H10 Analyse. H10.2 Spectroscopie. H10.3 Spectrofotometrie. H10.4 Kwantitatieve analyse. H10.5 Chromatografie

Transcriptie

1 H10 Analyse H10.2 Spectroscopie Een spectroscopie (licht) gaat via golflengtes. De eenheid op de x as is 1 /nm. Sommige stoffen of deeltjes adsorberen fotonen met specifieke golflengten. Dit gebeurt omdat deze fotonen net genoeg energie hebben om een elektron in een hogere schil te stoppen. Als elektromagnetische straling met de juiste energie/golflengte op een atoom valt, kan een elektron in de atoom een paar fotonen opnemen. Dit noemen we de aangeslagen toestand. Als hij terugval naar de zogeheten grondtoestand, wordt het foton vrijgegeven. H10.3 Spectrofotometrie [tekst] H10.4 Kwantitatieve analyse Kwantitatieve analyse is een analyse aan de hand van de hoeveelheid stof die ergens in zit. Dit in tegenstelling tot kwalitatieve analyse, die zoekt naar de soort stof. [tekst] H10.5 Chromatografie Papierchromatografie R f = ΔXMiddelpunt de vloeistof is hier mobiel en het papier stationair. ΔXV loeistoffront

2 H10.6 Massaspectrometrie Een massaspectrometer ioniseert en accelereert moleculen. Vervolgens gaan die langs een magneet en omdat de lading gelijk is zullen ze gelijken krachten ondervinden en daardoor zullen de moleculen op massa gesorteerd worden. De moleculen vallen soms uit elkaar. Hierbij noem je de geladen deeltjes ionen en de niet geladen deeltjes radicalen. Radicalen geef je aan het een stip. Dan krijg je zo n soort tabel/grafiek. Hierin kan je een aantal dingen zien. Je ziet de delen waarin jouw deeltje afbrak. Voor de rest zie je de massa van je deelte door goed naar de laatste pieken te kijken. Na de die piek zitten vaak nog een paar kleine pieken ivm C 13. N = 1,1 100 * I(M) I(M+1) N = Aantal C atomen in je molecuul I(M) = Intensiteit op de plek M (de massa piek(vaak 1 voor laatste))

3 H11 Redoxreacties H11.2 Reacties met elektronenoverdracht [tekst] H11.3 Redoxkoppels ΔV=V o V r ΔV = Standaardelektrodepotentiaal V o = Elektropotentiaal oxidator V r = Elektropotentiaal reductor Een redox reactie is : Aflopend als ΔV>0,3 Evenwicht als 0,3<ΔV<0,3 Niet als ΔV< 0,3 Kijk in binas tabel 48 kijk welk getal hoger is. Het hogere getal is de reductor en de lageren getal is de oxidator. De oxidator neemt elektronen op en de reductor geeft elektronen af. De formule ziet er dan altijd zo uit. Oxidator : x n + ne > x Reductor : y > y n + ne Samen : x n + y > x + y n H11.4 Redoxreacties in een oplossing Bij reacties is het milieu van belang de zuren en basen kunnen namelijk mee reageren. Soms verschilt het elektropotentiaal ook. De oxidatoren HSO 4 en SO 4 2 reageren alleen in geconcentreerd zwavelzuur. Geconsenteerd (puur) salpeterzuur reageert als oxidator waarbij NO 2 gas (bruin) ontstaat en verdunt geeft NO (kleurloos) maar toch is verdunt een beteren reductor. Zelf een half reactie opstellen: Oxidator getal : Het is de lading die de atoom (in een molecule) heeft. Al daalt het oxidator getal dan neemt het elektronen op en is het een oxidator. Al stijgt het oxidator getal dan staat het elektronen af en is het een reductor.

4 H11.5 Alcoholen als reductor Hoe bepaal je of primair of secundair of tertiair? 3 H=Rang H = aantal htjes aan de koolstof van het alcohol. Soort Origineel 1e Resultaat 2e Resultaat Primair C2H5OH C2H5OH > 2e + C2H4O + 2H + C2H4O + H2O > 2e + C2COOH + 2H + CH3 CH2 OH CH3 CHO CH3 CO OH Secondair C3H7OH C3H7OH > 2e + C3H6O + 2H + KN OH CH3 CH CH3 CH3 CO CH3 KN Tertiair C4H9OH KN KN OH CH3 C CH3 CH3 KN KN Cyclo C3H5OH C3H5OH > 2e + C3H4O + 2H + KN OH CH2 CH CH2 CH2 CO CH2 KN Aromaat [Te lui] KN KN [Te lui] KN KN

5 H12 Molecuulbouw en stofeigenschappen H12.2 Lewisstructuren Sommige atomen (P, N, S) hebben soms meer dan 8 valentie elektronen dit noem je een uitgebreid octet. In een Lewis structuur worden al de valentie elektronen (de buitenste schil) getekend. Een streepje geeft 2 elektronen aan die gedeeld worden. Formele lading : De som van de ladingen van een of meerderen atomen in dat ion. Formele lading bepalen: 1 Bepaal elektronen per atoom. Kijk naar de niet gebonden elektronen (stipjes) en tel ze. Kijk naar de bindende paren (streepjes) en tel ze. Het aantal elektronen is het aantal bindende paren plus de niet gebonden elektronen. 2 Zoek het aantal valentie elektronen van de atoom 3 Trek de elektronen per atoom af van de valentie elektronen en je hebt formele lading. 4 Zet de formele lading bij het atoom in de Lewis structuur en omcirkel het.

6 VSEPR = Valence Shell Electron Pair Repulsion Vsepr is een manier om de 3d structuur te bepalen. Hierbij maak je gebruik van het feit dat elektronen zo ver mogelijk van elkaar willen zitten. Omringingsgetal = e b +0,5e n e b = Bindende elektronen paren (dubbelen binding telt als 1). e n = Niet bindende elektronen. Vervolgens bepaal je de 3d structuur. Het niet gebonden elektronen paar gedraagt zich als een atoom (zie figuur 12.8). Zwavel lost goed op maar koolstof niet. Hoe komt dat? Zwafel heeft namelijk dipool. Hierdoor kunnen ze een dipool dipoolbindig (soort waterstof brug) aangaan met water. Om te bepalen of een molecuul dipool is doe je het volgende : 1. Bepaal of het een polaire binding is via elektro negativiteit. 2. Maak met vsepr een 3d beeld. 3. Bepaal welke atomen ietsje negatief zijn en welke positief doe dit door te doen alsof het een ion binding is. 4. Geef bij de lewis structuur dit aan. 5. Als een kant duidelijk meer negatief is dan de andere kant, dan is het een dipool. Over het algemeen zijn moleculen niet polair als de middelste stof 4 valentie elektronen heeft.

7 H12.3 Mesomerie Een benzeen (aromaat) wisselt continu tussen deze twee Lewis structuren. Dat er twee Lewis structuren bestaan voor 1 molecuul noem je mesomerie (resonantie). De twee structuren worden mesomere grensstructuren van benzeen genoemd. Hoe meer grensstructuren een molecuul heeft hoe stabieler hij is. Opstellen van mesomere grensstructuren 1. Teken de Lewis structuur (met formele ladingen) 2. Door elektronen paren te verplaatsen maak je nieuwen mesomere grensstructuren (let op de bindingen en formele ladingen) 3. Maak een tekening die er zo uitziet : (dit is het carbonaat ion)

8 H12.4 Substitutie en additiereacties Bij een substitutie reactie word een deel van een molecule vervangen door een ander molecuul. Een beschrijving van het verloop van een reactie noem je een reactie mechanisme. Voor een substitutie reactie zijn 2 reactie mechanisme namelijk ionair mechanisme en radicaal mechanisme. Substitutie via radicaal mechanisme (met als voorbeeld broom): 1 Initiatie : Door de absorptie van een uv straal ontstaan radicalen (aangegeven met een stip). Br 2 > 2Br Hieronder staat het verschil tussen een radicaal en een ion. 2 propagatie : Een radicaal reageert met een Htje en maakt de ethaan radicaal. B r + CH 4 > H Br + CH 3 Hierbij kan weer een Br 2 reageren waarbij nog een radicaal onstaat. Br 2 + CH 3 > CH 3 Br + B r 3 Terminatie : Wat er ook kan gebeuren is dat het originele 2e radicaal reageert en dan beëindigt de reactie. B r + CH 3 > CH 3 Br Subsitutie via ionair mechanisme Hierbij steelt een ion gewoon de plek van het Htje. Zie bij de afbeelding de substitutie reactie van broom methaan en hydroxide (als Lewis structuur). Een negatief ion noem je een nucleofiel en een positief ion noem je een elektrofiel.

9 Bij een additiereactie ontstaat er uit twee (of meer) moleculen een nieuw molecuul. Hierbij heb je weer twee manieren namelijk het readicaal mechanisme en het ionair mechanisme. Additie via radicaal mechanisme (met als voorbeeld waterstofchloride) 1 initiatie : Er ontstaan radicalen. HCl > H + C l 2 Propagatie : De radicaal reageert met de andere stof en maakt het radicaal. C 2 H 4 + C l > C 2 H 4 Cl Hiermee kan weer waterstofchloride reageren (die een chloor radicaal achterlaat) C 2 H 4 Cl + HCl > C 2 H 5 Cl + C l 3 Terminatie : Wat er ook kan gebeuren is dat het originele 2e radicaal reageert en dan beëindigt de reactie. C 2 H 4 Cl + H > C 2 H 5 Cl Additie via ionair mechanisme Hierbij steelt een ion gewoon de plek van het Htje.

10 H12.5 Cis Trans isomerie Sommige structuur formules zijn draaibaar maar dubbelen bindingen niet. Al is het niet draaibaar maakt het dus ook uit aan welke kant de dingen zitten. Een structuurisomeer die dezelfde volgorde in atomen heeft maar een ander ruimtelijke oriëntatie heeft stereo isomeren. Om de kant aan te geven gebruik je cis (zelfde kant) en trans (andere kant).

11 Handige BINAS tabellen Tabel nummer 45A Inhoud Zouten in water 66 Triviale namen en namen 40 Eigenschappen atomen 39C IR spectrometrie 49 Zuur en base constanten 48 Elektrodepotentialen 55 Dipoolmomenten