Uitleg scheikunde per onderwerp gt

Transcriptie

1 Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres Ralph Meulendijks 06 December 2016 CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.

2 Inhoudsopgave Welkom op mijn super scheikunde overzicht Atoom en molecuul Atoommassa molecuulmassa Grootheden en eenheden Dichtheid Lijst met grootheden en eenheden Temperatuur voorvoegsels eenheid Mengsels en zuivere stoffen Praktijk, ook belangrijk voor de theorie Glaswerk Meetinstrumenten Reactievergelijkingen Reactieschema Reactievergelijking kloppend maken van een reactievergelijking Oefensite Ontledingsreacties Verbrandingsreactie Verbrandingsreacties stoppen Rekenen aan reacties massaverhoudingen in een chemische reactie filmpjes reactievergelijkingen Zouten (ionaire stoffen) formules zouten Oplosbaarheid Neerslag Zuren en basen zuren basen ondersteunende sites Leuke filmpjes Over dit lesmateriaal Pagina 1

3 Welkom op mijn super scheikunde overzicht In dit overzicht staat alles op het gebied van wat je op de middelbare school aan scheikunde krijgt op onderwerp. Dit is makkelijk want als je iets niet snapt kun je het hier makkelijk terug vinden, ook al is het iets wat je in een eerder leerjaar hebt gehad. Het is dus een soort Wikipedia, maar dan op het juiste niveau dat je moet kennen. Als je leuke filmpjes of weetjes hebt dan hoor ik het graag. Misschien kan ik de site ermee uitbreiden. Met deze QR code heb je direct de link naar deze pagina! Mis je nog iets dat wel in de syllabus staat maar niet in dit overzicht? Stuur dan een mailtje naar Dan probeer ik het zo snel mogelijk aan te vullen. Pagina 2

4 Atoom en molecuul Atoommassa Hoeveel een grote dinosaurus woog wordt uitgedrukt in ton (1 ton = 1000 kg), je eigen lichaam druk je uit in kilogram en je eten weeg je af in grammen. Omdat atomen zo ontzettend klein zijn is er een andere eenheid om er mee te rekenen dan gram. Een proton weegt namelijk maar 1,66 x10-27 gram! Daarom rekenen we met de atomaire massaeenheid (u). Er is afgesproken dat een proton en een neutron een massa van 1 u hebben. Een elektron is 1800 keer zo licht als een elektron, dus heeft een massa die te verwaarlozen is. (net als dat het ook niet uitmaakt of je je horloge nog om hebt als je op de weegschaal gaat staan). Een rekenvoorbeeld: Wat is de atoommassa van een C atoom? Een koolstof atoom heeft 6 protonen, 6 elektronen en 6 neutronen. Omdat de elektronen zo'n kleine massa hebben hoef je die niet mee te tellen. De massa is dus 12 u. molecuulmassa Wanneer je weet wat een atoommassa is kun je rekenen aan molecuulmassa's. De molecuulmassa is te berekenen door de massa van de atomen in een molecuul bij elkaar op te tellen. Bijvoorbeeld de molecuulmassa van octaan (C 8 H 18 ). 8 keer de massa van koolstof (12,01u) + 18 keer de massa van waterstof (1,008u)= 114u. De molecuulmassa van octaan is dus 114u. Hiermee kun je straks verder rekenen in een verhoudingstabel. Pagina 3

5 Grootheden en eenheden Dichtheid Berekening dichtheid Massa = hoeveel de weegschaal aangeeft. Dit wordt uitgedrukt in de eenheid gram, kilogram, etc. Volume = hoeveel ruimte iets inneemt. Denk aan je haar. Als je haar meer volume heeft dan neemt het meer ruimte in. Het volume wordt uitgedrukt in de eenheid cm 3, m 3 of ml, L. Of: massa x volume= dichtheid Of: massa/ dichtheid= volume Lijst met grootheden en eenheden grootheid IS eenheid (officiele eenheid) andere gebruikte eenheden lengte (l) m (meter) mm, cm, dm, km, lichtjaar massa(m) gram (g) mg, kg, ton gewicht (G) newton (N) tijd (t) seconden (s) stroomsterkte (I) ampere (A) spanning (U) volt (V) miliseconden (ms), minuten (min), uren (h) energie (E) joule (J) kilojoule (kj), calorie (cal) vermogen (P) watt (W) temperatuur (T) kelvin (K) celcius (ºC) fahrenheit (F) druk (P) dichtheid (griekse leter Rho) Pascal (Pa) kilogram per vierkante meter (kg/m 3 ) atmosfeer (atm), bar (bar) hectorpascal (hpa) g/ml, g/l Temperatuur Voor de temperatuur gebruik je in het dagelijks leven celcius. Dat is een hele logische schaal omdat de waarde voor de temperatuur buiten meestal tussen de -10 en + 30 liggen. Als het onder de nul is weet je zonder te rekenen ook meteen dat het vriest. Voor de wetenschap wordt een andere schaal gebruikt. Kelvin. Deze schaal staat ook in je binas. Temperatuur is namelijk een maat voor hoe snel deeltjes trillen. Als je de deeltjes niet meer trillen hebben ze geen warmte-energie meer en kunnen ze ook niet meer verder afkoelen. Dit gebeurt bij graden Celcius. Kelvin is hier begonnen met tellen en dit is dus 0 Kelvin (bij kelvin gebruik je geen graden). De temperatuur in kelvin schelen dus 273 graden. Weet je de tempetuur in celcius, dan moet je er 273 bij optellen om Kelvin te weten. Een negatieve temperatuur in Kelvin bestaat niet. Voorbeeld C =373 K ( ) Pagina 4

6 293 K = 20 0 C ( ) voorvoegsels eenheid Wanneer je de lengte wil aangeven is de officiele eenheid meter. Maar soms is de lengte heel klein of juist heel groot. In dat geval gebruik je een voorvoegsel. Er zijn de volgende voorvoegsels voor kleiner dan 1: micro (miljoenste 0,000001), milli (duizendste 0,001), centi (honderdste0,01), deci (tiende 0,1) Er zijn de volgende voorvoegsels voor groter dan 1: deca (tien 10) hecto (honderd 100), kilo (duizend 1.000), mega (miljoen ) De voorvoegsels kunnen voor elke eenheid gebruikt worden en de stapjes zijn voor elke eenheid even groot. er gaan 1000 ml in een liter, net zoals er 1000 mm gaan in 1 meter. Pagina 5

7 Mengsels en zuivere stoffen Als scheikundige kun je om te beginnen een onderscheid maken tussen zuivere stoffen en mengsels. Een zuivere stof is een stof waarbij alle moleculen hetzelfde zijn. Een voorbeeld hiervan is demiwater. Alle moleculen in demiwater zijn hetzelfde, namelijk watermoleculen. Kraanwater daarintegen is een mengsel. Kraanwater bestaat ook voornamelijk uit watermoleculen, maar er zijn ook kalkmoleculen aanwezig. Op dit moment zijn er meer dan !! soorten moleculen en dus zuivere stoffen bekend. Het aantal soorten mengsels dat je daarmee kan maken is dus oneindig groot!! Pagina 6

8 Praktijk, ook belangrijk voor de theorie Glaswerk De volgende voorwerpen moet je kennen: Erlenmeyer: Loopt taps toe naar de top. Vloeistoffen verdampen zo niet snel, en zijn makkelijker te kwispelen. Maarverdeling is niet nauwkeurig. Maatcilinder: Glaswerk om een bepaald volume (meestal ml) af te lezen. Vrij nauwkeurig. Altijd aflezen aan onderzijde vloeistofspiegel, zoals op plaatje. Reageerbuisje: Glaswerk wat wordt gebruikt om te verwarmen of stoffen in te bekijken. Altijd gelijkmatig verwarmen en maar weinig vloeistof erin doen. Je kan er geen hoeveelheid op aflezen. Meetinstrumenten Voltmeter: Meet de spanning in volt. Moet altijd parallel zijn aangesloten. Pagina 7

9 Amperemeter: Meet de stroomsterkte in ampere (meestal milliampere). Moet altijd in serie zijn aangesloten. Pagina 8

10 Reactievergelijkingen Reactieschema Reactieschema is een vergelijking waarin de namen van de stoffen die je voor de reactie hebt (en dus verdwijnen) voor de pijl staan. Na de pijl staan de stoffen die je na de reactie overhoudt. Stoffen die je voor een chemische reactie hebt noem je beginstof(fen). Stoffen die na een chemische reactie ontstaan noem je reactieproduct(en). Vaak moet je de vergelijking uit een tekst halen. Let dan op woorden ontstaat, ontstaan of gevormd. Hierna vind je meestal de reactieproducten. Een voorbeeld. Anne verbrandt aardgas. Hierbij reageert het methaan met zuurstof uit de lucht. Daarbij ontstaan koolstofdioxide en waterdamp. Het reactieschema wordt dan als volgt: methaan (g) + zuurstof (g) --> koolstofdioxide (g) + water (g)\ Er staat water (g) omdat waterdamp de stof water in gasfase is. Reactievergelijking Reactievergelijkingen kun je maken als je het reactieschema hebt opgesteld. (zie reactieschema). Het verschil is dat een reactieschema bestaat uit de namen van de stoffen en je in een reactievergelijking de formules weergeeft. Bijvoorbeeld de verbranding van aardgas. Het reactieschema is: methaan(g) + zuurstof (g) --> koolstofdioxde (g) + water (g) Methaan heeft als molecuulformule CH 4, zuurstof O 2, koolstofdioxide CO 2 en water H 2 O. De reactievergelijking is dus: CH 4 (g) + O 2 (g) --> CO 2 (g) + H 2 O (g) Deze reactievergelijking is nog niet kloppend. Het kloppend maken gebeurt in het volgende deel. kloppend maken van een reactievergelijking Reactievergelijking Een reactievergelijking geeft weer welke stoffen er reageren en in welke verhouding de deeltjes reageren. Bijvoorbeeld de verbranding van methaangas (CH 4 ): CH 4 (g) + O 2 (g)? CO 2 (g) + H 2 O(g) In de vergelijking hierboven staat aangegeven welke moleculen er met elkaar reageren. Voor de pijl staan de stoffen die je voor de reactie hebt, na de pijl staan de reactieproducten. Dat zijn de stoffen die ontstaan. De (g) staat voor gasfase, wanneer een stof vast is wordt dit aangegeven met een (s) van solid en een vloeistof met een (l) van liquid. (eerste letters van de engelse termen. Het aantal atomen van elk element moet echter voor en na de pijl gelijk zijn, want voor en na de reactie is de massa gelijk (wet van Lavoisier). Dit kun je aangeven met het coëfficiënt. Een groot cijfer dat aangeeft hoeveel moleculen er reageren. Dit is in bovenstaande vergelijking nog niet gebeurd. Er zijn 4 H- atomen voor de pijl er en maar 2 na. Ook zijn er maar 2 O-atomen voor en 3 O-atomen na. Pagina 9

11 CH 4 (g) + 2 O 2 (g)? CO 2 (g) + 2 H 2 O(g) Hierboven is de vergelijking met behulp van de coëfficiënten wel kloppend gemaakt. Er reageert dus 1 CH 4 molecuul met 2 zuurstofmoleculen. Daarbij ontstaat 1 koolstofdioxide molecuul (CO 2 ) en 2 watermoleculen. Je kan ook zeggen. Als 1 molecuul CH 4 reageert met 2 moleculen O 2, ontstaat er 1 molecuul CO 2 en 2 moleculen H 2 O. Met deze informatie kun je berekenen hoeveel gram je van elke stof nodig hebt voor een reactie en hoeveel gram er van je reactieproducten ontstaat. Oefensite oefening om reactievergelijkingen kloppend te maken kn.nu/ww.c411aa3 (curie-online.nl) filmpje over kloppend maken reactievergelijking kn.nu/ww.97d9507 (youtu.be) Ontledingsreacties Een ontledingsreactie is een speciale chemische reactie. Bij dit type reactie hebt je 1 beginstof en 2 of meer reactieproducten. een voorbeeld hiervan is de ontleding van water. 2H 2 O(l) --> 2H 2 (g) + O 2 (g) Met ontledingsreacties kom je uiteindelijk op de niet ontleedbare stoffen uit. Ontledingsreactie kosten altijd energie. DIe energie kan op drie manieren worden toegevoegd. Wanneer dit met elektriciteit gebeurt heet zo'n reactie een elektrolyse. Een voorbeeld hiervan is de ontleding van water met toestel van Hoffman. Een reactie met warmte heet een thermolyse. Een voorbeeld hiervan is de ontleding van suiker. Je doet dan suiker in een reageerbuis en verhit dit. Om dat hier geen zuurstof bij kan komen ontleedt het suiker. Tenslotte heb je nog een reactie met licht. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij fotopapier. Licht valt dan op het fotopapier waarbij het zilverchloride ontleedt in zilver en chloor. Verbrandingsreactie Een verbrandings reactie kun je vaak herkennen aan de verschijnselen. Er ontstaat warmte en vaak zie je er ook vuur of vonken bij. Vuur is een gas dat zo heet is dat het gaat gloeien. Vonken zijn vaste deeltjes die zo heet zijn dat ze gaan gloeien. Ook kun je een verbanding herkennen aan de reactieproducten. Wanneer een stof verbrandt, ontstaan er de oxides van die stof (Het element + het het element O). En bij een onvolledige verbranding (van koolwaterstoffen) ontstaat er roet, rook(vaste deeltjes door de lucht) en koolmonoxide. Maar ook aan de reactie vergelijking kun je een verbrandingsreactie herkennen. Er staat namelijk altijd een zuurstof voor de pijl en een stof waarmee zuurstof reageert (brandstof). Een voorbeeld. Mg(s) + O 2 (g) --> Hier zie je dat magnesium wordt verbrand. Bij deze reactie ontstaat het oxide van magnesium. MgO. Pagina 10

12 De reactievergelijking wordt dus: Mg(s) + O 2 (g) --> MgO(s) Wanneer je methaan volledig verbrandt krijg je als reactieproducten CO 2 en H 2 O. Want methaan (CH 4) bestaat uit de elementen C en H. Dit zelfde geldt voor alle andere stoffen die uit deze elementen bestaan bijvoorbeeld benzine: C 7 H 16 of suiker C 12 H 22 O 11 (want je kan natuurlijk geen oxide van O krijgen). Als een reactie te weinig zuurstof heeft verloopt de verbanding onvolledig. Dit betekent dat niet elk reactieproduct genoeg O'tjes krijgt. Voor Koolstof betekent dit dat er naast CO 2 ook CO en C kan ontstaan. Dit is heel gevaarlijk omdat koolstofmonoxide (CO) heel giftig is en bovendien geur en kleurloos. Je ziet en ruikt het niet, maar je gaat er wel dood aan. Elementen en het oxide dat ze vormen wanneer ze verbranden: C = CO 2 S = SO 2 N = NO, NO 2 of NO 3 vaak ook uitgedrukt als NO x H = H 2 O Al = Al 2 O 3 (formule is aan lading af te leiden, want het is een zout) Verbrandingsreacties stoppen Pagina 11

13 Rekenen aan reacties maken.wikiwijs.nl/p/questionnaire/standalone/ massaverhoudingen in een chemische reactie Wanneer je wilt rekenen aan een chemische reactie moet je eerst een kloppende reactievergelijking hebben. (zie reactievergelijking kloppend maken). filmpjes reactievergelijkingen uitleg reactievergelijking kn.nu/ww.aef8f9e (youtube.com) Pagina 12

14 Zouten (ionaire stoffen) Zouten zijn verbindingen tussen een positief en een negatief geladen deeltje. De verbinding is sterker dan een moleculaire verbinding. Dat komt omdat het ene deeltje een elektron heeft afgestaan en daardoor positief geladen is. Het andere deeltje heeft 1 of meerdere elektronen opgenomen en is negatief geladen. Dit zorgt voor een hele sterke aantrekkingskracht waardoor zouten een ook veel hoger kookpunt hebben dan moleculaire stoffen. Een deeltje dat elektronen heeft afgestaan heet een ion. Een zout bestaat dus uit positieve en negatieve ionen. De totale lading is nul. Een deeltje dat een elektron (negatief) afstaat is positief geladen. Dit zijn bijna altijd metaaldeeltjes. Als natrium 1 elektron afstaat noteer je het natrium ion als volgt: Na +. Sommige metalen kunnen meerdere elektronen afstaan. een voorbeeld daarna is calcium. Dit metaal kan 2 elektronen afstaan. Het calciumion noteer je dan als Ca 2+. Deeltjes die elektronen opnemen krijgen juist een negatieve lading. Bijvoorbeeld chloor. Als chloor 1 elektron opneemt noteer je het chloride-ion als Cl -. Een negatief deeltje dat 2 elektronen kan opnemen is bijvoorbeeld zwavel. Het sulfide ion noteer je als S 2-. Alle negatieve enkelvoudige ionen eindige op -ide. (bromide, chloride, sulfide, oxide, etc Naast enkelvoudige ionen heb je ook ionen die uit meerdere deeltjes bestaan. Dat zijn de samengestelde ionen. Het is heel belangrijk dat je deze kent. Er is 1 positief samengesteld ion: NH 4 + Daarnaast zijn er ook nog een aantal negatieve ionen. De volgende moet je kennen: carbonaat: CO 3 2- sulfaat: SO 4 2- fosfaat:po4 3- nitraat: NO 3 - hydroxide:oh - (een 1- wordt nooit zo opgeschreven omdat scheikundige lui zijn en net als bij een reactievergelijking de 1 weg laten). formules zouten De ionen in zout hebben een positieve of een negatieve lading. Omdat positief-positief en negatiefnegatief elkaar afstoot, zitten de positieve en negatieve ionen om en om in een rooster. Zo'n rooster wordt een ionrooster genoemd. Zie je afbeelding hieronder. Een veelgemaakte denkfout is dat een deeltje van NaCl bestaat uit 1 natrium ion en 1 chloor ion. Dat is niet zo. De verhouding is 1 : 1, maar in het rooster zitten miljoenen natrium en chloor ionen. Oplosbaarheid Sommige zouten lossen goed op in water en andere zouten niet. Dit blijven dan vaste stoffen en Pagina 13

15 vormen een suspensie wanneer je ze in water doet. In je binas kun je zien welke zouten goed en welke zouten slecht oplosbaar zijn in water. Zijn ze goed oplosbaar, dan staat er in de tabel een G. Is een zout slecht oplosbaar in water, dan staat er een S. Wanneer een zout goed oplosbaar is splitst een zout zich op in ionen. Een voorbeeld van een zout dat goed oplosbaar is is calciumchloride. De formule van dit zout is: CaCl 2(s). Als in je binas kijkt dan zie je dat dit zout goed oplosbaar is. Voor de reactie hebt je dus CaCl 2 (s), na de reactie is het zout gesplitst in ionen. Je krijgt dan Ca 2+ en Cl - ionen in de oplossing. Omdat er in de formule een 2 staat achter chloor, krijg je voor elk calcium ion 2 chloor ionen. De oplosvergelijking is dan als volgt. CaCl 2 (s) --> Ca 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) (je krijgt geen Cl 2 -, want dit zou betekenen dat er 2 negatieve deeltjes aan elkaar vast zitten. Dit kan niet en want ze stoten elkaar af). Neerslag Pagina 14

16 Zuren en basen zuren Zuren zijn stoffen die wanneer ze in een water oplossen een H + ion afgeven. Niet alle stoffen die je in water doet geven een H + af. Suiker (C 12 H 22 O 11 ) doet dat bijvoorbeeld niet. Wanneer je suiker in water doet krijg je C 12 H 22 O 11 (s) -->C 12 H 22 O 11 (aq). Er komen geen extra H + ionen in de oplossing. Suiker maakt een oplossing dus niet zuur. Wanneer je HCl in water doet krijg je de volgende reactie: HCl(g) --> H + (aq) + Cl - (aq) Er komen extra H + ionen in de oplossing en deze wordt dus zuurder. De zuren die je moet kennen zijn: Zoutzuur (afbijten beton, maagsap): HCl(g) --> H + (aq) + Cl - (aq) Zwavelzuur (Accu, zure regen) H 2 SO 4 (l) --> 2H + (aq) + SO 4 2- (aq) Fosforzuur (in cola) H 3 PO 4 (l) --> 3H + (aq) +PO 4 3- (aq) Azijnzuur (schoonmaakmiddel, door de sla, mayonaise) HAc(l) --> H + (aq) + Ac - (aq) Salpeterzuur (zure regen) HNO 3 (l) --> H + (aq) + NO 3 - (aq) basen Basische stoffen zijn stoffen die een H + ion uit een oplossing kunnen wegnemen. Hierdoor wordt de oplossing minder zuur en stijgt de ph. De volgende deeltjes kunnen een H + ion uit een oplossing halen door ze op te nemen: OH -, CO 3 2-, O 2-, NH3. Pagina 15

17 ondersteunende sites oefeningen om reactievergelijkingen kloppend te maken kn.nu/ww.c411aa3 (curie-online.nl) Online lessen kn.nu/ww.74ea4ee (khanacademy.nl) Colleges over uiteenlopende onderwerpen. Ook niet scheikundig. De filmpjes zijn wel Engelstalig, maar veel zijn wel ondertiteld. Pagina 16

18 Leuke filmpjes uitleg reactievergelijking kn.nu/ww.aef8f9e (youtube.com) filmpje over kloppend maken reactievergelijking kn.nu/ww.97d9507 (youtu.be) Filmpje over de weg die een atoom in zijn leven aflegt (met dank aan Max) kn.nu/ww.26caccd (youtube.com) Pagina 17

19 Over dit lesmateriaal Colofon Auteur Ralph Meulendijks Laatst gewijzigd 06 December 2016 om 15:30 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Bronnen Bron oefening om reactievergel...jkingen kloppend te maken filmpje over kloppend maken reactievergelijking uitleg reactievergelijking oefeningen om reactieverg...jkingen kloppend te maken Online lessen cocfq-3gwodkgacsg uitleg reactievergelijking filmpje over kloppend maken reactievergelijking Type Link Link Link Link Link Link Link Pagina 18

20 Bron Filmpje over de weg die e...aflegt (met dank aan Max) Type Link Gebruikte Wikiwijs Arrangementen Meulendijks, Ralph. (2015). uitleg scheikunde per onderwerp gt. Pagina 19