HOOFDSTUK 10. Oplossingen in water

Transcriptie

1 HOOFDSTUK 10. Oplossingen in water Heb je je wel eens afgevraagd waarom sommige stoffen in water oplossen (bv. keukenzout, suiker) en andere slechts heel moeilijk of helemaal niet (bv. zeep)? Waarom sommige van die oplossingen de elektrische stroom geleiden en andere niet? In dit hoofdstuk leer je dat het deeltjesmodel van de materie (het corpusculair model) een grote hulp is om zulke verschijnselen te verklaren. Op het einde van het hoofdstuk ben je niet alleen in staat om te bepalen of twee willekeurige zouten (bv. kaliumfosfaat en zinkbromide) bij vermenging zullen oplossen, je zult ook de reactievergelijking van deze reactie kunnen schrijven. En je zult kunnen voorspellen of er zich een ondoorzichtige neerslag zal vormen en waaruit die zal bestaan (in ons voorbeeld: een neerslag van zinkfosfaat). En vooral: je zult begrijpen waarom dit zo gebeurt en welke fenomenen zich op het niveau van deeltjes afspelen. Je merkt het : dit wordt alweer een leerrijk hoofdstuk chemie. Aan het werk dan maar! Leerplandoelen: wat je na dit hoofdstuk moet kennen en kunnen: - het begrip elektronegativiteit (= elektronegatieve waarde) kennen; - weten hoe partiële ladingen ontstaan; - uit het verschil in elektronegativiteit (ΔEN) het ionair karakter van een verbinding kunnen afleiden (met behulp van een tablel); - het onderscheid tussen polaire en apolaire atoombindingen maken aan de hand van elektronegativiteit; - het begrip dipoolmolecule kennen; - kunnen uitleggen waarom de molecule water een dipool-molecule is; - het begrip waterstofbrug kennen; - het oplossen van stoffen in water beschrijven in termen van corpusculaire interacties (dissociatie, ionisatie, hydratatie); - steunend op het elektrisch geleidbaarheid stoffen indelen in elektrolyten en in nietelektrolyten; - de oplosbaarheid van ion- en molecuulverbindingen in polaire en apolaire oplosmiddelen onderzoeken (labo-practicum); - in een tabel het onderscheid tussen goed en slecht in water oplosbare ionverbindingen aflezen en daaruit afleiden of een neerslag kan ontstaan (oplosbaarheidstabellen kunnen gebruiken); - Een neerslagreactie en gasontwikkelingsreactie corpusculair voorstellen, symbolisch weergeven en interpreteren; - Neerslagreacties voorstellen door ionreactievergelijkingen; - Aan de hand van een experiment een neerslagreactieof een gasontwikkelingsreactie herkennen (labo-practicum). Freinetschool Villa da Vinci 75

2 18. Dipoolmoleculen Bronnen: - C:\elementaire chemie\415_partieel ionkarakter.htm (= hoofdstuk 9.1 Elektronegatieve waarde ) - Aanvullende informatie: Explosief 2.2. p ALVORENS JE DE FICHE INVULT Elementaire chemie : Lees zeer aandachtig de pagina met als titel elektronegatieve waarde partieel ionkarakter (hoofdstuk 9.1), tot je alles begrepen hebt. Inleiding Wat gebeurt er wanneer je een elektrisch geladen staaf in de buurt van een waterstraal brengt? _ Dit is op zijn minst vreemd te noemen, want (zoet) water is geen geleider van elektrische stroom. Wat gebeurt er wanneer je dezelfde staaf in de buurt van een straal tetrachloormethaan (tetra, CCl 4) brengt? _ In dit hoofdstuk leer je dat de verklaring voor dit fenomeen in de verschillende moleculaire structuren van water en tetra ligt. We voeren in dit hoofdstuk zes nieuwe begrippen in : (1) elektronegatieve waarde (elektronegativiteit), kortweg : EN (2) Verschil in elektronegativiteit (kort: ΔEN ) en (3) ionkarakter van een atoombinding (4) Polaire moleculen (of dipoolmoleculen) en apolaire moleculen (5) Polaire en apolaire stoffen (6) Waterstofbruggen Deze zes begrippen moet je kennen, kunnen uitleggen en kunnen toepassen. We behandelen ze nu een voor een. Freinetschool Villa da Vinci 76

3 a) Elektronegatieve waarde EN Definitie. Vul aan: De elektronegatieve waarde (kort: EN) is het vermogen van de atoomkern van een element om, in een binding met een ander atoom,. Welke twee factoren beïnvloeden de elektronegatieve waarde van een element? (Het antwoord vind je bij de uitleg over de HCl-atoombinding). 1) Het aantal : hoe meer in de atoomkern, hoe sterker/zwakker een elektron aangetrokken wordt. 2) Het aantal. Hoe meer, hoe groter/kleiner de afstand tot de, dus hoe sterker/zwakker een elektron in de buitenste schil aangetrokken wordt. Het samenspel van deze twee factoren bepaalt de elektronegatieve waarde (EN) voor elk element. Bestudeer aandachtig de volgende tabel: Tabel 1 - Elektronegatieve waarde van de elementen Freinetschool Villa da Vinci 77

4 Vragen (het antwoord moet je zelf vinden, door beide bovenstaande principes toe te passen): - (1) Waar in het PSE bevinden zich de elementen met de grootste EN? => Omcirkel het juiste antwoord: Bovenaan links bovenaan rechts onderaan links onderaan rechts bovenaan in het midden onderaan in het midden => Waarom? en. - (2) Waar in het PSE bevinden zich de elementen met de kleinste EN? => Omcirkel het juiste antwoord: Bovenaan links bovenaan rechts onderaan links onderaan rechts bovenaan in het midden onderaan in het midden => Waarom? en. - (3) Verklaar het verschil in EN tussen O en S. - (4) Verklaar het verschil in EN tussen O en N. Een andere voorstelling van de elektronegativiteit van de elementen. Wat valt op als je naar de edelgassen kijkt? Freinetschool Villa da Vinci 78

5 b) Verschil in elektronegativiteit : ΔEN = EN 2 EN 1. Het ionkarakter van een atoombinding. Wanneer twee elementen een verbinding vormen, bepaalt het verschil in EN in hoeverre het over een binding dan wel een binding gaat. Het verschil in EN duiden we aan met het symbool. Het antwoord op de vraag : Is een bepaalde binding een ionbinding is dus niet absoluut (ja/neen), maar relatief (zoveel procent ionair). EN bepaalt het karakter van een a. Tabel : ΔEN en het ionair karakter van chemische verbindingen: Tabel 2 - Het ionair karakter van chemische verbindingen Interpretatie van de tabel We spreken van een ionbinding wanneer het ionair karakter van de binding > 50 %. VRAAG 1 : Vanaf welke waarde voor ΔEN spreken we van een ionbinding? ANTWOORD: voor ΔEN. VRAAG 2: Voor welke waarden van ΔEN spreken we van een atoombinding? ANTWOORD: voor ΔEN Toepassing : HCl 1. Lees aandachtig de uitleg over de vorming van HCl op Elementaire Chemie. 2. Verklaar met behulp van de twee bovenstaande tabellen de volgende uitspraak: De HClbinding is 18 % ionair. Verklaar dit in twee stappen. Freinetschool Villa da Vinci 79

6 Stap 1 (met behulp van tabel 1) : Stap 2 (met behulp van tabel 2) : Besluit : HCl is een binding ( % ionbinding => % atoombinding). Toepassing : de verbinding HF (waterstoffluoride). Beantwoord de volgende vragen: Beschouw de verbinding HF. o o o o Hoeveel bedraagt ΔEN? Is dit een ionbinding? Ja / Neen. Hoeveel procent ionkarakter heeft de binding? (herinner je: als dit percentage > 50 % => ionbinding!) Welk element in HF heeft een partiële negatieve lading? Waarom? Welke element in HF heeft een partiële positieve lading? Waarom? OEFENING Bereken het percentage ionkarakter van de volgende atoombindingen. Welk atoom is partieel positief geladen? Welk atoom is partieel negatief geladen? MAAK DEZE OEFENING ZELFSTANDIG, ALVORENS JE NAAR DE OPLOSSING KIJKT. Binding % ionkarakter Partieel-positief Partieelnegatief A B C D E H-Cl N-O I-I P-Cl H-O Freinetschool Villa da Vinci 80

7 F G H I J H-F S-O N-H C-Cl C-O Oplossing: C:\elementaire chemie\oplossingen\oefening 2.10.htm ( 9.1. onderaan) c) Polaire en apolaire moleculen Lees aandachtig C:\elementaire chemie\416_dipoolmoleculen.htm. ( 9.1.). 1) Wat is een dipoolmolecule? Geef de definitie (drie voorwaarden moeten vervuld zijn!) Een dipoolmolecule is 2) Onderstreep in de bovenstaande definitie de DRIE kenmerken van een dipoolmolecule. 3) Wat is een apolaire molecule? Apolaire moleculen zijn 4) Hieronder zie je het bolkap- of het staafjesmodel van enkele moleculen. Geef telkens aan of de molecule polair (= dipoolmolecule) of apolair is. Freinetschool Villa da Vinci 81

8 a) Water (H 2O) : c) Methaan (CH 4) : b) CCl 4 : d) H 2S : Oplossing: 2 x polair, 2 x apolair 5) Maak de oefening Dipoolmoleculen op Elementaire Chemie (10 opgaven, onderaan op C:\elementaire chemie\416_dipoolmoleculen.htm). d) Polaire en apolaire stoffen Definitie: (schrap wat niet past) Stoffen die opgebouwd zijn uit polaire/apolaire moleculen (of dipoolmoleculen) noemen we polaire stoffen. Stoffen die opgebouwd zijn uit polaire/apolaire moleculen noemen we apolaire stoffen. Vul aan: polaire stof, polaire moleculen, apolaire moleculen, apolaire stof. Water is een, want het bestaat uit. Tetra (CCl 4) bestaat uit en is dus een. Freinetschool Villa da Vinci 82

9 e) Waterstofbruggen Lees aandachtig de volgende tekst : Tussen watermoleculen onderling werken sterke dipool-dipoolkrachten. Door deze krachten tussen de watermoleculen ontstaan molecuulaggregaten (aggregaat = ophoping), waarin de H-atomen als het ware bruggen vormen tussen de moleculen: waterstofbruggen (zie de stippellijn op de schets). Daardoor heeft water een uitzonderlijk hoog smelt- en kookpunt in vergelijking met andere moleculen met een vergelijkbare structuur (zoals H2S). In vaste toestand (ijs) zijn alle watermoleculen door dergelijke waterstofbruggen aan elkaar gebonden: ze vormen een zeer stevig rooster (molecuulrooster). In vloeibare toestand worden waterstofbruggen voortdurend verbroken, maar ontstaan er op hetzelfde ogenblik ook andere bruggen: de watermoleculen vormen kleine molecuulaggregaten. Zelfs in waterdamp zijn er nog kleine aggregaten aanwezig. Tussen moleculen die bestaan uit één of meer H-atomen en een ander klein atoom (F, O, N) vormen zich waterstofbruggen. Daardoor treden extra cohesiekrachten tussen deze moleculen op. Visuele voorstelling van de waterstofbrug: Bekijk het korte filmpje A Closer Look at Water op C:\elementaire chemie\417_cohesiekrachten.htm (bijna onderaan op de pagina). Bestudeer ook de molecuulstructuur in de 3D-modellen op dezelfde pagina. Freinetschool Villa da Vinci 83

10 Waterstofbrug. De twee schema's links geven de kristalstructuur van gestold water (ijs). Rechts de veranderlijke waterstofbruggen bij vloeibaar water (tijdelijke aggregaten van moleculen). Onthoud: bij watermoleculen maken de twee H-O-bindingen een hoek van 104. Freinetschool Villa da Vinci 84

11 Samenvatting: de waterstofbrug. a) Duid op de het 3D-model van vloeibaar water aan: H-atomen, O-atomen, waterstofbrug. b) Beschrijf met je eigen woorden hoe de waterstofbrug tot stand komt :. c) Welke gevolgen heeft het optreden van waterstofbruggen voor water? (bron: C:\elementaire chemie\417_cohesiekrachten.htm) 1) Er treden extra krachten tussen de m op. 2) Het en het van water liggen hoger dan bij andere vergelijkbare stoffen (zoals H 2S). 3) In vaste toestand (ijs) vormen de watermoleculen een. 4) Een ander gevolg van de waterstofbrug in water is dat ijs een kleinere massadichtheid heeft dan vloeibaar water en dus op water drijft. Zonder deze eigenschap van water zou het leven in water voor de meeste dier- en plantensoorten onmogelijk zijn (waarom?). Freinetschool Villa da Vinci 85

12 19. Corpusculaire interacties bij het oplossen Bronnen: - C:\elementaire chemie\418_polair - apolair.htm ( 9.2. Polaire en apolaire oplosmiddelen) 1. Voorbereiding: Noteer de structuurformules (Lewis-voorstelling) of het rooster van de volgende stoffen. Duid ook telkens aan of ze polair of apolair zijn (schrap wat niet past): Natriumchloride : NaCl Dijood : I2 Polair / apolair Water : H2O Polair / apolair Tetra of koolstoftetrachloride: CCl4 Polair / apolair Polair / apolair 2. Lees aandachtig de opgegeven pagina op Elementaire Chemie ( Polaire en apolaire oplosmiddelen ). Bekijk ook het filmpje Natrium en dijood in water en tetra. 3. Bekijk de animatie (links bovenaan op de pagina) over de oplosbaarheid van keukenzout (NaCl) in water. Klik vervolgens op de zoom-knop en luister naar de verklaring. Freinetschool Villa da Vinci 86

13 Leg nu uit, door gebruik te maken van het corpusculair model van de materie (deeltjesmodel) : (Gebruik de uitleg op Elementaire Chemie om de volgende vragen te beantwoorden.) a) Wat gebeurt er bij het oplossen van NaCl in water met de Na + - en de Cl deeltjes van NaCl? Leg dit uit in twee stappen: Stap 1: _ Stap 2: b) Waarom geleidt zout water de elektrische stroom? _ c) Wat betekent de term gehydrateerd ion? 4. Twee van de volgende uitspraken zijn juist. Welke? (Doorstreep wat fout is) a) De positieve metaalionen in het NaCl-rooster trekken de negatieve watermoleculen aan. b) De positieve niet-metaalionen in het NaCl-rooster trekken de negatieve watermoleculen aan. c) De positieve metaalionen in het NaCl-rooster trekken de negatieve polen van de watermoleculen aan. d) De positieve niet-metaalionen in het NaCl-rooster trekken de negatieve polen van de watermoleculen aan. e) De negatieve metaalionen in het NaCl-rooster trekken de positieve watermoleculen aan. f) De negatieve niet-metaalionen in het NaCl-rooster trekken de positieve watermoleculen aan. g) De negatieve metaalionen in het NaCl-rooster trekken de positieve polen van de watermoleculen aan. h) De negatieve niet-metaalionen in het NaCl-rooster trekken de positieve polen van de watermoleculen aan. Freinetschool Villa da Vinci 87

14 5. In welke twee gevallen zal een oplosmiddel een zout 12 NIET goed oplossen? 1) Als de ionbinding van het zout 2) Als het oplosmiddel 6. Schrijf de dissociatievergelijking van natriumchloride op 13 : NaCl + (Met de langere formule op Elementaire Chemie hoef je nog geen rekening te houden. Je leert er meer over in leerfiche 21). 7. Oefening. Schrijf de dissociatievergelijking van de volgende (oplosbare) zouten in water: a KBr f Ca(NO3)2 b CaCl2 g Na2SO4 c NaNO3 h KI d K2SO4 i KNO3 e Fe(NO3)2 j Na3PO4 Tip : denk aan de indexen, de coëfficiënten en de partiële ladingen! a) KBr K + + Br - b) c) d) e) f) g) h) i) j) Oplossing: elementaire chemie\418_polair - apolair.htm. 12 Ter herinnering: een zout is een (M,NM)-verbinding. Zie hoofdstuk 9. Zouten zijn altijd ionbindingen. 13 Dissociatie = verbreking, uiteenvallen. Freinetschool Villa da Vinci 88

15 Samengevat Vul in : polaire stoffen; het oplosmiddel; het zout; apolair; ionbinding Veel zouten, zoals NaCl, lossen goed op in water omdat zowel als zijn. Wanneer een zout niet oplost in een vloeistof, dan is dat ofwel omdat de vloeistof is, ofwel omdat de van het zout in kwestie zeer sterk is. 8. Andere oplossingen : apolair apolair ; polair apolair ; apolair polair Blader even terug naar alinea 1 van deze fiche. Van het kadertje dat je daar invulde hebben we nu één mogelijkheid besproken: Een polaire stof in een polaire vloeistof => lost doorgaans goed op (bv. NaCl in H 2O). De volgende vragen blijven nog te beantwoorden: Hoe goed lost een polaire stof in een apolaire vloeistof op? (bv. NaCl in CCl 4) Hoe goed lost een apolaire stof in een polaire vloeistof op? (bv. I 2 in H 2O) Hoe goed lost een apolaire stof in een apolaire vloeistof op? (bv. I 2 in CCl 4) Lees de antwoorden op deze vragen op Elementaire Chemie (C:\elementaire chemie\418_polair - apolair.htm) en vul vervolgens het schema op de volgende bladzijde aan. 1) Geef bij elke combinatie aan: goed oplosbaar of weinig oplosbaar 2) Geef bij elke combinatie een korte verklaring met behulp van het corpusculair model van de materie (deeltjesmodel) Freinetschool Villa da Vinci 89

16 Polaire stof Apolaire stof goed/weinig oplosbaar Verklaring: goed/weinig oplosbaar Verklaring: Polair oplosmiddel goed/weinig oplosbaar Verklaring: goed/weinig oplosbaar Verklaring: Apolair oplosmiddel Freinetschool Villa da Vinci 90

17 9. Oefening : kruis het juiste antwoord aan (één antwoord per opgave) Polair oplosmiddel Apolair oplosmiddel 1. Br 2 X 2. CCl 4 lost goed op in een 3. Water 4. KCl 5. Natriumbromide 6. Dichloor (Cl 2) De oplossing vind je onderaan op de pagina C:\elementaire chemie\418_polair - apolair.htm ( 9.2. Polaire en apolaire oplosmiddelen). 10. Wanneer geleidt een oplossing de elektrische stroom? Herinner je : elektrische stroom is een beweging van g deeltjes. Neutrale deeltjes geleiden de stroom dus niet. Welke van de volgende stoffen zullen in opgeloste toestand de elektrische stroom goed geleiden? Geef telkens ook de reden aan (welke verbinding). Schrap wat niet past : Geleider in oplossing? Verklaring: NaCl geleidt / geleidt niet want: ionen / neutrale moleculen komen vrij I2 geleidt / geleidt niet want: ionen / neutrale moleculen komen vrij KBr geleidt / geleidt niet want: ionen / neutrale moleculen komen vrij Freinetschool Villa da Vinci 91

18 11. Algemeen besluit : de oplosbaarheid in vloeistoffen (goed kennen!) a) Vul in : apolair of polair Apolaire moleculen lossen goed op in oplosmiddelen. Ze lossen niet of slecht op in oplosmiddelen. Polaire stoffen lossen goed op in oplosmiddelen. Ze lossen niet of slecht op in oplosmiddelen. Neem het samenvattende kadertje ( algemeen besluit ) uit Elementaire Chemie hier over: b) Geleiding van de elektrische stroom. Opgeloste verbindingen geleiden de stroom goed. Opgeloste verbindingen geleiden de stroom niet. 12. Enkele slotoefeningen (zelf oefenen). Maak de oefening onderaan op C:\elementaire chemie\418_polair - apolair.htm ( Oplosbaarheid en oplosmiddel ). Definieer de volgende begrippen: o Apolaire stof o Polair oplosmiddel o procentueel ionair karakter van een binding Bepaal het procentueel ionair karakter van: LiCl, KI, CO Verklaar met behulp van het atoommodel én van de elektronegatieve waarde waarom waterstof geen ionbindingen kent. Freinetschool Villa da Vinci 92

19 20. Elektrolyten en niet-elektrolyten; elektrolyse Bronnen: - C:\elementaire chemie\419_elektrolyten en niet-elektrolyten.htm (1) - C:\elementaire chemie\420_sterke en zwakke elektrolyten.htm (2) - C:\elementaire chemie\422_elektrolyse.htm (3) - Explosief 2.2. p (4) Lees aandachtig bron (1). Lees de pagina op Elementaire Chemie volledig en beantwoord daarna de vragen. 1. Wat is een elektrolyt? Definitie. Een elektrolyt is Een voorbeeld van een elektrolyt is. 2. Waarom geleiden elektrolyten (in oplossing) de elektrische stroom? Formuleer zelf een antwoord op deze vraag. Je kunt dat antwoord meteen uit de definitie van een elektrolyt afleiden, of je vindt het op Elementaire Chemie. Antwoord: Elektrolyten in opgeloste toestand geleiden de elektrische stroom omdat de oplossing bestaat uit. 3. Is zoutzuur (HCl) een elektrolyt? Ja / Neen Leg uit waarom (niet). (Je vindt het antwoord in bron (1).) Freinetschool Villa da Vinci 93

20 4. Is ethanol (C 2H 5OH) een elektrolyt? Ja / Neen Leg uit waarom (niet). (Je vindt het antwoord in bron (1).) 5. Is keukenzout (NaCl) een elektrolyt? Ja / Neen Leg uit waarom (niet)? (Maak gebruik van je eigen kennis en inzicht om te antwoorden.) Ook sommige zuren kunnen bij het oplossen ionen vormen! Dat is niet zo vanzelfsprekend, want zuren zijn in tegenstelling tot zouten geen i verbindingen, maar a verbindingen (of covalente verbindingen). Waarom zuren toch ionen kunnen vormen, leer je in leerfiche Vul in: ionisatie, ionisatievergelijking, ionen Wanneer een stof (bv. een zuur of een zout) bij het oplossen vormt, spreken we van. Dit stellen we voor met een -, bijvoorbeeld: HCl H + + Cl - Freinetschool Villa da Vinci 94

21 7. Schrijf de ionisatievergelijkingen van de volgende stoffen. Denk aan de ladingen en de coëfficiënten! a) HNO 3 HNO 3 + b) HBr c) H 2SO 4 d) H 2S e) H 3PO 4 Oplossing: elementaire chemie\419_elektrolyten en niet-elektrolyten.htm (onderaan) 8. Sterke en zwakke elektrolyten. Lees aandachtig bron (2). Beantwoord dan de vragen zo exact mogelijk (met behulp van het deeltjesmodel van de materie): a) Wanneer spreken we van een sterk elektrolyt? b) Wanneer spreken we van een zwak elektrolyt? c) Een voorbeeld van een sterk elektrolyt is. Een voorbeeld van een zwak elektrolyt is. d) Vul in: het elektrisch geleidingsvermogen van elektrolyten wordt verklaard door de aanwezigheid van vrije. Freinetschool Villa da Vinci 95

22 9. Elektrolyse van elektrolytoplossingen Lees aandachtig bron (3). Neem het schema van de elektrolyse-opstelling van zoutzuur (HCl) hieronder over. o Duid aan op je tekening : anode (+), kathode (-), chloorgas, Cl -, H +. o Teken ook de stroomkring (met de positieve en de negatieve pool) en de bewegingsrichting van de (negatief geladen) elektronen (pijlen). a) Schrijf de ionisatievergelijking van zoutzuur op: b) Welke stof ontstaat aan de kathode? Verklaar met je eigen woorden hoe dit gebeurt. Freinetschool Villa da Vinci 96

23 c) Welke stof ontstaat aan de anode? Verklaar met je eigen woorden hoe dit gebeurt. d) Vul in. Kies uit : neutrale, anode, kathode, negatieve, positieve, elektrolyse, ontladen. Elektrolyse. Bij een worden aan de (= elektrode) de negatieve ionen. Aan de (= negatieve elektrode) worden de ionen. Aan beide elektroden ontstaan dus elektrisch stoffen. e) Studietip: je moet de elektrolyse van NaCl kunnen verklaren. Freinetschool Villa da Vinci 97

24 21. Dissociatie en hydratatie Bron: Explosief 2.2 p A. Dissociatie van zouten Lees aandachtig de bladzijden 99 en 100 in Explosief Beantwoord de onderstaande vragen: Wat zijn gehydrateerde ionen? Wat is dissociatie? 2. Verklaar de dissociatie van natriumchloride in water met het corpusculair model. Maak een schema en leg uit. Ter herinnering: NaCl is een zuur/zout/base en is dus een atoom-/metaal-/ionbinding Freinetschool Villa da Vinci 98

25 B. Ionisatie van zuren Wat vreemd! Zoutzuur (HCl) is een atoomverbinding 14 en bevat dus geen ionen. Toch geleidt een zoutzuuroplossing (zoutzuur in water) de elektrische stroom. Er moeten dus ionen gevormd zijn! Hoe kan dat? Lees de alinea Ionisatie van zuren in Explosief 2.2. op p Beantwoord de vragen: (a) Hoe ontstaan bij de oplossing van zoutzuur in water ionen? (b) Geef de ionisatievergelijking : (c) Hoe heet het positieve ion H 30+? (d) Geef de vergelijkingen van de trapsgewijze ionisatie van zwavelzuur (met twee ionisatievergelijkingen) 15 STAP 1 = vgl. 1 : STAP 2 = Vgl. 2 : Vat nu beide bovenstaande ionisatievergelijkingen samen tot één enkele vergelijking: STAP 3 = Vgl. 3 : H 2SO 4 + H 2O Dit is de ionisatievergelijking van zwavelzuur. Studietip: je moet het verschil kunnen uitleggen (en herkennen) tussen de ionisatie van een zout en de ionisatie van een zuur. Meer weten? Een meer gedetailleerde verklaring over de oplossing van moleculeverbindingen en ionverbindingen en over ionisatie vind je in Explosief 2.2., hoofdstukken 16 en 17, 19 en 20. Aanbevolen lectuur! 14 Ook covalente verbinding of (in Explosief) molecuulverbinding genoemd 15 De eerste reactievergelijking op p. 106 (Explosief 2.2.) bevat een fout. Vind je ze? Corrigeer ze! Freinetschool Villa da Vinci 99

26 22. De oplosbaarheid van zouten Bronnen: - Elementaire chemie\426_oplosbaarheid en neerslag.htm ( 10) 1) Herhaling van parate kennis. Vul aan of schrap wat niet past: Een elektrische stroom is gedefinieerd als de verplaatsing van ge deeltjes. Zouten zijn (, )-verbindingen: verbindingen tussen een m en een niet-. Zouten zijn ionbindingen/molecuulbindingen/metaalbindingen. Zouten lossen op in water op voorwaarde dat de ionbinding. Wanneer een zout oplost in water, geleidt deze oplossing de elektrische stroom wel / niet. Zouten zijn dus elektrolyten / niet-elektrolyten. 2) Oplosbare en onoplosbare zouten Lees de opgegeven bron Elementaire chemie\426_oplosbaarheid en neerslag.htm ( 10) aandachtig en vul vervolgens de fiche in. Vraag: Welke factor bepaalt of een zout oplosbaar is in water of niet? Antwoord: De aa in het rooster. Deze elektrische kracht noemen we de coulombkracht. In welke twee gevallen zijn de coulombkrachten het grootst? (1) Als de zeer klein zijn (dan zitten ze bij elkaar => grote aantrekkingskracht). (2) Als de ionen een lading hebben (bv. ). Schrap wat niet past: Hoe groter de coulombkrachten in het ionrooster, hoe makkelijker / moeilijker het zout in kwestie oplost in water. Freinetschool Villa da Vinci 100

27 3) Tabel : goed en slecht oplosbare ionverbindingen. Zie de volgende bladzijde. Deze tabel moet je kunnen gebruiken! Beantwoord de volgende vragen met behulp van de tabel : a) Wat betekent in deze tabel goed oplosbaar? b) Wat betekent in deze tabel slecht oplosbaar? c) Gebruik de tabel om te antwoorden: - NaF is goed oplosbaar / slecht oplosbaar - Calciumnitraat is goed oplosbaar / slecht oplosbaar - Calciumfosfaat is goed oplosbaar / slecht oplosbaar - Ag 2CO 3 is goed oplosbaar / slecht oplosbaar (De antwoorden vind je enkele pagina s lager in een voetnoot.) Twee opmerkingen bij de oplosbaarheidstabel: (bron: Leerwerkboek Elementaire Chemie GO4_2). Freinetschool Villa da Vinci 101

28 Chemie (2u) - 4 FRWET Freinetschool Villa da Vinci HOOFDSTUK 10. Oplossingen in water 102

29 4) Oefening (gebruik de tabel!) Lossen de volgende zouten op in water? Zo ja, schrijf de dissociatievergelijking. Geef ook de juiste naam (of namen) als de formule gegeven is of geef de formule als de naam gegeven is. A Formule CuSO4 Naam (namen) Kopersulfaat, koper(ii)sulfaat Oplosbaar in water? (J/N) Dissociatievergelijking J CuSO4 Cu 2+ + SO4 2- B FeCl3 C K3PO4 D BaCO3 E (NH4)2CO3 F ijzer(3+)nitraat G H Aluminiumnitraat Bariumchloride I Natriumfosfaat J dikopersulfaat koper(1+)sulfaat Oplossing: C:\elementaire chemie\426_oplosbaarheid en neerslag.htm (onderaan op de pagina) Freinetschool Villa da Vinci 103

30 23. Neerslagreacties Bronnen: - C:\elementaire chemie\427_neerslagreacties.htm (bron 1) - Explosief 2.2. p (bron 2) 1. Inleiding Tot nu toe bestudeerden we de oplosbaarheid van ionverbindingen (en van sommige zuren) in water 16. Nu gaan we een stapje verder: we voegen (in water) opgeloste zouten bij elkaar. Dan ontstaat vaak een zogenaamde neerslag. Neerslagreacties 2. Een voorbeeld: zilvernitraat (AgNO 3) en natriumchloride (NaCl). We voegen een oplossing van zilvernitraat bij een oplossing van natriumchloride. Bekijk de reactie (filmpje) op bron (1). Wat neem je waar op het filmpje? Wat gebeurt er na een tijdje met de witte troebeling? (zie tekst) Hoe noemen we de witte troebeling? Een. Wanneer ontstaat zo n neerslag? Wanneer na het samenvoegen aanwezig zijn. 16 De oplossing van oefening c op p. 100 : goed / goed / slecht / slecht Freinetschool Villa da Vinci 104

31 3. Neerslag: definitie Neem de volgende twee definities over uit Explosief 2.2. p Neerslag : Neerslagreactie : 4. Reactievergelijking van een neerslagreactie VOORBEELD 1. We keren terug naar de reactie tussen zilvernitraat en natriumchloride. (a) Schrijf de twee dissociatievergelijkingen op. Geef bij elke stof ook de aggregatietoestand aan. Zilvernitraat: Natriumchloride: AgNO 3 ( ) NaCl ( ) (b) Welke ionen ontstaan in de oplossing? Geef ook hun lading aan. Positieve ionen in de oplossing : Negatieve ionen in de oplossing : (c) Welke verbindingen kunnen door de coulombkrachten tussen deze ionen ontstaan? Zijn deze verbindingen goed of slecht oplosbaar (gebruik de tabel uit de vorige leerfiche)? Goed oplosbare verbindingen :, en Slecht oplosbare verbinding : (d) Welke neerslag zal dus gevormd worden (geef de formule en de naam)? Een neerslag van of. Freinetschool Villa da Vinci 105

32 (e) Met een (vereenvoudigde) neerslagreactie geven we de vorming van een neerslag weer. De uitgangsproducten zijn ionen, het eindproduct is de neerslag. Noteer de (vereenvoudigde) neerslagreactie voor de vorming van zilverchloride: Opm.: een neerslag wordt in een reactievergelijking ook wel met een schuin neerwaarts pijltje aangeduid, bv.: Ca 3(PO 4) 2 : neerslag van calciumfosfaat. Vorming van AgCl-neerslag. Kun je de vorming van de neerslag verklaren met behulp van de wisselwerking tussen de deeltjes (ionen)? Freinetschool Villa da Vinci 106

33 VOORBEELD 2. Bariumhydroxide Ba(OH) 2 en kopersulfaat CuSO 4 Los het onderstaande voorbeeld zelfstandig op. Vergelijk daarna met de antwoorden op Elementaire Chemie (C:\elementaire chemie\427_neerslagreacties.htm). Studietip: Je moet dissociatievergelijkingen en neerslagreacties zelf kunnen schrijven (met de juiste aggregatietoestand). Hoe schrijven we aggregatietoestanden in chemische reactievergelijkingen? Toestand schrijfwijze voorbeeld Schrap wat niet past: vast (v) [Engels: (s)] H 2O(v) Dit is ijs / vloeibaar water / waterdamp gas (g) [Engels: (g)] H 2O(g) Dit is ijs / vloeibaar water / waterdamp vloeibaar (vl) [Engels: (l)] H 2O(vl) Dit is ijs / vloeibaar water / waterdamp oplossing in water (opl)[engels: (aq)] NaCl(opl) Dit is opgelost keukenzout We voegen Ba(OH) 2(vast) bij kopersulfaat CuSO 4(vast) (a) Schrijf de twee dissociatievergelijkingen op. Geef bij elke stof ook de aggregatietoestand aan. Bariumhydroxide: Kopersulfaat: ( ) ( ) (b) Welke ionen ontstaan in de oplossing? Geef ook hun lading aan. Positieve ionen in de oplossing : Negatieve ionen in de oplossing : (c) Welke verbindingen kunnen door de coulombkrachten (= de elektrische krachten) tussen deze ionen ontstaan? Zijn deze verbindingen goed of slecht oplosbaar (gebruik de tabel uit de vorige leerfiche)? Goed oplosbare verbindingen : Slecht oplosbare verbinding : Freinetschool Villa da Vinci 107

34 (d) Welke neerslag zal dus gevormd worden (geef de formule en de naam)? (e) Noteer de vereenvoudigde neerslagreactie: 5. Oefening : neerslagreacties Schrijf de neerslagreactie die mogelijk optreedt bij het samenvoegen van oplossingen van de volgende zouten (gebruik de tabel van oplosbaarheid!) Tip: bij drie reacties is er geen neerslag. In dat geval schrijf je nihil in de rechter kolom. Oplossingen Neerslagreactie A kaliumjodide en zilvernitraat Ag + + I - AgI (vast) B C D E F G H I J bariumchloride en aluminiumsulfaat magnesiumnitraat en koperjodide kaliumfosfaat en zinkbromide kwikdinitraat en ijzertrichloride koperdichloride en natriumfosfaat natriumcarbonaat en aluminiumchloride kopersulfaat en ijzerdichloride ijzertrinitraat en natriumsulfide lithiumfosfaat en calciumchloraat (AgI is onoplosbaar (zie tabel)) Oplossing: C:\elementaire chemie\427_neerslagreacties.htm Freinetschool Villa da Vinci 108

35 6. Toepassing van de leerstof: drinkwaterkwaliteit. Probleem: In sommige waterwinningsgebieden zijn er te veel ijzerzouten opgelost in het water. Daardoor krijgt het drinkwater een roestkleur en een slechte smaak. Vraag: Door toevoeging van welke stof kan men het te veel aan ijzer uit het water verwijderen? Tips: neerslagreactie; gebruik de tabel met oplosbare stoffen; zoek een stof met de gewenste eigenschappen én die geen gevaar voor de gezondheid inhoudt ; op vind je informatie over allerlei stoffen die zich in het drinkwater (mogen) bevinden. Antwoord (noem niet alleen de gezochte stof; geef ook een woordje uitleg over de chemische reactie!): Oplossing: deze vind je in de onderstaande kadertekst (maar zoek eerst zelf een antwoord!). Oppervlaktewater- en oevergrondwaterzuivering Vul de tekst aan. Oppervlaktewaterzuivering en oevergrondwater ondergaan dezelfde zuivering. Deze zuivering vindt plaats in twee stappen; voorzuivering en directe drinkwaterzuivering. Als eerste wordt bij de voorzuivering er voor gezorgd dat er geen vissen en grofvuil in het proces terecht komen. Nadat het water het inlaatfilter is gepasseerd worden er ijzerzouten, natronloog en katalysatoren aan het water toegevoegd. De ijzerzouten reageren met het natronloog waardoor er ijzerh ontstaat, middels de reactie Fe 3+ + OH Fe(OH), waaraan allerlei zwevende deeltjes zich hechten. De roerwerken zorgen ervoor dat het ijzerhydroxide zich goed over het water verspreidt om zoveel mogelijk deeltjes te hechten. De gevormde vlokken bezinken vervolgens in een bezinkbak en worden afgevoerd. Omdat niet alle vlokken bezinken wordt er een tweede filtratie toegepast, het water wordt hier door een zandfilter geleid. Bron: Freinetschool Villa da Vinci 109

36 7. Neerslagreacties, samengevat Freinetschool Villa da Vinci 110

37 24. Gasontwikkelingsreacties Naast neerslagreacties bestaan er ook reacties waarbij een reactiestof ontsnapt in de vorm van gasbelletjes. Zulke reacties noemen we gasontwikkelingsreacties. Voorbeeld 1: samenvoegen van magnesiummetaal (Mg) en zoutzuur (HCl). (1) Bekijk het filmpje op (Je vindt deze link ook op mathima / jaar 4 / chemie) of door de volgende tekst in te vullen op youtube.com : single displacement Mg and HCl.) (2) Wat neem je waar nadat het zoutzuur op het magnesiummetaal gegoten wordt? (3) Welk gas ontsnapt bij deze reactie? of w Hoe wordt dit gas geïdentificeerd? (4) Vervolledig de reactievergelijking. Vervang daarbij de Engelse symbolen voor de aggregatietoestand s, aq, g door de Nederlandse (zie kader op p. 107): Mg( ) + HCl( ) + Voorbeeld 2 : samenvoegen van natriumsulfide en zoutzuur. (1) Wat is de chemische formule van natriumsulfide? Freinetschool Villa da Vinci 111

38 Bij gasontwikkelingsreacties ontsnapt er een zuur in gasvorm: Welk gas komt vrij bij het oplossen van een bruistablet? Freinetschool Villa da Vinci 112

39 25. Ionreactievergelijkingen Bron: Explosief 2.2., hoofdstuk 29 (p ) Leerdoelen : leer Je moet de ionreactievergelijking van een neerslagreactie zelf kunnen opstellen. Dat je in deze fiche in verschillende stappen. Vervolgens pas je het toe in oefeningen. Opgave: Bestudeer grondig het uitgewerkte voorbeeld op p Zorg dat je het verschil kent tussen de volgende termen: Dissociatievergelijking : stelt de dissociatie van ionen voor (= het uiteenvallen van een ionverbinding), bv. Na 3PO 4 Neerslagvergelijking: bv.: Vereenvoudigde neerslagvergelijking: bv.: Reactievergelijking (van een neerslagreactie) bv. (vul aan) : Na 3PO 4 + Ca(NO 3) 2 + Freinetschool Villa da Vinci 113

40 Een ionreactievergelijking van een neerslagreactie bestaat uit vier vergelijkingen: (1) De dissociatievergelijking (2) De neerslagvergelijking (3) De vereenvoudigde neerslagvergelijking (4) De reactievergelijking Oefening (dit moet je goed kennen en kunnen!). Stel de ionreactievergelijkingen (telkens vier vergelijkingen) op van de volgende reacties (gebruik een apart blad): Als enige hulpmiddelen bij deze oefening mag je gebruiken: de oplosbaarheidstabel 17 uit leerfiche 22 de tabel met de zuurrestionen (onderaan op deze bladzijde) a) kaliumjodide + zilvernitraat b) lood(2+)nitraat + natriumchromaat c) koper(2+)sulfaat + kaliumhydroxide d) magnesiumnitraat + koper(2+)jodide e) kaliumfosfaat + zinkbromide f) kwik(2+)nitraat + ijzer(3+)chloride g) bariumhydroxide + aluminiumnitraat h) koper(2+)chloride + natriumfosfaat i) natriumcarbonaat + aluminiumchloride j) koper(2+)sulfaat + ijzer(2+)chloride k) ijzer(3+)nitraat + natriumsulfide l) lithiumfosfaat + calciumchloraat m) aluminiumbromide + kaliumchromaat De oplossing van deze oefening vind je in de klas. Zuurrestion NO3 - nitraation ClO3 - chloraation SO4 2- sulfaation CO3 2- carbonaation PO4 3- fosfaation 17 Deze tabel vind je ook in Explosief 2.2. op p Freinetschool Villa da Vinci 114