Auteur Laatst gewijzigd Licentie Webadres Ralph Meulendijks 26 April 2016 CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie http://maken.wikiwijs.nl/67127 Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs Maken van Kennisnet. Wikiwijs Maken is een onderdeel van Wikiwijsleermiddelenplein, hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, vergelijkt, maakt en deelt.
Inhoudsopgave Welkom op mijn super scheikunde overzicht Aantal belangrijke onderwerpen HOOFDSTUK 3 Atoom en molecuul Atoommassa Molecuulmassa MOL Mengsels en zuivere stoffen Reactievergelijkingen Reactieschema Reactievergelijking kloppend maken van een reactievergelijking Ontledingsreacties filmpjes reactievergelijkingen Zouten (ionaire stoffen) Zuren en basen Leuke filmpjes Over dit lesmateriaal Pagina 1
Welkom op mijn super scheikunde overzicht In dit overzicht staat alles op het gebied van wat je op de middelbare school aan scheikunde krijgt op onderwerp. Dit is makkelijk want als je iets niet snapt kun je het hier makkelijk terug vinden, ook al is het iets wat je in een eerder leerjaar hebt gehad. Het is dus een soort Wikipedia, maar dan op het juiste niveau dat je moet kennen. Als je leuke filmpjes of weetjes hebt dan hoor ik het graag. Misschien kan ik de site ermee uitbreiden. Met deze QR code heb je direct de link naar deze pagina! Mis je nog iets dat wel in de syllabus staat maar niet in dit overzicht? Stuur dan een mailtje naar r.meulendijks@2college.nl. Dan probeer ik het zo snel mogelijk aan te vullen. Pagina 2
Aantal belangrijke onderwerpen HOOFDSTUK 3 Elektrisch geleidend vermogen Om elektrische stroom te geleiden moet binnen een stof lading kunnen bewegen. Dat gebeurt in vaste stoffen alleen binnen metalen. In een metaalrooster zitten de valentie-elektronen (elektronen in de buitenste schil) los in het rooster, tussen de atomen in. Bij een moleculaire stof zitten de elektronen niet los en deze kan geen stroom geleiden. Ook niet in vloeibare fase. In een ionaire stof (zout) heb je wel geladen deeltjes. De elektronen zitten echter niet los omdat de ionen allemaal een edelgasconfiguratie hebben. Ze laten de elektronen dus niet door de stof heen verplaatsen. Wanneer het zout vloeibaar is of opgelost geleid het wel stroom omdat de ionen niet meer in een rooster zitten en lading zich dan wel door de stof kan bewegen. Voorbeeld proefwerkvraag. Geleiden de volgende stoffen elektrische stroom? C 2 H 6 O (l), Zn(s), CuSO 4 (s), Na + (aq) + Cl - (aq) Roosters Metalen zitten in een metaalrooster. De valentieelektronen zitten los van de rest van het atoom, waardoor een metaal stroom kan geleiden. Metalen kunnen meestal makkelijk gebogen worden. Je kan dit vergelijken met een bak met knikkers. Als je de bak schuin houd, rollen de knikkers van een hogere laag een stukje door en nemen een nieuwe plaats in in het rooster. (gebogen metaal). Legeringen zijn harder en kunnen moeilijker gebogen worden. Je kan dit verklaren door weer aan de bak met knikkers te denken. Als je daar een aantal grotere knikkers tussen stopt die het rooster verstoren kunnen de knikkers moeilijker van elkaar af rollen. Het buigt daardoor moeilijker. Legeringen zijn hierdoor harder dan zuivere metalen. In een ionrooster worden positieve en negatieve ionen in een driedimentionale ruimte van elkaar afgewisseld. CaCl 2 staat dus niet voor 1 molecuul dat bestaat uit 1 Ca en 2 Cl maar uit een rooster bestaande uit duizenden Ca en Cl ionen in de verhouding 1 : 2. Omdat er in dit rooster geen vrije lading is geleid het geen stroom. Omdat de deeltjes een lading hebben schuiven ze ook niet langs elkaar, maar zal het breken. Een moleculaire stof kan ook een roosterachtige structuur hebben, denk aan ijs of aan suiker. Hierbij spelen vaak waterstofbindingen een rol. Omdat het zuurstof negatiever geladen is dan het waterstofatoom richten de moleculen zich op een bepaalde manier naar elkaar en ontstaat er ook een roosterstructuur. Voorbeeld proefwerkopgave. Verklaar met behulp van de roosters van zouten en metalen waarom een metaal wel buigt en een zout niet. Bindingen in moleculaire stoffen Aan de plaats in het periodiek systeem kun je afleiden hoeveel bindingen een atoom moet aangaan om een edelgas configuratie te hebben. (daar streven atomen naar omdat ze dan in een lagere energietoestand zitten). De atomen in groep 17 (F, Cl, Br, etc) hebben in de buitenste schil 7 elektronen. Een edelgas heeft er 8, dus ze willen er 1 bij. Dat kan door deze te delen met een ander atoom. Zo ontstaat een binding. F, Cl, Br kunnen dus 1 binding aangaan. Zwavel en zuurstof zitten in groep 16. Ze hebben 6 elektronen in de buitenste schil. Ze willen dus 2 elektronen delen (twee bindingen aangaan) om een edelgasconfiguratie te krijgen. Koolstof zit in groep 14. Dit element wil 4 bindingen aangaan want hij heeft maar 4 elektronen in de buitenste schil en moet er dus nog 4 delen om een edelgasconfiguratie te krijgen. Je moet dus altijd kijken hoeveel bindingen een element kan aangaan als je de structuurformule wil tekenen. Een broom atoom moet je niet met 2 bindingen tekenen, want dan heeft het een volle schil + 1 elektron en dat wil hij niet. Het aantal bindingen dat een atoom wil aangaan wordt de covalentie genoemd. Soms zijn er niet genoeg deeltjes in een molecuul. Dan kan een element een 2 elektronen delen met 1 het zelfde atoom. Dit geef je aan met een = tussen de atomen. Bijvoorbeeld. O 2 O=O. Beide O atomen hebben zelf 6 elektronen in de buitenste schil. Omdat ze er 2 delen hebben ze er nu allebei 8. Wanneer je het als volgt zou noteren Pagina 3
O-O dan hadden ze er allebei maar zeven in de buitenste schil. O 2 heeft dus een dubbele binding. Geef een mogelijke structuurformule van C 2 H 5 Br Vormingsenergie Zoals je al in klas 3 hebt geleerd kunnen reacties energie kosten (bijvoorbeeld ontleding van water). Of energie opleveren (bijvoorbeeld verbranding aardgas). Levert het energie op, dan is de reactie exotherm, kost het energie, dan is het endotherm. In een energiediagram kun je zien of een reactie exotherm of endotherm is. Bij een exotherme reactie is het energieniveau van de bindingen voor de reactie hoger dan na de reactie. Het verschil in energie komt dan vrij (bijvoorbeeld als warmte). De vormingsenergie bij een exotherme reactie is dus altijd negatief. Voor een endotherme reactie geldt het omgekeerde. LET OP! Elementen staan niet in de tabel omdat deze niet gevormd worden. Deze hebben een energie van 0 J/mol. Je kan deze ook berekenen met tabel 57. Hier staan van veel stoffen de energie die het kost om deze stof te maken in J/mol. Je beginstoffen heb je al dus moet je een + een maken en een een plus. De waarde is in Joule per mol. Heb je in een reactievergelijking 2 mol van een stof, dan vermenigvuldig je de waarde met 2. De reactieproducten vorm je wel, dus kun je de waarde overnemen uit de tabel. Let wel op dat je de waarde vermenigvuldigd met het aantal mol dat je hebt in de reactie. Tel alles bij elkaar op en je krijgt een waarde in joule per mol. Is deze waarde positief, dan kost het energie om deze reactie te laten verlopen en is de reactie endotherm. Is deze waarde negatief, dan levert het energie op, en dan is de reactie exotherm. Een reactie heeft ook een activeringsenergie. Dat is de energie die nodig is om de reactie op gang te houden. Een exotherme reactie levert vaak na dat er een activeringsenergie is toegevoegd zelf zijn energie om de reactie opgang te houden. Denk aan het aansteken van de brander. De lucifer is nodig om het aardgas aan te steken, maar daarna levert de verbranding van aardgas zoveel warmte, dat de lucifer niet meer nodig is. a) Bereken de energie die nodig is om 1 mol aardgas te verbranden. b) Hoeveel energie kost het om 8 gram aardgas te verbranden? c) Verklaar met behulp van de vormingsenergie of de ontleding van water en endo of een exotherm proces is. Pagina 4
Atoom en molecuul Atoommassa Hoeveel een grote dinosaurus woog wordt uitgedrukt in ton (1 ton = 1000 kg), je eigen lichaam druk je uit in kilogram en je eten weeg je af in grammen. Omdat atomen zo ontzettend klein zijn is er een andere eenheid om er mee te rekenen dan gram. Een proton weegt namelijk maar 1,66 x10-27 gram! Daarom rekenen we met de atomaire massaeenheid (u). Er is afgesproken dat een proton en een neutron een massa van 1 u hebben. Een elektron is 1800 keer zo licht als een elektron, dus heeft een massa die te verwaarlozen is. (net als dat het ook niet uitmaakt of je je horloge nog om hebt als je op de weegschaal gaat staan). Een rekenvoorbeeld: Wat is de atoommassa van een C atoom? Een koolstof atoom heeft 6 protonen, 6 elektronen en 6 neutronen. Omdat de elektronen zo'n kleine massa hebben hoef je die niet mee te tellen. De massa is dus 12 u. Molecuulmassa Pagina 5
MOL Pagina 6
Mengsels en zuivere stoffen Pagina 7
Reactievergelijkingen Reactieschema Reactieschema is een vergelijking waarin de namen van de stoffen die je voor de reactie hebt (en dus verdwijnen) voor de pijl staan. Na de pijl staan de stoffen die je na de reactie overhoudt. Stoffen die je voor een chemische reactie hebt noem je beginstof(fen). Stoffen die na een chemische reactie ontstaan noem je reactieproduct(en). Vaak moet je de vergelijking uit een tekst halen. Let dan op woorden ontstaat, ontstaan of gevormd. Hierna vind je meestal de reactieproducten. Een voorbeeld. Anne verbrandt aardgas. Hierbij reageert het methaan met zuurstof uit de lucht. Daarbij ontstaan koolstofdioxide en waterdamp. Het reactieschema wordt dan als volgt: methaan (g) + zuurstof (g) --> koolstofdioxide (g) + water (g)\ Er staat water (g) omdat waterdamp de stof water in gasfase is. Reactievergelijking Reactievergelijkingen kun je maken als je het reactieschema hebt opgesteld. (zie reactieschema). Het verschil is dat een reactieschema bestaat uit de namen van de stoffen en je in een reactievergelijking de formules weergeeft. Bijvoorbeeld de verbranding van aardgas. Het reactieschema is: methaan(g) + zuurstof (g) --> koolstofdioxde (g) + water (g) Methaan heeft als molecuulformule CH 4, zuurstof O 2, koolstofdioxide CO 2 en water H 2 O. De reactievergelijking is dus: CH 4 (g) + O 2 (g) --> CO 2 (g) + H 2 O (g) Deze reactievergelijking is nog niet kloppend. Het kloppend maken gebeurt in het volgende deel. kloppend maken van een reactievergelijking Ontledingsreacties Een ontledingsreactie is een speciale chemische reactie. Bij dit type reactie hebt je 1 beginstof en 2 of meer reactieproducten. een voorbeeld hiervan is de ontleding van water. 2H 2 O(l) --> 2H 2 (g) + O 2 (g) Met ontledingsreacties kom je uiteindelijk op de niet ontleedbare stoffen uit. Ontledingsreactie kosten altijd energie. DIe energie kan op drie manieren worden toegevoegd. Wanneer dit met elektriciteit gebeurt heet zo'n reactie een elektrolyse. Een voorbeeld hiervan is de ontleding van water met toestel van Hoffman. Een reactie met warmte heet een thermolyse. Een voorbeeld hiervan is de ontleding van suiker. Je doet dan suiker in een reageerbuis en verhit dit. Om dat hier geen zuurstof bij kan komen ontleedt het suiker. Tenslotte heb je nog een reactie met licht. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij fotopapier. Licht valt dan op het fotopapier waarbij het zilverchloride ontleedt in zilver en chloor. filmpjes reactievergelijkingen Pagina 8
uitleg reactievergelijking kn.nu/ww.9cfbc9b (youtube.com) Pagina 9
Zouten (ionaire stoffen) Pagina 10
Zuren en basen Pagina 11
Leuke filmpjes Filmpje over de weg die een atoom in zijn leven aflegt (met dank aan Max) kn.nu/ww.c43ab56 (youtube.com) Pagina 12
Over dit lesmateriaal Colofon Auteur Ralph Meulendijks Laatst gewijzigd 26 April 2016 om 11:35 Licentie Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 3.0 Nederlands licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om: het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden. Meer informatie over de CC Naamsvermelding 3.0 Nederland licentie Aanvullende informatie over dit lesmateriaal Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar: Eindgebruiker leerling/student Moeilijkheidsgraad gemiddeld Bronnen Bron uitleg reactievergelijking https://www.youtube.com/watch?v=3hsobcw-mgy Filmpje over de weg die e...aflegt (met dank aan Max) https://www.youtube.com/watch?v=rgsqs_idhq0 Type Link Link Gebruikte Wikiwijs Arrangementen Meulendijks, Ralph. (2015). uitleg scheikunde per onderwerp gt. http://maken.wikiwijs.nl/66702/uitleg_scheikunde_per_onderwerp_gt Pagina 13