1. De bouw van stoffen

Transcriptie

1 Hoofdstuk 1 De bouw van stoffen 1. De bouw van stoffen In de chemie bestuderen we de eigenschappen van stoffen. We onderzoeken bijvoorbeeld welk smeltpunt een stof heeft of we onderzoeken hoe en waarom stoffen met elkaar reageren. Waarom verloopt de ene chemische reactie wel en de andere niet? Om daar achter te komen moet je onderzoek doen. Bij onderzoek doe je veelal een practicum. Je zult tijdens de scheikundelessen veel practica uitvoeren. Bij het doen van practicum hoort ook het schrijven van een verslag. In dit hoofdstuk leer je hoe je een verslag moet schrijven. Verder ga je in dit hoofdstuk kennis maken met de bouw van stoffen. Er is veel bekend over de bouw van stoffen. Je komt in het dagelijks leven met vele stoffen in aanraking. Denk maar eens aan zeep, water, kunststoffen en metalen. Alles wat je om je heen ziet, bestaat uit stoffen. Alle stoffen zijn chemisch. In deze paragraaf ga je leren hoe stoffen zijn opgebouwd. Als voorbeeld wordt de stof water gebruikt. We doen een denkbeeldig experiment. Als je een druppel water in tweeën splitst, krijg je twee kleinere druppels. Een kleine druppel kun je ook weer splitsen. Zo kun je verdergaan. 1 druppel water 2 kleinere druppels water Figuur 1. Een druppel water splitsen. Kun je dit eindeloos herhalen? Het antwoord is nee, op een gegeven moment kun je de fractie van een waterdruppel niet meer delen. Je hebt dan het kleinste deeltje water verkregen en dat is niet meer op een normale manier deelbaar. We spreken dan van een molecuul. Omdat het om de stof water gaat, noemen we het een watermolecuul. Een watermolecuul is het kleinste deeltje dat je nog water mag noemen. Het heeft echter niet de eigenschappen van de stof water. Je kunt namelijk niet spreken van het smeltpunt van één molecuul water. Alle moleculen samen zorgen voor de eigenschappen van water (zoals kookpunt, smeltpunt en dichtheid). Moleculen zijn opgebouwd uit kleine deeltjes. De bouwstenen van een molecuul noem je atomen. Atomen zijn ontzettend klein. Op de punt van een speld passen wel 60 miljard atomen naast elkaar. Niet alle atomen zijn hetzelfde. Er bestaan 118 verschillende atomen. Demokritis (circa 460 v. Chr.), een filosoof uit het oude Griekenland, sprak als eerste over atomen. Het waren de allerkleinste bouwstenen van een stof die niet meer gedeeld konden worden. Het Griekse woord atomos betekent dan ook ondeelbaar. 4

2 Vragen 1. In het dagelijks leven kom je vele stoffen tegen. Schrijf zes stoffen op die in het lokaal aanwezig zijn Op een pak appelsap is het volgende vermeld: De appelsap is gemaakt volgens strikte biologische regels. Zo wordt bij de teelt geen gebruik gemaakt van allerlei chemische of synthetische bestrijdingsmiddelen. Leg uit wat niet klopt in de bovenstaande tekst. 3. Wat is een molecuul? 4. Wat is een atoom? 5. Els gaat een vruchtendrank maken. Daartoe stopt ze fruit in een blender die het fruit fijnmaalt en uitperst. Fruit bestaat uit moleculen en dus ook uit atomen. Gaan de atomen stuk bij het fijnmaken en uitpersen van het fruit? Leg je antwoord uit. 6. In de tekst staan drie eigenschappen van water gegeven. Bedenk nog een andere eigenschap van water. 5

3 2. De bouwstenen van een molecuul In de vorige paragraaf heb je kunnen lezen dat moleculen zijn opgebouwd atomen. Een verzameling atomen van dezelfde soort noemen we een element. Element is een woord dat eigenlijk 'basisonderdeel' betekent. Het stamt af van de letters L-M-N waarmee de Romeinen hun alfabet lieten beginnen. Het woord betekent dus zoiets als de letters van het alfabet (het abc). De stof ijzer bestaat uit het element ijzer en de stof koper uit het element koper. Water bestaat uit twee verschillende elementen, namelijk waterstof en zuurstof. Sommige stoffen bestaan dus uit één element en anderen bestaan uit meerdere elementen. Elk element heeft een symbool. Dat is handig want deze symbolen zijn internationaal en kunnen dus door iedereen (die scheikundekennis heeft opgedaan) over de hele wereld begrepen worden. De elementen die je moet kennen staan in de tabel 1 onderaan deze bladzijde. Er zijn meer elementen, deze komen later aan de orde. Sommige elementen hebben een symbool dat vanzelfsprekend is, bijvoorbeeld natrium heeft het symbool Na. Maar er zijn ook symbolen die minder vanzelfsprekend zijn; goud heeft het symbool Au. Sommige namen van elementen zijn afgeleid van de Griekse taal en sommige van de Latijnse taal. Merk op dat als een symbool uit meerdere letters bestaat, dat dan de eerste letter altijd een hoofdletter is. Na de tweede letter is een kleine letter de eerste letter is een hoofdletter Schrijf je de tweede letter ook als hoofdletter, dan ontstaat vaak verwarring, denk maar eens aan het element Co (dit is kobalt) en de andere schrijfwijze CO (dit heeft een andere betekenis, namelijk een verbinding van koolstof en zuurstof!). element symbool element symbool element symbool element symbool aluminium Al fosfor P lithium Li stikstof N argon Ar goud Au lood Pb tin Sn barium Ba helium He magnesium Mg uraan U boor B jood I natrium Na waterstof H broom Br kalium K neon Ne xenon Xe cadmium Cd kobalt Co nikkel Ni ijzer Fe calcium Ca koolstof C platina Pt zilver Ag chloor Cl koper Cu plutonium Pu zink Zn chroom Cr krypton Kr radium Ra zuurstof O fluor F kwik Hg radon Rn zwavel S Tabel 1. De elementen met bijbehorende symbolen. 6

4 Vragen 7. Wat is een element? 8. Waarom is water geen element? 9. Ammoniak is een gas dat is opgebouwd uit de elementen waterstof en stikstof. Als ammoniak oplost in water ontstaat ammonia. Welke drie elementen zitten in ammonia? 10. In de lucht komen veel stoffen voor. Noteer de namen van twee elementen die in de lucht voorkomen. 11. Geef de namen van de onderstaande elementen. a. Fe d. Ag g. H b. C e. O h. K c. Hg f. Ca i. Kr 12. Geef de formules van de onderstaande elementen. Denk aan de hoofdletters en kleine letters! a. koper d. nikkel g. helium b. stikstof e. barium h. fluor c. goud f. magnesium i. aluminium 7

5 Elementenbingo Hieronder zie je een vierkant bestaande uit 16 vakjes. Schrijf in elk vakje een symbool van een element. Als iedereen in de klas de vakjes heeft ingevuld, zal de docent de namen oplezen van de elementen. Als alle zestien vakjes aan bod zijn gekomen roep je Mendeljev (een belangrijke wetenschapper die je in de volgende paragraaf tegen zult komen!). Elementenbingo Na H Br Zn Al Pb K Fe O S Hg F Ba Mg C Ag Er zijn zeven elementen die moleculen vormen, waarbij de elementen in paartjes voorkomen. Je vindt deze elementen in de onderstaande tabel. Dat de moleculen in paartjes voorkomen, geef je aan met een kleine twee in de formule, dit getal wordt ook wel index genoemd. De index geeft het aantal deeltjes in een verbinding weer. Let op: soms komen deze elementen ook niet in paartjes voor. Voorbeeld: water heeft de formule H 2 O. Dat betekent dat een watermolecuul is opgebouwd uit twee waterstof atomen (want waterstof heeft index 2) en één zuurstofatoom (zuurstof heeft hier index 1). Zuurstof komt dus hier niet als paartje voor. Alleen als de zeven moleculen zonder andere elementen voorkomen, zitten ze in paartjes. H 2 Index twee, de twee waterstofatomen zitten als een paartje aan elkaar vast symbool van waterstof naam van het element formule van het molecuul broom Br 2 chloor Cl 2 fluor F 2 jood I 2 stikstof N 2 zuurstof O 2 waterstof H 2 Tabel 2. De zeven elementen die paartjes vormen. H H 8

6 3. Het periodiek systeem van de elementen Alle elementen zijn in een tabel gerangschikt en wel op een speciale manier. De elementen die chemisch op elkaar lijken zijn onder elkaar gezet. De tabel die op deze manier tot stand komt wordt ook wel het periodiek systeem van de elementen genoemd. Het element helium lijkt chemisch op het element neon. Daarom staan deze elementen onder elkaar. Elk element heeft een nummer, dat is het atoomnummer. Het atoomnummer geeft de plaats aan in het periodiek systeem. Hieronder zie je het periodiek systeem van de elementen H 1 Periodiek systeem van de elementen He 2 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 3 Na 11 Mg 12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 4 K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36 5 Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I 53 Xe 54 6 Cs 55 Ba 56 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86 7 Fr 87 Ra 88 Ac 89 Db 104 Jl 105 Rf 106 Bh 107 Hn 108 Mt 109 Uun 110 Uuu 111 Uub 112 Uut 11 3 Uuq 114 Uup 115 Uuh 116 Uus 117 Uuo 118 Ce 58 Pr 59 Nd 60 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71 Th 90 Pa 91 U 92 Np 93 Pu 94 Am 95 Cm 96 Bk 97 Cr 98 Es 99 Fm 100 Md 101 No 102 Lr 103 Tabel 3. Periodiek systeem van de elementen. Van links naar rechts zie je achttien genummerde kolommen, we noemen ze groepen. Waterstof (symbool H) staat in groep 1 en aluminium (symbool Al) staat in groep 13. Er zijn groepen die een naam hebben: De elementen uit groep 1 noemen we de alkalimetalen (behalve waterstof). De elementen uit groep 2 noemen we aardalkalimetalen. De elementen uit groep 17 noemen we halogenen. De elementen uit groep 18 noemen we edelgassen. Van boven naar beneden heb je etages, we noemen ze perioden. Vandaar dat in de Duitse taal het periodiek systeem ook wel Periodensystem wordt genoemd. Er zijn op dit moment zeven perioden. De elementen met atoomnummer 58 tot en met 71 worden de lanthaniden genoemd en de elementen met atoomnummer 90 tot en met 103 worden de actiniden genoemd. Het aantal elementen is in de vorige eeuw sterk gegroeid. Dat komt doordat de mens veel elementen kunstmatig heeft bereid. Dat betekent dat deze elementen niet in de 9

7 natuur voorkomen. Om een nieuw element te kunnen bereiden is zeer veel geld en onderzoek nodig. De elementen die kunstmatig bereid worden zijn vaak niet stabiel. Dat betekent dat ze een kort leventje hebben. Het periodiek systeem is door Mendeljev opgesteld. Vragen 13. Een halogeenlamp bevat een zeer kleine hoeveelheid van een halogeen. Geef de formules van de halogenen met de atoomnummers 9, 17, 35 en In welke groep en periode staat koolstof? Groep: Periode: 15. In welke groep en periode staat broom? Groep: Periode: Figuur 2. Een halogeenlamp. 16. Lijkt het element calcium chemisch op barium? Leg je antwoord uit. 17. Hoeveel elementen zijn er op dit moment bekend? 18. Waarom zal waterstof niet een alkalimetaal zijn? 19. Geef de namen en formules van de edelgassen met atoomnummer 2, 10, 18, 36 en 54 en

8 20. In een sierraad bevindt zich een element met atoomnummer 47. Om welk element gaat het? 21. Wat zijn drie toepassingen van het element kalium? 22. Wat zijn drie toepassingen van het element tantaal? 23. Wie heeft het element magnesium ontdekt? 24. Geef een korte beschrijving van de Rus Mendeljev. 25. Hoe hoog is het smeltpunt van zuurstof o C? 26. Hoe hoog is het kookpunt van koolstof in o C? 11

9 4. De bouw van het atoom Een atoom is opgebouwd uit twee delen, een elektronenwolk en een kern. In de elektronenwolk bewegen de elektronen (kort weergegeven als e - ). Elektronen zijn kleine deeltjes die zorgen voor de eigenschap van een atoom. Elektronen bepalen of een atoom aan een ander atoom koppelt en dus of er een chemische reactie optreedt. Misschien heb je wel eens vuurwerk afgestoken. Als je vuurwerk afsteekt, treedt er een chemische reactie op. Bij een chemische reactie ontstaan één of meer nieuwe stoffen. De elektronen vliegen om de kern met een snelheid van 2000 kilometer per seconde. Een elektron draait (7 biljard) keer per seconde om de kern. Zelfs in een miljoenste seconde draait een elektron 7000 miljoen rondjes om de kern! In een kern zitten kleine deeltjes. Dit zijn protonen (kort weergegeven als p + ) en neutronen (kort weergegeven als n o ). De protonen en neutronen bepalen voor een groot deel de massa van een atoom. Een atoom is heel klein. We weten niet precies hoe een atoom eruit ziet. Omdat we niet precies een juiste voorstelling van een atoom kunnen weergeven, maken we gebruik van een model. We gaan het atoommodel van het element natrium nader onderzoeken. In het periodiek systeem van de elementen achter in dit boek kun je het element natrium vinden. Voor het gemak is natrium met gegevens hieronder weergegeven. massagetal atoomnummer Na Figuur 3. Massagetal en atoomnummer van het element natrium. Het bovenste getal geeft het (afgeronde) massagetal weer. In tabel 4 op bladzijde 13 vind je massagetallen van natrium en andere elementen. Ook in het periodiek systeem zijn de massagetallen vermeld. Het massagetal is gelijk aan het aantal protonen en neutronen. Het massagetal wordt ook vaak achter het atoom genoteerd, bijvoorbeeld Na-23. Het onderste getal geeft het atoomnummer weer. Dit is de plaats in het periodiek systeem, maar dit geeft ook het aantal protonen weer. Bij een atoom geldt dat het aantal elektronen gelijk is aan het aantal protonen. Protonen hebben een positieve lading en elektronen hebben een negatieve lading. Een atoom in het geheel is elektrisch neutraal. Neutronen hebben geen lading. 12

10 Hieronder is het atoommodel van natrium weergegeven. Let op dat het gaat om een model. De werkelijkheid is totaal anders. Met dit atoommodel kunnen we eigenschappen van natrium verklaren. In de volgende paragraaf leer je hoe de elektronenwolk is opgebouwd. Dat is ook volgens een model. In een atoommodel geef je altijd het aantal protonen, neutronen en elektronen aan. Atoommodel van natrium Aantal protonen (p + ) = 11 (gelijk aan atoomnummer) Aantal neutronen (n o ) = 12 (massagetal aantal protonen) Aantal elektronen (e - ) = 11 (gelijk aan aantal protonen) In de kern in de elektronenwolk 22,99 Na 11 p + 12 n o 11e - 11 Figuur 4. Atoommodel natrium. element massagetal element massagetal element massagetal aluminium 27 goud 197 koolstof 12 argon 40 fosfor 31 magnesium 24 barium 137 kalium 39 natrium 23 broom 80 helium 4 stikstof 14 calcium 40 koper 64 waterstof 1 chloor 36 jood 127 zuurstof 16 fluor 19 kwik 201 zwavel 32 Tabel 4. Massagetallen van veel gebruikte elementen. Meerdere massagetallen vind je in het periodiek systeem achter in dit boek. Deze massagetallen (relatieve atoommassa genoemd in het periodiek systeem) moet je soms afronden. Protonen en neutronen hebben een massa, die we 1 stellen. Elektronen hebben ook een massa, maar deze is verwaarloosbaar. Elektronen en protonen trekken elkaar aan. Protonen stoten elkaar onderling af. Daarom zitten er in de kern neutronen. 13

11 Deze houden de protonen bij elkaar. In tabel 5 vind je alle eigenschappen van de atoomdeeltjes, waar ze zich bevinden en de notaties. deeltje massa lading waar in het atoom? notatie proton 1 1+ in de kern p + neutron 1 0 in de kern n o elektron vrijwel in de elektronenwolk e - Tabel 5. De eigenschappen van de deeltjes van een atoom met bijbehorende plaatsen in het atoom en notaties. Vragen 27. Wat is het massagetal van helium? 28. Welke twee deeltjes bevinden zich in de kern van een atoom? 29. Het massagetal van kalium is 39 en het atoomnummer is 19. Teken het atoommodel van kalium en geef het juiste aantal protonen, neutronen en elektronen aan. 30. Hoeveel protonen, neutronen en elektronen heeft een waterstofatoom? aantal protonen: aantal neutronen: aantal elektronen: 31. Hoeveel protonen, neutronen en elektronen heeft een waterstofmolecuul? aantal protonen: aantal neutronen: aantal elektronen: 14

12 32. Teken het atoommodel van koolstof met behulp van de gegevens uit het periodiek systeem. 33. In de kern van een koolstofatoom bevinden zich zes protonen. De lading van één proton is 1+. Hoe groot is de lading van een koolstofkern? 34. Hoe groot is de lading van een kwikkern? 35. Vul de ontbrekende gegevens in: atoom symbool van het element atoomnummer aantal protonen aantal neutronen aantal elektronen neon Si broom

13 5. De elektronenwolk In de elektronenwolk zitten elektronen. De elektronen bepalen de eigenschappen van het atoom. De elektronen bewegen in banen om de kern. Deze banen worden ook wel schillen genoemd. In elke schil kan een maximaal aantal elektronen. Dit is aangegeven in tabel 6. naam van de schil maximum aantal elektronen in de schil K schil 2 L schil 8 M schil 8 N schil 18 Tabel 6. Het maximum aantal elektronen per schil. Hoe gaan we nu een atoommodel tekenen waarbij ook de schillen zijn gevuld met elektronen? Als voorbeeld nemen we een atoom helium. Helium heeft massagetal 4 en atoomnummer 2. Er zijn dus twee protonen en twee neutronen in de kern. Het aantal elektronen is gelijk aan het aantal protonen. Een heliumatoom heeft dus twee elektronen in de elektronenwolk. In de eerste schil kunnen maximaal twee elektronen (dat is de K schil). Dat komt dus goed uit, nu is deze vol. We kunnen het volledige atoommodel nu als volgt weergeven: Joepie ik ben een elektron! = schil = elektron = kern K schil 2 p + 2 n o Ik ben ook een elektron hoor! 4,003 He 2 Figuur 5. Het volledige atoommodel van helium. De elektronen zijn voorgesteld als kleine rode bolletjes. Merk op dat de elektronen zo ver mogelijk van elkaar verwijderd zijn. Ze zijn negatief en stoten elkaar af. De K - schil is met een groene gestippelde lijn weergegeven. Als de K - schil vol is gaan elektronen die verder verdeeld moeten worden in de L - schil. Als deze vol is gaan elektronen verdeeld worden in de M schil. Tenslotte wordt de N - schil gevuld. Maar dan moet je natuurlijk wel genoeg elektronen hebben. 16

14 Bedenk dat we het model dat we in de derde klas gebruiken sterk vereenvoudigd is, de werkelijkheid is gecompliceerder. We gaan nog een voorbeeld bekijken. In dit geval gaan we het volledige atoommodel van koolstof tekenen. Als we het volledige atoommodel van koolstof gaan tekenen, moeten we eerst uitzoeken hoeveel protonen, hoeveel neutronen en hoeveel elektronen koolstof heeft. Koolstof staat op plaats zes in het periodiek systeem. Er zitten dus zes protonen in de kern. Er zijn dan ook zes elektronen in de elektronenwolk. Uit tabel 4 blijkt dat koolstof een massagetal twaalf heeft. Koolstof heeft dus zes neutronen (massagetal = protonen + neutronen). L K 12,01 C 6 6 p + 6 n o = schil = elektron = kern Figuur 6. Het volledige atoommodel van koolstof. In de kern zitten zes protonen en zes neutronen. De elektronenwolk bestaat uit de K schil met twee elektronen en de L schil met 4 elektronen. De schillen hebben in de tekening een groene kleur. Er kunnen meer elektronen in de L schil, maar er zijn niet meer elektronen. Daarom blijft de rest van de L schil leeg. De N schil wordt helemaal niet gevuld. Daarom is deze niet getekend. In plaats van een tekening, mag je de elektronenverdeling van koolstof ook weergeven op een verkorte manier, namelijk als volgt: (2,4,0,0). Als je op deze manier het volledige atoommodel van koolstof noteert, gaat dat als volgt: 6p +, 6n o en de elektronenverdeling (2,4,0,0). Een elektronenverdeling wordt ook wel elektronenconfiguratie genoemd. De elektronenverdeling kun je terugvinden in het periodiek systeem van de elementen. In de eerste periode vind je twee elementen, in de K schil kunnen ook twee elektronen. Dat correspondeert dus met elkaar. In de tweede periode vind je acht elementen, vergelijk met de L schil, daar kunnen acht elektronen in. Evenzo voor de M schil en in de laatste schil kunnen achttien elektronen. In de vierde periode vind je dan ook achttien elementen. In de derde klas behandelen we atoommodellen van elementen tot en met atoomnummer 36. Er zijn meerdere 17

15 schillen, maar de complexiteit neemt toe als je verder dan element met atoomnummer 36 gaat. De elektronenverdeling zegt iets over de chemische eigenschappen van de stof. Een volle buitenste schil geeft aan dat een atoom niet meer makkelijk reageert met een ander atoom. Een atoom met een volle buitenste baan is chemisch stabiel. We zeggen dat een atoom met een volledig gevulde buitenste baan een edelgasconfiguratie heeft. Vragen 36. Teken het volledige atoommodel van argon. 37. Teken het volledige atoommodel van zwavel. 38. Geef de verkorte notatie voor het volledige atoommodel van broom. Aantal p + : Aantal n o : Elektronenverdeling (,,, ) 18

16 39. Geef de verkorte notatie voor het volledige atoommodel van natrium. Aantal p + : Aantal n o : Elektronenverdeling (,,, ) 40. Wat wordt bedoeld met edelgasconfiguratie? 41. Leg uit of een heliumatoom edelgasconfiguratie heeft. 42. Vul de ontbrekende gegevens in: element symbool massagetal aantal protonen zuurstof aantal neutronen aantal elektronen in de K- schil L- schil M- schil magnesium waterstof boor stikstof fosfor aluminium 19

17 43. Verbranding is een reactie met zuurstof. Dan koppelt een molecuul zuurstof bijvoorbeeld aan een ander atoom. Leg uit of je het element neon kunt verbranden. 44. Vroeger werden Zeppelins met waterstof gevuld omdat waterstof een gas is met een kleine dichtheid. Zeppelin de Hindenburg explodeerde op 6 mei Er kwamen 36 mensen om het leven. De Hindenburg was gevuld met m 3 waterstof. a. Geef de formule van waterstof. b. Leg uit waarom Zeppelins tegenwoordig niet meer met waterstof gevuld worden. Tegenwoordig vult met zeppelins met heliumgas. c. Geef twee redenen waarom men kiest voor heliumgas. 45. Leg uit of een edelgas altijd edelgasconfiguratie heeft. 46. Leg uit in welke groep van het periodiek systeem de elementen staan die altijd een edelgasconfiguratie hebben. 20

18 6. Ionen Als een atoom elektronen afstaat, ontstaat er een atoom met een positieve lading. Denk maar eens na; een elektron heeft een negatieve lading, de lading van de protonen is in overschot als je negatieve lading weghaalt. Voorbeeld Natrium Aantal protonen = 11 Aantal elektronen = 11 Bij een atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen p e Dit elektron wordt afgestaan. M L K Dit elektron wordt afgestaan, op deze manier ontstaat een volle buitenste schil (L schil). 11 p + 12 n o = schil = elektron = kern 22,99 Na 11 Figuur 7. Atoommodel van natrium waarbij een elektron wordt afgestaan. Door het elektron uit de buitenste baan af te staan, ontstaat er een volle buitenste baan, een edelgasconfiguratie. Het atoom is dan stabieler. Echter we noemen het nu niet meer een atoom (bij een atoom is het aantal protonen en elektronen gelijk), maar een ion. Een ion is een geladen atoom. Omdat natrium een elektron afstaat (en dus een negatief deeltje minder heeft) krijgt het natriumion een lading van 1+. We noteren dat als Na 1+. Het natriumion is een positief ion. 21

19 De lading van een ion staat altijd rechts boven het symbool. Na + lading van het ion symbool Als een atoom een elektron opneemt, ontstaat een negatief ion. Natrium kan dat ene elektron afstaan aan een atoom dat graag een elektron opneemt. Op deze manier kunnen stoffen koppelen en kunnen nieuwe stoffen ontstaan. De meeste ionen worden genoemd naar het overeenkomstige atoom, bijvoorbeeld natrium is de naam van het atoom en natriumion de naam van het bijbehorende ion. Er zijn een aantal ionen die een specifieke naam hebben. Je vindt deze in tabel 7. naam atoom formule ion naam ion fluor F - fluoride chloor Cl - chloride broom Br - bromide jood I - jodide zwavel S 2- sulfide zuurstof O 2- oxide Tabel 7. Namen en formules van negatieve ionen. Lading van een ion bepalen Figuur 8. Fluoride in tandpasta. Bepalen van de lading van een ion kan op vier manieren. 1. Plaats in het periodiek systeem (kijken naar de groep). Voorbeeld: natrium staat in groep 1, dat betekent dat natrium 1 elektron in de buitenste baan heeft. Deze zal worden afgestaan om een volle buitenste baan te krijgen. De lading wordt dan 1+. Atomen van de elementen uit groep 1 vormen ionen met een lading 1+ Atomen van de elementen uit groep 2 vormen ionen met een lading 2+ Atomen van de elementen uit groep 16 vormen ionen met een lading 2 - Atomen van de elementen uit groep 17 vormen ionen met een lading 1-2. Tekenen van het volledige atoommodel en bekijken hoeveel elektronen moeten worden toegevoegd of afgestaan om een volle buitenste baan te krijgen. Voorbeeld: zie figuur 7. Er moet één elektron uit de buitenste baan worden verwijderd. De lading wordt dan

20 3. Noteren van de verkorte elektronenverdeling en bekijken hoeveel elektronen moeten worden toegevoegd of afgestaan om een volle buitenste baan te krijgen. Voorbeeld: Natrium heeft de elektronenverdeling (2,8,1,0). Het laatste elektron (uit de M schil) zal worden verwijderd. De lading wordt dan Het kleinste aantal stapjes tellen dat een atoom verwijderd is van groep 18. Voorbeeld: natrium staat op plaats 11 (atoomnummer 11) en moet naar plaats 10 (atoomnummer 10), het dichtstbijzijnde edelgas. Dat is dus één stapje en dus moet natrium 1 elektron afstaan. De lading wordt dan 1+. Opmerking, je kunt vanaf natrium ook zeven stappen zetten en vervolgens op argon te komen, maar die weg is niet de kortste weg en daarom niet toegestaan H 1 Periodiek systeem van de elementen He 2 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 3 Na 11 Mg 12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 4 K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36 5 Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I 53 Xe 54 6 Cs 55 Ba 56 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86 7 Fr 87 Ra 88 Ac 89 Db 104 Jl 105 Rf 106 Bh 107 Hn 108 Mt 109 Uun 110 Uuu 111 Uub 112 Uut 11 3 Uuq 114 Uup 115 Uuh 116 Uus 117 Uuo 118 In tabel 8 vind je een algemeen overzicht van de ionen. Je kunt aflezen dat als atomen uit groep 1 een ion vormen, deze een lading krijgen van 1+. Voor de atomen uit groep 2 van het periodiek systeem geldt dat de ionen een lading van 2+ krijgen. Er zijn ook atomen die verschillende ladingen kunnen aannemen, zo bestaan bijvoorbeeld Fe 2+ en Fe 3+. We gaan hier niet verder op in. Rechts in het periodiek systeem staan de atomen die negatieve ionen kunnen vormen (behalve de edelgassen!). De edelgassen kunnen geen lading krijgen. Deze hebben al een volle buitenste baan en hebben dus een edelgasconfiguratie. groep voorbeelden van ionen lading van de ionen 1 H +, Li +, Na Mg 2+, Ca 2+, Ba O 2-, S 2-, Se F -, Cl -, Br - 1- Tabel 8. Overzicht van formules en ladingen van ionen. 23

21 Vragen 47. Leg uit wat een ion is. 48. Wat is de lading van het oxideion? Noteer ook de formule van het oxideion. 49. Wat is de lading van het calciumion? Noteer ook de formule van het calciumion. 50. Wat is de lading van het kaliumion? Noteer ook de formule van het kaliumion. 51. Leg uit waarom edelgassen geen ionen vormen. 52. Vul de ontbrekende gegevens in. ion aantal protonen aantal neutronen aantal elektronen formule van het ion kaliumion 19 fluorideion waterstofion H + bromideion 24

22 53. Als zuurstof twee elektronen opneemt, wordt het een ion. We noemen dat het oxideion. Zuurstof neemt dus twee elektronen op en krijgt daardoor de edelgasconfiguratie. Zuurstof heeft dan dezelfde edelgasconfiguratie als neon. Vul in de volgende tabel de namen in van de edelgassen waarvan ionen dezelfde elektronenverdeling hebben. Zuurstof is al voorgedaan. Geef ook de naam van het ion en de verkorte notatie van de elektronenverdeling. naam van het ion formule van het ion edelgas met dezelfde elektronenconfiguratie verkorte notatie elektronenverdeling oxideion O 2- neon (2,8) Ca 2+ Be 2+ (2) Na + bromideion aluminiumion H Vul de ontbrekende gegevens in. element symbool aantal elektronen dat kan worden afgestaan aantal elektronen dat kan worden opgenomen formule van het ion dat ontstaat als elektronen worden opgenomen/afgestaan magnesium Mg 2 0 Mg 2+ fluor zwavel 2 barium 25

23 7. Metalen en niet metalen Links in het periodiek systeem staan de elementen die we tot de metalen rekenen. Waterstof is geen metaal, dat is dus een uitzondering op de rest van de elementen die links staan. Metalen zijn stoffen die warmte en elektrische stroom goed geleiden. Bovendien hebben ze glans, zijn ze pletbaar en rekbaar. Als metaalatomen overgaan in een metaalion, hebben ze altijd een positieve lading. De niet metalen staan rechts in het periodiek systeem. Als niet metaalatomen in nietmetaalionen worden omgezet zijn ze meestal negatief geladen. Vragen 55. In het periodiek systeem staan metaalatomen en niet-metaalatomen. De niet metaalatomen zijn: He, B, C, N,O, F, Ne, Si, P, S, Cl, Ar, Ge, As, Se, Br, Kr, Sb, Te, I, Xe, At, Rn en H. Kleur in het periodiek systeem hieronder de niet-metalen rood en de metalen blauw H 1 Periodiek systeem van de elementen He 2 2 Li 3 Be 4 B 5 C 6 N 7 O 8 F 9 Ne 10 3 Na 11 Mg 12 Al 13 Si 14 P 15 S 16 Cl 17 Ar 18 4 K 19 Ca 20 Sc 21 Ti 22 V 23 Cr 24 Mn 25 Fe 26 Co 27 Ni 28 Cu 29 Zn 30 Ga 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36 5 Rb 37 Sr 38 Y 39 Zr 40 Nb 41 Mo 42 Tc 43 Ru 44 Rh 45 Pd 46 Ag 47 Cd 48 In 49 Sn 50 Sb 51 Te 52 I 53 Xe 54 6 Cs 55 Ba 56 La 57 Hf 72 Ta 73 W 74 Re 75 Os 76 Ir 77 Pt 78 Au 79 Hg 80 Tl 81 Pb 82 Bi 83 Po 84 At 85 Rn 86 7 Fr 87 Ra 88 Ac 89 Db 104 Jl 105 Rf 106 Bh 107 Hn 108 Mt 109 Uun 110 Uuu 111 Uub 112 Uut 11 3 Uuq 114 Uup 115 Uuh 116 Uus 117 Uuo 118 Ce 58 Pr 59 Nd 60 Pm 61 Sm 62 Eu 63 Gd 64 Tb 65 Dy 66 Ho 67 Er 68 Tm 69 Yb 70 Lu 71 Th 90 Pa 91 U 92 Np 93 Pu 94 Am 95 Cm 96 Bk 97 Cr 98 Es 99 Fm 100 Md 101 No 102 Lr Geef vier eigenschappen van een metaal. 26

24 8. Zouten Als een natriumatoom een elektron afstaat, wordt natrium een ion. Het elektron dat afgestaan wordt, kan worden opgenomen door een atoom dat juist een elektron nodig heeft om de edelgasconfiguratie te krijgen. Zo kan een natriumatoom een elektron geven aan een chlooratoom. Op deze manier hebben beiden een volle buitenste baan. 1 elektron natriumatoom chlooratoom Joepie, ik krijg een elektron! Als deze overdracht van een elektron plaatsvindt, ontstaat er een nieuwe stof. Natrium en chloor worden aan elkaar gekoppeld en de stof natriumchloride ontstaat. In de naam van deze stof is eerst het metaalion genoemd en vervolgens het nietmetaalion. natriumion chlorideion Het niet-metaalion krijgt de uitgang ide zoals aangegeven wordt in tabel 7 op bladzijde 22. De stof die ontstaat als een metaalatoom aan een niet-metaalatoom koppelt noemen we een zout. Een zout bestaat dus uit ionen (een zout wordt ook wel ionaire stof genoemd). Voorbeelden van naamgeving Een kaliumatoom reageert met een zuurstofatoom, het zout wordt kaliumoxide genoemd. Een magnesiumatoom reageert met een zwavelatoom, het zout wordt magnesiumsulfide genoemd. Vragen metaalion + - Wij vormen samen het zout natriumchloride! 57. Geef de naam van het zout dat uit natriumionen en bromideionen is opgebouwd. niet metaalion 27

25 58. Geef de naam van het zout dat uit kaliumionen en chlorideionen is opgebouwd. 59. Geef de naam van het zout dat uit calciumionen en fluorideionen is opgebouwd. 60. Water bestaat uit waterstofatomen en zuurstofatomen. Leg uit of de stof water een zout is. 61. Een zout heeft de naam kaliumsulfide. Geef de formules van de ionen die in het zout kaliumsulfide voorkomen. 62. In het zout magnesiumfluoride komen magnesiumionen voor en fluorideionen. Magnesiumionen hebben een lading 2+. Leg uit of magnesiumionen twee elektronen hebben opgenomen of twee elektronen hebben afgestaan. 63. Leg uit waarom het zout heliumoxide niet bestaat. 64. Welke lading heeft het aluminiumion in het zout aluminiumbromide? 28

26 9. Practicum In de scheikundeles zul je vaak practicum moeten doen. Je hebt vast wel eens een practicum uitgevoerd bij het vak biologie. In de scheikundeles werk je vaak bij gevaarlijke stoffen en open vuur. Daarom gelden er regels bij een scheikundepracticum. In totaal zijn er vijfentwintig regels. De veiligheidsregels De labjas Als je een practicum hebt, pak je altijd de labjas met je eigen nummer! Hang je jas op aan het haakje van de labjas die je gepakt hebt. Ga zeer zorgvuldig met de labjas om. Meld direct als een labjas niet in orde is. 1. Draag een veiligheidsbril indien dit in het voorschrift is voorgeschreven of door de docent/onderwijsassistent wordt verplicht. 2. Draag een labjas altijd gesloten. 3. Bind lange haren bij elkaar als je met de gasbrander werkt. 4. Leg geen onnodige materialen op je tafel. 5. Werk rustig en gedisciplineerd. 6. Lees eerst goed wat je moet doen. 7. Vraag aan je docent of de onderwijsassistent als je iets niet snapt. 8. Volg uitsluitend de instructies van je docent of van de onderwijsassistent of het voorschrift. 9. Richt een reageerbuis nooit op jezelf of op een ander. 10. Proef nooit van stoffen. 11. Ruik heel voorzichtig aan stoffen als dat is toegestaan. 12. Eet en drink niet in het practicumlokaal. 13. Wees bewust van wat je door de gootsteen gooit. Lever milieuvervuilende stoffen na afloop van het practicum in. 14. Ruim altijd gemorste chemicaliën op (altijd melden als je gevaarlijke chemicaliën morst). 15. Schrijf op glaswerk wat er in zit. 16. Gebruik nooit beschadigd glaswerk. 17. Ruim gebroken glaswerk direct op (in de glasbak) 18. Schenk uit een flesje met het etiket naar boven. 19. Sluit een pot of fles af direct weer af met de bijbehorende stop. 20. Wees bewust van waar de nooduitgang is. 21. Wees bewust van waar de branddeken/(oog)douche is. 22. Wees bewust van waar de EHBO kist hangt. 23. Papiertjes, afgebrande lucifers e.d. na afloop in de afvalbak deponeren. 24. Laat je werktafel altijd schoon en droog achter. 25. Was na afloop je handen. In de lessen zul je vaak met stoffen werken. Vele stoffen zijn brandgevaarlijk en giftig. Daarom is het van groot belang dat je de instructies goed opvolgt. Voer daarom een proef niet uit als je het voorschrift niet goed hebt doorgelezen! 29

27 Vragen 65. Een pictogram is een symbool of afbeelding dat de plaats inneemt van een tekst. Noteer onder elk pictogram het juiste cijfer. Kies uit de bijschriften: (1) ontplofbaar (2) corrosief (3) giftig (4) milieugevaarlijk (5) schadelijk (6) brand bevorderend Een leerling morst een beetje zoutzuur op tafel. Wat moet hij/zij doen? 67. In de afbeelding hieronder zie je het etiket van een pot met bariumhydroxide. Op welk gevaar je moet letten als je met bariumhydroxide werkt? 68. Maak een plattegrond van het lokaal in je practicumschrift. Geef in je plattegrond de volgende noodvoorzieningen aan: nooddouche, oogdouche, branddeken, EHBO-koffer, noodstop, nooduitgang en brandblusser. Figuur. 9 Noodstop. Figuur 10. Douche. Figuur 11. Brandblusser. 30

28 Waarnemingen doen Tijdens een practicum doe je waarnemingen. Als je een practicumverslag schrijft, noteer je bij je waarnemingen wat je tijdens het practicum hebt gezien, geroken, gevoeld of gehoord. Je kunt bijvoorbeeld vuurverschijnselen hebben gezien of een kleine explosie hebben gehoord, ook kun je voelen of een reageerbuis warm is geworden. Figuur 12. Waarnemingen doen I. Figuur 13. Waarnemingen doen II. In figuur 12 kun je zien dat er vuurverschijnselen te zien zijn, je ziet een zwarte stof aan de rand. In het midden is de stof wit, maar ook een deel is daar zwart en bruin. Je merkt ook dat er warmte vrijkomt. Je mag echter niet als waarneming noteren dat je een stof ziet verbranden. Verbranding is een conclusie. In de biologieles heb je namelijk geleerd dat verbranding een reactie met zuurstof is. Je kunt een reactie met zuurstofmoleculen niet waarnemen. Je ziet wel vuurverschijnselen en merkt dat de omgeving warmer wordt. In figuur 13 zie je een gele stof in een andere heldere vloeistof. Je mag niet opschrijven dat je een gele stof ziet in water, want dat de andere stof water is, kun je niet met zekerheid zeggen. Conclusies trekken In een verslag van een practicum trek je een conclusie. Bij een conclusie heb je nagedacht over wat je hebt zien gebeuren. Je zegt dan bijvoorbeeld dat je een kaars hebt zien branden. Als je een beetje water verwarmt, gaat het borrelen. Dat is een waarneming. Je kunt de temperatuur meten waarbij het water begint te borrelen. Dat is bij 100 o C. Je leest de temperatuur op de thermometer af, dat is een waarneming, maar jij bedenkt dat deze temperatuur een bijzondere temperatuur is, namelijk het kookpunt. Je conclusie is dan dat het kookpunt van water 100 o C is. Als je een practicum hebt uitgevoerd, schrijf je vervolgens een verslag. In een verslag komen telkens onderdelen terug. Je zit deze onderdelen hier vetgedrukt met een korte toelichting. 31

29 Een practicumverslag 1. Titel en nummer Hier geef je kort en bondig aan waar het practicum over gaat en welk nummer het practicum heeft. 2. Doel Hierin geef je aan wat en waarom je iets onderzoekt. 3. Inleiding Hierin geef je het kader van je onderzoek weer. Volgende onderdelen komen hier aan bod: a) hoofd- en deelvragen Je stelt jezelf hier een vraag, bijvoorbeeld hoe hoog is het kookpunt van water? Deelvragen kunnen dan zijn: is het kookpunt van water overal op aarde gelijk? Is het kookpunt van water afhankelijk van de luchtdruk? b) hypothese Je geeft hier aan wat je verwacht. c) theoretische achtergrond Hier beschrijf je wat er zoal bekend is. Je moet dan vaak literatuur raadplegen. Dat kan zijn een boek, een blad maar ook internet. Je noteert de theorie op een wijze die voor jou en een ander begrijpelijk is. 4. Methode Hier geef je aan hoe je het practicum hebt uitgevoerd (een ander moet met deze beschrijving dezelfde resultaten kunnen reproduceren). De volgende indeling wordt gehanteerd: a) benodigdheden Je noteert hierbij de materialen die je gebruikt, maar ook de chemicaliën. Ook moet je de hoeveelheid chemicaliën die gebruikt is tijdens het practicum vermelden. De materialen en chemicaliën worden apart opgeschreven. 32

30 b) werkwijze Hier vermeld je stap voor stap hoe het practicum wordt uitgevoerd. c) tekening van de opstelling De tekening teken je met potlood. Ook benoem je de onderdelen in je tekening = mannetje 2 = klem 3 = bolkolf 4 = statief 5. De resultaten Hier geef je de uitkomsten ordelijk cijfermatig en/of grafisch weer door middel van a) waarnemingen Hier noteer je alles wat je waarneemt, dus ziet, ruikt en hoort. Je hoort bijvoorbeeld een knal of je ziet een oplossing rood worden. b) een tabel In een tabel noteer je meetwaarden. Eenheden schrijf je nooit achter de meetwaarde in de tabel. Grootheid en eenheid noteer je in de bovenste cellen van een tabel. Een tabel heeft altijd een titel. Als je in een verslag meerdere tabellen gebruikt, moet je ze nummeren. tijd temperatuur 0 s 10 o C 10 s 15 o C 20 s 20 o C 30 s 25 o C Tabel 1. temperatuur gemeten tijdens het het verwarmen van water. Hierboven een foute tabelindeling. tijd in s temperatuur in o C Tabel 2. temperatuur gemeten tijdens het verwarmen van water. Hierboven een juiste tabelindeling. 33

31 Temperatuur in o C Scheikunde Chemie op school Hoofdstuk 1 De bouw van stoffen c) een grafiek of diagram In een grafiek of diagram vermeld je altijd de grootheid en eenheid bij elke as. Ook moet je er voor zorgen dat de assen gelijkmatig verdeeld zijn. Als je in een grafiek of diagram de tijd moet verwerken, staat deze altijd op de horizontale as. Trek een zo goed mogelijke vloeiende lijn met potlood door de punten van een grafiek (of anders evenveel punten boven en onder de lijn). Bij interpoleren lees je een waarde af tussen de meetpunten op de lijn in een grafiek. Bij extrapoleren lees je een waarde af in het verlengde van de lijn van je grafiek. Een grafiek teken je altijd op ruitjespapier. Een grafiek heeft ook een titel. Als je meerdere grafieken in je verslag verwerkt, moet je ze nummeren Conclusie Tijd in seconden Titel: gemeten temperatuur tijdens het verwarmen van water. Hier geef je aan wat je uit je resultaten kunt concluderen. Beargumenteer duidelijk waarom. De conclusie is een antwoord op je hoofdvraag. 7. Discussie Hier bespreek je de resultaten. Klopt je verwachting met de hypothese? Hoe betrouwbaar zijn ze en wat kun je eruit afleiden? Wat ging er goed en wat ging er niet goed? Op welke punten is het practicum te verbeteren? Wat zijn aanbevelingen voor vervolgonderzoek? 8. Literatuurlijst Hier geef je aan welke bronnen (artikelen, internet, boeken) je hebt gebruikt. Omschrijf de bronnen zodanig dat een ander de informatie makkelijk kan terugvinden. Bij meerdere (internet)bronnen noteer je ze op alfabetische volgorde. 34

32 9. Het logboek Hier geef je gedetailleerd aan wanneer je het practicum hebt uitgevoerd. Als je een grote proef in een tweetal uitvoert, noteer je ook wie wat heeft gedaan. Bij elk practicum is aangegeven welke onderdelen in het practicumverslag aan bod moeten komen. Soms staan er vragen bij een practicum. De antwoorden van die vragen schrijf je aan het einde van je verslag. Vragen 69. Loes schrijft in haar verslag een waarneming: het water verdampt en het water wordt steeds minder. Leg uit wat niet juist is aan deze waarneming. 70. Geef bij de volgende uitspraken aan met een kruisje in het vak of het gaat om een waarneming of een conclusie. uitspraak waarneming conclusie een kaars brandt een vat met water kookt de kleur van de oplossing wordt blauw water condenseert op het glas een scheikundedocent kookt van woede een ijsklontje smelt een reageerbuis wordt warm 35

33 71. Bij een verslag schrijft Joke bij haar literatuurlijst internet. Waarom is het onvoldoende om alleen internet bij het onderdeel literatuurlijst van het verslag te vermelden? 72. Lees de onderstaande tekst. De brandweer heeft tijdens een grote brand in een groene loods 70 kippen gered. Een grote zwarte pluim rook was in de verre omtrek te zien. Het vuur verspreidde snel om zich heen. Naast de loods was ook een stapel hout verbrand. Overal lagen stukjes asbest. Noteer alle waarnemingen die je in dit stukje tekst tegenkomt. In deze syllabus zijn de practica als volgt weergegeven: demonstratiepracticum of leerlingenpracticum welke practicumonderdelen in je verslag verwerkt moeten worden tijdsduur Leerlingenpracticum verslag 1, 2, 3, 4a, 4b, 5, 6 30 minuten De scheikundeproef Practicum 0 verslag schrijven na afloop titel van het practicum nummer van het practicum Alle verslagen schrijf je in een practicumschrift. 36

34 Demonstratiepracticum verslag 1, 2, 3b, 4a, 4b, 5, 6,9 20 minuten Koolstof uit eierschalen. Practicum 1 Een eierschaal bestaat uit verschillende stoffen. In deze stoffen komen verschillende elementen voor. De docent zal in de zuurkast een practicum doen waaruit blijkt dat het element koolstof in eierschalen voorkomt. De eierschalen van twee tot drie eieren worden fijngemalen tot poeder. Er wordt 2,0 gram eierschaalpoeder afgewogen en dit wordt gemengd met 0,93 gram magnesiumpoeder door het in een vijzel samen te wrijven. Op een stoeptegel in de zuurkast wordt er een hoopje van gemaakt. Met een gasbrander wordt het hoopje van bovenaf verhit. Na afloop wordt het reactiemengsel afgekoeld en in een bekerglas geschept. Vervolgens wordt er een scheutje 10% zoutzuur overheen gegoten. Als het bruisen is gestopt, wordt het mengsel gefiltreerd. Er blijft koolstof over. Figuur 15. Het element koolstof op filtreerpapier. Figuur 14. Een heftige reactie tussen magnesiumpoeder en eierschaalpoeder. 37

35 Nu moet je een verslag schrijven. Dit is al voor een deel voor je gedaan. Neem de vetgedrukte kopjes over en onderstreep deze. Neem de overige tekst over, schrijf netjes en vul de ontbrekende gegevens aan. 1. Titel: Koolstof uit eierschalen Nummer: 1 2. Doel: Onderzoeken of het element koolstof in eierschalen voorkomt. 3. Hypothese: We verwachten dat in eierschalen het element koolstof voorkomt. 4. Methode: 5. Resultaten: 6. Conclusie: 7. niet van toepassing 8. niet van toepassing 9. Logboek: het practicum is uitgevoerd op: Vragen bij het verslag 1. Wat is het symbool van het element koolstof? En wat is het symbool van het element magnesium? 2. Is magnesium een metaal? 3. Leg uit of zoutzuur ook een element is. 4. Waarom is de eierschaal niet zwart als er koolstof in zit? 38

36 Demonstratiepracticum verslag 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c, 5, 6 15 minuten De bereiding van koper Practicum 2 Een reageerbuis wordt gevuld met koperoxide. In de reageerbuis wordt aardgas geblazen. Het koperoxide wordt door een gasvlam verhit. Het overtollige aardgas wordt verbrand. Door middel van een glazen buisje wordt aardgas in de reageerbuis gebracht. Het overtollige aardgas wordt verbrand. Het koperoxide wordt omgezet in koper. Een gasbrander zegt tegen een brandende lucifer: Wij zijn voor elkaar bestemd. Daar ga ik wel van uit zegt de lucifer. Figuur 16. Bereiden van koper. Vragen bij het verslag 1. Waarom wordt het overtollige aardgas verbrand? 2. Op welke plaats in de reageerbuis wordt het meeste koper gevormd? 3. Welke veiligheidsmaatregelen heeft de docent genomen om dit practicum te doen? 4. Geef twee toepassingen van koper. 39

37 Wat moet je kennen en kunnen voor de toets 1. Je weet dat atomen moleculen kunnen vormen. 2. Je weet wat een element is en kent de namen en symbolen van de elementen uit tabel Je weet dat elementen gerangschikt zijn in het periodiek systeem van de elementen. 4. Je weet dat elementen die chemisch op elkaar lijken onder elkaar zijn gezet in het periodiek systeem van de elementen en je kent de uitzondering waterstof. 5. Je weet wat groepen en perioden zijn en kunt elementen in een groep en periode plaatsen. 6. Je weet dat er een verdeling is van metaalatomen en niet-metaalatomen in het periodiek systeem van de elementen. 7. Je weet dat het atoomnummer het aantal protonen aangeeft. 8. Je weet dat protonen en neutronen samen het massagetal van het atoom vormen. 9. Je kunt het aantal neutronen berekenen als het massagetal en het atoomnummer bekend is. 10. Je kunt het aantal protonen berekenen als het aantal neutronen en het massagetal bekend is. 11. Je weet dat de kern is opgebouwd uit protonen en neutronen (behalve waterstof). 12. Je weet dat een neutron geen lading heeft en dat het symbool n o is. 13. Je weet dat een proton positief geladen is en dat het symbool p + is. 14. Je weet dat een elektron negatief geladen is en dat het symbool e - is. 15. Je kent de zeven formules van de elementen zuurstof, waterstof, stikstof, fluor, chloor, jood en broom. 16. Je weet dat de elektronen in schillen in de elektronenwolk zitten. 17. Je weet dat in de K-schil maximaal 2 elektronen geplaatst kunnen worden, in de L-schil maximaal 8, in de M-schil maximaal 8 en in de L-schil maximaal Je weet wat bedoeld wordt met elektronenconfiguratie. 19. Je weet wat ionen zijn. 20. Je kunt de lading van een ion bepalen. 21. Je weet wat bedoeld wordt met edelgasconfiguratie. 22. Je kent de namen oxide, sulfide, bromide, fluoride, chloride, jodide en de bijbehorende ionenformules. 23. Je kunt uitleggen wat een zout is. 24. Je kent de namen van eenvoudige zouten. 25. Je kunt de practicumregels toelichten. 26. Je kent de betekenis van de pictogrammen die gebruikt worden voor chemicaliën om gevaren mee aan te duiden. 27. Je kunt de onderdelen van een practicumverslag geven. 28. Je kent het verschil tussen een waarneming en een conclusie. 40

38 Test je kennis H/V 1 a. Wat is het symbool van het element calcium? b. Hoeveel elektronen heeft een calciumatoom? c. Teken het volledige atoommodel van een calciumatoom. d. Geef de formule van het calciumion. e. Hoeveel elektronen heeft het calciumion? f. Hoeveel elektronen zal calcium afstaan als het een ion wordt? g. Hoe groot is de lading van een calciumkern? 41

39 H/V 2. De eerste die een ordening van de elementen aanbracht was Doebereiner in Hij rangschikte de elementen in groepjes van drie. Deze elementen leken chemisch op elkaar. a. Geef de formules van drie elementen die chemisch op elkaar lijken. In 1864 stelde Newlands een systeem op waarbij de elementen in opeenvolgend massagetal gerangschikt werden. b. Geef de formules van twee elementen die in massagetal 1 verschillen. Mendeljev stelde in 1869 uiteindelijk het periodiek systeem van de elementen op. c. Leg uit hoe de elementen in het periodiek systeem gerangschikt zijn. H/V 3. Vul de ontbrekende gegevens in de tabel verder in: aantal elektronen element symbool aantal protonen aantal neutronen groep periode K- schil L- schil M- schil Al natrium Ne 42

40 H/V 4. Men gaat er van uit dat lood met massagetal 206 (Pb-206) bij het ontstaan van de aarde niet voorkwam. Alle Pb-206 atomen die nu in de aardkost voorkomen zouden zijn ontstaan uit U-238. Daarbij is het aantal protonen en het aantal neutronen in de kern veranderd. a. Hoeveel neutronen heeft een Pb-206 atoom minder dan een U-238 atoom? Laat zien hoe je aan je antwoord komt. Lood komt in de aarde alleen voor in zouten. Het zout dat het meest voorkomt wordt galena (loodglans) genoemd en heeft de formule PbS. b. Leg uit wat we onder een zout verstaan. c. Geef de scheikundige naam van PbS. H/V 5. Onderzoekers in Rusland en Duitsland hebben zich beziggehouden met het vervaardigen van nieuwe elementen. Ze maakten hierbij gebruik van de techniek die beschreven is in het onderstaande tekstfragment. Een doelwit van lood wordt gebombardeerd met atomen van bijvoorbeeld nikkel, ijzer en titaan. Deze atomen zijn eerst ontdaan van een aantal elektronen. Ze hebben daardoor een elektrische lading waardoor zorgvuldig afgestelde elektrische velden voor een versnelling kunnen zorgen. Bij een bepaalde snelheid kan een botsing een enkele keer leiden tot een kernfusie. Hierbij smelten de kernen samen tot de kern van een nieuw element. Bij zo n succesvolle botsing worden tevens neutronen uitgezonden. a. Zijn de nikkeldeeltjes die gebruikt worden voor het bombarderen van lood positief of negatief geladen? Leg je antwoord uit door een gegeven tekstfragment. 43

41 Bij het samenstellen van de kern van een loodatoom met massagetal 208 (Pb-208) en de kern van een nikkelatoom met massagetal 62 (Ni- 62) wordt onder andere een nieuwe kern gevormd van een atoom X. b. Geef het symbool van element X. H/V 6. Een vulkanische uitbarsting van de St. Helens geeft een grote hoeveelheid van een radioactief element in de gasfase. Het element heeft atoomnummer 86. Geef de naam van dit element. H/V 7. John schrijft een practicumverslag. Het verslag is echter niet goed geordend. Herschrijf het verslag zodanig dat het netjes ingedeeld is in kopjes en de informatie juist is weergegeven (let op het onderscheid waarneming/conclusie) Op 2 april heb ik een proefje gedaan waarbij ik het kookpunt van water heb bepaald. Ik heb 30 ml water met een maatcilinder in een bekerglas gedaan en heb het water gekookt en gekeken bij welke temperatuur het water kookte. Het was een leuke proef. Mijn waarneming is dat water kookt bij 100 o C. De conclusie is dat de proef gelukt is en het klopt. 44