,2 109

1,6

63,55

Pd

2,2

30

Cu 47

palladium

78

iridium

190,2 108

2,2

IIb 12

1,9

nikkel

Ir

osmium

186,2

2,2

Ib 11 29

58,69 46

102,9 77

Os

renium

107

1,1

Rh

rhodium

101,1 2,2

2,2

1,9

Ni

58,93

Ru

76

VIlIb 10 28

kobalt

45

ruthenium

1,9

266 1,1

2,2

98

seaborgium

262

90

Tc

technetium

Sg

dubnium

44

1,9

Co

ijzer

55,85

1,9

75

27

Fe

54,94

183,9

140,1

actiniden

Mn

W

106

1,8

mangaan

43

wolfraam

180,9

6

1,7

26

7

C

B

10,81 13

VIlIb VIlIb 8 9

1,5

95,94

105

radium

1,8

molybdeen

1,5

tantaal

178,5

58

groepen

Cr

42

92,91

hafnium

104

VIIb 7 25

52,00

Nb

73

1,6

chroom

1,6

niobium

91,22 1,3

24

50,94 41

zirkonium

72

VIb 6

1,6

vanadium

47,87 40

88,91

0,9

Ba

cesium

1,2

Y

Sr

87,62

0,7

IVb 4 22

44,96

1,0

strontium

85,47

1,3

scandium

40,08

5 Rb

87

21

calcium

0,8

55

1,0

Ca

kalium

39,10 37

IIIb 3

magnesium

22,99

6

boor

Mg

natrium

19

magnesium

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

VIIa 17

4,00 2,0

24,31

9,01 0,9

VIa 16

helium

5

beryllium

6,94 11

naam

Va 15

N

2

4

IVa 14

1,2

Mg

symbool

1,01 3

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN) 12

IN

IIa 2

2,1

H waterstof

VA

1

1

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

Er zijn nog meer verzamelnamen voor groepen elementen. Zo worden alle elementen met een atoomnummer hoger dan 92, het element

uk

uraan, ook wel de ‘transuranen’ genoemd. Dat zijn radioactieve elementen: instabiele atomen die snel vervallen. Radioactieve

elementen zoals uranium worden in kerncentrales gebruikt als

st

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

of d

afval van de kerncentrale in Doel in gebetonneerde vaten opgeslagen

pr oe

fh o

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.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

121


OPDRACHT 4 1 Vul de tabel aan met behulp van het PSE.

S

Cl

Si

Al

neon

IN

Mg

Behoort tot de groep

fosfor

N

Naam element

lithium

ijzer

VA

Symbool

©

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

WEETJE

uk

dagelijks leven.

Wil je op het volgende feestje uitpakken met een origineel nummer? Ontdek dan de song

pr oe

fh o

of d

st

The Elements bij het onlinelesmateriaal.

122

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

THE ELEMENTS


2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

OPDRACHT 5

Bekijk de lewisstructuur en vul de tabel aan.

IN

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

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

12

waterstof

3

1,0

Li

lithium

1,5

Be

0,9

3 Na

12

Mg

natrium

magnesium

22,99

24,31

19

0,8

20

K

4

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

1,0

IIIb 3 21

1,3

22

1,6

24

1,5

26

1,8

27

1,9

scandium

titaan

vanadium

chroom

mangaan

Mn

Fe

Co

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

5 Rb

39

1,2

40

Y

Sr

1,4

41

Zr

1,6

Cr

25

VIlIb VIlIb 8 9

40,08 1,0

V

1,6

VIIb 7

calcium

38

Ti

23

VIb 6

kalium

0,8

Sc

1,5

Vb 5

42

Nb

1,8

Mo

43

Tc

rubidium

strontium

yttrium

zirkonium

niobium

molybdeen

technetium

85,47

87,62

88,91

91,22

92,91

95,94

98

55

0,7

56

0,9

57

1,1

72

1,3

73

1,5

74

1,7

75

1,9

6 Cs

Ba barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

W

Re

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

87

0,7

7 Fr

francium

223

88

0,9

La

89

Ra

Hf

1,1

104

Ac

Ta

105

Rf

Db

107

Sg

2,2

2,5

45

Ru

2,2

Rh

28

1,9

7

3,0

C

N

8

3,5

9

4,0

O

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

Ib 11 29

IIb 12

1,9

30

1,6

1,5

14

1,8

15

2,1

16

2,5

Al-

Si

silicium

fosfor

zwavel

chloor

28,09

30,97

32,07

35,45

32

1,8

33

S

neon

26,98

1,6

2,0

34

2,4

35

Ar

Cu

Zn

Ga gallium

germanium

Ge

As

Se seleen

broom

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

79,90

46

2,2

47

zink

1,9

48

1,7

49

1,7

Cd

50

1,8

arseen

51

1,9

52

53

palladium

Pd

Ag zilver

cadmium

indium

In

Sn tin

antimoon

telluur

jood

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

77

Os

2,2

78

Ir

2,2

79

2,2

80

1,9

81

1,8

82

1,8

83

1,9

84

2,0

85

Xe xenon

131,3

2,2

iridium

platina

Pt

Au

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

polonium

Po

At

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

209

210

109

Hs

110

Mt

111

Ds

113

112

Rg

Cn

114

Nh

115

Fl-

116

Mc

Ts

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

289

6

lanthaniden

Pr

cerium

praseodymium

140,1

actiniden

Nd

61

62

90

7

1,3

Th

neodymium

140,9

91

1,5

Pa

promethium

144,2

92

1,4

U

1,2

Pm Sm

of d

{

Ce

1,2

samarium

(145)

93

1,3

Np

63

Eu

europium

150,4

94

1,3

Pu

64

Gd

gadolinium

151,9 95

1,3

65

1,2

Tb

terbium

157,3 96

66

(1,2)

Dy

dysprosium

158,9 97

1,2

1,2

Er

holmium

erbium

164,9 99

Cf

68

Ho

162,5 98

Bk

67

167,3 100

Es

69

1,2

Tm thulium

168,9 101

Fm

70

Og

ganesson

289 1,1

Yb ytterbium

173,0 102

Md

radon

222

rutherfordium

60

Rn 118

227

1,1

86

astaat

117

Lv

krypton

54

I

osmium

goud

Bi

Te

Kr 83,80

2,5

rhodium

2,2

36

Br

101,1

76

Sb

2,1

argon

39,95

2,8

58,69

koper

18

Cl-

Ni nikkel

10

20,18 3,0

aluminium

31

P

17

actinium

59

He

Ne

226,0

1,1

2

F

boor

ruthenium

108

Bh

6

radium

58

groepen

106

renium

44

kobalt

VIlIb 10

st

cesium

ijzer

1,9

VIIa 17

10,81

13

39,10 37

Ca

IVb 4

2,0

B

24,31

9,01

VIa 16

4,00

magnesium

beryllium

6,94 11

naam

Va 15

helium

5

uk

2

4

IVa 14

1,2

Mg

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

N

H

1

atoomnummer (Z)

VA

IIa 2

2,1

©

1

0 18

71

1,2

Lu lutetium

175,0 103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Am

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

fh o

2 Leid daaruit het antwoord af om de tabel verder aan te vullen. Nummer en naam a-groep

Aantal elektronen in de buitenste schil

Ia alkalimetalen

IIIa aardmetalen

Va stikstofgroep

VIIa halogenen

pr oe

2 4 6 8 (2 voor periode 1)

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

123


Je merkt dat Mendelejev het belangrijk vond om elementen met hetzelfde

aantal elektronen in de buitenste schil onder elkaar in groepen te plaatsen.

is elektrisch neutraal

(aantal negatief geladen

elektronen = aantal positief geladen protonen).

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,

VA

Afb. 1 Elektrisch neutraal atoom

IN

Niet vergeten: elk atoom

Atomen zijn het meest stabiel als hun buitenste schil volledig gevuld is met

N

TIP

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.

uk

• Negatief geladen ionen worden anionen genoemd en bevatten meer

of d

st

elektronen dan protonen.

Dit anion draagt als lading 2–

pr oe

fh o

Afb. 2 Dit anion draagt als lading 2–.

124

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

• Positief geladen ionen worden kationen genoemd en bevatten meer protonen dan elektronen.

Dit kanion draagt als lading 2+

Afb. 3 Dit kation draagt als lading 2+.


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.

IN

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

N

edelgasconfiguratie.

Z = 11 N = 12

VA

Z = 11 N = 12

Na+

©

Na Afb. 4 Natrium: van atoom tot ion

aantal protonen

11

11

neutraal

positief

aantal elektronen lading

Ion

uk

Atoom

st

elektronenconfiguratie

11

10

2, 8, 1

2, 8

Met dat ene elektron (negatief geladen deeltje) minder wordt tegelijkertijd

of d

het positieve natriumion gevormd: Na+.

Merk op dat het natriumion, dat we nu noteren als Na+, dezelfde

pr oe

fh o

elektronenconfiguratie krijgt als het edelgas neon. Na+ 2 8 1

Ne

28

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

Cl tot ion Afb. 5 Chloor: van atoom

Z = 17 N = 18

Cl–

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

125


Atoom

Ion

17

17

neutraal

negatief

aantal protonen aantal elektronen

17

lading elektronenconfiguratie

18

2, 8, 7

2, 8, 8

IN

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. Ar

2878

288

N

Cl–

Metalen zijn dus geneigd om elektronen af te staan, terwijl de niet-metalen

VA

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.

elektronegatieve waarde (EN)

©

atoomnummer (Z)

12

1,2

Mg

uk

symbool naam

magnesium

24,31

st

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>

Door het streven naar een volledige buitenste schil gaat een atoom

of d

elektronen afstaan of opnemen. Het bereikt zo de configuratie van het

dichtstbijzijnde edelgas in het periodiek systeem. Daarom spreken we van een edelgasconfiguratie.

fh o

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.

pr oe

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?

126

THEMA 04

HOOFDSTUK 2


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,

IN

tussen 0,7 en 4,0. De elektronegativiteit is dus specifiek

VA

N

voor elke atoomsoort.

©

OPDRACHT 7

Vul de juiste gegevens aan en schrap wat niet past.

• Magnesium zal     • Zuurstof zal

elektronen opnemen / afstaan en een

• Aluminium zal

elektronen opnemen / afstaan en een

elektronen opnemen / afstaan en een

• Neon zal

ion vormen.

ion vormen.

ion vormen.

ion vormen.

elektron opnemen / afstaan en een

fh o

• Lithium zal

elektronen opnemen / afstaan en

ion vormen.

ion vormen.

elektronen opnemen / afstaan en een

of d

• Zwavel zal

elektronen opnemen / afstaan en een

st

• Stikstof zal

uk

Welke ionen vormen de atomen om de edelgasconfiguratie te bereiken?

ion vormen.

TIP Denk eraan dat je het aantal

elektronen in de buitenste schil van elk atoom kunt afleiden

uit de plaats in het periodiek systeem.

OPDRACHT 8

Schrap wat niet past.

pr oe

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

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

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

127


• 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

IN

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

N

lading 1–.

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

VA

edelgasconfiguratie.

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

©

` Maak oefening 2 t/m 5.

uk

Opgelet, er worden twee belangrijke afspraken gemaakt: Ia 1

1

IIa 2

2,1

H

1

atoomnummer (Z)

st 1,0

Li

2

lithium

4

1,5

Be

1,2

Mg

IIIb 3

of d

3 Na

12

natrium

magnesium

22,99

19

0,8

24,31

20

K

4

0,8

5 Rb

rubidium

0,7

6 Cs

fh o

pr oe

7 Fr

francium

223

0,9

1,1

La

lanthaan

137,3

88

Ti

138,9

89

Ra

1,1

Ac

Vb 5

23

1,4

V

Zr

Nb

Hf

Ta

tantaal

178,5

Rf

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

Db

{

Mo

molybdeen

cerium

1,3

Th

1,5

Mn 1,9

Tc

technetium

Ru

2,2

Sg

Bh

bohrium

Hs

hassium

264 1,1

Pr

praseodymium

60

Nd

neodymium

140,9 1,5

Pa

1,4

promethium

VIIa 17

2

1,3

Pt

Ds

darmstadtium

Np

1,3

Eu

europium

Rg

He

Pu

1,3

gadolinium

1,8

Sn tin

1,8

Tl-

Nh

nihonium

Tb

terbium

66

(1,2)

Dy

dysprosium

158,9 97

Bk

bismut

Fl-

flerovium

2,0

Mc

moscovium

Ho

holmium

164,9

68

Er

erbium

167,3 100

Es

I

xenon

131,3

2,2

86

At

Rn

astaat

209

radon

210

222

117

Lv

livermorium

118

Ts

Og

tennessine

ganesson

289 1,2

Tm thulium

70

289 1,1

lutetium

173,0

175,0 103

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Am

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

247

251

252

257

258

No 259

262

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, 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.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Lr

2

Sn: tin en Pb: lood) worden ook overgeslagen. Die elementen kunnen

128

1,2

Lu

ytterbium

102

Md

71

Yb

168,9 101

Fm

Xe

jood

Po

69

54

126,9 85

289 1,2

krypton

83,80

2,5

polonium

288 1,2

Kr

79,90

127,6

116

289 67

Br

Te

84

209,0 115

99

Cf

Bi

lood

162,5 98

1,9

36

broom

53

telluur

121,8

207,2 114

287 1,2

Sb

argon

39,95

2,8

78,96 2,1

Ar

chloor

35,45 35

seleen

52

antimoon

83

Pb

204,4

1,9

18

Cl2,4

Se

74,92

neon

20,18 3,0

zwavel

arseen

51

118,7 82

thallium

285

157,3 96

In

113

Cn

1,8

fluor

17

32,07 34

As

72,64

114,8

kwik

copernicium

Ge

germanium

50

2,0

Ne

19,00 2,5

S

fosfor

10

F

zuurstof

16

30,97 33

4,0

O

P 1,8

9

16,00 2,1

Si 28,09

indium

81

200,6

65

Gd

151,9 95

1,9

112

röntgenium

1,7

3,5

14,01 15

silicium

32

69,72

Hg

goud

64

gallium

112,4

272

63

Ga

Cd

197,0 111

1,6

cadmium

80

Au

195,1

150,4 94

2,2

Al-

49

stikstof

8

thorium

1

U

samarium

(145) 93

zilver

1,7

1,8

26,98

zink

N

12,01 14

aluminium

65,38 48

107,9

281 1,2

Pm Sm

144,2 92

Mt

meitnerium

62

Ag 79

platina

268

61

1,9

3,0

koolstof

1,5

31

Zn

koper

106,4

110

1,6

63,55

Pd

2,2

IIb 12 30

Cu 47

palladium

Ir

277 1,2

2,2

78

192,2 109

1,9

nikkel

iridium

190,2 108

2,2

Ib 11 29

58,69 46

102,9

osmium

186,2

seaborgium

Rh

rhodium

77

Os

renium

107

2,2

1,9

Ni

58,93

ruthenium

76

VIlIb 10 28

kobalt

45

101,1 1,9

Re

183,9

91

2,2

1,9

Co

ijzer

55,85 44

98 75

27

Fe

54,94

W

59

1,8

7

C

10,81 13

VIlIb VIlIb 8 9 26

mangaan

43

wolfraam

140,1

7

VIIb 7

25

266 1,1

Ce

90

actiniden

1,7

2,5

boor

95,94 74

262

6

1,8

6

B

24,31

52,00

106

dubnium

58

groepen

Cr

chroom

180,9 105

radium

lanthaniden

1,5

1,6

42

92,91 73

hafnium

104

1,6

niobium

91,22 1,3

VIb 6

24

50,94 41

zirkonium

72

1,6

vanadium

47,87 40

88,91

barium

132,9

0,7

yttrium

57

Ba

cesium

87

Y

Sr

87,62

0,9

1,2

1,5

titaan

44,96

39

strontium

56

IVb 4

22

scandium

40,08

1,0

1,3

Sc

calcium

38

85,47

55

21

Ca

kalium

39,10

37

1,0

VIa 16

4,00 2,0

magnesium

relatieve atoommassa (Ar)

9,01

0,9

Va 15

helium

5

beryllium

6,94

11

naam

IVa 14

1,2

Mg

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

12

waterstof

3

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN


2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE? Vaak maakt men in een periodiek systeem ook nog een indeling in metalen dat niet gebeurd).

Als we over metalen spreken denk je vast aan ijzer, koper …

IN

en niet-metalen door de vakjes anders in te kleuren (bij een blanco PSE is

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, of aan de

VA

N

auto van je ouders.

Sorteer de metalen en de niet-metalen.

uk

Je leerkracht heeft een aantal stoffen klaargezet.

©

OPDRACHT 9

1 Van welke stoffen denk je dat het metalen zijn? Haal ze ertussenuit. 2 Noteer waarom jij denkt dat het om een metaal gaat.

st

Met andere woorden: van welke eigenschappen heb je gebruikgemaakt?

of d

fh o

OPDRACHT 10 DEMO

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen stroom geleiden.

pr oe

1 Werkwijze

• Verbind een testlamp met een stroombron. • Sluit de stroomkring door de connectoren

lampje

met de stof te verbinden.

 Lampje brandt: stof geleidt stroom.  Lampje brandt niet: stof geleidt geen stroom.

stof

stroombron

Afb. 6

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

129


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

Lampje brandt

Lampje brandt niet

ijzer (Fe) lood (Pb) octazwavel (S8)

IN

distikstof (N2, de lucht aanwezig) koper (Cu) grafiet (C)

N

3 Wat kun je hieruit besluiten?

VA

OPDRACHT 11 DEMO

st

uk

©

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

fh o

of d

metaal

pr oe

Afb. 7

1 Wat neem je waar?

2 Wat kun je hieruit besluiten?

130

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

glas


OPDRACHT 12

Bekijk de tabel en los de vragen op.

Smeltpunt (°C)

Kookpunt (°C)

ijzer

1 538

2 750

dijodium

koper

1 085

2 566

distikstof

chroom

839

1 860

1 485

platina

1 772

3 850

kwik

natrium kalium

calcium goud

327

1 740

–39

357

98

884

64

774

2 675

1 064

2 807

Smeltpunt (°C)

Kookpunt (°C)

113

184

octazwavel

113

–218

dizuurstof

–210 –259

diwaterstof

koolstof - diamant

3 550

koolstof - grafiet tetrafosfor dichloor

dibroom

444

–183

–196

–253

4 827

N

lood

Stof

3 652

4 827

44

276

–101

–35

VA

Stof

Niet-metalen

IN

Metalen

–7

59

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.

uk

Wat valt er op bij de metalen?

pr oe

fh o

of d

st

3 Welke aggregatietoestand hebben ze bij kamertemperatuur?

Stofeigenschappen metalen

Stofeigenschappen niet-metalen

geleiden de elektrische stroom

geleiden de elektrische stroom niet

plooibaar, rekbaar, pletbaar,

niet plooibaar, niet rekbaar, niet

zacht

smeedbaar

goede warmtegeleiders glanzend uitzicht

vaste stoffen op kamertemperatuur (met uitzondering van kwik, een vloeibaar metaal)

(met uitzondering van grafiet) broos

pletbaar, niet smeedbaar slechte warmtegeleiders meestal dof uitzicht

meestal vloeibaar of gasvormig, maar kunnen ook vast zijn

` Maak oefening 6 t/m 9.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

131


OPDRACHT 13

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.

IN

• medaille voor de winnaar:

• medaille voor de tweede:

N

• medaille voor de derde:

Opgelet, brons komt niet als zuivere stof voor in het PSE. Het is ook geen

VA

zuivere stof, maar een mengsel van verschillende metalen. Metalen worden vaak gemengd om de eigenschappen ervan te verbeteren, dat noemen we legeren van metalen.

uk

Zoek de antwoorden op het internet.

©

OPDRACHT 14

Welke elementen worden gemengd bij deze legeringen? • Brons is een legering van

en             .

st

• Messing is een legering van

en             .

• Staal is een legering van

en             .

of d

• Roestvrij staal (RVS of inox) is een legering van             ,             ,

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.

pr oe

fh o

en             .

WEETJE

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.

132

THEMA 04

HOOFDSTUK 2


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.

IN

WEETJE Hoewel men vaak spreekt over

een gouden ring, gaat het ook hier over een legering. Puur goud is

N

immers te zacht en wordt daarom gelegeerd met andere metalen

zoals nikkel, zink, koper … Juweliers drukken het gehalte van goud uit

VA

in de eenheid karaat (1/24ste, 24 karaat is dus zuiver goud).

©

OPDRACHT 15

uk

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. Ia 1

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN IIa 2

2,1

H

1

st

1

atoomnummer (Z)

Li

2

4

1,5

beryllium

6,94

9,01

11

0,9

3 Na

12

24,31 20

1,0

21

1,3

IVb 4

22

1,5

Vb 5

23

1,6

VIb 6

24

fh o

0,8

IIIb 3

K

4

26

1,8

27

1,9

28

1,9

29

IIb 12 1,9

30

1,6

3,5

N

9

4,0

O

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

1,5

14

1,8

15

2,1

16

2,5

17

Al-

Si

P

S

aluminium

silicium

fosfor

zwavel

chloor

26,98

28,09

30,97

32,07

35,45

31

1,6

Ga

32

1,8

33

Ge

2,0

34

As

neon

2,4

35

Se

Ar argon

39,95 2,8

chroom

mangaan

Mn

Fe

Co kobalt

nikkel

Ni

Cu

Zn zink

gallium

germanium

arseen

seleen

broom

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

79,90

5 Rb

41

1,8

1,9

2,2

45

2,2

47

1,9

48

1,7

49

1,7

1,8

51

1,9

52

53

2,5

niobium

molybdeen

technetium

ruthenium

rhodium

palladium

Pd

Ag zilver

cadmium

indium

In

Sn tin

antimoon

telluur

jood

92,91

95,94

98

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

1,3

73

1,5

74

1,7

75

1,9

76

2,2

77

2,2

78

2,2

79

2,2

80

1,9

81

1,8

82

1,8

Sb

2,1

91,22

72

Cd

50

zirkonium

1,1

Rh

46

88,91

57

Ru

2,2

yttrium

0,9

Tc

44

87,62

56

Mo

43

strontium

0,7

Nb

42

85,47

Sr

Zr

1,6

rubidium

55

Y

1,4

83

1,9

Ba barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

renium

osmium

iridium

platina

Pt

Au

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

pr oe

6 Cs

cesium

87

0,7

7 Fr

francium

223

groepen

88

0,9

La

89

Ra

1,1

Ac

radium

actinium

226,0

227

{

lanthaniden

actiniden

Hf

104

Ta

105

Rf 261

58

90

Re

107

Sg

Os

108

Bh

Ir

109

Hs

110

Mt

goud

111

Ds

113

112

Rg

Cn

114

Nh

Bi

115

Fl-

2,0

85

Po

Xe xenon

2,2

Lv

118

Ts

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

289

60

1,2

61

62

1,2

63

64

65

1,2

66

(1,2)

67

1,2

68

1,2

69

radon

222

117

266 1,1

Rn

210

seaborgium

59

131,3 86

astaat

209

262 1,1

83,80 54

At

polonium

116

Mc

Kr

krypton

I

dubnium

1,2

70

Og

ganesson

289 1,1

71

1,2

neodymium

promethium

samarium

europium

gadolinium

terbium

dysprosium

holmium

erbium

Tm

Lu

praseodymium

Er

Yb

cerium

thulium

ytterbium

lutetium

140,1

140,9

144,2

(145)

150,4

151,9

157,3

158,9

162,5

164,9

167,3

168,9

173,0

175,0

Ce

6 7

106

Db

rutherfordium

W

Te

84

36

Br

vanadium

koper

18

Cl-

titaan

ijzer

10

20,18 3,0

47,87

40

He Ne

44,96

1,2

2

F

boor

scandium

39

Cr

1,5

Ib 11

8

10,81 13

VIlIb 10

3,0

C

B

VIlIb VIlIb 8 9

7

40,08

1,0

V

25

2,5

calcium

38

Ti

VIIb 7

6

39,10

0,8

Sc

VIIa 17

kalium

37

Ca

1,6

VIa 16

4,00 2,0

magnesium

relatieve atoommassa (Ar)

Mg magnesium

22,99

Va 15

helium

5

24,31

1,2

natrium

19

naam

Be

lithium

of d

1,0

IVa 14

1,2

Mg

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde

12

waterstof

3

0 18

1,3

Th

Pr

91

1,5

Pa

Nd

92

1,4

U

Pm Sm

93

1,3

Np

94

1,3

Pu

Eu

95

1,3

Gd

96

Tb

97

Dy

98

99

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

247

251

252

257

258

259

262

neptunium

plutonium

americium

238,0

237

244

243

Md

103

247

uraan

231,0

Fm

102

curium

protactinium

Es

101

Cm

232,0

Cf

100

Am

thorium

Bk

Ho

THEMA 04

No

Lr

HOOFDSTUK 2

133


OPDRACHT 16

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

3 Waar vind je de metalen voornamelijk in het PSE?

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

VA

N

IN

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

OPDRACHT 17 ONDERZOEK

uk

©

Hoe kun je metalen herkennen? Voer het labo uit op p. xx.

Elementen die elektronen afstaan om tot de edelgasconfiguratie te komen,

st

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-

pr oe

fh o

of d

metalen.

134

THEMA 04

HOOFDSTUK 2


THEMASYNTHESE

Het periodiek systeem van de elementen

IN

GROEPEN EN PERIODEN IN HET PERIODIEK SYSTEEM

VA

kolommen: groepen

rijen: perioden

• gegroepeerd volgens hun

• komen overeen met het aantal

chemische eigenschappen

schillen in het atoommodel

• die chemische eigenschappen

• aantal: 7

 elk een naam:

10 b-groepen

alkalimetalen

IVa:

koolstofgroep

IIa:

IIIa: Va:

overgangselementen

aardalkalimetalen aardmetalen

stikstofgroep

zuurstofgroep

fh o

VIa:

 één verzamelnaam:

of d

Ia:

st

8 a-groepen

uk

• aantal: 18

©

zijn het gevolg van het aantal

elektronen in de buitenste schil

N

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

VIIa:

halogenen

pr oe

VIIIa/0: edelgassen (of nulgroep)

THEMA 04

THEMASYNTHESE

135


WAAROM LIJKEN ATOMEN GRAAG OP EEN EDELGAS? WAT ZIJN IONEN?

IN

Atomen streven naar stabiele edelgasconfiguratie

elektronen afstaan

= IONEN

+ionen:

• niet-metalen

• metalen

©

–ionen:

VA

geladen atomen

N

elektronen opnemen

• elektropositief

uk

• elektronegatief

• vaste stoffen bij

kamertemperatuur

(uitgezonderd kwik)

pr oe

- glanzen

- geleiden de stroom en de warmte

- plooibaar

- smeedbaar - legeerbaar

fh o

of d

st

• specifieke eigenschappen:

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

136

THEMA 04

THEMASYNTHESE


CHECKLIST

JA

NOG OEFENEN

1 Begripskennis

• Ik kan toelichten hoe en waarom een atoom een ion vormt, hoe het aan zijn lading komt.

• 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, • Ik kan elementen ordenen en plaatsen op de tabel.

• Ik kan metalen herkennen aan de specifieke eigenschappen.

invullen bij je Portfolio.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

` Je kunt deze checklist ook op

VA

ook op basis van atoomnummer, massagetal en lewisformule.

N

ionen vormen.

IN

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

THEMA 04

CHECKLIST

137


CHECK IT OUT

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 ze radioactief zijn.

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

IN

worden kunstmatig gemaakt door extra fusies van andere atomen en bestaan slechts luttele milliseconden omdat

VA

N

LEES HET ARTIKEL

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

uk

©

elementen gemaakt hebben?

3 Prijkt jouw element in de toekomst op de tabel?

st

Hoe zou het dan heten?

of d

Het lijkt misschien nog verre toekomstmuziek, maar jouw

fh o

kennis van wetenschap kan het begin zijn van een carrière als

pr oe

(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.

138

THEMA 04

CHECK IT OUT

!


AAN DE SLAG

1

Vul aan.

a In het periodiek systeem zijn de elementen horizontaal gerangschikt volgens

.

4

zwavel

calcium

argon

Na

C

Al P

Vul aan.

• De overgangselementen vormen ionen met lading      .

fh o

• Positieve ionen worden ook

genoemd.

genoemd.

Vul aan.

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

.

pr oe

5

Waarom vormen edelgassen geen ionen?

• Negatieve ionen worden ook

Ionlading

st

3

chloor

Naam groep

N

Symbool

VA

Naam element

©

Vul de tabel aan.

uk

2

of d

.

IN

b In het periodiek systeem zijn de elementen verticaal gerangschikt volgens

Een element dat een ion vormt met lading 2+ 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

.

THEMA 04

AAN DE SLAG

139


7

Vul aan.

• Metalen vormen altijd positieve ionen, ze zijn            .

• Niet-metalen vormen altijd negatieve ionen, ze zijn            .

8

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

9

Wat is het enige metaal dat vloeibaar is bij kamertemperatuur?

VA

.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

` Verder oefenen? Ga naar

140

THEMA 04

AAN DE SLAG

IN

Noem minstens vier stofeigenschappen van metalen.

N

6


CHEMISCHE BINDINGEN

THEMA 05

XX

VERKEN

XX

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd

op eenzelfde manier gebonden?

IN

CHECK IN

N

XX

VA

1.1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding? 1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een ionbinding gevormd?

uk

©

2.1 De ionbinding 2.2 De formule-eenheid van ionverbindingen 2.3 De neutraliteitsregel

XX XX XX XX XX XX

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding

gevormd?

of d

st

3.1 De atoombinding 3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

XX XX XX

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding

gevormd?

fh o

4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

XX XX XX

THEMASYNTHESE

XX

CHECKLIST

XX

pr oe

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

XX

AAN DE SLAG

XX

OEFEN OP DIDDIT

141


CHECK IN

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

Situatie 1:

IN

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

Situatie 2

VA

N

Kalvin en Fleur Situatie 2:

Situatie 3

Jody en Jodi

of d

st

uk

©

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

Situatie 3:

pr oe

fh o

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

Ali en Alisson

` Is er een gelijkenis tussen deze situaties en de vorming van bepaalde chemische bindingen? We zoeken het uit!

142

THEMA 05

CHECK IN

?


VERKEN

De samenstelling van een stof OPDRACHT 1

Ken je alle termen nog?

Term

Verklaring

samengestelde stof positief ion stof enkelvoudige stof

3 scheikundige vorm voor materie met een bepaalde

2 de buitenste schil van het atoom is volledig bezet

4 kleinste deeltje van een element dat nog alle

6 ontstaat door het opnemen van elektronen

8 stof opgebouwd uit meer dan één element

N

negatief ion

chemische samenstelling

VA

element

1 atoomsoort

eigenschappen van het element heeft

5 ontstaat door het afstaan van elektronen

7 stof opgebouwd uit één element

©

edelgasconfiguratie

uk

atoom

Verklaringen

IN

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

st

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

TIP

De formule van water is H2O.

pr oe

fh o

of d

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

THEMA 05

VERKEN

143


OPDRACHT 2

Hoe worden ionen gevormd? Vul de zinnen aan en schrap wat niet past. om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Ze vormen zo positieve / negatieve ionen.

Ze vormen zo positieve / negatieve ionen.

Dat atoom zal dus

elektronen

Dat atoom zal dus

elektron

Dat atoom zal dus

elektronen

Dat atoom zal dus

elektronen

b Niet-metalen

om de edelgasconfiguratie te bereiken.

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

e Aluminium is een metaal / niet-metaal met

N vormen.

elektronen op de buitenste schil. en zo het ion

vormen.

en zo het ion

vormen.

elektronen op de buitenste schil.

st

TIP

en zo het ion

uk

f Zuurstof is een metaal / niet-metaal met

vormen.

VA

elektronen op de buitenste schil.

©

d Chloor is een metaal / niet-metaal met

en zo het ion

IN

a Metalen

De elementen die enkelvoudige di-atomische stoffen vormen, kun je onthouden met het ezelsbruggetje

‘BrINClHOF’. Daarin zitten de symbolen van de elementen broom, jood, stikstof, chloor, waterstof, zuurstof en

of d

fluor. Ook elk woord van de zin ‘Claartje Fietste Naar Haar Opa In Breda’ begint met het symbool van een van

die elementen. Om de polyatomische enkelvoudige stoffen S8, P4 en O3 te onthouden, zul je je geheugen moeten

pr oe

fh o

gebruiken.

144

THEMA 05

VERKEN


HOOFDSTUK 1

IN

Zijn deeltjes in een verbinding altijd op eenzelfde manier gebonden? LEERDOELEN Je kunt al:

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

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

L wanneer een ionbinding tot stand komt;

voorwerpen die uit bepaalde stoffen

zijn gemaakt. Een balpen uit plastic, een kast uit hout, een schrift uit papier. Ook

uk

L wanneer een atoombinding tot stand komt;

Als je om je heen kijkt, zie je allerhande

©

Je leert nu:

VA

L toelichten dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie;

N

L het verschil tussen een element en een atoom toelichten;

st

L wanneer een metaalbinding tot stand komt;

de lucht om je heen bevat allerhande

deeltjes. Al die stoffen zijn opgebouwd uit één of meerdere atoomsoorten.

pr oe

fh o

of d

1.1 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.

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

145


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.

IN

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.

OPDRACHT 4

Wat is het onderscheid tussen binding en verbinding?

a Hoeveel bindingen zie je op de afbeelding?

©

Bekijk afbeelding 1 en beantwoord de vragen.

VA

N

` Maak oefening 1.

uk

Afb. 1

of d

st

b Hoeveel unieke verbindingen zie je op de afbeelding?

fh o

1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

metaal

pr oe

metaal +

niet-

niet-

metaal

+

niet-

metaal

metaal + metaal

146

THEMA 05

= ionbinding

= atoombinding

= metaalbinding

HOOFDSTUK 1

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.


Het soort binding dat ontstaat, hangt af van de aard van de deeltjes: Stof is opgebouwd uit

Soort verbinding

Soort binding

metalen en niet-metalen

ionverbinding

ionbinding

uitsluitend metalen

atoomverbinding

metaalverbinding

atoombinding

metaalbinding

IN

uitsluitend niet-metalen

N

` Maak oefening 2 t/m 6.

VA

OPDRACHT 5

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. Zijn de samenstellende Symbolen elementen metalen (M) elementen of niet-metalen (nM)?

calcium en jood

koper en tin (samen: brons)

natrium en chloor

tin en lood (samen: soldeertin)

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

pr oe

fh o

zink

of d

magnesium en zuurstof

st

koolstof

Soort binding

uk

Verbinding opgebouwd uit de volgende elementen

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

147


HOOFDSTUK 2 H Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al-

Si

P

S

Cl-

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Ze

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ce

Pr

Nd

Pm Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Th

Pa

U

Np

Am Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

LEERDOELEN

Pu

IN

Hoe wordt een ionbinding gevormd?

He

METALEN

Je kunt al:

N

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe metalen en niet-metalen ionen Je leert nu:

en CaCl2 of K2S. Dat zijn 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

uk

L wat een ionbinding is;

Je hebt misschien op het etiket van sommige stoffen al formules zien staan zoals NaCl

vormen.

L hoe een ionbinding wordt gevormd;

VA

ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen een metaal en een niet-metaal

NIET-METALEN

L hoe een ionverbinding wordt voorgesteld;

Zoals de naam doet vermoeden, vormen de metalen en niet-metalen ionen. Maar wat

houdt die ionen samen? We zoeken het uit.

of d

st

L de formule-eenheid van een ionverbinding opstellen.

zijn opgebouwd uit metalen en niet-metalen.

pr oe

fh o

2.1 De ionbinding

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 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.

148

THEMA 05

HOOFDSTUK 2


IN N

Afb. 2 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.

VA

Bekijk de video over de ionbinding tussen een natriumion

©

en chloride-ion.

uk

BEKIJK DE VIDEO

st

De ionbinding houdt positieve metaalionen en negatieve niet-metaalionen bij elkaar. Ze is het gevolg van de elektrostatische aantrekking tussen

of d

tegengestelde ladingen.

pr oe

fh o

2.1 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?

OPDRACHT 7

Bouw je eigen keukenzoutkristal.

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 THEMA 05

HOOFDSTUK 2

149


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.

De regelmatige rangschikking van de ionen in het rooster zorgt ervoor dat

het rooster gezien kan worden als een herhaling van een kleinere eenheid. noemen we de formule-eenheid of roostereenheid. neutraal Na atoom 11e

Na+ ion

-

11p+

N

overdracht van een elektron

10e-

e-

18e-

17e-

opname van een elektron

neutraal Cl atoom

Cl- ion

vast natriumchloride of keukenzout NaCl

Afb. 3 Eén ionverbinding zoals keukenzout bestaat uit miljarden positieve en negatieve ionen in één keukenzoutkristal, gerangschikt in een ionrooster.

uk

17p+

©

17p+

VA

11p+

verlies van een elektron

IN

Die kleinste verhouding van de ionen die zich telkens herhaalt in het rooster,

Als je het ionrooster van keukenzout of natriumchloride goed bekijkt, dan

st

zie je dat het is opgebouwd uit steeds wederkerende eenheden die bestaan uit 1 natriumion en 1 chloride-ion.

of d

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

pr oe

fh o

weer. Een index van 1 wordt evenwel niet geschreven. Voor keukenzout wordt

150

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

dat dus: NaCl.

Stoffen die opgebouwd zijn uit positieve en negatieve ionen die in een ionrooster zijn gerangschikt, noemen we ionverbindingen.

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.


IN

WEETJE

Keukenzout heeft als formule-eenheid NaCl en als chemische naam

natriumchloride. Het wordt gewonnen door zeewater in te dampen of door ontginning uit zoutmijnen. Naast smaakversterker in de keuken kent natriumchloride veel andere toepassingen, zoals pekelen van

N

voeding (bewaring), een bestanddeel van blusmiddelen, gebruik in

geneesmiddelen (neusspray) en als strooizout dat onze wegen ijsvrij

VA

moet houden.

©

2.2 De neutraliteitsregel

uk

In keukenzout is het aantal positieve ionen gelijk aan het aantal negatieve ionen. Dat is echter niet in alle ionverbindingen het geval.

st

OPDRACHT 8

of d

Bekijk de figuur van de zouten natriumjodide en kaliumsulfide. 1 Omcirkel een formule-eenheid in het rooster.

pr oe

fh o

2 Schrijf de formule-eenheid van deze ionverbindingen.

K+ ion

Na+ ion

S2– ion

I– ion

Formule-eenheid 1:

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.

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

151


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’,

IN

maar bij het schrijven van de formule-eenheid werken we steeds met de kleinst mogelijke verhouding.

N

OPDRACHT 9

Vul de tabel aan.

zinksulfide natriumbromide kaliumoxide magnesiumsulfide aluminiumfluoride

Br

Zn

S

K

O

Na Mg Al Al

S

F

O

pr oe

fh o

of d

aluminiumoxide

O

152

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

Formule-eenheid

©

Ca

Ionen

st

calciumoxide

Elementen

uk

Stof

VA

Schrijf de formule-eenheid van een aantal ionverbindingen.

Om te bepalen welke indexen geschreven worden in een formule-eenheid

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.


samenstelling van de ATMOSFEER

HOOFDSTUK 3

Hoe wordt een atoombinding gevormd?

zuurstofgas

O2

O2

20.95%

zuurstofgas

N2

Ar

Argon

xenon neon waterstofgas krypton koolstofdioxide

IN

0.000009 % 0.0018 % 0.0005 % 0.0001 % 0.038 %

0.93%

LEERDOELEN

78.08%

Je kunt al:

stikstofgas

vormen omdat ze streven naar de

VA

edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat niet-metalen elektronen willen

Onze atmosfeer bestaat uit 78 % stikstofgas (N2),

opnemen.

21 % zuurstofgas (O2) en 0,03 % koolstofdioxide (CO2).

©

Je leert nu:

Al die stoffen zijn opgebouwd uit niet-metalen. Stoffen die uitsluitend uit niet-metalen zijn

opgebouwd, noemen we atoomverbindingen. Je hebt

uk

L hoe een atoombinding wordt gevormd;

L hoe een molecule wordt voorgesteld door een molecuulformule;

de edelgasconfiguratie willen bereiken door extra

elektronen op hun buitenste schil op te nemen. Maar

hoe kunnen twee niet-metalen, die allebei elektronen

of d

structuurformule.

al geleerd dat niet-metalen elektronegatief zijn en

st

L hoe we moleculen voorstellen door een

CO2

N

L beschrijven dat atomen verbindingen

willen opnemen, de edelgasconfiguratie bereiken?

pr oe

fh o

3.1 De atoombinding

Om te begrijpen hoe niet-metalen elkaar helpen om 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.

H

H

H

H

H

H

Afb. 4 Vorming van een molecule H2: een atoombinding ontstaat door het gemeenschappelijk stellen van een elektronenpaar.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

153


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

IN

herhalende eenheid in een rooster vormen. WEETJE

De naam ‘covalente binding’ komt van het Latijnse ‘co’ en ‘valere’:

N

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

VA

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

uk

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

st

buitenste schil, waarvan 2 ongepaarde elektronen. Je leerde al in thema 4

hoe de elektronen verdeeld worden over het symbool van het element: eerst individueel, vanaf het vijfde elektron als een paar. Om aan 8 elektronen

of d

te geraken op de buitenste schil, zal elk ongepaard elektron van een

zuurstofatoom een bindend elektronenpaar vormen met een ongepaard

pr oe

fh o

elektron van het andere zuurstofatoom. Zo ontstaat in de structuurformule een dubbele atoombinding tussen beide atomen.

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.

154

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

Afb. 5 De vorming van een molecule zuurstofgas

N

N

Afb. 6 De vorming van een molecule stikstofgas

N

N

N

N


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

In deze molecule heeft elk zuurstofatoom nog twee vrije elektronenparen. Afb. 7 De vorming van een molecule CO2

VA

N

Merk op dat we gaandeweg een elektronenpaar voorstellen door een streepje in plaats van twee bolletjes naast elkaar te tekenen. 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

uk

de atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn. OPDRACHT 10

st

Teken de structuurformule van de moleculen.

TIP

Vul in de tabel aan hoeveel atoombindingen je in

de lewisstructuur opfrissen?

of d

elk van de moleculen aantreft.

Wil je de notatie met

fh o

Scan de QR-code.

waterstofsulfide (H2S)

stof

BEKIJK DE PDF

chloorgas (Cl2)

water (H2O)

pr oe

structuurformule

aantal atoombindingen stof

methaangas (CH4)

ammoniak (NH3)

waterstofchloride (HCl)

structuurformule

aantal atoombindingen

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

155


OPDRACHT 11

DOORDENKER

Teken de structuurformule van de moleculen.

IN

Vul in de tabel aan hoeveel atoombindingen je in elk van de moleculen aantreft.

N

3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

Moleculen zijn opgebouwd uit meerdere atomen van niet-metalen

VA

die verbonden zijn door een atoombinding. Maar hoe stellen we een atoomverbinding voor met een formule? OPDRACHT 12

©

Bepaal de bouw van een atoomverbinding.

Bekijk hieronder de voorstellingen van de stof mierenzuur (een kleurloze stof die zuur smaakt),

H

O

uk

glucose (een witte, vaste stof die zoet smaakt) en keukenzout. Beantwoord de vragen. H

O C

H

st

H

C

O

H

H

H

C

of d O

O

C

O

C

H

C

C

H

O

H

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

H

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

O

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

H

Afb. 10 Keukenzout

Afb. 9 Glucose

fh o

Afb. 8 Mierenzuur

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

H

H

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

1 Welke stof of welke stoffen zijn atoomverbindingen? 2 Welke stof is een ionverbinding?

pr oe

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.

elementen aantal atomen van elk element

156

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

Mierenzuur

Glucose


WEETJE 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

N

IN

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

VA

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 element genoteerd.

©

aanwezig zijn in 1 molecule. Ze wordt rechts onder het symbool van het

De molecuulformule van een atoomverbinding ziet er gelijkaardig uit als

uk

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

st

van de stof (bv. H2O).

Een stof waarvan een molecule bestaat uit x atomen van element A, y atomen

of d

van element B en z atomen van element C, stellen we dus voor als AxByCz.

pr oe

fh o

TIP

Net zoals bij de formule-eenheid van ionverbindingen, wordt het getal 1 als index niet geschreven.

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.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

157


OPDRACHT 13

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

IN

1 waterstofatoom, 1 stikstofatoom, 3 zuurstofatomen

6 koolstofatomen, 8 waterstofatomen, 7 zuurstofatomen

N

2 joodatomen

VA

2 Schrijf met behulp van de gegeven structuren de molecuulformule van paracetamol (pijnstiller) en cafeïne (blauw = stikstof; rood = zuurstof; zwart = koolstof; wit = waterstof).

H

O

H

C

H

H

H

of d

C

H

pr oe

fh o

Afb. 11 Paracetamol

158

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

H C

H

st

C

H

N

N

C

H C

C O

uk

N C

H

C

H

C C

H

H

H

H

Molecuulformule:

©

Molecuulformule:

C

C

H

N C

C

O

N

H

C

H

O

H

H Afb. 12 Cafeïne

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.


IN

1

Grafiet

VA

N

2

uk

©

Diamant

Bij vaste stoffen die uit moleculen zijn opgebouwd, zijn de moleculen op een regelmatige manier gerangschikt in een molecuulrooster.

st

Sommige elementen, zoals koolstof, vormen enkelvoudige stoffen en kunnen

atoomroosters vormen. In een atoomrooster zijn een groot aantal atomen met

of d

atoombindingen verbonden tot twee- of driedimensionale netwerken.

pr oe

fh o

` Maak oefening 7, 8 en 9.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

159


HOOFDSTUK 4

IN

Hoe wordt een metaalbinding gevormd? LEERDOELEN

N

Je kunt al:

L beschrijven hoe tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe tussen twee niet-metalen atoombindingen L aangeven dat metalen elektropositief zijn. Je leert nu:

uk

L hoe metaalatomen in een metaal als stof gebonden zijn;

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?

pr oe

fh o

of d

4.1 De metaalbinding

st

L de eigenschappen van enkele metalen te verklaren aan de hand van hun bouw.

IJzer moet je smeden als het heet is.

©

worden gevormd;

VA

L beschrijven dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie;

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

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 vrij bewegende elektronen die tot geen enkel metaalion behoren positieve metaalionen

Afb. 13 Een metaalrooster is opgebouwd uit positieve metaalionen en een zee van vrij bewegende elektronen.

160

Metaalatomen hebben maar een beperkt aantal elektronen op hun

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.


IN

WEETJE

N

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

VA

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

TIP

uk

populariteit.

©

maanden af te breken, besloot men ze te laten staan omwille van haar

De betekenis van de naam of het symbool van een atoomsoort kan

st

verschillen naargelang de context:

• ‘Een dakgoot is gemaakt uit zink’: hier bedoelt men de stof zinkmetaal.

of d

• ‘Zink heeft 2 elektronen op de buitenste schil’: hier bedoelt men het element of de atoomsoort zink, namelijk alle zinkatomen.

pr oe

fh o

• ‘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.

TIP Ontdek meer over de roosters en hun toepassingen via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

161


4.2 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

IN

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

N

rooster.

De meeste metalen hebben een hoog smeltpunt en kookpunt, omdat de

VA

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.

uk

Bekijk deze boeiende video over metalen.

pr oe

fh o

of d

st

BEKIJK DE VIDEO

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Afb. 14 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 11 en 12.

162

+


THEMASYNTHESE

OVERZICHT: SOORTEN BINDINGEN

metaalbinding

ionbinding

Soort verbinding

metaalverbinding

ionverbinding

metaalrooster met

ionrooster met

positieve ionen

positieve en

en vrije elektronen

negatieve ionen

Bv. Na, K, Fe

atoomverbinding

VA

moleculen met atomen verbonden door

gemeenschappelijk elektronenpaar

Bv. NaCl, K2S

Bv. O2, H2O

of d

Maak zelf een schema.

covalente binding

uk

Enkele voorbeelden

atoombinding of

st

Bouw van de stof

Niet-metalen

IN

Soort binding

metalen

N

metalen

©

metalen en niet-

Soort element

pr oe

fh o

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 05

THEMASYNTHESE

163


CHECKLIST

JA

NOG OEFENEN

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.

• Ik kan aangeven dat een atoombinding bestaat uit een gemeenschappelijk

IN

elektronenpaar.

• Ik kan een onderscheid maken tussen enkelvoudige, dubbele of drievoudige • Ik kan beschrijven wat een ionbinding, atoombinding en metaalbinding is.

• Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding beschrijven.

N

binding.

elkaar vergelijken.

2 Onderzoeksvaardigheden

VA

• Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding met

• Ik kan bepalen of een stof een ionverbinding, atoomverbinding of metaalverbinding is.

©

• Ik kan de formule-eenheid in een ionrooster aanduiden. ionverbinding te schrijven.

uk

• Ik kan de neutraliteitsregel gebruiken om de formule-eenheid van een atoomverbinding schrijven.

invullen bij je Portfolio.

pr oe

fh o

of d

` Je kunt deze checklist ook op

st

• Ik kan de formule-eenheid van een ionverbinding en de molecuulformule van een

164

THEMA 05

CHECKLIST


CHECK IT OUT

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.

IN

Situatie 1

Atomen met weinig elektronen op hun buitenste schil helpen atomen met een bijna volledige

bezette buitenste schil, door elektronen naar hen

N

over te dragen. Zo gaf in het voorbeeld op p. 168 Kalvin zijn dekentje af aan Fleur, net zoals een

VA

kalium een elektron overdraagt aan fluor. Soort binding:

uk

Twee atomen die elk een bijna volledig bezette

©

Situatie 2

buitenste schil hebben, zullen elkaar helpen door elektronen met elkaar te delen. Net zoals Jody en Soort binding: Situatie 3

of d

twee jood-atomen elektronen delen.

st

Jodi een deken delen om het warm te krijgen, gaan

Twee atomen met weinig elektronen op hun

fh o

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.

pr oe

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.

THEMA 05

CHECK IT OUT

165


AAN DE SLAG

1

Vul de tabel aan om een overzicht te maken van de bouw van stoffen. Kies uit:

enkelvoudig – mono-atomisch – verbinding – samengesteld – 1 / >1

Opgelet! sommige begrippen kun je meermaals gebruiken.

1

2

K Br

CH

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Cu Sn

Na Cl NO

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

st

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

©

CC

Zn Al Mg Cu Au Ag

of d

Soort binding

uk

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

fh o

Welke soort binding is aanwezig in de stoffen? Vul de juiste kolom aan.

Ionbinding

KBr – Mg – Al2O3 – MgF2 – Fe – propaan (C3H8) – Na2S – zwaveldioxide (SO2) – Cu – S8 – H2O Atoombinding

Metaalbinding

pr oe

THEMA 05

Welk soort binding zal gevormd worden tussen een verbinding die is opgebouwd uit de elementen in de Symbolen van de opbouwende elementen in de verbinding

166

>1

tabel? Omcirkel het juiste antwoord.

3

Stof

1

>1

Aantal verschillende atomen

Stof

IN

Aantal atomen

N

VA

AAN DE SLAG


Na & Br C & Fe H&O

S & Cl

IN

Zn & Cu

Welke bindingen treffen we aan in een deeltje SO3?

Schrijf de formule-eenheid van de ionverbindingen. Stof

kaliumsulfide calciumbromide natriumfluoride magnesiumchloride natriumoxide

©

magnesiumjodide

Ionen

uk

aluminiumsulfide

Elementen

VA

N

atoombindingen metaalbindingen ionbindingen

Formule-eenheid

pr oe

6

C&H

st

5

of d

Tussen welke atomen ontstaat een atoombinding?

fh o

4

THEMA 05

AAN DE SLAG

167


Schrijf de molecuulformule van de stoffen. (grijs/zwart = C; rood = O; blauw = N; wit = H)

O

C

O

O

H

uk

O

S

O

st

of d

pr oe

fh o

H

H C H

C

C

C

C

H C

H

H

O

O

H O

N

P H

O

168

THEMA 05

AAN DE SLAG

H

H

O

O

H

O

O

Cl

©

N

O

Cl

VA

N

IN

7

N

O H

O 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)

stof

tetra (CCl4)

stof

st

of d

structuurformule

uk

ethyn (C2H2)

©

structuurformule

aantal atoombindingen

waterstoffluoride (HF)

VA

zwaveldichloride (SCl2)

N

aantal atoombindingen

IN

structuurformule

aantal atoombindingen

fh o

8

pr oe

THEMA 05

AAN DE SLAG

169


9

Los het kruiswoordraadsel op. Let op: gebruik ook begrippen uit de weetjes. Horizontaal

Verticaal

1

Een voorstelling van het aantal atomen

2

Alle atomen van eenzelfde soort

7

Positief ion

hangen

8

van elke soort in een atoomverbinding

3

Binding tussen C en H

Binding tussen Na en F

5

10 Het hebben van een volledig bezette

buitenste schil

12 Positieve en negatieve ionen zitten

6

in een ... ionrooster

14 Negatief ion

9

15 Binding tussen Fe en Fe

Een deeltje dat bestaat uit een welbepaald aantal atomen, die met een atoombindingen aan elkaar Een schematische voorstelling die weergeeft

IN

4

welke atomen aan elkaar gebonden zijn in een molecule

Vaste metalen bestaan uit positieve metaalionen die gerangschikt zitten in een ...

Kracht die twee atomen/ionen samenhoudt

11 Geladen atoom

N

13 Geladen deeltjes die vrij bewegen in een

VA

metaalrooster

©

2

3

5

of d

st

uk

1

4

6

7

fh o

9

8

11

13

pr oe

10

12

14

15

170

THEMA 05

AAN DE SLAG


ijzermetaal grafiet

diamant CO2

CaI2

IN

H

H

H

C

4

2

5

8

NH3

Structuurformule

O3

Br

6

K2O

9

Molecuulformule

C3H4O3

Formule-eenheid

fh o

Br

uk

AIBr3

7

Ca3N2

H

C

3

VA

H

H

©

1

N

Welke formules stellen een structuurformule, molecuulformule of formule-eenheid voor?

Vul de tabel aan.

st

11

In welke stof zitten deeltjes in een atoomrooster?

of d

10

.

pr oe

` Verder oefenen? Ga naar

THEMA 05

AAN DE SLAG

171


pr oe

fh o

N

VA

©

uk

st

of d IN


KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE

THEMA 06

XX

VERKEN

XX

IN

CHECK IN

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

N

XX

genoteerd?

2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen

VA

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie

XX XX XX

©

` HOOFDSTUK 3: Wat gebeurt er met de massa’s voor

uk

en na een chemische reactie?

XX

` HOOFDSTUK 4: Welk nut hebben chemische reacties

als energiebron?

of d

st

4.1 Chemische energie 4.2 Exo-energetische reacties 4.3 Endo-energetische reacties

XX XX XX XX

THEMASYNTHESE

XX

CHECKLIST

XX

fh o

PORTFOLIO

XX

AAN DE SLAG

XX

pr oe

CHECK IT OUT

OEFEN OP DIDDIT

173


CHECK IN

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.

IN

WAT HEB JE NODIG?

balans – erlenmeyer – proefbuis – ballon – maatcilinder – één koffielepel bakpoeder – 10 ml azijn HOE GA JE TE WERK?

2 Breng de balans op nul door te tarreren.

3 Breng een koffielepel bakpoeder in de erlenmeyer.

N

1 Plaats de erlenmeyer, de proefbuis en de ballon (die je eerder al eens opblies) naast elkaar op de balans.

5 Plaats de proefbuis in de erlenmeyer.

6 Plaats de ballon zoals op afbeelding 1 op de erlenmeyer.

VA

4 Breng met behulp van de maatcilinder 10 ml azijn in de proefbuis.

©

7 Weeg het geheel en noteer de totale massa voor de reactie in de tabel, in de kolom ‘Eigen meting’. Schrap wat niet past.

uk

WAT VERWACHT JE?

Nadat de stoffen bij elkaar zijn gebracht, zal de gemeten massa lager / gelijk / hoger zijn. WAT GEBEURT ER?

st

• 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.

of d

• 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?

fh o

Meting

massa voor de reactie (g)

massa na de reactie (g)

verschil in massa voor en na de reactie (g)

pr oe

massa na verwijderen ballon (g) HOE ZIT DAT?

Eigen meting

Meting klasgenoot 1

Meting 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? 174

THEMA 06

CHECK IN

?


VERKEN

Energiebronnen in de natuur OPDRACHT 1

Wat weet je nog over energiebronnen uit de lessen natuurwetenschappen? 2 Komt de beschikbare energie rechtstreeks uit een chemische reactie? Kruis aan. Energiebron

De beschikbare energie …

N

21

komt uit een chemische reactie. komt niet uit een chemische reactie.

VA

uk

st

3

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.

of d

pr oe

5

fh o

4

komt uit een chemische reactie. komt niet uit een chemische reactie.

©

2

IN

1 Welke energiebron herken je? Vul aan.

6

THEMA 06

VERKEN

175


3 Bekijk de applet waarin de verschillende energiebronnen eenvoudig worden voorgesteld.

OPDRACHT 2

BEKIJK DE APPLET

Bekijk de energieomzettingen op de afbeeldingen.

Duid aan welke energieomzetting er plaatsvindt bij de volgende afbeeldingen. Er zijn meerdere antwoorden

IN

mogelijk.

stralingsenergie

celademhaling

stralingsenergie  chemische energie chemische energie  stralingsenergie

thermische energie  chemische energie stralingsenergie  thermische energie

chemische energie

thermische energie

fh o

of d

st

Afb. 2

ATP

uk

mitochondrium

VA

C6H12O6 + O2

©

chloroplast

CO2 + H2O

N

fotosynthese

chemische energie  elektrische energie chemische energie  kinetische energie

thermische energie  chemische energie chemische energie  thermische energie

pr oe

Afb. 3

176

THEMA 06

VERKEN

Stoffen bezitten chemische energie. Chemische energie kan omgezet worden in andere energievormen, en omgekeerd.


HOOFDSTUK 1

IN

Wat is een chemische reactie? LEERDOELEN Je kunt al:

toelichten.

Je leert nu:

L het principe van een chemische reactie begrijpen;

L een chemische reactie duiden als

OPDRACHT 3 DEMO

IJzer en magnesium

N

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.

st

een herschikking van atomen.

marshmallows gekaramelliseerd of chocolademelk verwarmd?

VA

L de formule van zuurstofgas (O2)

gemaakt? Misschien heb je tijdens een koude winteravond

©

en een samengestelde stof toelichten;

Heb je met vrienden of familie al eens een kampvuur

uk

L het verschil tussen een enkelvoudige

of d

Je leerkracht houdt achtereenvolgens een ijzeren spijker en een stukje magnesiumlint met behulp van een klem in de vlam van een bunsenbrander. !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

fh o

Kijk niet rechtstreeks in de vlam.

Afb. 4

pr oe

1 Wat neem je waar? Noteer in de tabel.

ijzeren spijker

magnesiumlint

Waarneming

2 Is dit een chemisch of een fysisch proces? Kruis aan in de tabel.

Soort proces?

chemisch proces fysisch proces chemisch proces fysisch proces

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

177


OPDRACHT 4

Beantwoord de vragen. 1 Voer je bij de volgende acties een fysisch of chemisch proces uit? Duid aan en verklaar je antwoord. Verklaring

a hout in een kampvuur verbranden

chemisch proces fysisch proces

c marshmallows karamelliseren

chemisch proces fysisch proces

b chocolademelk verwarmen

chemisch proces fysisch proces

IN

Soort proces

VA

2 Waarom is ‘marshmallows smelten’ wetenschappelijk niet correct? Leg uit.

N

Actie

©

uk

OPDRACHT 5 ONDERZOEK

st

Kun je chemische en fysische processen van elkaar onderscheiden? Voer het labo op p. XX uit.

WEETJE

of d

Je leerde een chemisch proces duidelijk onderscheiden van een fysisch proces. Maar net als andere wetenschappen, hebben

fysica

biofysica

biologie

de vorige thema’s begrippen kennen die ook bij fysica belangrijk

zijn, bv. de relatie elektronen – elektriciteit – geleidbaarheid en de

fysicochemie

fh o

natuurwetenschappen

chemie en fysica ook verschillende raakvlakken. Zo leerde je in coulombkracht.

chemie

pr oe

biochemie

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.

BEKIJK DE VIDEO

Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd. De aanwezige stof verandert bv. van aggregatietoestand. 178

THEMA 06

HOOFDSTUK 1


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

C

CO2

N

O2

Afb. 5

IN

zuurstofgas. Die gevormde stof wordt een oxide genoemd.

• Bij de verbranding van een samengestelde stof zal met elk atoom van de samengestelde stof een oxide gevormd worden. Zo ontstaat bij de

VA

volledige verbranding van methaangas (CH4) koolstofdioxide of CO2 en

©

water of H2O.

CH4

2 O2

CO2

2 H2O

Afb. 6

uk

Een verbrandingsreactie is een reactie tussen een stof en zuurstofgas

of d

WEETJE

st

waarbij oxiden gevormd worden.

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.

fh o

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

pr oe

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.

gebruikte stof(fen)

→ gevormde stof(fen)

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 6 leer je hoe je een chemische reactie noteert in een reactievergelijking.

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

179


OPDRACHT 6

Stel reactievergelijkingen op.

TIP

1 Denk nog eens terug aan de verbrandingsreactie reactievergelijking uit te schrijven.

Een reactievergelijking wordt genoteerd als

a Noteer het symbool voor magnesium.

natuurlijk variëren.

van magnesium. Probeer stapsgewijs een

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen).

b Welke chemische stof voeg je toe bij een verbranding? Noteer de formule.

IN

Het aantal stoffen voor en na de pijl kan

+      → 2

VA

2

N

c Het witte poeder dat gevormd is, heeft als formule MgO. Schrijf de reactievergelijking op.

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.

c Schrijf de reactievergelijking op.

st

uk

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.

3 Noteer nog eens de twee reactievergelijkingen.

of d

4 Wat stel je vast met betrekking tot de atomen?

fh o

5 Bij de eerste reactievergelijking waren er al cijfers gegeven in de oplossing. Wat is daarvoor de reden, denk je?

pr oe

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.

180

THEMA 06

HOOFDSTUK 1


HOOFDSTUK 2

IN

Hoe wordt een chemische reactie genoteerd? LEERDOELEN Je kunt al:

N

L toelichten dat tijdens een chemische reactie atomen L toelichten dat een index in een formule van een chemische stof het aantal atomen van dat element (of van de atoomgroep) in de verbinding weergeeft.

Je leert nu:

L de opbouw van een reactievergelijking begrijpen en de

©

In hoofdstuk 1 heb je geleerd dat de

verandering die plaatsvindt tijdens een

L een onderscheid maken tussen een index en een coëfficiënt; L een reactievergelijking in evenwicht brengen door rekening

wordt genoemd. In de opdrachten heb je telkens een bijhorende

reactievergelijking genoteerd.

Welke onderdelen kun je herkennen in een reactievergelijking?

of d

st

te houden met behoud van atomen.

chemisch proces een chemische reactie

uk

onderdelen aanduiden;

L een aflopende reactie herkennen;

VA

herschikt worden ter vorming van nieuwe stoffen;

pr oe

fh o

2.1 Reagentia en reactieproducten

WEETJE

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 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.

Let op:

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen) reagentia

reactieproducten

Je mag als pijl niet ⇒ gebruiken. Gebruik ook niet het gelijkheidsteken (=), want de reactieproducten zijn andere stoffen dan de reagentia.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

181


OPDRACHT 7

Bekijk opnieuw de reactievergelijkingen uit opdracht 6. 1 Omcirkel de reagentia met rood. 2 Omcirkel de reactieproducten met blauw.

IN

2 Mg + O2 → 2 MgO      MgO + H2O → Mg(OH)2

N

Een reactievergelijking wordt als volgt genoteerd:

VA

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen)

DOORDENKER

Leg uit.

st

OPDRACHT 8

uk

2.2 Wet van behoud van atomen

reactieproducten

©

reagentia

In een reactievergelijking staat soms een getal voor de formule van een reagens of reactieproduct,

of d

bv. 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3

Waarom? Verklaar.

pr oe

fh o

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. 182

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

OPEN DE APPLET


OPDRACHT 9

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

IN

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?     Ja    Nee

VA

c Is de wet van behoud van atomen voor O gerespecteerd?

N

• bij de reactieproducten?

2 Opdat een reactievergelijking zou kloppen, worden de getallen voor de formules, de coëfficiënten, aangepast. Het getal 1 wordt niet vermeld. Mg + O2 →

©

a Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel O-atomen voorkomen. MgO

 Ja    Nee

uk

b Is de wet van behoud van atomen voor Mg gerespecteerd?

Mg + O2 →    MgO

st

c Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel Mg-atomen voorkomen. 3 Zo krijg je de finale reactievergelijking van de verbranding van magnesium.

of d

4 Scan de QR-code. Op deze website kun je een reactie tussen waterstofgas (H2)

pr oe

fh o

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 wordt immers bepaald door het bekomen van de edelgasconfiguratie.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

183


• Betekenis van de getallen in een chemische reactie

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

IN

Dit getal noem je de coëfficiënt.

3 CO2

of formuleenheid aanwezig zijn.

• Om de wet van behoud van atomen in orde te brengen, moet je in een chemische reactie de coëfficiënten aanpassen.

N

• De indexen in een formule mag je niet veranderen.

VA

OPDRACHT 10

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?

uk

2 Welke stoffen zijn de reactieproducten?

st

of d

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

H

Ca

fh o

H

Cl

Ca

pr oe

O

Bij de reactieproducten

Cl O

TIP 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 reagentia

H

H

Ca

Ca

Cl O

184

THEMA 06

Bij de reactieproducten

HOOFDSTUK 2

Cl O


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.

H

H

Ca

Ca

Cl O

9 Wat merk je bij de H-atomen?

Cl O

IN

Bij de reactieproducten

N

Bij de reagentia

VA

10 Noteer de finale reactievergelijking.

©

uk

OPDRACHT 11

st

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.

of d

a Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

BEKIJK HET STAPPENPLAN

c Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

fh o

d 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?

pr oe

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

185


OPDRACHT 12 DEMO 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.

IN

1 Wat neem je waar?

Afb. 7

VA

2 Welke chemische stof wordt verbruikt bij een verbrandingsreactie?

N

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.

uk

Je hebt in de vorige opdrachten enkele reactievergelijkingen opgesteld en

st

de wet van behoud van atomen toegepast. Zo vond je bij opdracht 11: 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3.

Die coëfficiënten moeten zo laag mogelijk zijn. De reactievergelijking

of d

8 Fe + 6 O2 → 4 Fe2O3 is fout. Alle coëfficiënten kunnen immers gedeeld worden door 2. Het kan dus dat je op het einde alle coëfficiënten nog

pr oe

fh o

moet delen door een gelijke factor.

Een chemische reactie wordt voorgesteld door een reactievergelijking: reagentia → reactieproducten

De reagerende stoffen of reagentia worden voor de reactiepijl geschreven,

telkens met hun correcte formule en voorafgegaan door een coëfficiënt die het aantal reagerende deeltjes van elke soort weergeeft.

De ontstane nieuwe stoffen of reactieproducten worden na de pijl genoteerd, telkens met hun correcte formule en voorafgegaan door een coëfficiënt die het aantal ontstane deeltjes van elke soort weergeeft.

Een reactievergelijking is in evenwicht wanneer links en rechts van de

reactiepijl evenveel atomen van elke soort aanwezig zijn (wet van behoud van atomen). Eventueel moeten de coëfficiënten daarvoor aangepast worden. Die coëfficiënten moeten zo laag mogelijk zijn.

` Maak oefening 2 t/m 7.

186

THEMA 06

HOOFDSTUK 2


OPDRACHT 13

DOORDENKER

Lees de chemische reacties en beantwoord de vragen. 1 Bijtende soda (NaOH) reageert met waterstofsulfaat (H2SO4 of zwavelzuur), waarbij natriumsulfaat (Na2SO4) en water (H2O) gevormd worden.

IN

a Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

c Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

N

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

VA

2 Magnesiumhydroxide (Mg(OH)2) reageert met

waterstoffosfaat (H3PO4 of fosforzuur), waarbij magnesiumfosfaat (Mg3(PO4)2) en water (H2O) gevormd

a Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

uk

c Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

©

worden.

st

d Pas de wet van behoud van atomen toe. TIP

in H3PO4.

of d

Een formule bevat vaak een geladen deel met meerdere atomen, een polyatomisch ion, zoals ‘PO43–’

Als hetzelfde polyatomisch ion verschijnt in een reactieproduct, mag je het als één geheel

beschouwen. Wanneer je de reactievergelijking in evenwicht stelt met betrekking tot het aantal atomen per soort voor en na de pijl, start je het best met het plaatsen van coëfficiënten bij het polyatomisch ion.

pr oe

fh o

Bv. Al(OH)3 + 3 HNO3 → MAl(NO3)3 + 3 H2O (plaats eerst de 3 bij HNO3)

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

187


HOOFDSTUK 3

IN

Wat gebeurt er met de massa's voor en na een chemische reactie? LEERDOELEN Je kunt al: L de wet van behoud van atomen toelichten.

N

Tijdens een chemische reactie verandert de

Je leert nu:

soort en het aantal atomen niet tussen de

reagentia en de reactieproducten: de wet van

VA

L de wet van behoud van massa bij chemische reacties

behoud van atomen. Welke wet is nog van

formuleren en toepassen (wet van Lavoisier).

toepassing tijdens een chemische reactie?

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

uk

van Lavoisier of de wet van het behoud van massa.

De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk.

st

mreagentia = mreactieproducten

Was het je al opgevallen in demo-opdracht 15 dat de massa

of d

voor en na de reactie gelijk was gebleven?

Wil je weten wat de link is tussen Lavoisier, Einstein en het ontstaan van de aarde? Bekijk de video!

BEKIJK DE VIDEO

pr oe

fh o

WEETJE

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 BEKIJK VIDEO 1 188

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

BEKIJK VIDEO 2

chemie in de recyclage van stoffen


De wet van Lavoisier De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk. mreagentia = mreactieproducten

Tijdens een chemische reactie geldt behoud van massa. Maar geldt ook behoud van volume als we bijvoorbeeld

IN

` Maak oefening 8 t/m 10.

N

water en ethanol mengen? Je kunt het testen in een simpel

BEKIJK DE PROEF

VA

proefje.

WEETJE

©

Lavoisier is niet de enige wetenschapper die een wet definieerde voor een chemische reactie. Zo massaverhoudingen of de wet van Proust.

uk

toonde Proust aan dat stoffen altijd in een vaste massaverhouding met elkaar reageren: de wet van de Die wet heb je toegepast bij opdracht 15: 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.

st

In chemie wordt zwavel dan het ‘limiterend reagens’ genoemd.

Dan is er nog de wet van de veelvuldige massaverhoudingen: de wet van Dalton en Richter stelt dat wanneer

of d

twee elementen met elkaar reageren ter vorming van een verschillende zuivere stof, de breuk van de massaverhoudingen van die reacties een vast getal is.

Zo kan koolstof met zuurstofgas koolstofmonoxide (CO) of koolstofdioxide (CO2) vormen. CO-vorming heeft een massaverhouding van 0,75, terwijl dat bij CO2 0,375 is (wet van Proust). Volgens de wet van Dalton en

pr oe

fh o

Richter zal dus de onderlinge verhouding van de massaverhoudingen steeds gelijk zijn: 0,75 : 0,375 = 2.

Louis Joseph Proust

John Dalton

Jeremias Richter

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

189


HOOFDSTUK 4

IN

Welk nut hebben chemische reacties als energiebron? LEERDOELEN

reactie omgezet kan worden naar een andere energievorm;

L toelichten wat de termen synthese, analyse, thermolyse, fotolyse en elektrolyse betekenen.

L dat chemische reacties gebruikt kunnen worden als

energiebron voor toepassingen in het dagelijks leven;

L het verschil duiden tussen exo- en endo-energetische

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

uk

reacties;

verwezen naar de verbranding van

©

Je leert nu:

In dit thema werd al verschillende keren

VA

L toelichten dat chemische energie tijdens een chemische

N

Je kunt al:

L begrijpen dat de interactie tussen materie en energie kan leiden tot gewenste of ongewenste chemische

Kan ook het omgekeerde gebeuren,

met andere woorden kan er tijdens een chemische reactie energie opgenomen worden?

of d

st

reacties.

energievormen kunnen nog vrijkomen?

pr oe

fh o

4.1 Chemische energie

190

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

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).

Grootheid chemische energie

Symbool

Uitgedrukt in

E

J (joule)


OPDRACHT 14

Vul de tabel aan. 1 Noteer enkele voorbeelden van energievormen. 2 Noteer een proces uit het dagelijks leven waarbij die energie

Energievorm

Voorbeeld uit het dagelijks leven

N

VA

IN

beschikbaar wordt.

©

Bij glowsticks of handwarmers worden stoffen gebruikt om een energievorm

uk

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.

st

• De reactieproducten bezitten minder chemische energie dan de reagentia.

= er is energie vrijgekomen tijdens de chemische reactie.

of d

= exo-energetische reactie

• De reactieproducten bezitten meer chemische energie dan de reagentia.

pr oe

fh o

= 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). THEMA 06

HOOFDSTUK 4

191


4.2 Exo-energetische reacties

Soms is iets zo vanzelfsprekend dat je er niet bij stilstaat: chemische reacties kunnen ons energie leveren. Enkele voorbeelden:

IN

• 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

N

Afb. 8

knaleffect.

VA

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

uk

Afb. 9

energie-inhoud van de reagentia (ER):

∆E = EP – ER

st

Een exo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een negatieve reactie-energie: er komt energie vrij tijdens de reactie.

of d

exo-energetische reactie: ∆E < 0

Een exo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram.

pr oe

fh o

E (J)

ER reactieenergie

ΔE < 0

EP

Afb. 10

t (s)

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. 192

THEMA 06

HOOFDSTUK 4


TIP 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:

IN

bv. de omgevingstemperatuur stijgt. OPDRACHT 15 DEMO

Je leerkracht voert enkele exo-energetische reacties uit.

N

exotherme reactie

42 °C

1 Hij/zij voert de proeven uit.

25 °C

!

VA

2 Noteer je waarneming in de tabel. VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

zoutzuur

©

HCl + NaOH

Afb. 11

uk

Proef 1

Waarneming:

of d

• 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.

st

• Voeg bijtende soda-oplossing (NaOH) toe aan de zoutzuuroplossing (HCl).

magnesium

• Lees de temperatuur af. Waarneming:

fh o

3 Welke stof zou er gevormd kunnen zijn tijdens de tweede proef (reactie tussen Mg en HCl)?

pr oe

WEETJE

Magnesium wordt ook gebruikt

in een vuurstarter. Door met een mes of de bijgeleverde schraper over het magnesium staafje te

schrapen, komen vonken vrij die het vuur kunnen doen starten.

Een tip: gebruik berkenbast, die is zeer geschikt als brandstof.

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

193


Soms is een exo-energetische reactie net iets wat je níet wilt meemaken,

ze worden namelijk ook weleens gebruikt in een foute context. Denk maar

aan de grote hoeveelheid energie die vrijkomt bij de explosie van buskruit. Tijdens die reactie komt er niet alleen warmte vrij, maar ook kinetische energie die grote schade kan aanbrengen.

IN

Een exo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie vrijkomt.

VA

N

E (J)

ER

EP

©

reactieenergie

uk

Afb. 12

ΔE < 0

t (s)

• Een reactie waarbij warmte vrijkomt, is een exotherme reactie.

• Een exo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd

pr oe

fh o

of d

st

gebruik.

194

THEMA 06

HOOFDSTUK 4


4.3 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

IN

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 OPDRACHT 16

Bekijk de chemische reactie en los de vragen op.

uk

1 Welk biologisch proces wordt hier weergegeven?

©

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

VA

N

eerste graad heb je al kennisgemaakt met zo’n reactie: de fotosynthese.

3 Kruis de juiste uitspraak aan.

st

2 Welke energievorm wordt er gebruikt tijdens de reactie?

of d

Fotosynthese is een exo-energetische reactie. Fotosynthese is een endo-energetische reactie.

pr oe

fh o

Een endo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een

positieve reactie-energie: er wordt energie toegevoegd tijdens de reactie. Endo-energetische reactie: ΔE > 0

Een endo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram.

E (J)

EP reactieenergie

ΔE > 0

ER

Afb. 13

t (s)

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

195


OPDRACHT 17 DEMO

Je leerkracht voert een endo-energetische reactie uit. 1 Je leerkracht voert de proef uit.

Proef • Meng enkele citroenzuurkristallen met een beetje bakpoeder in een proefbuis. • Voeg eventueel een beetje water toe.

• Monitor de temperatuursverandering tijdens de hele proef.

VA

N

Waarneming:

IN

2 Noteer je waarneming in de tabel. Gebruik een thermometer.

In opdracht 23 daalt de omgevingstemperatuur. De reactie heeft energie nodig om te kunnen plaatsvinden: ze neemt warmte op uit de omgeving.

uk

coldpack.

©

We spreken dan van een endotherme reactie. Een bekende toepassing is het WEETJE

Bij sporters wordt vaak een zakje ijs gebruikt

om bij een kwetsuur de zwelling tegen te gaan.

st

Zulke zakjes sluiten echter niet goed af rond de kwetsuur en werken minder efficiënt.

of d

Daarom werden coldpacks ontwikkeld.

De meeste bevatten een gel die niet bevriest

in een diepvries. Zogenaamde instant coldpacks

pr oe

fh o

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.

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).

196

THEMA 06

HOOFDSTUK 4


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 geeft.

• Krantenpapier wordt geel als het te lang in de zon ligt.

IN

gekleurde fles omdat blootstelling aan zonlicht de wijn een azijnsmaak

• Lange blootstelling aan licht kan ervoor zorgen dat de lange moleculen

in kunststoffen worden opgebroken in steeds kleinere moleculen. In de

N

volksmond zegt men dat de kunststoffen ‘verduren’, een fenomeen dat vaak voorkomt bij oude pvc-dakgoten.

VA

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

uk

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.

st

Styreen, een belangrijke grondstof voor kunststoffen, breekt af onder

invloed van warmte. Thuis bewaar je voedsel in de koelkast, wijn wordt

of d

dan weer in een donkere kelder opgeslagen.

van energie wordt opgenomen. E (J)

pr oe

fh o

Een endo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm

EP reactieenergie

ΔE > 0

ER

Afb. 14

t (s)

• Een reactie waarbij warmte wordt opgenomen, is een endotherme reactie.

• Een endo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd gebruik.

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

197


OPDRACHT 18 1 Lees de artikels. Is dit een exotherme of een endotherme reactie? Kruis aan. Artikel 1

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.

IN

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.

Artikel 2

VA ©

uk

 exotherm    endotherm

N

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.

Uit keukenzout in tabletvorm wordt via elektrolyse het ontsmettingsmiddel natriumhypochloriet gevormd. De productie gebeurt in een volledig gesloten circuit. De zoutelektrolyse biedt het voordeel dat er geen transporten van gevaarlijke stoffen meer vereist zijn.

st

Het zwembad ’t Beerke sluit in juli 2011 de deuren voor ingrijpende verbouwingen. In september 2012 gaat het vernieuwde zwembad opnieuw open.

of d

Het zwembad moet in orde worden gemaakt met de milieuwetgeving. “In het project is ook een waterzuivering door zoutelektrolyse en UVbehandeling opgenomen”, zegt sportfunctionaris Ronald Van Gils.

fh o

Bron: Gazet van Antwerpen

 exotherm    endotherm

pr oe

2 Bekijk de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal en ontdek verschillende reacties in het dagelijkse leven.

198

THEMA 06

HOOFDSTUK 4


Chemische stoffen bezitten een specifieke chemische energie-inhoud of inwendige energie.

Tijdens een chemische reactie geldt het behoud van energie: energie gaat niet verloren, maar kan enkel omgezet worden in een andere vorm. energie wordt vrijgegeven.

IN

Een exo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van Een endo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie wordt opgenomen.

endotherme reacties genoemd.

N

Chemische reacties waarbij warmte betrokken is, worden exotherme en

Chemische reacties kunnen nuttig zijn als energiebron in het dagelijks leven (bv. warmte, elektriciteit), maar kunnen ook nadelig zijn (bv. verduren van

VA

materialen).

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

` Maak oefening 11.

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

199


THEMASYNTHESE

WAT IS EEN CHEMISCHE REACTIE? Tijdens een chemische reactie worden de aanwezige atomen herschikt ter vorming van nieuwe stoffen. Bij samenvoegen

Na de reactie

IN

Voor de reactie

VA

N

HOE WORDT EEN CHEMISCHE REACTIE GENOTEERD?

De reactievergelijking

Behoud van atomen

• Per atoomsoort is het aantal atomen voor en na de reactie gelijk.

reagentia → reactieproducten

• Voor stoffen worden coëfficiënten geplaatst om het

©

aantal atomen per soort gelijk te stellen.

De wet van Lavoisier (behoud van massa)

uk

WAT GEBEURT ER MET DE MASSA’S VOOR EN NA EEN CHEMISCHE REACTIE?

pr oe

fh o

of d

mreagentia = mreactieproducten

st

De totale massa voor en na een chemische reactie blijft gelijk.

200

THEMA 06

THEMASYNTHESE


THEMASYNTHESE

ZIJN CHEMISCHE REACTIES NUTTIG 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.

Endo-energetische reactie

IN

Exo-energetische reactie

Een chemische reactie waarbij energie vrijkomt tijdens

Een chemische reactie waarbij energie opgenomen

De reagentia hebben meer chemische energie dan de

De reagentia hebben minder chemische energie dan de

E (J)

N

ER > Ep

©

E (J)

ER > Ep

reactieproducten.

EP

ER reactieenergie EP

uk

reactieproducten.

wordt tijdens de reactie.

VA

de reactie.

reactieenergie

ΔE < 0

st

ER

of d

t (s)

Voorbeeld: elektrolyse van water

Mijn samenvatting

pr oe

t (s)

fh o

Voorbeeld: verbranden van magnesium

ΔE > 0

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 06

THEMASYNTHESE

201


CHECKLIST

JA

NOG 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.

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.

invullen bij je Portfolio.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

` Je kunt deze checklist ook op

VA

• Ik kan een exo- en endo-energetische reactie grafisch weergeven.

202

THEMA 06

CHECKLIST

N

IN

• Ik ken de termen endotherm en exotherm.


CHECK IT OUT

Waarom rijst brood? CO2-vorming zorgt voor het rijzen van brood, maar er gebeurt zoveel meer. Bekijk de video en beantwoord de vragen.

IN

BEKIJK DE VIDEO

1 Vul de tabel aan. Wat gebeurt er?

100 °C

154 °C

fysisch proces chemisch proces

fysisch proces chemisch proces fysisch proces chemisch proces

©

62 °C

fysisch proces chemisch proces

VA

33 °C

Proces

N

Temperatuur

uk

2 Wat is de formule en de naam van het rijsmiddel in bakpoeder?

a Kruis aan.

of d

Dit is een analysereactie. Dit is een synthesereactie.

st

3 Tijdens de Maillard-reacties ontstaan nieuwe biomoleculen.

b Waarvoor zorgen die nieuwe chemische stoffen?

c Kruis aan.

fh o

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).

pr oe

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!

THEMA 06

CHECK IT OUT

203


AAN DE SLAG

1

Zijn de verschijnselen fysisch of chemisch? Zet een kruisje in de juiste kolom. Verschijnsel

Fysisch

Chemisch

ijzer laten roesten fruit laten rotten

inkt verwijderen met een inktwisser potlood verwijderen met een gom

IN

ontkleuren met bleekwater linnen drogen

groenten gaarkoken voedsel verteren boter smelten

N

boter bruinen

ijs smelten en water vormen

VA

een blok hout verbranden

een trui laten verkleuren door langdurige blootstelling aan zonlicht ijs smelten door het gebruik van strooizout

2

Schrijf de chemische reactie uit.

uk

koffiezetten

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

of d

3

st

water gevormd worden.

Schrijf de chemische reactie uit.

fh o

4

De analyse van glucose (C6H12O6) in water en koolstof (karamel).

5

pr oe

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 204

©

ijzer smelten

THEMA 06

AAN DE SLAG


Hg +    l2 →    Hgl

SnS2 →    Sn +    S

Pb +    O2 →    PbO

HCl +    O2 →    Cl2 +    H2O

C2H4 +    O2 →    CO2 +    H2O

IN

Na2O +    H2O →    NaOH    N2 +    H2 →    NH3

Al +    PbO2 →    Al2O3 +    Pb

N

KClO3 →    KCl +    O2    NH3 +    HCl → NH4Cl

VA

NH3 +    O2 + →    NO +    H2O    Fe +    S →    FeS

C12H22O11 →    C +    H2 +    O2 6

uk

C12H22O11 +    O2 →    CO2 +    H2O

©

Cr2O3 +    Zn →    ZnO +    Cr

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

st

koolstofmonoxide gevormd.

CH4 +    O2 →    CO +    H2O

of d

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

fh o

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.

pr oe

Ca(HCO3)2 →    CaCO3 +    CO2 +    H2O

7

Waarom mag je de indexen bij de formule-eenheden van stoffen niet wijzigen bij het schrijven van een reactievergelijking?

THEMA 06

AAN DE SLAG

205


8

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.

9

Pas de chemische reacties aan indien nodig. Welke wet pas je toe?

N

IN

10

Waarom is een proef waarbij een gas ontstaat minder geschikt om de wet van Lavoisier aan te tonen? Waar moet je op letten? Verklaar.

©

uk

Vul bij elk verschijnsel het bijbehorende begrip in. Opgelet: een van de gegeven begrippen is niet van

st

11

VA

Hoe heten de getallen die je aanbrengt?

toepassing. Je mag elk begrip slechts één keer gebruiken.

of d

endo-energetisch – endotherm – exo-energetisch – exotherm – fysische reactie a een vijver die bevriest

d thermolyse

fh o

b Mg + 2 HCl  MgCl2 + H2 + warmte

e een Mg-lint verbranden (het vrijkomen van licht)

pr oe

` Verder oefenen? Ga naar

206

THEMA 06

AAN DE SLAG

.


Turn static files into dynamic content formats.

Create a flipbook
Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.