1) Stoffen, moleculen en atomen

Transcriptie

1 Herhaling leerstof klas 3 1) Stoffen, moleculen en atomen Scheikundigen houden zich bezig met stoffen. Betekenissen van stof zijn onder andere: - Het materiaal waar kleding van gemaakt is; - Fijne vuildeeltjes; - Datgene wat je moet leren; - Stof in de chemische betekenis, te weten: een hoeveelheid deeltjes. Stoffen bestaan uit heel kleine deeltjes. Deze kleine deeltjes noemen we moleculen. Een zuivere stof bestaat uit allemaal dezelfde moleculen. Er zijn miljoenen verschillende stoffen. Er zijn dus ook miljoenen verschillende molecuulsoorten. Zuivere lucht bestaat in ieder geval uit stikstof en zuurstof. Voor de scheikundige is zuivere lucht dus niet een zuivere stof. Moleculen bestaan uit atomen. Er zijn ca 100 atoomsoorten bekend. Deze atoomsoorten hebben een naam en een symbool. Enkele belangrijke staan hieronder (kennen!) Metalen Niet-metalen Aluminium Al Nikkel Ni Broom Br Barium Ba Platina P Chloor Cl Calcium Ca Tin Sn Fluor F Cadmium Cd Wolfraam W Fosfor P Goud Au IJzer Fe Helium He Kalium K Zilver Ag Jood I Kobalt Co Zink Zn Koolstof C Koper Cu Neon Ne Kwik Hg Silicium Si Lood Pb Stikstof N Magnesium Mg Waterstof H Mangaan Mn Zuurstof O Natrium Na Zwavel S In een watermolecuul zitten 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. Daarom heeft water als formule H 2 O Zes watermoleculen geven we weer als 6 H 2 O ( 6 is de coëfficiënt, 2 is een index ) Met 100 atoomsoorten kun je miljoenen verschillende molecuulsoorten maken. Omdat Je kunt variëren met atoomsoorten (H 2 O is een andere stof dan H 2 S) Je kunt variëren met de aantallen (H 2 O is een andere stof dan H 2 O 2 )

2 2) Faseovergangen De toestand of fase waarin een stof voorkomt kun je aangeven door middel van een letter. Als de stof vast is gebruik je een s (solid = vast), als de stof vloeibaar is gebruik je een l (liquid = vloeibaar), als de stof gasvormig is gebruik je een g Als ijs smelt kun je dat dus als volgt weergeven: H 2 O (s) H 2 O (l) Als waterdamp uit de lucht in de winter verandert in rijp op een boomtak dan kun je dat als volgt weergeven: H 2 O (g) H 2 O (s) Bij een faseovergang veranderen de moleculen zelf niet. Een faseovergang is dus geen scheikundig proces. Bij een faseovergang blijven de moleculen hetzelfde. Er verandert alleen iets met de snelheid van de moleculen en de ruimte tussen de moleculen.

3 3) Stofeigenschappen en scheidingsmethoden. Elk stof heeft een unieke combinatie van stofeigenschappen. Voorbeelden van stofeigenschappen zijn: kleur, smaak, dichtheid, smeltpunt, kookpunt, brandbaarheid, giftigheid. Let op: massa en volume zijn geen stofeigenschappen. Massa per cm 3 (=dichtheid) is wel een stofeigenschap. Vaak zitten stoffen door elkaar. Je hebt dan te maken met een mengsel. Je kunt met behulp van de stofeigenschappen de stoffen vaak weer apart in handen krijgen. Hieronder zie je een overzicht van mogelijkheden. Voorbeeld: wijn bestaat hoofdzakelijk uit water (kpt = 100 o C)en alcohol (kpt = 78 o C). Door te verwarmen verdampt de alcohol eerder dan water. De alcoholdamp wordt opgevangen en afgekoeld. Je hebt de vloeibare alcohol nu apart van de rest. Dit proces heet destilleren. Via een experiment kun je te weten komen of een stof zuiver is of niet. Als je een stof gaat verwarmen, waardoor deze gaat smelten, dan zijn er twee mogelijkheden: 1. Bij het smelten blijft de temperatuur constant (grafiek a). De stof heeft een smeltpunt. We hebben dan te maken met een zuivere stof 2. Bij het smelten loopt de temperatuur langzaam op (grafiek b). Er ontstaat dan een smelttraject. We hebben dan te maken met een onzuivere stof (mengsel)

4 4) Reacties en reactievergelijkingen. Een scheikundige reactie is een proces waarbij één of meer stoffen verdwijnen. Daarvoor in de plaats komen één of meer andere (nieuwe) stoffen. Voorbeeld: je verwarmt een oranje vaste stof die daarbij verandert in een gas en een groene vaste stof. Een scheikundige reactie kun je dus herkennen aan het veranderen van stofeigenschappen. Tijdens een scheikundige reactie veranderen de beginstoffen in reactieproducten. Soms komt er energie vrij en soms is er energie nodig. Een chemische reactie stopt als één van de beginstoffen op is. Bij een chemische reactie is de totale massa van de reactieproducten gelijk aan de totale massa van de beginstoffen. Als er gassen bij de reacties betrokken zijn kan het lijken dat deze regel niet klopt. Voorbeeld: we wegen een ijzeren spijker. We laten de spijker daarna roesten, dat wil zeggen het ijzer gaat met zuurstof uit de lucht reageren. We wegen de roestige spijker na een tijdje opnieuw. De massa is nu toegenomen. Om de regel te laten kloppen moeten we de zuurstof, die we uit de lucht halen, ook meewegen. Als we dat niet doen lijkt het alsof we met een massatoename te maken hebben. Reactieschema Een scheikundige reactie kun je weergeven door middel van een reactieschema. Dat is een verkorte weergave van een reactie met behulp van namen. Zo ontstaat bij de reactie tussen ijzer en zuurstof de nieuwe stof ijzeroxide. Het reactieschema luidt: IJzer (s) + zuurstof (g) ijzeroxide (s) Reactievergelijking Omdat de massa voor de reactie gelijk is aan de massa na de reactie kun je ook zeggen er komt geen materie bij en er verdwijnt ook geen materie bij een reactie. De meest voor de hand liggende verklaring hiervoor is dat bij een reactie geen atomen verdwijnen of bijkomen. We gaan de scheikundige reactie vanaf nu weergeven met symbolen en we zorgen er voor dat we van elk atoomsoort voor de pijl evenveel hebben als na de pijl Voorbeelden: Fe + O 2. Fe 2 O 3 2 Fe + 1,5 O 2 1 Fe 2 O 3 4 Fe + 3 O 2 2 Fe 2 O 3...N H 2...NH 3...N H 2 2 NH 3 N H 2 2 NH 3...CH O 2... CO H 2 O 1 CH O 2 1 CO H 2 O 1 CH O 2 1 CO H 2 O CH O 2 CO H 2 O Bekijk ook: Oefen zelf via: Element en verbinding Stoffen waarvan de moleculen uit 2 of meer atoomsoorten bestaan noemen we verbindingen. Zuiver water bestaat uit heel veel moleculen H 2 O Omdat deze moleculen uit 2 atoomsoorten bestaan is water dus een verbinding. Als er alleen maar H 2 O moleculen aanwezig zijn hebben we te maken met een zuivere stof. Stoffen waarvan de moleculen uit 1 atoomsoort bestaan noemen we elementen. Hierboven staan enkele voorbeelden van elementen: Fe, O 2, N 2 en H 2 Van 7 elementen moet je weten dat ze twee-atomig zijn. Het gaat om de volgende 7 H 2 Br 2 O 2 N 2 Cl 2 I 2 F 2

5 5) Enkele soorten reacties: verbrandingsreacties, ontledingsreacties en verbindingsreacties Verbrandingsreacties Je hebt nodig: brandstof, zuurstof en de juiste ontbrandingstemperatuur. Je kunt water in een papieren bakje aan de kook brengen. Water kookt bij 100 o C. Zolang er water in het bakje zit komt de temperatuur niet boven de 100 o C Omdat de ontbrandingstemperatuur van papier boven de 100 o C ligt, gaat papier niet branden, zolang er water in het bakje zit. Als je een stof verbrandt ontstaan er oxiden. (een oxide is een stof die bestaat uit twee atoomsoorten, de atoomsoort zuurstof en een andere atoomsoort) Verbranden we een verbinding die de atoomsoorten C en H bevat, dan ontstaan bij de verbranding de oxiden CO 2 (koolstofdioxide) en H 2 O (waterstofoxide) Voorbeelden: C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO H 2 O C 4 H 4 S + 6 O 2 4 CO H 2 O + SO 2 (SO 2 heet zwaveldioxide) 2 PH O 2 P 2 O H 2 O (P 2 O 5 heet difosforpentaoxide) Voor niet-metaaloxiden gebruiken we telwoorden voor de naam: mono = 1 di = 2 tri = 3 tetra = 4 penta = 5 hexa = 6 Ontledingsreacties Een ontledingsreactie is een scheikundige reactie waarbij uit één beginstof twee of meer reactieproducten worden gevormd. Bijna altijd is er energie nodig om de ontledingsreactie laten verlopen. Je kunt gebruik maken van verschillende soorten energie: warmte, elektrische stroom en licht Als je suiker in een reageerbuis verhit dan ontstaat er koolstof, water en brandbaar gas. Omdat we warmte gebruiken voor de ontleding noemen we deze ontleding: thermolyse Als we elektrische stroom door water laten gaan ontstaan de nieuwe stoffen waterstof en zuurstof. Omdat we elektrische stroom gebruiken voor de ontleding noemen we deze ontleding: elektrolyse. Waterstof toon je aan door het op te vangen in een omgekeerde reageerbuis en het daarna aan te steken (plop), zuurstof toon je aan met een gloeiende houtspaander. Als je wit zilverchloride in het daglicht houdt dan ontstaan de stoffen zilver en chloor. Omdat we licht gebruiken voor de ontleding noemen we deze ontleding: fotolyse Voor het maken van alcohol (C 2 H 6 O) uit glucose (C 6 H 12 O 6 ) heb je geen stroom nodig, geen licht en je hoeft ook niet te verwarmen. Tot welke van de 3 hierboven genoemde typen kunnen we de reactie C 6H 12O 6 2 C 2H 6O + 2 CO 2 toch rekenen? Verbindingsreactiesreacties Een verbindingsreactie is een scheikundige reactie waarbij uit twee of meer beginstoffen één reactieproduct wordt gevormd. Bij komt hierbij vaak energie vrij. Voorbeelden: Ammoniak ( NH 3 ) maken uit de elementen. De benodigde elementen zijn stikstof (N 2 ) en waterstof (H 2 ) De reactievergelijking heb je hiervoor al eerder gezien: N H 2 2 NH 3 Het maken van glucose (C 6 H 12 O 6 ) uit koolstofdioxide en water voldoet niet aan de definitie van verbindingsreactie. De vergelijking voor deze reactie is: 6 CO H 2 O C 6 H 12 O O 2 Er ontstaan hier twee reactieproducten in plaats van één.

6 6) Basisregels naamgeving formules Basisregel, voorbeeld: NaK natriumkalium Bepaalde elementen leiden tot bepaalde uitgangen: combinaties met; O oxide S sulfide F fluoride Cl chloride Br bromide I jodide