GENIE Chemie GO! 3 leerschrift 1u by VAN IN

Chemie GO!

GENI VA

3.1

LEER SCHRIFT

GENIE Chemie

GO!

3.1

INHOUD STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

WAT IS CHEMIE?

CHECK IN VERKEN

THEMA 01: HOE WERK JE VEILIG IN EEN LABO? 20 21

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden in

een labo?

Het gebruikte veiligheidsmateriaal Het chemisch etiket Soorten labomateriaal Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een laboproef? De algemene veiligheidsregels binnen een labo

1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

23 23 25 28 32 33

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

labotechnieken toe?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

AAN DE SLAG

CHECK IT OUT

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 02: ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? 43 43 46 49 50

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’? 1.2 Stofeigenschap: massadichtheid 1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt Hoofdstuksynthese

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels 2.2 Soorten mengsels Hoofdstuksynthese

51 53 58

` HOOFDSTUK 2: Is het een zuivere stof of een mengsel?

` HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van stoffen

scheiden?

3.1 Scheidingstechnieken 3.2 Sorteren, zeven en filteren 3.3 Decanteren 3.4 Centrifugeren 3.5 Indampen 3.6 Destilleren 3.7 Extraheren Hoofdstuksynthese

59 59 60 63 64 65 66 67 70

` HOOFDSTUK 4: Wat zijn enkelvoudige en samengestelde

stoffen?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 03: DE ELEMENTAIRE DEELTJES CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Welke namen en symbolen krijgen de

elementen?

89 89 90

` HOOFDSTUK 2: Hoe evolueerde het atoommodel?

1.1 Globale afspraken 1.2 De namen en symbolen van de elementen

2.1 Van voorwerp tot atoom 2.2 Nog kleiner dan het atoom

` HOOFDSTUK 3: Welke elementaire deeltjes kennen we?

3.1 De elementaire deeltjes en hun lading 3.2 De massa van het atoom

92 93

99 99 101

een atoom?

103

` HOOFDSTUK 4: Hoe zitten elektronen verdeeld in 103 110 111

4.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling 4.2 Elektronenconfiguratie 4.3 Lewisstructuren

` VERDIEPING: Atomen en hun isotopen: wat is de

gemiddelde relatieve atoommassa < Ar>?

115

CHECKLIST

117

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

118

AAN DE SLAG

119

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 04: HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN (PSE) CHECK IN

122

VERKEN

123

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in

het periodiek systeem?

124

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van

een element in het PSE?

2.1 De a-groepen en hun naam 2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas? 2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

128 128 131

137

` VERDIEPING : Welk belang en voorkomen hebben

enkelvoudige stoffen?

143

CHECKLIST

145

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

146

AAN DE SLAG

147

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 05: CHEMISCHE BINDINGEN CHECK IN

150

VERKEN

151

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd op

eenzelfde manier gebonden?

153 154

1.1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding? 1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

153

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een ionbinding gevormd? 2.1 De ionbinding 2.2 De formule-eenheid van ionverbindingen 2.3 De neutraliteitsregel

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding gevormd? 3.1 De atoombinding 3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

156 156 157 159 161 161 164

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd? 168

4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

168 170

THEMASYNTHESE

171

CHECKLIST

172

PORTFOLIO

173

AAN DE SLAG

174

CHECK IT OUT

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 06: KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE CHECK IN

182

VERKEN

183

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

185

genoteerd?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie

189

2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen

189 190

2.3 Wet van behoud van massa

195

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties

als energiebron?

197 199 202

THEMASYNTHESE

206

3.1 Chemische energie 3.2 Exo-energetische reacties 3.3 Endo-energetische reacties

197

208

CHECKLIST PORTFOLIO

CHECK IT OUT

209

AAN DE SLAG

210

OEFEN OP DIDDIT

LABO’S

214

STEM-VAARDIGHEDEN (VADEMECUM) METROLOGIE • • • • •

Grootheden en eenheden Machten van 10 en voorvoegsels Eenheden omzetten Nauwkeurig meten Afrondingsregels Formularium

STAPPENPLANNEN •

Grafieken tekenen

•

NW-stappenplan

•

Formules omvormen Vraagstukken oplossen Grafieken lezen

• •

OPLOSSINGSSTRATEGIE

•

CHEMISCHE CONVENTIES / HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN •

•

Te kennen elementen/symbolen Groepsnamen en periodenummers Index en coëfficiënt Reagentia en reactieproducten

• •

LABO’S • • • •

Labomaterialen Labotechnieken Veiligheidsvoorschriften H- en P-zinnen

SOORTEN BINDINGEN

SCHEIDINGSTECHNIEKEN

Notities

STARTEN MET GENIE Opbouw van een thema CHECK IN

CHECK IN

Safety first!

In de CHECK IN maak je kennis

Wat op school gebeurt in een labo, doet de industrie op grote

schaal. Ze gebruiken en stockeren chemische stoffen volgens de

richtlijnen die vanuit de overheid worden opgelegd. Hoewel er heel wat veiligheidsmaatregelen zijn, loopt er toch

met het onderwerp van het thema.

soms iets mis. Zo ontplofte in 1976 in Italië een

chemische fabriek en kwamen er giftige dampen in het nabijgelegen stadje Seveso terecht.

BEKIJK DE VIDEO

In de video zie je hoe de ramp kon gebeuren en welke lessen eruit getrokken werden.

In het kadertje onderaan vind

De overheid houdt een overzicht bij van alle bedrijven in België die gevaarlijke stoffen produceren, behandelen of transformeren: de Sevesobedrijven. 1

je een aantal vragen die je op

Scan de QR-code en zoek via de website op welke Sevesobedrijven bij jou in de buurt liggen. Noteer ze hier. OPEN DE WEBSITE

veiligheidspictogrammen. Welke van de onderstaande pictogrammen zijn dat?

beantwoorden.

Ga op zoek op de website en kruis aan.



OPDRACHT 1

Welke gevaren loop jij bij je thuis?

Waarom wordt er in reclame over huishoudproducten vermeld dat je ze buiten het bereik van kinderen moet houden? Waarom zijn die producten zo gevaarlijk en hoe kunnen we dat gevaar beter inschatten?

In de verkenfase zul je

` Wie of wat moet je beschermen?

` Welke veiligheidspictogrammen kun je in een labo op school terugvinden? ` Welke veiligheidsmaatregelen moet je in een labo op school respecteren?

THEMA 01

Hoe gevaarlijk zijn huishoudproducten?

VERKEN



In het labo is het ook belangrijk om op te letten tijdens het uitvoeren van een proef.

CHECK IN

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 20

etiketten aandachtig. 2

Beantwoord de vragen. a

hebt over het onderwerp

7/06/2021 19:16

Je leerkracht laat vijf chemische producten zien die je ook thuis kunt terugvinden, bijvoorbeeld producten om te poetsen, om te wassen of af te wassen, te koken, te tuinieren of jezelf te verzorgen. Bekijk de producten en de

merken dat je al wat kennis

VERKEN

het einde van het thema kunt

De vier grootste gevaren voor de bevolking in de directe omgeving van een Sevesobedrijf zijn vastgelegd in vier



Welke pictogrammen vind je terug op de verpakkingen? Zet telkens een kruisje onder het pictogram per keer dat je het tegenkomt op een verpakking.

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

andere

wordt hier geactiveerd.

HOOFDSTUK 1

THEMA 01

VERKEN

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 21

Waarmee moet je rekening houden in een labo?

producteigen

pictogrammen

7/06/2021 19:15

LEERDOELEN Je kunt al:

DE HOOFDSTUKKEN

de gevaren inschatten bij het werken met chemische producten; jezelf en je omgeving beschermen voor gevaren;

bewust omgaan met stoffen en hun gevaren en zo een veilige omgeving creëren.

Na het activeren van de voorkennis volgen een aantal hoofdstukken.

Je leert nu:

de veiligheidsmaatregelen in een labo kennen en juist toepassen; de meest gebruikte labomaterialen benoemen en hun functie beschrijven;

In het labo kun je heel wat

extra (veiligheids)materialen

Een thema bestaat uit meerdere hoofdstukken. Doorheen de hoofdstukken

of voorwerpen terugvinden die

een chemisch etiket lezen en naar de betekenis handelen;

je niet in een ander klaslokaal

ziet. Ze zorgen ervoor dat je kunt

de veiligheidspictogrammen interpreteren en bespreken;

werken in een veilige omgeving.

de werking en het nut van H- en P-zinnen interpreteren en

verwerf je de nodige kennis en vaardigheden om uiteindelijk een antwoord

Raadpleeg zeker altijd het

bespreken;

reglement vóór het uitvoeren van

de onderdelen van een verslag begrijpen en toepassen.

een labo, zodat je altijd veilig te werk kunt gaan.

te geven op de centrale vraag of het probleem uit de CHECK IN.

1.1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal

OPDRACHT 2

Hoe ziet mijn labolokaal eruit? 1

Loop rond in het labolokaal en kruis aan welke materialen je ziet. Ontbreekt er iets? Vul dan gerust het lijstje aan. EHBO-kistje

 beschermende kledij:



gaskranen

 brandblusser met



branddeken

handblusser

nooddouche oogdouche trekkast

aparte eilanden

labojas, labobril, handschoenen

label: A/B/C/D/E/F

 waterkranen  noodstop  aangepast tafelblad



THEMASYNTHESE SYNTHESE

 

       

de algemene regels CONTRACT

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 23

Als leerling verbind ik mij ertoe om de volgende regels altijd toe te passen in het labo. Bij fouten tegen deze regels weet ik dat er gevolgen zijn voor mijn veiligheid en die van anderen rondom mij.

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig. Losse haren bind ik samen.

Mijn labotafel is altijd ordelijk.

In het labo houd ik de doorgang vrij en leg ik alle onnodige materialen, zoals mijn boekentas, op de daartoe voorziene plaats.

8/06/2021 08:34

SYNTHESE EN CHECKLIST We vatten de kern van het thema voor je samen in de hoofdstuksynthese en themasynthese.

Vervolgens willen we graag dat je vorderingen

Ik gedraag me steeds rustig, blijf zo veel mogelijk aan mijn werkbank en speel niet in het labo. Ik neem geen materialen of stoffen mee uit het labo. Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

Als er iets misloopt, haal ik er meteen de leerkracht bij.

de betekenis van H- en P-zinnen

Ik giet een gebruikte stof nooit terug in de fles, maar verwerk ze als afval.

Wanneer ik aan een stof ruik, doe ik dat steeds op de correcte manier, door te wuiven.

Klaar met de proef? Dan maak ik alles schoon, berg alles correct op en was mijn handen grondig.

de naam en toepassingen van het labomateriaal

Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

Ik ken de brandprocedure en weet hoe ik moet reageren bij brand.

CHECKLIST

Als leerling van deze klas verklaar ik me tijdens een labo altijd te houden aan de bovenstaande regels. Ik respecteer de extra maatregelen die in mijn school genomen worden.

Datum,

H- EN P-ZINNEN

NOG OEFENEN

Naam en handtekening,

zie p. 33

1 Begripskennis • • •

•

• •

Ik kan de algemene regels binnen een labo opsommen.

Ik kan de verschillende veiligheidsmaterialen in een lokaal benoemen en de

functie bespreken.

Ik kan de verschillende onderdelen van een chemisch etiket herkennen en de informatie gebruiken om veilig te werken in een labo.

om veilig in een labo te werken ken/kan ik:

Ik herken de veiligheidspictogrammen en weet hoe ernaar te handelen.

Ik kan de H- en P-zinnen opzoeken, interpreteren en ernaar handelen. Ik weet hoe een labo veilig verloopt.

` Je kunt deze checklist ook op

LABOMATERIALEN

invullen bij je Portfolio.

de basishandelingen

de veiligheidspictogrammen

maakt en dat je reflecteert op je taken en leert

uit feedback. De checklist is een hulpmiddel om zelf zicht te krijgen of je de leerdoelen al dan niet onder de knie hebt.

het laboverloop

BEKIJK DE KENNISCLIP

THEMA 01

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 34

THEMA 01

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 35

CHECKLIST

het chemisch etiket lezen

THEMASYNTHESE

26/01/2022 10:01

26/01/2022 10:02

STARTEN MET GENIE

CHECK IT OUT

Safety first!

In CHECK IT OUT pas je de vergaarde kennis en vaardigheden

Bekijk de tekening en bespreek wat er misloopt in het labo. Waarom is dat gevaarlijk?

toe om terug te koppelen naar de vragen uit de CHECK IN.

AAN DE SLAG

In het onderdeel Aan de slag kun je verder oefenen.

Je leerkracht beslist of je

! In Sevesobedrijven houdt de regering vooral toezicht op de gevaren voor de wijde omgeving:

de mogelijkheid tot ontploffing en brand, het vrijkomen van giftige dampen en de gevaren voor het milieu. In het labo houden we rekening met alle veiligheidspictogrammen.

jezelf, je klasgenoten, de leerkracht, het klaslokaal, de school ... Het is dan ook belangrijk dat je je bewust bent van de gevaren. Door het stellen van regels en wetten, zoals de overheid doet voor Sevesobedrijven, blijven we mogelijke ongevallen een stapje voor. THEMA 01

In contact met water komen ontvlambare gassen vrij die spontaan kunnen ontbranden. Schadelijk bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing. Koel bewaren.

Explosieveilige elektrische/ventilatie-/verlichtings-/... apparatuur gebruiken.

Welke veiligheidspictogrammen kun je linken aan de H- en P-zinnen? Zin

8/06/2021 08:36

Bijbehorend pictogram

Giftig bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing.

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden.

doorheen de lessen.

CHECK IT OUT

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 36

H- of P-zin

Beschermende kledij dragen.

van het thema maakt of

In het labo moet je niet enkel rekening houden met de wijde omgeving, maar ook met gevaren voor

Zin

Gevaar voor massa-explosie bij brand.

de oefeningen op het einde

Geef aan of de zinnen H- of P-zinnen zijn.

Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken.

Giftig voor in het water levende organismen, met langdurige gevolgen.

Verwijderd houden van warmte/vonken/open vuur/ hete oppervlakken en andere ontstekingsbronnen. Niet roken. Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels.

` Per thema vind je op

TIP

Welke labomaterialen zou je gebruiken om …

Meer info over de labomaterialen vind je in

exact 10 ml van een vloeistof te nemen?

het online vademecum en de ontdekplaat.

b suiker te verbranden boven een bunsenbrander?

adaptieve

oefenreeksen om te leerstof

vloeistof te koken boven een bunsenbrander?

d een proefbuis boven een bunsenbrander te houden?

` Verder oefenen? Ga naar

verder in te oefenen.

. THEMA 01

AAN DE SLAG

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

LABO’S

Het smeltpunt van paraffine 1

Onderzoeksvraag Wat is het smeltpunt van paraffine?

Hypothese

Ga zelf op onderzoek! Op het einde van het leerschrift staan

een aantal labo’s om verder experimenten uit te voeren.

Ik denk dat het smeltpunt van paraffine hoger / lager ligt dan het smeltpunt van water (schrap wat niet past). 3

Benodigdheden !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT Check steeds goed de veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen! Materiaal

       

Stoffen

lucifers

 kraantjeswater (100 ml)  paraffine (kaarsvet) in een proefbuis

bunsenbrander draadnet

driepikkel

maatbeker (250 ml)

temperatuursensor of thermometer statief met statiefklem proefbuis

Werkwijze

1 2

Vul de maatbeker voor de helft met water.

Maak de opstelling zoals op de afbeelding 81. 21,0

thermometer

WEETJE

statiefklem

statief

In de lessen aardrijkskunde heb je

het vast al gehad over verschillende soorten bodems: kleibodems,

proefbuis met paraffine

water

driepikkel

zandbodems, leembodems, of een combinatie daarvan. Om de

draadnet

bodemsamenstelling te bepalen, maakt een bodemkundige onder

andere gebruik van een set zeven met een verschillende zeefopening.

bunsenbrander

Afb. 81

LABO

597488-GENIE CHEMIE 3_1 LABOS.indd 219

ONDERZOEK 3

219

8/06/2021 08:38

Zo zijn kleikorrels kleiner dan 2 µm, leem zit tussen 2 en 50 µm en zandkorrels zijn groter dan 50 µm.

Even terug naar je prille jeugdjaren! Je hebt als kind misschien wel met zand en water gespeeld. Zonder dat je het besefte, was je als toekomstig

scheikundige mengsels aan het scheiden op het strand. Je gebruikte eenvoudige methodes die de stoffen niet veranderden.

In veel gevallen moeten we echter componenten scheiden met een nog veel

en de schelpen naar de bodem en kon je het water al grotendeels afgieten.

component, het filtraat, wel door te laten en de andere component, het

kleiner verschil in deeltjesgrootte. We kiezen dan voor de techniek van

filtreren. Een goed gekozen filter heeft net de juiste structuur om de ene

Allereerst liet je het emmertje even staan; op die manier zonken het zand

residu, tegen te houden.

Je liet het zand en de schelpen dus bezinken.

LEREN LEREN • •

•

8/06/2021 08:37

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 1.indd 37

De schelpjes uit het zand halen kon je met je handen. Je kon ze opzij leggen en sorteren per soort, door het verschillend uitzicht. De schelpjes waren

ook merkelijk groter dan de rest en je maakte gebruik van dat verschil in deeltjesgrootte om ze er makkelijk uit te pikken.

Maar eens je alle schelpjes eruit gehaald had, merkte je ongetwijfeld dat er

staaf

nog onzuiverheden in het zand zaten. Omdat het verschil in deeltjesgrootte

tussen de componenten van je mengsel nu kleiner was, was het niet meer zo eenvoudig om die kleine dingetjes met de hand van het zand te scheiden. Je

speelgoedsetje zorgde waarschijnlijk voor de oplossing: door het mengsel te

filtreerpapier

zeven was je in staat om uiteindelijk zand in je emmertje te verkrijgen.

In de linkermarge naast de theorie is er plaats om zelf

trechter residu

notities te maken. Noteren tijdens de les helpt je om de leerstof actief te verwerken.

Zeven is een eenvoudige techniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op een verschil in deeltjesgrootte tussen de twee

componenten. De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere

filtraat

component(en) wel.

Afb. 15 Filtreren

WEETJE

vind je alternatieve versies van de

vind je per themasynthese een kennisclip

Meer weten over grote zeven in de industrie? Bekijk dan de video.

themasynthese.

waarin we alles voor jou nog eens op een rijtje zetten.

STARTEN MET GENIE

mengsel van een vaste stof en een vloeistof

Filtreren of filtratie is een eenvoudige scheidingstechniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op het verschil in deeltjesgrootte:

vaste korrels zijn immers groter dan vloeistof- of gasdeeltjes. De vaste korrels

BEKIJK DE VIDEO

kunnen niet door de poriën van de filter, maar de vloeistof of het gas wel. De

vaste deeltjes die achterblijven, worden het residu genoemd. Wat door de filter gaat, is het filtraat.

THEMA 02

597488_GENIE CHEMIE GO 3_1_THEMA 2.indd 61

HOOFDSTUK 3

8/06/2021 08:40

Handig voor onderweg

In elk thema word je ondersteund met een aantal hulpmiddelen.

Kenniskader We zetten doorheen het thema de belangrijkste zaken op een rijtje in

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

deze rode kaders.

Met GENIE ga je zelf experimenteren en op onderzoek. Daarbij moet je natuurlijk een aantal veiligheidsvoorschriften respecteren. Die vind je terug in dit kader. WEETJE

TIP

Een weetjeskader geeft extra verduidelijking of

OPDRACHT 11

In de tipkaders vind je handige tips terug bij het uitvoeren van de onderzoeken of opdrachten.

illustreert de leerstof met een extra voorbeeld. DOORDENKER

Nood aan meer uitdaging? Doorheen een thema zijn er verschillende doordenkers.

Niet altijd even makkelijk om op te lossen, maar het proberen waard!

WOORDENLIJST Moeilijke woorden worden uitgelegd in een woordenlijst op

Die woorden springen extra in het oog door de stippellijn.

Bij het onlinelesmateriaal vind je een vademecum.

Dat vademecum ̒GENIE in STEM-vaardigheden ̓ omvat: •

stappenplannen om een grafiek te maken, opstellingen correct te bouwen, metingen uit te voeren …;

•

een overzicht van grootheden en eenheden;

stappenplannen om een goede onderzoeksvraag op te stellen, een hypothese te formuleren …;

• • • •

een overzicht van gevarensymbolen en P- en H-zinnen; een overzicht van labomateriaal en labotechnieken; …

STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

HET ONLINELEERPLATFORM BIJ GENIE

Een e-book is de digitale versie van het leerschrift. Je kunt erin noteren, aantekeningen maken, zelf materiaal toevoegen ... •

Je kunt vrij oefenen en de leerkracht kan ook voor jou oefeningen klaarzetten.

•

De leerstof kun je inoefenen op jouw niveau.

Hier vind je de opdrachten terug die de leerkracht

voor jou heeft klaargezet.

Hier kan de leerkracht toetsen en taken voor jou klaarzetten.

Meer info over diddit vind je op https://www.vanin.diddit.be/nl/leerling.

Benieuwd hoever je al staat met oefenen en

opdrachten? Hier vind je een helder overzicht

van je resultaten.

• •

Hier vind je het lesmateriaal per thema. Alle instructiefilmpjes, kennisclips en demovideo’s zijn ook hier verzameld.

In de uitgave bieden we bovenop het beeldmateriaal verschillende

3D-beelden aan.

Denk maar aan een 3D-voorstelling van een deeltje glucose. Zo ervaar je wetenschappen op een heel nieuwe manier!

GENIE EN DIDDIT

DOWNLOAD 3D-APP

INLEIDING

WAT IS CHEMIE? De begrippen ‘chemie’ en ‘scheikunde’ worden weleens door elkaar gebruikt. In huis vind je heel wat ‘chemische’ producten. Maar wat betekent ‘chemie’ nu eigenlijk?

Wanneer je Wikipedia raadpleegt, vind je voor de term chemie de volgende definitie:

‘Scheikunde of chemie is een natuurwetenschap die zich richt op de studie

van de samenstelling en bouw van stoffen, de chemische veranderingen die plaatsvinden onder bepaalde omstandigheden en de wetmatigheden die daaruit zijn af te leiden.’

Die definitie leert ons dat chemie en scheikunde eigenlijk synoniemen zijn. Al denk je bij de term scheikunde misschien eerder aan ‘de kunst van het scheiden’.

Chemie is sterk verwant met biologie en fysica. De takken van wetenschap die

biofysica

natuurwetenschappen

fysicochemie

biologie

deze domeinen verbinden, zijn respectievelijk biochemie en fysicochemie.

fysica

chemie

•

Biochemie onderzoekt onze stofwisselingsprocessen,

voornamelijk bij moleculen van levende organismen.

Fysicochemie verklaart verschillende mechanismen door

onder andere de atoombouw te bestuderen.

biochemie

•

Het is dus belangrijk dat je niet te veel in termen van aparte (school)vakken denkt, maar steeds de linken tussen wetenschappen legt. natuurwetenschappen

levende materie

chemie

fysica

biologie

levenloze materie

OPDRACHT 1

Waar denk jij aan bij het woord chemie? Vul de mindmap aan.

chemie

INLEIDING

OPDRACHT 2

Welke van deze afbeeldingen sluit(en) het dichtst aan bij jouw beeld van chemie? a Zet een kruisje bij de afbeelding(en). b Bespreek je keuze daarna met je buur en tracht samen te bepalen wie gelijk heeft. 2



INLEIDING



 12



OPDRACHT 3

Scan de code en laat je meenemen in de wereld van chemie. In het filmpje kwamen in een razendsnel tempo een aantal sectoren aan bod waarbij chemie een belangrijke rol speelt. We zetten ze even op een rijtje. BEKIJK DE VIDEO

Geneeskunde De geneesmiddelen- of farmaceutische industrie heeft een grote

impact op ons dagelijks leven. Op zonnige dagen smeer je bijvoorbeeld

zonnecrème om je huid te beschermen, je neemt een pijnstiller bij hevige hoofdpijn of je bent misschien gevaccineerd tegen COVID-19. Landbouw en voeding

Onze voeding doorloopt heel wat processen voor ze op ons bord ligt. De opbrengst van een oogst hangt namelijk meestal voor een groot stuk af van chemische producten die de gewassen beschermen,

Bouwsector

het rijpingsproces controleren enzovoort.

Iedereen wil het tijdens de koude wintermaanden lekker warm hebben

binnen. En dat kan! De chemische industrie levert niet alleen brandstoffen om je huis te verwarmen, maar ontwikkelt ook isolatiematerialen om de

warmte binnen te houden. Energie

Wist je dat het zoeken naar hernieuwbare energiebronnen ook onderdeel is van chemisch onderzoek? Misschien rijden we straks met zijn allen op waterstof, geproduceerd via elektrolyse en gebruikt in brandstofcellen.

Verzorging en hygiëne

De cosmetica- en parfumindustrie genereert wereldwijd een enorme

omzet. Ongetwijfeld gebruik je regelmatig shampoo, zeep, tandpasta, deodorant … Ook dat zijn creaties van de chemische sector. Met de

nieuwste ‘nanotechnologie’ worden producten voortdurend verbeterd. Textiel

Draag je een jeans of een T-shirt? De kans is groot dat je in feite

kunststoffen draagt, door de mens vervaardigd uit polymeren. Polymeren zijn lange moleculen opgebouwd uit kleine bouwsteentjes. Nylon is

bijvoorbeeld een polymeer en bestaat al sinds 1938. Ook het kleuren van textiel is een chemisch proces.

INLEIDING

Kunststoffen Naast polymeren (zoals nylon of polyester) gebruiken we nog honderden andere kunststoffen voor alledaagse voorwerpen. Het recycleren van die kunststoffen is een belangrijke sector in de chemie. Vele soorten kunststoffen zijn moeilijk afbreekbaar in de natuur. Gooi flesjes en

dergelijke dus nooit zomaar weg in de natuur. Bij correcte inzameling

Milieubeheer

maakt de chemiesector er misschien nog een zitbank van.

Vandaag staat de chemiesector voor zijn grootste uitdaging: duurzame en hernieuwbare materialen ontwikkelen en zoeken naar alternatieve

bronnen van energie. Naast hernieuwbare en niet-vervuilende energie is ook zuiver water van het grootste belang voor de toekomst.

Chemie of scheikunde bracht dankzij onderzoek en ontdekkingen doorheen de tijd veel welvaart. De homo sapiens wist al dat hij met vuur voedsel kon

garen. De Egyptenaren leerden ons de kunst van het metaal bewerken. Eeuwen later zou de kunststoffenindustrie zorgen voor kwalitatieve

en goedkope oplossingen, door zeldzame materialen te vervangen en

materialen te maken met verbeterde eigenschappen: denk maar aan de

composietmaterialen die de tandarts nu gebruikt; gouden tanden zijn niet

meer van deze tijd.

Chemische bedrijven hebben soms een slechte reputatie. Toch blijven we

gretig allerlei producten van de chemiesector gebruiken voor ons comfort:

auto’s, tv’s, computers, huishoudapparaten, wegwerpartikelen … We willen

het mooiste fruit uit alle streken van de wereld, maar hebben tegelijkertijd ook een afkeer van insecticiden en bewaarmiddelen.

We worden inderdaad geconfronteerd met grote milieuproblemen. Niet alle

chemische bedrijven evolueren tot schone, duurzame ondernemingen. Maar

alleen door chemie te bestuderen, zullen we deze kwesties beter begrijpen. De wetenschap kan ons helpen om onze problemen aan te pakken en welvarend te blijven leven.

Scheikunde en chemie zijn synoniemen. Chemie speelt een belangrijke rol in ons leven en onze maatschappij. Geneeskunde, landbouw en voeding, bouw,

energie, verzorging en hygiëne, kunststoffen en milieubeheer zijn allemaal in mindere of meerdere mate chemische sectoren.

INLEIDING

HOE WERK JE VEILIG IN EEN LABO?

THEMA 01

CHECK IN

VERKEN 21

een labo? 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden in Het gebruikte veiligheidsmateriaal Het chemisch etiket Soorten labomateriaal Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een laboproef? De algemene veiligheidsregels binnen een labo

23 25 28 32 33

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

labotechnieken toe?

THEMASYNTHESE 34 CHECKLIST 35

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Safety first! Wat op school gebeurt in een labo, doet de industrie op grote

schaal. Ze gebruiken en stockeren chemische stoffen volgens de

richtlijnen die vanuit de overheid worden opgelegd. Hoewel er heel wat veiligheidsmaatregelen zijn, loopt er toch

soms iets mis. Zo ontplofte in 1976 in Italië een

chemische fabriek en kwamen er giftige dampen in het nabijgelegen stadje Seveso terecht.

In de video zie je hoe de ramp kon gebeuren

en welke lessen eruit getrokken werden.

BEKIJK DE VIDEO

De overheid houdt een overzicht bij van alle bedrijven in België die gevaarlijke stoffen produceren, behandelen of transformeren: de Sevesobedrijven. 1

Scan de QR-code en zoek via de website op welke Sevesobedrijven bij jou in de buurt liggen. Noteer ze hier.

De vier grootste gevaren voor de bevolking in de directe omgeving van een Sevesobedrijf zijn vastgelegd in vier

OPEN DE WEBSITE

veiligheidspictogrammen. Welke van de onderstaande pictogrammen zijn dat?

Ga op zoek op de website en kruis aan.



In het labo is het ook belangrijk om op te letten tijdens het uitvoeren van een proef.

` Wie of wat moet je beschermen?

` Welke veiligheidspictogrammen kun je in een labo op school terugvinden? ` Welke veiligheidsmaatregelen moet je in een labo op school respecteren?

THEMA 01

CHECK IN



VERKEN

Hoe gevaarlijk zijn huishoudproducten? OPDRACHT 1

Welke gevaren loop jij bij je thuis? Waarom wordt er in reclame over huishoudproducten vermeld dat je ze buiten het bereik van kinderen moet

houden? Waarom zijn die producten zo gevaarlijk en hoe kunnen we dat gevaar beter inschatten?

Je leerkracht laat vijf chemische producten zien die je ook thuis kunt terugvinden, bijvoorbeeld producten om te

poetsen, om te wassen of af te wassen, te koken, te tuinieren of jezelf te verzorgen. Bekijk de producten en de etiketten aandachtig.

Beantwoord de vragen. a

Welke pictogrammen vind je terug op de verpakkingen? Zet telkens een kruisje onder het pictogram per keer dat je het tegenkomt op een verpakking.

andere

producteigen

pictogrammen

THEMA 01

VERKEN

b Op het etiket lees je niet alleen de ingrediënten van het product, je vindt er ook terug wat er mis kan lopen bij fout gebruik. Geef per product één voorbeeld van wat er mis kan gaan.

3 5

TIP

Lees altijd goed de etiketten en veiligheidspictogrammen van een product. De producten die je in huis gebruikt, kunnen gevaarlijker zijn dan je denkt. Kijk maar wat er met de ontstopper gebeurt in de video.

Om het etiket leesbaar te houden, is het belangrijk om tijdens het gieten het etiket naar je handpalm te richten. Zo kunnen eventuele druppels niet op het etiket terechtkomen en het etiket onleesbaar maken.

Vaak zorgen de producenten ook voor een veilige sluiting, een kinderslot genoemd. Hoeveel van de producten die je bekijkt hebben een speciale dop of deksel?

WEETJE

BEKIJK DE VIDEO

Dikwijls lees je op een verpakking ook iets over het Antigifcentrum. Dat is een dienst die je kunt bellen

als er iets misgelopen is met een product. Zij kunnen je vertellen hoe je dan het best reageert.

Het gratis nummer voor het Antigifcentrum is 070 245 245.

Je kunt ook steeds terecht op hun website.

THEMA 01

VERKEN

GA NAAR DE WEBSITE

HOOFDSTUK 1

Waarmee moet je rekening houden in een labo? LEERDOELEN Je kunt al:

L jezelf en je omgeving beschermen voor gevaren;

L de gevaren inschatten bij het werken met chemische producten; L bewust omgaan met stoffen en hun gevaren en zo een veilige omgeving creëren.

Je leert nu:

L de veiligheidsmaatregelen in een labo kennen en juist toepassen;

In het labo kun je heel wat

L de meest gebruikte labomaterialen benoemen en hun functie beschrijven;

extra (veiligheids)materialen

of voorwerpen terugvinden die

L een chemisch etiket lezen en naar de betekenis handelen;

je niet in een ander klaslokaal

ziet. Ze zorgen ervoor dat je kunt

L de veiligheidspictogrammen interpreteren en bespreken;

werken in een veilige omgeving.

L de werking en het nut van H- en P-zinnen interpreteren en bespreken;

Raadpleeg zeker altijd het

reglement vóór het uitvoeren van

L de onderdelen van een verslag begrijpen en toepassen.

een labo, zodat je altijd veilig te

werk kunt gaan.

1.1 Het gebruikte veiligheidsmateriaal

OPDRACHT 2

Hoe ziet mijn labolokaal eruit?

Loop rond in het labolokaal en kruis aan welke materialen je ziet.

Ontbreekt er iets? Vul dan gerust het lijstje aan. EHBO-kistje

beschermende kledij:

gaskranen

brandblusser met

branddeken

handblusser

nooddouche oogdouche trekkast

aparte eilanden

labojas, labobril, handschoenen

label: A/B/C/D/E/F waterkranen noodstop

aangepast tafelblad

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Afb. 4 Branddeken en brandblusser

Afb. 5 Trekkast

Afb. 3 Nooddouche

Afb. 2 Oogdouche

Afb. 6 Beschermende kledij

Overloop met je leerkracht de toepassingen of het gebruik van de materialen die je hebt teruggevonden.

Afb. 1 EHBO-kistje

Er zijn verschillende materialen in een labolokaal, elk met hun eigen

gebruiksaanwijzing. Bij twijfel over correct gebruik spreek je de leerkracht

aan.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

1.2 Het chemisch etiket

Op een chemisch product zit een etiket, net als bij een voedingsproduct. Op

een fles cola vind je bijvoorbeeld de hoeveelheid suikers of vetten. Voor een chemisch product hebben we meer specifieke informatie nodig. Het etiket

geeft dan de richtlijnen weer die aangeven hoe je veilig kunt werken met de stof.

Bekijk op afbeelding 7 wat er allemaal op een chemisch etiket terug te

vinden is.

Elke chemische stof heeft zowel een naam als een formule. Op het etiket kun je de beide terugvinden, evenals een referentienummer (CAS) waaronder je de stof in elke databank terugvindt.

Natriumhydroxide NaOH

Afb. 7 Chemisch etiket

Gevaar

H314 veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsel P 280.1+3-301+330+331-305+338 Beschermende handschoenen en oogbescherming dragen. NA INSLIKKEN: de mond spoelen. GEEN braken opwekken. BIJ CONTACT MET DE OGEN: voorzichtig afspoelen met water gedurende een aantal minuten; contactlenzen verwijderen indien mogelijk; blijven spoelen. WGK 1

Mr: 40

Op een etiket kun je ook de WGK-code terugvinden. Die geeft aan hoe gevaarlijk een stof is als je ze zou lozen in de gootsteen. ‘WGK’ is een Duitse afkorting die je in het Nederlands kunt vertalen als ‘watergevarenklassen’. In het labo moeten we gevaarlijke stoffen dus apart inzamelen.

CAS

1310-73-2

Veiligheidspictogrammen zijn universeel, je vindt ze ook terug in andere landen. Dat kan omdat ze visueel zijn, je hoeft de taal niet te spreken om de symbolen te kunnen begrijpen.

Signaalwoorden geven in het kort aan wat het grootste gevaar van de stof is. H- en P-zinnen zijn zinnen die aangeven wat de gevaren zijn van het werken met een stof, of welke voorzorgsmaatregelen je moet nemen.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

OPDRACHT 3

Waarvoor staan de letters H en P op een chemisch etiket? 1

Zoek op het internet op waarvoor de letter H staat in H-zinnen. a

Noteer de Engelse term:

Welke van de volgende zinnen geeft een gevaar weer en zou dus een H-zin kunnen zijn?

b Vertaal die term naar het Nederlands: Kan irritatie aan de luchtwegen veroorzaken Op een koude plaats bewaren

Niet in de buurt van een vlam brengen

Zoek op het internet op waarvoor de letter P staat in P-zinnen. a

Noteer de Engelse term:

Welke van de volgende zinnen geeft een veiligheidsmaatregel weer en zou dus een P-zin kunnen zijn?

b Vertaal die term naar het Nederlands: Kan irritatie aan de luchtwegen veroorzaken Niet in de buurt van een vlam brengen Op een koude plaats bewaren

Scan de QR-code en ontdek de betekenis van alle H- en P-zinnen.

OPDRACHT 4

H- EN P-ZINNEN

Wat betekenen de chemische veiligheidspictogrammen?

Vul de tabel aan door de correcte benaming te linken aan het veiligheidspictogram en de verklaring. Kies uit:

corrosieve of bijtende stof – giftige stof – houder onder druk – lange termijn gezondheidsgevaarlijk – ontplofbare of explosieve stof – ontvlambare stof – oxiderende of brand bevorderende stof – schadelijke stof – schadelijk voor het (aquatische) milieu Betekenis

Verklaring

Dit zijn explosieve stoffen. Ze kunnen op verschillende manieren tot

Betekenis

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Verklaring

ontploffing gebracht worden.

Deze stoffen worden onder een verhoogde druk opgeslagen.

Betekenis

Verklaring

Deze stoffen zijn giftig, de manier van opname kan verschillen. Zo

Betekenis 4 Verklaring

kun je de stof via de huid binnenkrijgen, via de neus ...

Deze stoffen bevorderen brand.

Betekenis

Verklaring

Deze stoffen zijn schadelijk voor het milieu en moeten na gebruik

Betekenis

op de correcte manier verwerkt worden.

6 Verklaring

Betekenis

Deze bijtende stof kan ernstige brandwonden veroorzaken.

Verklaring

Betekenis

Verklaring

Deze stof brengt een gevaar met zich mee, bekijk de H- en P-zinnen

Deze stoffen zullen in de nabijheid van een vlam snel ontbranden.

voor verduidelijking.

Betekenis

Verklaring

Deze stoffen veroorzaken schade op lange termijn

(kankerverwekkend, giftig, beïnvloeden de vruchtbaarheid ...).

Het is belangrijk om een chemisch etiket te kunnen lezen en interpreteren.

Op het etiket kun je de volgende onderdelen terugvinden: naam en formule van de stof, veiligheidspictogrammen, signaalwoorden, H- en P-zinnen, WGK-code.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 37.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

1.3 Soorten labomateriaal

In het labo vind je heel wat soorten materialen die je nodig hebt om proeven uit te voeren. Het is belangrijk dat je weet over welk materiaal er gesproken wordt tijdens een labo. Daarom moet je de namen van de labomaterialen goed kennen. OPDRACHT 5

Wat zijn de namen van de meest gebruikte labomaterialen?

Hieronder zie je de meestgebruikte materialen in een chemielokaal. Noteer de juiste naam van het labomateriaal bij de afbeelding. Kies uit:

afzuigerlenmeyer – balans – büchnertrechter – bunsenbrander – buret – draadnet – driepikkel –

dubbele noot – erlenmeyer – gegradueerde pipet – horlogeglas – kookkolf – kroestang – liebigkoeler – maatbeker – maatcilinder – maatkolf – mortier en stamper – petrischaal – pijpaardendriehoek –

pipetzuiger – pipetteerballon – proefbuis – proefbuisborstel – proefbuisklem – scheitrechter – spatel – spuitfles – statief – statiefklem – statiefring – thermometer – toestel van Hoffman – trechter –

verbrandingskroes – verbrandingslepel – vigreuxkolom – volpipet – weegschuit

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Ontdek via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal de verschillende materialen en hun toepassing.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Een olifant weeg je niet met een keukenweegschaal, een scheutje azijn

meet je niet af met een emmer. Om een zo precies mogelijke meting te

doen, neem je een meetinstrument dat zo nauw mogelijk aansluit bij de

hoeveelheid (kwantiteit) die je nodig hebt. Net daarom zijn er maatcilinders en maatkolven beschikbaar in verschillende groottes, die telkens zeer

precies gegradueerd zijn. Om een welbepaald volume vloeistof precies te

meten gebruiken we geen maatbekers of erlenmeyers, maar wel maatkolven. Maatkolven hebben slechts één maatstreepje, maar zijn het meest precieze

glaswerk om één bepaald volume vloeistof af te meten. Het is aan jou om de

juiste maatkolf te kiezen (100 mL, 250 mL, 500 mL, 1 L …).

Om een labo correct en veilig uit te voeren, moet je de namen en de

toepassingen van labomaterialen kennen. Laat de keuze van het materiaal

afhangen van de hoeveelheid stof die je nodig hebt en kies het juiste materiaal.

` Maak oefening 3 op p. 37.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

1.4 Waar moet je op letten bij het uitvoeren van een laboproef?

Om een labo correct uit te voeren, moet je je voldoende voorbereiden voor de start. Tijdens het labo moet je alles goed noteren, nadien schrijf je een duidelijk verslag. We zetten alles op een rijtje. Voor de start van het labo: •

Onderzoeksvraag formuleren

•

Nagaan of je alle materialen herkent

•

• • •

Hypothese stellen indien mogelijk

Veiligheid van de chemische producten bekijken/opzoeken Nalezen en de werkwijze begrijpen

Nagaan welke waarnemingen je zeker moet noteren

Tijdens het labo: •

Alle benodigdheden nemen

•

Uitvoeren werkwijze

• •

Waarnemingen noteren Opruimen

•

Proefopstelling maken indien nodig

Na het labo: •

Chemisch afval verwijderen volgens opgelegde richtlijnen

•

Besluiten trekken

• •

•

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

•

Berekeningen maken

Kijken of je besluit overeenstemt met je eventuele hypothese Reflecteren over je eigen labowerk, je resultaten en je voorbereiding

Verslag inleveren

1.5 De algemene veiligheidsregels binnen een labo

OPDRACHT 6

Hoe ga je veilig te werk? 1

Waarom is een laboreglement belangrijk en wat houdt het in? Bekijk het filmpje.

Om te werken in een labo moet je vertrekken van goede afspraken. Die maak je samen regels en onderteken het voor akkoord.

BEKIJK DE VIDEO

met je leerkracht in een contract. Lees het contract na. Vul aan met de schoolgebonden

CONTRACT

Als leerling verbind ik mij ertoe om de volgende regels altijd toe te passen in het labo. Bij fouten tegen deze regels weet ik dat er gevolgen zijn voor mijn veiligheid en die van anderen rondom mij.

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig.

Losse haren bind ik samen.

Mijn labotafel is altijd ordelijk.

In het labo houd ik de doorgang vrij en leg ik alle onnodige materialen, zoals mijn boekentas, op de daartoe voorziene plaats.

Ik gedraag me steeds rustig, blijf zo veel mogelijk aan mijn werkbank en speel niet in het labo. Ik neem geen materialen of stoffen mee uit het labo. Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

Als er iets misloopt, haal ik er meteen de leerkracht bij.

Ik giet een gebruikte stof nooit terug in de fles, maar verwerk ze als afval.

Wanneer ik aan een stof ruik, doe ik dat steeds op de correcte manier, door te wuiven.

Klaar met de proef? Dan maak ik alles schoon, berg alles correct op en was mijn handen grondig. Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

Ik ken de brandprocedure en weet hoe ik moet reageren bij brand.

Als leerling van deze klas verklaar ik me tijdens een labo altijd te houden aan de bovenstaande regels. Ik respecteer de extra maatregelen die in mijn school genomen worden. Datum,

Naam en handtekening,

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

THEMASYNTHESE SYNTHESE

de algemene regels CONTRACT Als leerling verbind ik mij ertoe om de volgende regels altijd toe te passen in het labo. Bij fouten tegen deze regels weet ik dat er gevolgen zijn voor mijn veiligheid en die van anderen rondom mij.

Ik draag steeds het juiste beschermingsmateriaal op de juiste manier: labojas dichtgeknoopt, veiligheidsbril op de neus, handschoenen indien nodig. Losse haren bind ik samen.

Mijn labotafel is altijd ordelijk.

In het labo houd ik de doorgang vrij en leg ik alle onnodige materialen, zoals mijn boekentas, op de daartoe voorziene plaats.

Ik gedraag me steeds rustig, blijf zo veel mogelijk aan mijn werkbank en speel niet in het labo. Ik neem geen materialen of stoffen mee uit het labo. Eten of drinken doe ik niet in een labolokaal.

de betekenis van H- en P-zinnen

Als er iets misloopt, haal ik er meteen de leerkracht bij.

Ik giet een gebruikte stof nooit terug in de fles, maar verwerk ze als afval.

Wanneer ik aan een stof ruik, doe ik dat steeds op de correcte manier, door te wuiven.

Klaar met de proef? Dan maak ik alles schoon, berg alles correct op en was mijn handen grondig.

de naam en toepassingen van het labomateriaal

Ik kom steeds goed voorbereid naar het practicum.

Ik ken de brandprocedure en weet hoe ik moet reageren bij brand.

Als leerling van deze klas verklaar ik me tijdens een labo altijd te houden aan de bovenstaande regels. Ik respecteer de extra maatregelen die in mijn school genomen worden. Datum,

H- EN P-ZINNEN

Naam en handtekening,

zie p. 33

LABOMATERIALEN

om veilig in een labo te werken ken/kan ik:

de veiligheidspictogrammen

de basishandelingen

BEKIJK DE KENNISCLIP

THEMA 01

het laboverloop

THEMASYNTHESE

het chemisch etiket lezen

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • •

•

• •

Ik kan de algemene regels binnen een labo opsommen.

Ik kan de verschillende veiligheidsmaterialen in een lokaal benoemen en de functie bespreken.

Ik kan de verschillende onderdelen van een chemisch etiket herkennen en de informatie gebruiken om veilig te werken in een labo.

Ik herken de veiligheidspictogrammen en weet hoe ernaar te handelen.

Ik kan de H- en P-zinnen opzoeken, interpreteren en ernaar handelen. Ik weet hoe een labo veilig verloopt.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

•

THEMA 01

CHECKLIST

CHECK IT OUT

Safety first!

Bekijk de tekening en bespreek wat er misloopt in het labo. Waarom is dat gevaarlijk?

In Sevesobedrijven houdt de regering vooral toezicht op de gevaren voor de wijde omgeving:

de mogelijkheid tot ontploffing en brand, het vrijkomen van giftige dampen en de gevaren voor het milieu. In het labo houden we rekening met alle veiligheidspictogrammen.

In het labo moet je niet enkel rekening houden met de wijde omgeving, maar ook met gevaren voor jezelf, je klasgenoten, de leerkracht, het klaslokaal, de school ... Het is dan ook belangrijk dat je je bewust bent van de gevaren. Door het stellen van regels en wetten, zoals de overheid doet voor Sevesobedrijven, blijven we mogelijke ongevallen een stapje voor. 36

THEMA 01

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

Geef aan of de zinnen H- of P-zinnen zijn.

Zin

H- of P-zin

Gevaar voor massa-explosie bij brand.

In contact met water komen ontvlambare gassen vrij die spontaan kunnen ontbranden.

Beschermende kledij dragen.

Schadelijk bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing. Koel bewaren.

Welke veiligheidspictogrammen kun je linken aan de H- en P-zinnen? Zin

Explosieveilige elektrische/ventilatie-/verlichtings-/... apparatuur gebruiken.

Giftig bij inslikken, bij contact met de huid en bij inademing.

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden.

Bijbehorend pictogram

Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken.

Giftig voor in het water levende organismen, met langdurige gevolgen.

Verwijderd houden van warmte/vonken/open vuur/ hete oppervlakken en andere ontstekingsbronnen. Niet roken. Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels.

Welke labomaterialen zou je gebruiken om … exact 10 ml van een vloeistof te nemen?

TIP Meer info over de labomaterialen vind je in het online vademecum en de ontdekplaat.

b suiker te verbranden boven een bunsenbrander? c

vloeistof te koken boven een bunsenbrander?

d een proefbuis boven een bunsenbrander te houden?

` Verder oefenen? Ga naar

. THEMA 01

AAN DE SLAG

Notities

THEMA 01

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS

THEMA 02

CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? 43 43 46 49 50

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’? 1.2 Stofeigenschap: massadichtheid 1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt Hoofdstuksynthese

` HOOFDSTUK 2: Is het een zuivere stof of een mengsel?

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels 2.2 Soorten mengsels

51 53

A Homogeen versus heterogeen B Homogene mengsels of oplossingen C Heterogene mengsels

Hoofdstuksynthese

53 54 55

` HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van

stoffen scheiden?

3.1 Scheidingstechnieken 3.2 Sorteren, zeven en filteren 3.3 Decanteren 3.4 Centrifugeren 3.5 Indampen 3.6 Destilleren 3.7 Extraheren Hoofdstuksynthese

59 59 60 63 64 65 66 67 70

` HOOFDSTUK 4: Wat zijn enkelvoudige

en samengestelde stoffen?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Kun jij ook toveren? Uitdaging! Houd met deze reeks van experimentjes je ouders, broer of zus voor de gek. WAT HEB JE NODIG?

een glas

een handvol kiezelsteentjes een pak keukenzout

water

HOE GA JE TE WERK?

Stap 1

Neem een glas uit de kast en vul het tot aan de rand met kiezelsteentjes.

Is het glas helemaal vol? Als je die vraag stelt, krijg je als antwoord vast: ‘ja, hoor’.

Stap 2

Neem een pakje keukenzout uit de kast en probeer of je nog zout kunt toevoegen aan het glas.

Je zult merken dat er nog heel wat keukenzout in het glas kan toegevoegd worden. De zoutkorrels gaan de ruimte die er nog restte tussen de grotere kiezelsteentjes

opvullen. In het glas zit nu een mengsel van keukenzout en kiezelsteentjes.

Is het glas nu helemaal vol? Opnieuw zal je publiek waarschijnlijk ‘ja’ antwoorden. Stap 3

Probeer vervolgens om water toe te voegen aan het glas met de kiezelsteentjes en het keukenzout.

Gelukt? Dan was het glas dus toch niet vol. Een deel van het keukenzout is ook opgelost in het water. Je hebt nu het glas gevuld met verschillende soorten stoffen, een mengsel van

stoffen.

Alles gelukt? Prima!

Nu komt het moeilijke werk: zou je de stoffen terug van elkaar kunnen scheiden?

Met enige kennis van mengsels en de nodige scheidingstechnieken moet dat zeker lukken.

` Welke mengsels zijn er? ` Welke scheidingstechnieken gebruiken we om de stoffen terug van elkaar te scheiden? We zoeken het uit!

THEMA 02

CHECK IN

VERKEN

Materie, voorwerp of stof? Het woord stof speelt een centrale rol in de chemie. Een chemicus maakt

dan ook een duidelijk onderscheid tussen een voorwerp en een stof. Chemie

houdt zich namelijk niet bezig met het bestuderen van voorwerpen, maar wel met de studie van stoffen waaruit alles wat leeft (mens, dier, plant …) en alles wat niet leeft (aarde, water, lucht …) is opgebouwd. Ken jij het verschil tussen een stof en een voorwerp nog?

Vul de tabel aan.

OPDRACHT 1

Het Van Dale-woordenboek geeft verschillende definities voor het woord ‘glas’. Is glas nu een stof of een voorwerp?

Betekenis 'glas' Je hebt gezocht op het woord: glas.

glas (het; o; meervoud: glazen; verkleinwoord: glaasje) doorzichtige harde stof

glazen plaat = ruit: zijn eigen glazen ingooien, zijn eigen zaak bederven

glazen beker: een glas wijn; te diep in het glaasje kijken, zich bedrinken

stof

voorwerp

stof

voorwerp

stof

voorwerp

Het woord ‘glas’ kan dus zowel verwijzen naar het voorwerp waaruit we drinken, als naar de stof waaruit dat

voorwerp is gemaakt.

Wanneer ‘glas’ duidt op een voorwerp, wordt het meestal gebruikt als een

verzamelnaam van stoffen: een raam bevat niet alleen de stof glas, maar ook een aluminium kader. Voor chemici is het raam een voorwerp en zijn glas en aluminium de stoffen of de materialen waaruit het raam is opgebouwd.

THEMA 02

VERKEN

OPDRACHT 2

Herken het verschil tussen een stof en een voorwerp. Kijk eens rond in het klaslokaal en noteer enkele voorwerpen en stoffen. Voorwerp

Stof

Een voorwerp is opgebouwd uit stoffen.

OPDRACHT 3

De verzameling van alle stoffen in de natuur wordt materie genoemd.

Wat is het verschil tussen materie, voorwerp en stof?

HUIS

Vul de begrippen in het schema aan.

materie – voorwerp – stof

BAKSTENEN

THEMA 02

VERKEN

KLEI

WATER

HOOFDSTUK 1

Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? LEERDOELEN

L het verschil tussen materie,

Je kunt al:

Je leert nu:

Stoffen kunnen verschillende eigenschappen hebben.

L uitleggen wat stofeigenschappen

Suiker en zout herken je misschien door de vorm en de grootte

voorwerp en stof toelichten. zijn (en ze onderscheiden van voorwerpeigenschappen);

L de begrippen aggregatietoestand, massadichtheid, smeltpunt, een stof kennen;

van elkaar onderscheiden door eraan te ruiken.

van de kristallen. In je eigen keuken kun je de stof zelfs proeven, als je zeker bent dat het om eetbare stoffen gaat.

Kortom, door je zintuigen te gebruiken, zijn er al heel wat

eigenschappen op basis waarvan je informatie kunt afleiden over de identiteit van de stof.

Maar wat als je je zintuigen niet mag gebruiken? Wat als het niet gaat over eetbare stoffen? In een chemisch labo is proeven niet

kookpunt, deeltjesgrootte van

Zo kun je thuis een glas met azijn en een glas gevuld met water

L stoffen onderscheiden op basis

toegestaan! Je zou een giftige stof kunnen aanraken of inslikken. Ook ruiken gebeurt op een veilige manier. Maar zo wordt het natuurlijk moeilijker om stoffen te onderscheiden.

van stofeigenschappen.

1.1 Wat betekent de term ‘stofeigenschap’?

Je kent het verschil tussen een voorwerp en een stof, maar

OPDRACHT 4

kunnen we stoffen ook onderling onderscheiden van elkaar?

Vergelijk een fles olijfolie met een fles water.

Op basis van welke eigenschappen maak je hier een onderscheid

tussen olijfolie en water? • •

Meng nu beide vloeistoffen en noteer je waarneming. •

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

Je hebt al enkele eigenschappen gebruikt om stoffen van elkaar te

onderscheiden. Zo kun je olijfolie van water onderscheiden op basis van

kleur, stroperigheid (viscositeit), oplosbaarheid in water ... Azijn onderscheidt

zich van water door zijn kenmerkende geur. OPDRACHT 5

Onderscheid de stoffen op basis van hun eigenschappen.

Noteer in de tweede kolom de stoffen die je in de eerste kolom ziet. Kies uit: bloem – goud – koper – olijfolie – plastic (pvc) – suiker – water

Noteer in de derde kolom de eigenschappen die je tot dat besluit brachten. Afbeelding 1

Stof

Op basis van deze eigenschap(pen)

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

Om stoffen te herkennen heb je gebruikgemaakt van eigenschappen: • •

•

Je hebt gekeken naar de aggregatietoestand van de stof. Zo zijn sommige stoffen immers vloeibaar bij kamertemperatuur en andere stoffen vast.

Lucht bestaat voornamelijk uit gasvormige stoffen bij kamertemperatuur.

Een metaal (zoals zilver, goud) onderscheid je van glas of plastic door zijn typische glans.

Maar je hebt misschien ook gebruikgemaakt van de verdelingsgraad (de fijnheid van de korrels) van bloem ten opzichte van de

verdelingsgraad van suiker om die van elkaar te onderscheiden.

We maken dan ook een onderscheid tussen twee soorten eigenschappen:

Afb. 8

Eigenschappen die afhangen van het voorwerp (en dus veranderlijk zijn)

= voorwerpeigenschappen

Eigenschappen die typisch (eigen) zijn aan een welbepaalde stof = stofeigenschappen

Voorwerpen kunnen uit een of meerdere stoffen bestaan.

Stoffen hebben eigenschappen of kenmerken die bij de stof horen en niet veranderen. Dat noemen we onveranderlijke eigenschappen of

stofeigenschappen. Voorbeelden van stofeigenschappen zijn glans, verdelingsgraad, aggregatietoestand.

OPDRACHT 6

Gaat het om voorwerp- of stofeigenschappen? 1

Zet een kruisje bij het juiste type eigenschap.

Voorwerpeigenschap

Stofeigenschap

Er bestaan blauwe, groene, gele, rode, paarse … legoblokken.

Water is gasvormig boven 100 °C, vloeibaar bij kamertemperatuur en vast onder 0 °C.

Suiker lost goed op in water, maar olie blijft drijven op water.

Mijn bril heeft een ronde vorm, de zonnebril van mijn buur is eerder

hoekig.

Kun je de stofeigenschappen uit vraag 1 ook benoemen? Som op wat je weet.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

Voor een chemicus zijn het uiteraard de stofeigenschappen die van belang

zijn. Je maakte in de voorbije studiejaren, bij verschillende vakken, al kennis met stofeigenschappen zoals aggregatietoestand en glans.

De stofeigenschap aggregatietoestand is de vorm waarin een stof bij een welbepaalde temperatuur voorkomt: vast, vloeibaar of gasvormig.

De stofeigenschap glans geeft weer of een stof een zachte schittering heeft als

er licht op invalt. Zo hebben metalen (goud, zilver, koper …) een typische glans. We bekijken nu nog enkele andere stofeigenschappen. Sommigen daarvan zul je ook nog in het vak fysica tegenkomen, of ben je misschien al eerder tegengekomen in de lessen natuurwetenschappen of STEM.

1.2 Stofeigenschap: massadichtheid

Twee voorwerpen met hetzelfde volume hebben niet noodzakelijk dezelfde massa: een liter water weegt immers meer dan een liter lucht. Twee

voorwerpen met dezelfde massa hebben ook niet noodzakelijk eenzelfde

volume: 1 kg pluimen en een 1 kg lood wegen evenveel, maar het volume

pluimen zal natuurlijk groter zijn.

OPDRACHT 7

Ken je deze grootheden en eenheden nog?

Net als in fysica zijn er bij chemie grootheden en eenheden die je nodig hebt om berekeningen uit te voeren. Vul de tabel aan.

Grootheid

volume

massa

Symbool

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

Symbool

Massa en volume zijn twee voorwerpeigenschappen: ze verschillen immers naargelang het voorwerp. Een goudstaaf heeft een grotere massa en een

groter volume dan een gouden ring, hoewel het bij beide over de stof goud gaat.

SI-eenheid

Massadichtheid is niets anders dan de hoeveelheid massa per volume-

eenheid. Hoe meer deeltjes in hetzelfde volume voorkomen (hoe groter de massa), hoe groter de massadichtheid (zie afbeelding 9).

En dit is dan weer wél typisch voor een welbepaalde stof: het is een stofeigenschap.

kleine massadichtheid

grote massadichtheid

Afb. 9 Demonstratie van verschil in massadichtheid tussen twee voorwerpen door de massa te vergelijken voor hetzelfde volume

Deze nieuwe grootheid, massadichtheid, heeft dus ook weer haar eigen symbool en eenheid: Grootheid

Symbool - formule

massadichtheid

m V

SI-eenheid

Symbool

kilogram per

kg m3

kubieke meter

TIP

Denk aan je omzettingen! Zo is de eenheid

g kg = 10-3 3 cm m3

en 1 liter = 1 dm3 en 1 m3 = 1 000 dm3 = 1000 L WEETJE

Wil je nog dieper ingaan op de formule? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Als je olijfolie en water samenbrengt in een proefbuis, merk je dat die stoffen niet mengen, maar twee laagjes vormen. De twee stoffen lossen immers niet op in elkaar. Als gevolg van een verschil in massadichtheid zal één stof gaan bovendrijven, namelijk de stof met de kleinste massadichtheid.

Een mooie cocktail maken steunt volledig op de eigenschap van

massadichtheid. Verschillende dranken hebben een verschillende massadichtheid en vormen dus mooie laagjes in je glas.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

OPDRACHT 8

Vergelijk twee stoffen (bij kamertemperatuur) binnen één rij en vul de tabel aan.

water

kg t .103 3 m

1,0

ethanol (drankalcohol)

water

0,789

1,03

glazen knikker

kg t .103 3 m

Gevolg (vink aan wat past)

t1 ••• t2 (vul in: >, <, =)

Aluminium zinkt in water.

2,70

Aluminium drijft in water.

De knikker zinkt in alcohol.

2,2-2,6

De knikker drijft in alcohol. De olielaag zit boven de waterlaag.

0,75-0,95

melk

1,03

glycerine

De olielaag zit onder de waterlaag.

De kwiklaag zit boven de melklaag.

De kwiklaag zit onder de melklaag.

1,26

13,55

zeewater

aluminium

olie

1,0

kwik

Stof 2

Massadichtheid

Stof 1

Massadichtheid

De laag glycerine zit boven de laag zeewater.

De laag glycerine zit onder de laag zeewater.

OPDRACHT 9 ONDERZOEK

Onderzoek nu zelf hoe je de massadichtheid van stoffen kunt bepalen. Voer het virtueel labo rond massadichtheid uit. Je vindt het op p. 215.

De stofeigenschap massadichtheid geeft de verhouding weer tussen de

massa van een stof en het volume dat die stof inneemt bij een bepaalde

temperatuur. Ook die stofeigenschap is specifiek en eigen aan de stof. Voor de drie aggregatietoestanden worden de afkortingen v (vast),

vl (vloeistof) en g (gas) gebruikt. Vaak worden echter ook de Engelse afkortingen gebruikt.

Aggregatietoestand

Afkorting in het Nederlands

Afkorting in het Engels

vast

s (solid)

vloeistof gas

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

vl g

l (liquid) g (gas)

1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt

Afb. 10 Smeltpunt en kookpunt als scheidingslijn

OPDRACHT 10

Vul de tabel aan. Smeltpunt ƟS(°C)

aluminium goud ijzer kwik

1 064 1538

–38,83 1 084

van hun kookpunt en hun smeltpunt.

zilver

water

ethanol

(drankalcohol) keukenzout

2 467

2 750

2 808 357

2 570

2 155

–114

113

445

801

1 465

zwavel

962

Aggregatietoestand bij 1 000 °C

Aggregatietoestand bij 20 °C

Aggregatietoestand bij 0 °C

koper

660

Kookpunt Ɵk(°C)

massadichtheid, je kunt ook gebruikmaken

Stof

onderscheiden op basis van hun

stollen

vast onder het smeltpunt is een stof meestal in de vaste fase.

Je kunt stoffen niet alleen van elkaar sublimeren

SMELTPUNT

vloeibaar tussen het smeltpunt en het kookpunt is een stof meestal in de vloeibare fase.

smelten

KOOKPUNT

gasvormig boven het kookpunt is een stof meestal in de gasfase.

verdampen

condenseren

Smeltpunt en kookpunt als scheidingslijn

OPDRACHT 11 ONDERZOEK

Onderzoek nu zelf het smeltpunt van paraffine. Je vindt het labo achteraan op p. 219.

Het kookpunt van een stof is de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vloeibare fase naar de gasvormige fase.

Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vaste fase naar de vloeibare fase.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 80.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUKSYNTHESE

Maak een mindmap over dit hoofdstuk. We komen aan het einde van dit hoofdstuk, dus wordt het tijd dat je even samenvat wat je daaruit moet kennen. Om je op weg te helpen, noteerden we alvast het basisbegrip uit dit thema: stofeigenschap.

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

STOFEIGENSCHAP

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUK 2

Is het een zuivere stof of een mengsel? LEERDOELEN Je kunt al: stofeigenschappen.

Je leert nu:

L een definitie geven voor het begrip zuivere stof; L een definitie geven voor het begrip mengsel;

L zuivere stoffen en mengsels van elkaar onderscheiden;

L het onderscheid maken tussen homogene en heterogene mengsels;

gehad over stofeigenschappen en

hoe je dus stoffen van elkaar kunt

onderscheiden. Maar eigenlijk hadden

we het daar steeds over hoe je zuivere

stoffen van elkaar kunt onderscheiden. In dit hoofdstuk gaan we nu ook mengsels van stoffen bekijken.

Sommige van die mengsels hebben

een specifieke naam, en heb je vast al horen waaien: ‘rook’, ‘schuim’ …

L mengsels classificeren als homogeen of heterogeen mengsel; L mengsels onderverdelen in rook, nevel, oplossing, schuim,

We onderzoeken eerst het onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels en bekijken vervolgens elk type mengsel eens van dichterbij.

suspensie of emulsie.

We hebben het in het vorige hoofdstuk

L stoffen van elkaar onderscheiden op basis van

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels

OPDRACHT 12

Markeer wat volgens een chemicus een zuivere stof is. ijzer

leidingwater

goud

lucht

zuurstofgas

Een zuivere stof bestaat uit één soort deeltjes. Lucht bestaat eigenlijk uit een verzameling van stoffen, zoals N2 (stikstofgas), O2 (zuurstofgas),

CO2 (koolstofdioxide), waterdamp, roetdeeltjes …

Ook in het leidingwater dat wij drinken, zit meer dan alleen maar (zuiver) water. Net zoals in flessenwater trouwens: kijk maar eens op het etiket (afbeelding 11). Als we het in de lessen chemie over water hebben, bedoelen we dus de zuivere stof water!

Afb. 11 Etiket flessenwater

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

WEETJE Is het je al opgevallen dat je leerkracht tijdens een proef geen

leidingwater, maar gedemineraliseerd water gebruikt? Zoals de term al aangeeft, zijn verschillende mineralen uit het water verwijderd,

waardoor de graad van zuiverheid verhoogt. Op die manier verkleint je leerkracht het risico dat andere stoffen in het water een invloed hebben op de reactie.

Je leerkracht kan ook kiezen voor gedestilleerd water. Dat water is nog zuiverder; dankzij de scheidingstechniek destillatie zijn nog meer onzuiverheden uit het water verwijderd. Het wordt vaak

gebruikt in het dagelijks leven, bv. voor het navullen van loodaccu’s of in strijkijzers om kalkvrij stoom te produceren (alhoewel dat met gedemineraliseerd water ook prima werkt).

Wil je meer weten over het verschil tussen zuiver water en kraantjeswater? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Zoals je hebt geleerd in de eerste graad, wordt een verzameling van

verschillende stoffen een mengsel genoemd. Een mengsel bevat dus twee of

meer stoffen, die we bestanddelen of componenten noemen.

Een (zuivere) stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …) Bij een zuivere stof zijn die waarden constant en karakteristiek (typisch voor de stof).

Bij een mengsel van zuivere stoffen zullen de eigenschappen zoals kookpunt, smeltpunt, massadichtheid ... afhankelijk zijn van de samenstelling van het mengsel.

WEETJE

Kook- of smeltpunt

verhogen of verlagen?

Van een witte kerst kunnen we in België niet elk jaar

genieten, maar een sneeuwbui tijdens het jaar komt weleens voor. Om dan veilig naar

school te komen, wordt er op

de wegen zout gestrooid. Daardoor verlaagt het smeltpunt van het ijs-zoutmengsel, waardoor

de sneeuw en het ijs zelfs bij vriestemperaturen (= temperatuur onder 0 °C) zullen smelten.

Meer weten over het verlagen van het smeltpunt? Bekijk dan de video.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

BEKIJK DE VIDEO

2.2 Soorten mengsels

Soms zie je aan een mengsel dat het bestaat uit meerdere componenten:

we spreken dan over een heterogeen mengsel. Soms kun je de componenten niet meer onderscheiden: we spreken dan over een homogeen mengsel.

OPDRACHT 13 DEMO

Welke soorten mengsels worden gevormd?

Homogeen versus heterogeen

Je leerkracht plaatst vier erlenmeyers op tafel. In elke erlenmeyer zit 20 mL zuiver water.

Aan erlenmeyer 1 wordt zand toegevoegd, aan erlenmeyer 2 zout, aan erlenmeyer 3 olijfolie en aan

erlenmeyer 4 alcohol. De twee stoffen worden lichtjes gemengd, waarna ze op de tafel geplaatst worden. Noteer je waarnemingen. Schrap wat niet past.

Erlenmeyer 1: water + zand Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee Erlenmeyer 3: water + olijfolie

Lost op / Lost niet op

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Breng de vier mengsels onder in de juiste groep.

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee Erlenmeyer 4: water + alcohol

Lost op / Lost niet op

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Erlenmeyer 2: water + zout Lost op / Lost niet op

Lost op / Lost niet op

Homogeen mengsel

Voorbeeld

Heterogeen mengsel

Uit opdracht 13 kunnen we besluiten dat je na het mengen soms nog steeds de verschillende componenten van het mengsel ziet, maar soms ook niet.

Op basis van je waarnemingen kun je de mengsels in twee groepen indelen: homogene mengsels: slechts één soort component te zien; heterogene mengsels: verschillende soorten componenten te zien.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

Homogene mengsels of oplossingen

OPDRACHT 14

Geef enkele voorbeelden van homogene mengsels Vul de tabel aan. Homogene mengsels kunnen onderverdeeld worden naar de aggregatietoestand van hun componenten. Probeer van elke combinatie een voorbeeld te geven. Aggregatietoestand component 1

Aggregatietoestand component 2

brons (een mengsel van koper en tin)

vl g

Voorbeeld

Een ander woord voor homogene mengsels is oplossingen (waarbij nog het

onderscheid vaste, vloeibare en gasvormige oplossingen wordt gemaakt). Een homogeen mengsel van twee metalen heeft nog een specifiekere naam: dat

noemen we een legering.

Afb. 12 Het beeld van Manneke Pis is uit brons vervaardigd. Brons is een legering van koper en tin.

Homogene mengsels of oplossingen zijn mengsels waarin je de verschillende componenten niet meer van elkaar kunt onderscheiden met het blote oog. Een homogeen mengsel van twee vaste metalen wordt een legering genoemd.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

Heterogene mengsels

Heterogene mengsels zijn mengsels waarin je de verschillende componenten met het blote oog kunt onderscheiden. In tegenstelling tot homogene

mengsels, hebben de heterogene mengsels allemaal een specifieke naam.

Bij die naamgeving hangt de indeling samen met de aggregatietoestand van de opgeloste stof in het oplosmiddel (= stof die overheerst). OPDRACHT 15

Voorbeeld

Specifieke naam van het heterogene mengsel rook

Vul de tabel aan. Aggregatietoestand opgeloste stof

suspensie

emulsie

mist 3

schuim

roetdeeltjes boven een kampvuur

nevel

Aggregatietoestand oplosmiddel (= stof die overheerst)

opgeklopt eiwit 4

een aardbeiensmoothie 5

een vinaigrette (van olie en azijn) voor op een slaatje

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

In opdracht 15 merk je dat verschillende soorten heterogene mengsels bestaan die we in een volgend schema kunnen weergeven: 

nevel



schuim



suspensie



emulsie



Oplosmiddel

vl g

in:

rook

Opgeloste stof

Heterogene mengsels zijn mengsels waarin je de verschillende componenten kunt onderscheiden met het blote oog. • •

uit vaste deeltjes, verdeeld in een oplosmiddel in de gasfase.

Nevel is de specifieke naam voor een heterogeen mengsel van

vloeistofdeeltjes in een gasfase. Net als bij rook is de gasfase hier het oplosmiddel.

Schuim is de naam voor een heterogeen mengsel van gasdeeltjes in een

vloeistoffase. We zien hier het tegenovergestelde van een nevel: bij schuim is de vloeistoffase het oplosmiddel, terwijl bij een nevel de gasfase het

•

Rook is een heterogeen mengsel dat ontstaat bij verbranding. Rook bestaat

•

Je spreekt van een suspensie als vaste deeltjes te onderscheiden zijn in

een vloeistof.

Een emulsie ten slotte, is een combinatie van twee te onderscheiden vloeistoffen.

•

oplosmiddel is.

` Maak oefening 3 t/m 5 op p. 80-82.

WEETJE

Om een heterogeen mengsel van

vloeistoffen (die moeilijk in elkaar

oplossen) om te zetten in een

meer homogeen geheel, wordt een emulgator toegevoegd. Zonder emulgator gaat het

mengsel spontaan ontmengen. Zo wordt bijvoorbeeld eigeel

toegevoegd als emulgator voor de

bereiding van mayonaise (water in olie).

Meer weten over emulsies? Bekijk dan de video. BEKIJK DE VIDEO

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

Nu wordt het moeilijker: je hebt vast al weleens het woord aerosol horen

vallen. Was je als kind vaak verkouden of moest je vaak hoesten? Dan zou het kunnen dat je ‘aan de aerosol’ moest. Ook mensen met astma moeten vaak hun puffer bovenhalen.

Een aerosol is een heterogeen mengsel waarin de opgeloste fase een vaste stof, vloeistof of combinatie van beide is en het oplosmiddel een gas (meestal lucht).

Afb. 13 Aerosol

OPDRACHT 16

DOORDENKER

Opgeloste stof 

nevel



schuim



suspensie



emulsie



WEETJE

vl g v

Oplosmiddel

in:

g g

rook

Bekijk opnieuw het schema op p. 56 en markeer wat onder de noemer ‘aerosol’ valt.

Smog in India en het effect van de maatregelen tegen

COVID-19 in maart 2020

Door de grote hoeveelheid voertuigen (die vaak nog erg vervuilend zijn) in

India, zitten er ongelooflijk veel microscopisch

kleine deeltjes fijn stof

Afb. 14 oktober 2019 vs. april 2020, New Delhi

in de lucht. Men noemt dat ‘smog’ (smoke + fog), wat voor ons valt onder de noemer ‘rook’ (vaste deeltjes of

vloeistofdeeltjes in een gasfase als resultaat van verbrandingsreacties). Dat is niet alleen heel vervelend als

je de monumenten in New Delhi wilt bekijken, maar vooral erg schadelijk voor de gezondheid. De stofdeeltjes

kunnen zich immers in de longen en andere organen nestelen en schade toebrengen.

De maatregelen die India in maart 2020 invoerde om de verspreiding van het coronavirus tegen te gaan (sluiten van markten, fabrieken en winkels; stilleggen van het openbaar vervoer), hadden een enorme

positieve impact op de luchtkwaliteit van het land. Uit metingen bleek dat de hoeveelheid fijn stof in de lucht met maar liefst 71 % was gedaald.

Het begrip aerosol is een verzamelnaam voor heterogene mengsels van vaste stoffen of vloeistoffen in een gas. De begrippen rook en nevel zijn dus beide voorbeelden van aerosols.

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

HOOFDSTUKSYNTHESE

Maak een mindmap over dit hoofdstuk. Om je op weg te helpen, noteerden we alvast enkele begrippen uit dit thema. Probeer nu zelf een mindmap rond die begrippen aan te vullen.

MATERIE

MENGSEL

ZUIVERE STOF

homogeen mengsel

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 2

heterogeen mengsel

HOOFDSTUK 3

Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden? LEERDOELEN

L mengsels onderscheiden van zuivere stoffen;

Je kunt al:

L mengsels onderverdelen in heterogeen/homogeen;

L een verdere onderverdeling maken binnen de homogene en heterogene mengsels.

Je leert nu:

L voor een mengsel een geschikte scheidingstechniek voorstellen;

L voor de geschikte scheidingstechniek verklaren op welke

in een oudere benaming: scheikunde. Dat betekent letterlijk: ‘de kunst

eigenschap de scheiding gebaseerd is;

Het vak dat je nu volgt is chemie, of

L uitleggen wat een scheidingstechniek is;

L de principes zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, extraheren en destilleren beschrijven;

L een geschikte scheidingstechniek kiezen om twee stoffen

van elkaar te scheiden.

om te scheiden’. De leerstof voor

dit vak omvat uiteraard veel meer, maar we beginnen met inzoomen

op het scheiden. We bekijken welke

scheidingstechnieken er zijn, waarop ze gebaseerd zijn en wanneer je ze kunt toepassen.

3.1. Scheidingstechnieken

Elk soort mengsel heeft een eigen scheidingstechniek. Als je thuis pasta hebt gekookt en die afgiet door een vergiet, dan ben je aan het scheiden: via het vergiet scheid je de pasta van het water.

Scheiden is het tegenovergestelde van mengen. De methodes die we gebruiken om mengsels te scheiden in hun afzonderlijke componenten steunen op verschillen in stofeigenschappen.

We gaan dieper in op enkele scheidingstechnieken: sorteren, zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, destilleren en extraheren.

Uiteraard bestaan er nog meer scheidingstechnieken, die mogelijk tijdens een ander labo met je leerkracht verder aan bod komen.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

OPDRACHT 17 ONDERZOEK Voer het labo rond scheidingstechnieken uit. Je vindt het op p. 223.

3.2 Sorteren, zeven en filtreren

Even terug naar je prille jeugdjaren! Je hebt als kind misschien wel met zand en water gespeeld. Zonder dat je het besefte, was je als toekomstig

scheikundige mengsels aan het scheiden op het strand. Je gebruikte eenvoudige methodes die de stoffen niet veranderden.

Allereerst liet je het emmertje even staan; op die manier zonken het zand

en de schelpen naar de bodem en kon je het water al grotendeels afgieten. Je liet het zand en de schelpen dus bezinken.

De schelpjes uit het zand halen kon je met je handen. Je kon ze opzij leggen en sorteren per soort, door het verschillend uitzicht. De schelpjes waren

ook merkelijk groter dan de rest en je maakte gebruik van dat verschil in

deeltjesgrootte om ze er makkelijk uit te pikken.

Maar eens je alle schelpjes eruit gehaald had, merkte je ongetwijfeld dat er

nog onzuiverheden in het zand zaten. Omdat het verschil in deeltjesgrootte

tussen de componenten van je mengsel nu kleiner was, was het niet meer zo eenvoudig om die kleine dingetjes met de hand van het zand te scheiden. Je

speelgoedsetje zorgde waarschijnlijk voor de oplossing: door het mengsel te zeven was je in staat om uiteindelijk zand in je emmertje te verkrijgen.

Zeven is een eenvoudige techniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op een verschil in deeltjesgrootte tussen de twee

componenten. De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere

component(en) wel.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

WEETJE Meer weten over grote zeven in de industrie? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

WEETJE In de lessen aardrijkskunde heb je

het vast al gehad over verschillende soorten bodems: kleibodems,

zandbodems, leembodems, of een combinatie daarvan. Om de

bodemsamenstelling te bepalen, maakt een bodemkundige onder

andere gebruik van een set zeven met een verschillende zeefopening. Zo zijn kleikorrels kleiner dan 2 µm, leem zit tussen 2 en 50 µm en

zandkorrels zijn groter dan 50 µm.

In veel gevallen moeten we echter componenten scheiden met een nog veel kleiner verschil in deeltjesgrootte. We kiezen dan voor de techniek van

filtreren. Een goed gekozen filter heeft net de juiste structuur om de ene component, het filtraat, wel door te laten en de andere component, het

mengsel van een vaste stof en een vloeistof

residu, tegen te houden.

staaf

filtreerpapier trechter residu

filtraat

Afb. 15 Filtreren

Filtreren of filtratie is een eenvoudige scheidingstechniek om een heterogeen mengsel te scheiden. Die techniek steunt op het verschil in deeltjesgrootte:

vaste korrels zijn immers groter dan vloeistof- of gasdeeltjes. De vaste korrels kunnen niet door de poriën van de filter, maar de vloeistof of het gas wel. De

vaste deeltjes die achterblijven, worden het residu genoemd. Wat door de filter gaat, is het filtraat.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

WEETJE Filtreren met mondmaskers (vl-g) Filtreren of filteren gebeurt met vaste stoffen en vloeistoffen, maar ook met gassen. Denk maar aan het dragen van mondmaskers om

vochtdeeltjes die mogelijke virussen meedragen, te

scheiden van de ingeademde lucht. Tegen het zeer besmettelijke coronavirus beschermden mensen overal ter wereld

zich met een dergelijk ‘filtermasker’.

VOORFILTER Afb. 16

KOOLSTOFFILTER

HEPA-FILTER

Ook het regelmatig reinigen van bv. de filters in

je huis (dampkap, droogkast, ventilatiesysteem ...)

is uiteraard erg belangrijk; zo blijven de filters hun

werk doen en ongewenste deeltjes scheiden van de rest.

Meer weten over filtratie in de industrie?

Bekijk dan de video.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

BEKIJK DE VIDEO

3.3 Decanteren

Tijdens een filtratie bekom je zowel de vloeistof als de vaste stof uit het

heterogene mengsel. Een variant daarop is het decanteren (of afschenken). Bij die techniek gebruik je geen filter. Door de vloeistof voorzichtig af te

gieten, worden beide fasen van elkaar gescheiden. Dat er twee (of meer)

lagen gevormd worden, die je van elkaar kunt scheiden door af te gieten, komt door het verschil in massadichtheid van de componenten.

Afb. 17 Decanteren van wijn

De afzonderlijke componenten (of fasen) zullen niet even zuiver zijn als bij een filtratie, maar misschien volstaat het resultaat wel voor jou. Een extra filtratie achteraf is nog altijd een mogelijkheid.

Misschien heb je al van deze techniek gehoord bij het schenken van rode

wijn? De vaste deeltjes zinken naar de bodem en door de wijn voorzichtig te schenken (decanteren) blijven de vaste deeltjes achter in de wijnfles.

Decanteren is een scheidingstechniek om een heterogeen mengsel

(vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar) te scheiden. De techniek steunt op het feit dat elke stof zijn eigen massadichtheid heeft en daardoor afzonderlijke

lagen zal vormen (eventueel na verloop van tijd). Die lagen kunnen, min of meer,

van elkaar gescheiden worden door het afgieten van de bovenste laag. WEETJE

Wanneer men twee vloeistoffen met

een verschillende massadichtheid van

elkaar wil scheiden (in een heterogeen mengsel), maakt men gebruik van een scheitrechter. Door tijdig het kraantje te sluiten na het doorlopen van een

van de vloeistoffen van het heterogene mengsel, kun je betere resultaten

verkrijgen dan door gewoon afgieten of decanteren.

Wil je weten hoe dat werkt? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Afb. 18 Decanteren met een scheitrechter

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

3.4 Centrifugeren

Decanteren hangt onder andere af van de handigheid van de gebruiker

(snel genoeg de kraan van de scheitrechter dichtdraaien, de fles rode wijn niet te snel uitgieten en onder de juiste hoek ...). Maar ook het geduld van

de wetenschapper wordt soms op de proef gesteld: je mengsel moet immers lang genoeg in rust blijven om voldoende scheiding van de verschillende

componenten te krijgen. De zwaartekracht moet zijn werk kunnen doen.

Het is daarom soms interessant om de scheiding van de componenten te

versnellen. We helpen de zwaartekracht dan een beetje door het mengsel snelle cirkelvormige bewegingen te laten maken. Bij een slazwierder

scheiden we zo de sla van het waswater. Ook de droogkast bij je thuis gaat de inhoud van de machine zeer snel ronddraaien, zodat het linnen wordt gedroogd doordat het water uit je kleren wordt gezwierd.

Die speciale techniek om componenten te scheiden op basis van

massadichtheid noemen we centrifugeren. De deeltjes met de grootste

massadichtheid worden bij de draaibeweging tegen de buitenwand geduwd.

Met speciale apparaten, centrifuges, kan men zo in een labo componenten met een gering verschil in dichtheid scheiden. Die techniek wordt onder

andere gebruikt om bloedcellen en bloedplasma van elkaar te scheiden.

Afb. 19 Centrifugeren van bloed

plasma bloedplaatjes + witte bloedcellen rode bloedcellen

Afb. 20 De componenten van bloed na centrifuge

WEETJE

Wil je meer weten over centrifugatie de industrie? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Centrifugeren of centrifugatie is een scheidingstechniek om een heterogeen

mengsel (vast-vloeibaar of vloeibaar-vloeibaar) te scheiden in verschillende componenten (net zoals decanteren).

Ze steunt op het feit dat elke stof zijn eigen massadichtheid heeft en er daardoor afzonderlijke lagen gevormd zullen worden. Met behulp van

machines (die het effect van de zwaartekracht versterken) zullen die lagen 64

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

beter en sneller van elkaar gescheiden kunnen worden dan via decanteren alleen.

3.5 Indampen

Het is mogelijk dat je door filtreren of decanteren een helder filtraat bekomt. Hoewel het lijkt alsof dat een zuivere stof is, kan dat filtraat nog steeds

andere opgeloste stoffen bevatten. Het filtraat kan immers zelf nog een

oplossing zijn (= homogeen mengsel van een vaste en vloeibare fase of twee vloeibare fasen). Als de opgeloste stof en het oplosmiddel een voldoende

groot verschil in kookpunt hebben, is dat echter geen probleem. Door op te warmen tot de temperatuur van de fase met het laagste kookpunt

(‘de meest vluchtige stof’), kun je beide fasen van elkaar scheiden.

Zo verdampt water veel sneller dan keukenzout. Door een het zout

op te warmen tot 100 °C, zal enkel het water verdampen en het zout Afb. 21 Opwarmen van zoutoplossing

(als kristallen) achterblijven. Op die manier kunnen oplossingen dus ook gescheiden worden in de opgeloste stof en het oplosmiddel. WEETJE

De techniek van indampen wordt onder meer gebruikt voor het

scheiden van zout uit zeewater. Daardoor ontstaan de bekende zoutbanken, die je vaak ziet in de Vendée-streek aan de

Franse kust, of in Bolivia.

Wil je de indamping van zout (NaCl) zien gebeuren onder een microscoop? Bekijk dan de video.

BEKIJK DE VIDEO

Indampen is een scheidingstechniek die gebruikt wordt om een homogeen

mengsel (vast-vloeistof of vloeistof-vloeistof) te scheiden. Door het opwarmen van het mengsel en het verschil in kookpunt, verdampt de vloeistof (met het laagste kookpunt) en blijven enkel de vaste deeltjes of de vloeistof met het hogere kookpunt over.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

3.6 Destilleren

De techniek van indampen maakt gebruik van het verschil in kookpunt tussen de componenten om een oplossing te scheiden. De ene stof is veel vluchtiger dan de andere omdat ze een groot verschil in kookpunt hebben. Dat is bijvoorbeeld het geval bij een zoutoplossing in water.

Bovendien focus je bij indampen slechts op een van beide componenten.

Bij het indampen van zoutoplossing in water, houd je alleen het zout over.

Daarnaast geldt een groot verschil in kookpunt niet voor alle oplossingen.

Als de kookpunten van de componenten dichter bij elkaar liggen, maar ook

als je beide componenten later apart wilt gebruiken, gaan we onze techniek moeten verfijnen. We maken opnieuw gebruik van het verschil in kookpunt van de componenten, maar gaan nu destilleren.

Destilleren is het mengsel verhitten tot boven het kookpunt van een van de componenten, maar we blijven onder het kookpunt van de andere

component. Het component dat uit het mengsel gekookt wordt en apart

Wijn destilleren

OPDRACHT 18 DEMO

wordt opgevangen, wordt het destillaat genoemd.

thermometer

Wijn is een mengsel van vele componenten.

uitlaat koelwater

Om het niet te moeilijk te maken, houden we het nu even op een mengsel van

water (druivensap) en drinkalcohol

(ethanol C2H5OH). Je leerkracht bouwt de

proefopstelling zoals op de tekening.

De wijn wordt verwarmd tot ongeveer

80 °C. Dat is net boven het kookpunt van

ethanol (78 °C), maar onder het kookpunt van water (100 °C). De liebigkoeler wordt continu gekoeld met kraantjeswater.

klem liebigkoeler

vigreuxkolom destilleerkolf met mengsel bunsenbrander

inlaat koelwater

erlenmeyer met destillaat

Afb. 22

Wat neem je waar?

Besluit

Uit de wijn verdampt enkel de alcohol, die vervolgens condenseert omdat het koude stromende water in de liebigkoeler de alcoholdampen afkoelt. De verkregen heldere vloeistof die we opnieuw opvangen, noemen we het destillaat.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

Destilleren is een scheidingstechniek die gebruikt wordt om homogene

mengsels van vloeistoffen of vloeistof en vaste stof, van elkaar te scheiden.

Daarbij wordt gebruikgemaakt van het verschil in kookpunt tussen de aanwezige stoffen. Wanneer het mengsel aan de kook wordt gebracht, zal de component

met het laagste kookpunt eerst verdampen. De gassen die zo ontstaan worden door een liebigkoeler geleid, zodat ze terug condenseren. Zo verkrijg je het destillaat.

3.7 Extraheren

Een andere veelgebruikte scheidingstechniek is extraheren of extractie: geur-, kleuren smaakstoffen (het extract) kunnen worden onttrokken

(geëxtraheerd) met behulp van een oplosmiddel (het extractiemiddel) waarin ze beter oplossen. We maken gebruik van het verschil in oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen.

Je hebt vast en zeker al op het etiket van een yoghurt- of frisdrankverpakking of andere voedingswaren deze zin gelezen: ‘met natuurlijke extracten’.

De producent heeft dan een natuurlijke kleur-, geur- of smaakstof aan het product toegevoegd.

Maar hoe krijgt bv. Fanta die mooie oranje kleur? De producent voegt

caroteen als kleurstof toe. Caroteen is een oranje kleurstof die in veel

natuurlijke producten voorkomt, zoals in wortelen. Kunnen we dergelijke

kleurstoffen dan uit die producten halen? Zeker en vast!

OPDRACHT 19

Extraheer de geur- en kleurstoffen uit een sinaasappel. 1

Neem de schil van een sinaasappel en snijd ze in stukjes in een mortier.

Voeg nog wat sap van de sinaasappel toe en stamp alles verder fijn met de vijzel.

Voeg nu de alcohol toe die je destilleerde uit wijn in de vorige opdracht.

Wat neem je waar?

Door extractie met alcohol van de geur-, smaak en kleurstoffen uit de sinaasappel heb je nu een basis voor likeur gemaakt.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

Ook bij het koffiezetten worden op die manier met behulp van heet water

geur, kleur en smaak uit de koffiebonen in je koffie gebracht. Je past hier dus

twee scheidingstechnieken tegelijkertijd toe: extractie en filtratie.

Afb. 23 Koffiezetten: extractie en filtratie

Geur-, kleuren smaakstoffen (het extract) kunnen worden onttrokken

(geëxtraheerd) met behulp van een oplosmiddel (het extractiemiddel) waarin ze beter oplossen. We maken gebruik van het verschil in oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen.

` Maak oefening 6 t/m 12 op p. 82-84.

WEETJE

De techniek van extractie wordt vaak ook

gebruikt in de parfumindustrie, waarbij de geur van bloemen zoals rozen als extract

wordt toegevoegd aan het parfum. Let op! Niet alle kleurstoffen zijn van natuurlijke

oorsprong. Waar Fanta bijvoorbeeld wel met het natuurlijke caroteen wordt gekleurd, is dat voor Coca-Cola niet het geval. Cola dankt zijn zwarte kleur aan karamellisatie. De gebruikte kleurstof wordt bij

voedingsmiddelen aangegeven op het etiket met een zogenaamde

E-code. Op het etiket van een fles Fanta zul je zo E160a terugvinden,

de code voor caroteen.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

Je hebt nu meerdere scheidingstechnieken leren kennen en misschien zelfs enkele technieken uitgeprobeerd. De componenten werden gescheiden op

basis van verschillende stofeigenschappen maar de componenten zelf bleven onveranderd. We maakten gebruik van verschillen in fysische eigenschappen van de stoffen en spreken over fysische scheidingstechnieken.

OPDRACHT 20

Herhaal even. 1

Vul de tekst aan. Een eerste scheidingstechniek die we zagen, was zeven. Die techniek is gebaseerd op een verschil in . Een voorbeeld is schelpjes en zand scheiden. Een tweede

scheidingstechniek, ook gebaseerd op het verschil in , is .

Daarnaast is er ook , gebaseerd op een verschil in massadichtheid.

Op die manier kun je olie van water scheiden. Indampen steunt dan weer op het verschil in

, waardoor je bijvoorbeeld zout uit zeewater haalt. Het water zelf

verdampt uiteraard. Wil je toch beide componenten behouden, dan maak je gebruik van de scheidingstechniek . Op die manier kun je

Ten slotte weet je nu ook wat met behulp van een

het verschil in

is: het onttrekken van geur-, kleuren smaakstoffen

waarin ze goed oplossen. Die techniek steunt dus op in verschillende oplosmiddelen.

Zo kun je bijvoorbeeld olie uit pindanoten halen, vetten uit chips of de lekkere geur uit bloemen.

uit wijn halen.

Welke scheidingstechniek kun je gebruiken voor welk soort mengsel en hoe doen ze dat in de industrie?

Ontdek het via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

SYNTHESE HOOFDSTUKSYNTHESE

Maak een mindmap over dit hoofdstuk. Om je op weg te helpen, noteerden we alvast het basisbegrip uit dit thema: scheidingstechniek.

Probeer nu zelf een mindmap rond dat begrip te maken.

Scheidingstechniek

THEMA 02

SYNTHESE HOOFDSTUK 3

HOOFDSTUK 4

Wat zijn enkelvoudige en samengestelde stoffen? LEERDOELEN

L het verschil tussen materie, voorwerp en stof toelichten;

L aggregatietoestanden toelichten met behulp van het deeltjesmodel;

L het onderscheid maken tussen een zuivere stof (of kortweg stof) en een mengsel;

L mengsels onderverdelen in homogene en heterogene mengsels.

Je kunt al:

een voorwerp en stof definiëren. Je weet dus dat een voorwerp is opgebouwd uit stoffen.

Bovendien is er een verschil tussen een zuivere stof en een mengsel. Mengsels hebben we

ondertussen verder leren onderverdelen in

homogene en heterogene mengsels. Vervolgens hebben we geleerd hoe mengsels in zuivere

stoffen kunnen gescheiden worden. Kunnen we

Je leert nu:

Vorig jaar leerde je het onderscheid tussen

L zuivere stoffen verder onderverdelen in

enkelvoudige en samengestelde stoffen.

ook de zuivere stoffen verder onderverdelen? We zoeken het uit aan de hand van een experiment.

STOF

HOMOGEEN

HETEROGEEN

MENGSEL

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

OPDRACHT 21 DEMO

Ontleding van water (H2O) 1

Onderzoeksvraag Is water nog verder te ontleden in andere stoffen? Hypothese

Benodigdheden toestel van Hofmann + gelijkstroombron kraantjeswater

twee proefbuizen lucifers

houtspaander (of satéstokje) 4

Werkwijze

vloeistoftrechter

Ik denk dat water wel / niet verder ontleed kan worden in andere stoffen, want ...

Waarnemingen

Je leerkracht vult het toestel van Hofmann met water

Er wordt gedurende enkele minuten een gelijkstroom

met behulp van de vloeistoftrechter.

door de vloeistof gestuurd.

Aan beide polen wordt gas gevormd, maar hoe zit het

positieve pool Afb. 24 Opstelling proef van Hofmann

met de hoeveelheid gas?

4 5

Je leerkracht vangt het gevormde gas aan de positieve pool op in een proefbuis. Hij/zij brengt een gloeiende houtspaander in die proefbuis. Wat neem je waar?

7 9

Het gas ter hoogte van de positieve pool:

Je leerkracht vangt nu het gas aan de negatieve pool op in een proefbuis. Hij/zij brengt een brandende lucifer in die proefbuis.

10 Wat neem je waar?

Het gas ter hoogte van de negatieve pool:

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

negatieve pool

Verwerking - Het gas dat aan de positieve pool gevormd wordt, is zuurstofgas. Zuurstofgas bevordert de -

verbranding en kan op die manier geïdentificeerd worden. Een smeulende houtspaander begint terug te branden als je er zuurstofgas aan toevoegt.

Het gas dat aan de negatieve pool gevormd wordt, is waterstofgas. In combinatie met zuurstofgas en een brandende lucifer geeft dat een luide knal. Vandaar dat waterstofgas ook wel knalgas genoemd wordt. Er wordt water gevormd.

Besluit

Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

Reflectie

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde stoffen. Een samengestelde stof bestaat uit meerdere atoomsoorten

of elementen. Water is dus een voorbeeld van een samengestelde stof. Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat waterstofgas en

zuurstofgas niet meer verder ontleed kunnen worden. Stoffen die niet meer verder ontleed kunnen worden, noemen we enkelvoudige stoffen. Een

enkelvoudige stof bestaat uit één atoomsoort of element.

Een reactie waarbij een samengestelde stof wordt omgezet in meer

eenvoudige (al dan niet enkelvoudige) stoffen, heet een ontleding of analyse. In opdracht 21 heb je gebruikgemaakt van elektrische energie om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas. Dat proces wordt elektrolyse genoemd (elektro: elektriciteit; lysis: stukmaken). Ook voor andere energiebronnen bestaan specifieke termen: • •

warmte: thermolyse (stukmaken met warmte), licht: fotolyse (stukmaken met licht).

Stoffen kunnen dus (naar analogie van homogene en heterogene mengsels) verder opgedeeld worden in enkelvoudige en samengestelde stoffen.

Om het verhaal volledig te maken: waterstofgas en zuurstofgas zijn niet meer te ontleden (omdat het enkelvoudige stoffen zijn: ze bestaan uit slechts één element), maar het is wel mogelijk om waterstofgas en zuurstofgas te combineren en zo opnieuw water te bekomen. Daardoor heeft zich

waterdamp in de proefbuis gevormd na de knal bij het aansteken van

het waterstofgas. Die chemische reactie waarbij stoffen zich met elkaar verbinden tot een (complexere) samengestelde stof, noemen we een

synthese. Analyse en synthese zijn tegengestelde chemische reacties.

THEMA 02

HOOFDSTUK 4

STOF

ENKELVOUDIG

•

SAMENGESTELD

stoffen.

Stoffen die niet meer verder ontleed kunnen worden, noemen we enkelvoudige stoffen.

Een reactie waarbij een samengestelde stof wordt omgezet in meer eenvoudige

(al dan niet enkelvoudige) stoffen, heet een ontleding of analyse.

Een ontleding met behulp van elektrische energie, wordt een elektrolyse genoemd.

Een ontleding met warmte heeft de specifieke naam thermolyse, terwijl fotolyse een ontleding met behulp van licht is.

N VA

HOOFDSTUK 4

HETEROGEEN

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde

` Maak oefening 13 en 14 op p. 84.

HOMOGEEN

•

MENGSEL

THEMASYNTHESE

ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS Kernbegrippen

Notities

Kernvragen

HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar?

- massadichtheid

elkaar kunt onderscheiden, noemt men stofeigenschappen. -

- kookpunt

- smeltpunt

massadichtheid: geeft de verhouding weer tussen de massa van een stof en het volume dat die stof inneemt bij een bepaalde temperatuur.

Soorten stofeigenschappen:

Eigenschappen, die specifiek zijn voor een stof en waarmee je stoffen van

Als gevolg van een verschil in massadichtheid zal één stof gaan bovendrijven.

kookpunt van een vloeistof: de temperatuur waarbij een vloeistof overgaat van de vloeibare fase naar de gasvormige fase

smeltpunt van een vaste stof: de temperatuur waarbij de stof overgaat van de vaste fase naar de vloeibare fase

(zuivere) stof

HOOFDSTUK 2: Is het een zuivere stof of een mengsel? Een zuivere stof wordt gekenmerkt door welbepaalde waarden voor een

Een mengsel van stoffen bevat meerdere stoffen. Als we naar kookpunt

hele reeks stofeigenschappen (smeltpunt, kookpunt, massadichtheid …).

Die waarden zijn constant en karakteristiek (typisch voor de stof).

mengsel van zuivere stoffen

homogene mengsels

heterogene mengsels

- rook

- nevel

� aerosol

- schuim

- suspensie - emulsie aerosol

enz. kijken, zijn de waarden voor die grootheden afhankelijk van de samenstelling van het mengsel.

Homogene mengsels = mengsels waarin je de verschillende componenten met het blote oog niet meer van elkaar kunt onderscheiden (oplossingen).

Heterogene mengsels = mengsels waarin je ten minste een van de componenten kunt onderscheiden

Op basis van de aggregatietoestand van de twee componenten krijgen sommige heterogene mengsels nog een specifieke naam: vast in gasfase = rook

vloeistof in gasfase = nevel

gas in vloeistoffase = schuim

vast in vloeistoffase = suspensie

vloeistof in vloeistoffase = emulsie

Vast of vloeistof in gasfase = aerosol (bv. rook, nevel)

THEMA 02

THEMASYNTHESE

HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden?

Scheidingstechnieken op basis van: -

verschil in deeltjesgrootte

Zeven De grotere korrels kunnen niet door de zeef, maar de kleinere component(en) wel.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + v, v + vl) Filteren, filtratie

Vaste korrels zijn groter dan vloeistof- of gasdeeltjes. De vaste korrels

kunnen niet door de poriën van de filter, maar de vloeistof of het gas wel.

De vaste deeltjes die achterblijven, worden het residu genoemd. Wat door de filter gaat, is het filtraat. -

verschil in massadichtheid

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + g, v + g) Decanteren

Elke stof heeft zijn eigen massadichtheid, waardoor zich afzonderlijke

lagen zullen vormen (eventueel na verloop van tijd). Die lagen kunnen, min of meer, van elkaar gescheiden worden door het afgieten van de bovenste laag.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + vl) Centrifugeren

Met behulp van machines (die het effect van de zwaartekracht versterken) zullen die lagen beter van elkaar gescheiden kunnen worden dan via decanteren.

Gebruikt voor: heterogene mengsels (v + vl, vl + vl)

verschil in kookpunt

Indampen

Door het opwarmen van het mengsel en het verschil in kookpunt, verdampt de vloeistof en blijven enkel de vaste deeltjes (of de vloeistof met het hogere kookpunt) over.

Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl) Destilleren

Wanneer het mengsel aan de kook wordt gebracht, zal de component met

het laagste kookpunt eerst verdampen. De gassen die zo ontstaan worden

verschil in oplosbaarheid

door een liebigkoeler geleid, zodat ze terug condenseren. Zo verkrijg je

een destillaat. In tegenstelling tot indampen, worden beide componenten behouden.

Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl) Extraheren

Geur-, kleuren/of smaakstoffen kunnen onttrokken worden aan een stof omdat ze beter oplossen in een ander oplosmiddel. Gebruikt voor: homogene mengsels (v + vl, vl + vl)

THEMA 02

THEMASYNTHESE

HOOFDSTUK 4: Kunnen we zuivere stoffen nog verder indelen?

elektrolyse thermolyse fotolyse

enkelvoudige stof samengestelde stof

ontleding of analyse = chemische reactie waarbij een complexe stof wordt omgezet in eenvoudigere stoffen -

met elektrische energie = elektrolyse met warmte = thermolyse met licht = fotolyse

Zuivere stoffen worden verder onderverdeeld in: -

enkelvoudige stoffen  kunnen niet meer verder ontleed worden; samengestelde stoffen  kunnen verder ontleed worden.

analyse of ontleding

BEKIJK KENNISCLIP

Mijn samenvatting

THEMA 02

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis Ik kan de volgende begrippen uitleggen: •

aerosol

•

decanteren

• • • • • • • • • • • • • • • • • •

•

destilleren emulsie

extraheren

enkelvoudige stoffen filtreren

heterogeen mengsel homogeen mengsel indampen kookpunt

massadichtheid nevel

oplossing rook

samengestelde stoffen scheidingstechniek schuim

smeltpunt stof

stofeigenschap suspensie

•

centrifugeren

•

analyse

•

• • •

voorwerp zeven

zuivere stof

2 Onderzoeksvaardigheden •

Ik kan stoffen onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

•

Ik kan voorbeelden van homogene en heterogene mengsels herkennen en

•

soorten deeltjes.

benoemen als oplossing, emulsie of suspensie.

Ik kan specifieke soorten mengsels benoemen zoals rook, nevel, schuim, aerosol ...

•

Ik kan zuivere stoffen onderscheiden van mengsels op basis van het aantal

• •

•

Ik kan voor een mengsel een geschikte scheidingstechniek voorstellen.

Ik kan voor de geschikte scheidingstechniek verklaren op welke eigenschap de

scheiding gebaseerd is.

Ik kan zuivere stoffen onderverdelen in enkelvoudige of samengestelde stoffen.

` Je kunt deze checklist ook op

THEMA 02

CHECKLIST

invullen bij je Portfolio.

CHECK IT OUT

Kun jij ook toveren? Je maakte tijdens de CHECK IN een mengsel van kiezelsteentjes, zout en water. Je hebt toen weliswaar niet echt getoverd, maar wel gebruikgemaakt van chemische mengsels en scheidingstechnieken.

Benoem de mengsels. Schrap wat niet past. • •

•

Het mengsel kiezelsteentjes-zout is een homogeen / heterogeen mengsel.

Het mengsel kiezelsteentjes-water is een homogeen/ heterogeen mengsel. Het mengsel zout-water is een homogeen/ heterogeen mengsel. We noemen dat ook een oplossing.

Bovendien ben je nu ook in staat om dit mengsel te scheiden in zijn

afzonderlijke (zuivere) stoffen volgens het juiste scheidingsschema.

Vul het scheidingsschema verder aan. Misschien vind je meer dan een oplossing?

KIEZELSTENEN + ZOUT + WATER Op basis van:

Scheidingstechniek:

ZOUT + WATER

KIEZELSTENEN

Op basis van:

Scheidingstechniek:

WATER

ZOUT

Er zijn homogene en heterogene mengsels.

We gebruiken verschillende scheidingstechnieken om de stoffen terug van elkaar te scheiden: zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen, extraheren en destilleren.

THEMA 02

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

In de tabel vind je in elk vak twee stoffen. Geef voor elk duo: een stofeigenschap die ze gemeenschappelijk hebben;

•

een stofeigenschap die verschillend is voor beide stoffen.

glas en diamant

goud en koper

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

bloemsuiker en kristalsuiker

water en ether

- gemeenschappelijk:

- verschillend:

Gaat het hier om mengsels of zuivere stoffen? brons:

zandstorm:

gefilterd zeewater:

Zn + water:

b goud:

d zuurstofgas:

f gedestilleerd water:

Bekijk de voorstellingen van stoffen of mengsels. Omcirkel het juiste antwoord.

Welke voorstelling stelt een homogeen mengsel voor? 1-2-3-4

b Welke voorstelling stelt een heterogeen mengsel voor?

THEMA 02

1-2-3-4

Welke voorstelling stelt een zuivere stof voor? 1-2-3-4

AAN DE SLAG

d Welke overgang stelt het oplossen van zout in water voor?

3 + 4  1

3+42

Welke overgang stelt het mengen van zand in water voor? 3 + 4  1

3+42

Schrap in de tabel wat niet past en vul aan. Mengsel

Homogeen of heterogeen?

homogeen

heterogeen

graffitispray: vloeibare

verfdeeltjes in gas onder druk

schuimkraag op een frisse

heterogeen

homogeen

heterogeen

Specifieke naam

vast

vloeistof gas

pint bier

homogeen

Aggregatietoestand verdeelde stof vloeistof gas

vloeistof gas

Aggregatietoestand overheersende stof

vast

vloeistof gas

een glas wijn: de

combinatie van water en

drankalcohol

THEMA 02

AAN DE SLAG

Koppel het juiste mengsel aan de juiste naam. Vul de tabel aan. A

nevel

legering schuim

suspensie antibioticumpoeder wordt gemengd met het water C

een bronzen beeld: een mengsel

zeepoplossing D

de stoom die ontstaat in een sauna als je water over hete stenen giet

van tin en koper

zeepbellen: lucht gevangen in

antibioticumoplossing: het

Omcirkel de vreemde eend in de bijt en verklaar bondig. geldmunt – zilver – halsketting – oorring – bankbiljet

•

kwik – schroef – goud – koolstof – zink

volume – massa – vorm – kookpunt – grootte

kookpunt – aggregatietoestand – massadichtheid – massa

•

zout – zink – zuurstofgas – brons – heliumgas

CO2- gas in water – leidingwater – modder – wijn – gedestilleerd water

THEMA 02

AAN DE SLAG

•

suikerwater – soep – sangria – champagne – vinaigrette

•

zoutwater – water en alcohol – brons – lucht – mayonaise

Op welke stofeigenschap steunen de volgende scheidingstechnieken? a

destillatie:

b filtratie:

Noteer een gepaste scheidingstechniek om de bestanddelen van deze mengsels te isoleren. a

olie en azijn:

goudklompje en zand:

b bezinksel in wijn:

d bier (alcohol en water):

In het schema zie je verschillende soorten mengsels. Geef voor elk mengsel één voorbeeld.

Geef daarnaast ook weer met welke algemene scheidingsmethode de afzonderlijke componenten bekomen kunnen worden.

Vermeld in de laatste kolom aan de hand van welk kenmerk die scheiding gebeurt. Type mengsel

heterogeen

vast-vloeibaar

homogeen

vast-vloeibaar

homogeen

vloeibaar-vloeibaar

Voorbeeld

Scheidingsmethode

Steunt op verschil in …

Met welke scheidingsmethodes kunnen homogene en heterogene mengsels gescheiden worden?

Plaats telkens een kruisje in de juiste kolom. Scheidingsmethode

Soort mengsel Homogeen

Heterogeen

filtratie

destillatie

THEMA 02

AAN DE SLAG

Markeer de juiste scheidingstechniek.

Welke techniek gebruik je om de volgende mengsels te scheiden? Kies telkens voor de meest eenvoudige techniek.

Scheidingstechniek (markeer)

Mengsel

Een mengsel van stof A (smeltpunt –10 °C; kookpunt 80 °C)

zeven – filtreren –

Een oplossing van kopersulfaat (smeltpunt: 200 °C; kookpunt: 650 °C)

zeven – filtreren –

en stof B (smeltpunt 420 °C; kookpunt 1 280 °C).

Stof B is goed oplosbaar in stof A. Je wilt stof B verder onderzoeken. heb je nodig voor verder onderzoek.

Een mengsel van looddichloride (smeltpunt: 501 °C; kookpunt: 950 °C) en water. Looddichloride lost niet op in water.

indampen – destilleren

decanteren – centrifugeren – indampen – destilleren

in ethanol (smeltpunt: –117 °C ; kookpunt 78 °C). Beide vloeistoffen

decanteren – centrifugeren –

zeven – filtreren –

decanteren – centrifugeren – indampen – destilleren

Met welke methodes zijn de volgende mengsels te scheiden in hun bestanddelen? azijn en water – jenever – kleideeltjes die zweven in water – zand en water b destillatie:

filtratie:

Duid aan: enkelvoudige stof of samengestelde stof. waterstofgas (H2)

samengestelde stof enkelvoudige stof

zuiver water

enkelvoudige stof

samengestelde stof

Bij de verbranding van suiker wordt koolstof,

enkelvoudige stof

water en CO2 gevormd. Suiker is een …

samengestelde stof

Na een kampvuur blijft er van de houtblokken

enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkel nog as (roet) over. Roet is een …

Plaats in de juiste kolom:

gedestilleerd water – kraantjeswater – koolstof – waterstofgas – zuurstofgas – wijn –

zand in een glas water – zout in een glas water Enkelvoudige stof

Samengestelde stof

` Verder oefenen? Ga naar

THEMA 02

Heterogeen mengsel

Homogeen mengsel

AAN DE SLAG

DE ELEMENTAIRE DEELTJES

THEMA 03

CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Welke namen en symbolen krijgen de 89

elementen?

1.1 Globale afspraken 1.2 De namen en symbolen van de elementen

89 90

` HOOFDSTUK 2: Hoe evolueerde het atoommodel?

2.1 Van voorwerp tot atoom 2.2 Nog kleiner dan het atoom

` HOOFDSTUK 3: Welke elementaire deeltjes kennen we? 3.1 De elementaire deeltjes en hun lading 3.2 De massa van het atoom

92 93

99 99 101

` HOOFDSTUK 4: Hoe zitten elektronen verdeeld in

een atoom?

4.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling A Schillen rond de nucleus B Elektronen op een schil

4.2 Elektronenconfiguratie 4.3 Lewisstructuren

103 103 103 104

110 111

` VERDIEPING: Atomen en hun isotopen: wat is de

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>?

THEMASYNTHESE

115

CHECKLIST

117

PORTFOLIO CHECK IT OUT

118

AAN DE SLAG

119

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet! De wetenschap is continu op zoek naar een ruimer beeld van het heelal. Sinds 2018 wordt ‘de planetenjager’ TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) gebruikt om op zoek te gaan naar leven en bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel. Het is de

krachtigste telescoop tot nog toe. In januari 2020 werd voor het

eerst een bewoonbare planeet ontdekt buiten ons zonnestelsel. 100 lichtjaar van onze aarde verwijderd.

De planeet kreeg voorlopig de naam ‘TOI700d’ en is meer dan

Met preciezere apparatuur slagen wetenschappers er ook in om steeds kleinere deeltjes te bekijken. In de lessen natuurwetenschappen heb je vast al gehoord of gebruikgemaakt van een microscoop.

Raad wat je hier uitvergroot ziet!

Afb. 26

Afb. 27

Afb. 25

Atomen zijn voor de mens niet zichtbaar met het blote oog, maar ondertussen zijn we in staat steeds kleinere deeltjes te bekijken. Organismen, onderdelen van planten … die je normaal niet kunt zien met het blote oog, worden plots zichtbaar.

In 1931 werd de eerste elektronenmicroscoop gebouwd. We zijn daardoor nu

in staat om kleine cellulaire onderdelen een paar miljoen keer groter te zien.

Afb. 28 De elektronenmicroscoop van de Vrije Universiteit Brussel

` Hoever hebben we stoffen al kunnen ontleden? ` Zijn we al beland bij het kleinste deeltje? We zoeken het uit!

THEMA 03

CHECK IN

VERKEN

Zuivere stof of mengsel? OPDRACHT 1

Bekijk enkele voorstellingen van zuivere stoffen en mengsels in de tabel. Kruis bij elke voorstelling aan of het gaat om een zuivere stof of om een mengsel.

mengsel 2

zuivere stof

mengsel

zuivere stof

mengsel

zuivere stof

Leg in je eigen woorden het verschil uit tussen een zuivere stof en een mengsel.

OPDRACHT 2

zuivere stof

mengsel

Maak bij zuivere stoffen het onderscheid tussen enkelvoudige en samengestelde stoffen. Kruis bij elke voorstelling aan of het gaat om een enkelvoudige of een samengestelde stof.

enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkelvoudige stof

samengestelde stof

Leg in je eigen woorden het verschil uit tussen een enkelvoudige stof en een samengestelde stof.

Een deeltje water bestaat uit waterstof en zuurstof. Teken zelf een voorstelling van de stof water.

THEMA 03

VERKEN

Teken twee voorstellingen die je buurman of buurvrouw maakte.

Wat stel je vast op basis van de antwoorden bij vraag 3 en 4?

Staan er in de onderstaande figuur begrippen waarvan jij misschien al gehoord hebt en waarvan je denkt dat

ze in de bouwstenen van een stof aanwezig zijn? Schrap de begrippen waarvan je denkt dat ze niet in een stof

voorkomen.

chips

molecule virus

quarks ozon neutrino

proton elektron zout

aerosol hemoglobine neten

hadronen neutron

stuifmeel

Je hebt nu eigenlijk al kleinere deeltjes getekend dan dat je met de microscoop kunt waarnemen. Vanuit je

algemene kennis heb je een molecule water getekend, zuurstofatomen en waterstofatomen. Gaandeweg zullen we de betekenis van al die deeltjes verduidelijken en op zoek gaan naar nog kleinere deeltjes. 88

THEMA 03

VERKEN

HOOFDSTUK 1

Welke namen en symbolen krijgen de elementen? LEERDOELEN

Je kunt al: L toelichten dat mengsels gescheiden kunnen worden in zuivere stoffen;

Tenzij je hebt samengewerkt met je buurman

L zuivere stoffen indelen in enkelvoudige en

of buurvrouw, zijn er verschillen in jullie

samengestelde stoffen;

voorstellingen van de stof water bij opdracht 2. Dat maakt het natuurlijk een beetje moeilijk:

L toelichten dat een enkelvoudige stof bestaat uit

hoe kan iemand anders jouw voorstellingen

één atoomsoort of element.

Je leert nu:

probleemloos interpreteren? Daar moeten we dus afspraken over maken. Wetenschappers over de hele wereld moeten namelijk met

L de namen en de symbolen van veelvoorkomende

elkaar communiceren op een eenduidige,

elementen.

ondubbelzinnige manier.

1.1 Globale afspraken

IVa

VIa

VIIa 0/VIIIa

IIIa

OPDRACHT 3

Vergelijk de webpagina’s.

Bekijk deze webpagina’s voor ‘koolstof’ in het Nederlands, Italiaans en Fins. helium

Koolstof/ Carbonium

2,0

2,5 7

3,0

koolstof

stikstof

zuurstof

1,6

gallium

1,6

2,1 14 1,8 15 16 Algemeen Naam: koolstof / carbonium Symbool: C Atoomnummer: 6 silicium koolstofgroep fosfor zwavel Groep: 28,09 30,972 32,07 Periode: periode Blok: 32 p-blok 1,8 2,0 33 34 Reeks: niet-metaal Kleur: kleurloos of zwart

germanium

arseen

seleen

1,7

1,8

74,92

2,5

4,0

Ne Ar

chloor

argon

39,95

35,45 2,4

Nome: carbonio Symbolo: C Carbonio Numero: 6 ﬂuor neon Serie: non metalli 20,18 19,00 Durezza: 0,5 (grafite), 10 (diamante) 17 p 3,0 18 Blocco: Serie: non metalli Colore: /

Cl-

2,8

broom

krypton

diamante

grafite

Afb. 30 Pagina in het Italiaans

78,96

1,9

9 Generale

Ge 72,64

3,5

16,00

Afb. 29 Pagina in het Nederlands

69,72 1,7

14,01

aluminium

dmium

1,5

26,98

12,01

Al-

,38

boor

IIb

4,00 Carbonio

10,81

Periodiek systeem van

83,80

79,90 2,1

2,5

indium

tin

antimoon

telluur

jood

xenon

Hiili

timantti

grafiitti

Yleinen Nimi: hiili Tunnus: C Järjestysluku: 6 Luokka: epämetalli Lohko: p Jakso: 2 Ryhmä: 14 Kovuus: 0,5 (grafiitti), 10,0 (timantti) Väri: musta (grafiitti), väritön (timantti)

Afb. 31 Pagina in het Fins

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

0 18

Wat valt je op als je de drie pagina’s vergelijkt?

EMENTEN

IIIa IVa Va VIa VIIa 2 0 13 Het symbool 14voor een element 15 is in de16 17 hele wereld identiek. Het 18 uniforme

aarde

MENTEN

gebruik van dezelfde symbolen voor eenzelfde element maakt uitwisseling van informatie makkelijker.

IIIa 2,0 IVa 6 2,5 7Va 13 14 15

rde

3,0

1.2 De namen en symbolen van de elementen 5 13

1,9

Ni VIlIb nikkel 1058,69

Ib 11 29

1,9

Cu Ib koper 11 63,55

1,92,2 2947

IIb 12

Zn IIb zink 12 65,38

1,91,9 3048

12,01

2,01,5 6 14

BAl-

boor aluminium

CSi

koolstof silicium

fluor

16,00

19,00

3,02,1 8 16

3,52,5 9 17

gallium aluminium

germanium silicium

Spaans 72,64 28,09

69,72 26,98

1,61,7 3149

Latijn

1,61,7 3250

Afb. 32a

neon helium

4,03,0 1018

Ar FCl- Ne

stikstof fosfor

zuurstof zwavel

fluor chloor

neon argon

30,97 14,01

32,07 16,00

35,45 19,00

39,95 20,18

AlGa SiGe PAs Duits

4,00 20,18

zuurstof

carbon

Engels

He Ne

stikstof

1,51,6Nederlands 1432 1,81,8 koolstof 1533 2,12,0 1634 Frans

2 10

14,01

2,51,8 7 15

12,01 28,09

26,98 10,81

1,6 1331

koolstof

35 3,02,8 18chloor 36 2,52,4 17 Nederlands

VIlIb 10

boor

10,81

4,00

VIa 8 3,5 VIIa 9 4,0 16 17

helium

carbon

kohlenstoff

arseen fosfor

carbono 74,92 30,97 carbonium

1,81,8 3351

SSe ClBr ArKr -

seleen zwavel

78,96 32,07

2,01,9 3452

Frans

chlore

Engels

chlorine

Duits

chlor

broom chloor

krypton argon

Spaans 79,90 35,45 Latijn

2,42,1 3553

Afb. 32b

cloro 83,80 39,95 chlorum

2,82,5 3654

Ag Zn Cd GaIn Ge Sn As Sb Se Te BrI NiPd Cu palladium nikkel

zilver koper

106,4 58,69

107,9 63,55

2,22,2 4779

cadmium zink

112,4 65,38

1,92,2 4880

indium atoomsoort. tin Het is het antimoon telluur jood xenonde gallium germanium arseen seleen broom krypton kleinste deeltje dat nog alle eigenschappen van

114,8 stof bezit. 118,7 121,8 127,6 heeft een 126,9 131,3 69,72 72,64 74,92 78,96 79,90 83,80 Elk element (of elke atoomsoort) naam en een symbool. 82 1,81,8 83 1,9 84 2,0 85 2,2 86 1,71,9 4981 1,71,8Die50symbolen 51 1,9 52 2,1 53 2,5 54 zijn in alle talen hetzelfde. De naam van het element verschilt volgens de taal, maar is meestal afgeleid van de oorspronkelijke Latijnse benaming.

Pt Ag Au Cd Hg InTl- Sn Pb SbBi Pd goud zilver

195,1 106,4

197,0 107,9

kwik cadmium

200,6 112,4

thallium indium

110 2,2

79 111 2,2

80 112 1,9

platina alladium

Rg Hg Cn PtDs Au

darmstadtium platina

röntgenium goud

copernicium kwik

281 195,1

272 197,0

285 200,6

063

11164

Xe Kr

Een element is een atoomsoort. Een atoom is een deeltje van die

bismut antimoon

polonium telluur

afbeelding 32a en 32b. Je ziet dat: 204,4 Bekijk118,7 207,2 209,0 209 114,8 121,8 127,6

81113 1,8

•

nihonium thallium

287 204,4

Rn IAt Xe

astaat jood

210 126,9

radon xenon

sommige elementen één hoofdletter als symbool hebben;

82114 1,8

83115 1,9

84116 2,0

85117 2,2

sommige elementen twee letters als symbool hebben.

TlNh PbFl-

1,2 11366

112 65

tinlood

Po Te

222 131,3

86118

Mc Po Lv AtTs Rn Og Bi

In het tweede geval, hier op afbeelding 32b, bestaat het symbool uit een hoofdletter gevolgd door een kleine letter. flerovium lood

289 207,2

moscovium bismut

288 209,0

livermorium polonium

209289

tennessine astaat

210289

ganesson radon

222289

115 11669 118 (1,2)• 114 67 element 1,2 is 68 1,2 1,2 117 70 Het is de 1,1verzamelnaam 71 1,2 Een synoniem voor een atoomsoort.

Mc DsEu Rg Yb OgLu Gd CnTb Nh Dy FlHo Er Lv Tm Ts

mstadtium europium

281 151,9

röntgenium gadolinium

272 157,3

1,3 6496

copernicium terbium

285 158,9

65 97

1,2

•

nihonium dysprosium

287 162,5

66 98 (1,2)

voor alle atomen die dezelfde chemische eigenschappen hebben.

Een atoom is het kleinste deeltje van een element dat nog steeds alle eigenschappen van het element heeft. flerovium moscovium livermorium holmium

289 164,9

67 99

1,2

Am Gd Cm Tb Bk Dy Cf Ho Es Eu

americium uropium 90

243 151,9

curium03 gadolinium THEMA

247 157,3

berkelium 1 dysprosium californium terbium HOOFDSTUK

247 158,9

251 162,5

einsteinium holmium

252 164,9

erbium

thulium

288 167,3

289 168,9

68 100 1,2

69 101 1,2

tennessine ytterbium

289 173,0

70 102

1,1

ganesson lutetium

289 175,0

71 103

1,2

Fm Tm Md Yb No LuLr Er

fermium erbium

257 167,3

mendelevium thulium

258 168,9

nobelium ytterbium

173,0 259

lawrencium lutetium

175,0 262

WEETJE Sommige elementen zijn genoemd naar een land (polonium, francium), een stad (dubnium: Dubna in Rusland; strontium: Strontian in Schotland), een wetenschapper (einsteinium: Albert Einstein; curium: Marie Curie), Romeinse goden

(neptunium, plutonium) of een eigenschap (broom: Gr. bromos = stank; chloor: Gr. chloros = groen).

NAAMGEVING ELEMENTEN

Meer weten? Bekijk het overzicht via de QR-code.

De onderstaande tabel bevat de voor ons belangrijkste elementen en hun

symbolen. Voor een goed begrip van de rest van de leerstof chemie is het

belangrijk dat je de namen en symbolische voorstelling van deze elementen onthoudt en kunt toepassen. Symbool H

waterstof

helium

lithium

beryllium

boor

Symbool

Naam

silicium

fosfor

zwavel

chloor

argon

Naam

stikstof

zuurstof

fluor

neon

koolstof

natrium

magnesium

aluminium

` Maak oefening 1 op p. 119.

kalium

calcium

ijzer

koper

zink

broom

zilver

goud

Symbool

Naam

kwik

lood

cobalt

jood

nikkel

platina

cadmium

uraan

tin

chroom

mangaan

arseen

barium

Met elk nieuw element dat ontdekt werd, begonnen wetenschappers te

beseffen dat er verbanden waren tussen de elementen. Zo kwam het idee om ze allemaal in een tabel te plaatsen (de tabel van Mendelejev). Welke verbanden dat precies zijn, kom je te weten in thema 4.

OPDRACHT 4

Oefen je kennis van de symbolen. Oefen met behulp van flashcards de namen van de elementen en hun symbolen. OEFEN MET FLASHCARDS

TIP Je kunt ook ezelsbruggetjes maken om de elementen te onthouden, bv. ‘Au’ hoor je in ‘goud’. Verzin er zelf nog een paar!

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUK 2

Hoe evolueerde het atoommodel? LEERDOELEN Je kunt al: L begrijpen dat wetenschappelijke kennis het resultaat is van voortdurend onderzoek.

L de historische evolutie van de atoommodellen begrijpen;

L de bouw van een atoom (volgens het

gecombineerde atoommodel van BohrRutherford) toelichten;

Net als wij willen wetenschappers steeds kleinere deeltjes ontleden. De kennis die we vandaag

hebben, is te danken aan eeuwen van voortbouwend onderzoek en wetenschappelijke proeven. Een

ontdekking is vaak het werk van één wetenschapper of één team, maar een wetenschappelijke theorie is het resultaat van vele bijdragen.

L het atoommodel met een tekening weergeven.

Je leert nu:

2.1 Van voorwerp tot atoom

Elk mengsel bestaat uit een of meerdere soorten stoffen. In het voorbeeld van spuitwater (afbeelding 33) zien we dat stoffen – of materie – bestaan

uit nog kleinere verbindingen. En ook die verbindingen kunnen nog verder opgedeeld worden tot we uiteindelijk bij atomen uitkomen.

CO2

spuitwater

mengsel

verbindingen

en elementen.

atomen

Een voorwerp is opgebouwd uit een bepaalde materie.

Een element is een type of atoomsoort.

HOOFDSTUK 2

We maken een onderscheid tussen een voorwerp, materie, stof, verbinding

THEMA 03

H2O

Afb. 33 Spuitwater

zuivere stof

Materie is opgebouwd uit stoffen.

Stoffen zijn verbindingen van deeltjes of atomen. Een atoom is een deeltje van dat type.

2.2 Nog kleiner dan het atoom

OPDRACHT 5

Bekijk de afbeeldingen en vul de tabel aan.

Afb. 34

Begrip

Afb. 35

Afbeelding 34

voorwerp

materie stoffen

verbindingen van onder meer …

C12H22O11

Afbeelding 35

atoomsoorten of elementen

Er bestaan dus verschillende soorten elementen. Van een handvol daarvan

ken je intussen het symbool en de naam. Elke verbinding is opgebouwd uit

OPDRACHT 6

bouwstenen: de atomen. Maar hoe is zo’n atoom zelf opgebouwd?

Teken hoe jij denkt dat een atoom eruitziet en beschrijf aan je buur.

Onze wetenschappelijke kennis is er in de loop der tijd sterk op

vooruitgegaan. Nieuwe technologieën zorgden ervoor dat onze inzichten in de bouw van het atoom veranderden doorheen de eeuwen. Bijgevolg moesten de modellen die we gebruiken om een atoom voor te stellen,

aangepast worden. Er is ondertussen al een hele weg afgelegd, waarbij

wetenschappers steeds verder bouwden op de kennis van hun voorgangers.

Bekijk de chemische tijdlijn waarbij de belangrijkste mijlpalen in de evolutie van het atoommodel worden aangestipt. Maar denk eraan: met nieuwe

technieken komen nieuwe inzichten. Deze tijdlijn kan dus in de toekomst (of in komende schooljaren) nog verder aangevuld worden. Scan de QR-code voor een meer uitgebreide versie van de tijdlijn.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

410 V.C.

1869

De Griekse filosofen Democritus

De Rus Dimitri Mendelejev

de leer die stelt dat alle stoffen zijn

eigenschappen. Op basis

en Leucippus formuleren de

rangschikt de elementen in

grondbeginselen van het atomisme,

groepen met soortgelijke

opgebouwd uit ontelbare minuscule

van die gegevens plaatste

en ondeelbare

hij de elementen onder

blokjes: atomen

elkaar: het periodiek

(Grieks: atomos =

systeem der elementen.

ondeelbaar).

Ia 1 IIa 2

2,1

atoomnummer (Z) 12

waterstof

1,0

1,5

beryllium

6,94

9,01

0,9

3 Na

24,31

0,8

5 Rb

1,0

kalium

calcium

39,10

IIIb 3

1,0

1,3

IVb 4

titaan

44,96

1,2

Vb 5

1,6

1,4

chroom

50,94

19,00

2,2

1,9

2,2

1,6

nikkel

1,9

1,7

2,1

2,5

neon

fosfor

zwavel

chloor

argon

30,97

32,07

35,45

39,95

1,6

Ga gallium

1,8

1,7

1,8

2,0

1,9

85,47

87,62

88,91

91,22

92,91

95,94

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

0,7

137,3

0,9

1,1

138,9

1,1

1,3

1,5

hafnium

tantaal

178,5

104

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

cerium

1,3

neodymium

140,9

1,5

Pm Sm

promethium

samarium

(145)

1,3

gadolinium

151,9

1,3

terbium

157,3

(1,2)

dysprosium

158,9

holmium

164,9

erbium

167,3

100

radon

222

118

tennessine

oganesson

289

1,2

Tm thulium

168,9

101

210

117

astaat

289

1,2

xenon

131,3

2,2

209

livermorium

288

1,2

289

1,1

ytterbium

173,0

102

1,2

lutetium

175,0

103

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

238,0

237

244

243

247

251

252

257

258

259

262

1850

2,0

polonium

116

moscovium

289

209,0

115

Fl-

162,5

1,9

bismut

207,2

flerovium

287

1,2

lood

114

nihonium

285

1,8

204,4

113

231,0

‘bollen’. Deze bollen, die nog alle eigenschappen van de

europium

150,4

1,8

Tl-

thallium

200,6

copernicium

272

kwik

112

röntgenium

281

1,2

1,9

197,0

111

darmstadtium

goud

protactinium

filosofen uit de Oudheid dat een stof bestaat uit kleine

2,2

195,1

110

meitnerium

232,0

PSE.indd 274

1,4

2,2

platina

268

144,2

192,2

109

hassium

277

1,2

2,2

iridium

thorium

1840

De Engelsman John Dalton stelt in navolging van de

190,2

108

bohrium

264

1,1

praseodymium

2,2

osmium

186,2

107

renium

266

1,1

1,9

seaborgium

262

183,9

106

dubnium

1,7

wolfraam

180,9

105

radium

krypton

83,80

2,5

jood

79,90

telluur

lanthaan

2,1

broom

78,96

2,8

seleen

74,92

2,4

arseen

72,64

antimoon

germanium

69,72

Cl-

tin

0,9

28,09

3,0

silicium

Al-

65,38

26,98

zink

63,55

1,8

aluminium

koper

58,69

barium

1,9

58,93

1,5

actiniden

kobalt

fluor

16,00

indium

140,1

1,9

zuurstof

14,01

cadmium

HOOFDSTUK 2

2,2

stikstof

12,01

zilver

ijzer

55,85

koolstof

lanthaniden

THEMA 03

1,8

20,18

boor

palladium

223

UITGEBREIDE TIJDLIJN

1,9

4,0

rhodium

132,9

John Dalton

ruthenium

francium

stof bezitten, noemt ook hij atomen.

54,94

technetium

1,5

mangaan

IIb 12

3,5

molybdeen

1808

1,8

Ib 11

niobium

7 Fr

1830

52,00

VIlIb 10

3,0

10,81

VIlIb VIlIb 8 9

zirkonium

0,7

VIIb 7

2,5

yttrium

1,6

vanadium

47,87

VIb 6

strontium

cesium

1820

VIIa 17

rubidium

1,5

scandium

40,08

6 Cs

1810

VIa 16

4,00

2,0

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

magnesium

22,99

1800

Va 15

helium

magnesium

24,31

1,2

natrium

naam

lithium

400 v.C.

IVa 14

1,2

symbool

1,01

Democritus, afgebeeld door Hendrik ter Brugghen

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

1860

1870 28/01/2022 09:35

1902

1913

Joseph John Thomson is de

De Deen Niels Bohr stelt dat elektronen

een atoom als een licht

elektronenschillen bevinden, die groter

eerste om het elektron te

niet willekeurig rond de positieve kern

‘meten’. De Brit beschrijft

bewegen, maar dat ze zich op zogenaamde

positief geladen bol met

worden naarmate ze verder van de kern

binnenin zeer kleine

verwijderd zijn. En hoe verder van de kern,

elektronen. Voortbouwend

hoe meer elektronen de

op de experimenten van

schil kan bevatten. Het

Crookes en Goldstein heeft

aantal elektronen op de

hij het over vrij bewegende

buitenste schil bepaalt

elektronen.

1900

1910

1920

1930

1932

1940

Sir James Chadwick ontdekt het

neutron, een elementair deeltje

1890

het atoom.

Een schematische voorstelling van het atoommodel van Bohr

Het krentenbolmodel

1880

de eigenschappen van

zonder elektrische lading dat zich

1911

in de kernen van alle atomen

De Nieuw-Zeelander Ernest Rutherford

bevindt (uitgezonderd waterstof).

verenigt alle voorgaande theorieën in

De massa van een neutron is

het idee dat een atoom bestaat uit een

ongeveer gelijk aan de massa van

centrale positief geladen kern, omgeven

een proton. In tegenstelling tot

door een elektronenmantel met negatief

een proton, is een neutron echter

geladen elektronen. Hij komt tot dat

ongeladen.

besluit aan de hand van het beroemde

bladergoudexperiment.

Rutherfords experiment

James Chadwick

Zing je deze tijdlijn graag uit volle borst mee? Scan dan de QR-code.

THEMA 03

ATOMOS ATOMOS HOOFDSTUK 2

Zoals je ziet in de tijdlijn, komen wetenschappers steeds tot een besluit op basis van waarnemingen. Met behulp van proeven en opzoekwerk krijgen ze inzicht in hun onderzoeksvragen en hypotheses, om zo een denkbeeld of model te vormen. Een model is een voorstelling van de werkelijkheid, gebaseerd op wetenschappelijke waarnemingen. Het is geen letterlijke

weergave van de werkelijkheid. Zolang experimenten verklaard kunnen

worden met het bestaande model, blijft dat model gelden. Maar omdat er

steeds nieuwe inzichten ontstaan (en meer nauwkeurige meetapparatuur),

worden de bestaande modellen voortdurend aangepast en verfijnd. Modellen

zijn dan ook dynamisch.

In de wetenschappen gebruiken we modellen die een voorstelling van de werkelijkheid bieden op basis van wetenschappelijke waarnemingen.

Een atoommodel is op die manier een voorstelling van een atoom, op basis van de wetenschappelijke waarnemingen van dat moment.

Omdat de wetenschappelijke kennis toeneemt, wordt het model aangepast

aan de nieuwe inzichten. Het atoommodel is dus dynamisch.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

Laten we nu enkele belangrijke waarnemingen en experimenten nader

bekijken. Die waarnemingen zorgden er immers voor dat eerst Thomson, dan Rutherford en ten slotte Bohr met een nieuwe voorstelling van het atoommodel kwamen.

OPDRACHT 7

Vul de tabel aan op basis van de chemische tijdlijn. 1

Vul in de tweede kolom aan welke kennis de wetenschapper toevoegde aan het model van zijn voorganger Haal de gegevens eventueel uit de uitgebreide tijdlijn, die je terugvindt achter de QR-code op p. 94. Wetenschapper

Stoffen bestaan uit onzichtbaar kleine,

•

Een atoom is massief en ondeelbaar.

• •

Thomson

Voorstelling atoom

ondeelbare deeltjes: atomen. Een atoom is bolvormig.

Dalton

Kennis •

Een atoom is een element met een massa en grootte die specifiek is voor elk deeltje.

elektron

positieve massa

Rutherford

elektron kern

Bohr

Chadwick

elektronenmantel

elektronenschillen

elektronen

protonen en neutronen

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

TIP

Je kunt het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford in 3D bekijken via de app. 2

Ga naar het onlinelesmateriaal en ontdek nog meer over de geschiedenis van het atoom.

Een atoom bevat positief geladen protonen en ongeladen neutronen in de kern, elektronen zijn verdeeld op schillen rond die kern.

` Maak oefening 2 op p. 119.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

HOOFDSTUK 3

Welke elementaire deeltjes kennen we?

LEERDOELEN

L toelichten dat wetenschappers van oudsher geïnteresseerd zijn in de samenstelling en opbouw van materie;

L uitleggen dat atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen.

Je leert nu:

L de samenstelling van atomen afleiden uit het

Je kunt al:

en proberen het atoom zelf te ontleden. Dat kan al lang niet meer met voor ons

beschikbaar materiaal, maar gelukkig zoeken wetenschappers voor ons uit hoe het zit!

atoomnummer en het massagetal.

We gaan op zoek naar nog kleinere deeltjes

3.1 De elementaire deeltjes en hun lading

Het atoom is de bouwsteen van materie. Het is niet meer deelbaar via

chemische processen. Toch is een atoom opgebouwd uit nog kleinere deeltjes. In de negentiende eeuw maakt de kennis over het atoom en zijn structuur

grote sprongen. We bouwen hierbij verder op het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford.

De kern of nucleus van een atoom is opgebouwd uit protonen en neutronen. De protonen en neutronen worden samen de nucleonen genoemd: • •

de protonen zijn positief geladen deeltjes; de neutronen hebben geen lading.

Rond de nucleus bevinden zich negatief geladen elektronen. De elektronen bewegen zich op

vaste afstanden rond de atoomkern of nucleus. Op afbeelding 36 zie je dat ze zich voortbewegen op zogenaamde schillen.

Een atoom bevat trouwens evenveel elektronen rond de kern als

protonen in de kern. Een atoom is bijgevolg ongeladen.

proton

neutron schil nucleus elektron Afb. 36

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

Protonen, elektronen en neutronen

neutron

vormen samen een atoom. Een

atoom in zijn geheel heeft geen lading.

0 Vermits een atoom ongeladen is, 18 moet het evenveel negatieve als

2,5

Va 15 7

3,0

de kern gelijk moet zijn aan VIIarond 2 het aantal protonen in de kern. 17

3,5

4,00 Z. Je vindt het atoomnummer Z links bovenaan bij elk element in atoomnummer

4,0 10 het periodiek systeem der elementen (PSE).

Op een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven

stikstof

zuurstof

fluor

14,01

16,00

19,00

2,1

2,5

fosfor

zwavel

28,09

30,97

32,07

1,8

Een element met bijvoorbeeld atoomnummer Z = 8 heeft enerzijds dus altijd

20,18

8 protonen.

3,0

•

Anderzijds zijn atomen met 8 protonen in de atoomkern altijd

chloor

zuurstofatomen.

Aangezien het aantal elektronen rond de kern gelijk moet zijn aan het

•

aantal argon protonen in de kern, is het aantal elektronen bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z. In ons voorbeeld heeft zuurstof dus ook 8 elektronen. 39,95

35,45

2,4

2,8

2,0

neon

•

Cl-

silicium

door hun symbool:

1,8

germanium

arseen

72,64

1,8

Sn tin

1,9

78,96

kalium

0,8

0,7

7 Fr

francium

223

1,5

1,2

titaan

Vb 5

1,4

1,1

85 La Ba barium

137,3 0,9

Ra 226,0

1,3

niobium

1,5

2,2 Ta Hf

hafnium

tantaal

138,9

178,5

180,9

1,1

104

actinium

rutherfordium

227

261

105

astaat 6

lanthaniden

cerium

1,9

2,2

technetium

95,94

86 W

2,2

seaborgium

bohrium

hassium

264

1,1

praseodymium

140,9

1,2

radon neodymium

1,3

1,5

1,4

1,3

copernicium

europium

gadolinium

1,3

151,9

1,3

tin

114,8 1,8

1,8

Tl-

nihonium

terbium

(1,2)

dysprosium

158,9

Fl-

holmium

164,9 99

moscovium

erbium

167,3 100

xenon

131,3

2,2

astaat

radon

210

222

117

livermorium

209

118

tennessine

oganesson

289 1,2

Tm thulium

168,9 101

jood

289 1,2

126,9 85

polonium

116

288 1,2

krypton

83,80

2,5

127,6

209,0

289 67

162,5 98

bismut

115

flerovium

287 1,2

lood

207,2 114

79,90

telluur

2,0

argon

39,95

2,8

broom

78,96 2,1

chloor

seleen

121,8

35,45 35

antimoon

1,9

2,4

204,4

1,9

neon

20,18 3,0

Cl-

zwavel

74,92

32,07 34

arseen

118,7 82

thallium

285

157,3

indium

113

1,8

2,0

72,64

kwik

272

fluor

19,00 2,5

fosfor

289 1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0 102

175,0 103

uraan

neptunium

plutonium

americium

curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

237

244

243

247

251

252

257

258

259

262

In een periodiek systeem zijn alle gekende atoomsoorten weergegeven door hun symbool.

Atomen met hetzelfde aantal protonen zijn atomen van hetzelfde chemische element.

Het aantal elektronen rond de kern van een atoom moet gelijk zijn aan het aantal protonen in de kern. tennessine

ganesson

289

164,9

He 10

zuurstof

30,97 33

germanium

P 1,8

4,0

16,00 2,1

Si 28,09

238,0

289

holmium 100

1,7

3,5

14,01 15

silicium

69,72

200,6 112

röntgenium

gallium

goud

197,0

150,4

1,9

stikstof

231,0

livermorium

protactinium

288

VIIa 17

232,0

moscovium

1,2

VIa 16

thorium

289 67

darmstadtium

Ga 49

112,4

Au 111

1,6

cadmium

actiniden

flerovium

•

samarium

(145)

281 1,2

Pm Sm

144,2

2,2

Al-

107,9 79

195,1

268

promethium

zilver

1,7

1,8

26,98

zink

12,01 14

aluminium

65,38 48

210 7 Th Pa 222 U Np Pu Am Cm Bk 117 118

116

Mc •

meitnerium

platina

110

1,9

3,0

koolstof

1,5

koper

106,4 2,2

1,6

63,55 47

palladium

277

2,2

IIb 12 30

nikkel

58,69

192,2 109

1,9

iridium

190,2

108

2,2

Ib 11 29

102,9

osmium

186,2

107

140,1

renium

183,9

rhodium

101,1

1,9

wolfraam

ruthenium

1,7

2,2

1,9

boor

VIlIb 10

58,93

2,5

10,81 13

kobalt

55,85

1,9

ijzer

54,94

xenon

molybdeen

266

1,8

Mo 131,3 Tc Ru

262 1,1

VIlIb VIlIb 8 9

1,8

106

dubnium

1,5

mangaan

52,00

92,91

lanthaan

radium

91,22

chroom

50,94

1,6

Xe VIIb 7

24,31

1,6

Va 15

4,00 2,0

magnesium

VIb 6

vanadium

zirkonium

88,91

0,9

1,6

IVa 14

helium

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

47,87

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

1,2

83,80 Mg

IVb 4

jood

yttrium

87,62

naam

Y Zr 126,9

strontium

132,9

symbool

44,96

1,0

1,3

scandium

40,08

cesium

calcium

IIIb 3

24,31

1,0

2,5

1,2

magnesium

39,10

62,0Cs

209

•

0,8

85,47

209,0

Fl-

beryllium

22,99

rubidium

207,2

•

natrium

polonium

•

krypton

atoomnummer (Z)

79,90

1,5

9,01

0,9

127,65 Rb

bismut

115

lood

114

6,94

1,0

lithium

telluur

broom

1,01

22,1

121,8

IIa 2

2,1

waterstof

3 Na

antimoon

1,9

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

Ia 1

74,92

118,7

1,8

seleen

Afb. 37

helium Om te weten hoeveel protonen er in de atoomkern zitten, kijken we naar het

12,01

VIa 16 Z

elektron

betekent dat het aantal elektronen

koolstof

positieve ladingen hebben. Dat

IVa 14

proton

Elk element heeft een uniek atoomnummer (Z). Dat getal geeft het aantal protonen weer in de kern.

Het aantal elektronen is bijgevolg ook gelijk aan het atoomnummer Z, het getal linksboven in elk vakje van

1,2 het PSE. 69

erbium THEMA 03

167,3

1,2

thulium 3 HOOFDSTUK

168,9

1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0

175,0

3.2 De massa van het atoom

Hoe klein een atoom ook is, het heeft wel degelijk een massa. Omdat die

massa heel klein is, en het rekenen met kleine getallen vaak moeilijker is,

werd de unit gedefinieerd: de eenheidsmassa of atomaire massa-eenheid. Een unit komt overeen met 1/12 van de massa van het koolstofatoom. Dat is dan precies de massa van 1 proton of de massa van 1 neutron

Zowel protonen als neutronen hebben een massa van 1 unit (1 u). De massa een proton). proton

van een elektron is verwaarloosbaar klein (slechts 1/2 000 van de massa van neutron

elektron

proton

elektron

neutron

De massa van het atoom (massagetal A) is dus de som van het aantal protonen (Z) en van het aantal neutronen (N).

A=Z+N

Als we de formule omvormen tot N = A – Z, kunnen we ook altijd het aantal neutronen in de kern berekenen als A gekend is.

We vergelijken de totale massa van een atoom steeds met de eenheids-

massa. De verhouding tussen de massa van een atoom en die eenheidsmassa noemen we de relatieve atoommassa Ar, een getal zonder eenheid.

Als 1 unit gelijk is aan 1/12 van de massa van het koolstofatoom; en als het

massagetal A van koolstof 12 is; dan is 1 unit gelijk aan de massa van 1 proton. We kunnen dus stellen dat:

A (massagetal) = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen) Als we de formule omvormen, kunnen we ook steeds het aantal neutronen in de kern berekenen als A gekend is. N=A–Z

Atoomdeeltjes

Lading

Massa

protonen

neutronen

elektronen

–1

verwaarloosbaar

nucleonen

` Maak oefening 3, 4 en 5 op p. 119-120.

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

101

OPDRACHT 8

Ga met het periodiek systeem aan de slag. Je vindt het achteraan in je boek. Zoek het juiste atoomnummer op voor de volgende elementen. •

•

natrium:

•

magnesium:

•

Bereken het aantal neutronen in de kern van de atomen met het gegeven massagetal.

• • • •

een broomatoom met massagetal 79

een natriumatoom met massagetal 23

een heliumatoom met massagetal 4

een magnesiumatoom met massagetal 24

Vul de zinnen aan. a

Een atoom met Z = 6 is altijd een .

Een atoom met 7 protonen is een

helium:

broom:

b Een chlooratoom heeft altijd

protonen in de kern.

met als symbool .

d Een atoom met 11 elektronen is een atoom van het element .

WEETJE

Heb je in opdracht 8 gemerkt dat je steeds met gehele getallen werkt voor het massagetal?

De meeste elementen komen voor in verschillende vormen. Het aantal protonen en elektronen is altijd hetzelfde, want eigen aan het element, maar het aantal neuronen kan soms afwijken. We kiezen in

berekeningen dan ook voor een gemiddelde. Daarom vind je op het PSE voor sommige elementen voor de

relatieve atoommassa van sommige elementen geen geheel getal. We zullen dat getal steeds afronden op één cijfer na de komma.

102

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

HOOFDSTUK 4

Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom? LEERDOELEN Je kunt al: L toelichten dat een atoom ongeladen is, het heeft evenveel

elektronen als protonen;

L toelichten dat het aantal elektronen dus ook wordt gegeven door het atoomnummer Z;

L toelichten dat elektronen niet in de kern zitten, maar errond; L toelichten dat de massa van de elektronen verwaarloosbaar klein is;

L toelichten dat elektronen een negatieve lading hebben. Je leert nu:

L het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford tekenen; L de elektronenconfiguratie van de eerste twintig elementen

schrijven.

elektronen een specifiek atoom heeft. Maar waar zitten die

elektronen nu precies? Zit er een

L de regels voor elektronenverdeling toepassen;

In hoofdstuk 3 leerde je al hoeveel

patroon achter, of mogen ze gaan en staan waar ze willen? Ook dat

namen wetenschappers al onder de loep.

4.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

Schillen rond de nucleus

We zagen dat Niels Bohr, een Deense fysicus, de theorie van Rutherford uitdiepte door te stellen dat elektronen op denkbeeldige cirkelvormige

schillen rond de atoomkern of nucleus bewegen. Elektronen bewegen dus niet willekeurig rond de kern.

Afhankelijk van het aantal elektronen, kan een atoom tot 7 schillen bevatten. Die schillen worden aangeduid met een letter.

nucleus

K L M N O P Q

Afb. 38

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

103

De eerste schil, die zich dus het dichtst bij de kern bevindt, wordt aangeduid met de letter K. De tweede schil met de letter L, de derde met de letter M enzovoort.

WEETJE

Bohr duidde zijn eerste schil niet aan met de letter A, omdat een logische volgorde verloren zou gaan als later nog extra schillen dichter bij de

kern zouden worden ontdekt. Door te beginnen met de letter K, kon hij

eventuele nieuwe schillen dichter bij de kern aanduiden met J, L enzovoort, waarbij een logische volgorde van opeenvolgende letters behouden blijft.

Uiteindelijk bleek dat er geen schillen dichter bij de kern bestaan.

Elektronen bevinden zich op schillen, maar het maximale aantal elektronen per schil is beperkt. Dat maximumaantal vind je in deze tabel: Schilnummer n

Letter

Maximumaantal elektronen op de schil

2 3 4

6 7

18 32

� 2n2

32 18 8

TIP

Je kunt het aantal elektronen voor de eerste 4 schillen onthouden aan de hand van de formule 2n² (waarbij n het schilnummer is).

Elektronen op een schil

Elektronen verspreiden zich niet willekeurig over bepaalde schillen.

De opvulling van de schillen volgt een bepaald patroon.

Met de onderstaande ‘regels’ kun je de opvulling van de schillen voor heel wat elementen opstellen. Later zul je zien dat er afwijkingen of uitzonderingen op bestaan. 1

Elektronen plaatsen zich zo veel mogelijk op de schillen het dichtst bij de

Op de voorlaatste schil bevinden zich maximaal 18 elektronen.

2 4

104

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

nucleus. Dus eerst de K-schil, pas daarna de L-schil enzovoort. Op de buitenste schil bevinden zich maximaal 8 elektronen.

Bij de andere schillen gaan de eerste 4 elektronen zich zo ver mogelijk van elkaar plaatsen. De volgende 4 elektronen vormen steeds met een ander elektron een elektronenpaar.

schil 7, n = 7 schil 6, n = 6

schil 5, n = 5

schil 4, n = 4

schil 3, n = 3 il 2, n = 2 sch hil 1, n =

Als de buitenste schil volledig is opgevuld, bevat ze twee (voor de eerste

schil) of acht elektronen. Wanneer een atoom een volledig gevulde buitenste

OPDRACHT 9

schil heeft, spreken we van de edelgasconfiguratie.

Oefen de plaatsing van elektronen.

Teken het schillenmodel voor de eerste twintig elementen uit het PSE, oefen nog eens de juiste symbolen en vul de tekst aan. Element: waterstof

Symbool: Z =

•

Aantal elektronen = , het elektron bevindt zich op de .

Element: helium

•

Symbool: Z =

•

Element: lithium

Aantal elektronen = , de elektronen bevinden zich op de .

Merk op dat er een elektronenpaar gevormd wordt. Helium heeft een volledig gevulde buitenste schil: het bezit de . Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , het derde elektron bevindt zich op de .

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

105

•

Element: beryllium

Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de andere elektronen bevinden zich op de .

Element: boor

Symbool: Z =

•

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de andere elektronen bevinden zich op de .

•

Element: koolstof

Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat , de

andere elektronen bevinden zich op de . Ze vormen geen paren en

plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar (als het ware elk kwartier van een klok).

Element: stikstof

Symbool: Z =

•

Stikstof heeft 5 elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen plaatsen zich

zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zal er een elektronenpaar gevormd worden. Stikstof heeft nog

Element: zuurstof

106

THEMA 03

Symbool: Z =

•

HOOFDSTUK 4

ongepaarde elektronen.

Zuurstof heeft

elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen

plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Zuurstof heeft op de L-schil

elektronenparen en nog

ongepaarde elektronen.

•

Element: fluor

Symbool: Z =

Fluor heeft

elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen

plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Fluor heeft nog

Element: neon

Symbool: Z =

Neon heeft

•

ongepaard elektron.

elektronen op de L-schil. De eerste 4 elektronen

plaatsen zich zo ver mogelijk van elkaar, vanaf het vijfde elektron zullen er elektronenparen gevormd worden. Neon heeft

elektronen op de buitenste schil, enkel

ongepaarde

elektronenparen of

doubletten op de L-schil. Elementen met een volledig gevulde buitenste schil

Element: natrium

Symbool:

•

bezitten .

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron bevindt zich

op de .

•

Element: magnesium Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 2 elektronen bevinden zich op de , zij vormen geen elektronpaar.

Element: aluminium

•

Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 3 elektronen bevinden zich op de . Het zijn 3 ongepaarde elektronen.

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

107

•

Element: silicium

Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 4 elektronen bevinden

zich op de , er zijn geen elektronenparen gevormd op de buitenste

Element: fosfor

Symbool: Z =

•

schil.

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 5 elektronen bevinden

zich op de , er wordt nu opnieuw een elektronenpaar gevormd op

•

Element: zwavel

de buitenste schil. Fosfor heeft nog

Symbool: Z =

ongepaarde elektronen.

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 6 elektronen bevinden zich op de , er worden

Element: chloor

Symbool:

•

buitenste schil. Zwavel heeft nog

elektronenparen gevormd op de

ongepaarde elektronen.

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De laatste 7 elektronen bevinden zich op de , er worden

Element: argon

•

108

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

buitenste schil. Chloor heeft nog

Symbool:

elektronenparen gevormd op de

ongepaard elektron.

Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. Ook de derde schil (M) is nu volledig en bevat 8 elektronen. Argon heeft opnieuw

•

Element: kalium

Symbool: Z =

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De derde schil (M) is

eveneens volledig en bevat 8 elektronen. Het laatste elektron komt terecht op Element: calcium

Symbool:

Z =

ongepaard elektron.

•

de . Kalium heeft

Aantal elektronen = . De eerste schil (K) bevat 2 elektronen, ook de

tweede schil is volledig en bevat 8 elektronen. De derde schil (M) is eveneens

OPDRACHT 10

ongepaarde elektronen.

volledig en bevat 8 elektronen. Calcium bevat

Bekijk de elementen van opdracht 9 opnieuw aandachtig en beantwoord de vragen. 1

In het periodiek systeem staan de elementen H, Li, Na en K onder elkaar. Ook C en Si staan onder elkaar. Wat stel je vast als je de verdeling van de elektronen van H-Li-Na-K met elkaar vergelijkt?

b En C en Si? c

Geldt dat ook voor N en P?

De elementen Li-Be-B-C-N-O-F-Ne staan naast elkaar op de tweede rij van het periodiek systeem. a

Wat stel je vast als je de verdeling van de elektronen van die elementen met elkaar vergelijkt?

b Geldt dat ook voor Na-Mg-Al-Si-P-S-Cl-Ar?

Uit opdracht 10 blijkt dat er een duidelijk verband bestaat tussen: • •

de verdeling van de elektronen op de schillen,

de plaats van de elementen in het periodiek systeem.

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

109

Elementen naast elkaar in het PSE vormen een periode en hebben hetzelfde aantal schillen.

Elementen onder elkaar in het PSE vormen een groep en hebben evenveel elektronen op de buitenste schil. Dat noemen we valentie-elektronen. groep

Ia 1

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN IIIa 13

IIa 2

2,1

1,0

1,5

0,9

1,2

IVa 14

Va 15

VIa 16

VIIa 17

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

1,5

1,8

2,1

2,5

3,0

IIIb 3

IVb 4

Vb 5

VIb 6

VIIlb 7

2 VIlIb VIlIb 8 9

Ib 11

IIb 12

0,8

1,0

1,3

1,5

1,6

1,5

1,8

1,9

1,6

1,8

2,0

2,4

2,8

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

2,2

1,9

1,7

1,8

1,9

2,1

2,5

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,2

1,9

1,8

1,9

2,0

2,2

0,7

0,9

1,1

104

4 5

periode

VIlIb 10

6 105

106

107

108

109

110

111

112

1,2

1,3

113

114

115

116

117

118

7 1,1

1,1

1,2

1,3

1,5

1,4

1,2

(1,2)

1,2

1,1

1,2

lanthaniden

(

actiniden

1,3

100

101

102

103

` Maak oefening 6 op p. 120.

0 18

IVa 14

Va VIa VIIa 4.2 15 Elektronenconfiguratie 16 17

He helium

2,5

3,0

4,0 de 10 over schillen weer te geven? Gelukkig niet. Vaak noteren we het

Ne 20,18

eenvoudiger door het aantal elektronen per schil in volgorde achter

het elementensymbool te zetten. We spreken dan simpelweg van de elektronenconfiguratie.

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

1,8

2,1

2,5

neon

Bekijk het voorbeeld van zwavel met: •

3,0

Cl-

silicium

fosfor

zwavel

chloor

28,09

30,97

32,07

35,45

1,8

2,0

2,4

•

Se seleen

broom

72,64

74,92

78,96

79,90

110

1,8

arseen

THEMA 03

1,9

2,1

HOOFDSTUK 4

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> (afgerond op één cijfer na de

komma) <Ar> = 32,1. argon

39,95

2,8 TIP36

germanium

atoomnummer Z = 16,

3,5

4,00 een schillenmodel tekenen om de elektronenverdeling Moeten we altijd

2,5

Niet vergeten: het aantal elektronen is gelijk aan het atoomnummer Z. krypton

83,80 54

Een zwavelatoom heeft dus ook 16 elektronen.

Als we de regels respecteren, weten we dat de elektronen als volgt verdeeld zijn over de schillen:

K-schil: 2 elektronen L-schil: 8 elektronen

M-schil: 6 elektronen

In plaats van het schillenmodel te tekenen, noteert men de

elektronenconfiguratie als volgt: 16S 2 8 6. Die notatie geeft uiteindelijk

evenveel informatie als een schillenmodel.

TIP

Wil je de regels nog even opfrissen? Scan dan de QR-code.

OPVULLING SCHILLEN

OPDRACHT 11

Noteer de juiste elektronenconfiguratie. Naam element

Magnesium

elektronenconfiguratie

Aluminium

Calcium

Argon

4.3 Lewisstructuren

Is het altijd nodig om het uitgebreide schillenmodel of een volledige

elektronenconfiguratie weer te geven, of kunnen we onszelf heel wat werk besparen?

Chemici hebben al vroeg ontdekt dat wanneer atomen zich binden met andere atomen, vooral de valentie-elektronen (de elektronen op de

buitenste schil) een rol spelen. Gilbert Newton Lewis kwam zo met een

verkorte schrijfwijze door enkel die elektronen in een aparte notatie op te nemen: de lewisstructuur.

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

111

OPDRACHT 12

Herhaal het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford.

2 3

Teken de elektronen op de schillen van helium, neon en argon. Helium

Neon

Argon

Markeer de elektronen die je zowel bij helium, neon als argon kunt terugvinden met groen.

Markeer vervolgens de elektronen die je zowel bij neon als argon, maar niet bij helium kunt terugvinden met rood.

Als laatste markeer je de elektronen die je enkel bij argon kunt terugvinden met geel.

Beantwoord de vragen. 5

Hoeveel elektronen per schil hebben deze elementen? Vul de tabel aan. Element

L-schil

neon

argon

Vergelijk helium en neon. Wat stel je vast?

•

De -schil wijkt af.

De elektronen die aanwezig zijn bij is omgekeerd niet zo.

zijn ook aanwezig bij , maar dat

Vergelijk neon en argon. Wat stel je vast?

•

De -schil en de -schil zijn gelijkend

•

De elektronen die aanwezig zijn bij

•

112

De -schil is gelijkend.

•

M-schil

helium

K-schil

THEMA 03

De -schil wijkt af.

is omgekeerd niet zo.

HOOFDSTUK 4

zijn ook aanwezig bij , maar dat

We kunnen dus besluiten dat de elektronenverdeling van elementen die

in een periode op een lagere positie in het PSE staan, identiek blijft voor

onderliggende schillen. Als het atoomnummer (en dus het aantal protonen

in de kern en het aantal elektronen op de schillen) stijgt, komt er telkens een elektron bij op de buitenste schil. Deze valentie-elektronen zullen belangrijk zijn bij het vormen van bindingen tussen atomen. We kunnen daarom de

afspraak maken dat we de onderliggende elektronen niet meer tekenen; we nemen enkel de elektronen van de buitenste schil in beschouwing.

Noteer het juiste antwoord. 1

Vul in de tabel het aantal elektronen per schil aan. Element

K-schil

beryllium stikstof

•

Voor alle drie de atomen is de buitenste schil de -schil.

De valentie-elektronen verschillen wel. Beryllium heeft er , stikstof

en fluor .

Teken de valentie-elektronen op de buitenste schil van de atomen. Laat dus de onderliggende K-schil

weg.

Vergelijk de tekeningen nu. Wat kun je nog als overbodig beschouwen?

M-schil

Vul de zinnen aan.

L-schil

fluor 2

OPDRACHT 13

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

113

Teken de valentie-elektronen rond de elementen zonder de schillen te tekenen.

Be N F Bij stikstof en fluor zien we dat de puntjes die de elektronen voorstellen bij

een elektronenpaar al snel in elkaar kunnen overlopen als we de schil zelf niet tekenen. Ook daar had Lewis een oplossing voor. Een elektronenpaar,

2 elektronen dus, wordt dan voorgesteld met een streepje of twee bolletjes naast elkaar. Dat wordt voor het voorbeeld uit opdracht 13, vraag 5 dan:

Be N F

In de lewisstructuur tekenen we enkel de elektronen van de buitenste schil: de valentie-elektronen. Ongepaarde elektronen stellen we voor met een bolletje, gepaarde elektronen (elektronenparen) met een streepje.

` Maak oefening 7 op p. 120.

114

THEMA 03

HOOFDSTUK 4

SYNTHESE THEMASYNTHESE

DE ELEMENTAIRE DEELTJES Kernbegrippen

Notities

Kernvragen

Hoofdstuk 1: Welke namen en symbolen krijgen element = atoomsoort

de elementen?

verschillende atomen of deeltjes

universele symbolentaal zorgt ervoor dat wetenschappers

atoom = deeltje dat tot bepaalde atoomsoort behoort

voorwerp: opgebouwd uit materie materie: stof of mengsel van stoffen

Elk element heeft universeel eenzelfde symbool. Die

over de hele wereld met elkaar kunnen communiceren. Hoofdstuk 2: Hoe evolueerde het atoommodel? •

•

Historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met Bohr: elke keer weer voortbouwen op de ontdekking van de voorganger.

Het schillenmodel van Bohr-Rutherford elektronenschillen

CHEMISCHE TIJDLIJN

stof: verbinding van deeltjes of atomen

ELEMENTEN

atoomsoorten of elementen = de

protonen en neutronen

Hoofdstuk 3: Welke elementaire deeltjes kennen we?

atoomkern = nucleus •

•

bevat twee soorten

elementaire deeltjes:

protonen (+) en neutronen rond atoomkern heb je elektronen (–)

atoomnummer Z

= aantal protonen

= aantal elektronen massagetal A

=Z (aantal protonen)

+ N (aantal neutronen)

•

• • • • • •

Het atoom bestaat uit een atoomkern en een elektronenmantel waarin protonen en neutronen voorkomen (behalve H: enkel 1 proton).

Protonen, elektronen en neutronen vormen samen een atoom. Een atoom in zijn geheel heeft geen lading. Protonen zijn positief geladen (+).

Elektronen zijn negatief geladen (–). Neutronen zijn neutraal.

Rond de kern bewegen elektronen (–) op schillen.

Het aantal elektronen rond de kern is in een atoom gelijk aan het aantal protonen in de kern.

Atomen met hetzelfde aantal protonen zijn atomen van

hetzelfde chemische element. Uit het atoomnummer Z en

het massagetal A kunnen we de hoeveelheid van elk van de deeltjes in een atoom berekenen.

proton

neutron schil nucleus elektron

THEMA 03

THEMASYNTHESE

115

Hoofdstuk 4: Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom? elektronenconfiguratie

•

edelgasconfiguratie

• •

lewisstructuur

regels.

Wanneer de buitenste schil volledig bezet is, dan spreken we over de edelgasconfiguratie.

Het schillenmodel kan eenvoudiger genoteerd worden als de elektronenconfiguratie.

Bij de lewisstructuur vereenvoudigen we die elektronenconfiguratie nog en worden enkel de elektronen van de buitenste schil weergegeven.

•

De verdeling van de elektronen op schillen gebeurt volgens een aantal

BEKIJK KENNISCLIP

Mijn samenvatting

116

THEMA 03

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken de kernbegrippen (element, atoom, voorwerp, materie, stof,

•

Ik ken de namen en symbolen van veelvoorkomende elementen.

•

Ik ken de lewisstructuur en kan die toepassen bij de eerste 20 elementen.

•

atoomsoort, nucleonen, atoomkern, atoomnummer, massagetal, isotopen, elektronenconfiguratie, lewisstructuur) en kan ze toelichten.

Ik ken de historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met Chadwick.

•

Ik kan de bouw van een atoom toelichten (volgens het gecombineerd atoommodel

van Bohr-Rutherford).

Ik kan de samenstelling van atomen afleiden uit het atoomnummer en het massagetal.

Ik kan de regels voor elektronenverdeling toepassen om het gecombineerd

atoommodel van Bohr-Rutherford te tekenen en de elektronenconfiguratie van de eerste 20 elementen te schrijven.

Ik kan toelichten hoe het schrijven van elektronenconfiguraties een vereenvoudigde weergave is van het schillenmodel.

•

2 Onderzoeksvaardigheden

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

THEMA 03

CHECKLIST

117

CHECK IT OUT

Ik zie, ik zie wat jij niet ziet!

Wat zie jij onder deze elektronenmicroscoop? Vul in.

Zou je graag nog verder inzoomen? Je bent niet alleen.

Wetenschappers uit de hele wereld doen continu fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes in het CERN

(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, of de Europese Raad voor Kernonderzoek).

Afb. 39 CERN

Afb. 40 François Englert

Heeft dit thema jouw interesse opgewekt? Ga naar

Onze landgenoot

François Englert kreeg in 2013 de Nobelprijs

voor Natuurkunde voor zijn onderzoek naar de allerkleinste deeltjes.

en bekijk de filmpjes over het onderzoek bij CERN.

! Stilaan zijn we in staat om na te gaan of het gecombineerd atoommodel van Bohr-Rutherford overeenstemt met de realiteit. Steeds sterkere microscopen stellen ons in staat het met het blote oog te checken. We ontdekken alsmaar meer.

118

THEMA 03

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

Vul de tabel aan met de juiste naam of het juiste symbool voor elk element. Universeel symbool

O S

zilver helium lood tin

fluor

stikstof

aluminium

calcium

Naam element

Uit welke deeltjes is een atoom opgebouwd, wat is hun lading en waar in het atoom bevinden die deeltjes Deeltje van het atoom

zich?

Lading

Plaats in het atoom

chloor

Een element heeft 20 neutronen in de kern en een atoommassa van 40 u. Over welk element gaat het?

THEMA 03

AAN DE SLAG

119

Hoeveel neutronen vind je in een lithiumkern met massagetal 7?

Hoeveel elektronen heeft een loodatoom?

Teken het schillenmodel voor aluminium.

Schrijf de elektronenconfiguratie en teken ernaast de lewisstructuur voor de volgende elementen. koolstof:

magnesium:

chloor:

zwavel:

fosfor:

zuurstof:

` Verder oefenen? Ga naar

120

THEMA 03

AAN DE SLAG

HET PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN (PSE)

THEMA 04

CHECK IN

122

VERKEN

123

` HOOFDSTUK 1: Wat zijn groepen en perioden in 124

het periodiek systeem?

` HOOFDSTUK 2: Wat leren we uit de plaats van

een element in het PSE?

2.1 De a-groepen en hun naam 2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas? 2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE?

128 128 131

137

` VERDIEPING: Welk belang en voorkomen

hebben enkelvoudige stoffen?

143

CHECKLIST

145

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

146

AAN DE SLAG

147

OEFEN OP DIDDIT

121

CHECK IN

Ontdek de Mendelejev in jezelf! Als kind heb je misschien wel uren

gespeeld met legoblokjes. Om dingen te bouwen, was het wel handig om

eerst de blokjes te sorteren. Maar hoe

begin je daaraan? De Australiër Daniel West ontwikkelde een oplossing: de

LEGOSORTEER MACHINE

De legosorteermachine is niet te verslaan qua

precisie en snelheid, al moet je natuurlijk wel eerst jouw kennis aan de machine doorgeven.

Vermoedelijk sorteerde je de blokjes eerst per

kleur, tot je merkte dat er naast de kleur nog andere

legosorteermachine. Bekijk de video.

verschillen zijn, zoals de vorm en het aantal nopjes.

Na het eerste sorteerwerk moest je vaak nog op zoek naar ontbrekende stukjes, maar je kon natuurlijk al wel afleiden hoe ze eruit moesten zien. Onbewust schuilde er toen een kleine Mendelejev in jou.

In chemie ordenen we de deeltjes of ‘elementen’ in een periodiek systeem. Kijk eens rond in het labo in je school.

Je vindt er vast en zeker een of meerdere exemplaren van het periodiek systeem. Op het huidige periodiek systeem staan tussen de 110 en 118 elementen, volgens een universeel systeem gerangschikt.

` Waarom is het zo belangrijk om het periodiek systeem van de elementen (kortweg PSE) in te delen? ` Hoe zijn de elementen in het PSE gerangschikt?

122

THEMA 04

CHECK IN

VERKEN

De pioniers van het PSE

DIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN Meer dan 150 jaar geleden probeerde de wetenschapper Dimitri Mendelejev de

gekende elementen te rangschikken volgens de oplopende atoommassa. Hij maakte kaarten van alle elementen, met daarop gegevens die hij al kende of afleidde.

Hij merkte dat sommige elementen gelijkaardige eigenschappen vertoonden en

groepeerde ze. Daarbij merkte hij op dat in de reeksen ontbrekende elementen waren.

De eigenschappen, zoals de atoommassa, van deze nog niet ontdekte elementen kon atoomnummer (Z) elektronegatieve waarde hij voorspellen.

1,2

Dimitri Mendelejev (1834-1907)

symbool naam

magnesium

Mendelejev presenteerde zijn tabel voor het eerst

24,31

in 1869. In de jaren die volgden, is telkens gebleken dat de door hem voorspelde eigenschappen van

later ontdekte elementen correct waren. Het lijkt wel of hij een glazen bol had!

OPDRACHT 1

1,6

ium

VIb VIIb VIlIb VIlIb Noteer de betekenis van de gegevens in elk vakje van het PSE. 6 7 8 9

b 5

relatieve atoommassa (Ar)

1,6

chroom

1,9

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,

1,9

95,94

1,9

ijzer

2,2

kobalt

2,2

nikkel

1,9

zin

In een periodiek systeem worden alle bekende atoomsoorten weergegeven met hun symbool. Elk vakje bevat ook verschillende cijfers. Een aantal van

ruthenium

rhodium

palladium

zilver

die cijfers (het atoomnummer Z en de gemiddelde relatieve atoommassa

106,4 107,9 leerde je al kennen in102,9 thema 3. Je leerde ook al de namen en symbolen <Ar>) 101,1 van verschillende elementen. Mendelejev gebruikte de atoommassa als

2,2

basis voor een eerste rangschikking.

2,2

aal

wolfraam

renium

osmium

iridium

platina

0,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

108

Re 107

koper

2,2

106

1,9

technetium

1,7

IIb 1

molybdeen

1,8

Ib 11

1,5

mangaan

52,00

1,8

1,5

1,6

VIlIb 10

109

110

2,2

cadm

112 80

goud

THEMA 04

VERKEN 197,0

111

123

200

112

HOOFDSTUK 1

Wat zijn groepen en perioden in het periodiek systeem? LEERDOELEN Je kunt al: een uniek symbool;

L toelichten dat een element synoniem is voor atoomsoort;

L toelichten dat elementen worden voorgesteld met

L toelichten dat elk atoom een massa heeft, afhankelijk van het aantal neutronen en protonen;

L toelichten dat elektronen zich op schillen rond de kern bevinden;

L toelichten dat we in de lewisstructuur enkel de Je leert nu:

Mendelejev’ in plaats van ‘het periodiek systeem van de elementen’.

Nochtans klopt de naam ‘tabel van

Mendelejev’ niet helemaal, want ook andere wetenschappers zoals Henry Mosely, Lothar

Meyer, William Ramsey en Niels Bohr hebben hun steentje bijgedragen. Maar goed, ere

wie ere toekomt, Mendelejev is en blijft de

elektronen van de buitenste schil voorstellen.

Je hoort vaak spreken over ‘de tabel van

L de opbouw van het PSE gebruiken om eigenschappen

van atomen af te leiden.

grondlegger van het PSE. Wil je even opnieuw de

geschiedenis induiken? Scan dan de QR-code.

BEKIJK DE TIJDLIJN

OPDRACHT 2

Bekijk het PSE achteraan in je leerschrift en los de vragen op. •

Hoeveel rijen tel je?

•

Hoeveel kolommen met elementen tel je?

•

Hoeveel vakjes telt het periodiek systeem?

Zijn er verschillende kleuren gebruikt in het periodiek systeem?

•

Hoe wijzigt het atoomnummer Z als je van links naar rechts vordert in het periodiek systeem?

De elementen zijn gerangschikt volgens oplopende atoommassa.

Omdat het atoomnummer steeds toeneemt, kon Mendelejev destijds alle elementen op één lange rij plaatsen, waarbij de gemiddelde relatieve atoommassa telkens toeneemt. Toch plaatste hij de elementen op verschillende rijen. 124

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

De zeven rijen die zo gevormd werden, worden perioden genoemd. De zeven rijen komen overeen met de zeven schillen van Bohr. Per periode komt er dus een schil bij in een element.

Hij had toen immers al ontdekt dat bijvoorbeeld lithium en natrium

gelijkaardige chemische eigenschappen vertonen in reacties, net als bv. fluor en chloor.

Die gelijkaardige chemische eigenschappen zijn een rechtstreeks gevolg van

hun elektronenconfiguratie, die je leerde kennen in thema 3. Door elementen met gelijkaardige chemische eigenschappen onder elkaar te plaatsen,

werden er ook groepen gevormd: de verticale kolommen. Die elementen

worden gekenmerkt door een gelijk aantal elektronen op de buitenste schil,

de valentie-elektronen. OPDRACHT 3

Vul de tabellen aan door gebruik te maken van je kennis van het atoommodel.

TIP

Fris je kennis van de regels voor

elektronenverdeling op.

Vul de tabel aan met de elektronenverdeling per schil voor waterstof, lithium, natrium en kalium; stuk voor

ELEKTRONEN VERDELING

Symbool element

stuk elementen uit de eerste kolom van het PSE. Atoom nummer

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Wat hebben deze elementen gemeen?

Merk op dat lithium onder waterstof werd geplaatst. Natrium werd ook weer op een volgende rij geplaatst,

in dezelfde kolom en onder lithium. Kalium werd om dezelfde reden onder natrium geplaatst. Per periode in

het PSE komt er telkens een extra schil bij. 3

Maak dezelfde oefening voor de elementen fluor en chloor, uit kolom VIIa. Symbool element F

Atoom nummer

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

125

Wat hebben deze elementen gemeen?

Chloor kwam zo onder fluor terecht.

Herhaal nogmaals de oefening, maar nu met elementen die in kolom IVa staan. Symbool element C

Atoom nummer

Wat hebben deze elementen gemeen?

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

Welk gevolg heeft dat voor de plaats van silicium in het PSE?

De rijen in het PSE worden perioden genoemd. Bij elke nieuwe periode komt er een extra schil bij de atomen.

De kolommen worden groepen genoemd. Het zijn groepen elementen met

hetzelfde aantal elektronen op de buitenste schil (de valentie-elektronen), en daarom met dezelfde chemische eigenschappen.

` Maak oefening 1 op p. 147.

126

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

Ia 1 1

H waterstof

1,01 3

1,0

lithium

6,94 11

0,9

VIa

VIIa

naam

magnesium

beryllium

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

Mg 24,31

0,8

IIIb 3

1,0

IVb 4

1,3

Vb 5

1,5

VIb 6

1,6

VIIb 7 25

1,5

24,31 tussen Be die van calcium en gallium ligt.

magnesium

1,8

VIlIb 10

1,9

Ib 11

1,9

IIb 12

1,9

zuurstof

fluor

14,01

16,00

19,00

1,5

1,8

2,1

2,5

neon

Al-

Si silicium

fosfor

zwavel

chloor

28,09

30,97

32,07

35,45

1,8

2,0

2,4

Ar argon

39,95

2,8

scandium

titaan

vanadium

chroom

mangaan

Ga gallium

germanium

Se seleen

broom

40,08

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

79,90

0,8

85,47 55

0,7

1,0

1,2

Sr Ia Y

1,4

1,6

1,8

1,9

ijzer

kobalt

2,2

nikkel

2,2

91,22

92,91

95,94

101,1

102,9

koper

2,2

zink

1,9

1,7

106,4

107,9

112,4

1,7

1 de strontium yttriumvolgende zirkonium niobium molybdeen technetium rhodium worden. zilver cadmium Ook bij perioden moest datruthenium opgelost PERIODIEK SYSTEEM VAN DE palladium ELEMENTEN 88,91

87,62

arseen

1,8

1,9

Cl-

calcium

Ne 20,18

26,98 32

4,00

3,0

aluminium

1,6

kalium

rubidium

helium

stikstof

12,01

1,6

koolstof

VIlIb VIlIb 8 9

boor

10,81

39,10

5 Rb

Mg nog tien elementen hun plaats5 vinden, 4 1,5 elektronen in de buitenste schil) moesten met 6 2,5 7 een 2,0 3,0 atoommassa 8 3,5 9 4,0 die 10

22,99

symbool

natrium

IVa

12 1,2 calcium. Tussen het element calcium (met twee elektronen in de buitenste schil) en gallium, (met drie

9,01

3 Na 4

IIIa

IIa

(Z) elektronegatieve waarde Bij 2de rangschikking vanatoomnummer de elementen in perioden en groepen stuitte men na het17 element 13op een 14 probleem 15 16

2,1

krypton

83,80

2,5

Sn tin

antimoon

telluur

jood

0 Xe 18

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

131,3

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

WEETJE 2,1

0 18

indium

xenon

56 0,9 57 1,1 72 1,3 73 1,5 74 1,7 75 1,9 76 2,2 77 78 2,2 79 2,2 80 1,9 81 1,8 82 1,8 83 1,9 84 2,0 85 2,2 86 De tabel moest dus worden opengetrokken om er2,2telkens tien elementen tussen Die groepen IIIa te IVaplaatsen. Va VIa VIIa IIa

Ba La2krijgen Hf doorgaans Ta Ween Romeins Re OscijferIrmet lettertje Pt Aub. WeHgnoemen Tl- 13ze Pb Bi15 Po At Rn 16 17 6 Cs elementen de14 b-groepen. De elementen He 1 H 1

cesium

132,9

0,7

2,1

barium

atoomnummer (Z)

lanthaan

hafnium

tantaal

223

elektronegatieve waarde (EN)

renium

osmium 1,2 12

iridium

platina

goud

kwik

thallium

lood

bismut

polonium

astaat

137,3 138,9 178,5 180,9 183,9 186,2 190,2 192,2 195,1 197,0 200,6 204,4 207,2 209,0 209 210 uit de overgangselementen; ook de113termen transitie-elementen of 1,01 b-groepen kregen de verzamelnaam symbool 114 115 116 117 88 0,9 89 1,1 104 105 106 107 108 109 110 111 112 waterstof

nevenelementen worden weleens naam gebruikt. 24,31 3

1,0

1,5

7 Fr 2RaLi AcBe Rf francium

wolfraam

magnesium

actinium

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

226,0

227

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

6,94

beryllium

9,01

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

2,5

3,0

3,5

Nh B Fl- C McN LvO

radium

lithium

2,0

flerovium

boor

koolstof

4,0

TsF

moscovium

livermorium

tennessine

288

289

stikstof

28912,01

10,81

zuurstof

14,01

fluor

16,00

radon

helium 222

4,00

118 10

Og Ne

ganesson neon

289

19,00

20,18

De overige elementen behoren tot de a-groepen. Er zijn dus acht a-groepen en tien b-groepen. Die indeling 1,2 11

{

0,9

1,2

1,1

1,2

13 (1,2)

1,5 67

14 1,2 1,868 15 1,2 2,1 69 16

1,22,5 7017

3,0 1,1

18 71

Na Mg Si ErP Tm S 1 Yb Cl- en Ar Lu Ce Pr Nd VIIb Pmkolommen Sm VIlIbEu Gd Ib Tbdoorlopend IIIb IVb Vb worden VIb VIlIb VIlIb IIb DyAl- Ho 3 lanthaniden verwatert stilaan, de vaak gewoon genummerd van tot 6tegenwoordig 4

magnesium

22,99

24,31

1,0

actiniden kalium

calcium

cerium

1,3

Sc 7

140,1

scandium

praseodymium

1,5

1,3

ThTi

titaan

140,9

1,6

1,5

V Pa

neodymium

144,2

vanadium

1,6

Cr U

1,4

chroom

7(145)

8150,4

promethium

1,5

1,3

aluminium holmium silicium

9europium 10gadolinium 11 terbium 12 dysprosium 26,98 151,9 157,3 158,9 162,5

samarium

1,8

1,3

1,9

1,3

1,9

1,6

fosfor erbium

28,09

1,6

164,9 32

30,97

1,8

167,3

100

2,0

zwavel thulium

32,07

168,9

101

2,4

chloor ytterbium

35,45 173,0

2,8

102

Se No Br Mn Np FePu CoAm NiCm Cu Bk Zn CfGa EsGe FmAs Md

mangaan

ijzer

kobalt

nikkel

koper

zink

gallium

natrium

met19 18.0,8

groepen

germanium

arseen

seleen

argon lutetium

39,95 175,0

103

Kr Lr

broom

krypton

thorium protactinium uraan neptunium plutonium americium 58,69curium 63,55berkelium 65,38 californium fermium nobelium lawrencium 69,72 einsteinium 72,64lanthaan, 74,92 mendelevium 78,96 79,90 83,80 39,10 40,08 44,96 47,87 50,94 52,00 54,94 55,85 58,93 Een gelijkaardig probleem in de rangschikking deed zich voor247met de elementen na in periode zes, 232,0 231,0 238,0 237 244 243 247 251 252 257 258 259 262

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

en actinium, Rb Sr in periode Y Zrzeven. Nb

rubidium

strontium

yttrium

zirkonium

85,47

87,62

88,91

91,22

0,7

0,9

1,1

1,3

6 Cs

Ba barium

lanthaan

hafnium

132,9

137,3

138,9

178,5

cesium

0,7

0,9

1,1

104

1,9

2,2

francium

223

1,9

1,7

1,8

1,9

2,5

ruthenium

rhodium

palladium

Ag zilver

cadmium

indium

Sn tin

antimoon

telluur

jood

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

1,9

2,2

1,9

1,8

1,9

2,0

Xe xenon

131,3

2,2

wolfraam

Re renium

osmium

iridium

platina

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

polonium

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

209

210

108

109

110

goud

111

113

112

114

115

Fl-

116

actinium

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

227

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

lanthaniden

actiniden

1,1

1,2

Pm Sm

1,2

(1,2)

1,2

cerium

praseodymium

neodymium

promethium

samarium

europium

gadolinium

terbium

dysprosium

holmium

erbium

140,1

140,9

144,2

(145)

150,4

151,9

157,3

158,9

162,5

164,9

167,3

1,3

1,5

1,4

1,3

100

1,2

Tm thulium

168,9 101

oganesson

289 1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0 102

radon

222

226,0

1,1

Rn 118

radium

astaat

117

180,9

107

2,2

tantaal

106

2,2

2,1

technetium

1,7

95,94

2,2

molybdeen

1,5

92,91

niobium

105

1,8

7 Fr

175,0 103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

De 28 (of 2 keer 14) afgezonderde elementen onderaan zijn de elementen die in periode zes volgen op het element lanthaan en in periode zeven op het element actinium. Zo verkregen ze de naam lanthaniden en

actiniden. Samen worden ze ook wel ‘zeldzame aarden’ genoemd.

PSE.indd 274

Men kiest er vaak voor om de zeldzame aarden onderaan de tabel te plaatsen met een verwijzing. Dat is handiger omdat het beter past in de verhoudingen van een pagina of poster.

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

127 28/01/2022 09:35

HOOFDSTUK 2

Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE? LEERDOELEN Je kunt al:

L toelichten dat elk element een specifieke plaats heeft in het PSE;

L toelichten dat de periode waarin het element voorkomt het aantal schillen weergeeft;

L toelichten dat de groep waarin het element staat de

elektronenconfiguratie van de buitenste schil verraadt;

L toelichten dat elektronen negatief geladen zijn en protonen positief geladen;

L toelichten dat een atoom evenveel elektronen als protonen bevat Je leert nu:

en dus elektrisch neutraal is.

L een verband leggen tussen de plaats van een element in het PSE en de eigenschappen ervan;

L elementen ordenen en plaatsen op de tabel volgens metalen en

niet-metalen (classificatie).

Het PSE en de plaats van de

elementen bevatten heel wat nuttige informatie voor de

chemicus. Heb je die kennis

onder de knie, dan start je met een flinke basis om later de

verbindingen tussen atomen te

verklaren. Atomen binden immers tot verbindingen. Er bestaan zeer eenvoudige verbindingen, maar ook heel complexe.

2.1 De a-groepen en hun naam

Sommige groepen hebben een specifieke naam, andere groepen worden genoemd naar het bovenste element uit de groep. •

Ia: de alkalimetalen (Li, Na, K …)

•

IIIa: de aardmetalen (B, Al, Ga …)

•

• •

•

• •

IIa: de aardalkalimetalen (Be, Mg, Ca …) IVa: de koolstofgroep (C, Si, Ge …) Va: de stikstofgroep (N, P, As …)

VIa: de zuurstofgroep (O, S, Se …) VIIa: de halogenen (F, Cl, Br, I …)

VIIIa: de edelgassen (He, Ne, Ar …)

De laatste kolom, de edelgassen, wordt ook aangeduid als de nulgroep. 128

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Ia 1 1

IIa 2

2,1

atoomnummer (Z)

1,0

1,5

lithium

3 Na

natrium

Mg 20

calcium

5 Rb

rubidium

6 Cs

cesium

barium

132,9

francium

0,9

1,2

yttrium

1,1

lanthaan

138,9 89

1,1

Vb 5 23

zirkonium

niobium

91,22 1,3

1,5

tantaal

178,5

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

2,5

1,7

VIlIb VIlIb 8 9 26

1,8

technetium

2,2

ruthenium

wolfraam

2,2

Ag zilver

2,2

1,7

1,9

1,8

thallium

2,0

Fl-

xenon

131,3

2,2

astaat

209

radon

210

116

jood

polonium

209,0 115

126,9 85

bismut

207,2 114

lood

204,4 113

krypton

83,80

2,5

127,6

1,9

79,90

telluur

121,8 83

antimoon

118,7 82

Tl-

kwik

tin

114,8

2,1

argon

39,95

2,8

broom

78,96 52

chloor

seleen

1,9

neon

20,18 18

35,45 35

74,92

Ne 3,0

Cl2,4

arseen

indium

200,6

1,8

S zwavel

72,64

Hg 112

fluor

32,07

2,0

19,00 2,5

fosfor

germanium

30,97 33

4,0

16,00 16

P 1,8

zuurstof

2,1

Si 28,09 32

69,72

112,4

goud

gallium

cadmium

197,0 111

195,1

1,6

3,5

14,01 15

silicium

26,98

zink

1,7

1,8

Alaluminium

65,38 48

107,9 79

platina

110

1,9

stikstof

12,01 1,5

koper

106,4 2,2

1,6

63,55

palladium

IIb 12 30

Cu 47

192,2 109

1,9

nikkel

iridium

190,2 108

2,2

Ib 11 29

58,69 46

102,9

osmium

186,2 107

rhodium

renium

183,9

101,1 1,9

2,2

1,9

58,93 45

98 75

VIlIb 10 28

kobalt

55,85 44

1,9

ijzer

54,94 1,9

3,0

koolstof

10,81 13

mangaan

95,94

seaborgium

262

cerium

1,3

praseodymium

1,5

neodymium

1,4

promethium

samarium

(145)

1,3

europium

1,3

gadolinium

flerovium

287

1,2

terbium

157,3

nihonium

285

151,9

copernicium

272

150,4

röntgenium

281

1,2

Pm Sm

darmstadtium

268

144,2

meitnerium

277

1,2

140,9

hassium

264

1,1

140,1

bohrium

266

1,1

WEETJE

1,5

molybdeen

106

dubnium

actiniden

1,8

180,9 105

VIIb 7 25

52,00 42

92,91 73

hafnium

104

1,6

chroom

50,94 41

radium

lanthaniden

VIb 6 24

1,4

1,6

vanadium

47,87 40

88,91 57

1,5

titaan

44,96

137,3

0,7

223

0,9

IVb 4 22

scandium

strontium

1,3

87,62

0,7

7 Fr

1,0

85,47

40,08

0,8

1,0

kalium

39,10 37

IIIb 3

24,31

0,8

boor

magnesium

22,99 19

magnesium

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

1,2

VIIa 17

4,00 2,0

24,31

9,01 0,9

VIa 16

helium

beryllium

6,94 11

naam

Va 15

222

117

118

IVa 14

1,2

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN) 12

waterstof

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

(1,2)

dysprosium

158,9

thulium

167,3

168,9

100

101

oganesson

289

1,2

erbium

164,9

tennessine

289

1,2

holmium

livermorium

288

1,2

162,5

moscovium

289

1,1

ytterbium

173,0

102

1,2

lutetium

175,0

103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

Er zijn nog meer verzamelnamen voor groepen elementen. Zo worden alle elementen met een atoomnummer hoger dan 92, het element

uraan, ook wel de ‘transuranen’ genoemd. Dat zijn radioactieve elementen: instabiele atomen die snel vervallen. Radioactieve

elementen zoals uranium worden in kerncentrales gebruikt als brandstof, maar produceren ook heel wat radioactief afval..

De verwerking van radioactief afval is en blijft een probleem waar nog

geen oplossing voor gevonden werd. In Vlaanderen wordt radioactief

PSE.indd 274

afval van de kerncentrale in Doel in gebetonneerde vaten opgeslagen bij Belgoprocess in Dessel.

28/01/2022 09:35

Maar ook wereldwijd blijft radioactief afval en de

verwerking ervan de politieke discussie voeden. Hoewel kernenergie qua uitstoot

(van bv. CO2) de ‘schoonste’ manier is om elektriciteit

op te wekken, kunnen we

radioactief kernafval niet eeuwig blijven produceren en stockeren. Toch zijn er nog lang niet genoeg windmolens, zonnepanelen en

waterkrachtcentrales om de hoeveelheid geproduceerde elektriciteit te compenseren en zo de productie van kernafval een halt toe te

roepen. Een kernuitstap zal immers opgevangen moeten worden door zogenaamde groene stroom.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

129

OPDRACHT 4 Vul de tabel aan met behulp van het PSE. Symbool

Naam element

neon fosfor lithium ijzer

Behoort tot de groep

Ontdek via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal enkele nuttige toepassingen van elk element in het

dagelijks leven.

WEETJE

Wil je op het volgende feestje uitpakken met een origineel nummer?

Scan de QR-code en ontdek het lied The Elements.

130

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

THE ELEMENTS

2.2 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

OPDRACHT 5

Bekijk de lewisstructuur en vul de tabel aan. 1

Bekijk het PSE. Boven elke kolom van de a-groepen staat de lewisstructuur van de elementen uit die kolom (groep) weergegeven. Ia 1 IIa 2

2,1

atoomnummer (Z)

1,0

1,5

beryllium

6,94

9,01

0,9

3 Na

24,31

0,8

1,0

IVb 4

1,3

1,6

1,5

1,8

scandium

titaan

vanadium

chroom

mangaan

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

55,85

1,2

1,4

1,8

1,9

2,2

1,9

1,6

4,0

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

1,5

1,8

2,1

2,5

Al-

silicium

fosfor

zwavel

chloor

28,09

30,97

32,07

35,45

1,8

neon

26,98

1,6

2,0

2,4

Ga gallium

germanium

Se seleen

broom

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

79,90

2,2

1,9

1,7

1,8

arseen

1,9

molybdeen

technetium

ruthenium

rhodium

palladium

Ag zilver

cadmium

indium

Sn tin

antimoon

telluur

jood

95,94

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

1,5

1,7

1,9

2,2

1,9

1,8

1,9

2,0

Xe xenon

131,3

2,2

Ba barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

Re renium

osmium

iridium

platina

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

polonium

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

209

210

0,7

7 Fr

francium

223

0,9

1,1

104

105

106

107

108

109

110

goud

111

113

112

114

115

Fl-

116

actinium

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

227

261

262

266

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

1,1

1,2

Pm Sm

lanthaniden

cerium

praseodymium

140,1

actiniden

1,3

neodymium

140,9

1,5

promethium

144,2

1,4

samarium

(145)

1,3

europium

150,4

1,3

gadolinium

151,9

1,3

1,2

terbium

157,3

(1,2)

dysprosium

158,9

1,2

holmium

erbium

164,9 99

162,5 98

167,3 100

1,2

Tm thulium

168,9 101

oganesson

289 1,1

Yb ytterbium

173,0 102

radon

222

226,0

1,1

Rn 118

radium

astaat

117

krypton

6 Cs

Kr 83,80

2,5

92,91

1,3

2,1

niobium

zink

argon

39,95

2,8

koper

Cl-

58,93

nikkel

20,18

3,0

aluminium

91,22

1,1

zirkonium

koolstof

Co kobalt

1,9

IIb 12

3,5

88,91

cesium

yttrium

0,9

ijzer

1,9

Ib 11

3,0

87,62 56

VIlIb 10

strontium

0,7

2,5

85,47

1,6

rubidium

VIIa 17

boor

5 Rb

VIa 16

10,81

VIlIb VIlIb 8 9

40,08 1,0

1,6

VIIb 7

calcium

VIb 6

kalium

0,8

1,5

Vb 5

2,0

39,10 37

IIIb 3

Va 15

4,00

magnesium

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

Mg magnesium

22,99

IVa 14

helium

24,31

1,2

natrium

naam

lithium

1,2

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN) 12

waterstof

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

1,2

Lu lutetium

175,0 103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

251

252

257

258

No 259

Lr 262

Leid daaruit het antwoord af om de tabel verder aan te vullen. Nummer en naam a-groep

Aantal elektronen in de buitenste schil

Ia alkalimetalen

IIIa aardmetalen

Va stikstofgroep

VIIa halogenen

2 4 6 8 (2 voor periode 1)

PSE.indd 274

28/01/2022 09:35

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

131

Je merkt dat Mendelejev het belangrijk vond om elementen met hetzelfde

aantal elektronen in de buitenste schil onder elkaar in groepen te plaatsen. TIP Niet vergeten: elk atoom is elektrisch neutraal

(aantal negatief geladen

elektronen = aantal positief geladen protonen).

Atomen zijn het meest stabiel als hun buitenste schil volledig gevuld is met

acht elektronen (of twee als er maar één schil is). Ze streven er dan ook naar

om die buitenste schil volledig te maken, de zogenaamde edelgasconfiguratie. Met uitzondering van de twee elementen van de eerste periode betekent die

edelgasconfiguratie dus dat ze acht elektronen hebben op de buitenste schil. De edelgasconfiguratie wordt daarom ook wel de octetstructuur genoemd, al zou voor waterstof en helium ‘duetstructuur’ een beter gekozen term zijn.

De edelgasconfiguratie kan bekomen worden door extra elektronen aan te

trekken of elektronen af te staan.

Door elektronen (negatief geladen deeltjes) op te nemen of af te staan, Afb. 41 Elektrisch neutraal atoom

krijgt het atoom zelf een lading. Het atoom is niet langer elektrisch neutraal, want het aantal protonen is niet langer gelijk aan het aantal elektronen. We spreken nu niet langer over een atoom maar over een ion. Een geladen atoom wordt een ion genoemd.

Negatief geladen ionen worden anionen genoemd en bevatten meer

elektronen dan protonen. De atomen hebben elektronen opgenomen.

•

Dit anion draagt als lading 2–

Afb. 42 Dit anion draagt als lading 2–.

•

132

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Positief geladen ionen worden kationen genoemd en bevatten meer

protonen dan elektronen. De atomen hebben elektronen afgegeven.

Dit kanion draagt als lading 2+

Afb. 43 Dit kation draagt als lading 2+.

Een atoom zal altijd de makkelijkste weg kiezen om de edelgasconfiguratie te bekomen, zoals het voorbeeld van natrium en chloor aantoont.

Natrium heeft één elektron in de buitenste schil en kan een octetstructuur bereiken door: • •

één elektron af te staan;

zeven elektronen op te nemen.

Het natriumatoom kiest de gemakkelijkste weg: met één elektron minder wordt de voorlaatste schil nu de buitenste schil en bereikt het atoom de

Z = 11 N = 12

edelgasconfiguratie.

Z = 11 N = 12

Na+

Afb. 44 Natrium: van atoom tot ion

Ion

Atoom aantal protonen

neutraal

positief

aantal elektronen

lading

elektronenconfiguratie

2, 8, 1

2, 8

Met dat ene elektron (negatief geladen deeltje) minder wordt tegelijkertijd

het positieve natriumion gevormd: Na+.

Merk op dat het natriumion, dat we nu noteren als Na+, dezelfde elektronenconfiguratie krijgt als het edelgas neon. Na+

281 28

Chloor heeft zeven elektronen in de buitenste schil, om een volledige buitenste schil te bekomen kan het: •

•

één elektron opnemen;

zeven elektronen afstaan.

Ook chloor kiest voor de makkelijkste oplossing en zal één elektron (negatief geladen deeltje) opnemen.

Z = 17 N = 18

Afb. 45 Chloor: vanCl atoom tot ion

Z = 17 N = 18

Cl–

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

133

Atoom

Ion

neutraal

negatief

aantal protonen aantal elektronen

lading elektronenconfiguratie

2, 8, 7

2, 8, 8

Chloor zal daarom het negatieve chloride-ion vormen, of kortweg Cl–.

Het chloride-ion, dat we nu noteren als Cl–, krijgt door de opname van een Cl–

2878

288

extra elektron de configuratie van het edelgas argon.

Metalen, zoals natrium, zijn dus geneigd om elektronen af te staan, terwijl

de niet-metalen er heel graag extra elektronen zouden bij willen. De mate

waarin een atoom er naar streeft om extra elektronen op te nemen noemen we de elektronegativiteit van een element. De elektronegativiteit of EN-

waarde is een getal tussen 0,7 en 4, dat we ook bij elk element op het PSE terugvinden, in de rechterbovenhoek. atoomnummer (Z)

1,2

symbool

elektronegatieve waarde (EN)

naam

magnesium

24,31

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>

Door het streven naar een volledige buitenste schil gaat een atoom

elektronen afstaan of opnemen. Het bereikt zo de configuratie van het

dichtstbijzijnde edelgas in het periodiek systeem. Daarom spreken we van een edelgasconfiguratie.

De mate waarin een atoom ernaar streeft om extra elektronen op te nemen, noemen we de elektronegativiteit (EN) van een element.

OPDRACHT 6

Vergelijk de EN-waarde van elk element in het PSE. Hoe verandert de EN-waarde binnen één periode?

Hoe verandert de EN-waarde binnen één groep?

Waar staan dan de meest elektronegatieve elementen op het PSE?

Waar staan de minst elektronegatieve (of elektropositieve) elementen?

134

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

WEETJE De Amerikaan Linus Carl Pauling (1901-1994) was de

allereerste scheikundige die de term elektronegativiteit

gebruikte. Aan het element dat het hardst elektronen naar zich toe kan trekken (fluor) kende Pauling een EN-waarde

van 4,0 toe. De overige elementen werden vergeleken met fluor en kregen een overeenkomstige elektronegativiteit, tussen 0,7 en 4,0. De elektronegativiteit is dus specifiek

voor elke atoomsoort.

OPDRACHT 7

Vul de juiste gegevens aan en schrap wat niet past.

•

Welke ionen vormen de atomen om de edelgasconfiguratie te bereiken? Magnesium zal

•

Stikstof zal

•

Aluminium zal

•

Neon zal

Zuurstof zal

elektronen opnemen / afstaan en een

•

Zwavel zal

Lithium zal

elektronen opnemen / afstaan en een

elektronen opnemen / afstaan en

ion vormen.

elektronen opnemen / afstaan en een

•

elektronen opnemen / afstaan en een

ion vormen.

elektron opnemen / afstaan en een

ion vormen.

TIP Denk eraan dat je het aantal

elektronen in de buitenste schil van elk atoom kunt afleiden

uit de plaats in het periodiek systeem.

OPDRACHT 8

Schrap wat niet past.

In anionen is het aantal protonen kleiner / groter dan het aantal elektronen.

• •

In kationen is het aantal protonen kleiner / groter dan het aantal elektronen.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

135

•

Elementen uit groep Ia geven 1 elektron af en vormen een ion met lading 1+.

•

Elementen uit groep IIa geven 2 elektronen af en vormen een ion met lading 2+.

•

Elementen uit groep IIIa geven 3 elektronen af en vormen een ion met lading 3+.

Elementen uit groep Va nemen 3 elektronen op en vormen een ion met

•

lading 3–.

•

Elementen uit groep VIa nemen 2 elektronen op en vormen een ion met lading 2–.

Elementen uit groep VIIa nemen 1 elektron op en vormen een ion met

•

lading 1–.

•

Elementen uit groep VIIIa vormen geen ionen, zij hebben al de edelgasconfiguratie.

Dit overzicht vormt een zeer belangrijke basis om later chemische formules te schrijven.

` Maak oefening 2 t/m 5 op p. 147.

Opgelet, er worden twee belangrijke afspraken gemaakt: Ia 1

IIa 2

2,1

atoomnummer (Z)

1,0

lithium

1,5

3 Na

natrium

0,8

24,31

0,8

5 Rb

rubidium

calcium

0,7

Ba barium

132,9

7 Fr

francium

223

0,9

1,2

yttrium

1,1

lanthaan

138,9

1,1

Vb 5

1,4

niobium

91,22

tantaal

178,5

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

chroom

dubnium

1,1

cerium

molybdeen

actiniden

1,3

1,7

1,9

technetium

2,2

bohrium

266

hassium

264 1,1

praseodymium

neodymium

140,9 1,5

meitnerium

1,4

samarium

(145) 93

1,3

2,2

darmstadtium

1,3

röntgenium

europium

gadolinium

151,9 1,3

VIIa 17

copernicium

1,8

Sn tin

114,8 1,8

1,8

Tl-

nihonium

1,2

terbium

(1,2)

flerovium

dysprosium

158,9 97

holmium

164,9 99

erbium

167,3 100

jood

xenon

131,3

2,2

astaat

radon

210

222

117

livermorium

209

118

tennessine

oganesson

289 1,2

Tm thulium

289 1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0 102

168,9 101

126,9 85

289 1,2

polonium

288 1,2

162,5 98

moscovium

289 67

krypton

83,80

2,5

127,6 2,0

79,90

telluur

116

209,0 115

Fl-

287

285

bismut

207,2 114

lood

204,4

1,9

broom

78,96

121,8

argon

39,95

2,8

seleen

2,1

chloor

35,45 35

antimoon

Cl2,4

thallium

1,9

neon

20,18 3,0

zwavel

74,92

118,7 82

fluor

32,07

arseen

19,00 2,5

72,64

indium

113

2,0

fosfor

germanium

4,0

zuurstof

30,97 33

P 1,8

3,5

16,00 2,1

Si 28,09

kwik

157,3 96

1,7

stikstof

14,01 15

silicium

69,72

200,6

gallium

Hg 112

1,9

272

Ga 49

112,4

goud

1,6

cadmium

197,0 111

Al-

195,1

150,4 94

zilver

1,7

1,8

26,98

zink

12,01 14

aluminium

65,38 48

107,9 79

281 1,2

Pm Sm

promethium

268

144,2 92

1,9

3,0

koolstof

1,5

koper

platina

110

1,6

63,55

106,4 2,2

IIb 12 30

Cu 47

palladium

277 1,2

2,2

192,2 109

1,9

nikkel

iridium

190,2 108

2,2

Ib 11 29

58,69 46

102,9

osmium

186,2

seaborgium

rhodium

renium

107

ruthenium

2,2

1,9

boor

58,93

2,5

10,81 13

VIlIb 10 28

kobalt

101,1 1,9

1,9

ijzer

55,85 44

98 75

54,94

183,9

1,8

VIlIb VIlIb 8 9 26

mangaan

wolfraam

106

175,0 103

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

251

252

257

258

259

262

1 1

1,5

95,94

140,1

1,8

262

VIIb 7 25

52,00

180,9

105

radium

lanthaniden

1,5

1,6

92,91

hafnium

104

1,6

zirkonium

1,3

VIb 6

50,94

1,6

vanadium

47,87

88,91

1,5

titaan

44,96

137,3

IVb 4

scandium

0,9

1,3

87,62

cesium

0,7

1,0

strontium

6 Cs 87

40,08

85,47

1,0

kalium

39,10

IIIb 3

magnesium

22,99

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

1,2

VIa 16

4,00 2,0

24,31

9,01

0,9

Va 15

helium

magnesium

beryllium

6,94

naam

IVa 14

1,2

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

waterstof

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

De overgangselementen laten we nog even links liggen, voorlopig

onthouden we dat deze elementen uit de b-groepen bijna allemaal een 2+ ion gaan vormen.

De elementen uit kolom IVa (C: koolstof, Si: silicium, Ge: germanium,

Sn: tin en Pb: lood) worden ook overgeslagen. Die elementen kunnen immers twee kanten uit om tot een edelgasconfiguratie te komen: 4 elektronen opnemen en dus een 4– ion vormen, of 4 elektronen afstaan en een ion met lading 4+ vormen. Vaak zullen zij 4+ ionen vormen.

136

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

PSE.indd 274

28/01/2022 09:35

2.3 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE? Vaak maakt men in een periodiek systeem ook nog een indeling in metalen en niet-metalen door de vakjes anders in te kleuren (bij een blanco PSE is dat niet gebeurd).

Als we over metalen spreken denk je vast aan ijzer, koper …

Of misschien heb je een wat duurdere smaak en denk je aan zilver, goud …

Er bestaan natuurlijk nog veel meer metalen die je regelmatig tegenkomt in

het dagelijks leven, denk maar aan aluminium en chroom in je fiets, en bij de auto van je ouders.

OPDRACHT 9

Kleur de metalen in het periodiek systeem van de elementen rood en de niet-metalen blauw. Je leerkracht helpt je de juiste indeling te maken. Ia 1 1

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN IIa 2

2,1

atoomnummer (Z)

VA 1,0

1,5

lithium

beryllium

6,94

9,01

0,9

3 Na

24,31

0,8

1,0

IIIb 3

1,3

IVb 4

1,6

1,5

VIlIb VIlIb 8 9

1,8

1,9

IIb 12 1,9

1,6

3,5

4,0

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

1,5

1,8

2,1

2,5

Al-

silicium

fosfor

zwavel

chloor

26,98

28,09

30,97

32,07

35,45

1,6

1,8

2,0

neon

20,18 3,0

aluminium

2,4

Ar argon

39,95 2,8

vanadium

chroom

mangaan

Co kobalt

nikkel

Zn zink

gallium

germanium

arseen

seleen

broom

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

74,92

78,96

79,90

5 Rb

1,4

1,8

1,9

2,2

1,9

1,7

1,8

1,9

2,5

niobium

molybdeen

technetium

ruthenium

rhodium

palladium

Ag zilver

cadmium

indium

Sn tin

antimoon

telluur

jood

92,91

95,94

101,1

102,9

106,4

107,9

112,4

114,8

118,7

121,8

127,6

126,9

1,3

1,5

1,7

1,9

2,2

1,9

1,8

2,1

91,22

zirkonium

1,1

88,91

2,2

yttrium

0,9

87,62

strontium

0,7

85,47

1,6

rubidium

1,9

6 Cs

Ba barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

renium

osmium

iridium

platina

Hg kwik

thallium

Tl-

Pb lood

bismut

132,9

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

207,2

209,0

cesium

0,7

7 Fr

francium

223

0,9

1,1

radium

actinium

226,0

227

lanthaniden

actiniden

104

105

Rf 261

107

108

109

110

goud

111

113

112

114

115

Fl-

2,0

Xe xenon

2,2

118

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

nihonium

flerovium

moscovium

livermorium

tennessine

264

277

268

281

272

285

287

289

288

289

1,2

(1,2)

1,2

radon

222

117

266 1,1

210

seaborgium

131,3 86

astaat

209

262 1,1

83,80 54

polonium

116

krypton

dubnium

1,2

oganesson

289 1,1

1,2

neodymium

promethium

samarium

europium

gadolinium

terbium

dysprosium

holmium

erbium

praseodymium

cerium

thulium

ytterbium

lutetium

140,1

140,9

144,2

(145)

150,4

151,9

157,3

158,9

162,5

164,9

167,3

168,9

173,0

175,0

6 7

106

rutherfordium

titaan

koper

Cl-

47,87

ijzer

44,96

1,2

boor

10,81 13

Ib 11

3,0

VIlIb 10

scandium

VIIb 7

2,5

40,08

1,0

1,6

helium

calcium

VIb 6

VIIa 17

39,10

0,8

1,5

Vb 5

VIa 16

kalium

2,0

magnesium

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

magnesium

22,99

Va 15

4,00 5

24,31

1,2

natrium

naam

IVa 14

1,2

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

waterstof

0 18

1,3

1,5

1,4

Pm Sm

1,3

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

247

251

252

257

258

259

262

neptunium

plutonium

americium

238,0

237

244

243

103

247

uraan

231,0

102

curium

protactinium

101

232,0

100

thorium

Metalen en niet-metalen kunnen van elkaar worden onderscheiden door

enkele specifieke eigenschappen. We onderzoeken enkele in de volgende opdrachten.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

137

OPDRACHT 10

Beantwoord de vragen. 1

Waar bevinden zich de niet-metalen in het PSE?

Hadden de ionen van deze elementen een positieve of negatieve lading?

Waar vind je de metalen voornamelijk in het PSE?

Hadden de ionen van deze elementen een positieve of negatieve lading?

OPDRACHT 11

Sorteer de metalen en de niet-metalen. 1 2

Je leerkracht heeft een aantal stoffen klaargezet. Van welke stoffen denk je dat het metalen zijn? Haal ze ertussenuit. Noteer waarom jij denkt dat het om een metaal gaat.

Met andere woorden: van welke eigenschappen heb je gebruikgemaakt?

OPDRACHT 12 DEMO

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen stroom geleiden. 1

Werkwijze

Verbind een testlamp met een stroombron.

• •

Sluit de stroomkring door de connectoren

lampje

met de stof te verbinden.

 Lampje brandt: stof geleidt stroom.  Lampje brandt niet: stof geleidt geen stroom.

stof

stroombron

Afb. 46

138

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Wat neem je waar? Zet een kruisje in de juiste kolom. Stof

Lampje brandt

Lampje brandt niet

ijzer (Fe) lood (Pb) octazwavel (S8) distikstof (N2, de lucht aanwezig) koper (Cu) grafiet (C) Wat kun je hieruit besluiten?

OPDRACHT 13 DEMO

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen warmte geleiden door een metalen en een glazen staaf in de vlam van een bunsenbrander te houden.

metaal

glas

Afb. 47

Wat neem je waar?

Wat kun je hieruit besluiten?

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

139

OPDRACHT 14

Bekijk de tabel en los de vragen op. Metalen Smeltpunt (°C)

Kookpunt (°C)

ijzer

1 538

2 750

dijodium

octazwavel

113

–218

–183

koper

1 085

2 566

distikstof

–210

–196

–259

–253

chroom

839

1 860

1 485

3 550

4 827

–101

–35

platina

1 772

3 850

lood

327

natrium kalium

calcium goud

1 740

–39

kwik

357

884

774

2 675

1 064

2 807

Smeltpunt (°C)

Kookpunt (°C)

113

184

dizuurstof

diwaterstof

koolstof - diamant

444

koolstof - grafiet

3 652

tetrafosfor

dichloor

4 827

–7

dibroom

276

Markeer de stoffen die bij kamertemperatuur vast zijn met rood, vloeibaar met groen en gasvormig met

geel. 2

Stof

Niet-metalen

Vergelijk de verschillende stoffen in de tabel aan de hand van hun smelten kookpunten.

Wat valt er op bij de metalen?

Welke aggregatietoestand hebben ze bij kamertemperatuur?

Stofeigenschappen metalen

geleiden de elektrische stroom

geleiden de elektrische stroom niet

plooibaar, rekbaar, pletbaar,

niet plooibaar, niet rekbaar, niet

zacht

smeedbaar

goede warmtegeleiders glanzend uitzicht

vaste stoffen op kamertemperatuur (met uitzondering van kwik, een vloeibaar metaal)

` Maak oefening 6 t/m 9 op p. 148.

140

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Stofeigenschappen niet-metalen (met uitzondering van grafiet) broos

pletbaar, niet smeedbaar slechte warmtegeleiders meestal dof uitzicht

meestal vloeibaar of gasvormig, maar kunnen ook vast zijn

OPDRACHT 15

Herken de metalen. Op de Olympische Spelen kun je drie soorten medailles

winnen. Uit welke metalen zijn die medailles vervaardigd? Schrijf ook het symbool erbij, als je dat kent. •

medaille voor de winnaar:

•

medaille voor de derde:

medaille voor de tweede:

OPDRACHT 16 ONDERZOEK

•

Hoe kun je metalen herkennen? Voer het labo uit op p. 227.

Opgelet, brons komt niet als zuivere stof voor in het PSE. Het is ook geen zuivere

stof, maar een mengsel van verschillende metalen. Metalen worden vaak gemengd

om de eigenschappen ervan te verbeteren, dat noemen we legeren van metalen. Misschien heb je zelf of samen met je team ook al ooit een medaille of trofee

gewonnen. Helaas, je beker of medaille was niet vervaardigd uit echt goud of zilver,

in het beste geval waren ze verguld of verzilverd. Een dun laagje van een edelmetaal

bedekt dan de stalen medaille.

WEETJE

Naast legeren wordt er ook vaak gebruikgemaakt van adhesie, de goede

hechtende eigenschappen van metaal. Een metaal wordt dan bedekt met een laagje van een ander metaal. Dat noemen we galvaniseren, een techniek om metalen meer glans te geven (verzilveren, vergulden,

chromeren …) of te verhinderen dat ze roesten (verzinken van ijzer). Net als bij legeren, wordt er zo geprobeerd om de eerder nadelige

eigenschappen van sommige metalen tegen te werken. Omdat een stalen medaille niet glanst, wordt ze bijvoorbeeld bedekt met een laagje goud.

Zo wordt ook ijzer vaak bedekt met een laagje zink om het roesten tegen te gaan.

Metalen worden vaak gemengd tot een legering om de eigenschappen ervan te verbeteren. Dat noemen we legeren.

Er staan heel veel metalen in het PSE: van de 112 elementen in het PSE dat bij dit leerschrift zit, worden er meer dan 75 % tot de metalen gerekend.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

141

WEETJE Hoewel men vaak spreekt over

een gouden ring, gaat het ook hier over een legering. Puur goud is

immers te zacht en wordt daarom gelegeerd met andere metalen

zoals nikkel, zink, koper … Juweliers drukken het gehalte van goud uit in de eenheid karaat (1/24ste, 24 karaat is dus zuiver goud).

Edelgassen behoren ook tot de niet-metalen.

Metalen die elektronen afstaan, krijgen dus een positieve lading: ze vormen kationen. Metalen worden daarom ook elektropositief genoemd. Niet-

metalen nemen elektronen op: ze vormen anionen en zijn elektronegatief.

Elementen die elektronen afstaan om tot de edelgasconfiguratie te komen,

noemen we elektropositief; ze vormen kationen. Doorgaans zijn dat metalen.

Elementen die elektronen opnemen om tot de edelgasconfiguratie te komen,

noemen we elektronegatief; ze vormen anionen. Doorgaans zijn dat niet-

metalen.

142

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

THEMASYNTHESE

Het periodiek systeem van de elementen GROEPEN EN PERIODEN IN HET PERIODIEK SYSTEEM

Het periodiek systeem van de elementen = een tabel waarin alle elementen gerangschikt zijn volgens oplopende atoommassa

kolommen: groepen

• •

rijen: perioden

gegroepeerd volgens hun

•

chemische eigenschappen

die chemische eigenschappen

•

zijn het gevolg van het aantal

elektronen in de buitenste schil aantal: 18

8 a-groepen  elk een naam:

alkalimetalen

IVa:

koolstofgroep

schillen in het atoommodel aantal: 7

10 b-groepen

 één verzamelnaam: overgangselementen

Ia:

komen overeen met het aantal

•

IIa:

IIIa: Va:

VIa:

VIIa:

aardalkalimetalen aardmetalen

stikstofgroep

zuurstofgroep halogenen

VIIIa/0: edelgassen (of nulgroep)

THEMA 04

THEMASYNTHESE

143

WAAROM LIJKEN ATOMEN GRAAG OP EEN EDELGAS? WAT ZIJN IONEN?

Atomen streven naar stabiele edelgasconfiguratie

elektronen afstaan

elektronen opnemen

geladen atomen = IONEN

–ionen: niet-metalen

•

elektronegatief

•

+ionen:

•

elektropositief

vaste stoffen bij

kamertemperatuur

(uitgezonderd kwik)

specifieke eigenschappen: - glanzen

- geleiden de stroom en de warmte

- plooibaar

- smeedbaar - legeerbaar

�

•

metalen

afhankelijk van de elektronenconfiguratie



verschil in ionlading per groep van elementen

ANDERE INDELINGEN IN HET PSE

We gebruiken ook verzamelnamen voor transuranen en zeldzame aarden voor bepaalde groepen van elementen. Met kleurschakeringen worden vaak ook subgroepen zoals metalen en niet-metalen in het PSE onderscheiden.

BEKIJK DE KENNISCLIP

144

THEMA 04

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis • • • •

Ik kan toelichten hoe en waarom een atoom een ion vormt. Ik kan toelichten hoe een ion aan zijn lading komt.

Ik kan toelichten waarom metalen positieve ionen en niet-metalen negatieve ionen vormen.

Ik kan een verband leggen tussen de plaats van een element in het PSE en de eigenschappen (massa, elektronenconfiguratie, EN-waarde ...) ervan.

2 Onderzoeksvaardigheden

Ik kan het PSE gebruiken om eigenschappen van atomen en ionen af te leiden,

•

Ik kan metalen herkennen aan de specifieke eigenschappen.

•

ook op basis van atoomnummer, massagetal en lewisformule.

Ik kan elementen ordenen en plaatsen op de tabel.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

THEMA 04

CHECKLIST

145

CHECK IT OUT

Ontdek de Mendelejev in jezelf! Sinds 2016 is het PSE vervolledigd met 118 gekende elementen. Het edelgas met atoomnummer 118 kreeg officieel de naam Oganesson en symbool Og. De naam werd afgeleid van de naam van de Russische onderzoeker. Denk nu niet dat je het element vroeg of laat in handen krijgt. De atomen Oganesson komen niet voor in de aardkorst, ze

worden kunstmatig gemaakt door extra fusies van andere atomen en bestaan slechts luttele milliseconden omdat ze radioactief zijn.

Naar: www.destandaard.be 1

Scan de QR-code en ontdek het volledige artikel, of bekijk het videofragment bij het

onlinelesmateriaal. LEES HET ARTIKEL

2 Kun jij beter dan Mendelejev? Hoe zou jij de indeling van de elementen gemaakt hebben?

Prijkt jouw element in de toekomst op de tabel?

Hoe zou het dan heten?

Het lijkt misschien nog verre toekomstmuziek, maar jouw

kennis van wetenschap kan het begin zijn van een carrière als

(wereldberoemd) kernfysicus!

Door de zeer ingenieuze rangschikking van de elementen in het PSE kun je meteen heel wat

informatie afleiden uit hun plaats. Het PSE bevat eigenlijk een deels verborgen schat aan informatie. De periode geeft ons informatie over het aantal schillen, de groep geeft dan weer informatie over de elektronenconfiguratie. In de derde graad zul je ook leren dat zelfs elke dikkere lijn belang heeft.

146

THEMA 04

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

Vul aan. a

In het periodiek systeem zijn de elementen horizontaal gerangschikt volgens

b In het periodiek systeem zijn de elementen verticaal gerangschikt volgens Vul de tabel aan.

Naam element

chloor

zwavel

calcium

argon

Na C Al P

Naam groep

Vul aan. •

De meeste overgangselementen vormen ionen met lading .

•

Positieve ionen worden ook

•

Negatieve ionen worden ook

genoemd.

Vul aan.

Een element dat een ion vormt met lading 2– zal altijd behoren tot

Een element dat een ion vormt met lading 3– zal altijd behoren tot

Waarom vormen edelgassen geen ionen?

Ionlading

Symbool

Een element dat een ion vormt met lading 2+ zal altijd behoren tot

Een element dat een ion vormt met lading 1+ zal altijd behoren tot

Een element dat geen ionen vormt, zal altijd behoren tot

THEMA 04

AAN DE SLAG

147

Noem minstens vier stofeigenschappen van metalen.

Vul aan. •

•

Metalen vormen altijd positieve ionen, ze zijn .

Niet-metalen vormen altijd negatieve ionen, ze zijn .

Welke zuivere stof is geen metaal maar geleidt toch de stroom?

Wat is het enige metaal dat vloeibaar is bij kamertemperatuur?

` Verder oefenen? Ga naar

148

THEMA 04

AAN DE SLAG

CHEMISCHE BINDINGEN

THEMA 05

CHECK IN

150

VERKEN

151

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd 153

op eenzelfde manier gebonden?

1.1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding? 1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een ionbinding gevormd?

2.1 De ionbinding 2.2 De formule-eenheid van ionverbindingen 2.3 De neutraliteitsregel

153 154 156

156 157 159

` HOOFDSTUK 3: Hoe wordt een atoombinding

gevormd?

3.1 De atoombinding 3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

161 161 164

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding

gevormd?

4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

168 168 170 171

CHECKLIST

172

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

173

AAN DE SLAG

174

OEFEN OP DIDDIT

149

CHECK IN

Alle beetjes helpen! Deze situaties schetsen telkens een probleem. Hoe kun je ervoor zorgen dat de personen alsnog in een comfortabele situatie terechtkomen? Situatie 1

Situatie 1:

Wat kan Kalvin doen zodat zowel hij als Fleur het comfortabel krijgen?

Situatie 2

Kalvin en Fleur Situatie 2:

Wat moeten Jody en Jodi doen om het beiden comfortabel te krijgen?

Jody en Jodi

Situatie 3

Situatie 3:

Wat moeten Ali en Allison doen om het beiden comfortabel te krijgen?

Ali en Alisson

` Is er een gelijkenis tussen deze situaties en de vorming van bepaalde chemische bindingen? We zoeken het uit!

150

THEMA 05

CHECK IN

VERKEN

De samenstelling van een stof OPDRACHT 1

Ken je alle termen nog? Vul in de tweede kolom het nummer van de juiste verklaring in. Term

edelgasconfiguratie element negatief ion samengestelde stof positief ion stof enkelvoudige stof

atoomsoort

de buitenste schil van het atoom is volledig bezet

scheikundige vorm voor materie met een bepaalde chemische samenstelling

kleinste deeltje van een element dat nog alle eigenschappen van het element heeft

ontstaat door het afstaan van elektronen

ontstaat door het opnemen van elektronen

stof opgebouwd uit één element

stof opgebouwd uit meer dan één element

Zet in de afbeelding de juiste letters bij de pijlen.

A de stof water – B het deeltje water – C een atoom waterstof – D een atoom zuurstof TIP

De formule van water is H2O.

Verklaringen

atoom

Verklaring

THEMA 05

VERKEN

151

OPDRACHT 2

Hoe worden ionen gevormd? Vul de zinnen aan en schrap wat niet past. a

Metalen Ze vormen zo positieve / negatieve ionen.

om de edelgasconfiguratie te bereiken.

b Niet-metalen

Magnesium is een metaal / niet-metaal met 2 elektronen op de buitenste schil.

Ze vormen zo positieve / negatieve ionen. Dat atoom zal dus

elektronen

Dat atoom zal dus

elektron

Dat atoom zal dus

elektronen

d Chloor is een metaal / niet-metaal met

Zuurstof is een metaal / niet-metaal met

en zo het ion

elektronen op de buitenste schil.

elektronen

Dat atoom zal dus

VERKEN

vormen.

elektronen op de buitenste schil.

Aluminium is een metaal / niet-metaal met

THEMA 05

en zo het ion

elektronen op de buitenste schil.

om de edelgasconfiguratie te bereiken.

en zo het ion

vormen. vormen.

HOOFDSTUK 1

Zijn deeltjes in een verbinding altijd op eenzelfde manier gebonden? LEERDOELEN Je kunt al:

L het verschil tussen een element en een atoom toelichten;

L toelichten dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie; L begrijpen dat stoffen zijn opgebouwd uit één of meerdere atomen of elementen.

Je leert nu:

L dat de aard van de deeltjes bepaalt welke verbinding gevormd zal worden;

L wanneer een ionbinding tot stand komt;

voorwerpen die uit bepaalde stoffen

zijn gemaakt. Een balpen uit plastic, een kast uit hout, een schrift uit papier. Ook

L wanneer een atoombinding tot stand komt;

Als je om je heen kijkt, zie je allerhande

L wanneer een metaalbinding tot stand komt.

de lucht om je heen bevat allerhande

deeltjes. Al die stoffen zijn opgebouwd uit één of meerdere atoomsoorten.

1.1 Wat is het verschil tussen een binding en een verbinding?

Je weet al dat een stof bestaat uit kleinere deeltjes (stofdeeltjes) die nog steeds de eigenschap van de stof bezitten. Zo bestaat de stof suiker bijvoorbeeld uit allemaal kleine suikerdeeltjes.

Bij edelgassen bestaan die stofdeeltjes uit vrije, losse atomen: het zijn

mono-atomische, enkelvoudige stoffen (bv. Ne). De atomen van edelgassen

hebben een volledig bezette buitenste schil, waardoor ze niet reageren met andere atomen.

Atomen van andere atoomsoorten zullen de stabiele edelgasconfiguratie

proberen te bereiken door met elkaar te binden. Zo ontstaan nieuwe stoffen die bestaan uit meerdere atomen of ionen: het zijn verbindingen.

Het kunnen polyatomische (meeratomige) enkelvoudige stoffen (bv. Cl2) of samengestelde stoffen (bv. H2O) zijn.

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

153

In thema 2 leerde je al dat enkelvoudige stoffen verbindingen zijn van

atomen of ionen van eenzelfde atoomsoort; samengestelde stoffen zijn verbindingen van atomen of ionen van verschillende atoomsoorten.

De atomen of ionen in een verbinding worden samengehouden door aantrekkingskrachten, die we een (chemische) binding noemen.

Een verbinding is een stof die bestaat uit meerdere atomen of ionen. De binding is de aantrekkende kracht die de atomen of ionen in een verbinding samenhoudt.

OPDRACHT 3

` Maak oefening 1 op p. 174.

Wat is het onderscheid tussen binding en verbinding? Bekijk afbeelding 48 en beantwoord de vragen. Hoeveel bindingen zie je op de afbeelding?

b Hoeveel unieke verbindingen zie je op de afbeelding?

Afb. 48

1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

Naargelang de aard van de atoomsoort (metaal en/of niet-metaal) kunnen

metaal

= ionbinding

metaal +

niet-

verschillende soorten bindingen en verbindingen worden gevormd:

niet-

metaal

niet-

metaal

metaal + metaal

154

THEMA 05

= atoombinding

= metaalbinding

HOOFDSTUK 1

•

In een verbinding opgebouwd uit metalen en niet-metalen worden

•

In een verbinding die bestaat uit één of meerdere soorten niet-metalen,

•

de gevormde ionen samengehouden door een ionbinding. Die stof noemen we een ionverbinding.

worden de atomen samengehouden door een atoombinding. Een stof met enkel atoombindingen noemen we een atoomverbinding.

Als de verbinding uitsluitend is opgebouwd uit één of meerdere soorten metalen, houdt een metaalbinding de gevormde metaalionen samen.

Een stof met enkel metaalbindingen noemen we een metaalverbinding.

OPDRACHT 4

Op welke manier zijn de deeltjes gebonden in een verbinding? Welk soort binding zal gevormd worden bij een verbinding die is opgebouwd uit de volgende elementen? Vul in de tabel eerst de symbolen van de elementen aan en duid daarna het soort binding aan. Zijn de samenstellende Symbolen elementen metalen (M) elementen of niet-metalen (nM)?

calcium en jood

koolstof

koper en tin (samen: brons) magnesium en zuurstof natrium en chloor tin en lood (samen: soldeertin)

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

zink

Soort binding

Verbinding opgebouwd uit de volgende elementen

Het soort binding dat ontstaat, hangt af van de aard van de deeltjes: Soort verbinding

Soort binding

metalen en niet-metalen

ionverbinding

ionbinding

Stof is opgebouwd uit

uitsluitend niet-metalen uitsluitend metalen

atoomverbinding

metaalverbinding

atoombinding

metaalbinding

` Maak oefening 2 t/m 6 op p. 174-175.

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

155

HOOFDSTUK 2 H

Hoe wordt een ionbinding gevormd?

Al-

Cl-

Pm Sm

Am Cm

LEERDOELEN

METALEN

Je kunt al:

NIET-METALEN

ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat

L aanduiden dat tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe metalen en niet-metalen ionen vormen.

Je leert nu:

L hoe een ionbinding wordt gevormd;

stoffen al formules zien staan zoals NaCl, CaCl2 of K2S. Die bevatten symbolen van

elementen, waar soms een getal als subscript bij staat. Wat betekenen die? En waarom staat bij sommige symbolen geen getal?

Al die stoffen zijn ionverbindingen, want ze

L wat een ionbinding is;

Je hebt misschien op het etiket van sommige

L hoe een ionverbinding wordt voorgesteld;

Zoals de naam doet vermoeden, vormen de metalen en niet-metalen ionen. Maar wat

houdt die ionen samen? We zoeken het uit.

L de formule-eenheid van een ionverbinding opstellen.

zijn opgebouwd uit metalen en niet-metalen.

2.1 De ionbinding

Wanneer een metaal met een niet-metaal een binding maakt, zal het metaal één of meerdere elektronen overdragen aan het niet-metaal. Zo ontstaan

positieve en negatieve ionen. Metalen en niet-metalen werken dus samen

om elk apart de edelgasconfiguratie te bereiken. Metalen kunnen het

makkelijkst één of meerdere elektronen ‘missen’, de niet-metalen willen die er graag bij.

Eens de ionen gevormd zijn, zorgen de elektrostatische aantrekkingskrachten tussen de tegengesteld geladen ionen voor een sterke ionbinding tussen de ionen.

Wanneer een ion gevormd wordt, krijgt een metaal het woord

ion achter zijn naam: natrium wordt zo bijvoorbeeld het natriumion.

Een niet-metaal krijgt de uitgang ‘ide’+ ‘ion’ achter zijn stamnaam: chloor wordt zo het chloride-ion. Bij de elementen stikstof, zuurstof en zwavel

krijgt het ion een aparte naam: we spreken dan respectievellijk over het nitride-ion, het oxide-ion en het sulfide-ion.

156

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

Afb. 49 Vorming van een ionbinding tussen natrium en chloor. Natrium staat een elektron af aan chloor. Daardoor ontstaat een positief natriumion en negatief chloride-ion, die beide de edelgasconfiguratie hebben.

Bekijk de video over de ionbinding tussen een natriumion en chloride-ion.

De ionbinding houdt positieve metaalionen en negatieve niet-metaalionen bij elkaar. Ze is het gevolg van de elektrostatische aantrekking tussen

BEKIJK DE VIDEO

tegengestelde ladingen.

2.2 De formule-eenheid van ionverbindingen

We weten nu dat metalen en niet-metalen een ionbinding vormen. Maar in

welke verhouding gebeurt dat en wat bepaalt die verhouding? Hoe stellen we de stof dan voor? neutraal Na atoom

11e-

11p

overdracht van een elektron

verlies van een elektron

Na+ ion 10e11p

18e-

17e17p+ neutraal Cl atoom

opname van een elektron

17p+ Cl- ion

vast natriumchloride of keukenzout NaCl

Afb. 50 Eén ionverbinding zoals keukenzout bestaat uit miljarden positieve en negatieve ionen in één keukenzoutkristal, gerangschikt in een ionrooster.

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

157

Als gevolg van de elektrostatische aantrekkingskracht tussen positieve en negatieve ionen, rangschikken ionen zich op een regelmatige manier. Die

regelmatige rangschikking van positieve en negatieve ionen, samengehouden door ionbindingen, noemen we een ionrooster. Een zoutkristal is opgebouwd uit een ionrooster. Hoeveel positieve ionen en negatieve ionen aanwezig zijn in het ionrooster, hangt af van de grootte van het ionrooster, maar zelfs in

een klein ionrooster zijn het er snel vele miljarden. De kleinste verhouding

waarin de metaal- en niet-metaalionen voorkomen in het rooster, ligt echter vast. Als je het ionrooster van keukenzout of natriumchloride goed bekijkt, dan zie je dat het is opgebouwd uit steeds weerkerende eenheden die bestaan uit 1 natriumion en 1 chloride-ion.

De regelmatige rangschikking van de ionen in het rooster zorgt ervoor dat

het rooster gezien kan worden als een herhaling van een kleinere eenheid.

Die kleinste verhouding van de ionen die zich telkens herhaalt in het rooster, noemen we de formule-eenheid of roostereenheid.

De formule-eenheid schrijven we door de symbolen van de elementen van

de ionen, vergezeld van een index (getal als subscript geschreven). De index geeft het aantal van elk van de ionen in de kleinste herhalende eenheid

weer. Een index van 1 wordt evenwel niet geschreven. Voor keukenzout wordt dat dus: NaCl.

Stoffen die opgebouwd zijn uit positieve en negatieve ionen die in een ionrooster zijn gerangschikt, noemen we ionverbindingen.

Ionverbindingen zijn stoffen opgebouwd uit positieve en negatieve ionen die

afwisselend gerangschikt zijn in een ionrooster.

De ionbinding is de kracht die de ionen samenhoudt. De kleinste herhalende eenheid in het rooster noemen we de formule-eenheid of roostereenheid. Ze wordt voorgesteld door de symbolen van de elementen van de ionen, samen met een index. De index geeft het aantal weer van dat element in

de formule-eenheid.

158

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

2.3 De neutraliteitsregel

In keukenzout is het aantal positieve ionen gelijk aan het aantal negatieve ionen. Dat is echter niet in alle ionverbindingen het geval. OPDRACHT 5

Bekijk de figuur van de zouten natriumjodide en kaliumsulfide. 1

Omcirkel een formule-eenheid in het rooster.

Schrijf de formule-eenheid van deze ionverbindingen.

K+ ion

Na+ ion

I– ion

S2– ion

Formule-eenheid 1:

K2S

index

Formule-eenheid 2:

Hoeveel ionen van elke soort aanwezig zijn in de formule-eenheid is afhankelijk van de lading van de ionen.

De formule van een ionverbinding moet altijd neutraal zijn. We spreken

daarom ook van de neutraliteitsregel: de som van alle positieve en negatieve ladingen moet gelijk zijn aan nul.

Natriumjodide bestaat uit natriumionen en jodide-ionen. De natriumionen dragen een lading 1+ en de jodide-ionen een lading 1–. De lading van 1 natriumion neutraliseert de lading van 1 jodide-ion, daarom is de formule-eenheid NaI.

Kaliumsulfide bestaat uit kaliumionen en sulfide-ionen. De kaliumionen dragen een lading 1+. Er zijn 2 kaliumionen nodig om de lading van het sulfide-ion (2–) te ‘neutraliseren’. Daarom is de formule-eenheid K2S.

Opmerking: We zouden ook kunnen redeneren dat 4 kaliumionen nodig zijn

om de lading van 2 sulfide-ionen te ‘neutraliseren’, maar bij het schrijven van de formule-eenheid werken we steeds met de kleinst mogelijke verhouding.

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

159

OPDRACHT 6

Schrijf de formule-eenheid van een aantal ionverbindingen. Vul de tabel aan.

calciumoxide zinksulfide natriumbromide kaliumoxide magnesiumsulfide aluminiumfluoride

Mg Al Al

Formule-eenheid

Ionen

S F

aluminiumoxide

Elementen

Stof

Om te bepalen welke indexen geschreven worden in een formule-eenheid

gebruiken we de neutraliteitsregel: de som van de lading van de positieve ionen en negatieve ionen moet aan elkaar gelijk zijn. Die indexen worden in de kleinst mogelijke verhouding geplaatst. De index ‘1’ wordt niet

geschreven.

160

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

samenstelling van de ATMOSFEER

HOOFDSTUK 3

Hoe wordt een atoombinding gevormd?

20.95%

zuurstofgas

Ar 0.000009 % 0.0018 % 0.0005 % 0.0001 % 0.038 %

LEERDOELEN

78.08%

Je kunt al: vormen omdat ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat niet-metalen elektronen willen opnemen.

Je leert nu:

stikstofgas

L beschrijven dat atomen verbindingen

0.93% Argon

xenon neon waterstofgas krypton koolstofdioxide

CO2

Onze atmosfeer bestaat uit 78 % stikstofgas (N2),

21 % zuurstofgas (O2) en 0,03 % koolstofdioxide (CO2).

Al die stoffen zijn opgebouwd uit niet-metalen. Stoffen die uitsluitend uit niet-metalen zijn

L hoe een atoombinding wordt gevormd;

opgebouwd, noemen we atoomverbindingen. Je hebt

L hoe een molecule wordt voorgesteld door

al geleerd dat niet-metalen elektronegatief zijn en

een molecuulformule;

de edelgasconfiguratie willen bereiken door extra

L hoe we moleculen voorstellen door een

elektronen op hun buitenste schil op te nemen. Maar

hoe kunnen twee niet-metalen, die allebei elektronen willen opnemen, de edelgasconfiguratie bereiken?

structuurformule.

zuurstofgas

3.1 De atoombinding

Om te begrijpen hoe niet-metalen elkaar helpen om elk apart de

edelgasconfiguratie te bereiken, kijken we even naar waterstofgas, dat

opgebouwd is uit twee waterstofatomen. Beide waterstofatomen hebben

1 elektron op de eerste (en tevens enige) schil en streven naar een volledig bezetting van de buitenste schil: 2 elektronen.

Beide waterstofatomen willen echter een elektron opnemen en geen van beide atomen is bereid om elektronen over te dragen. De twee

waterstofatomen kunnen de edelgasconfiguratie bereiken door een

gemeenschappelijk elektronenpaar te vormen. Deze twee elektronen worden gedeeld en kunnen nu bij beide atomen gerekend worden, waardoor de buitenste schil van de beide waterstofatomen volledig is gevuld.

Afb. 51 Vorming van een molecule H2: een atoombinding ontstaat door het gemeenschappelijk stellen van een elektronenpaar.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

161

Dit gemeenschappelijk elektronenpaar wordt de atoombinding of de

covalente binding genoemd. Ze wordt voorgesteld door een streepje tussen beide atomen: het bindend elektronenpaar.

Deeltjes van een stof opgebouwd uit niet-metalen die door atoombindingen aan elkaar gebonden zijn, vormen samen een apart deeltje: het zijn

individuele moleculen. Bij een ionverbinding spreken we niet over moleculen, omdat de ionen niet uniek aan elkaar gelinkt zijn maar een steeds herhalende eenheid in een rooster vormen. WEETJE De naam ‘covalente binding’ komt van het Latijnse ‘co’ en ‘valere’:

samen van tel zijn, gelijkwaardig zijn. Het slaat dus op het feit dat de twee gemeenschappelijke elektronen de atomen stevig aan

elkaar binden. In sommige boeken of bronnen gebruikt men vooral

de naam ‘covalente binding’, in andere hanteert men het synoniem ‘atoombinding’. Je zorgt er dus best voor dat je ze beide goed kent.

Omdat er maar één atoombinding tussen twee atomen zit, spreken we van

een enkelvoudige atoombinding. De voorstelling van de manier waarop de

atomen aan elkaar gebonden zijn, noemen we de structuurformule.

Andere elementen, zoals zuurstof, streven naar een edelgasconfiguratie met 8 elektronen op de buitenste schil. De molecule zuurstofgas is opgebouwd

uit 2 atomen O. Je zag al dat het element zuurstof 6 elektronen heeft op de buitenste schil, waarvan 2 ongepaarde elektronen. Je leerde al in thema 3 hoe de elektronen verdeeld worden over het symbool van het element:

eerst individueel, vanaf het vijfde elektron als een paar. Om aan 8 elektronen te geraken op de buitenste schil, zal elk ongepaard elektron van een

zuurstofatoom een bindend elektronenpaar vormen met een ongepaard

elektron van het andere zuurstofatoom. Zo ontstaat in de structuurformule een dubbele atoombinding tussen beide atomen.

Afb. 52 De vorming van een molecule zuurstofgas

Atomen van het element stikstof beschikken over 3 ongepaarde elektronen

en 1 vrij elektronenpaar op hun buitenste schil. In een molecule opgebouwd uit 2 stikstofatomen zal elk ongepaard elektron van een stikstofatoom

een bindend elektronenpaar vormen met een ongepaard elektron van het andere stikstofatoom. Zo ontstaat een drievoudige atoombinding in de structuurformule.

Afb. 53 De vorming van een molecule stikstofgas

162

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

Koolstofdioxide (CO2), een belangrijk broeikasgas in de atmosfeer, bestaat uit

twee soorten niet-metalen: 2 zuurstofatomen en 1 koolstofatoom.

De zuurstofatomen hebben elk 6 elektronen op de buitenste schil, waarvan 2 ongepaard. Het koolstofatoom heeft 4 ongepaarde elektronen in de buitenste schil. Door het vormen van gemeenschappelijke bindende

elektronenparen kan elk atoom ook de edelgasconfiguratie bereiken.

In deze molecule heeft elk zuurstofatoom nog twee vrije elektronenparen.

Afb. 54 De vorming van een molecule CO2

Een stof enkel opgebouwd uit niet-metalen noemen we een atoomverbinding.

De bindingen die de niet-metalen aan elkaar binden, worden atoombindingen of covalente bindingen genoemd.

Een atoombinding ontstaat door de vorming van een gemeenschappelijk elektronenpaar.

Tussen twee atomen kunnen enkelvoudige, dubbele of drievoudige

atoombindingen voorkomen. De structuurformule geeft aan op welke manier de

OPDRACHT 7

atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn.

Teken de structuurformule van de moleculen.

TIP

Vul in de tabel aan hoeveel atoombindingen je in

Wil je de notatie met

elk van de moleculen aantreft.

de lewisstructuur opfrissen? Scan de QR-code.

waterstofsulfide (H2S)

stof

NOTATIE LEWISSTRUCTUUR

chloorgas (Cl2)

water (H2O)

structuurformule

aantal atoombindingen stof

methaangas (CH4)

ammoniak (NH3)

waterstofchloride (HCl)

structuurformule

aantal atoombindingen

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

163

3.2 De molecuulformule van atoomverbindingen

Moleculen zijn opgebouwd uit meerdere atomen van niet-metalen

die verbonden zijn door een atoombinding. Maar hoe stellen we een atoomverbinding voor met een formule? OPDRACHT 8

Bepaal de bouw van een atoomverbinding.

Bekijk hieronder de voorstellingen van de stof mierenzuur (een kleurloze stof die zuur smaakt), glucose (een witte, vaste stof die zoet smaakt) en keukenzout. Beantwoord de vragen.

O H

Afb. 55 Mierenzuur

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

C H

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

O H

Afb. 56 Glucose

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Afb. 57 Keukenzout

Welke stof of welke stoffen zijn atoomverbindingen?

Wat stel je vast als je de bouw van een atoomverbinding vergelijkt met een ionverbinding?

Welke stof is een ionverbinding?

Vul in de tabel aan hoeveel atomen van elk element zich in een stofeenheid mierenzuur en glucose

bevinden.

Mierenzuur

elementen

aantal atomen van elk element

164

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

Glucose

WEETJE Als mieren bedreigd worden, proberen ze een

wondje te bijten in hun belager, waar ze dan met

hun achterlijf mierenzuur in spuiten. Dat is pijnlijk,

want mierenzuur is een corrosieve stof. Ook andere organismen zoals bijen, wespen, hommels en

brandnetels gebruiken dat zuur ter verdediging.

De moleculen van mierenzuur en glucose zijn beide opgebouwd uit de

elementen koolstof, waterstof en zuurstof, maar ze bevatten een verschillend aantal atomen. De samenstelling van een molecule wordt weergegeven door de molecuulformule. De molecuulformule geef je weer door de symbolen

van de elementen te noteren, samen met een index: zo krijgt de formule een kwalitatief en een kwantitatief aspect.

De index is het getal dat weergeeft hoeveel atomen van elk element

aanwezig zijn in 1 molecule. Ze wordt rechts onder het symbool van het element genoteerd.

De molecuulformule van een atoomverbinding ziet er gelijkaardig uit als

de formule-eenheid van een ionverbinding. De formule-eenheid geeft echter de verhouding tussen de elementen weer in het ionrooster (bv. NaCl), terwijl

de moleculeformule de werkelijke samenstelling weergeeft van één molecule

van de stof (bv. H2O).

Een stof waarvan een molecule bestaat uit x atomen van element A, y atomen van element B en z atomen van element C, stellen we dus voor als AxByCz.

TIP

Net zoals bij de formule-eenheid van ionverbindingen, wordt het getal 1 als index niet geschreven.

Atoomverbindingen zijn stoffen opgebouwd uit moleculen. Moleculen bestaan

uit een welbepaalde combinatie van twee of meer atomen die tot verschillende atoomsoorten kunnen behoren. De molecuulformule bestaat uit de symbolen van de atoomsoorten die ze bevat, vergezeld van een index die het aantal atomen van elke atoomsoort weergeeft.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

165

OPDRACHT 9

Schrijf de molecuulformule van atoomverbindingen. 1

Noteer de molecuulformules van de stoffen in de tabel. Aantal atomen van verschillende atoomsoorten in de molecule

Molecuulformule

8 zwavelatomen

2 waterstofatomen, 1 zwavelatoom, 4 zuurstofatomen

1 waterstofatoom, 1 stikstofatoom, 3 zuurstofatomen

6 koolstofatomen, 8 waterstofatomen, 7 zuurstofatomen 2 joodatomen

Schrijf met behulp van de gegeven structuren de molecuulformule van paracetamol (pijnstiller) en cafeïne (blauw = stikstof; rood = zuurstof; zwart = koolstof; wit = waterstof). Molecuulformule:

Molecuulformule: H

C N

Afb. 58 Paracetamol

H Afb. 59 Cafeïne

De moleculen van een vaste stof, zoals glucose, kunnen zich ook ordenen in een rooster. Een dergelijk rooster noemen we een molecuulrooster.

Bij atoomverbindingen kunnen ook zogenaamde atoomroosters voorkomen, zoals bij koolstof. Doordat koolstof over 4 ongepaarde valentie-elektronen beschikt, kunnen miljarden koolstofatomen zich met elkaar verbinden tot

twee- of driedimensionale netwerken (op elk ‘knooppunt’ van het netwerk bevindt zich dan een koolstofatoom).

Koolstof komt in de natuur als vaste, enkelvoudige stof in twee

verschijningsvormen voor: grafiet en diamant. Grafiet bestaat uit een

opeenstapeling van tweedimensionale netwerken, waarin elk koolstofatoom gebonden is aan 3 andere. Diamant bestaat uit een driedimensionaal netwerk waarin elk koolstofatoom gebonden is aan 4 andere.

166

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

Afb. 60 Koolstof in verschijningsvorm grafiet

Afb. 61 Koolstof in verschijningsvorm diamant

Bij vaste stoffen die uit moleculen zijn opgebouwd, zijn de moleculen op een regelmatige manier gerangschikt in een molecuulrooster.

Sommige elementen, zoals koolstof, vormen enkelvoudige stoffen en kunnen

atoomroosters vormen. In een atoomrooster zijn een groot aantal atomen met atoombindingen verbonden tot twee- of driedimensionale netwerken.

` Maak oefening 7, 8 en 9 op p. 176-178.

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

167

HOOFDSTUK 4

Hoe wordt een metaalbinding gevormd? Je kunt al:

LEERDOELEN

L beschrijven dat atomen streven naar de edelgasconfiguratie; L beschrijven hoe tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L beschrijven hoe tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat metalen elektropositief zijn. Je leert nu:

In films zie je soms nog hoe een smid met een hamer en aambeeld een

gloeiend hete staaf tot een zwaard

klopt. Maar in tegenstelling tot een stuk glas, splijt het metaal niet.

L hoe metaalatomen in een metaal als stof gebonden zijn;

IJzer moet je smeden als het heet is.

L de eigenschappen van enkele metalen te verklaren aan de hand van hun bouw.

Hoe komt dat? En waarom draagt

een smid die metaal bewerkt altijd dikke handschoenen?

4.1 De metaalbinding

Metaalatomen hebben maar een beperkt aantal elektronen op hun

buitenste schil. Metalen proberen de edelgasconfiguratie te bereiken door de elektronen van hun buitenste schil af te staan. Daarom zijn metalen elektropositief. Maar hoe kunnen meerdere metaalatomen met elkaar

binden, als alle atomen hun elektronen willen afstaan?

Bij kamertemperatuur hebben bijna alle metalen de vaste aggregatietoestand. In de vaste aggregatietoestand zijn metaalatomen op een

regelmatige manier gerangschikt in een metaalrooster en ze geven daarbij de

vrij bewegende elektronen die tot geen enkel metaalion behoren positieve metaalionen

Afb. 62 Een metaalrooster is opgebouwd uit positieve metaalionen en een zee van vrij bewegende elektronen.

elektronen van hun buitenste schil af. Het metaalrooster is dus opgebouwd uit positieve metaalionen met daartussen een zee van elektronen. Die

elektronen kunnen zich vrij tussen de positieve metaalionen bewegen en

vormen als het ware een lijm die alles in het metaalrooster stevig bij elkaar houdt. Er zijn sterke elektrostatische krachten tussen de negatieve en

positieve ladingen in het metaalrooster, de coulombkrachten, die het geheel bij elkaar houden: de metaalbinding. Die metaalbinding is een zeer sterke binding.

Vaste metalen als zuivere stof zijn opgebouwd uit miljarden ionen van

eenzelfde atoomsoort. De formule van een dergelijke stof stellen we voor 168

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

door het symbool van de atoomsoort.

WEETJE

Het Atomium is een van de gekendste monumenten in Brussel.

Het werd in 1958 gebouwd in het kader van de Wereldtentoonstelling in Brussel (Expo 58). De metalen constructie bestaat uit 9 bollen en stelt de herhalende eenheid van het metaalrooster van ijzer voor

(weliswaar 165 miljard keer vergroot). De bollen zijn van aluminium

gemaakt omdat aluminium beter bestand is tegen verwering (corrosie) dan staal. Hoewel het de bedoeling was om de constructie na zes

maanden af te breken, besloot men ze te laten staan omwille van haar

populariteit.

TIP

De betekenis van de naam of het symbool van een atoomsoort kan verschillen naargelang de context:

‘Een dakgoot is gemaakt uit zink’: hier bedoelt men de stof zinkmetaal.

• • •

‘Zink heeft 2 elektronen op de buitenste schil’: hier bedoelt men het element of de atoomsoort zink, namelijk alle zinkatomen.

‘Zink draagt twee elektronen over aan chloor’: hier bedoelt men dat 1 atoom zink 2 elektronen afstaat.

Metalen in vaste aggregatietoestand bestaan uit een metaalrooster. In een metaalrooster bevinden zich positieve metaalionen en een zee van vrij

bewegende elektronen, afkomstig van de buitenste schil van de metaalatomen. De aantrekkingskrachten tussen de positieve ionen en de vrij bewegende

elektronen vormen de metaalbinding. De metaalbinding is een sterke binding. De formule van een metaal als zuivere stof bestaat uit het symbool van het metaal.

TIP Ontdek meer over de roosters en hun toepassingen via de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

169

4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

Veel specifieke eigenschappen van metalen die je in thema 4 zag, kunnen nu verklaard worden op basis van hun bouw.

Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit. Elektriciteit is namelijk

De hoge massadichtheid (massa per volume-eenheid) van metalen is een

De meeste metalen hebben een hoog smeltpunt en kookpunt, omdat de

Metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat ze allemaal zijn opgebouwd

de beweging van geladen deeltjes, en in een metaalrooster kunnen elektronen vrij bewegen.

gevolg van de zeer dichte, compacte stapeling van de metaalionen in het rooster.

Afb. 63 Elektriciteitsleidingen zijn gemaakt van koper.

metaalbinding een sterke binding is. Het kost dus veel energie om de metaalbindingen in een rooster te verbreken.

uit positieve ionen. De positieve ionen kunnen ten opzichte van elkaar

verschuiven en elkaars plaats innemen zonder dat ze elkaar afstoten, wat ervoor zou zorgen dat het rooster breekt of splijt.

Bekijk deze boeiende video over metalen.

MEER INFO METALEN

Afb. 64 Metaalbindingen: metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat de ionen elkaars plaats kunnen innemen.

Heel wat eigenschappen van metalen, zoals geleidbaarheid van elektriciteit en warmte, massadichtheid, hoog smelten kookpunt, vervormbaarheid kunnen verklaard worden op basis van de bouw van metalen.

` Maak oefening 10 en 11 op p. 179.

170

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

THEMASYNTHESE

OVERZICHT: SOORTEN BINDINGEN

metalen

Soort binding

metaalbinding

Soort verbinding

metaalverbinding

Bouw van de stof

metaalrooster met positieve ionen en vrije elektronen

atoombinding of covalente binding

Na, K, Fe

ionverbinding

ionrooster met positieve en

negatieve ionen

atoomverbinding

moleculen met atomen verbonden door

gemeenschappelijk elektronenpaar

NaCl, K2S

O2, H2O

Maak zelf een schema.

ionbinding

niet-metalen

Enkele voorbeelden

metalen en niet-metalen

Soort element

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 05

THEMASYNTHESE

171

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik kan beschrijven wat het verschil is tussen een binding en een verbinding.

•

Ik kan aangeven dat een atoombinding bestaat uit een gemeenschappelijk

•

• •

•

Ik kan bepalen in welke gevallen een ionbinding, atoombinding of metaalbinding wordt gevormd.

elektronenpaar.

Ik kan een onderscheid maken tussen enkelvoudige, dubbele of drievoudige binding.

Ik kan beschrijven wat een ionbinding, atoombinding en metaalbinding is.

Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding

beschrijven.

•

Ik kan de bouw van een ionverbinding, atoomverbinding en metaalverbinding met

elkaar vergelijken.

2 Onderzoeksvaardigheden •

Ik kan bepalen of een stof een ionverbinding, atoomverbinding of

•

Ik kan de neutraliteitsregel gebruiken om de formule-eenheid van een

•

metaalverbinding is.

Ik kan de formule-eenheid in een ionrooster aanduiden. ionverbinding te schrijven.

•

Ik kan de formule-eenheid van een ionverbinding en de molecuulformule van een atoomverbinding schrijven.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

172

THEMA 05

CHECKLIST

CHECK IT OUT

Alle beetjes helpen! Net zoals mensen elkaar kunnen helpen, doen atomen dat ook. Alle atomen streven een volledige bezette buitenste schil na.

Denk even terug aan de drie situaties in de CHECK IN. Over welk soort bindingen gaat het daar? Vul aan. Situatie 1

schil helpen atomen met een bijna volledige

bezette buitenste schil, door elektronen naar hen over te dragen. Zo gaf in het voorbeeld op p. 150 Kalvin zijn dekentje af aan Fleur, net zoals een kalium een elektron overdraagt aan fluor. Soort binding: Situatie 2

Atomen met weinig elektronen op hun buitenste

Twee atomen die elk een bijna volledig bezette

buitenste schil hebben, zullen elkaar helpen door elektronen met elkaar te delen. Net zoals Jody en

Jodi een deken delen om het warm te krijgen, gaan twee jood-atomen elektronen delen.

Soort binding: Situatie 3

Twee atomen met weinig elektronen op hun

buitenste schil, staan beide hun elektronen af.

Die elektronen bewegen vrij van het ene ion naar

het andere, en het ‘spel’ van de elektronen houdt alles samen.

Soort binding:

Een metaal en een niet-metaal vormen een ionbinding, waarbij het metaal één of meer elektronen

afstaat en een positief ion vormt; terwijl het niet-metaal die extra elektronen opneemt en een negatief ion vormt, zo konden ook Kalvin en Fleur elkaar helpen. Twee niet-metalen delen een elektronenpaar en gaan een atoombinding aan, net als Jodi en Jody. Metaalatomen kunnen ook onderling een

metaalbinding aangaan door alle positieve metaalionen te vormen, net als Ali en Allison deden.

THEMA 05

CHECK IT OUT

173

AAN DE SLAG

Vul de tabel aan om een overzicht te maken van de bouw van stoffen. Kies uit:

enkelvoudig – mono-atomisch – verbinding – samengesteld

Opgelet! sommige begrippen kun je meermaals gebruiken. Aantal atomen

Stof

Aantal verschillende atomen

Stof

Welk soort binding zal gevormd worden tussen een verbinding die is opgebouwd uit de elementen in de tabel? Omcirkel het juiste antwoord.

Symbolen van de opbouwende elementen in de verbinding K Br

Soort binding

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Cu Sn

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Na Cl

ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Zn Al Mg Cu Au Ag

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

Welke soort binding is aanwezig in de stoffen? Vul de juiste kolom aan.

KBr – Mg – Al2O3 – MgF2 – Fe – propaan (C3H8) – Na2S –

Ionbinding

Metaalbinding

THEMA 05

Atoombinding

174

zwaveldioxide (SO2) – Cu – S8 – H2O

AAN DE SLAG

Tussen welke atomen ontstaat een atoombinding? C&H

Na & Br C & Fe H&O

S & Cl

Zn & Cu Welke bindingen treffen we aan in een deeltje SO3? atoombindingen

metaalbindingen ionbindingen

Schrijf de formule-eenheid van de ionverbindingen. Stof

Elementen

aluminiumsulfide

kaliumsulfide calciumbromide natriumfluoride

magnesiumchloride

natriumoxide

Formule-eenheid

magnesiumjodide

Ionen

THEMA 05

AAN DE SLAG

175

Schrijf de molecuulformule van de stoffen. (zwart = C; rood = O; blauw = N; wit = H)

H C

H O

P H

176

THEMA 05

AAN DE SLAG

O H

Vul de tabel aan met de structuurformule en geef aan hoeveel atoombindingen er in elke verbinding of molecule zitten. stof

waterstofsulfide (H2S)

chloorgas (Cl2)

waterstofchloride (HCl)

structuurformule

stof

zwaveldichloride (SCl2)

tetra (CCl4)

waterstoffluoride (HF)

structuurformule

stof

ethyn (C2H2)

aantal atoombindingen

structuurformule

aantal atoombindingen

THEMA 05

AAN DE SLAG

177

Los het kruiswoordraadsel op. Let op: gebruik ook begrippen uit de weetjes. Horizontaal

Verticaal

Een voorstelling van het aantal atomen

Positief ion

4 8

van elke soort in een atoomverbinding

Binding tussen C en H

Binding tussen Na en F

10 Het hebben van een volledig bezette buitenste schil

12 Positieve en negatieve ionen zitten

Een deeltje dat bestaat uit een welbepaald aantal atomen, die met een atoombindingen aan elkaar hangen

Een schematische voorstelling die weergeeft

welke atomen aan elkaar gebonden zijn in een molecule

Vaste metalen bestaan uit positieve metaalionen die gerangschikt zitten in een ...

in een ... ionrooster

Alle atomen van eenzelfde soort

14 Negatief ion

15 Binding tussen Fe en Fe

Kracht die twee atomen/ionen samenhoudt

11 Geladen atoom

13 Geladen deeltjes die vrij bewegen in een metaalrooster

3 5

178

THEMA 05

AAN DE SLAG

In welke stof zitten deeltjes in een atoomrooster? ijzermetaal grafiet

diamant CO2

CaI2

Welke formules stellen een structuurformule, molecuulformule of formule-eenheid voor?

Noteer het nummer van de formule bij het juiste begrip.

AIBr3

Ca3N2

NH3

K2O

Structuurformule

Molecuulformule

C3H4O3

Formule-eenheid

` Verder oefenen? Ga naar

THEMA 05

AAN DE SLAG

179

Notities

180

THEMA 05

KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE

THEMA 06

182

VERKEN

183

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

185

CHECK IN

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie

genoteerd?

189

2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen

189 190

2.3 Wet van behoud van massa

195

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties

als energiebron?

3.1 Chemische energie 3.2 Exo-energetische reacties 3.3 Endo-energetische reacties

197 197 199 202 206

CHECKLIST

208

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

209

AAN DE SLAG

210

OEFEN OP DIDDIT

181

CHECK IN

Waarom rijst brood? Als je een brood bakt, is het rijzen van het deeg belangrijk om een luchtig brood te krijgen. Maar wat gebeurt er dan eigenlijk precies? We testen welke reactie/stof ervoor zorgt dat brood rijst. WAT HEB JE NODIG?

balans – erlenmeyer – proefbuis – ballon – maatcilinder – één koffielepel bakpoeder – 10 mL azijn HOE GA JE TE WERK?

Plaats de erlenmeyer, de proefbuis en de ballon (die je eerder al eens opblies) naast elkaar op de balans.

Breng met behulp van de maatcilinder 10 mL azijn in de proefbuis.

5 6 7

Breng de balans op nul door te tarreren.

Breng een koffielepel bakpoeder in de erlenmeyer. Plaats de proefbuis in de erlenmeyer.

Plaats de ballon zoals op afbeelding 65 op de erlenmeyer.

Weeg het geheel en noteer de totale massa voor de reactie in de tabel, in de kolom ‘Eigen meting’. WAT VERWACHT JE?

Schrap wat niet past.

Afb. 65

Nadat de stoffen bij elkaar zijn gebracht, zal de gemeten massa lager / gelijk / hoger zijn. WAT GEBEURT ER?

•

Kantel de erlenmeyer, waardoor de azijn in contact komt met het bakpoeder. Je merkt dat er een chemische

•

Verwijder de ballon en leg hem op de balans. Noteer de massa.

Bereken het verschil in massa voor en na de reactie.

•

reactie optreedt. Weeg het geheel en noteer de totale massa na de reactie in de tabel.

•

Verzamel gegevens van twee andere klasgenoten in de derde en vierde kolom. Wat stel je vast?

Meting

massa voor de reactie (g)

massa na de reactie (g)

verschil in massa voor en na de reactie (g)

massa na verwijderen ballon (g) HOE ZIT DAT?

Eigen meting

Meting klasgenoot 1

Meting klasgenoot 2

Welk gas zorgt voor het rijzen van het brood? Misschien kan dit helpen: bakpoeder bevat een stof met formule NaHCO3.

Welke belangrijke wet geldt tijdens een chemische reactie en heb je nu bewezen tijdens deze proef?

` Wat gebeurt er tijdens een chemische reactie? ` Welke wetten zijn geldig tijdens een chemische reactie?

` Hoe kan een chemische reactie nuttig zijn voor ons? Wanneer vormt ze een probleem?

182

THEMA 06

CHECK IN

VERKEN

Energiebronnen in de natuur OPDRACHT 1

Wat weet je nog over energiebronnen uit de lessen natuurwetenschappen? 1

Welke energiebron herken je? Vul aan.

Komt de beschikbare energie rechtstreeks uit een chemische reactie? Kruis aan. Energiebron

De beschikbare energie …

komt uit een chemische reactie.

komt niet uit een chemische reactie.

komt uit een chemische reactie.

komt niet uit een chemische reactie.

komt uit een chemische reactie.

komt niet uit een chemische reactie.

komt uit een chemische reactie.

komt niet uit een chemische reactie.

komt uit een chemische reactie.

komt niet uit een chemische reactie.

Bekijk de applet waarin de verschillende energiebronnen eenvoudig worden voorgesteld.

BEKIJK DE APPLET

THEMA 06

VERKEN

183

OPDRACHT 2

Bekijk de energieomzettingen op de afbeeldingen. Duid aan welke energieomzetting er plaatsvindt bij de volgende afbeeldingen. Er zijn meerdere antwoorden mogelijk.

stralingsenergie

chloroplast

CO2 + H2O

C6H12O6 + O2

stralingsenergie  chemische energie chemische energie  stralingsenergie

thermische energie  chemische energie stralingsenergie  thermische energie

celademhaling chemische energie

ATP

thermische energie

mitochondrium Afb. 66 De energiecyclus

fotosynthese

chemische energie  elektrische energie chemische energie  kinetische energie

thermische energie  chemische energie chemische energie  thermische energie

Afb.67 Energieomzetting

184

THEMA 06

VERKEN

Stoffen bezitten chemische energie. Chemische energie kan omgezet worden in andere energievormen, en omgekeerd.

HOOFDSTUK 1

Wat is een chemische reactie? LEERDOELEN Je kunt al: en een samengestelde stof toelichten;

L de formule van zuurstofgas (O2) toelichten.

Je leert nu:

L het principe van een chemische reactie begrijpen;

L een chemische reactie duiden als

gemaakt? Misschien heb je tijdens een koude winteravond

marshmallows gekaramelliseerd of chocolademelk verwarmd? Wist je toen dat je twee verschillende wetenschappen beoefende: chemie en fysica? Je hebt met

andere woorden een chemisch of fysisch proces uitgevoerd. • •

Tijdens een chemisch proces worden nieuwe stoffen gevormd.

Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd maar veranderen stoffen eventueel van aggregatietoestand.

een herschikking van atomen.

Heb je met vrienden of familie al eens een kampvuur

L het verschil tussen een enkelvoudige

OPDRACHT 3 DEMO

IJzer en magnesium

Je leerkracht houdt achtereenvolgens een ijzeren spijker en een stukje magnesiumlint met behulp van een klem in de vlam van een bunsenbrander. !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Kijk niet rechtstreeks in de vlam.

Wat neem je waar? Noteer in de tabel.

Waarneming

Afb. 68 Verbranden van magnesium

Soort proces?

ijzeren spijker

chemisch proces

magnesiumlint

chemisch proces

Is dit een chemisch of een fysisch proces? Kruis aan in de tabel.

fysisch proces fysisch proces

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

185

OPDRACHT 4

Beantwoord de vragen. 1

Voer je bij de volgende acties een fysisch of chemisch proces uit? Duid aan en verklaar je antwoord. Actie hout in een kampvuur verbranden

b chocolademelk verwarmen c

marshmallows karamelliseren

chemisch proces fysisch proces

Verklaring

Soort proces

Waarom is ‘marshmallows smelten’ wetenschappelijk niet correct? Leg uit.

WEETJE

fysica

Je leerde een chemisch proces duidelijk onderscheiden van een fysisch proces. Maar net als andere wetenschappen, hebben

chemie en fysica ook verschillende raakvlakken. Zo leerde je in

de vorige thema’s begrippen kennen die ook bij fysica belangrijk

zijn, bv. de relatie elektronen – elektriciteit – geleidbaarheid en de

fysicochemie

biofysica

natuurwetenschappen

biologie

coulombkracht.

chemie

biochemie

Ook chemie en biologie staan niet naast elkaar, maar ondersteunen elkaar. Zo is water het belangrijkste oplosmiddel in ons lichaam,

waarin bv. hormonen verplaatst worden naar de organen. Dat leidt

tot overkoepelende vakken in het hoger onderwijs, zoals biochemie, fysicochemie of biofysica.

Denk dus niet in vakjes, maar bundel de wetenschappen tot één geheel. Ook in de industrie werken verschillende wetenschappers samen. In het filmpje kun je zo’n samenwerking zien

bij ExxonMobil. Je zult merken dat STEM-vakken een centrale rol spelen in het bedrijf.

186

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

Tijdens een chemisch proces ontstaan nieuwe stoffen.

BEKIJK DE VIDEO

Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd. De aanwezige stof verandert bv. van aggregatietoestand.

De verandering die bij een chemisch proces plaatsvindt, noemen we een chemische reactie.

In opdracht 3 heb je bij magnesium een verbrandingsreactie uitgevoerd. Een verbranding is een reactie tussen een stof en zuurstofgas (O2). •

Bij de verbranding van een enkelvoudige stof ontstaat er een binding

tussen het atoom van de enkelvoudige stof en de zuurstofatomen van zuurstofgas. Die gevormde stof wordt een oxide genoemd.

CO2

•

Afb. 69 De verbranding van koolstof

Bij de verbranding van een samengestelde stof zal met elk atoom van de samengestelde stof een oxide gevormd worden. Zo ontstaat bij de

volledige verbranding van methaangas (CH4) koolstofdioxide of CO2 en

water of H2O.

2 O2

CO2

CH4

2 H2O

Afb. 70 De verbranding van methaangas

Een verbrandingsreactie is een reactie tussen een stof en zuurstofgas

waarbij oxiden gevormd worden.

WEETJE

Tijdens een verbrandingsreactie van een brandstof wordt meestal koolstofdioxide (CO2) gevormd. We spreken dan van een volledige verbranding. Tijdens een onvolledige

verbranding wordt er koolstofmonoxide (CO) gevormd. CO ontstaat door een tekort aan zuurstofgas (O2) in de ruimte: niet alle koolstofatomen kunnen binden met voldoende zuurstofatomen, waardoor er naast koolstofdioxide (CO2) ook koolstofmonoxide (CO)

ontstaat. Een slecht functionerende schoorsteen of boiler kan aan de basis liggen van

de vorming van koolstofmonoxide. In het weerbericht wordt vaak gewaarschuwd voor

koolstofmonoxide- of CO-vergiftiging. Koolstofmonoxide is een geurloos gas en wordt vaak ‘de stille doder’ genoemd. Om die reden wordt het aangeraden om CO-melders aan te brengen in een woning.

Tijdens een chemische reactie, zoals een verbrandingsreactie, worden de

aanwezige atomen herschikt. Er worden geen atomen extra gevormd en er verdwijnen geen atomen. Er ontstaan nieuwe stoffen met een specifieke formule.

Een chemische reactie wordt genoteerd in een reactievergelijking, waarbij

een eenrichtingspijl aanduidt welke stoffen worden omgezet en welke stoffen worden gevormd. Formules van stoffen mogen niet aangepast worden in een

reactievergelijking. In opdracht 5 leer je hoe je een chemische reactie noteert in een reactievergelijking.

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

187

OPDRACHT 5

Stel reactievergelijkingen op. 1

TIP

Denk nog eens terug aan de verbrandingsreactie reactievergelijking uit te schrijven.

Een reactievergelijking wordt genoteerd als

natuurlijk variëren.

van magnesium. Probeer stapsgewijs een

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen). Het aantal stoffen voor en na de pijl kan

Noteer het symbool voor magnesium.

b Welke chemische stof voeg je toe bij een verbranding? Noteer de formule.

Het witte poeder dat gevormd is, heeft als formule MgO. Schrijf de reactievergelijking op. 2

+ → 2

Je leerkracht herhaalt de verbrandingsreactie van magnesium (demo-opdracht 3) en voegt water toe aan het witte poeder dat gevormd werd tijdens de verbrandingsreactie. a

Na de proef voegt je leerkracht fenolftaleïne toe aan het gevormde product. Noteer je waarneming.

b De kleur die je observeert, wijst op het ontstaan van een basisch milieu. Door het toevoegen van water is immers een nieuwe stof gevormd, magnesiumhydroxide met als formule Mg(OH)2. Schrijf de reactievergelijking op.

→

Noteer nog eens de twee reactievergelijkingen.

Wat stel je vast met betrekking tot de atomen?

Bij de eerste reactievergelijking waren er al cijfers gegeven in de oplossing. Wat is daarvoor de reden,

denk je?

Tijdens een chemische reactie worden de aanwezige atomen herschikt om zo nieuwe stoffen met nieuwe stofeigenschappen te vormen.

Een chemische reactie wordt genoteerd in een reactievergelijking: gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen)

` Maak oefening 1 op p. 210.

188

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUK 2

Hoe wordt een chemische reactie genoteerd? LEERDOELEN Je kunt al: herschikt worden ter vorming van nieuwe stoffen;

L toelichten dat tijdens een chemische reactie atomen

L toelichten dat een index in een formule van een chemische stof het aantal atomen van dat element in de verbinding weergeeft.

Je leert nu:

L de opbouw van een reactievergelijking begrijpen en de onderdelen aanduiden;

In hoofdstuk 1 heb je geleerd dat de

verandering die plaatsvindt tijdens een

chemisch proces een chemische reactie wordt genoemd. In de opdrachten

L een aflopende reactie herkennen;

L een onderscheid maken tussen een index en een coëfficiënt; L een reactievergelijking in evenwicht brengen door rekening

te houden met behoud van atomen.

heb je telkens een bijhorende

reactievergelijking genoteerd.

Welke onderdelen kun je herkennen in een reactievergelijking?

2.1 Reagentia en reactieproducten

In een reactievergelijking worden de gebruikte stoffen, uitgangsstoffen of

reagentia (enkelvoud: reagens) omgezet en worden andere stoffen gevormd:

de reactieproducten.

WEETJE

In de toekomst zul je leren

In een reactievergelijking wordt gebruikgemaakt van een enkele

eenrichtingspijl (→) die de overgang aanduidt van de reagentia naar de reactieproducten. Zo wordt aangeduid dat zeker één reagens volledig

omgezet wordt in reactieproducten: we spreken van een aflopende reactie. Dat wordt benadrukt door de pijl die enkel van links naar rechts wijst. gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen)

dat sommige reacties niet volledig aflopen. Je zult

dan gebruikmaken van een

dubbele pijl ⇄ en we spreken van een evenwichtsreactie.

Let op:

reagentia

reactieproducten

Je mag als pijl niet ⇒ gebruiken. Gebruik ook niet het gelijkheidsteken (=), want de reactieproducten zijn andere stoffen dan de reagentia.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

189

Een reactievergelijking wordt als volgt genoteerd:

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen) reagentia

reactieproducten

OPDRACHT 6

Omcirkel de reagentia met rood.

Omcirkel de reactieproducten met blauw.

Bekijk opnieuw de reactievergelijkingen uit opdracht 5.

2 Mg + O2 → 2 MgO MgO + H2O → Mg(OH)2

OPDRACHT 7

2.2 Wet van behoud van atomen DOORDENKER

Leg uit.

In een reactievergelijking staat soms een getal voor de formule van een reagens of reactieproduct,

bv. 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3

Waarom? Verklaar.

Het getal dat voor een stof in een reactievergelijking geplaatst wordt, is een coëfficiënt of voorgetal. Door het toevoegen van de juiste coëfficiënten in

een reactievergelijking houd je rekening met een belangrijke wet: de wet van behoud van atomen.

De wet van behoud van atomen In een reactievergelijking zijn links en rechts van de reactiepijl evenveel

atomen van elke soort aanwezig. Er worden geen nieuwe atomen gecreëerd, er gaan ook geen atomen verloren.

In deze applet leer je op een eenvoudige manier waarom je coëfficiënten plaatst in een reactievergelijking, bv. door het maken van een croque-monsieur. 190

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

OPEN DE APPLET

OPDRACHT 8

Noteer de volledige reactievergelijking van de verbranding van magnesium. 1

Pas de wet van behoud van atomen toe op de verbranding van magnesium. Wanneer we de reagentia en de reactieproducten in een reactievergelijking schrijven, krijgen we:

In de formule van zuurstofgas staat een 2. Wat is de wetenschappelijke term voor dat getal?

b Hoeveel O-atomen komen er voor: •

c 2

•

bij de reagentia?

bij de reactieproducten?

Mg + O2 → MgO

Is de wet van behoud van atomen voor O gerespecteerd?  Ja  Nee

Opdat een reactievergelijking zou kloppen, worden de getallen voor de formules, de coëfficiënten, aangepast. Het getal 1 wordt niet vermeld. a

Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel O-atomen voorkomen. Mg + O2 →

MgO

 Ja  Nee

Pas de coëfficiënten aan zodat voor en na de pijl evenveel Mg-atomen voorkomen.

Mg + O2 → MgO

Zo krijg je de finale reactievergelijking van de verbranding van magnesium.

b Is de wet van behoud van atomen voor Mg gerespecteerd?

Scan de QR-code. Op deze website kun je een reactie tussen waterstofgas (H2) en zuurstofgas (O2) uitvoeren. Lukt het je om water (H2O) te vormen?

BEKIJK DE WEBSITE

In een reactievergelijking worden altijd de juiste formules van een chemische stof genoteerd. Je hebt in thema 5 geleerd dat een index aangeeft hoeveel atomen van een bepaald element voorkomen in een verbinding.

Een index mag je niet veranderen om het behoud van atomen toe te passen. Een formule is een vaste combinatie van atomen in een molecule.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

191

•

Betekenis van de getallen in een reactievergelijking

Dit getal noem je de coëfficiënt. Het geeft aan hoeveel deeltjes er gaan reageren.

•

Dit getal noem je de index. Het

geeft aan hoeveel atomen van de

voorafgaande atoomsoort per molecule of formuleenheid aanwezig zijn.

Om de wet van behoud van atomen in orde te brengen, moet je in een reactievergelijking de coëfficiënten aanpassen.

De indexen in een formule mag je niet veranderen.

•

3 CO2

OPDRACHT 9

Stel de reactievergelijking van de chemische reactie op.

Waterstofchloride (HCl) reageert met calciumhydroxide (Ca(OH)2), waarbij calciumchloride (CaCl2) en

water (H2O) gevormd worden.

Welke stoffen zijn de reagentia?

Welke stoffen zijn de reactieproducten?

Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

Vul het aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten. Bij de reagentia

Cl O

TIP Bij het plaatsen van coëfficiënten

eindig je met het gelijkstellen van de O- en de H-atomen.

Je merkt dat het behoud van Ca in orde is. Plaats coëfficiënten zodat het behoud van Cl in orde is.

Vul het nieuwe aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten. Bij de reagentia

O THEMA 06

Bij de reactieproducten

192

Bij de reactieproducten

HOOFDSTUK 2

Cl O

Plaats coëfficiënten zodat het behoud van O in orde is.

Vul het aantal atomen van elk element in, zowel bij de reagentia als bij de reactieproducten.

Bij de reactieproducten

Wat merk je bij de H-atomen?

10 Noteer de finale reactievergelijking.

OPDRACHT 10

Bij de reagentia

Lees de chemische reacties en beantwoord de vragen. Het stappenplan kan je daarbij helpen.

IJzer reageert met zuurstofgas, waarbij di-ijzertrioxide (Fe2O3) gevormd wordt.

Welke stoffen zijn de reagentia?

Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

Magnesium reageert met waterstofchloride (HCl of zoutzuur), waarbij magnesiumchloride (MgCl2) en

waterstofgas (H2) gevormd worden. a

Welke stoffen zijn de reagentia?

Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

BEKIJK HET STAPPENPLAN

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

193

OPDRACHT 11 DEMO Je leerkracht verbrandt methaangas. Hij of zij leidt methaangas onderaan een omgekeerde trechter binnen via een gasslangetje. Vervolgens wordt de gastoevoer gesloten en laat je leerkracht het gas ontvlammen dat bovenaan de trechter ontsnapt. 1

Wat neem je waar?

Afb. 71

Welke chemische stof wordt verbruikt bij een verbrandingsreactie?

Er is een volledige verbranding. Geef de formule van de twee stoffen die gevormd worden (de formule van methaan is CH4).

Geef de reactievergelijking van de chemische reactie. Pas het behoud van atomen toe.

Je hebt in de vorige opdrachten enkele reactievergelijkingen opgesteld en de wet van behoud van atomen toegepast.

Zo vond je bij opdracht 10: 4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3.

Die coëfficiënten moeten zo laag mogelijk zijn. De reactievergelijking

8 Fe + 6 O2 → 4 Fe2O3 is fout. Alle coëfficiënten kunnen immers gedeeld worden door 2.

Een chemische reactie wordt voorgesteld door een reactievergelijking: reagentia → reactieproducten

Het aantal atomen van elk element moet zowel links als rechts van de pijl

194

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

gelijk zijn (wet van behoud van atomen). Daarom worden coëfficiënten geplaatst voor de formules van de reagentia en reactieproducten. Die moeten zo laag mogelijk zijn.

` Maak oefening 2 t/m 7 op p. 210-211.

2.3 Wet van behoud van massa

OPDRACHT 12 DEMO

Je leerkracht voert de reactie tussen ijzer en zwavel uit. !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

7 g ijzer en 4 g zwavel worden afgewogen.

Observeer de eigenschappen van de stoffen en breng een magneet bij elk van de stoffen. Noteer je waarnemingen. Stof

Eigenschappen

ijzer

zwavel

Magnetisch

 ja  nee  ja  nee

De stoffen worden samen in een kroesje gebracht en verwarmd met de bunsenbrander. Er ontstaat een nieuwe stof, ijzersulfide (FeS). Noteer je waarnemingen. Stof

Magnetisch  ja  nee

reactieproduct (FeS)

Eigenschappen

Noteer je besluit.

Bepaal eens de massa van het reactieproduct. Wat stel je vast?

In thema 3 heb je geleerd dat elk atoom een vaste massa heeft. Die kennis

gecombineerd met de wet van behoud van atomen, leidt direct naar de wet van Lavoisier of de wet van het behoud van massa.

De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk. mreagentia = mreactieproducten

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

195

WEETJE Dat de wet van behoud van massa bijzonder belangrijk is, kun je

illustreren met tal van voorbeelden uit het dagelijks leven. Zo kunnen

er in de natuur noch atomen noch atoomsoorten ‘verdwijnen’ door

chemische processen. Het ontstaan van industrieel afval is dus een

onontkoombaar gevolg van de wet van massabehoud. De chemische industrie houdt zich dan ook steeds bezig met het recycleren van

allerlei restmateriaal. Daarnaast wordt er gezocht naar nieuwe processen om zo weinig mogelijk afval te produceren.

Bekijk de video’s over de rol van

BEKIJK VIDEO 2

BEKIJK VIDEO 1

chemie in de recyclage van stoffen.

De wet van Lavoisier

De totale massa voor en na een chemische reactie is gelijk. mreagentia = mreactieproducten

` Maak oefening 8 t/m 10 op p. 212.

WEETJE

Tijdens een chemische reactie geldt behoud van

massa. Maar geldt ook behoud van volume als we

bijvoorbeeld water en ethanol mengen? Je kunt het

BEKIJK DE PROEF

testen in een simpel proefje.

WEETJE

Lavoisier is niet de enige wetenschapper die een wet definieerde voor een chemische reactie. Zo toonde Proust aan dat stoffen altijd in een vaste massaverhouding met elkaar reageren: de wet van de massaverhoudingen of de wet van Proust.

Die wet heb je toegepast bij opdracht 12: ijzer en zwavel zullen steeds in een

massaverhouding van 7 g : 4 g met elkaar reageren ter vorming van ijzersulfide.

Wanneer bijvoorbeeld 10 g ijzer bij 4 g zwavel wordt gebracht, zal er 3 g ijzer niet

wegreageren. IJzer is in overmaat aanwezig, terwijl zwavel te weinig aanwezig is. In chemie wordt zwavel dan het ‘limiterend reagens’ genoemd. 196

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

Louis Joseph Proust

HOOFDSTUK 3

Welk nut hebben chemische reacties als energiebron? LEERDOELEN Je kunt al: reactie omgezet kan worden naar een andere energievorm;

L toelichten dat chemische energie tijdens een chemische

L toelichten wat de termen synthese, analyse, thermolyse, fotolyse en elektrolyse betekenen.

Je leert nu:

L dat chemische reacties gebruikt kunnen worden als

energiebron voor toepassingen in het dagelijks leven; reacties;

L begrijpen dat de interactie tussen materie en energie kan leiden tot gewenste of ongewenste chemische

reacties.

verwezen naar de verbranding van

magnesium. Het is je zeker opgevallen dat er een fel wit licht verschijnt tijdens de reactie.

Tijdens een chemische reactie kan dus een energievorm (in dit geval licht- of stralingsenergie) vrijkomen, maar waar komt die energie vandaan?

L het verschil duiden tussen exo- en endo-energetische

In dit thema werd al verschillende keren

Welke energievormen zijn er nog?

Kan ook het omgekeerde gebeuren,

met andere woorden kan er tijdens een chemische reactie energie opgenomen worden?

3.1 Chemische energie

Energie kan niet ontstaan, noch gevormd worden. Dat is de wet van behoud van energie, waar je al van hoorde in de lessen fysica. Die wet is ook van

toepassing op een chemische reactie. Wanneer we ons huis verwarmen door

een open haard aan te steken, hebben we geen warmte ‘gemaakt’. De energie is vrijgekomen vanuit het hout: hout is een energiebron. De energie die

een chemische stof bevat, noemen we de chemische energie (of inwendige energie) (E).

Grootheid chemische energie

Symbool

Eenheid

J (joule)

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

197

OPDRACHT 13

Vul de tabel aan. 1

Noteer enkele voorbeelden van energievormen.

Noteer een proces uit het dagelijks leven waarbij die energie beschikbaar wordt.

Voorbeeld uit het dagelijks leven

Energievorm

Bij glowsticks of handwarmers worden stoffen gebruikt om een energievorm

te verkrijgen, respectievelijk licht en warmte.

Tijdens een chemische reactie is er meestal sprake van een verschil in chemische energie in de stoffen voor en na de reactie.

D e reactieproducten bezitten minder chemische energie dan de reagentia.

= er is energie vrijgekomen tijdens de chemische reactie.

•

= exo-energetische reactie

De reactieproducten bezitten meer chemische energie dan de reagentia. = er is energie opgenomen tijdens de chemische reactie. = endo-energetische reactie WEETJE

Sommige reacties zijn energieneutraal, omdat er geen energieverschil

is tussen de energie-inhoud van de reagentia en de reactieproducten. Op die reacties zullen we niet verder ingaan.

Chemische stoffen bezitten een specifieke chemische energie-inhoud of inwendige energie (E).

Tijdens een chemische reactie geldt de wet van behoud van energie: energie

gaat niet verloren of wordt niet bijgemaakt. Energie kan wel worden omgezet van de ene energievorm in de andere of overgedragen van het ene systeem naar het andere.

Tijdens een chemische reactie wordt dus meestal energie afgegeven

(exo-energetische reactie) of opgenomen (endo-energetische reactie). 198

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

3.2 Exo-energetische reacties

Soms is iets zo vanzelfsprekend dat je er niet bij stilstaat: chemische reacties kunnen ons energie leveren. Enkele voorbeelden: • Afb. 72

Tijdens een labo gebruik je een bunsenbrander om een proef uit te voeren (aardgas verbranden).

Voor vuurwerk wordt gebruikgemaakt van verschillende metalen, zoals

aluminium, natrium, magnesium en koper. Die zorgen voor het licht- en knaleffect.

•

Tijdens die chemische reacties komt er energie vrij: we spreken van een

exo-energetische reactie. Uit de wet van behoud van energie kun je dan concluderen dat de reagentia meer chemische energie hebben dan de reactieproducten (ER > EP, de reactie levert energie).

De reactie-energie (∆E) wordt gedefinieerd als het verschil tussen de

chemische energie-inhoud van de reactieproducten (EP) en de chemische

energie-inhoud van de reagentia (ER):

Afb. 73

∆E = EP – ER

Een exo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een negatieve

reactie-energie: er komt energie vrij tijdens de reactie.

exo-energetische reactie: ∆E < 0

Een exo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram.

E (J)

ER reactieenergie

ΔE < 0

Grafiek 1

t (s)

Wanneer warmte vrijkomt, spreekt een chemicus van een exotherme reactie. Een bekende toepassing daarvan is de hotpack. Door het activeren van de hotpack start een exotherme reactie: de omgevingstemperatuur stijgt. THEMA 06

HOOFDSTUK 3

199

TIP Valt het je op dat er altijd geredeneerd wordt vanuit de stoffen?

De term ‘exo’ is afgeleid van het Latijn en betekent ‘uit’. Tijdens een exo-energetische reactie zal dus energie uit de stoffen komen. Kijk je naar de omgeving, dan zal de energie toenemen: bv. de omgevingstemperatuur stijgt. OPDRACHT 14 DEMO

Je leerkracht voert enkele exo-energetische reacties uit. Hij/zij voert de proeven uit.

Noteer je waarneming in de tabel. !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

exotherme reactie

42 °C

25 °C

zoutzuur

magnesium

HCl + NaOH

Afb. 74

Proef 1

•

Voeg bijtende soda-oplossing (NaOH) toe aan de zoutzuuroplossing (HCl). Lees de temperatuur af.

•

Waarneming:

Vul een proefbuis voor 1/3 met zoutzuur (HCl).

Rol het lintje Mg op en breng het in de oplossing. Lees de temperatuur af.

Waarneming:

Welke stof zou er gevormd kunnen zijn tijdens de tweede proef (reactie tussen Mg en HCl)?

WEETJE

Magnesium wordt ook gebruikt

in een vuurstarter. Door met een mes of de bijgeleverde schraper over het magnesium staafje te

schrapen, komen vonken vrij die het vuur kunnen doen starten.

Een tip: gebruik berkenbast, die is zeer geschikt als brandstof.

200

Proef 2

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

Soms is een exo-energetische reactie net iets wat je níet wilt meemaken,

ze worden namelijk ook weleens gebruikt in een foute context. Denk maar

aan de grote hoeveelheid energie die vrijkomt bij de explosie van buskruit. Tijdens die reactie komt er niet alleen warmte vrij, maar ook kinetische energie die grote schade kan aanbrengen.

Een exo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie vrijkomt.

E (J)

reactieenergie

ΔE < 0

Grafiek 2

•

Een reactie waarbij warmte vrijkomt, is een exotherme reactie.

Een exo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd gebruik.

•

t (s)

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

201

3.3 Endo-energetische reacties

Analyse en synthese zijn tegengestelde reacties. Kunnen we dat doortrekken

naar energie-reacties? We weten nu dat sommige chemische reacties energie leveren: ze zijn exo-energetisch. Wanneer we die reacties omdraaien, zal er

energie nodig zijn om de reactie uit te voeren. Tijdens zo’n reacties wordt er dus energie opgenomen: het zijn endo-energetische reacties.

Uit de wet van behoud van energie kun je concluderen dat de reagentia

minder chemische energie hebben dan de reactieproducten (ER< EP). In de OPDRACHT 15

eerste graad heb je al kennisgemaakt met zo’n reactie: de fotosynthese.

Bekijk de chemische reactie en los de vragen op. 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Welk biologisch proces wordt hier weergegeven?

Welke energievorm wordt er gebruikt tijdens de reactie?

Kruis de juiste uitspraak aan.

Fotosynthese is een exo-energetische reactie.

Fotosynthese is een endo-energetische reactie.

Een endo-energetische reactie wordt bijgevolg gekenmerkt door een

positieve reactie-energie: er wordt energie toegevoegd tijdens de reactie. Endo-energetische reactie: ∆E = En - Evoor > 0

Een endo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een

energiediagram.

E (J)

EP reactieenergie ER

Grafiek 3

202

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

t (s)

ΔE > 0

OPDRACHT 16 DEMO

Je leerkracht voert een endo-energetische reactie uit. 1

Je leerkracht voert de proef uit.

Noteer je waarneming in de tabel. Gebruik een thermometer. Proef

• •

Meng enkele citroenzuurkristallen met een beetje bakpoeder in een proefbuis. Voeg eventueel een beetje water toe.

Monitor de temperatuursverandering tijdens de hele proef.

Waarneming:

•

In opdracht 16 daalt de omgevingstemperatuur. De reactie heeft energie nodig om te kunnen plaatsvinden: ze neemt warmte op uit de omgeving.

We spreken dan van een endotherme reactie. Een bekende toepassing is het coldpack.

WEETJE

Bij sporters wordt vaak een zakje ijs gebruikt om bij

een kwetsuur de zwelling tegen te gaan. Zulke zakjes sluiten echter niet goed af rond de kwetsuur en

werken minder efficiënt. Daarom werden coldpacks ontwikkeld. De meeste bevatten een gel die niet

bevriest in een diepvries. Zogenaamde instant

coldpacks bestaan intern uit twee zakjes; in het ene zit water, in het andere ammoniumnitraat (NH4NO3). Wanneer de stoffen bij elkaar

komen, treedt er een endotherme reactie op waardoor de omgeving, in dit geval dus het gebied rond de kwetsuur, kouder wordt.

Net als bij een exo-energetische reactie kunnen bij een endo-energetische reactie niet alleen warmte-energie maar ook andere energievormen

opgenomen worden. Bij bijvoorbeeld een fotolyse start lichtenergie een reactie op.

WEETJE Sommige reacties hebben geen zichtbaar licht nodig, maar

maken gebruik van uv-straling.

Een bekende toepassing heb je misschien al ervaren bij de

tandarts. De uv-lamp die op

een pas behandelde tand wordt geplaatst, zorgt ervoor dat de

vulling uithardt. Dit is een endo-energetische reactie. THEMA 06

HOOFDSTUK 3

203

Naast licht- en warmte-energie kunnen ook andere energievormen een

chemische reactie doen ontstaan. Zo werd er in thema 2 elektrische energie gebruikt om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas (elektrolyse).

Het spontaan initiëren van een reactie door de opname van energie is niet altijd gewenst.

Lichtenergie kan reacties opstarten die nadelig zijn. Voorbeelden:

• •

Stoffen worden vaak bewaard in een bruine fles om te voorkomen dat

licht de chemische stof aantast. Wijn wordt bijvoorbeeld bewaard in een gekleurde fles omdat blootstelling aan zonlicht de wijn een azijnsmaak geeft.

•

Krantenpapier wordt geel als het te lang in de zon ligt.

Lange blootstelling aan licht kan ervoor zorgen dat de lange moleculen

in kunststoffen worden opgebroken in steeds kleinere moleculen. In de volksmond zegt men dat de kunststoffen ‘verduren’, een fenomeen dat vaak voorkomt bij oude pvc-dakgoten. WEETJE

Röntgenstraling kan schadelijk zijn en bijvoorbeeld leiden tot het ontstaan van kanker in ons lichaam. Röntgenstraling wordt in de

medische wereld gebruikt voor het maken van beeldmateriaal van

beenderen of organen. Bij radiologie wordt zo weinig röntgenstraling

gebruikt dat de kans op schadelijke bijwerkingen bij de patiënt vrijwel te verwaarlozen is. Omdat een radioloog wel dagelijks in contact komt

met straling, neemt hij tijdens de behandeling van een patiënt altijd plaats achter een muur met loden platen.

Ook een te hoge temperatuur kan ongewenste reacties opstarten.

Styreen, een belangrijke grondstof voor kunststoffen, breekt af onder

invloed van warmte. Thuis bewaar je voedsel in de koelkast, wijn wordt

dan weer in een donkere kelder opgeslagen.

204

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

Een endo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie wordt opgenomen. E (J)

EP ΔE > 0

reactieenergie

Grafiek 4

•

t (s)

Een reactie waarbij warmte wordt opgenomen, is een endotherme

reactie.

OPDRACHT 17 1

Lees het artikel.

` Maak oefening 11 op p. 212.

Is dit een exotherme of een endotherme reactie? Kruis aan.

Warmtepakken of hot packs stralen gedurende een halfuur tot maximaal een uur warmte uit. Nadien kunnen ze weer gebruiksklaar gemaakt worden door ze ongeveer zes minuten in kokend water te plaatsen.

De heat packs bereiken ongeveer 55 °C en zijn geschikt om bv. spierpijn te verhelpen. De inhoud van de plakken is niet giftig of gevaarlijk. Hij bestaat uit water en natriumacetaat, een stof die ook in voedsel gebruikt wordt.

In elke heat pack zit een muntje en een vloeistof die iets dikker is dan water. Buig je het muntje, dan stolt de vloeistof en wordt er warmte gecreëerd. Na vijftien seconden is de vloeistof veranderd in een halfharde vulling die ongeveer dertig minuten nodig heeft om helemaal hard te worden. Tijdens dit proces blijft de plak warmte uitstralen.

 exotherm  endotherm

Bekijk de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal en ontdek verschillende exotherme en endotherme reacties in het dagelijkse leven.

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

205

THEMASYNTHESE

WAT IS EEN CHEMISCHE REACTIE? Tijdens een chemische reactie worden de aanwezige atomen herschikt ter vorming van nieuwe stoffen.

HOE WORDT EEN CHEMISCHE REACTIE GENOTEERD?

De reactievergelijking

Bij samenvoegen

Behoud van atomen

•

Per atoomsoort is het aantal atomen voor en na de reactie gelijk.

Voor stoffen worden coëfficiënten geplaatst om het aantal atomen per soort gelijk te stellen.

•

• •

reagentia → reactieproducten

206

THEMA 06

THEMASYNTHESE

Na de reactie

Voor de reactie

Behoud van massa

de wet van Lavoisier

De totale massa voor en na een chemische reactie blijft gelijk:

mreagentia = mreactieproducten

THEMASYNTHESE

WELK NUT HEBBEN CHEMISCHE REACTIES ALS ENERGIEBRON? •

Stoffen bevatten een specifieke hoeveelheid energie: de chemische of inwendige energie (E).

•

Er bestaan exo- en endo-energetische reacties.

Chemische reacties kunnen nuttig zijn als energiebron in het dagelijks leven (bv. warmte, elektriciteit), maar

•

kunnen ook nadelig zijn (bv. verduren van materialen). Exo-energetische reactie

Endo-energetische reactie

Een chemische reactie waarbij energie vrijkomt tijdens

Een chemische reactie waarbij energie opgenomen

De reagentia hebben meer chemische energie dan de

De reagentia hebben minder chemische energie dan de

reactieproducten.

ER > Ep

reactieenergie

ΔE < 0

t (s)

Voorbeeld: verbranden van magnesium

ΔE > 0

reactieproducten.

E (J)

wordt tijdens de reactie.

de reactie.

t (s)

Voorbeeld: elektrolyse van water

Mijn samenvatting

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 06

THEMASYNTHESE

207

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken het verschil tussen een chemisch en een fysisch proces.

•

Ik ken het verschil tussen exo- en endo-energetische reacties.

• • •

Ik ken het verschil tussen een coëfficiënt en een index. Ik ken het begrip chemische energie.

Ik ken de termen endotherm en exotherm.

2 Onderzoeksvaardigheden

Ik kan een reactievergelijking opstellen.

•

Ik kan de wet van behoud van massa uitleggen en toepassen.

• • •

Ik kan reagentia en reactieproducten toelichten.

•

Ik kan de wet van behoud van atomen uitleggen en toepassen.

Ik kan een exo- en endo-energetische reactie grafisch weergeven. invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

208

THEMA 06

CHECKLIST

CHECK IT OUT

Waarom rijst brood? CO2-vorming zorgt voor het rijzen van brood, maar er gebeurt zoveel meer. Bekijk de video en beantwoord de vragen.

BEKIJK DE VIDEO

Vul de tabel aan. Wat gebeurt er?

fysisch proces

33 °C

62 °C

100 °C 154 °C

Proces

Temperatuur

chemisch proces fysisch proces

Wat is de formule en de naam van het rijsmiddel in bakpoeder?

chemisch proces

Tijdens de Maillard-reacties ontstaan nieuwe biomoleculen. Kruis aan.

Dit is een analysereactie.

Dit is een synthesereactie.

b Waarvoor zorgen die nieuwe chemische stoffen? c

Kruis aan.

Dit is een exo-energetische reactie.

Dit is een endo-energetische reactie.

d Wat is de naam van de laatste reactie? •

Dit is een analyse / synthese (schrap wat niet past).

Dit is een endo-energetische / exo-energetische reactie (schrap wat niet past).

Op welke temperatuur moet je de oven instellen om dit proces te laten plaatsvinden?

•

Bij het bakken van koekjes ontstaan tijdens de chemische reacties nieuwe stoffen zoals CO2, die zorgen voor het rijzen van het deeg.

Tijdens een chemische reactie geldt de wet van behoud van massa. Omdat er gassen gevormd worden tijdens het bakken van koekjes, zal er massa verloren gaan. De koekjes wegen minder.

Tijdens het bakken zullen eiwitten veranderen van structuur of omgezet worden. Die nieuwe stoffen

zorgen voor de specifieke smaken. Wanneer de koekjes te lang gebakken worden, zullen de eiwitten stukgaan en de koekjes verbranden. En nu maar echt koekjes bakken!

THEMA 06

CHECK IT OUT

209

AAN DE SLAG

Zijn de verschijnselen fysisch of chemisch? Zet een kruisje in de juiste kolom. Verschijnsel

Fysisch

Chemisch

ijzer laten roesten fruit laten rotten

inkt verwijderen met een inktwisser potlood verwijderen met een gom ontkleuren met bleekwater linnen drogen

voedsel verteren boter smelten boter bruinen

ijs smelten en water vormen een blok hout verbranden

groenten gaarkoken

een trui laten verkleuren door langdurige blootstelling aan zonlicht ijzer smelten

Schrijf de chemische reactie uit.

De synthese van waterstofchloride (HCl) uit diwaterstof en dichloor.

Schrijf de chemische reactie uit.

De chemische reactie tussen salpeterzuur (HNO3) en soda (NaOH), waarbij natriumnitraat (NaNO3) en

water gevormd worden.

Schrijf de chemische reactie uit.

De analyse van glucose (C6H12O6) in water en koolstof (karamel).

Vul de reactievergelijkingen aan.

Al + O2 → Al2O3

Al2O3 + Na → Na2O + Al H2S + O2 → H2O + SO2 NH3 → N2 + H2

CO2 + H2O → C6H12O6 + O2 Fe + O2 → Fe2O3 PCl5 → P + Cl2

210

THEMA 06

AAN DE SLAG

Hg + l2 → Hgl

SnS2 → Sn + S

Pb + O2 → PbO

HCl + O2 → Cl2 + H2O

C2H4 + O2 → CO2 + H2O Na2O + H2O → NaOH

Al + PbO2 → Al2O3 + Pb KClO3 → KCl + O2 NH3 + HCl → NH4Cl

NH3 + O2 + → NO + H2O Fe + S → FeS

Cr2O3 + Zn → ZnO + Cr

C12H22O11 → C + H2 + O2

N2 + H2 → NH3

C12H22O11 + O2 → CO2 + H2O

Vul de reactievergelijkingen aan en beantwoord de vragen.

a Bij een onvolledige verbranding van aardgas (bv. bij een gaskachel in een badkamer) wordt het giftige koolstofmonoxide gevormd.

CH4 + O2 → CO + H2O

b Met glucose kan drankalcohol (ethanol) gevormd worden. De zogenaamde ‘moonshiners’, mensen die illegaal alcohol stoken, maken gebruik van deze reactievergelijking.

C6H12O6 → C2H5OH + CO2

c In grotten worden langzaam druipstenen gevormd.

Regenwater dat de grotten binnensijpelt, bevat het

oplosbare Ca(HCO3)2. Door de lage concentratie aan CO2

in de grot treedt een reactie op. Naast CO2 en water wordt daarbij ook het onoplosbare CaCO3 gevormd, waaruit de druipstenen zijn opgebouwd.

Ca(HCO3)2 → CaCO3 + CO2 + H2O

Waarom mag je de indexen bij de formule-eenheden van stoffen niet wijzigen bij het schrijven van een reactievergelijking?

THEMA 06

AAN DE SLAG

211

Een reepje magnesiumlint wordt verbrand. Bij die reactie ontstaat een wit poeder: magnesiumioxide.

De massa daarvan is groter dan die van het oorspronkelijke magnesium. Wil dat zeggen dat de wet van Lavoisier niet geldig is? Motiveer je antwoord.

Pas de chemische reacties aan indien nodig. Welke wet pas je toe?

Hoe heten de getallen die je aanbrengt?

Waarom is een proef waarbij een gas ontstaat minder geschikt om de wet van Lavoisier aan te tonen? Waar moet je op letten? Verklaar.

Vul bij elk verschijnsel het bijbehorende begrip in. Opgelet: een van de gegeven begrippen is niet van

toepassing. Je mag elk begrip slechts één keer gebruiken.

endo-energetisch – endotherm – exo-energetisch – exotherm – fysische reactie a

een vijver die bevriest

b Mg + 2 HCl  MgCl2 + H2 + warmte d thermolyse e

een Mg-lint verbranden (het vrijkomen van licht)

` Verder oefenen? Ga naar

212

THEMA 06

AAN DE SLAG

Notities

LABO'S ` ONDERZOEK 1: Labotechnieken

215

` ONDERZOEK 3: Het smeltpunt van paraffine

219

` ONDERZOEK 2: Massadichtheid (virtueel)

` ONDERZOEK 4: De geleidbaarheid van stoffen ` ONDERZOEK 5: De oplosbaarheid van stoffen

223

` ONDERZOEK 7: Metalen herkennen

227

` ONDERZOEK 6: Scheidingstechnieken

` ONDERZOEK 8: De wet van Lavoisier

` ONDERZOEK 9: Exotherm of endotherm

214

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Massadichtheid (virtueel) 1

Onderzoeksvraag Op welke manier kunnen we experimenteel de massadichtheid van een stof bepalen?

Open de applet met de QR-code.

Hypothese

maatbeker en is

kg/m3.

Ik ken de formule voor massadichtheid, namelijk Benodigdheden

van mijn voorwerp ken, kan ik de massadichtheid berekenen.

Klik op ‘turn fluid into water’. De massadichtheid van water kun je aflezen naast de kg/L =

OPEN DE APPLET

Als ik

OPMERKING: In de applet heb je vervolgens twee opties:

•

(‘mass’) en volume (‘volume’);

ofwel kies je voor een willekeurig voorwerp, waarvan je twee parameters kunt aanpassen: massa

•

ofwel kies je voor een voorwerp dat is opgebouwd uit een welbepaalde zuivere stof.

Wij gaan in dit labo verder met de tweede optie: een voorwerp dat is opgebouwd uit een zuivere stof. Zoek op het internet op wat de massadichtheid van goud is: massadichtheid goud = t (goud) =

We onderzoeken de stof goud ('gold').

kg/dm3 =

kg/m3, of met andere woorden

een kubus met een zijde van 1 dm (of 10 cm) heeft een massa van

Werkwijze + 5

kg.

Waarnemingen

We kennen de theoretische waarde van de massadichtheid van goud en we weten ook dat we de grootheden massa en volume nodig hebben. 1

Op welke manier kunnen we de massa van een voorwerp bepalen?

Gebruik dat toestel in de applet om de massa van het blok goud te bepalen. massa m (goud) =

LABO

ONDERZOEK 2

215

LABO Naam:

klas:

nummer:

Voor het volume ligt het wat moeilijker: het volume van een balk bepaal je immers met de formule

V(balk) = goud te bepalen.

. Maar we hebben nergens een meetlat om de afmetingen van onze blok

Wat we wel kunnen doen, is onze blok goud in de beker met water leggen. We zien dat het volume in de beker stijgt / daalt / constant blijft (schrap wat niet past).

→ Voor het blok goud gaat het volume in de beker van mL naar

mL.

Dat volumeverschil is gelijk aan het volume van het blok dat we in het water plaatsen.

We kunnen nu het volume van het blok goud berekenen:

Verwerking

→ volumeverschil goud = volume blok goud =

We proberen nu de massadichtheid van goud te berekenen. We lossen dat op als een vraagstuk, dus met ‘gegeven’, ‘gevraagd’ en ‘oplossing’. TIP

‑

Denk aan de omzettingen naar SI-eenheden.

Houd rekening met de regels voor beduidende cijfers.

‑

STEM VADEMECUM

Vraagstuk 1 Gegeven -

De massa van het blok goud: m = =

Het volume van het blok goud: V = mL = L = dm3 = m3

Gevraagd

massadichtheid (goud) = t = ?

Oplossing

Antwoord

De berekende massadichtheid voor goud komt wel / niet (schrap wat niet past) overeen met de opgezochte

waarde.

De massadichtheid voor de zuivere stof goud is wel / niet constant en is dus wel een / geen stofeigenschap (schrap wat niet past).

216

LABO

ONDERZOEK 2

LABO Naam:

klas:

nummer:

Vraagstuk 2

We proberen opnieuw, maar nu voor het blok lood uit je applet. TIP

Net zoals in de fysica moet je rekening houden met het aantal beduidende cijfers van je meetresultaten als je berekeningen uitvoert!

De gegevens haal je uit de applet. -

Gegeven

De massa van het blok lood: m = g =

Het volume van het blok lood: V = mL =

Gevraagd

massadichtheid (lood) = t = ?

Besluit

Oplossing

De massadichtheid van een stof kan worden bepaald aan de hand van

Aangezien de massadichtheid voor een zuivere stof constant is / varieert, kan die eigenschap wel / niet

worden gebruikt om stoffen te identificeren (schrap wat niet past).

Reflectie

Tijdens dit labo heb ik correct gebruikgemaakt van de eenheden en grootheden.

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat

Gedreven

Goed op weg

Bij het noteren

ik steeds het correcte

bijna altijd het correcte

van eenheden en

grootheden bewaak gebruik ervan.

Ik help anderen om

de correcte eenheden en grootheden te gebruiken.

In ontwikkeling

Ik maak soms een fout

Ik maak fouten tegen

en grootheden omdat

grootheden.

van eenheden en

tegen het gebruik van

gebruik ervan.

ik onnauwkeurig of

grootheden bewaak ik

Onvoldoende

de juiste eenheden

Ik kan mezelf corrigeren. onoplettend te werk ga.

Ik kan mezelf corrigeren

als ik erop gewezen word.

het gebruik van de

juiste eenheden en Ik kan mezelf niet

corrigeren als ik erop gewezen word.

LABO

ONDERZOEK 2

217

LABO Naam:

Tijdens dit labo heb ik correct gebruikgemaakt van beduidende cijfers. Gedreven

Goed op weg

In ontwikkeling

Bij het invullen van

Ik maak bij het invullen

Ik maak bij het

correcte gebruik van

gebruik van beduidende

tegen het gebruik van

bewaak ik steeds het beduidende cijfers. Ik help anderen om de correcte

beduidende cijfers te

vraagstukken bewaak ik bijna altijd het correcte cijfers.

van een vraagstuk soms een fout tegen het cijfers.

Ik kan mezelf corrigeren. Ik kan mezelf corrigeren

gebruiken.

Gedreven

Goed op weg

beduidende cijfers. Ik kan mezelf niet

gewezen word.

In ontwikkeling

Onvoldoende

Tijdens het uitvoeren

Tijdens het uitvoeren van

Tijdens het uitvoeren

enkel bezig met de

vooral bezig met de

Als ik erop gewezen

afgeleid.

Ik werk

van een online

practicum hou ik me opdracht.

Ik laat me niet afleiden

gestructureerd en laat door anderen. me niet afleiden door

ik soms afgeleid.

word pas ik mijn gedrag meteen aan.

anderen.

een online practicum ben van een online

opdracht.

practicum ben ik vaak Ik bezoek andere

sites en/of stoor de leerlingen rondom mij.

Ik pas mijn gedrag na één opmerking niet aan.

Deze tip geef ik aan mezelf mee om in de volgende labo's toe te passen en ze zo vlotter te laten verlopen:

LABO

vraagstuk fouten

Tijdens het uitvoeren practicum hou ik me

218

invullen van een

als ik erop gewezen word. corrigeren als ik erop

Tijdens dit labo heb ik gefocust kunnen werken. van een online

Onvoldoende

Bij het invullen

van vraagstukken

nummer:

klas:

ONDERZOEK 2

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Het smeltpunt van paraffine 1

Onderzoeksvraag Wat is het smeltpunt van paraffine?

Hypothese

Ik denk dat het smeltpunt van paraffine hoger / lager ligt dan het smeltpunt van water (schrap wat niet

past). 3

Benodigdheden

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Check steeds goed de veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen! Materiaal lucifers

bunsenbrander draadnet

driepikkel

Stoffen kraantjeswater (100 mL)

paraffine (kaarsvet) in een proefbuis

maatbeker (250 mL)

temperatuursensor of thermometer

statief met statiefklem proefbuis

Werkwijze

Vul de maatbeker voor de helft met water.

Maak de opstelling zoals op de afbeelding 75. 21,0

thermometer

statiefklem

statief

proefbuis met paraffine water

driepikkel

draadnet

bunsenbrander

Afb. 75

LABO

ONDERZOEK 3

219

LABO Naam:

klas:

Lees de temperatuur af van de paraffine bij start van de proef.

Noteer bij welke temperatuur de paraffine vloeibaar wordt.

4 5 7 8 5

nummer:

Steek de bunsenbrander aan. Herbekijk eventueel de instructievideo. Lees elke 30 seconden de temperatuur van de paraffine af.

Zet na 6 minuten de bunsenbrander uit en laat het water (en de paraffine) afkoelen. Verwerk het afval correct.

GEBRUIK BUNSENBRANDER

Vul de tabel aan met je meetresultaten. Tijd t(s)

Temperatuur ϑ (°C)

30 60 90 120 150 180

Waarnemingen

240 270 300 330

360

210

Verwerking

Maak in Excel een grafiek waarbij je de temperatuur uitzet in functie van de tijd. Denk eraan om de assen te benoemen en de grafiek een duidelijke titel te geven.

temperatuur (°C)

tijd (s) 220

LABO

ONDERZOEK 3

LABO Naam:

b c

klas:

nummer:

Duid het smeltpunt van paraffine aan op de grafiek.

Kijk nu bij twee klasgenoten en vergelijk de smeltpunten die jullie gevonden hebben.

Smeltpunt van paraffine

Klasgenoot:

Besluit Vul aan en schrap wat niet past. Het smeltpunt van paraffine is ongeveer

Klasgenoot:

Mijn klasgenoten hadden dezelfde / een verschillende temperatuur als smeltpunt voor paraffine.

We weten bovendien dat het smeltpunt van zuiver water gelijk is aan

Het smeltpunt is wel een / geen stofeigenschap, en eigen aan een welbepaalde zuivere stof.

8 a

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Vergelijk je hypothese met je besluit.

Reflectie

Misschien was het smeltpunt van je klasgenoten niet hetzelfde (of toch niet exact). Waaraan zou dat kunnen liggen?

Tijdens dit labo heb ik veilig gewerkt bij het opwarmen van vloeistoffen en bij het gebruik van de bunsenbrander.

Gedreven

Goed op weg

In ontwikkeling

Ik kan zonder

Ik kan zonder hulp

Ik kan meestal zonder

gebruiken en veilig

een stof opwarmen. Ik

stof opwarmen. Ik ken

probleem

de bunsenbrander

een stof opwarmen. Ik ken het

stappenplan om

de bunsenbrander

correct te gebruiken. Ik kan anderen vaak helpen.

de bunsenbrander

gebruiken en veilig

ken het stappenplan

om de bunsenbrander correct te gebruiken. De leerkracht moet me maar af en toe

aansporen om de juiste stappen te volgen.

Onvoldoende Ik kan de

hulp de bunsenbrander

bunsenbrander

het stappenplan om de

veilig een stof

gebruiken en veilig een bunsenbrander correct te gebruiken nog niet volledig.

De leerkracht moet me vaak aansporen om de

juiste stappen te volgen.

niet zonder hulp

gebruiken en niet opwarmen. Ik ken het

stappenplan om de bunsenbrander te gebruiken niet.

LABO

ONDERZOEK 3

221

LABO Naam:

Tijdens dit labo heb ik correct gebruik gemaakt van ICT. Gedreven

In ontwikkeling

Ik kan correct

Ik kan na hulp correct

gegevens weer te

gegevens weer te geven

weer te geven in een

gebruikmaken van

ICT om op die manier geven in een grafiek. Ik benoem alle

onderdelen van

de grafiek correct en geef alles f

Goed op weg

overzichtelijk weer.

gebruikmaken van

ICT om op die manier in een grafiek.

Ik vergeet onderdelen van de grafiek te

benoemen en niet alles is overzichtelijk.

verlopen:

Ik kan niet correct

gebruikmaken van ICT om gebruikmaken van ICT op die manier gegevens

om gegevens weer te

Als ik een vraag stel,

maar ga niet aan

grafiek.

ga ik aan de slag met

het antwoord en durf ik proberen.

LABO

Onvoldoende

geven in een grafiek. Ik stel hulpvragen de slag met de

antwoorden OF ik stel geen hulpvragen.

Deze tip geef ik mee aan mezelf om in de volgende labo’s toe te passen en ze zo vlotter te laten

222

nummer:

klas:

ONDERZOEK 3

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Scheidingstechnieken 1

Onderzoeksvraag •

Op basis van welke stofeigenschappen kun je een mengsel van zand en water scheiden?

•

Op basis van welke stofeigenschappen kun je een mengsel van water en olie scheiden?

Op basis van welke stofeigenschappen kun je een mengsel van zout en water scheiden?

•

Hypothese

Omcirkel een mogelijke hypothese per deelonderzoeksvraag.

Proef 1: Een mengsel van zand en water kan gescheiden worden op basis van:

massadichtheid – kookpunt – smeltpunt – deeltjesgrootte – geleidbaarheid – oplosbaarheid.

Proef 2: Een mengsel van water en olie kan gescheiden worden op basis van:

massadichtheid – kookpunt – smeltpunt – deeltjesgrootte – geleidbaarheid – oplosbaarheid.

Proef 3: Een mengsel van zout en water kan gescheiden worden op basis van: 3

massadichtheid – kookpunt – smeltpunt – deeltjesgrootte – geleidbaarheid – oplosbaarheid. Benodigdheden

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Check steeds goed de veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen! Materiaal

proef 1

trechter

filtreerpapier

erlenmeyer (100 mL) maatbeker (50 mL)

proef 2

proef 3

glazen staaf spatel

scheitrechter

2 maatbekers (50 mL) statief

statiefklem of - ring lucifers

maatbeker

verbrandingskroes driepikkel

Stoffen 10 g zand

20 ml kraantjeswater

20 mL maïsolie

20 mL kraantjeswater keukenzout

20 mL kraantjeswater

draadnet of pijpaardendriehoek kroestang

bunsenbrander spatel

LABO

ONDERZOEK 6

223

LABO Naam:

klas:

nummer:

Werkwijze Proef 1 1

Neem een maatbeker.

Plaats een filtreerpapier in een trechter.

Giet daarin 20 mL kraantjeswater.

Voeg er twee spatels zand aan toe.

GEBRUIK FILTREERPAPIER

Herbekijk het instructiefilmpje indien nodig. Plaats de trechter op de erlenmeyer. Giet het mengsel langs een glazen staaf in de trechter.

glazen staaf

Noteer je waarnemingen.

filtreerpapier

trechter

zand

maatbeker

erlenmeyer water + zand

Proef 2

Bevestig een scheitrechter aan een statief d.m.v. statiefklem of -ring.

Giet daarin 20 mL kraantjeswater.

2 3

5 6

Plaats een maatbeker onder de scheitrechter. Neem een tweede maatbeker. Laat het mengsel even staan.

Breng het mengsel over in de scheitrechter.

Herbekijk het instructiefilmpje indien nodig. Noteer je waarnemingen.

Draai het kraantje van de scheitrechter open,

zodat de onderste component in de maatbeker loopt.

component volledig in de beker is gelopen.

11 Noteer je waarnemingen.

LABO

GEBRUIK SCHEITRECHTER

Voeg er 20 mL maïsolie aan toe.

10 Draai het kraantje dicht op het moment dat die

224

water

ONDERZOEK 6

scheitrechter statief

water + maisolie maatbeker

water + maisolie

LABO Naam:

klas:

nummer:

Proef 3 1

Neem een maatbeker.

Steek de bunsenbrander aan.

3 5 6

Giet daarin 20 mL kraantjeswater.

Voeg er twee spatels zout aan toe.

GEBRUIK BUNSENBRANDER

Herbekijk de instructievideo indien nodig.

Plaats de driepikkel met draadnet over de bunsenbrander. Giet wat zoutoplossing in een verbrandingskroes. Plaats de verbrandingskroes op het draadnet m.b.v. een kroestang.

Blijf de oplossing verhitten tot alle water is verdampt.

Noteer je waarnemingen.

Waarnemingen Proef 1

Proef 2

zoutoplossing

maatbeker

driepikkel

bunsenbrander

draadnet

10 Verwerk het afval correct.

verbrandingskroesje

Proef 3

Besluit

Proef 1: Een mengsel van zand en water werd gescheiden op basis van verschil in

Proef 3: Een mengsel van zout en water werd gescheiden op basis van verschil in

Proef 2: Een mengsel van water en olie werd gescheiden op basis van verschil in

Reflectie

De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat:

Vergelijk je hypothese met je besluit.

LABO

ONDERZOEK 6

225

LABO Naam:

Tijdens dit labo heb ik correct gefiltreerd. Gedreven

Goed op weg

Ik kan zonder

Ik kan zonder hulp

Ik kan meestal zonder

stappenplan om te

om te filtreren al goed.

om te filtreren nog niet

probleem filtreren. Ik ken het

filtreren heel goed.

Ik kan anderen vaak

helpen. d

filtreren.

Ik ken het stappenplan De leerkracht moet me maar af en toe

aansporen om de juiste stappen te volgen.

Gedreven

Goed op weg

volledig.

filtreren niet.

Ik ken het stappenplan De leerkracht moet me vaak aansporen om de

gebruiken.

om een scheitrechter te

Ik ken het stappenplan

gebruiken heel goed. Ik kan anderen vaak helpen.

gebruiken al goed.

De leerkracht moet me maar af en toe

aansporen om de juiste stappen te volgen.

Tijdens dit labo heb ik zelfstandig gewerkt.

Goed op weg

om een scheitrechter

stappenplan om

gebruiken.

te gebruiken nog niet volledig.

De leerkracht moet me vaak aansporen om de

Ik ken het

de scheitrechter te gebruiken niet.

juiste stappen te volgen. In ontwikkeling

Onvoldoende

Ik denk meestal zelf

Ik denk eerst na, maar als Ik vraag vrijwel altijd

oplossing.

mogelijke oplossing

hulp aan de leerkracht.

naar een mogelijke Ik zal de leerkracht

pas om hulp vragen

als ik alle mogelijke

denkstrategieën heb

toegepast.

goed na en zoek

zelfstandig naar een vooraleer ik hulp inschakel.

Ik geef niet snel op.

ik niet onmiddellijk een oplossing zie, vraag ik

heel snel hulp aan de leerkracht.

Ik ga zelf niet aan de slag om oplossingen te bedenken, maar wacht liever af.

Deze tip geef ik mee aan mezelf om in de volgende labo's toe te passen en ze zo vlotter te laten verlopen:

LABO

gebruiken.

Ik denk zelf goed na en zoek zelfstandig

226

Ik kan zonder hulp

de scheitrechter niet

Gedreven

Onvoldoende

hulp een scheitrechter

een scheitrechter te

In ontwikkeling

Ik kan meestal zonder

scheitrechter gebruiken.

stappenplan om

Ik ken het

stappenplan om te

juiste stappen te volgen.

Ik kan zonder hulp een

Ik ken het

Ik kan zonder hulp

niet filtreren.

Ik kan zonder scheitrechter

Onvoldoende

hulp filtreren.

Tijdens dit labo heb ik de scheitrechter correct gebruikt. probleem een

In ontwikkeling

nummer:

klas:

ONDERZOEK 6

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

Metalen herkennen 1

Onderzoeksvraag Op basis van welke eigenschappen kun je metalen van elkaar onderscheiden?

Hypothese

TIP

Ik denk dat …

Scan de QR-code om je te helpen bij

de hypothese.

Benodigdheden !

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

EIGENSCHAPPEN METALEN

Check steeds goed de veiligheidsmaatregelen en gevaren van alle stoffen en materialen! Materiaal

magneet

bunsenbrander kroestang

maatbeker

Stoffen

ijzer (Fe)

magnesiumlint (Mg) koper (Cu) lood (Pb) zink (Zn)

inox staal (legering van Fe) aluminium (Al)

H- en P-ZINNEN

2 onbekende metalen kraantjeswater

Werkwijze

Onderzoek welke metalen uit de lijst:

zinken in een maatbeker met water;

buigzaam zijn;

b c

e f

roest vertonen;

aangetrokken worden door een magneet; een bepaalde kleur hebben;

metaal

GEBRUIK BUNSENBRANDER

kroestang

snel ontvlammmen in de bunsenbrander.

Noteer je waarnemingen.

bunsenbrander

Houd de stukjes metaal een voor een in de vlam van de bunsenbrander. Noteer je waarnemingen.

LABO

ONDERZOEK 7

227

LABO Naam:

klas:

nummer:

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT Houd altijd water of een zandbak ter beschikking als je metalen in de vlam houdt.

Verwerk het afval correct.

Waarnemingen Noteer voor elke stof een aantal typische kenmerken. Gebruik de eigenschappen kleur, massa, •

stukje ijzer:

•

stukje magnesiumlint:

• •

stukje koper:

plaatje lood:

stukje zink:

stukje aluminium:

•

stukje inox:

Verwerking

Je krijgt van je leerkracht twee onbekende metalen. Welke eigenschappen ga je gebruiken om ze van elkaar te onderscheiden? Stel een determineertabel op.

Metaal 1: Metaal 2:

Besluit

Je kunt metalen van elkaar onderscheiden op basis van

Er zijn nog andere manieren om metalen van elkaar te onderscheiden, bijvoorbeeld op basis van geleidbaarheid.

228

LABO

ONDERZOEK 7

•

ontvlambaarheid en magnetische aantrekking om de metalen van elkaar te onderscheiden.

LABO Naam:

klas:

nummer:

Reflectie a

Dit labo verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past). Indien niet, waarom niet?

Vergelijk je hypothese met je besluit.

Tijdens dit labo heb ik over het algemeen veilig gewerkt. Gedreven

Ik ga altijd veilig te werk en zal nooit risico’s nemen gevaar breng.

Ik zal anderen ook

aansporen om veilig te werken.

De leerkracht moet

anderen in gevaar

anderen (en mezelf) in

omdat ik anderen

nemen waardoor ik breng.

VA Tijdens dit labo heb ik zelfstandig gewerkt. Gedreven

me af en toe tot de

orde roepen omdat ik

Goed op weg

gevaar breng.

Ik kan de risico’s soms moeilijk inschatten.

In ontwikkeling

Ik denk zelf goed na

Ik denk meestal zelf

Ik denk eerst na, maar

oplossing.

mogelijke oplossing

vraag ik hulp aan de

en zoek zelfstandig naar een mogelijke Ik zal de leerkracht

pas om hulp vragen

als ik alle mogelijke

denkstrategieën heb toegepast.

Onvoldoende

Ik ga veilig te werk.

Ik zal nooit risico’s

Ik kan risico’s goed inschatten.

In ontwikkeling

waardoor ik anderen in

Goed op weg

goed na en zoek

zelfstandig naar een vooraleer ik hulp inschakel.

Ik geef niet snel op.

me regelmatig tot de orde roepen

(en mezelf) in gevaar breng.

Ik kan de risico’s

moeilijk inschatten.

Onvoldoende Ik vraag vrijwel altijd

als ik niet onmiddellijk

heel snel hulp aan de

leerkracht.

slag om oplossingen

een oplossing zie,

leerkracht.

Ik ga zelf niet aan de te bedenken, maar wacht liever af.

LABO

ONDERZOEK 7

229

LABO Naam:

Tijdens dit labo heb ik geconcentreerd gewerkt. Gedreven

Ik kan een uur

geconcentreerd bezig zijn met de opdracht.

Ik verlies de opdracht (bijna) nooit uit het oog.

Goed op weg

In ontwikkeling

Ik ben meestal met de

Regelmatig verlies ik

concentratie en ben ik

dingen (of leerlingen)

opdracht bezig.

Soms verlies ik mijn

met iets anders bezig.

Ik vind het erg lastig

om een heel lesuur

bezig te zijn.

Ik ben vaak afgeleid

durf ik met andere

Ik vind het moeilijk om een heel uur

geconcentreerd te

geconcentreerd te blijven.

en dikwijls met

andere dingen (of leerlingen) bezig.

Deze tip geef ik mee aan mezelf om in de volgende labo's toe te passen en ze zo vlotter te laten verlopen:

LABO

Onvoldoende

mijn concentratie en

werken.

230

nummer:

klas:

ONDERZOEK 7

WOORDENLIJSTEN

THEMA 02

THEMA 04

THEMA 05

THEMA 03

THEMA 01

THEMA 06

WOORDENLIJSTEN

231

Notities

232

GENIE Chemie GO! 3 leerschrift 1u

Articles inside

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties als energiebron?

CHECKLIST

CHECK IN

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie genoteerd?

CHECK IT OUT

CHECK IN

CHECKLIST

CHECK IT OUT

CHECKLIST

CHECK IN

VERKEN

CHECKLIST

CHECK IT OUT

CHECK IT OUT

CHECK IN

CHECKLIST

` HOOFDSTUK 3: Hoe kunnen we een mengsel van stoffen scheiden?

CHECKLIST

CHECK IT OUT

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden in een labo?

CHECK IN

THEMASYNTHESE

CHECK IN

THEMASYNTHESE