Een module over zouten

Transcriptie

1 Nieuwe Scheikunde wat hebben planten nodig? Een module over zouten module 01 leerlingentekst

2

3 003 inhoud voorwoord 005 Activiteit Wat hebben planten nodig? Practicum Tekorten voor planten en de gevolgen hiervan Activiteit Welke chemische elementen zitten in planten? Practicum Planten-as Activiteit Vergelijk organisch en anorganisch Practicum Stoffen indelen/eigenschappen onderzoeken Activiteit Stroomgeleiding in vloeistoffen Practicum Zoutoplossingen Practicum Gesmolten zouten Practicum Deeltjes die kunnen lopen Practicum Elektrolyten en stroom Activiteit Samenstellen van formules voor zouten

4 004 Activiteit Samen of niet? Practicum Neerslagtabel maken Activiteit Wat aten de planten en wat deden ze ermee? Extra Stof Osmotische druk en vriespuntsdaling Practicum K1 039 Vriespuntsdaling Extra Stof Atoomabsorptiespectrometrie

5 005 Voorwoord In Nederland wordt geen honger geleden. Dat is niet altijd zo geweest. En voor veel mensen op de wereld is de voedselsituatie nog steeds zorgelijk. Kan de aarde al die mensen wel voeden? Aan de basis van alle voedsel staan planten. Ook als je vlees, vis of zuivelproducten eet. Voor dat voedsel waren planten nodig. En nu willen we ook nog planten kweken om biobrandstof te maken. Kan de aarde wel zoveel planten laten groeien? De eerste vraag van deze module luidt: Wat hebben planten nodig om goed te groeien? We moeten om dat te begrijpen weer wat scheikunde onderzoeken. Daarover gaat Deel 1 van deze module. Maar als je weet wat planten nodig hebben, is er meteen een tweede vraag: Hoe zorg je ervoor dat ze dat krijgen? En Hoe doe je dat op een duurzame manier? Daarvoor moet je ook wat weten over de rol van de bodem, en de verschillende grondsoorten. Over al deze zaken bestaan verschillende opvattingen. Daarover gaat Deel 2. Colofon Deze versie van de module Wat hebben planten nodig? Module 1, is gemaakt door Frans Arnold en Laurens Houben in opdracht van de Projectgroep Nieuwe Scheikunde Eindredactie: Jan de Gruijter en Frans Carelsen Basisontwerp en vormgeving: Twin Media bv, Culemborg SLO, Enschede, maart 2010 Disclaimer 2009 Stichting leerplanontwikkeling (SLO), Enschede Het auteursrecht op dit onderwijsmateriaal voor Nieuwe Scheikunde berust bij SLO. SLO is derhalve de rechthebbende zoals bedoeld in de hieronder vermelde creative commons licentie. Het materiaal voor Nieuwe Scheikunde is tot stand gekomen in het kader van het project ënieuwe Scheikundeí onder auspicieën van SLO en is mede ontwikkeld en gefinancierd door het ministerie van Onderwijs Cultuur en Wetenschappen (OCW), Platform Be`taTechniek (PBT), Vereniging van de Nederlandse Chemische Industrie (VNCI), Stichting C3, Stichting Theorie uit experimenten (TUE), Centraal Instituut voor Toetsontwikkeling (Cito) in samenwerking met vele middelbare scholen, hogescholen, universiteiten, kennisinstellingen en (chemische) bedrijven. SLO en door SLO ingehuurde auteurs hebben bij de ontwikkeling van het onderwijsmateriaal gebruik gemaakt van materiaal van derden. Bij het verkrijgen van toestemming, het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, enz. is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van dit onderwijsmateriaal, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met SLO. Aangezien het experimenteel voorbeeldmateriaal is, dat weliswaar (groten)- deels uitgetest is, maar nog niet volledig is uitontwikkeld, kan het nodig zijn en is het toegestaan het materiaal aan te passen en op maat te maken voor de eigen onderwijssituatie. SLO ontvangt graag feedback via nieuwescheikunde@slo.nl. Hoewel het materiaal met zorg is samengesteld en getest is het mogelijk dat deze onjuistheden en/of onvolledigheden bevatten. SLO aanvaardt derhalve geen enkele aansprakelijkheid voor enige schade, voortkomend uit (het gebruik van) dit materiaal. Voor dit onderwijsmateriaal geldt een Creative Commons Naamsvermelding- Niet-Commercieel-Gelijk delen 2.5 Nederland licentie ( org/licenses/by-nc-sa/3.0/nl/) Aangepaste versies hiervan mogen alleen verspreid worden indien het in het colofon vermeld wordt dat het een aangepaste versie betreft, onder vermelding van de naam van de auteur van de wijzingen.

6 006 Wat hebben planten nodig? Activiteit 1: wat hebben planten nodig? A. Duik in de geschiedenis van de landbouw Lees onderstaande verhalen door en beantwoord de vragen 1 t/m jaar landbouw Je koopt of krijgt een mooi plantje voor op je kamer, of je hebt zaadjes en je wilt weten wat eruit zal groeien. Dan is de vraag wat heeft die plant nodig? Planten doen het niet in het donker, zonder water verdrogen ze. Ook hebben planten die wortels niet voor niets. Planten hebben grond nodig. Maar wat voor grond? Als een kamerplant het niet goed doet dan krijg je meestal te horen dat je teveel of te weinig water geeft, dat de plant te veel of te weinig licht krijgt, te koud of te warm staat en Geef je de plant wel Pokon?. In Nederland is licht en water genoeg toch is in de geschiedenis van Nederland en de Nederlanders het grote probleem geweest: waarom willen onze planten niet goed groeien? De Hunebedders waren in Nederland 5000 jaar geleden de eersten die tegen dat probleem aanliepen, en zij hadden geen Pokon. Nederland was in die tijd een en al bos (Holland betekent niet voor niets houtland ). De Hunebedders kapten en verbrandden een stuk bos om een open plek te krijgen voor hun landbouw. Na een paar jaar liep de opbrengst op hun akkers terug en werd verderop een nieuw stuk bos aangepakt. De niet meer gebruikte stukken grond raakten weer begroeid, tenminste als die Hunebedders die grond genoeg tijd gaven om te herstellen. Maar door toename van de bevolking werd die 'tussentijd' steeds korter, het bos kon zich niet herstellen en verdween. En dat betekende lage opbrengsten en honger lijden. Slash en burn De aanpak van de Hunebedders wordt in sommige streken nog steeds toegepast. Bv. in Zuidoost Azië en in Brazilië worden nog steeds stukken oerwoud in brand gestoken eerst wordt het kostbare hout gekapt- en gebruikt voor landbouw. Na een paar jaar met goede opbrengsten is die grond uitgeput en pakt men een nieuw stuk oerwoud. Zolang er maar weinig mensen wonen is er niets aan de hand, maar tegenwoordig wonen er heel veel mensen.

7 007 Afplaggen In de middeleeuwen werd bij ons het probleem van de onvruchtbare (zand)grond anders aangepakt: men hield schapen, en s winters werden de schapen ondergebracht in potstallen. Daar werd de mest van schapen gemengd met heideplanten. Dat materiaal werd in het voorjaar op de landbouwgrond gestrooid. Daardoor verbeterde de opbrengst van de grond. Er kwamen meer bewoners, dus waren er meer schapen en meer plaggen nodig. Dat kon de heide niet bijhouden. De heidegronden veranderden in kaal zand. Zandverstuivingen die landbouw onmogelijk maakten waren het gevolg en weer honger. Lees voor een gedetailleerder verhaal: : De meeste heide in ons land is een resultaat van menselijk handelen: heide is een halfnatuurlijk landschap. Het bos dat grote delen van ons land bedekte werd gekapt en afgebrand, en het herstel werd verhinderd door beweiding met vee. In de open ruimtes die zo ontstonden, kreeg de heide kans zich te ontwikkelen. Geleidelijk ontstond een landbouwsysteem waarin de akkers vruchtbaar gehouden werden met schapenmest, die gemengd werd met heideplaggen. Alleen al voor de plaggen was een heideoppervlak nodig dat gelijk was aan het akkeroppervlak. Daarnaast was een tot tienmaal zo groot oppervlak nodig om de schapen te kunnen voeden die er geweid werden. De doorlopende verschraling van de bodem door het afplaggen, maakte - met de begrazing - de grond steeds geschikter voor heidevorming. Daardoor heeft de heidevegetatie op de zandgronden in noordoost Nederland halverwege de 19 e eeuw een enorme omvang aangenomen. Een al te sterke begrazing van heide had overigens tot gevolg dat de kale grond bloot kwam te staan aan neerslag, zon en wind. Voedingsstoffen spoelden uit, de grond droogde uit en het zand werd opgestoven, waardoor zandverstuivingen ontstonden. Foto 1: Een voorbeeld van een zandverstuiving De Middeleeuwen Karel de Grote (rond 800) voerde het drieslagstelsel in. Daarbij teelde men twee jaar wisselende gewassen, het derde jaar lag het land braak. Het gevolg was heel gunstig: De verhouding zaaizaad - opbrengst bedroeg vóór de 9 e eeuw nog 1 op 2,5 en verbeterde daarna tot 1 op 14 (nu 1 op 40).

8 008 Later, vanaf 1600 (met name in Vlaanderen) kwam er het vierslagstelsel: drie jaar wisselende teelt, vierde jaar: klaver, wortelen, gras. Wat niet gegeten kon worden, werd aan het eind van het seizoen ondergeploegd. Figuur 1: Een overzicht van de graanopbrengst in ton per hectare over de jaren 1000 tot 2000 na Chr. Figuur 2: Weergave van de groei van de wereldbevolking in de periode van 1000 tot 2000 na Chr. 1 Wat hebben zandverstuivingen met landbouw te maken? 2 Mest van vee kan de vruchtbaarheid van de bodem verbeteren, maar vee maakt het probleem van voedsel ook groter. Leg dit uit. 3 Hoe zou het komen dat door een jaar braak liggen de vruchtbaarheid weer toeneemt? 4 Wat zou een middeleeuwse boer geantwoord hebben op de vraag Wat hebben planten nodig?? B. Wetenschappers gaan zich ermee bemoeien Van Helmont, was in 1644, één van de eersten die er door systematisch onderzoek achter probeerde te komen wat planten nodig hebben. Met een verrassend resultaat: volgens van Helmont had een plant alleen water nodig. Maar elke boer wist beter. Ruim 100 jaar na Van Helmont ontdekt Priesley dat planten niet alleen water maar ook koolstofdioxidegas uit de lucht nodig hebben. Dat gas had Van Helmont helemaal gemist. Priestley ontdekte ook nog zuurstofgas, maar hij had niet door hoe belangrijk die ontdekking zou blijken. Maar nog steeds blijft de vraag: Waarvoor dient dan die bodem? Wat hebben planten uit de bodem nodig? De humustheorie Boeren wisten al lang, dat planten goed groeien als er in de bodem mest of verterend plantenmateriaal zit. Dit leidde tot de zogenaamde humustheorie. Begin 19 e eeuw was er voor deze theorie veel aanhang. Deze theorie paste in het grotere idee van het vitalisme, dat stelt dat stoffen in levende organismen, organische stoffen genoemd, een levenskracht bezitten en daardoor wezenlijk afwijken van de andere stoffen zoals water, gesteente, zout, de anorganische stoffen. Organismen als planten hadden dus organische stoffen nodig, en de scheikunde van organismen was een andere dan die van anorganische stoffen.

9 009 Figuur 3: Model humus theorie (Bron: yara.com/en/ products/fertilizer/ about_fertilizer/ mineral_fert_liebig_inter.html) Het kan ook anders Rond 1840 pakte de Duitse chemicus Justus Liebig het systematisch aan. Hij was overtuigd tegenstander van het vitalisme en dus van de humustheorie. Volgens hem bestaat er maar één scheikunde. Liebig als chemicus wist dat bij reacties stoffen kunnen verdwijnen en ontstaan, maar dat geldt niet voor elementen. Elementen blijven behouden, die ontstaan niet en verdwijnen niet. Een element dat in een volwassen plant voorkomt moet of uit de lucht of uit de bodem zijn opgenomen. Hij redeneerde dat je door te kijken wat planten tijdens hun groei hebben opgenomen kunt vaststellen wat ze nodig hebben uit de bodem. Model humus theorie en theorie van Liebig Figuur 4: Model theorie van Liebig (Bron: yara.com/en/ products/fertilizer/ about_fertilizer/ mineral_fert_liebig_inter.html) 5 Beschrijf hoe Van Helmont zijn proef zal hebben uitgevoerd. 6 Naar aanleiding van Priestley: Hoe zou jij bewijzen dat planten CO 2 nodig hebben? Geef een korte proefbeschrijving

10 010 C. Liebig en de landbouw, een film Bekijk de DVD over Liebig en beantwoord tijdens of erna de volgende vragen: 7 Leg uit waarom Liebig s onderzoek aan planten beter/gedegener/betrouwbaarder was dan dat Van Helmont. 8 Hoe denk je dat Liebig redeneerde bij zijn (foute) veronderstelling dat planten het element stikstof uit de lucht halen? 9 Hoe denk je dat Liebig redeneerde bij zijn (foute) veronderstelling dat kunstmest niet in water oplosbaar mag zijn? In de video zien jullie verschillende soorten onderzoek, laboratoriumonderzoek en veldonderzoek, chemisch onderzoek, biologisch onderzoek. 10 Laat met een schema (met blokken en pijlen) zien dat die soorten onderzoek elkaar aanvullen. Uitvoering Maak een begeleidvel klaar voor jullie proef, met daarop jullie naam, klas, de stamoplossing en de datum waarop jullie de proef inzetten. Op dat vel zetten jullie de kweek; proef en gegevens blijven zo mooi bij elkaar. Maak op het vel ook drie kolommen: één voor een datum waarop gecontroleerd wordt/ is, één voor de daarbij horende waarneming(en) en één voor een eventuele actie zoals water aanvullen. Vraag waar jullie straks jullie proef zullen neerzetten. Overleg wie de dagelijkse controle gaat/gaan doen. Bestudeer tabel 1. Schrijf op wat je moet doen om een proef in te zetten met volledig medium. Bespreek deze beschrijving met een begeleider. Vraag welke voedingsoplospracticum 1 D. Tekorten voor planten en de gevolgen hiervan Jullie gaan deze proef nu al inzetten, hoewel de verschijnselen die jullie langzamerhand kunnen waarnemen, pas later verklaard kunnen worden. Er zijn verschillende manieren om er achter te komen wat planten nodig hebben om goed te kunnen groeien. Eén van die manieren is ze in water te zetten waarin je alle stoffen oplost waarvan je denkt dat ze nodig zijn, maar er dan telkens net één weg te laten. Bedenk maar wat er zal gebeuren als je zelf lang helemaal geen eiwit zou eten of geen vitamine C binnen zou krijgen. Jullie gaan dit practicum nu inzetten omdat de planten tijd nodig hebben om te laten zien hoe ze reageren op jullie behandeling of mishandeling. Jullie gaan bestuderen hoe kleine plantjes uit zonnebloempitten groeien of lijden als ze in de verschillende voedingsoplossingen worden gezet. Nodig 2 potjes met deksels waarin drie gaten zijn geboord en lichtdicht met ondoorzichtig plastic of aluminiumfolie Watten Scherp zand Zaden van zonnebloemen TL-buizen (kleur 33); voedingsoplossingen, te weten 0,2 M oplossingen van calciumnitraat, kaliumnitraat, magnesiumsulfaat, kaliumdiwaterstoffosfaat, ijzeredta, natriumnitraat, magnesiumchloride, natriumsulfaat, natriumdiwaterstoffosfaat, calciumchloride en kaliumchloride.

11 011 singen jullie gaan maken en gebruiken. In tabel 1 staan de benodigde gegevens. Die staan vermeld voor 1 liter voedingsoplossing. Dat is erg veel; vraag hoeveel jullie moeten maken en pas het recept schriftelijk aan. Maak zoveel van de voedingsoplossing als je nodig hebt voor een potje met volledig medium en een potje met een van de andere media. Vraag twee potjes met deksels waarin 3 gaten zijn geboord, en een paar watten. Daarmee ga je straks de plantjes vastzetten. De potten zijn lichtdicht gemaakt met ondoorzichtig plakplastic of aluminiumfolie, om te vermijden dat er algengroei optreedt. Maar je kunt straks wel voorzichtig kijken naar het niveau van de oplossing. Misschien moet je de kiemplanten zelf maken. Het is in elk geval goed om te weten hoe dat moet. Er mag namelijk geen voedsel bij worden gebruikt. Zorg voor heel goed uitgewassen schep zand (metselzand). Breng daarvan een laagje in een lage bak. Maak het nat met gedestilleerd water en zorg ervoor, dat er geen water uitloopt als je de bak schuin houdt. Leg dan de zaden uit en bedek ze met een laagje droog zand. Doe er stuk plasticfolie overheen om uitdrogen te voorkomen. Zet de bak in het donker bij een temperatuur van 22 0 C. Na ongeveer 10 dagen zijn de plantjes klaar om te gebruiken. Spreek af hoever de plantjes boven het deksel van de pot moeten uitsteken. Als iedereen dat anders doet, heeft vergelijken geen zin. Maak voor elk potje 3 goed ontwikkelde plantjes voorzichtig los uit het zand. Spoel de wortels goed schoon onder een zachte waterstraal. Steek de plantjes met de wortels naar beneden door de gaten in het deksel. Eerst iets te ver naar beneden, zodat je een stukje watten om de steeltjes kunt doen. Daarmee zet je het plantje dan weer iets hoger vast in het deksel. Controleer of laat controleren of iedereen het op dezelfde manier gedaan heeft. Zet de potjes op een lichte plaats, maar nooit in direct zonlicht. In de winter moeten TL-buizen (kleur 33) boven de planten worden gehangen. Zo laag mogelijk, maar niet zo laag dat de temperatuur bij de plantjes boven de 25 0 C stijgt. Alle plantjes moeten natuurlijk vrijwel evenveel licht krijgen. Spreek met de hele groep wanneer de controles worden gedaan en maak een schema wie wat doet. Bepaal bij elke controle hoeveel de plantjes gegroeid zijn. Let vooral ook op afwijkingen zoals in de kleur, bladontwikkeling, spichtigheid en stevigheid. Voedingsoplossingen Er staan stamoplossingen klaar van verschillende zouten in water. Een combinatie van verschillende oplossingen maakt het mogelijk oplossingen te maken waarin alle elementen zitten waarvan in het verleden is vastgesteld dat planten ze nodig hebben. (Hoe dat is vastgesteld, onderzoeken jullie later in deze module.) In de eerste kolom van tabel 1 staan de zouten die zijn opgelost. Daarna zijn er kolommen met Romeinse cijfers. In elke kolom staan dan de hoeveelheden die van elk van de stamoplossingen moeten worden gebruikt.

12 012 Tabel 1: Samenstelling oplossingen voor Practicum 1 No. voedings oplossing Kenmerk I III IV V VI VII VIII IX volledig medium ontbreekt ontbreekt ontbreekt ontbreekt ontbreekt ontbreekt ontbreekt ontbreekt Stamoplossing ml ml ml ml ml ml ml ml ml Toe te voegen aan 910 ml gedestilleerd water 0,2M Ca(N0 3 ) ,2M KN ,2M MgS ,2M KH 2 P FeEDTA Sporenelementen ,2M NaN ,2M MgCI ,2M Na 2 S ,2M NaH 2 P ,2M CaCI ,2M KCI 30 6 Bereid de uitvoering van jullie deel van het experiment voor. Denk aan maatregelen als stickers met jullie namen, klas en datum van begin proef. Vragen 11 Bovenaan in elke kolom moet je noteren welk element in de betreffende voedingsoplossing ontbreekt. 0,2 M in de eerste kolom van tabel 1 betekent 0,2 Molair dat betekent weer 0,2 mol per liter. De grootheid molariteit, symbool M v heeft als eenheid mol L 1. Daarbij is mol de eenheid die hoort bij de grootheid chemische hoeveelheid *, symbool, n. Liter is de eenheid bij grootheid volume (van de oplossing) symbool V opl. In formule wordt dat M v = n/v opl 12 Bereken hoeveel mol KNO 3 is opgelost in 0,8 L van een 0,2 M KNO 3 -oplossing. 13 Beredeneer waarom de controles door alle duo's ongeveer tegelijkertijd moeten plaatsvinden. * Voor wie het nog niet wist: Er zijn 3 manieren om een hoeveelheid stof aan te geven: met de massa, m (eenheid g, kg, enz.), het volume V (eenheid L(iter), dm 3, m 3 ), en de chemische hoeveelheid n, die gebaseerd is op het aantal deeltjes. De eenheid is mol, kmol, mmol, enz.

13 013 Activiteit 2: Welke chemische elementen zitten in planten? In Practicum 1 onderzoeken jullie wat er gebeurt als je planten bepaalde elementen in hun voeding niet geeft. Maar hoe wisten we wat we wel of niet konden weglaten? Het zou toch ook best kunnen dat planten ook heel andere elementen nodig hebben om goed te kunnen groeien? Je hebt gezien dat veel primitieve gemeenschappen de slash-and-burn methode toepasten. Ze konden dan een paar jaar op zo'n plek groenten verbouwen, maar daarna was het gedaan met de vruchtbaarheid en namen ze een ander stuk van het bos. Of Liebig daardoor op de idee kwam planten-as te onderzoeken (denk aan de video) weten we niet, maar het zou kunnen. Misschien dacht hij ook wel: "Wat planten uit de grond opgenomen hebben zal er nog wel inzitten." In ieder geval onderzocht hij de as van planten en probeerde vast te stellen welke (van de meeste toen bekende) elementen aanwezig waren. Een dergelijk onderzoek doen jullie nu ook. Alleen testen we niet op alle 100 elementen, die we nu kennen. practicum 2 A Planten-as Nodig Porseleinen kroes Droogoven Brander Vers gras Metaaldraad voor vlamtest Verdund salpeterzuur Geel bloedloogzout Kaliumthiocyanaatoplossing Ammoniummolybdaat- oplossing Geconcentreerd zoutzuur Bariumchloride-oplossing 0,5% difenylamine-oplossing in geconcentreerd zwavelzuur Zilvernitraatoplossing. Voorbereiding onderzoek van as Weeg een porseleinen kroes. Hak een handvol vers gras in zeer kleine stukjes. Doe ze in de kroes en weeg het geheel. Plaats de gevulde kroes in een droogoven en bepaal het gewicht op gezette tijden tot het gewicht constant geworden is. Bereken het watergehalte van het gras. Verhit de kroes daarna eerst voorzichtig en daarna sterk. Ten slotte gebruik je een open vlam en roert de massa voorzichtig dooreen om de as aan de lucht bloot te stellen. Laat de as afkoelen en bepaal het gewicht. Leg uit dat het verschil tussen de uitkomsten bij 1. en 6. het gewicht van de organische stoffen in het gras is. Bereken nu het gehalte aan organische stoffen in as in massa%. Onderzoek van de as Jullie kennen vuurwerk. Vuurwerkmakers weten dat die kleuren horen bij bepaalde metalen, en mengen die metalen door het kruit.

14 014 Chemici gebruiken die kleuren juist om de aanwezigheid van metalen in een onbekende stof aan te tonen door middel van de vlamtest. Voordat we planten-as gaan onderzoeken is het verstandig om eerst te oefenen met bekende stoffen zodat je de kleuren kunt herkennen en koppelen aan het juiste metaal. In tabel 65A zijn van een aantal elementen de kleuren vermeld. Daar staat ook een belangrijke tip om heldere kleuren te krijgen. Een manier die goed werkt is om de metaaldraad eerst uit te gloeien, totdat de vlam kleurloos is, dan de punt eerst te dippen in zoutzuur en daarna in de te onderzoeken vaste stof en dan meteen die punt in het heetste deel van de ruisende vlam te houden. Voer de proef uit op een zo donker mogelijke plek, dan zie je de kleuren het best. Nog een punt: Natrium is een element dat overal aanwezig is (met name doordat zweet van onze handen natriumchloride bevat). Natrium geeft een goed zichtbare gele vlamkleur en je moet steeds je best doen om andere kleuren nog te herkennen als er ook natrium de vlam kleurt. Een hulpmiddel is eventueel het blauwe kobaltglaasje dat de gele kleur van natrium tegenhoudt. Dan zie je bij kalium (zwak violette vlamkleuring) die kleuring ook als er natrium aanwezig is. Uitvoering Vraag je begeleider hoe jullie gaan oefenen met de vlamtest en oefen met de beschikbare bekende stoffen. Onderzoek de planten-as met behulp van de vlamtest. Noteer je waarnemingen en je conclusies. Maak van de as minstens 6 porties (Het is handig om nog wat over te hebben voor als er iets niet goed lukt.) Los een beetje as op in verdund salpeterzuur. Voeg een beetje geel bloedloogzout toe. Een blauwe kleur of een blauw neerslag duidt op de aanwezigheid van ijzer in het plantenmateriaal. Noteer of dat het geval was. Herhaal de proef met kaliumthiocyanaat-oplossing. Nu wordt de vloeistof bloedrood gekleurd. Los een portie as op in verdund salpeterzuur. Voeg daarna ammoniummolybdaatoplossing toe. Een kanariegele kleur of een kanariegeel neerslag wijst op de aanwezigheid van fosfor in het plantenmateriaal. Zag je dat? Los een portie op in geconcentreerd zoutzuur. Afgieten, ver dunnen en filtreren als dit noodzakelijk is. Voeg bariumchloride-oplossing toe. Een wit neerslag (goed te zien tegen een donkere achtergrond) wijst op de aanwezigheid van zwavel in de plant. Gezien? Schud een portie as met water. Voeg daarna een beetje 0,5% difenylamineoplossing in geconcentreerd zwavelzuur toe. Een blau we kleur wijst op de aanwezigheid van stikstof in de plant. Los een beetje as op in verdund salpeterzuur. Voeg een beetje zilvernitraatoplossing toe. Een witte kleur of een wit neerslag wijst op de aanwezigheid van chloor in de plant. Maak een lijstje van de elementen die jij in planten-as (en dus in het plantenmateriaal) hebt aangetoond.

15 015 Tabel 2: Aantonen elementen mbv de vlamtest in practicum 2 Test op element Test met Positief dan natrium vlam geel kalium vlam + kobaltglaasje zwak violet ijzer geel bloedloogzout blauwe opl./blauw neerslag ijzer(iii) kaliumthiocyanaatopl. bloedrode opl. zwavel bariumchlorideopl. wit neerslag stikstof difenylamineopl. blauwe opl. chloor zilvernitraatopl. wit neerslag Vragen 14 Welke elementen hebben jullie aangetoond in planten-as? 15 Welke elementen moeten de planten zeker uit de bodem halen? 16 Voor welk element is dat zonder nader onderzoek niet zeker? Liebig stelde zich dezelfde vragen (15 en 16) als hierboven. 17 Wat dacht Liebig hierover aanvankelijk en wat veranderde daaraan later? Op kunstmestverpakkingen staat vaak NPK en dan drie getallen, bijvoorbeeld Zoek op wat daarmee wordt bedoeld. Activiteit 3: Vergelijk organisch en anorganisch In Taak 1 lazen jullie dat in de 19e eeuw stoffen die afkomstig waren van planten of dieren, als heel bijzonder werden beschouwd. Men veronderstelde dat deze organische stoffen levenskracht in zich hadden en daardoor wezenlijk verschillend waren van de niet-organische, de anorganische stoffen. Zulke organische stoffen zouden alleen door levende organismen gemaakt kunnen worden en zeker niet door middel van een chemische reactie uit anorganische, levenloze stoffen. Er zouden andere regels gelden voor organische stoffen een aparte andere, organische scheikunde. Deze opvatting noemt men het vitalisme. Maar planten produceren behalve koolhydraten (zoals suiker, zetmeel) en eiwitten ook zuurstof. Mensen en dieren produceren koolstofdioxide en water. Zijn dat dan ook organische stoffen? Het lukte Whöler in 1828 om uit anorganische stoffen ureum te maken, een stof die voorkomt in de urine van mens en dier. Wölher schreef aan Berzelius I must tell you that I can make urea without the use of kidneys, either man or dog. Ureum was de eerste organische stof uit de reageerbuis. Een zware slag voor het vitalisme. Er volgden al gauw veel meer van zulke stoffen. Einde vitalisme zou je denken. Maar het idee dat in sommige stoffen krachten aanwezig zijn die niet met scheikunde verklaard kunnen worden is ook nu nog wijd verbreid. Er zijn veel mensen die (willen) geloven dat er meer is dan atomen en moleculen. Denk maar eens aan de homeopathie. 19 Zoek het woord vitalisme op en geef kort je mening hierover.

16 016 In de scheikunde is de indeling organische en anorganische scheikunde blijven bestaan, maar de scheiding is niet meer zo duidelijk. practicum 3 A Stoffen indelen/eigenschappen onderzoeken In tabel 3 staan een aantal vaste stoffen. Je gaat van die stoffen verschillende eigenschappen onderzoeken. Zet telkens het resultaat van je onderzoek in onderstaande tabel. (Als je niet digitaal werkt, kun je het beste met potlood werken; dan kun je nog eens iets veranderen,) Hardheid onderzoek je bijvoorbeeld door met een pincet in het voorwerp te prikken. Probeer een paar stoffen uit en beoordeel of je een soort grove schaal wilt invoeren met woorden als bijvoorbeeld erg hard, boterzacht. Onder brosheid verstaat men in hoeverre een stof of materiaal gemakkelijk versplinterd. Brosheid onderzoek je door het materiaal met een tang kapot te knijpen (als het kan). Ook hier misschien een schaal? Verkoling in de vlam stel je vast door een klein stukje van het materiaal met een metalen tang in de vlam te houden, bij een poedervormige stof gebruik je een spatel. Houd in ieder geval de stof zo lang in de vlam totdat je er zeker van bent dat de verkoling of een andere reactie is afgelopen. De vlam zorgt ervoor dat de stank die verkoling kan veroorzaken achterwege blijft. Het wel of niet stroom geleiden onderzoek je het gemakkelijkst met een multimeter op de stand Ohm (Ω). In de meter zit een accu. Je houdt de twee stekkers van de multimeter tegen het brokje stof en leest de meter af. Ohm is de eenheid voor de weerstand die de stroom ondervindt. Een hoge waarde voor de weerstand betekent dus een slechte geleiding. Nodig Pincet Combinatietang Brander Kroezentang Spatel Multimeter Stroomdraden, stekkers Aluminium Citroenzuur Glas Grind Hout IJzer; kandij-suiker Koper Kopersulfide Kunstmest Magnesia (basisch magnesiumcarbonaat, Mg(OH) 2.4MgCO 3.4H 2 O) Plastic Soda Spaghetti Vitamine C Zout Zuiveringszout

17 017 Tabel 3: Invultabel bij practicum 3 Materiaal Hardheid Brosheid Verkoling in de vlam Aluminium Citroenzuur Glas Grind Hout IJzer Kandij-suiker Koper Kopersulfide Kunstmest Magnesia * Plastic Soda Spaghetti Vitamine C Zout Zuiveringszout * Het witte magnesium poeder dat bij turnen gebruikt wordt. Geleiding Indeling Vragen 20 Tot welk reactietype hoort verkolen? Waarom vind je dat? 21 Probeer de stoffen in drie groepen in te delen en geef ze met 1, 2 of 3 aan in de rechterkolom van tabel 2 22 Noem de gemeenschappelijke kenmerken en geef ze alle 3 een naam. Het lijkt er op dat we grofweg drie verschillende soorten stoffen kunnen onderscheiden. Maar pas op: bij elke indeling zijn er weer gevallen die niet goed passen. Als soortnamen zouden we op grond van onze proeven de namen metalen, steenachtige stoffen en verkolende stoffen gebruiken. Het is handig als iedereen in een grotere groep dezelfde woorden gebruikt. De groep die wij 'steenachtige stoffen' hebben genoemd, wordt door chemici de groep van de zouten genoemd. Deze naam verwijst naar het gewone keukenzout, verreweg de bekendste van alle zouten. Maar ook steenachtige stoffen die niet oplossen houden we in deze groep. Belangrijk! Behalve plastic zijn alle verkolende stoffen uit de tabel hierboven van planten afkomstig We zagen al eerder: In de 19 e eeuw werden stoffen die afkomstig waren van planten of dieren, van organismen dus, organische stoffen genoemd. Chemici ontdekten in de vorige eeuw dat die organische stoffen iets gemeen hadden met

18 018 stoffen als water en zuurstof, namelijk dat deze stoffen allemaal uit moleculen, uit groepjes bij elkaar behorende atomen waren opgebouwd. Bij metalen en zouten is dat niet het geval. Daarom kwamen de organische (verkolende) stoffen terecht in de zeer grote groep van de moleculaire stoffen. Moleculaire stoffen zijn in principe alle stoffen die letterlijk uit moleculen bestaan. Een belangrijk kenmerk (waardoor je snel weet dat je met een moleculaire stof te maken hebt) is dat in een moleculaire stof nooit een metaal als element voorkomt. Er zijn moleculaire stoffen die uit één soort niet-metaal-element bestaan, bijvoorbeeld: Cl 2, O 2, P 4 en S 8. En er zijn moleculaire stoffen die uit verschillende niet-metaal-elementen bestaan zoals water (formule H 2 O), salpeterzuur (formule HNO 3 ) en butaan (formule C 4 H 10 ). Bij elke indeling van stoffen in groepen zijn er stoffen die duidelijk bij één van de groepen horen. Maar ook stoffen die niet zo gemakkelijk in te delen zijn. We geven een paar voorbeelden: Kalkzeep (de aanslag in het bad) lijkt op kalksteen (kalkaanslag die ontstaat rond kranen, in fluitketel ), bevat het element calcium maar verkoolt wel bij verhitting. Grafiet glanst en geleidt stroom maar is toch geen metaal. Mede door wat mensen allemaal bedenken en maken ontstaan er nog veel meer uitzonderingen. Zo is er tegenwoordig veel aandacht voor stroomgeleidende plastics die bijvoorbeeld gebruikt kunnen worden in buigzame beeldschermen. 23 Vul in de volgende tabel voor de drie groepen stoffen de kenmerken in en geef 5 voorbeelden. Tabel 4: Invultabel kenmerken van verschillende groepen stoffen Geleiding voor elektriciteit Smelttemperatuur Hardheid en brosheid 5 voorbeelden met de namen en/of chemische formule Metalen Moleculaire stoffen Zouten Activiteit 4: Stroomgeleiding in vloeistoffen Metalen zijn blijkbaar niet de enige geleiders voor elektriciteit. Zelfs als we vaste stoffen als geleidende plastics bij de gewone geleiders rekenen, hebben we nog niet alles gehad. Er bestaat een tweede soort geleiders. We noemen die elektrolyten. Er zijn duidelijke verschillen tussen stroomgeleiding bij geleiders van de eerste soort, de meta-

19 019 len dus en geleiders van de tweede soort, de elektrolyten. We gaan kijken naar de verschillen. Als stroom door een metaaldraad gaat, wordt die draad hooguit warm. Die stroom heeft geen chemische effecten. 24 Welke soort deeltjes stromen er door een metaaldraad? practicum 4 A Zoutoplossingen In Practicum 3 hebben jullie gekeken naar de geleiding van elektriciteit door de zuivere vaste stof. Dat leverde op dat alleen metalen stroom geleiden. In dit practicum gaan jullie kijken hoe het zit met de geleiding van elektrische stroom door zuiver water en door water waarin stoffen zijn opgelost. Nodig Multimeter Stroomdraden Stekkers; alcohol Suiker, keukenzout Citroenzuur Soda Kunstmest Krijt (kalksteen) Zinkchloride Jullie werken weer met de multimeter (in de Ohmstand). Nu moet je de uiteinden van de beide meetdraden (stekkers) naast elkaar in de vaste- of vloeistof steken. Bepaal van elk van onderstaande vloeistoffen/oplossingen of deze de elektrische stroom geleidt. Sommige resultaten kan je uit tabel 3 halen en hoef je dus niet opnieuw uit te voeren Tabel 5: Waarnemingentabel bij practicum 4 Stof of stof in oplossing Geleidt in zuivere vorm Geleidt in oplossing Water Alcohol Suiker Keukenzout Citroenzuur Soda Kunstmest Krijt (kalksteen) Zinkchloride Eigen stof

20 020 practicum 5 B Gesmolten zouten Nodig Theelepeltje(of porceleinen kroes) Brander Statief en klem Universeelmeter Stroomdraden Krokodillenklemmen Paperclips(of ander elektrodemateriaal) Kaliumchloride Natriumchloride Glas Uitvoering Door kaliumchloride en natriumchloride in een mortier samen fijn te maken krijg je een mengsel dat al smelt in een ruisende vlam. Dat is vreemd als je kijkt naar de smeltpunten van de afzonderlijke zouten maar toch is het een algemeen verschijnsel: mengsels beginnen bij een lagere temperatuur te smelten dan zuivere stoffen. Je kunt het mengsel smelten bijvoorbeeld op een theelepeltje dat je vastzet met behulp van een statief (klem). Stroomgeleiding kun je dan weer testen door er uiteinden van twee uitgevouwen paperclips in te steken die verbonden zijn met de stekkers van een universeel-meter (Ohmstand, Ω) Met deze uitvoering kun je wel de stroomgeleiding constateren, maar er is een nare complicatie: het lepeltje wordt sterk aangetast. Dat verschijnsel noemen we corrosie. (Roesten is ook een vorm van corrosie, maar niet alle corrosie is roesten.) Het lijkt misschien vreemd, maar glas is ook een zout. Het wordt gemaakt door zilverzand(sio 2 ), samen te smelten met soda(na 2 CO 3 ) of kalk(caco 3 ) en soms ook nog met metaaloxiden zoals loodoxide(pbo) (In het laatste geval krijg je kristal.) Dus als je het klaarspeelt om glas te smelten kun je kijken of het de stroom geleidt. De opstelling is eenvoudig: klem een dun glasbuisje of een glazen staaf aan een statief met een kleine klem. Steek er aan weerszijden een koperdraad in. Verbind die koperdraden met behulp van krokodilklemmen via een lamp aan een spanningsbron. Verhit nu het glasbuisje voorzichtig eerst met een blauwe, daarna met een ruisende vlam. Vragen 25 Lossen alle zouten in water op? Geef ook voorbeelden die je al kende uit je eigen omgeving voor je aan dit practicum begon. Jullie hebben waarschijnlijk kennis gemaakt met het toestel van Hofmann. Dan weet je ook wat er gebeurt als je met behulp van twee platina draden elektrische stroom door water stuurt waarin ook zwavelzuur is opgelost. 26 Wat gebeurt er dan? 27 Hoe noemt men dit proces? 28 Kun je nu aangeven waarom zonder zwavelzuur niets gebeurt bij deze proef? 29 Welk belangrijk verschil is er bij de stroomdoorgang door een oplossing en bij stroomdoorgang door een stukje metaal? 30 In welk opzicht lijkt gesmolten zinkchloride op een oplossing ervan? In welk opzicht is er wel verschil?

21 021 practicum 6 C Deeltjes die kunnen lopen Nodig 4 Reageerbuizen en reageerbuisrekje Oplossingen van kopersulfaat, kaliumjodide en bariumnitraat. Kopersulfaatoplossing is blauw van kleur. Door een stripje zink in een reageerbuis met kopersulfaatoplossing te doen, kun je het metaal koper vrijmaken uit de verbinding. Op het zink zet zich rood koper af. Kopersulfaat bevat dus wel het element koper maar dan in een andere verschijningsvorm. In ieder geval niet als het roodbruine metaal koper. Een andere elektrolyt die we gaan gebruiken is kaliumjodide, uit de naam kun je afleiden dat deze stof de elementen kalium en jood bevat. Kaliumjodide is een witte, vaste stof De derde elektrolyt die we gebruiken is bariumnitraat. Bariumnitraat bevat de elementen barium, stikstof en zuurstof. Uitvoering Vraag een rekje met 4 reageerbuizen, waarin zich de volgende oplossingen bevinden: Kopersulfaat, 2 x Kaliumjodide Bariumnitraat Giet de kaliumjodide-oplossing bij een van de buizen met kopersulfaat. Giet de bariumnitraatoplossing bij de andere buis met kopersulfaat. Vragen 31 Hoe ziet het reactieproduct van kopersulfaatoplossing en kaliumjodideoplosing er uit? 32 Hoe ziet het reactieproduct van kopersulfaatoplossing en bariumnitraat-oplossing er uit? practicum 7 D Elektrolyten en stroom (practicum 7) We gaan onderzoeken wat stroom doet met een kopersulfaatoplossing. Lees onderstaande beschrijving goed door, en leid er uit af wat je moet doen om de proef zelf uit te voeren. Nodig petrischaal met gel met putjes en gootjes (zie afbeelding) Gelijkspanningsbron Stroomdraden 2 koperplaatjes Krokodillenklemmen Oplossingen van kopersulfaat, kaliumjodide en bariumnitraat. Om dit te onderzoeken gebruiken we een petrischaal met daarin een gel met putjes en gootjes. Zie de afbeelding hieronder, figuur 5. In een gel kunnen opgeloste stoffen zich maar heel langzaam door het water verspreiden. We kunnen dus beter in de gaten houden of er door de elektrische stroom iets gebeurt. Gel ken je als het spul voor je haren, maar pudding, gebonden sauzen en jam zijn ook voorbeelden van een gel. We gebruiken een stevige gel met als bindmiddel agar, een stof die wordt gewonnen uit zeewier. Biologen gebruiken zulke gels om te kijken hoe bacteriën en schimmels groeien. De agar-gel zorgt ervoor dat die schimmels op hun plek blijven. Een schematische tekening vind je in figuur 5. Op foto 2 zie je een foto van dezelfde opstelling.

22 022 Figuur 5: Schematische opstelling van stroomgeleiden door oplossing. Foto 2: opstelling practicum stroomgeleiden door oplossing. In het centrale gootje komt blauwe kopersulfaatoplossing, In de bovenste twee putjes komt links en rechts kaliumjodideoplossing In de onderste twee putjes komt links en rechts bariumnitraatoplossing. vragen 33 Wat verwacht je dat er gebeurt als je deze opstelling verder met rust laat? We gaan nu de linker koperplaat aansluiten op de pluspool van een gelijkspanningsbron en de rechter koperplaat op de minpool. Stel de spanning in op ongeveer 10 volt.

23 023 Voer deze proef nu zelf uit. Er zijn al petrischalen met gel beschikbaar. 34 Neem figuur 5 over in je schrift en teken erin (gebruik kleuren!!) welke oplossingen in de putjes zitten. 35 Welke conclusie trek je uit het feit dat reactieproducten niet in de putjes van kaliumjodide en bariumnitraat ontstaan maar ergens ertussenin? Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar rechts gegaan en heeft daar met (iets uit) kaliumjodide gereageerd. Door de elektrische stroom is iets uit kopersulfaat naar links gegaan en heeft daar met (iets uit) bariumnitraat gereageerd. 36 Welke conclusie trek je uit het feit dat je het reactieproduct van de reactie tussen kopersulfaat en kaliumjodide wel rechts maar niet links ziet ontstaan? Deze proeven maken het aannemelijk dat in kopersulfaatoplossing twee componenten zijn die elk een eigen kant op gaan als er een plus- en een min-pool in de oplossing gestoken worden. Die twee componenten van kopersulfaat kunnen blijkbaar hun eigen gang gaan. Ze zijn onafhankelijk, autonoom. Het ligt voor de hand aan te nemen dat die twee delen respectievelijk positief en negatief geladen zijn omdat ze allebei hun eigen kant op gaan bewegen zodra de spanning wordt aangesloten. 37 Is het deel van kopersulfaat dat met kaliumjodide reageert positief of negatief geladen? 38 Is het deel van kopersulfaat dat met bariumnitraat reageert positief of negatief geladen? Faraday ( ) was voorzichtig. Hij was wel overtuigd dat bij stroomgeleiding door een elektrolyt-oplossing een deel van de elektrolyt richting plus pool beweegt en een ander deel richting min pool, maar hield open of die delen geladen waren. Hij noemde die delen ionen (dat is afgeleid uit het Grieks en betekent gaande, iets dat gaat.) Om discussies over de lading te vermijden kwam hij met de namen an-ion, het ion dat richting anode (hier de plus pool) gaat en kat-ion, het ion dat richting kathode (hier de negatieve pool) gaat. 39 Wat bepaalt volgens jou in welke richting een ion gaat? 40 Kun je nu verklaren waarom bij de elektrolyse van koperchloride-oplossing het chloorgas en het metaal koper tegelijkertijd maar niet op dezelfde plaats kunnen vrijkomen? Samenvatting In een elektrolytoplossing zijn twee delen aanwezig, afkomstig van die elektrolyt. Het bijzondere van die twee delen is dat ze allebei hun eigen weg kunnen gaan, los van elkaar Omdat de twee delen in tegengestelde richting bewegen zodra een plus en een min pool in de oplossing worden gebracht, moeten deze delen elk elektrisch geladen zijn. De twee delen bewegen zich bij elektrolyse in de richting van de pool met tegengesteld teken. Die twee delen worden ionen genoemd. Ionen zijn dus de twee elektrisch geladen componenten in een elektrolyt die na oplossen onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen (en op die manier lading kunnen transporteren) en afzonderlijk reacties kunnen aangaan. Vaak wordt die onafhankelijkheid benadrukt door te spreken over vrije ionen in een elektrolytoplossing.

24 024 Zouten en zuren Metalen leveren altijd positieve ionen. Een aanwijzing hiervoor is het feit, dat bij elektrolyse metalen worden gevormd aan de negatieve pool. Het gaande koper, koper-ion, dat blauw is, verandert in het vaste metaal koper, dat rood is. Voorbeelden zijn het koper-ion, het zink-ion, het kalium-ion en het aluminium-ion. De hoeveelheid lading van een metaal-ion is vaak 1+ en 2+ maar 3+ en 4+ komen ook voor. Een koperion wordt aangegeven met Cu 2+, een kalium-ion met K + en een aluminium-ion met Al 3+. Je kunt de ladingen van de metaalionen vinden in de laatste kolom van tabel 40A van Binas. Vragen 41 Geef de symbolen van de volgende ionen: magnesium, nikkel en boor. Er zijn metaalionen die verschillende ladingen kunnen hebben. 42 Geef de mogelijke formules van ijzer-, koper- en lood-ionen. Niet-metalen leveren meestal negatieve ionen Hoewel er negatieve ionen zijn die maar één element bevatten, zijn er veel meer negatieve ionen waarin twee of meer elementen voorkomen. Bevat een negatief ion slechts één element dan verandert de naam van dat ion. Er wordt dan het achtervoegsel -ide gebruikt. Zo is het symbool voor het chloride-ion is Cl van het sulfideion S 2, het nitride-ion N 3, enz. Vragen 43 Geef formules voor de volgende ionen: fluoride, fosfide en oxide. In het chloride komt alleen het element chloor voor, in het chloraat-ion de elementen chloor en zuurstof. De formule is ClO 3. Het chloraat-ion bevat dus 1 Cl deeltje en 3 O deeltjes, die samen een lading van 1 hebben. Je kunt de formules van meeste samengestelde ionen vinden in tabel 66B van Binas. 44 Geef de ionformules van sulfaat, nitraat, carbonaat en ammonium. Elektrolyten waarin het positieve ion van een metaal afkomstig is noemt met zouten. Het gewone zout heeft de chemische naam natriumchloride - maar is bekender onder de namen zeezout, tafelzout en steenzout - bestaat uit een natrium-ion en een chloride-ion. Ook zuren zijn elektrolyten. Bij zuren is het positieve ion altijd hetzelfde: het waterstof-ion, H +. In een oplossing van een zuur is dus altijd het waterstofion als positief ion aanwezig. De negatieve ionen bij zuren zijn dezelfde als bij zouten. het chloride-ion bij zoutzuur, het sulfaation bij zwavelzuur, het nitraat-ion bij salpeterzuur en het fosfaation bij fosforzuur. 45 Welke ionen bevat een fosforzuuroplossing? activiteit 5 Samenstellen van formules voor zouten Proeven met oplossingen van zouten en zuren (algemene naam elektrolyten) hebben opgeleverd dat in deze oplossingen stroom geleiden. De stroomgeleiding hebben we verklaard door aan te nemen dat in zulke oplossingen positieve en negatieve ionen voorkomen.

25 025 Vragen 46 Zeewater bevat per liter wel 30 gram zout (natriumchloride). Hoe kan het zijn dat je niets merkt van al die geladen ionen? In een vorige module hebben we geleerd hoe chemici aan hun formules kwamen. Voor een aantal koolstofverbindingen hebben we molecuulformules afgeleid. Ook voor zouten kunnen we uit massaverhoudingen van de elementen formules afleiden. 2 voorbeelden Om de formule van een zout samen te stellen, moet je van het plus en min ion de lading kennen. Stel we willen de formule weten van aluminiumbromide. Het metaal-ion is Al 3+ en het bromide-ion is Br. Omdat het zout als geheel neutraal moet zijn, moeten we dus op één Al 3+ -ion drie Br -ionen hebben. We schrijven deze 3 als een index rechtsonder het Br - ion. De formule wordt dus Al 3+ Br. Eigenlijk moet je nu de ladingen weglaten. Het wordt 3 dus AlBr 3. We noemen dit de verhoudingsformule van aluminiumbromide. Stel we willen de formule van calciumfosfaat weten. De ionen zijn resp.: Ca 2+ 3 en PO 4 (let op: de hele groep PO 4 heeft een lading van 3 ) Om het nu neutraal te maken moeten we het Ca-ion met 3 en het fosfaat-ion met 2 vermenigvuldigen. Omdat het hier om de hele groep PO 4 gaat, zetten we haakjes om deze groep heen. Het wordt dus Ca 2+ (PO 3 ) Ca 3 (PO 4 ) 2 Tabel 5: Namen en formules van een aantal zouten en zuren Natriumchloride NaCl Natriumbromide NaBr Natriumoxide Na 2 O Kaliumchloride KCl Koperchloride CuCl 2 Magnesiumchloride MgCl 2 Waterstofchloride HCl Natriumnitraat = KNO 3 Cu(NO 3 ) 2 Mg(NO 3 ) 2 Salpeterzuur Natriumsulfaat Kaliumsulfaat Kopersulfaat Magnesium sulfaat Waterstofsulfaat K 2 SO 4 = Zwavelzuur Natriumcarbonaat Kaliumcarbonaat Kopercarbonaat = Koolzuur CuCO 3 MgCO 3 = Na 3 PO Fosforzuur 4 47 Vul alle ontbrekende gegevens in de tabel zelf in. In het laatste vak van de derde rij staat geen formule.

26 Verzin voor dat vak zelf naam en formule. Hoe splitsen de zouten in oplossing? Leerlingen die dat willen kunnen nu met behulp van Extra Stof 1 achter in deze module deze vraag gaan beantwoorden. Andere leerlingen gaan hier verder. In de vaste vorm geleiden zouten de stroom niet. Zouten geleiden de elektrische stroom zowel in opgeloste als in gesmolten toestand. De verklaring hiervoor is dat in de opgeloste en gesmolten toestand de ionen zich redelijk vrij kunnen bewegen en dat ze in de vaste toestand op hun plaats blijven. Het smelten van keukenzout zou je als volgt weer kunnen geven: NaCl(s) Na + (l) + Cl (l) Overeenkomstig zou oplossen zo weergegeven kunnen worden: NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) Wordt er een samengesteld zout in water opgelost dan valt deze uiteen in alle losse ionen, bijvoorbeeld: Mg(NO 3 ) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 NO 3 (aq) Dus komen bij het oplossen van 1 deeltje magnesiumnitraat totaal 3 ionen vrij!! Handig te onthouden: de indices in de formule (zie vraag 47) die ervoor zorgen dat de formule neutraal wordt, komen in de oplosvergelijking vóór de losse ionen. Voorbeeld Aluminiumsulfaat bestaat uit de ionen Al 3+ en SO Om het neutraal te maken moeten we 2 Al 3+ en 3 SO 4 2- deeltjes gebruiken. De formule wordt dus Al 2 (SO 4 ) 3. In de oplosvergelijking zetten we nu deze 2 en 3 vóór de losse ionen: Al 2 (SO 4 ) 3 (s) 2 Al 3+ (aq) + 3 SO 4 2 (aq) 49 Geef de vergelijkingen van het oplossen van de volgende zouten: a kaliumnitraat b calciumchloride c ammoniumsulfaat d bariumjodide e natriumcarbonaat f zinkfosfaat g aluminiumacetaat h kaliumsulfide Een handige verzameling Omdat het veel te veel tijd kost steeds de namen van ionen op te zoeken in Binas, is het heel handig er een aantal te kennen.

27 027 Vragen 50 Neem onderstaande tabel over en vul de ontbrekende gegevens in. (als er van sommige metalen meerdere soorten ionen zijn, wordt dat aangegeven met Romeinse cijfers tussen haakjes erachter!) Dus, om uit je hoofd te leren: Tabel 6: Namen en formules van een aantal belangrijke ionen. positieve ionen naam pos ionen negatieve ionen Na + Cl K + Br Ag + I + NH 4 F Cu + koper(i) OH H + NO 3 Mg 2+ CH 3 COO naam neg ionen Zn 2+ HCO 3 waterstofcarbonaat Ca 2+ O 2 Ba 2+ S 2 Cu 2+ 2 C 2 O 4 Pb 2+ 2 SO 3 Fe 2+ 2 SO 4 Fe 3+ ijzer(iii) 2 CO 3 Al 3+ 3 PO 4 In tabel 65B van Binas staan van een groot aantal stoffen en ionen de kleuren aangegeven. Als ze niet genoemd zijn, zijn de vaste stoffen wit en de ionen kleurloos. 51 Zoek van een 3-tal metaalionen die hierboven in de tabel zijn vermeld wat hun kleur in oplossing is. activiteit 6 Samen of niet? Keukenzout lost goed op in water, glas gelukkig niet. Er zijn ook zouten waarvan wel iets, maar niet veel oplost. Die noemen we matig dan wel slecht oplosbaar. Je kunt de oplosbaarheid van zouten onderzoeken door na te gaan hoeveel gram ervan je in bijvoorbeeld 100 ml water kunt oplossen, maar dan ben je wel even bezig: telkens een schepje van 1 g erin en roeren? Zeker om een eerste indruk te krijgen is het makkelijker en sneller om oplossingen te maken van zouten waarvan je al weet dat ze oplosbaar zijn, en dan verschillende combinaties bij elkaar te gieten. Vervolgens kijken of de aanwezige 4 ionen een neerslag vormen of niet. We leerden, dat zouten in positieve en negatieve ionen splitsen als ze oplossen.

28 028 Soda (zoek naam van zout in tabel 66A) en calciumchloride zijn beide goed oplosbaar. 52 Schrijf voor beide zouten een vergelijking uit voor het oplossen. Als we deze twee oplossingen bij elkaar doen zien we een wit neerslag. De naam van dit neerslag is calciumcarbonaat. 53 Schrijf de vergelijking op waarmee je die waarneming verklaart. De niet-deelnemende ionen worden tribune-ionen genoemd. 54 Welke 2 ionen zijn dat hier? practicum 8 Neerslagtabel maken Nodig Druppelplaatje Druppelflesjes met oplossingen van kaliumnitraat, natriumcarbonaat, natriumhydroxide, kaliumjodide, natriumchloride, kopersulfaat, bariumnitraat, loodacetaat, zinkchloride en zilvernitraat. Tabel 6: Neerslagtabel A B C D Neem deze tabel over in je schrift en druppel op een plastic plaatje in de rijen A, B, C en D zes keer oplossingen van: A. kaliumnitraat B. natriumcarbonaat C. natriumhydroxide D. kaliumjodide Druppel in de zes kolommen vervolgens vier keer oplossingen van: 1. natriumchloride 2. kopersulfaat 3. bariumnitraat 4. loodacetaat 5. zinkchloride 6. zilvernitraat