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+42
e Welke overgang stelt het mengen van zand in water voor? 3 + 4 1
3+42
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
.