Examen Chemie: Hoofdstuk 1: Mengsels en zuivere stoffen uit je leefwereld: 1. Wat is chemie? 1.1 Waar de chemicus zich mee bezighoudt. Natuurwetenschappen (+ studieterrein): natuurkundigen (fysici) (verschijnselen waarbij aard van de stof niet veranderd), biologen (alles wat leeft), sterrenkundigen of astronomen (hemellichamen), geologen (gesteenten) en chemici (er ontstaan nieuwe stoffen). 1.2 Chemie staat niet alleen. Definitie: Het studiegebied van de natuurwetenschappen waarin samenstelling, bouw en eigenschappen van de materie en veranderingen ervan bestudeerd worden. Aantasting ozonlaag, broeikaseffect en zure neerslag Europees Protocol. 2. Materie, voorwerpen, materialen of stoffen. Voorwerpseigenschappen stofeigenschappen. Lengte Kleur Vorm Geleiding Massa Massadichtheid Smaak Materie alles wat massa heeft (levend en levenloze). Voorwerpen dingen met vorm, volume en massa. Eenzelfde voorwerp verschillende materialen. Uit 1 soort materiaal meerdere voorwerpen. In chemie stoffen gekenmerkt door eigenschappen: breek-, vervorm-, smelt- en brandbaarheid, doorzichtigheid en massadichtheid stofeigenschappen. 3. Stoffen onderzoeken. 3.1 Methoden. De eigenschappen van de te onderzoeken stof bepalen de onderzoeksmethode. 3.2 Stofeigenschappen. A. Direct waarneembare stofeigenschappen. Aggregatietoestand: vast vloeibaar gas. LPG (liquid petroleum gas): vloeibaar gas onder druk brandstof. Uitzicht: glans, viscositeit (stroperigheid). Smaak en geur: voedingsstoffen proeven en/of ruiken. Gehoor: tin krakend geluid bij plooien. B. Meetbare stofeigenschappen. Hardheid: weerstand stof tegen krassen. Hardheidschaal van Mohs. Massadichtheid: = massa : volume (gram : cm³ ) Kook- en smelttemperatuur: kooktemperatuur = temperatuur stof kookt Smelttemperatuur = temperatuur stof smelt Oplosbaarheid: verzadigde oplossing: hoeveelheid bereikt. Geleidingsvermogen voor warmte: metalen goed, glaswol slecht Geleidingsvermogen voor elektrische stroom: geleiders en isolatoren. Andere stofeigenschappen: warmtecapaciteit, brekingsindex, radioactiviteit, magnetische eigenschappen en brandbaarheid.
4. De materie: een mengsel van stoffen. Twee zuivere stoffen = mengsel componenten. Oppervlaktewateren = ecosystemen. Biologische kwaliteit = de mate waarin leven in de waterloop mogelijk is. Voedingsstoffen in water = eutrofiëring. 4.1 Onderscheid tussen mengsels en zuivere stoffen. Samenvatting: een zuivere stof bestaat uit één stof en is gekenmerkt door welbepaalde fysische constanten zoals kook- en smelttemperatuur en massadichtheid. Een mengsel bestaat uit meerdere stoffen en kook- en smelttemperatuur en massadichtheid zijn afhankelijk van de procentuele samenstelling. Wanneer je chemie het woord stof gebruikt, bedoel je voortaan een zuivere stof. Smelttemperatuur daalt wanneer er een andere stof wordt in opgelost. Massadichtheid concentratie densimeter. 4.2 Soorten mengsels. Mengsels worden ingedeeld op basis van de grote van de deeltjes en de aggregatietoestand van de componenten. A. Heterogene mengsels. Deeltjesgrootte groter dan 0,000.000.1 meter. Je kunt nog 1 of meerdere bestandsdelen onderscheiden. Soorten: Grove mengsels: Een heterogeen mengsel van verschillende vaste componenten. Zeezand, hoendergraan en kruidenmengsels. Suspensies: een heterogeen mengsel van vaste deeltjes in een vloeistof. Chocomel. Emulsies: een heterogeen mengsel van fijne vloeistofdeeltjes verspreid in een andere vloeistof. Vinaigrettesaus (olie en azijn). Nevel: een heterogeen mengsel van fijne vloeistofdeeltjes verdeeld in een gas. Mist (waterdruppels in lucht). Rook: een heterogeen mengsel van fijne vaste stofdeeltjes in een gas. Schouwrook (roet in de lucht). Schuim: een heterogeen mengsel van een gas verdeeld in een vloeistof. Bijvoorbeeld: slagroom. B. Homogene mengsels (= oplossingen). Deeltjesgrootte kleiner dan 0,000.000.000.1 meter. Je kunt de verschillende bestandsdelen niet meer apart onderscheiden. Legeringen ontstaan na metalen eerst vloeibaar te maken emulsie. C. Colloïdale mengsels. Deeltjesgrootte tussen de 0,000.000.1 meter en 0,000.000.000.1 meter 4.3 Zuivere stoffen halen uit mengsels. Scheidingstechnieken kennen en toepassen. Stofconstanten van de componenten. A. Mengsels van vaste stoffen. Ziften: verschil in deeltjesgrootte. Extractie: verschil in oplosbaarheid
B. Mengsels van vaste stoffen in een vloeistof. 1) Heterogeen (meestal grove mengsels en suspensies): Filtratie: vb: krijt in water, waarvan krijt het residu is en water het filtraat. Centrifugatie: stoffen met een verschillende massadichtheid. Stoffen met de grootste massadichtheid ondervinden de grootste middelpuntvliedende kracht en komen onderaan in het proefbuisje terecht. Adsorptie (met actieve kool): vb gasmasker = de giftige stoffen worden geadsorbeerd aan de actieve kool van de filter zodat men de zuivere lucht kan inademen. 2) Homogeen: Indampen of kristalliseren: vloeistof verdampen zodat de vaste stof op het kristalliseerschaaltje achterblijft. Destilleren: oplossing van een vaste stof in een vloeistof waarin men beide componenten wenst te behouden. C. Mengsels van vloeistoffen. Heterogeen: Scheiden met scheitrechter. Vb: ether en water. Massadichtheid van ether is kleiner dan de massadichtheid van water. Voor niet-mengbare vloeistoffen met een verschillende massadichtheid. Homogeen: Destillatie als de kookpunten van de vloeistoffen voldoende ver uit elkaar liggen. Wanneer destillatie herhaalde keren wordt overgedaan = gefractioneerde destillatie meer zuiver toestand. D. Mengsels van een gas in een vloeistof. Door verwarming daalt de oplosbaarheid van een gas in een vloeistof. E. Mengsels van gassen. Adsorptie: een van de gassen adsorberen aan een vaste stof of vloeistof. Destillatie: na het vloeibaar gemaakt te hebben vloeibaar mengsel scheiden door destillatie. F. Chromatografie: De kleur die goed oplost en niet goed absorbeert komt bovenaan terecht. De kleur die niet goed oplost en goed absorbeert komt onderaan terecht. Verschillende relatieve affiniteit voor de twee fasen = elutie. 5. Zuivere stoffen. Een (chemisch) zuivere stof = stof met een aantal specifieke, constante stofeigenschappen. In de chemie, stoffen de zuiverheid: zuiver zeer zuiver pro analyse suprapur. 5.1 Stofeigenschappen p 27. De stofeigenschappen kan men gebruiken om stoffen te identificeren en om hun zuiverheidgraad te bepalen. 5.2 Uitzicht van de zuivere stoffen. Vast Vloeibaar Gasvormig Vorm Eigen vorm Geen eigen vorm Geen eigen vorm Volume Eigen volume Eigen volume Geen eigen volume Samendrukbaarheid Niet samendrukbaar Niet samendrukbaar Samendrukbaar Massadichtheid smelttemperatuur Diamant 3510 3350 Grafiet 2250 3652* * sublimeert: gaat rechtstreeks over van vast naar gas. kooktemperatuur hardheidsgraad 4827 10-0,5-1
5.3 Indeling van de zuivere stoffen. A. Fysische en chemische verschijnselen. Fysisch verschijnsel is een verschijnsel waarbij de aard van de stof onveranderd blijft. Chemisch verschijnsel is een verschijnsel waarbij de aard van de stof fundamenteel veranderd: er ontstaan nieuwe stoffen. B. Samengestelde en enkelvoudige stoffen. Proef: verhitten van kwikoxide. analyse Kwikoxide kwik + zuurstofgas Samengestelde zuivere stof. Enkelvoudige zuivere stof. Stof die je nog kunt ontleden. Stof die je op geen enkele manier kunt ontleden. Samenvatting: Materie Scheidingstechniek Mengsels Zuivere stof fysisch verschijnsel Heterogeen homogeen colloïdaal Samengestelde stof analyse chemisch verschijnsel 6. Stoffen kunnen gevaarlijk zijn. 6.1 Maatregelen. Overheid heeft een aantal maatregelen in verband met de gevaarlijke stoffen. 6.2 Indeling van de gevaarlijke stoffen. Ontplofbaar E Deze stoffen kunnen ontploffen bij veranderingen. Giftig T Enkelvoudige stof Deze stof is schadelijk voor de gezondheid dood Oxiderend O Deze stoffen kunnen brandbare stoffen doen ontbranden of brand bevorderen Schadelijk/irriterend X X Deze stoffen schadelijk gezondheid ontstekingen. Ontvlambaar F Radioactief R Deze stoffen kunnen gemakkelijk ontvlammen. Deze stoffen zenden ioniserende straling uit. Corrosief C Gevaarlijk voor het milieu N Deze stoffen tasten zowel levende weefsels als materialen aan. Deze stoffen vormen een risico voor de natuur.
Hoofdstuk 2: Chemische elementen en stoffen: Deelbaarheid van een stof. Verschillende manieren om stoffen in kleinere deeltjes te verdelen. Een deeltjesmodel voor stoffen. 2.1 Volumevermindering bij het mengen. Proef: 50 ml alcohol + 50 ml water 98 ml mengsel. Verklaring: de kleinere waterdeeltjes vullen de open ruimte tussen de grotere alcoholdeeltjes op. 2.2 Aggregatietoestanden. Gasvormig condenseren verdampen desublimeren sublimeren Vloeibaar Vast stollen smelten 1. Vaste stof: deeltjes: Dicht bij elkaar in een rooster. Regelmatig geordend. Sterke aantrekkingskracht. 2. Vloeistof: deeltjes: Grotere beweeglijkheid. Regelmatige rangschikking gaat verloren. Zwakke aantrekkingskracht. 3. Gas: deeltjes: Verder van elkaar. Totale wanorde. Vrij bewegen, geen aantrekkingskracht. 2.3 Kristalvorming. Dezelfde kristalvormen van één stofsoort kunnen ontstaan. 2.4 Diffusie. Diffusie is het verschijnsel waarbij twee stoffen zich geleidelijk en spontaan met elkaar vermengen. In koud water verspreidt de gekleurde vlek langzamer dan in warm water, omdat de deeltjes in warm water trillen en dus rapper kunnen verspreiden. Van atoom tot atoommodel. Definitie: atomen zijn de kleinst mogelijke deeltjes waaruit de stof is opgebouwd. Het zijn de bouwstenen van alle stoffen. - Aristoteles dacht dat de materie uit vier elementaire bestandsdelen bestond: vuur, aarde, water en lucht. De materie als oneindig deelbaar, hij verwierp de atoomtheorie - Dalton: De materie is opgebouwd uit kleine, ondeelbare deeltjes: de atomen. Atomen kunnen niet vernietigd noch gemaakt worden. Atomen van een bepaald element zijn onderling gelijk in vorm, volume en massa en totaal verschillend van atomen van alle andere elementen (atoomsoorten). Hij stelde deze atomen voor als zeer klein, hard, vast en bolvormig. 4. Elementen. Het symbool van een element de 1 ste letter een GEDRUKTE LETTER.
de 2 de een geschreven letter. Stofnamen. Atoomnummer. Symbool Naam 1. H Waterstof 2. He Helium 3. Li Lithium 4. Be Beryllium 5. B Boor 6. C Koolstof 7. N Stikstof 8. O Zuurstof 9. F Fluor 10. Ne Neon 11. Na Natrium 12. Mg Magnesium 13. Al Aluminium 14. Si Silicium 15. P Fosfor 16. S Zwavel 17. Cl Chloor 18. Ar Argon 19. K Kalium 20. Ca Calcium 24. Cr Chroom 25. Mn Mangaan 26. Fe IJzer 27. Co Kobalt 28. Ni Nikkel 29. Cu Koper 30. Zn Zink 32. Ge Germanium 33. As Arseen 35. Br Broom 36. Kr Krypton 47. Ag Zilver 48. Cd Cadmium 50. Sn Tin 51. Sb Antimoon 53. I Jood 54. Xe Xenon 56. Ba Barium 78. Pt Platina 79. Au Goud 80. Hg Kwik 82. Pb Lood 86. Rn Radon 92. U Uraan 94. Pu Plutonium
5. Moleculen. Twee of meer atomen onderling verbonden = molecule Moleculen in symbolen = formule 0₂ = 1 molecule zuurstofgas of dizuurstof. 3O₂ = 3 molecule zuurstofgas of dizuurstof. 3 = coëfficiënt (aantal moleculen) en ₂ = index (samenstelling molecule). CH₄ = 1 molecule methaan. H₂O = 1 molecule water. Ca (OH)₂ = calcium dihydroxide. 3H₂O = H₆O₃ 6. Stoffen zijn opgebouwd uit atomen. 6.1 Enkelvoudige stoffen bestaan uit één atoomsoort. Atomen gegroepeerd volgens een regelmatig ordelijk patroon kun je niet analyseren. of rooster. 6.2 Samengestelde stoffen bevatten meerdere atoomsoorten. Kunnen opgebouwd zijn uit moleculen. Kan het beschouwen als een verzameling van identieke moleculen. Bij vaste stoffen zijn atomen gerangschikt in een groter geheel, een rooster waarbij de grenzen van een molecule niet af te bakenen zijn. 7. De symbolische schrijfwijze van stoffen. 7.1 Enkelvoudige stoffen. He: Edelgassen: vb helium (He), neon (Ne), argon (Ar) Bestaan uit afzonderlijke atomen. Worden voorgesteld door een symbool Moleculen: vb zuurstofgas O₂ Gasvormige meestal opgebouwd uit diatomische moleculen. Rooster vb ijzer: Fe 7.2 Samengestelde stoffen. Molecule vb methaan CH₄, water H₂O. Rooster vb keukenzout: Na Cl Verhoudingsformule OH wordt tussen haken geschreven NH₃ = ammoniak 7.3 Opmerkingen. Een atoom He Het element He De stof He bestaande uit heliumatomen. 8. Naamgeving van stoffen. 8.1 Enkelvoudige stoffen leer p 42. Enkelvoudige stoffen opgebouwd uit afzonderlijke atomen of atoomgroeperingen (roosters) noemt men met de naam van het element. Naam van de stof = naam van het element. Enkelvoudige stoffen opgebouwd uit moleculen noemt men met de naam van het element, voorafgegaan door een voorvoegsel.
Naam van een stof = naam van het element voorafgegaan door een uit het Grieks afgeleid voorvoegsel dat het aantal atomen in een molecule aangeeft. 2 = di 3 = tri 4 = tetra 5 = penta 6 = hexa 7 = hepta 8 = octa Formule Systematische naam Triviale naam O₂ Dizuurstof Zuurstofgas O₃ Trizuurstof Ozon N₂ Distikstof Stikstofgas Cl₂ Dichloor Chloorgas Br₂ Dibroom Broomgas P₄ Tetrafosfor Witte fosfor S₈ Octazwavel Zwavel 8.2 Samengestelde stoffen leer. Binaire verbindingen Naam van de stof = naam van het eerste element + stam van de Latijnse naam van het tweede element + uitgang IDE De naam van de elementen laat men voorafgaan door een uit het Grieks afgeleid voorvoegsel dat het aantal atomen aangeeft. Mg Cl = magnesiumchloride. Al F₃ = aluminiumtrifluoride. Na₂O = dinatriumoxide. Fe₂S₃ = di-ijzertrisulfide. Ca₂N₃ = dicalciumtrinitride. 9. Indeling van de enkelvoudige stoffen. Metalen Niet-metalen Aggregatietoestand Uitzicht Vervormbaarheid (plooi-, plet- en rekbaar) Geleidingsvermogen voor warmte Geleidingsvermogen voor elektriciteit Vast Glanzend Goed Goed Goed Vast, vloeibaar, gasvormig Mat Bros Slecht Slecht 9.1 Edelgassen. Reageren zeer uitzonderlijk met andere stoffen = inert. Helium Vulgas ballons Mengsel met dizuurstof (20%) kunstmatige atmosfeer voor duikers Neon Vulgas neonlampen Koelmiddel andere gassen vloeibaar maken Argon Vulgas in lampen Krypton Beperkte toepassingen wegens hoge kostprijs Xenon Elektrische ontladingbuizen (bacteriedodende lampen) UV-lampen
Radon Radioactief gas Geneeskunde: in naalden om plaatselijke bestralingstherapie toe te passen 9.2 Metalen. Niet inert. Legeringen. Edele metalen. Mineralen. Ertsen. Ganggesteenten. Metaal Eigenschappen Toepassingen Aluminium Zilverwit, licht, goed rek- en pletbaar Foliën chemisch zeer bestendig door oxidelaag Ramen en deuren Calcium Zilverwit, zacht, aan de lucht snel bedekt met een oxidelaag Belangrijke verbindingen (kalkcement, beenderbestandsdeel) Goud Tamelijk zacht, zwaar, edel (weinig reactief) Munten Sieraden IJzer Grijs, glanzend, kan magnetisch gemaakt worden Legeringen: gietijzer, staal Koper Rood, na zilver het best geleidend voor Elektrotechniek elektrische stroom Legeringen: brons, messing Kwik Vloeibaar (smelttemperatuur -39 C, kooktemperatuur 357 C) Thermometers, tandtechniek (amalgamen Lood Blauwachtig (aan de lucht: matblauw), geen glans, zwaar, zacht, gemakkelijk plet- en vervormbaar of kwiklegeringen Buizen, kabels, containers, platen van accu s Magnesium Zilverwit, aan de lucht snel mat, licht Vliegtuigbouw Natrium Zeer week, snijdbaar, lage smelttemperatuur (99 C) en kooktemperatuur (883 C), zilverglans indien vers gesneden, maar direct aangetast, aan de lucht ontvlambaar, reactief met water (wordt bewaard onder petroleum) Belangrijke verbindingen (keukenzout, soda, zepen) Platina Grauwwit, glanzend, hard, zeer edel Sieraden Katalysator bij veel processen (auto) Zilver Karakteristieke glans, harder dan goud, beste Munten, sieraden geleider voor elektrische stroom Verbindingen in de fotografie Zink Grauwwit, met sterke glans die verdwijnt aan de lucht, gemakkelijk smelt- en bewerkbaar Ijzeren voorwerpen worden vaak verzinkt, dakgoten, dakbedekking Legering: messing 9.3 Niet-metalen. Enkelvoudige stof Eigenschappen Toepassingen Dichloor Groengeel gas met onaangename geur, zeer reactief Desinfectiemiddel voor zwemwater Bleekmiddel voor papier Belangrijke grondstof voor synthese van onder meer PVC
Fosfor Koolstof Distikstof Diwaterstof Dizuurstof Zwavel Twee kristalvormen: Witte fosfor: ontvlamt spontaan aan de lucht met vorming van een witte rook van P₂O₅, smelt bij 44 C Rode fosfor: niet zelfontvlambaar, niet giftig, veel hogere kooktemperatuur Meerdere kristalvormen: grafiet, diamant Kleur- en reukloos gas, weinig reactief, in lucht (78%), destillatie vloeibare lucht Kleur- en reukloos gas, lichtste van alle gassen, zeer brandbaar (mengsel met dizuurstof is explosief) Kleur- en reukloos gas, 21 % in lucht Smaak- en reukloze vaste stof, geel, bros, twee kristalvormen: enkelvoudige stof in vulkanische gesteenten, bijproduct van de raffinage van aardolie Bestandsdeel van wrijfvlak van luciferdoosjes Potlood (grafiet) Sieraden (diamant) Boorkoppen (diamant) Bereiding van stikstofverbindingen zoals ammoniak Belangrijk voor de productie van kunstmest Knalgas: vloeibaar = raketbrandstof vulgas zeppelin vroeger Beademing patiënten met ademhalingsmoeilijkheden Wordt verwerkt tot zwavelzuur Risk. Security. Abfall. 10. Veiligheidsvoorschriften. R-zinnen. S-zinnen A-zinnen.