Monogamie binnen de chemie? Alles kan kapot, hoe sterk het chemische huwelijk ook is.

Transcriptie

1 Naam: Klas:

2 2

3 Inleiding Het huwelijk is een verbinding tussen twee personen. Bij verliefdheid gaat het om aantrekkingskracht. De ene persoon vind je aantrekkelijker dan de ander dus wil je liever bij de een zijn dan bij de ander. Dat is ook zo bij de chemie. De ene verbinding is wat stabieler of steviger dan de ander. Dat komt door het soort binding tussen de verschillende stoffen en/of deeltjes. De bindingen worden veroorzaakt door krachten twee of meer atomen, ionen of moleculen. Degene met de grootste aantrekkingskracht wint het van de ander met minder aantrekkingskracht. Je kunt in een goed huwelijk stoken en hierbij bindingen verbreken. Dit gaan we met deze reeks experimenten dan ook doen. In 24 korte experimenten ga je bindingen verbreken en nieuwe verbindingen laten ontstaan. Hierbij heb je kennis nodig die je de afgelopen jaren hebt geleerd! Bindingstypes: Intermoleculair of tussen moleculen zoals Vanderwaalskrachten (molecuulbinding) en waterstofbruggen (dipool/dipool), intra moleculair (covalente binding/atoombinding), Zouten (ion-binding, ion-dipoolkrachten), metalen (metaalbinding). Welke kennis passen we onder andere toe: Neerslagreacties, oplosreacties, zuur-base reacties, redoxreacties, anode-kathode, elektrolyse, smelt/kookpunt, polariteit bepalen, mesomerie. Verschillende soorten notatie. Lewisvoorstelling en structuren, VSEPR theorie. Blijf niet te lang bezig met de antwoorden. Schrijf je waarnemingen op zodat je later op de juiste wijze je antwoorden kunt formuleren. 3

4 Experiment 1: 1.1 Schep in een schone, droge reageerbuis 2 korrels jood en doe een stop op de buis (buis 1). Schep in een tweede schone, droge reageerbuis 2 korrels jood en voeg een spatelpunt kaliumjodide toe. Doe een stop op de buis (buis 2). Vul een 150 ml bekerglas met ongeveer 100 ml kokend water uit de waterkoker. Zet de afgesloten buizen (1 en 2) in dit bekerglas. Beschrijf wat er gebeurt in beide buizen (macroniveau) en verklaar op microniveau waarom dit gebeurt. Denk aan de juiste benamingen, eventueel formules en schrijfwijzen. Buis 1: Buis 2: 1.2 Haal de stop van beide buizen en voeg ongeveer 3 cm demiwater toe. Doe de stoppen er weer op en schud beide buizen gedurende ongeveer 20 seconden. Houd je duimen op de stoppen! Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. Buis 1: Buis 2: 4

5 1.3 Haal de stop van beide buizen en voeg toe 3 cm wasbenzine in allebei de buizen. Doe de stoppen er weer op en schud beide buizen gedurende ongeveer 20 seconden. Houd je duimen op de stoppen! Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. Buis 1: Buis 2: 1.4 Haal de stoppen van de buizen en voeg de inhoud van buis 1 bij buis 2. Doe de stop op buis 2 en schud gedurende ongeveer 20 seconden. Houd je duim op de dop! Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt in buis 2. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. 1.5 Je ziet dat er twee lagen zijn ontstaan. Giet de gehele bovenste laag in buis 1. Er mag een beetje van de onderste laag meekomen. Doe een volle spatel kaliumjodide bij buis 1 en spoel dit met ongeveer 4 cm demiwater naar beneden. Doe de dop op buis 1 en schud. Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. 5

6 Experiment 2 Voorbereiding. Knip twee strookjes aluminiumfolie van 2 cm breed en 6 cm lang en leg deze in het Petri schaaltje. Zorg dat er ongeveer één centimeter afstand blijft tussen de uiteinden van de beide strookjes. Vouw de rand weer terug (zie foto). Zet de krokodillenklemmen op de rand over de folie. Leg het schakelkastje zo neer dat je de sticker kunt lezen. Sluit de voeding aan op het schakelkastje. De schakelaar moet naar beneden staan. Pak een ander stuk aluminiumfolie (afvalstukje) en maak hiermee contact tussen de stukken aluminiumfolie in het Petri schaaltje. Als het lampje gaat branden, mag je het losse stukje aluminiumfolie verwijderen. LET OP! De schakelaar moet naar beneden staan! Brandt het lampje niet, roep de vakdocent of Toa. 2.1 Vul de Petri schaal met een laagje demiwater, zodat de gehele bodem onder water staat. Gaat het lampje branden? Verklaar waarom wel/niet: 2.2 Vul een 100 ml bekerglas met ongeveer 20 ml kraanwater. Giet vanuit dit bekerglas langzaam het kraanwater in het Petri schaaltje met demiwater. Doe dit scheutje voor scheutje. Let op het lampje! Wat gebeurt er? Verklaar dit. Koppel de krokodillenklemmen af. Gooi het Petri schaaltje leeg, spoel deze met demiwater en dep het droog met een stuk papier. Spoel ook de aluminiumfolie af met demiwater en dep deze droog met een stuk papier. Klem de krokodillenklemmen weer op de rand zoals aan het begin van deze proef. 6

7 2.3 Haal een bekerglas op met suiker en een bekerglas (50 ml) met natriumchloride. Leg tussen het aluminiumfolie in de Petri schaal een schepje natriumchloride zo neer, dat het zout een verbinding maakt tussen de beide strookjes. Gaat het lampje branden? Verklaar waarom wel/niet: Druppel met een pasteurpipet 10 druppels demiwater op de natriumchloride. Gaat het lampje branden? Verklaar waarom wel/niet: Koppel de krokodillenklemmen af. Gooi het Petri schaaltje leeg in een schoon bekerglas (250 ml), spoel het schaaltje met demiwater(spoelwater ook in het bekerglas) en dep het droog met een stuk papier. Spoel ook de aluminiumfolie af en dep deze droog met een stuk papier. Bewaar deze natriumchloride oplossing. Klem de krokodillenklemmen weer op de rand. 2.5 Leg tussen de twee uiteinden een schepje suiker zo neer, dat dit strookje suiker een verbinding maakt tussen de beide aluminiumstrookjes. Gaat het lampje branden? Verklaar waarom wel/niet: Druppel met een pasteurpipet 10 druppels demiwater op het suiker. Gaat het lampje branden? Verklaar waarom wel/niet: Koppel de krokodillenklemmen af. Gooi het Petri schaaltje leeg (gootsteen), spoel deze met demiwater en dep het droog met een stuk papier. Het aluminiumfolie kan in de afvalbak. 7

8 Experiment 3 Voorbereiding. Knip een stuk aluminiumfolie op maat in twee strookjes en leg deze rechtopstaand in de rand van het Petri schaaltje. Zorg dat er geen contact is tussen de uiteinden van de beide strookjes. Zie foto. Klem de krokodillenklemmen op de rand over de folie. Leg het schakelkastje zo neer dat je de sticker kunt lezen. Sluit de voeding aan op het schakelkastje. De schakelaar moet omhoog staan. In deze stand komt er meer spanning op de elektrodes te staan zodat er elektrolyse plaats kan vinden. 3.1 Vul de Petri schaal met een natriumchloride oplossing(uit afvalbekerglas van exp. 2.4), zodat de gehele bodem onder water staat. Voeg toe drie druppels broomthymolblauw(indicator BTB). Kijk goed wat er gebeurt gedurende ongeveer één tot twee minuten en schrijf dit op. Verklaar het en laat ondertussen de reactie doorlopen. 3.2 Ondertussen hebben er nog een aantal reacties plaatst gevonden tijdens het experiment. Inventariseer welke beginproducten en welke reactieproducten je hebt. Verklaar je waarnemingen aan de hand van de (half)reactievergelijkingen:

9 Experiment 4 Voorbereiding. Zet klaar een bekerglas van 250 ml met ongeveer 100 ml ijswater. Zet klaar een bekerglas van 250 ml met ongeveer 100 ml heet water (uit de waterkoker) Doe in een schone, droge reageerbuis ongeveer 2 cm pentaan. (n-pentaan) Merk deze met een watervaste stift. Doe in een tweede schone, droge reageerbuis ongeveer 2 cm 2-methylbutaan. (iso-pentaan)merk deze met een watervaste stift. Doe in een derde schone, droge reageerbuis ongeveer 2 cm 2,2-dimethylpropaan (neo-pentaan). Merk deze met een watervaste stift. Zet deze drie reageerbuizen in het bekerglas met ijswater. 4.1 Geef van alle drie de stoffen de molecuulformule: 4.2 Teken van alle drie de stoffen de structuurformule. 9

10 4.3 Giet een laagje van het eerder gehaalde ijswater (±2 cm) in een bekerglas van 250 ml. Pak de buis met 2,2-dimethylpropaan en zet deze in dat bekerglas. Stop een thermometer in de reageerbuis en plaats deze zo, dat de thermometer af te lezen is. Pak het bekerglas van 250 ml heet water en giet scheutje voor scheutje het hete water bij het ijswater. Bij welke temperatuur gaat 2,2-dimethylpropaan koken? kookpunt C 2,2-dimethylpropaan 2-methylbutaan pentaan Als het kookt, zet je het buisje terug in het bekerglas met ijswater. Herhaal bovenstaande stappen met eerst 2-methylbutaan en daarna pentaan. Verklaar je waarnemingen: 10

11 Experiment 5 Voorbereiding. Zet klaar een bekerglas van 250 ml met ongeveer 100 ml ijswater. Zet klaar een bekerglas van 250 ml met ongeveer 100 ml heet water(uit de waterkoker) Doe in een schone reageerbuis ongeveer 7 cm demiwater(halfvol). Merk deze met een watervaste stift. Doe in een andere schone en droge reageerbuis ongeveer 7 cm wasbenzine(halfvol). Merk deze met een watervaste stift. Zet beide reageerbuizen in het bekerglas met heet water. 5.1 Haal aardgas op in een ballon. Draai de ballon dicht(niet knopen). Zet het uiteinde van de ballon op de reageerbuis met water en schud het (inmiddels) warme water in de ballon en weer terug in de buis. Hierdoor mix je het water en het gas. Doe dit een paar keer. Zorg dat er niks lekt. Haal de ballon van de buis(buis rechtop dus ballon aan de bovenkant) en druk meteen je duim op de opening, zodat er niks ontsnapt(snel dus). Pak de stop en zet deze (snel) op de buis. Zet nu de reageerbuis met het mengsel water en aardgas in het bekerglas met ijswater. Herhaal bovenstaande voor de buis met wasbenzine. Ons aardgas bestaat voor ongeveer 85% uit methaan (CH 4). Bedenk/beredeneer of methaan polair of apolair is en verklaar dit: Water is een polair oplosmiddel, wasbenzine is apolair. Wasbenzine is een verzadigde koolwaterstof met 5 tot 15 koolstofatomen (formule C nh 2n+2) In welk van de oplosmiddelen zal CH 4 oplossen. Verklaar je antwoord: 11

12 Inmiddels zijn de buizen afgekoeld. Haal deze uit het ijswater en schudt beide buizen(duimen op de stoppen). 5.2 Haal van de stop van de buis met het water gasmengsel, terwijl je er een brandende lucifer bijhoudt. Doe de stop er weer op en zet de buis in het bekerglas met heet water. Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. 5.3 Haal van de stop van de buis met het wasbenzine gas mengsel, terwijl je er een brandende lucifer bijhoudt. Doe de stop er weer op en zet de buis in het bekerglas met heet water. Verklaar wat je hebt waargenomen: 5.4 Haal de buis met het water gasmengsel uit het hete water. Voel of de buis warmer is dan je handen. Zo ja, ga door met onderstaande. Zo nee, zet de buis terug en wacht nog even tot het mengsel op temperatuur is. Haal van de stop van de buis het water-gasmengsel terwijl je er een brandende lucifer bijhoudt. Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. 12

13 5.5 Haal de buis met het wasbenzine gasmengsel uit het hete water. Voel of de buis warmer is dan je handen. Zo ja, ga door met onderstaande. Zo nee, zet de buis terug en wacht nog even tot het mengsel op temperatuur is. Haal van de stop van de buis het water gasmengsel terwijl je er een brandende lucifer bijhoudt. Beschrijf op macro- en microniveau wat er gebeurt. Denk ook hier weer aan juiste benamingen, formules en schrijfwijzen. Experiment 6 Ballonnen zijn gemaakt uit rubber (al dan niet gesynthetiseerd latex). Dit zijn apolaire ketens van polymeren. Het bijzondere van de rubberpolymeren is dat de ketens ook nog eens aan elkaar vastzitten. Een kluwen van ketens die wel een beetje ten opzichte van elkaar kunnen bewegen, maar niet te veel. Chemisch gezien bevindt het rubber zich dan ook in de vloeibare fase, maar door alle dwarsverbanden vloeit rubber niet, maar springt het na uitrekken terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Daarom is het elastisch. 6.1 Blaas de ballon uit experiment 5 op en knoop deze dicht. Gebruik de ballon van het water gasmengsel. Druppel met een pasteurpipet 5 druppels wasbenzine uit het buisje van experiment 5.5 op de ballon en houdt deze vast. De ballon zal kapot gaan. Verklaar dit: 6.2 Knip een klein smal reepje (±0,5 bij 2 cm) uit de kapotte ballon en stop deze in het reageerbuisje met de wasbenzine(van experiment 5.5), doe een stop op de reageerbuis en schud. Noteer je waarnemingen en verklaar deze: 13

14 6.3 Span een stuk ballon over een reageerbuis en zet deze vast met een elastiekje. Druk voorzichtig met de achterkant van een spatel op het gespannen deel. Druppel een beetje wasbenzine over het gespannen deel. Wacht even en druk voorzichtig met de achterkant van een spatel op het gespannen deel. Noteer je waarnemingen en verklaar deze: 14

15 Opruimen: Doe een dop op alle reageerbuizen waar wasbenzine of een mengsel met wasbenzine inzit. Zet deze buizen in het verzamelrek voor wasbenzine. Doe een dop op alle reageerbuizen van proef 4. Zet deze in het verzamelrek pentaan. Alle andere reageerbuizen gaan in het rek overige buizen. Giet de bekerglazen met water leeg in de gootsteen en laat deze op tafel staan. Laat de bekerglazen met suiker en keukenzout gewoon op tafel staan. De overige spullen maak je zo nodig schoon en droog. Deze mogen op je tafel blijven staan. 15

16 Aantekeningen 16

17 Benodigdheden per tweetal: Kaliumjodide Natriumchloride Suiker Demiwater Kraanwater BTB (druppelflesje) Aluminiumfolie Aardgas Reageerbuizen (7 x) Reageerbuisstop (5x) Bekerglazen 50 ml (2x) Bekerglazen 150 ml (2x) Bekerglazen 250 ml (4x) Spatel/lepel (3x) Petrischalen (2x) Pasteuripetten (3x) Thermometer Electroset compleet Elastiekje Ballon (2x) Lucifers Branderslang Schaar Merkstift Algemeen Waterkoker(s) Ijsklontjes/ijswater In zuurkast/afgezogen omgeving om op te halen: Jood (korrels) Wasbenzine n-pentaan 2 methylbutaan 2.2-dimethylpropaan Stickervellen: NaCl Suiker Afval exp 2.4 Afvalvat OOS halogeenrijk Afvalvat OOS halogeenarm Scheitrechter 17

18 18