GENIE Chemie 3 leerschrift 1u by VAN IN

Chemie

GENI VA

3.1

LEER SCHRIFT

GENIE

Chemie

3.1

INHOUD STARTEN MET GENIE

GENIE EN DIDDIT

WAT IS CHEMIE?

THEMA 01: HOE WERK JE VEILIG IN EEN LABO?

VERKEN

CHECK IN

` 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 26 29 33 34

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

labotechnieken toe?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 02: ZUIVERE STOFFEN EN MENGSELS CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe onderscheiden we stoffen van elkaar? 45 45 48 51 52

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

Hoofdstuksynthese

` 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 Hoofdstuksynthese

61 61 62 64 65 66 67 70

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 03: VERDERE STUDIE VAN EEN CHEMISCHE STOF CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe kunnen we een chemische stof

voorstellen?

84 84 87 90

1.1 Namen en symbolen van elementen 1.2 Symbolische voorstelling van een chemische stof 1.3 Bolstaaf- en bolschilmodellen van een chemische stof

` HOOFDSTUK 2: Kunnen we zuivere stoffen nog verder

indelen?

` HOOFDSTUK 3: Welke naam krijgen de enkelvoudige

stoffen?

3.1 Onderverdeling binnen de enkelvoudige stoffen 3.2 Niet-metalen 3.3 Metalen

96 96 97 101 102

CHECKLIST

104

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

105

AAN DE SLAG

106

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 04: KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE CHECK IN

112

VERKEN

113

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

115

genoteerd?

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie 2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen 2.3 Wet van behoud van massa

119

119 120 124

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties als

energiebron?

126 128 131

THEMASYNTHESE

135

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

126

137

CHECKLIST

PORTFOLIO CHECK IT OUT

138

AAN DE SLAG

139

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 05: BOUW, EIGENSCHAPPEN EN RANGSCHIKKING VAN ATOMEN CHECK IN

147

VERKEN

148

` HOOFDSTUK 1: Hoe evolueerde het atoommodel?

150 151

1.1 Van voorwerp tot atoom 1.2 Nog kleiner dan het atoom

150

` HOOFDSTUK 2: Wat weten we al over het atoom? 2.1 De elementaire deeltjes en hun lading 2.2 De massa van het atoom

157 157 159

` HOOFDSTUK 3: Hoe zitten elektronen verdeeld

in een atoom?

3.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling 3.2 Elektronenconfiguratie 3.3 Lewisstructuren

163 163 170 171

` HOOFDSTUK 4: Wat leren we uit de plaats van

een element in het PSE? 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

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

175 176 179 181 184 187 191

CHECKLIST

194

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

195

AAN DE SLAG

196

OEFEN OP DIDDIT

THEMA 06: CHEMISCHE BINDINGEN EN HUN ROOSTERS CHECK IN

200

VERKEN

201

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd op

eenzelfde manier gebonden?

203 204

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

203

` 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

206 206 208 209 211 211 214

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd? 218

4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

218 220

` HOOFDSTUK 5: Welk belang en voorkomen hebben

enkelvoudige stoffen?

222

5.1 Niet-metalen 5.2 Metalen

222 226 229

CHECKLIST

230

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

231

AAN DE SLAG

232

OEFEN OP DIDDIT

LABO’S

236

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

597485_GENIE CHEMIE KOV 3_1_THEMA 1.indd 20

etiketten aandachtig. 2

hebt over het onderwerp

23/06/2021 12:43

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



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.

dat in het thema aan bod komt. Jouw voorkennis

andere

wordt hier geactiveerd.

HOOFDSTUK 1

Waarmee moet je rekening houden in een labo?

producteigen

pictogrammen

THEMA 01

VERKEN

597489-Genie-Ch3-Th1.indd 19

20/05/2021 12:58

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

  

       

de algemene regels CONTRACT

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

597489-Genie-Ch3-Th1.indd 21

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.

20/05/2021 12:58

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

SYNTHESE EN CHECKLIST

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.

1 Begripskennis •

We vatten de kern van het thema voor je samen

• •

•

in de hoofdstuksynthese en themasynthese.

• •

NOG OEFENEN

H- EN P-ZINNEN

Datum,

Naam en handtekening,

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.

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

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

invullen bij je Portfolio.

de basishandelingen

Vervolgens willen we graag dat je vorderingen

LABOMATERIALEN

zie p. 34

Ik kan de algemene regels binnen een labo opsommen.

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.

BEKIJK DE KENNISCLIP

het laboverloop

het chemisch etiket lezen

THEMA 01

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

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

Tot welke brandklassen behoren de voorbeelden van branden die in een chemisch labo kunnen ontstaan? Welke brandblusser zou je gebruiken?

In het onderdeel Aan de slag kun je verder oefenen.

milieu. In het labo houden we rekening met alle veiligheidspictogrammen.

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

van het thema maakt of

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.

597485_GENIE CHEMIE KOV 3_1_THEMA 1.indd 37

Brandblusser

olie in een oliebad

de oefeningen op het einde

de mogelijkheid tot ontploffing en brand, het vrijkomen van giftige dampen en de gevaren voor het

CHECK IT OUT

Brandklasse

alcohol

Je leerkracht beslist of je

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

THEMA 01

Soort brand

natrium het gas dat je gebruikt om je bunsenbrander aan te steken (aardgas)

23/06/2021 12:45

H- of P-zin

Beschermende kledij dragen.

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

doorheen de lessen.

Zin

Gevaar voor massa-explosie bij brand.

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

Bijbehorend pictogram

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

` Per thema vind je op

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden. Kan irritatie van de luchtwegen veroorzaken.

adaptieve

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

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

oefenreeksen om te leerstof

Veroorzaakt ernstige brandwonden en oogletsels.

verder in te oefenen.

THEMA 01

AAN DE SLAG

LABO Naam:

ONDERZOEK

klas:

nummer:

LABO’S

Metalen herkennen 1

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

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.

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

EIGENSCHAPPEN METALEN

VA 3

20/05/2021 12:59

597489-Genie-Ch3-Th1.indd 41

Benodigdheden

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

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

Stoffen

magneet

ijzer (Fe)

maatbeker

lood (Pb)

bunsenbrander kroestang

magnesiumlint (Mg) koper (Cu) zink (Zn)

inox staal (legering van Fe) aluminium (Al)

H- en P-ZINNEN

2 onbekende metalen kraantjeswater

WEETJE

Werkwijze

b c

d e f

In de lessen aardrijkskunde heb je

Onderzoek welke metalen uit de lijst:

zinken in een maatbeker met water; roest vertonen;

aangetrokken worden door een magneet; buigzaam zijn;

metaal

een bepaalde kleur hebben; Noteer je waarnemingen.

soorten bodems: kleibodems,

zandbodems, leembodems, of een

GEBRUIK BUNSENBRANDER

kroestang

snel ontvlammmen in de bunsenbrander.

het vast al gehad over verschillende combinatie daarvan. Om de

bodemsamenstelling te bepalen, maakt een bodemkundige onder

bunsenbrander

andere gebruik van een set zeven met een verschillende zeefopening.

Houd de stukjes metaal een voor een in de vlam van de bunsenbrander. Noteer je waarnemingen.

LABO

597485_Genie CHEMIE KOV 3_1_LABOS.indd 245

ONDERZOEK 8

245

23/06/2021 12:57

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

Je liet het zand en de schelpen dus bezinken.

LEREN LEREN • •

•

residu, tegen te houden.

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.

Door te sorteren kun je stoffen met gelijkaardige eigenschappen

onderverdelen. Zeven is een eenvoudige techniek om een heterogeen

mengsel te scheiden. Die techniek steunt op een verschil in deeltjesgrootte maar de kleinere component(en) wel.

vind je alternatieve versies van de

vind je per themasynthese een kennisclip

themasynthese.

Afb. 15 Filtreren

WEETJE

Filtreren of filtratie is een eenvoudige scheidingstechniek om een heterogeen

Meer weten over grote zeven in de industrie?

mengsel te scheiden. Die techniek steunt op het verschil in deeltjesgrootte:

Bekijk dan de video.

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

STARTEN MET GENIE

filtraat

tussen de twee componenten. De grotere korrels kunnen niet door de zeef,

mengsel van een vaste stof en een vloeistof

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

BEKIJK DE VIDEO

gaat, is het filtraat.

THEMA 02

597485_GENIE CHEMIE KOV 3_1_THEMA 2.indd 63

HOOFDSTUK 3

22/06/2021 09:58

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 deze rode kaders.

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

zijn niet voor alle leerlingen te kennen.

Dat duiden we aan met

Je leerkracht zal je laten weten of de leerstof te

studeren is of niet.

Bepaalde delen van de leerstof

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

` HOOFDSTUK 1: Waarmee moet je rekening houden 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

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

23 26 29 33 34

` HOOFDSTUK 2: Hoe pas je enkele vaak gebruikte

labotechnieken toe?

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

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.

OPDRACHT 3

Afb. 1 EHBO-kistje

Hoe blus je veilig een brand? 1

Aan welke drie voorwaarden moet voldaan zijn opdat een brand kan ontstaan?

Overleg met je klasgenoten. Vul de branddriehoek aan.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

VUUR

Bekijk het filmpje over de soorten brandblussers en hun toepassingen.

BEKIJK DE VIDEO

Vul de tabel aan. Brandklasse

Brandend materiaal

Te gebruiken brandblussers

Welke aspecten van de branddriehoek neem je weg als je een brandblusser gebruikt?

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

Er zijn ook foute blusmethodes. Zo kan het blussen van een vetbrand met water resulteren in vuurspatten en steekvlammen.

Denk dus goed na voor je aan het blussen gaat. Een vetbrand moet je altijd blussen met een vochtige doek.

FOUTE BLUSMETHODE

JUISTE BLUSMETHODE

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

gebruiksaanwijzing. Bij twijfel over correct gebruik spreek je de leerkracht aan.

` Maak oefening 1 op p. 38.

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.

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

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.

OPDRACHT 4

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 Niet in de buurt van een vlam brengen Op een koude plaats bewaren

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

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 5

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

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

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

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Betekenis 4 Verklaring

Deze stoffen bevorderen brand.

Betekenis

Verklaring

Deze stoffen zijn schadelijk voor het milieu en moeten na gebruik

Betekenis 6 Verklaring

Betekenis

op de correcte manier verwerkt worden.

Deze bijtende stof kan ernstige brandwonden veroorzaken.

Verklaring

Betekenis

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

Verklaring

voor verduidelijking.

Betekenis

Verklaring

Deze stoffen veroorzaken schade op lange termijn

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

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

Het is belangrijk om een chemisch etiket te kunnen lezen. Zo kun je ook veilig omgaan met de stof.

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 2 en 3 op p. 38.

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 6

Wat zijn de namen van de meest gebruikte labomaterialen?

Hieronder zie je het 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 4 op p. 39.

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

• • • •

Berekeningen maken

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

Verslag inleveren

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

1.5 De algemene veiligheidsregels binnen een labo

OPDRACHT 7

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. 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,

THEMA 01

HOOFDSTUK 1

Naam en handtekening,

THEMASYNTHESE

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.

Naam en handtekening,

LABOMATERIALEN

zie p. 34

H- EN P-ZINNEN

Datum,

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

de veiligheidspictogrammen

de basishandelingen

BEKIJK DE KENNISCLIP

het laboverloop

het chemisch etiket lezen

THEMA 01

THEMASYNTHESE

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

•

Ik kan de H- en P-zinnen opzoeken, interpreteren en ernaar handelen.

•

Ik herken de veiligheidspictogrammen en weet hoe ernaar te handelen.

Ik weet hoe een labo veilig verloopt.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

•

informatie gebruiken om veilig te werken in een labo.

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.

THEMA 01

CHECK IT OUT

AAN DE SLAG

Tot welke brandklassen behoren de voorbeelden van branden die in een chemisch labo kunnen ontstaan? Welke brandblusser zou je gebruiken? Soort brand

natrium het gas dat je gebruikt om je bunsenbrander aan te steken (aardgas) alcohol

Brandblusser

olie in een oliebad

Brandklasse

Geef aan of de zinnen H- of P-zinnen zijn. Gevaar voor massa-explosie bij brand.

Zin

H- of P-zin

Beschermende kledij dragen.

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

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

Kan mogelijk de vruchtbaarheid of het ongeboren kind schaden.

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.

THEMA 01

AAN DE SLAG

Bijbehorend pictogram

Welke labomaterialen zou je gebruiken om … a

te voorkomen dat je morst tijden het mengen van vloeistoffen?

b exact 10 mL van een vloeistof te nemen? c

damp te condenseren naar een vloeistof?

d vaste fosfor te verbranden boven een bunsenbrander?

vloeistof te koken boven een bunsenbrander?

een verbrandingskroes boven een bunsenbrander te houden?

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? 45 45 48 51 52

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

53 55

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

Hoofdstuksynthese

55 56 57

` 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 Hoofdstuksynthese

61 61 62 64 65 66 67 70 71

CHECKLIST

THEMASYNTHESE 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

immers 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 olijfolie met water.

Op basis van welke eigenschappen maak je hier een onderscheid

tussen de olijfolie en het 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 ... Zoals hierboven beschreven, kon je azijn dan weer van water onderscheiden 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

WEETJE

zijn. Je maakte in de voorbije studiejaren, bij verschillende vakken, al kennis

Voor de drie aggregatie-

met stofeigenschappen zoals aggregatietoestand en glans.

toestanden worden de afkortingen v (vast), vl

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

Engelse afkortingen gebruikt. AfAfkorting in het korting in het NederEngels lands

vast

vloeistof

gas

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.

s (solid)

l (liquid) g (gas)

Aggregatietoestand

De stofeigenschap aggregatietoestand is de vorm waarin een stof bij een

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. Maar 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

melk

glycerine

kg t .103 3 m

t1 ••• t2 (vul in: >, <, =)

2,70

2,2-2,6

0,75-0,95

1,03

1,26

13,55

zeewater

aluminium

olie

1,0

kwik

Stof 2

Massadichtheid

Gevolg (vink aan wat past) Aluminium zinkt in water.

Aluminium drijft in water.

De knikker zinkt in alcohol.

De knikker drijft in alcohol.

Stof 1

Massadichtheid

De olielaag zit boven de waterlaag.

De olielaag zit onder de waterlaag.

De kwiklaag zit boven de melklaag.

De kwiklaag zit onder de melklaag.

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. 237.

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.

THEMA 02

HOOFDSTUK 1

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

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

condenseren stollen

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

smelten

SMELTPUNT

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

Je kunt stoffen niet alleen van elkaar sublimeren

KOOKPUNT

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

verdampen

desublimeren

1.3 Stofeigenschappen: kook- en smeltpunt

1 465

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 op p. 75.

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;

We hebben het in het vorige hoofdstuk

L stoffen van elkaar onderscheiden op basis van

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;

gehad over stofeigenschappen en

L mengsels benoemen als rook, nevel, oplossing, schuim,

tussen zuivere stoffen en mengsels en bekijken vervolgens elk type mengsel eens van dichterbij.

suspensie, emulsie, aerosol of legering.

We onderzoeken eerst het onderscheid

2.1 Onderscheid tussen zuivere stoffen en mengsels

OPDRACHT 11

Markeer wat volgens een chemicus een zuivere stof is. ijzer

leidingwater

goud

lucht

zuurstofgas

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.

` Maak oefening 2.

WEETJE

Kookpunt versus kooktraject Een zuivere stof heeft een constant, vast kookpunt: tijdens het koken blijft de temperatuur constant.

Een mengsel wordt gekenmerkt door een kooktraject: tijdens het koken verandert de temperatuur. temperatuur (°C)

g vl + g kookpunt vl

Grafiek 1 Zuivere stof met vast kookpunt

THEMA 02

HOOFDSTUK 2

g kooktraject

vl + g

vl zuivere stof (bv. demiwater)

temperatuur (°C)

mengsel (bv. zout + water) tijd (s)

Grafiek 2 Mengsel met kooktraject

tijd (s)

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.

Homogeen versus heterogeen

Welke soorten mengsels worden gevormd?

OPDRACHT 12 DEMO

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. 1

Noteer je waarnemingen. Schrap wat niet past. Erlenmeyer 1: water + zand Lost op / Lost niet op

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.

Erlenmeyer 4: water + alcohol

Lost op / Lost niet op

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Lost op / Lost niet op

Ik kan de twee stoffen onderscheiden: Ja / Nee

Erlenmeyer 2: water + zout

Homogeen mengsel

Voorbeeld

Heterogeen mengsel

Uit opdracht 12 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 13

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)

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 14

Voorbeeld

Specifieke naam van het heterogene mengsel rook

Vul de tabel aan. Aggregatietoestand opgeloste stof

schuim

suspensie

emulsie

roetdeeltjes boven een kampvuur 2

mist

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 14 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.

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 15

DOORDENKER

Opgeloste stof 

nevel



schuim



suspensie



emulsie



WEETJE

vl g v

Oplosmiddel

in:

g g

rook

Bekijk opnieuw het schema op p. 58 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 = rook + nevel). 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.

` Maak oefening 3 t/m 6 op p. 75-77.

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

om te scheiden’. De leerstof voor

dit vak omvat uiteraard veel meer,

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 en destilleren beschrijven.

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 pasta van het water. Je baseert je daarbij op het verschil in aggregatietoestand tussen de pasta en 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 en destilleren.

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

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

OPDRACHT 16 ONDERZOEK Voer het labo rond scheidingstechnieken uit. Je vindt het op p. 241.

3.2 Sorteren, zeven en filteren

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. Door te sorteren kun je stoffen met gelijkaardige eigenschappen

onderverdelen. 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.

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

BEKIJK DE VIDEO

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

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.

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.

De afzonderlijke componenten (of fasen) zullen niet even zuiver zijn als bij Afb. 17 Decanteren van wijn

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

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,

3.4 Centrifugeren

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

Decanteren hangt onder andere af van de handigheid van de gebruiker (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. plasma

bloedplaatjes + witte bloedcellen rode bloedcellen

Afb. 18 Centrifugeren van bloed

Afb. 19 De componenten van bloed na centrifuge

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

WEETJE Wil je meer weten over centrifugatie in 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

beter en sneller van elkaar gescheiden kunnen worden dan via decanteren

3.5 Indampen

alleen.

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 zoutoplossing op te warmen tot 100 °C, zal enkel het water verdampen en het zout

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

Afb. 20 Opwarmen van zoutoplossing

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

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.

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 wordt opgevangen, wordt het destillaat genoemd.

THEMA 02

HOOFDSTUK 3

OPDRACHT 17 DEMO

Wijn destilleren 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

liebigkoeler

(ethanol C2H5OH). Je leerkracht bouwt de

proefopstelling zoals op de tekening.

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. Wat neem je waar?

vigreuxkolom destilleerkolf met mengsel inlaat koelwater

erlenmeyer met destillaat

De wijn wordt verwarmd tot ongeveer

klem

bunsenbrander

Afb. 21 Opstelling destillatieproces

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.

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.

` Maak oefening 7 t/m 12 op p. 78-79.

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 18

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 .

Zo kun je bijvoorbeeld kalk uit kalkwater halen met behulp van .

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 2

scheidingstechniek . Op die manier kun je

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

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

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

- legering

heterogene mengsels

- rook

- nevel

- 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).

Een homogeen mengsel van twee metalen = legering -

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 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)

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 02

THEMASYNTHESE

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis Ik kan de volgende begrippen uitleggen: •

aerosol

•

destilleren

• • • • • • • • • • • • • • • • • • •

emulsie

filtreren

heterogeen mengsel homogeen mengsel indampen kookpunt legering

massadichtheid nevel

oplossing rook

scheidingstechniek schuim

smeltpunt stof

stofeigenschap suspensie voorwerp zeven

zuivere stof

•

decanteren

•

centrifugeren

•

2 Onderzoeksvaardigheden •

Ik kan stoffen onderscheiden op basis van stofeigenschappen.

•

Ik kan typische voorbeelden van homogene en heterogene mengsels herkennen

•

soorten deeltjes. en benoemen.

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 onderscheiden van mengsels op basis van het aantal

` Je kunt deze checklist ook op

invullen bij je Portfolio.

THEMA 02

CHECKLIST

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:

KIEZELSTENEN

Er zijn homogene en heterogene mengsels.

ZOUT + WATER

Op basis van:

Scheidingstechniek:

ZOUT

WATER

We gebruiken verschillende scheidingstechnieken om de stoffen terug van elkaar te scheiden: zeven, filtreren, decanteren, centrifugeren, indampen 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? a

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?

1-2-3-4

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

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

THEMA 02

AAN DE SLAG

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

nevel

legering schuim

suspensie antibioticumoplossing: het

zeepbellen: lucht gevangen in

antibioticumpoeder wordt gemengd met het water C

een bronzen beeld: een mengsel

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

van tin en koper

zeepoplossing

Schrap in de tabel wat niet past en vul aan.

Aggregatietoestand overheersende stof

Homogeen of heterogeen?

Aggregatietoestand verdeelde stof

Specifieke naam

homogeen

vast

homogeen

vast

Mengsel

heterogeen

vloeistof gas

graffitispray: vloeibare

verfdeeltjes in gas onder druk

schuimkraag op een frisse pint bier

THEMA 02

AAN DE SLAG

heterogeen

vloeistof gas

homogeen

vast

heterogeen

vloeistof gas

vast

vloeistof gas

een glas wijn: de

combinatie van water en drankalcohol

•

geldmunt – zilver – halsketting – oorring – bankbiljet

kwik – schroef – goud – koolstof – zink

volume – massa – vorm – kookpunt – grootte

geleidbaarheid – kookpunt – aggregatietoestand – massadichtheid – massa

•

Omcirkel de vreemde eend in de bijt en verklaar bondig.

•

zout – zink – zuurstofgas – brons – heliumgas

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

•

suikerwater – soep – sangria – champagne – vinaigrette

zoutwater – water en alcohol – brons – lucht – mayonaise

THEMA 02

AAN DE SLAG

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:

d bier (alcohol en water):

b bezinksel in wijn:

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 homogeen vast-vloeibaar homogeen

Scheidingsmethode

vast-vloeibaar

Voorbeeld

vloeibaar-vloeibaar

Scheidingsmethode

filtratie

destillatie

THEMA 02

Met welke scheidingsmethodes kunnen homogene en heterogene mengsels gescheiden worden?

Plaats telkens een kruisje in de juiste kolom.

Steunt op verschil in …

AAN DE SLAG

Homogeen

Soort mengsel Heterogeen

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 filtratie:

b destillatie:

` Verder oefenen? Ga naar

THEMA 02

AAN DE SLAG

Notities

THEMA 02

VERDERE STUDIE VAN EEN CHEMISCHE STOF

THEMA 03

CHECK IN

VERKEN

` HOOFDSTUK 1: Hoe kunnen we een chemische stof 84

voorstellen?

1.1 Namen en symbolen van elementen 1.2 Symbolische voorstelling van een chemische stof 1.3 Bolstaaf- en bolschilmodellen van een chemische stof

84 87 90

` HOOFDSTUK 2: Kunnen we zuivere stoffen nog

verder indelen?

` HOOFDSTUK 3: Welke naam krijgen de enkelvoudige

stoffen?

3.1 Onderverdeling binnen de enkelvoudige stoffen 3.2 Niet-metalen

A Niet-metalen die als enkelvoudige stof voorkomen als ongebonden atomen B Niet-metalen die als enkelvoudige stof voorkomen als verbindingen van meerdere atomen

3.3 Metalen

96 96 97 97 98

101

THEMASYNTHESE

102

CHECKLIST

104

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

105

AAN DE SLAG

106

OEFEN OP DIDDIT

CHECK IN

Klein detail, groot verschil. H2O of H2O2? Vraag zeker niet naar H2O2 als je dorst hebt bij de tandarts. H2O2 wordt wel

eens zuurstofwater genoemd, maar die bijnaam is misleidend. Zo zal je

tandarts jou water (H2O) geven om je mond te spoelen, terwijl zuurstofwater

CO of CO2?

(H2O2) wordt gebruikt om je tanden mooi wit te maken (‘bleachen’).

Dat bleekmiddel kun je beter niet inslikken!

Je hebt misschien al gehoord over koolstofmonoxidevergiftiging. De weerman waarschuwt er regelmatig voor in de winter. Als

koolstof (element C in hout, aardgas …) verbrand wordt, ontstaat er koolstofdioxide (CO2), tenminste als er voldoende zuurstof

(O2) beschikbaar is voor de reactie. Als dat niet zo is, ontstaat er

koolstofmonoxide (CO). Koolstofmonoxide is een giftig, geurloos gas. Die ene O extra in de formule maakt dus een groot verschil!

Iets verbranden moet dus altijd in een goed geventileerde ruimte

waar voldoende zuurstof aanwezig is. Een slecht afgestelde boiler in een kleine ruimte zoals een badkamer heeft al tot veel noodlottige

gevolgen geleid.

O2 of O3?

Zuurstofgas (O2) ken je vast en zeker. We ademen zuurstof in om vervolgens onder andere koolstofdioxide (CO2) uit te ademen. O3 (ozon) inademen is

dan weer een slecht idee! Dat gas is erg schadelijk voor de gezondheid. Aan de andere kant beschermt ozon ons in de hogere atmosfeer wel tegen de

schadelijke uv-straling van de zon.

Wetenschappers proberen al eeuwen verschijnselen in de natuur te verklaren. Daarvoor is het belangrijk om de samenstelling van stoffen te kennen. Elke stof krijgt daarom een unieke formule en accuraatheid is daarbij erg belangrijk. ` Hoe noteert een chemicus een stof? ` Welke informatie wordt in de formule van een chemische stof weergegeven? We zoeken het uit!

THEMA 03

CHECK IN

VERKEN

Hoe noteren we een zuivere stof? 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

Een chemicus geeft een (zuivere) stof weer met een formule. Beantwoord de vragen. 1

Elke formule bevat verschillende symbolen. Vul in de laatste kolom de volledige naam in die bij het symbool

hoort.

Stof

Formule

Symbool element

zuurstofgas

water

H2O

koolstofdioxide

CO2

waterstofgas

O C

Naam element

In de formule van een stof vind je soms een getal in subscript. Bijvoorbeeld "2" in CO2.

Wat geeft dat getal volgens jou weer? Verklaar.

b Soms staat er geen getal, bijvoorbeeld bij C in CO2. Wat valt je op in de formule?

THEMA 03

VERKEN

HOOFDSTUK 1

Hoe kunnen we een chemische stof voorstellen? Je kunt al:

LEERDOELEN

L zuivere stoffen en mengsels van elkaar onderscheiden. Je leert nu:

L de namen en symbolen van de elementen;

Misschien ben je onder de indruk van de

L de symbolische voorstelling van een chemische stof schrijven en interpreteren;

L wat een index en een coëfficiënt zijn;

voorstelling van de stof die hier staat?

Het is een voorstelling van azijnzuur, het

zuur dat opgelost in water azijn genoemd

L een bolstaaf- en bolschilmodel herkennen en

wordt. Zoals je merkt komen er in de

voorstelling verschillende bolletjes en

interpreteren.

kleuren voor. We zoeken uit waarom!

1.1 Namen en symbolen van elementen

We maken een onderscheid tussen een element en een atoom. Een element is een type of een atoomsoort. Een atoom is een deeltje van dat type. Een element is dus een verzamelnaam voor alle atomen van dezelfde soort.

Stoffen kunnen uit verschillende atoomsoorten of elementen bestaan. Om

die te onderscheiden hebben we duidelijke afspraken nodig.

Elk bolletje in de voorstelling van bv. koolstofdioxide (afb. 22) wordt in de formule (CO2) weergegeven door een symbool dat identiek is in de hele

wereld. Zo wordt het gas dat we uitademen over de hele wereld voorgesteld als CO2 (koolstofdioxide).

Afb. 22 Voorstelling koolstofdioxide (CO2)

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

IIIa

IVa

VIa

OPDRACHT 3

Vergelijk de webpagina’s.

18 2

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

Koolstof/ Carbonium

IIb 12

1,6

gallium

,38

69,72 1,7

dmium

germanium

arseen

seleen

1,8

74,92

1,9

chloor

argon

39,95

35,45 35

2,4

2,8

diamante

121,8 1,8

grafite

Afb. 24 Pagina in het Italiaans

broom

2,1

1,2

lood

83,80

2,5

1,9

xenon

jood

telluur

127,6

131,3

126,9

2,0

2,2

volgens de taal, maar is meestal afgeleid van de oorspronkelijke Latijnse

bismut

8,9

rkelium

benaming.

polonium

radon

astaat

209,0

(209)

(210)

(222)

113

114

115

116

117

118

ununpentium

ununhexium

C Uuo Uut Uuq Uup Uuh Uus

(1,2)

ununquadium

(289)

1,2

dysprosium

holmium

(288)

erbium

162,5

164,9

167,3

100

californium

(251)

einsteinium

(252)

fermium

(257)

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)

symbolen zijn in alle talen hetzelfde. De naam van het element verschilt

207,2

ununtrium

grafiitti

Elk element (of elke atoomsoort) heeft een naam en een symbool. Die

204,4

(284)

timantti

Afb. 25 Pagina in het Fins

krypton

79,90

antimoon

tin

thallium

rbium

47)

Cl-

78,96

118,7

Tl-

pernicium

85)

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: /

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

indium

1,9

Ge 72,64

4,0

0,6

1,7

2,5

Afb. 23 Pagina in het Nederlands

114,8

2,4

wik

1,6

16,00

9 Generale

zuurstof

14,01

aluminium

3,5

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

1,5

26,98

stikstof

12,01

Al31

3,0

koolstof

boor

10,81 13

2,5 7

Hiili

2,0

4,00 Carbonio

Periodiek systeem van de elementen

VIIa 0/VIIIa

1,2

ununseptium

(292) Nederlands ?

Frans 1,2

Engels

Tm Yb Duits

Spaans

thulium

168,9 Latijn 101

carbon 1,1 71

ytterbium

173,0

ununoctium

? koolstof

1,2

carbon

kohlenstoff carbono

lutetium

175,0 carbonium

Dat uniforme gebruik van dezelfde mendelevium nobelium lawrencium

Nederlands

chloor

Duits

chlor

Frans

Engels

Spaans Latijn

103 Afb. 26 102 De naam voor het element koolstof (C) in verschillende talen

Md No

Cl chlore

chlorine cloro

chlorum

Afb. 27 De naam voor het element chloor (Cl) in verschillende talen

symbolen maakt het uitwisselen van

(258)informatie (259) makkelijker.(262) De verschillende symbolen vind je trouwens terug in

het Periodiek Systeem van de Elementen (PSE).

De tabel op p. 86 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.

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

Symbool H

Naam waterstof

helium

lithium

beryllium

boor

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

Naam silicium

fosfor

zwavel

chloor

argon

kalium

calcium

ijzer

koper

Symbool Hg

Naam kwik

lood

cobalt

jood

nikkel

platina

cadmium

uraan

tin

Symbool

neon

natrium

magnesium

aluminium

` Maak oefening 1 op p. 106.

zink

broom

zilver

goud

chroom

mangaan

arseen

barium

Je ziet dat:

sommige elementen één hoofdletter als symbool hebben;

•

sommige elementen twee letters als symbool hebben, bestaande uit een hoofdletter gevolgd door een kleine letter. 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).

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

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

• • •

NAAMGEVING ELEMENTEN

Een element is synoniem voor een atoomsoort. Het is de verzamelnaam 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.

Elk element heeft een naam en symbool.

1.2 Symbolische voorstelling van een chemische stof

Wanneer we een chemische stof weergeven, gebruiken we een opeenvolging van de symbolen van de elementen. Zo een voorstelling noemen we een formule.

In de fotosynthesereactie zie je vier formules.

Je herkent hier onder andere de formule van water (H2O) en glucose (C6H12O6).

C6H12O6 + 6 O2

6 CO2 + 6 H2O

De formule van water (H2O) geeft weer dat één waterdeeltje bestaat uit 2

waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. Twee atomen waterstof en 1 atoom

zuurstof binden tot 1 verbinding: de stof of molecule water.

Afb. 28 Voorstelling water (H2O)

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

Het aantal van elk atoom binnen één deeltje wordt aangegeven door een index: • •

2 bij H;

1 bij O, maar die 1 moeten we niet als index in de formule noteren.

Een index wordt altijd rechts onder het symbool van het atoom vermeld.

H2O(1)

Een deeltje water bevat 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom.

C6H12O6

Een deeltje glucose bevat 6 koolstofatomen, 12 waterstofatomen en 6 zuurstofatomen.

In de fotosynthesereactie zien we ook andere cijfers verschijnen: de coëfficiënt of het voorgetal.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Dat cijfer wordt vermeld voor een formule en geeft het aantal deeltjes van

die stof weer.

6 CO2

Zes deeltjes koolstofdioxide bevatten elk 1 koolstofatoom en 2 zuurstofatomen.

Opgelet: CO2 is de formule van koolstofdioxide. Een coëfficiënt, hier het getal 6, is geen onderdeel van de formule. Het geeft enkel aan hoeveel deeltjes

van de stof reageren.

Laten we nu de fotosynthesereactie uit ons voorbeeld eens opnieuw bekijken.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 index

coëfficiënt formule

Let op: het cijfer 1 wordt zowel bij de index als de coëfficiënt niet weergegeven.

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

Een formule geeft de samenstelling van een stof weer. Het bevat deze onderdelen: • •

het symbool van elke aanwezige atoomsoort of element;

de index: geeft het aantal atomen van elke soort weer en wordt rechts onder het symbool vermeld.

Een coëfficiënt geeft aan hoeveel deeltjes er aan de reactie deelnemen. Voorbeeld: 3 O2: 3 deeltjes zuurstofgas

met telkens 2 zuurstofatomen

` Maak oefening 2 en 3 op p. 106-107.

OPDRACHT 4

Bekijk de tabel. In de eerste kolom vind je de coëfficiënten en indexen van een stof. Vul de tabel verder aan.

3 C6H12O6

Aantal atomen van elk element

4 NH3

Aantal deeltjes

Coëfficiënten en indexen van de stof

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

1.3 Bolstaaf- en bolschilmodellen van een chemische stof

Je ziet hier twee mogelijke modellen om een deeltje water (H2O) voor te stellen: links het bolstaafmodel en rechts het bolschilmodel.

O H

Afb. 29 Bolstaafmodel van water

• •

Afb. 30 Bolschilmodel van water

In het bolstaafmodel worden de bindingen visueel via een staafje weergegeven.

In het bolschilmodel worden de bindingen niet visueel weergegeven.

Je merkt dat in beide modellen de waterstofatomen (H) wit zijn en het

zuurstofatoom (O) rood is. De witte en rode kleur voor de waterstof- en

zuurstofatomen is geen vrije keuze. Bolvoorstellingen worden overal ter wereld op dezelfde manier weergegeven.

WEETJE

Elk element heeft zijn eigen kleurcode. De meest voorkomende vind je hier. Element

waterstof (H)

koolstof (C)

zuurstof (O)

zwavel (S)

THEMA 03

Kleurcode

stikstof (N)

donkerblauw

rood

broom (Br)

roodbruin

fluor (F)

lichtblauw

paars

HOOFDSTUK 1

Element

wit

zwart (grijs)

jood (I)

Kleurcode

geel

chloor (Cl)

fosfor (P)

groen

oranje

OPDRACHT 5

Bekijk de bolstaaf- en bolschilmodellen. Vul de tabel verder aan. Model

Bolstaafmodel of bolschilmodel

Formule

Aantal atomen per element

bolschilmodel

bolstaafmodel 3

chloroform

bolschilmodel

bolstaafmodel

bolschilmodel

VA zwaveltrioxide

C: 1

ammoniak

bolschilmodel

O: 2

CO2

koolstofdioxide

bolstaafmodel

OPDRACHT 6 ONDERZOEK

Wat kunnen we leren uit de ruimtelijke structuur van enkele chemische stoffen? In dit onderzoek bouw je bolstaafmodellen van enkele chemische stoffen uit het dagelijks leven.

Ga met de bouwdozen aan de slag en voer het labo uit. Je vindt het op

Atomen kunnen met elkaar binden en moleculen vormen; moleculen worden

voorgesteld met bolvoorstellingen die aangeven uit welke atomen de molecule bestaat.

Een bolstaafmodel en een bolschilmodel zijn driedimensionale voorstellingen

van een deeltje. Beide modellen geven weer hoeveel atomen van alle elementen er voor komen.

` Maak oefening 4 en 5 op p. 107-108.

THEMA 03

HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUK 2

LEERDOELEN Je kunt al: L zuivere stoffen en mengsels onderscheiden; L de symbolische voorstelling van elementen weergeven;

L een chemische formule interpreteren. Je leert nu:

Kunnen we zuivere stoffen nog verder indelen?

L het verschil tussen een enkelvoudige en

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 heb je ondertussen verder

leren onderverdelen in homogene en heterogene mengsels. Vervolgens heb je geleerd hoe

mengsels in zuivere stoffen kunnen gescheiden

worden. Kunnen we ook de zuivere stoffen verder

onderverdelen? We zoeken het uit aan de hand van

samengestelde stof kennen.

Vorig jaar leerde je het onderscheid tussen een

een experiment.

STOF

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

MENGSEL

HOMOGEEN

HETEROGEEN

OPDRACHT 7 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

vloeistoftrechter kabeltjes

Werkwijze

houtspaander (of satéstokje)

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.

positieve pool

negatieve pool

Afb. 31 Opstelling proef van Hofmann

Aan beide polen wordt gas gevormd, maar hoe zit het met de hoeveelheid gas?

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?

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 03

HOOFDSTUK 2

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. Besluit

Er wordt water gevormd.

Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

Reflectie

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde stoffen. Samengestelde stoffen bevatten meerdere soorten atomen. Water is dus een voorbeeld van een samengestelde stof, het kan verder ontleed

worden in zuurstofgas en waterstofgas. 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. Enkelvoudige stoffen bevatten één soort atomen.

Stoffen kunnen dus (naar analogie van homogene en heterogene mengsels)

verder opgedeeld worden in enkelvoudige en samengestelde stoffen.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

OPDRACHT 8

Bij de ontleding van water, heb je ontdekt dat water een samengestelde stof is, terwijl waterstofgas en zuurstofgas enkelvoudige stoffen zijn. Hieronder zie je de symbolische en visuele voorstelling van deze stoffen. Symbolische voorstelling

water

H2O

zuurstofgas

waterstofgas

Visuele voorstelling

O H

Naam

Het valt op dat een samengestelde stof bestaat uit één soort / meerdere soorten atomen, terwijl een

enkelvoudige stof bestaat uit één soort / meerdere soorten atomen (schrap wat niet past).

STOF

ENKELVOUDIG

• •

SAMENGESTELD

MENGSEL

HOMOGEEN

HETEROGEEN

Stoffen die nog verder ontleed kunnen worden, noemen we samengestelde

stoffen. Ze bevatten meerdere soorten atomen.

Stoffen die niet meer verder ontleed kunnen worden, noemen we enkelvoudige stoffen. Ze bevatten één soort atomen.

` Maak oefening 6 t/m 8 op p. 108-109.

THEMA 03

HOOFDSTUK 2

HOOFDSTUK 3

Welke naam krijgen de enkelvoudige stoffen? LEERDOELEN Je kunt al:

L enkelvoudige en samengestelde stoffen onderscheiden;

Slechts enkele elementen komen op

L de symbolische voorstelling van elementen weergeven; L een chemische formule interpreteren. Je leert nu:

aarde voor als enkelvoudige stoffen; dat zijn voornamelijk gassen. Tot die gassen mogen we al zeker de

edelgassen rekenen. Maar er zijn nog

L de naam van enkele enkelvoudige stoffen kennen;

elementen die als enkelvoudige stof

L het verschil kennen tussen een wetenschappelijke naam

voorkomen. We geven in dit hoofdstuk een overzicht van de enkelvoudige stoffen en hun namen.

en een triviale naam.

3.1 Onderverdeling binnen de enkelvoudige stoffen

We hebben al kort naar het Periodiek Systeem van de Elementen (PSE)

verwezen. Je vindt er alle symbolen terug van de al gekende elementen.

Je weet nu dat enkelvoudige stoffen slechts één soort atomen bevatten.

In het PSE maken we voor de enkelvoudige stoffen een onderscheid tussen: • •

metalen (M): in het rood ingekleurd op het PSE.

Al-

Cl-

Tl-

Fl-

metaal 96

ook de edelgassen (laatste kolom);

niet-metalen (nM): in het geel ingekleurd op het PSE. Daartoe behoren

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

niet-metaal

OPDRACHT 9

Gebruik het PSE achteraan in je boek en vul de tabel aan. 1

Vul de eerste twee kolommen verder aan met het symbool of de naam van het element.

Is het element een metaal (M) of niet-metaal (nM)? Omcirkel in de laatste kolom.

Markeer het edelgas (E).

M / nM

argon

M / nM

magnesium broom

M / nM M / nM

M / nM

3.2 Niet-metalen

M / nM

stikstof

Naam

Symbool

Niet-metalen die als enkelvoudige stof voorkomen als ongebonden atomen

Edelgassen komen altijd apart voor in de natuur: ze bestaan uit één atoom. Ze zijn met andere woorden monoatomair.

TIP

Wil je al meer ontdekken over de edelgassen? Scan de QR-code

en bekijk het filmpje.

Bij edelgassen draagt de stof dan ook gewoon de naam van het element. Voorbeeld: wat kan He betekenen? • • •

het element helium de stof helium

een atoom helium

BEKIJK VIDEO

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

Opmerking: Ook koolstof wordt voorgesteld door het symbool van het element (C) en draagt gewoon de naam van het element.

Nochtans verbindt koolstof als enkelvoudige stof vaak met andere

koolstofatomen. Het koolstofatoom doet dat echter op meerdere manieren: de afbeeldingen tonen het voorkomen van grafiet en diamant. Die twee

stoffen bevatten enkel koolstofatomen.

Afb. 33 Diamant

Afb. 32 Grafiet

Niet-metalen die als enkelvoudige stof voorkomen als verbindingen van meerdere atomen

Zoals je al weet, wordt het aantal atomen in een verbinding weergegeven door een index.

Voor de niet-metalen die uit meerdere atomen in een verbinding voorkomen, gelden deze regels:

de formule wordt gevormd door het symbool van het atoom te gebruiken,

•

de stof draagt de naam van het element, maar de naam van het element

•

vergezeld van een index die aangeeft hoeveel atomen er in de verbinding zitten;

wordt voorafgegaan door een Grieks telwoord dat het aantal atomen in de molecule weergeeft.

We sommen die bewuste Griekse telwoorden even op. De gemarkeerde moet je kennen, de andere komen later aan bod.

samenstelling van de ATMOSFEER

zuurstofgas

20.95%

zuurstofgas

0.93% Argon

0.000009 % 0.0018 % 0.0005 % 0.0001 % 0.038 %

xenon neon waterstofgas krypton koolstofdioxide

78.08%

stikstofgas

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

CO2

mono 6

di 7

tri 8

tetra 9

penta

hexa

hepta

octa

nona

deca

Voorbeeld: •

•

O2 of dizuurstof N2 of distikstof

Let op! Van sommige enkelvoudige niet-metalen bestaan er meerdere

verbindingen. Naast dizuurstof of O2 bevat de hogere atmosfeer bijvoorbeeld ook trizuurstof of O3.

De meeste niet-metalen zullen echter verbindingen van 2 atomen vormen (O2, N2, I2, Cl2 …). We spreken daarom ook over diatomaire moleculen. TIP

•

Het woord BrINClHOF bevat alle niet-metalen die in een enkelvoudige stof diatomair voorkomen.

Om de niet-metalen S8, P4 en O3 te onthouden, zul je je geheugen moeten gebruiken!

•

Naast de wetenschappelijke naam wordt vaak een triviale naam voor de stof gebruikt, een soort bijnaam voor de stof zeg maar.

De enkelvoudige niet-metalen die bij kamertemperatuur gasvormig

zijn, krijgen vaak een triviale naam waarbij het Griekse telwoord wordt weggelaten en het woordje ‘gas’ aan de naam wordt toegevoegd.

In deze tabel vind je enkele voorbeelden: Enkelvoudige stof

Wetenschappelijke naam

Triviale naam

dizuurstof

zuurstofgas

diwaterstof

waterstofgas

Cl2

dichloor

chloorgas

distikstof

Afb. 34 Wetenschappelijke en triviale naam van stoffen

stikstofgas

Let op: het Griekse telwoord wordt weggelaten in de triviale naam.

Zo is distikstofgas een foute benaming voor N2. Je zegt ofwel distikstof (wetenschappelijke naam) of stikstofgas (triviale naam), maar geen combinatie.

Afb. 35 Stikstofgas of distikstof (N2)

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

OPDRACHT 10

Bekijk het bolschil- of bolstaafmodel van een aantal niet-metalen. Vul de bijbehorende formule, wetenschappelijke naam én triviale naam in (als die laatste bestaat). TIP De stoffen in deze tabel moet je goed kennen! Die zul je later nog veel gebruiken. Chemische formule

Wetenschappelijke naam

1 H2

Triviale naam

Bolschil- of bolstaafmodel

diwaterstof

waterstofgas of knalgas

Cl2

chloorgas

witte fosfor

100

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

3.3 Metalen

Van alle bekende metalen wordt ijzer het meest gebruikt. Omdat ijzer

goedkoop, sterk en makkelijk bewerkbaar is, kent het veel toepassingen in vervoermiddelen, schepen en voor het bouwen van grote constructies.

Zuivere metalen bestaan in enkelvoudige vorm uit slechts één atoomsoort.

•

De stof krijgt de naam van het element, soms gevolgd door het achtervoegsel ‘-metaal’.

•

Als formule wordt het symbool van het betreffende metaal gebruikt. Voorbeeld

Fe kan dus verschillende betekenissen hebben: •

•

de stof ijzermetaal een atoom ijzer

Afb. 36 Een smid bewerkt de stof ijzermetaal om een hoefijzer voor een paard te maken.

•

het element ijzer

Enkelvoudige stoffen krijgen een wetenschappelijke naam: Niet-metalen •

•

De wetenschappelijke naam wordt gevormd door de index te lezen als Grieks voorvoegsel, gevolgd door de naam van het element.

Voorbeeld: O2 = dizuurstof.

De meeste niet-metalen zijn diatomair, bv. O2.

Uitzonderingen zijn C, S8 en P4 en de edelgassen.

Voor edelgassen wordt de naam van het element gebruikt om de stof te benoemen; zij zijn monoatomair.

Sommige niet-metalen krijgen een triviale naam. Daarbij wordt de naam van het element meestal gevolgd door ‘gas’. De index wordt daarbij niet gelezen. Voorbeeld: O2= zuurstofgas Ozon is de triviale naam voor O3.

Metalen

Bij metaal wordt het achtervoegsel ‘metaal’ soms toegevoegd aan de naam van het element. Voorbeeld: Fe = de stof ijzermetaal. ` Maak oefening 9 op p. 109.

THEMA 03

HOOFDSTUK 3

101

THEMASYNTHESE SYNTHESE

1 Hoe kunnen we een chemische stof voorstellen?

Namen en symbolen van elementen

• •

element of atoomsoort = de verschillende atomen of deeltjes atoom = deeltje dat tot bepaalde atoomsoort behoort

Elk element heeft universeel hetzelfde symbool. Die universele symbolentaal zorgt ervoor dat wetenschappers over de hele wereld met elkaar kunnen communiceren. •

Het aantal atomen in een molecule wordt weergegeven door een index. De index 1 wordt niet vermeld.

Een coëfficiënt geeft weer wat het aantal moleculen is.

3 SO2

•

Symbolische voorstelling van een chemische stof

3 SO2 staat voor 3 moleculen SO2.

•

• •

3 moleculen bestaande uit telkens 1 zwavelatoom

en 2 zuurstofatomen

Met een specifieke kleurcode worden de elementen weergegeven. Het aantal atomen wordt duidelijk weergegeven.

In het bolstaafmodel worden de bindingen tussen de atomen visueel

•

SO2 is de formule.

getoond.

Bolstaaf- en bolschilmodellen van een chemische stof

Afb. 37 Het bolstaafmodel (L) en het bolschilmodel (R) van water

102

THEMA 03

THEMASYNTHESE

2 Kunnen we zuivere stoffen nog verder indelen? Zuivere stoffen worden verder onderverdeeld in:

enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkelvoudige stoffen  kunnen niet meer verder ontleed worden, ze bestaan uit één soort atomen;

samengestelde stoffen  kunnen meestal verder ontleed worden, ze bestaan uit meerdere soorten atomen.

3 Welke naam krijgen de enkelvoudige stoffen? Metalen

Niet-metalen

Niet-metalen bestaan uit 1 of meerdere atomen.

De meeste niet-metalen zijn diatomair.

Edelgassen zijn monoatomair.

Metalen hebben als formule het

De wetenschappelijke naam wordt

gevormd door de index te lezen als Grieks voorvoegsel, gecombineerd Bv.: O2 = de stof dizuurstof

element.

Bv.: He = de stof helium

gevormd door achter de naam van

het element ‘metaal’ toe te voegen. Bv.: Fe = ijzermetaal

met de naam van het element.

gevormd door de naam van het

symbool van het betrokken metaal.

Sommige niet-metalen krijgen

een triviale naam. Daarbij wordt

de naam van het element gevolgd

door ‘gas’. Griekse voorvoegsels worden dan weggelaten. Bv.: O2 = zuurstofgas

Koolstof komt als enkelvoudige stof in meerdere vormen voor;

het wordt voorgesteld door het symbool C en de naam van het

element: koolstof.

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 03

THEMASYNTHESE

103

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken de symbolen van de elementen.

•

Ik ken het verschil tussen een enkelvoudige en een samengestelde stof.

• • •

Ik ken de namen van enkelvoudige stoffen (metalen, niet-metalen). Ik ken de betekenis van een index en een coëfficiënt.

Ik kan zuivere stoffen verder onderverdelen in enkelvoudige en samengestelde stoffen.

Ik ken het verschil tussen een wetenschappelijke naam en een triviale naam.

2 Onderzoeksvaardigheden • • •

Ik kan een chemische formule interpreteren.

•

Ik kan een bolstaaf- en bolschilmodel herkennen en interpreteren.

Ik kan de symbolische voorstelling van een chemische stof schrijven en interpreteren.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

104

THEMA 03

CHECKLIST

CHECK IT OUT

Klein detail, groot verschil. 1

De twee kinderen van de tandarts hebben dorst. Ze lopen naar binnen en zien in de koelkast twee glazen staan.

 2

Van welk glas drinken ze best niet?



Een koppel is aan het barbecuen wanneer het plots begint te regenen. Ze zetten de barbecue binnen. Na een tijdje vallen ze beiden flauw. Door zuurstofgebrek is er een gevaarlijk gas gevormd.

a Welk van de onderstaande voorstellingen zou dat gas kunnen zijn? b Ken je de naam van het gevaarlijke gas, dat ook wel de stille moordenaar genoemd wordt?



Jouw leerkracht werd getroffen door het coronavirus en komt terecht in het ziekenhuis met ademhalingsproblemen. Welke fles gas moet de verpleegster toedienen?



Kleine fouten in formules kunnen grote gevolgen hebben.

Een stof wordt genoteerd in een formule. Ze geeft informatie over het soort atomen dat in de stof voorkomt en het exacte aantal waarin dat gebeurt.

Een stof wordt driedimensionaal voorgesteld in een model waarbij elk element een specifieke kleur heeft.

THEMA 03

CHECK IT OUT

105

AAN DE SLAG

Vul de tabel aan met de juiste naam of het juiste symbool voor elk element. Universeel symbool

helium lood tin

fluor

stikstof

aluminium calcium

zilver

Naam element

chloor

Vul de tabel aan. In de eerste kolom vind je de coëfficiënten en indexen van een stof.

Coëfficiënten en indexen van de stof Cl2O7 3 HNO3 5 NH3 2 PCl3

106

THEMA 03

AAN DE SLAG

Totaal aantal atomen van elk element

Vul de tabel aan. a

Noteer in kolom 2 de formule.

b Noteer in kolom 3 de coëfficiënten en indexen van de stof. Omschrijving 1 molecule van een samengestelde stof,

bestaande uit 2 waterstofatomen, 1 zwavelatoom en 4 zuurstofatomen. elk bestaande uit 4 fosforatomen.

2 moleculen van een samengestelde stof, bestaande uit 1 stikstofatoom en 2 zuurstofatomen.

4 moleculen van een enkelvoudige stof, elk bestaande uit 3 zuurstofatomen.

3 moleculen van een enkelvoudige stof,

Coëfficiënten en indexen van de stof

Formule

Bekijk de bolstaaf- of bolschilmodellen. Duid het juiste antwoord aan. Bolstaafmodel of bolschilmodel

Model

bolstaafmodel

bolschilmodel

bolstaafmodel bolschilmodel

THEMA 03

AAN DE SLAG

107

Bekijk de bolstaaf- of bolschilmodellen. Vul de tabel verder aan. Bolstaafmodel of bolschilmodel

Model en chemische formule

bolstaafmodel

bolschilmodel

bolstaafmodel

bolschilmodel

Chemische formule

Duid aan of het een enkelvoudige of samengestelde stof is. Chemische stof

enkelvoudige stof

CH3COOH

Enkelvoudige of samengestelde stof?

(formule van azijn)

(modelstructuur van cholesterol)

108

THEMA 03

(bolstaafmodel van chloorgas)

AAN DE SLAG

(formule van octazwavel)

samengestelde stof enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkelvoudige stof

samengestelde stof

enkelvoudige stof

samengestelde stof

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

enkelvoudige stof

samengestelde 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

Plaats in de juiste kolom:

enkel nog roet over. Roet is een …

gedestilleerd water – kraantjeswater – koolstof – waterstofgas – zuurstofgas – wijn – zand in een glas water – zout in een glas water

Enkelvoudige stof

Samengestelde stof

Heterogeen mengsel

Homogeen mengsel

Vul de volgende tabel aan met de wetenschappelijke en triviale namen van enkelvoudige stoffen. Enkelvoudige stof

Wetenschappelijke naam

Cl2

argon

stikstofgas

` Verder oefenen? Ga naar

kopermetaal

Triviale naam

THEMA 03

AAN DE SLAG

109

Notities

110

THEMA 03

KENMERKEN VAN EEN CHEMISCHE REACTIE

THEMA 04

112

VERKEN

113

` HOOFDSTUK 1: Wat is een chemische reactie?

115

CHECK IN

` HOOFDSTUK 2: Hoe wordt een chemische reactie

genoteerd?

2.1 Reagentia en reactieproducten 2.2 Wet van behoud van atomen 2.3 Wet van behoud van massa

119

119 120 124

` HOOFDSTUK 3: Welk nut hebben chemische reacties

als energiebron?

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

126 126 128 131 135

CHECKLIST

137

THEMASYNTHESE

PORTFOLIO

CHECK IT OUT

138

AAN DE SLAG

139

OEFEN OP DIDDIT

111

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 38 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. 38

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?

112

THEMA 04

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 04

VERKEN

113

OPDRACHT 2

Bekijk de energieomzettingen op de afbeeldingen. Duid aan welke energieomzetting er plaatsvindt bij de volgende afbeeldingen. Er zijn meerdere antwoorden mogelijk.

stralingsenergie fotosynthese

C6H12O6 + O2

chemische energie  stralingsenergie

thermische energie  chemische energie stralingsenergie  thermische energie

celademhaling chemische energie

ATP

thermische energie

mitochondrium Afb. 39 De energiecyclus

stralingsenergie  chemische energie

chloroplast

CO2 + H2O

chemische energie  elektrische energie chemische energie  kinetische energie

thermische energie  chemische energie chemische energie  thermische energie

Afb. 40 Energieomzetting

114

THEMA 04

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. 41 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 04

HOOFDSTUK 1

115

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

fysisch proces

chemisch proces fysisch proces

Verklaring

Soort proces chemisch proces

Waarom is ‘marshmallows smelten’ wetenschappelijk niet correct? Leg uit.

WEETJE

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

fysica

biofysica

natuurwetenschappen

biologie

fysicochemie

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.

• •

Tijdens een chemisch proces ontstaan nieuwe stoffen.

Tijdens een fysisch proces worden geen nieuwe stoffen gevormd. De aanwezige stof verandert bv. van aggregatietoestand.

` Maak oefening 1 en 2 op p. 139.

116

THEMA 04

HOOFDSTUK 1

BEKIJK DE VIDEO

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. C

CO2

•

Afb. 42 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.

CH4

CO2

2 H2O

2 O2

Afb. 43 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 koolstof-

monoxide (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. Koolstof-monoxide 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 04

HOOFDSTUK 1

117

OPDRACHT 5

Stel reactievergelijkingen op. 1

TIP

Denk nog eens terug aan de verbrandingsreactie

Een reactievergelijking wordt genoteerd als

van magnesium. Probeer stapsgewijs een

gebruikte stof(fen) → gevormde stof(fen).

reactievergelijking uit te schrijven. a

Het aantal stoffen voor en na de pijl kan

Noteer het symbool voor magnesium.

natuurlijk variëren.

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)

118

THEMA 04

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 (of van de atoomgroep) in de verbinding weergeeft.

L een onderscheid maken tussen een index en een coëfficiënt. Je leert nu:

In hoofdstuk 1 heb je geleerd dat de

verandering die plaatsvindt tijdens een

L de opbouw van een reactievergelijking begrijpen en de

chemisch proces een chemische reactie wordt genoemd. In de opdrachten

onderdelen aanduiden;

L een aflopende reactie herkennen;

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

reagentia

reactieproducten

niet volledig aflopen. Je zult dan gebruikmaken

Let op:

en we spreken van een evenwichtsreactie.

Je mag als pijl niet ⇒ gebruiken. Gebruik ook niet het gelijkheidsteken (=), want de reactieproducten zijn andere stoffen dan de reagentia.

van een dubbele pijl ⇄

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

119

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

Leg uit.

2.2 Wet van behoud van atomen

In een reactievergelijking staat soms een getal voor de formule van een reagens of reactieproduct, bv. 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3

Waarom? Verklaar.

In thema 3 leerde je al dat de getallen die voor de formules in een

reactievergelijking staan voorgetallen of coëfficiënten genoemd worden.

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. 120

THEMA 04

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 3 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 04

HOOFDSTUK 2

121

•

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 indices 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 04

Bij de reactieproducten

122

Bij de reactieproducten

HOOFDSTUK 2

Cl O

Plaats de 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.

11 Maak nu de onderstaande reactie kloppend. O2 

Fe2O3

Fe +

Bij de reagentia

Je hebt in de vorige opdrachten enkele reactievergelijkingen opgesteld en de wet van behoud van atomen toegepast. Zo vond je bij opdracht 9,

vraag 11: 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. Het kan dus dat je op het einde alle coëfficiënten nog moet delen door een gelijke factor.

Een chemische reactie wordt voorgesteld door een reactievergelijking: reagentia → reactieproducten

Het aantal atomen van elk element moet zowel links als rechts van de pijl 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 3 t/m 9 op p. 140-142.

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

123

2.3 Wet van behoud van massa

OPDRACHT 10 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?

124

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

Atomen hebben een vaste atoommassa. 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

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 10 t/m 12 op p. 142.

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 10: 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.

Louis Joseph Proust

THEMA 04

HOOFDSTUK 2

125

HOOFDSTUK 3

Welk nut hebben chemische reacties als energiebron? LEERDOELEN

L toelichten dat chemische energie tijdens een

Je kunt al: chemische reactie omgezet kan worden naar een andere energievorm.

Je leert nu:

L dat chemische reacties gebruikt kunnen worden als energiebron voor toepassingen in het dagelijks leven;

L het verschil duiden tussen exo- en endoenergetische reacties;

energie kan leiden tot gewenste of ongewenste

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? Welke energievormen zijn er nog?

Kan ook het omgekeerde gebeuren, met andere woorden kan er tijdens een chemische reactie energie opgenomen worden?

chemische reacties.

naar de verbranding van magnesium. Het is je

L begrijpen dat de interactie tussen materie en

In dit thema werd al verschillende keren verwezen

3.1 Chemische energie

Energie kan niet ontstaan, noch gevormd worden. Dat is de wet van behoud van energie, waar je meer over zult leren 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 de verbranding van het hout: hout is

126

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

een energiebron. De energie die een chemische stof bevat, noemen we de chemische energie (of inwendige energie) (E). Grootheid chemische energie

Symbool

Eenheid

Symbool

Joule

OPDRACHT 11

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.

De 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

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).

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

127

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. 44 De bunsenbrander bij een labo

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. 45 Vuurwerk

∆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

EP t (s) Grafiek 3 Energiediagram van een exo-energetische reactie

Wanneer warmte vrijkomt, spreekt een chemicus van een exotherme reactie. Een bekende toepassing daarvan is de hotpack. Door het activeren van de 128

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

hotpack start een exotherme reactie: de omgevingstemperatuur stijgt.

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 12 DEMO

Je leerkracht voert enkele exo-energetische reacties uit. Hij/zij voert de proeven uit.

Noteer je waarneming in de tabel. VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

42 °C

exotherme reactie

25 °C

zoutzuur

magnesium

HCl + NaOH

Afb. 46 Opstelling proef 2

Proef 1

•

Voeg bijtende soda-oplossing (NaOH) toe aan de zoutzuuroplossing (HCl).

Voel tijdens de hele proef aan de proefbuis.

•

Vul een proefbuis voor 1/3 met zoutzuur (HCl).

Rol het lintje Mg op en breng het in de oplossing. Voel tijdens de hele proef aan de proefbuis.

Waarneming:

•

Proef 2

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.

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

129

WEETJE

In een bedrijf ontstaan soms explosies omdat

bepaalde stoffen niet (meer) goed gestockeerd worden. Twee bekende voorbeelden zijn de

vuurwerkramp in Enschede in 2000 en de ontploffing van ammoniumnitraat in Beiroet in 2020. Wil je de

indrukwekkende beelden van de explosie in Beiroet

zien? Scan dan de QR-code.

BEKIJK DE VIDEO

Een exo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie vrijkomt.

E (J)

reactieenergie

ΔE < 0

Grafiek 4 Energiediagram exotherme reactie

130

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

• •

t (s)

Een reactie waarbij warmte vrijkomt, is een exotherme reactie.

Een exo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd gebruik.

OPDRACHT 13 DOORDENKER

Wat gebeurt er als je Mentos-muntjes aan cola light toevoegt? Voer deze proef uit op de speelplaats! Je kunt de proef ook thuis uitvoeren en er een filmpje van maken. 1

Verzamel de benodigdheden. Mentos-muntjes blad papier kaartje

Ga aan de slag. 1 2 3

Maak met een blad papier een koker waarin de Mentos-muntjes gestapeld worden. Gebruik een kaartje als basis voor de snoepjestoren, of plaats je hand eronder.

Schroef de fles cola light open en plaats de koker boven de fles. Trek nu het kaartje (of je hand) weg, zodat de snoepjes in de fles vallen.

Noteer je waarneming.

Hoe verklaar je dat?

fles cola light

3.3 Endo-energetische 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 eerste graad heb je al kennisgemaakt met zo’n reactie: de fotosynthese.

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

131

OPDRACHT 14

Bekijk de chemische reactie en los de vragen op. 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 1

Welk biologisch proces wordt hier weergegeven?

Kruis de juiste uitspraak aan.

Welke energievorm wordt er gebruikt tijdens de reactie?

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 = EP - ER > 0

Een endo-energetische chemische reactie kan worden weergegeven in een energiediagram.

E (J)

reactieenergie

132

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

t (s)

Grafiek 5 Energiediagram van een endo-energetische reactie

ΔE > 0

OPDRACHT 15 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 15 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 04

HOOFDSTUK 3

133

Naast licht- en warmte-energie kunnen ook andere energievormen een

chemische reactie doen ontstaan. Zo werd er in thema 3 elektrische energie gebruikt om water te splitsen in waterstofgas en zuurstofgas.

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 gebroken in steeds kleinere moleculen. In de

volksmond zegt men dat de kunststoffen ‘verduren’, een fenomeen dat vaak voorkomt bij oude pvc-dakgoten.

Afb. 47 Donkere wijnflessen zorgen voor een betere bewaring van de wijn.

Een endo-energetische reactie is een chemische reactie waarbij een vorm van energie wordt opgenomen.

E (J)

reactieenergie

ΔE > 0

Grafiek 6 Energiediagram endotherme reactie

• •

t (s)

Een reactie waarbij warmte wordt opgenomen, is een endotherme

reactie.

Een endo-energetische reactie kan voor grote schade zorgen bij verkeerd gebruik.

` Maak oefening 13 t/m 18 op p. 142-144.

TIP Bekijk de ontdekplaat bij het onlinelesmateriaal en ontdek verschillende reacties in het dagelijkse leven.

134

THEMA 04

HOOFDSTUK 3

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

Na de reactie

Voor de reactie

Behoud van atomen

•

reactie gelijk.

Voor stoffen worden coëfficiënten geplaatst om het aantal atomen per soort gelijk te stellen.

•

Per atoomsoort is het aantal atomen voor en na de

reagentia → reactieproducten

•

de wet van Lavoisier

De totale massa voor en na een chemische reactie blijft gelijk:

Een reactie waar alle reagentia worden omgezet in

Behoud van massa

reactieproduct(en) noemen we een aflopende reactie.

WELK NUT HEBBEN CHEMISCHE REACTIES ALS ENERGIEBRON?

•

Stoffen bevatten een specifieke hoeveelheid energie: de chemische of inwendige energie (E).

Chemische reacties kunnen nuttig zijn als energiebron in het dagelijks leven (bv. warmte, elektriciteit), maar kunnen ook nadelig zijn (bv. verduren van materialen). Er bestaan exo- en endo-energetische reacties.

•

mreagentia = mreactieproducten

THEMA 04

THEMASYNTHESE

135

THEMASYNTHESE

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

de reactie.

E (J)

ER > Ep

reactieproducten.

E (J)

ER < Ep

reactieproducten.

wordt tijdens de reactie.

ER reactieenergie EP

ΔE < 0

reactieenergie

t (s)

Voorbeeld: verbranden van magnesium

THEMA 04

THEMASYNTHESE

t (s)

Voorbeeld: elektrolyse van water

Mijn samenvatting

136

ΔE > 0

BEKIJK KENNISCLIP

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken het verschil tussen een chemisch en een fysisch proces.

•

Ik ken de termen endotherm en exotherm.

• •

Ik ken het begrip chemische energie.

Ik ken het verschil tussen exo- en endo-energetische reacties.

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.

Ik kan een exo- en endo-energetische reactie herkennen en er voorbeelden van geven.

invullen bij je Portfolio.

` Je kunt deze checklist ook op

THEMA 04

CHECKLIST

137

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. 1

BEKIJK DE VIDEO

Vul de tabel aan. Temperatuur

Wat gebeurt er?

fysisch proces

33 °C

chemisch proces fysisch proces

chemisch proces

62 °C

fysisch proces

100 °C

chemisch proces fysisch proces

154 °C

Proces

Wat is de formule en de naam van het rijsmiddel in bakpoeder?

chemisch proces

Tijdens de Maillard-reacties ontstaan nieuwe biomoleculen. Waarvoor zorgen die nieuwe chemische stoffen?

b Kruis aan.

Dit is een exo-energetische reactie.

Dit is een endo-energetische reactie.

Dit is een endo-energetische / exo-energetische reactie (schrap wat niet past).

d 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 (door

herschikking van de atomen). CO2 zorgt voor het rijzen van het deeg. Er zijn tijdens het bakken geen nieuwe atomen gecreëerd: dat is de wet van behoud van atomen.

Tijdens een chemische reactie geldt ook 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!

138

THEMA 04

CHECK IT OUT

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

groenten gaarkoken voedsel verteren

boter smelten boter bruinen

ijs smelten en water vormen een blok hout verbranden

een trui laten verkleuren door langdurige blootstelling aan zonlicht ijzer smelten

Zijn de modelvoorstellingen voorbeelden van fysische of chemische processen? Leg uit.

Fysisch of chemisch proces

Modelvoorstelling

elektrische energie

THEMA 04

AAN DE SLAG

139

Lees de chemische reacties en beantwoord de vragen.

Het stappenplan kan je daarbij helpen. 1 a

IJzer reageert met zuurstofgas, waarbij di-ijzertrioxide (Fe2O3) gevormd wordt. Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten?

BEKIJK HET STAPPENPLAN

Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

Magnesium reageert met waterstofchloride (HCl of zoutzuur), waarbij magnesiumchloride (MgCl2) en

waterstofgas (H2) gevormd worden. Welke stoffen zijn de reagentia?

b Welke stoffen zijn de reactieproducten? c

Noteer de stoffen in de reactievergelijking.

d Pas de wet van behoud van atomen toe.

Schrijf de chemische reactie.

De vorming van waterstofchloride (HCl) uit diwaterstof en dichloor.

Schrijf de chemische reactie.

De chemische reactie tussen salpeterzuur (HNO3) en soda (NaOH), waarbij natriumnitraat (NaNO3) en water gevormd worden.

Schrijf de chemische reactie.

De ontleding van glucose (C6H12O6) in water en koolstof.

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 Hg + l2 → Hgl

SnS2 → Sn + S 140

THEMA 04

AAN DE SLAG

Pb + O2 → PbO

HCl + O2 → Cl2 + H2O

C2H4 + O2 → CO2 + H2O Na2O + H2O → NaOH N2 + H2 → NH3

Al + PbO2 → Al2O3 + Pb NH3 + HCl → NH4Cl

NH3 + O2 + → NO + H2O Fe + S → FeS

Cr2O3 + Zn → ZnO + Cr

C12H22O11 → C + H2 + O2

KClO3 → KCl + O2

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 Bakpoeder reageert met azijn.

NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + CO2 + H2O

Hoe kun je visueel waarnemen dat het om een chemische reactie gaat?

c Met glucose kan drankalcohol (ethanol) gevormd worden. De zogenaamde ‘moonshiners’, mensen die illegaal alcohol stoken, maken gebruik van deze reactievergelijking.

C6H12O6 → C2H5OH + CO2

d 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

THEMA 04

AAN DE SLAG

141

Waarom mag je de indexen bij de formules niet wijzigen?

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. P2O5 +

H2O 

H3PO4

HClO2  H2 + Cl2 + 2 O2

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 een vijver die bevriest

het opnemen van warmte tijdens een reactie

b Mg + 2 HCl  MgCl2 + H2 + warmte

d een Mg-lint verbranden (het vrijkomen van licht)

142

THEMA 04

AAN DE SLAG

Vul de reactievergelijkingen aan en beantwoord de vragen. Waterstofgas wordt gebruikt in brandstofcellen.

H2 + O2 → H2O

Is dit een endo-energetische of een exo-energetische reactie? Verklaar.

Vervolledig de reactievergelijkingen en beantwoord de vragen. a

Planten voeren een fotosynthesereactie uit.

+ → C6H12O6 + O2

Is dit een endo-energetisch of een exo-energetisch proces? Verklaar.

Welke energie-omzettingen vinden hierbij plaats?

b Methaangas (CH4) wordt gebruikt om woningen te verwarmen.

CH4 + O2 → CO2 + H2O

Is dit een endo-energetisch of een exo-energetisch proces? Verklaar.

Welke energie-omzettingen vinden hierbij plaats?

Beoordeel de stellingen. Duid aan met juist (J) of fout (F). Juist of fout?

Stelling

Tijdens een chemische reactie worden nieuwe stoffen gevormd. Verbetering:

Tijdens een exo-energetische reactie hebben de stoffen na de reactie de grootste energie-inhoud. Verbetering:

Als je een endotherme reactie uitvoert in een waterbad dan zal de temperatuur van het water rond de reactiebeker stijgen. Verbetering:

De stoffen verliezen energie tijdens een exotherme reactie. Verbetering:

THEMA 04

AAN DE SLAG

143

Wat hoort er bij elkaar? Noteer het juiste getal in de tweede tabel. 1

fotosynthese

De reactieproducten bevatten meer

2 4 5

smelten

chemische energie naar lichtenergie

endo-energetische reactie

energie dan de reagentia.

De stoffen verliezen energie.

glimwormen

exo-energetische reactie

lichtenergie naar chemische energie fysische reactie

Teken een energietijddiagram van een exo-energetische reactie. Vermeld de volgende gegevens:

(teken een pijl). Benoem de assen.

energieniveau van de reactieproducten (EP); energieniveau van de reagentia (ER); ΔE < 0 of ΔE > 0

` Verder oefenen? Ga naar

144

THEMA 04

AAN DE SLAG

BOUW, EIGENSCHAPPEN EN RANGSCHIKKING VAN ATOMEN

THEMA 05

147

VERKEN

148

CHECK IN

` HOOFDSTUK 1: Hoe evolueerde het atoommodel? 1.1 Van voorwerp tot atoom 1.2 Nog kleiner dan het atoom

` HOOFDSTUK 2: Wat weten we al over het atoom?

2.1 De elementaire deeltjes en hun lading 2.2 De massa van het atoom

150 150 151 157

157 159

` HOOFDSTUK 3: Hoe zitten elektronen verdeeld in

een atoom?

3.1 De Bohr-Rutherford elektronenverdeling

A Schillen rond de nucleus B Elektronen op een schil

3.2 Elektronenconfiguratie 3.3 Lewisstructuren

163 163 163 164

170 171

` HOOFDSTUK 4: Wat leren we uit de plaats van

een element in het PSE? 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

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

175 176 179 181 184 187

145

THEMASYNTHESE

191

CHECKLIST

194

PORTFOLIO

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

146

195

CHECK IT OUT

196

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. 49

Afb. 50

Afb. 48

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 tot een paar miljoen keer of meer

groter te zien.

Afb. 51 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 05

CHECK IN

147

VERKEN

Atoom of element? OPDRACHT 1

Wat weet je al over de elementen? Elementen worden voorgesteld door een symbool. Vul de volgende tabel verder aan. Element

Symbool

natrium

waterstof

koper

zuurstof

Symbool

tin

Element

argon

Welke twee grote groepen van elementen kunnen we onderscheiden in het PSE?

Tot welke groep behoren de edelgassen?

Markeer op het volgende PSE de metalen in het rood, de niet-metalen in het groen. Omcirkel vervolgens

specifiek de edelgassen.

Al-

Cl-

148

Tl-

Fl-

THEMA 05

VERKEN

We gebruiken tijdens de lessen chemie de begrippen ‘atoom’ en ‘element’. Verklaar kort het verschil tussen die twee begrippen.

Staan er in de onderstaande figuur deeltjes waarvan jij misschien al gehoord hebt en waarvan je denkt dat ze in een atoom aanwezig zijn? Schrap de deeltjes waarvan je denkt dat ze niet in een atoom voorkomen.

chips

molecule virus

quarks ozon neutrino

proton elektron zout

aerosol hemoglobine neten

hadronen neutron

stuifmeel

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

In dit thema gaan de betekenis en het voorkomen van al die deeltjes duidelijk worden.

THEMA 05

VERKEN

149

HOOFDSTUK 1

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

Je leert nu:

L de historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met Bohr begrijpen en de evolutie chronologisch weergeven;

L de bouw van een atoom (volgens het

gecombineerde atoommodel van BohrRutherford) toelichten;

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.

Net als wij willen wetenschappers steeds kleinere

1.1 Van voorwerp tot atoom

Elk mengsel bestaat uit een of meerdere soorten stoffen. In het voorbeeld van spuitwater (afbeelding 52) 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

CO2 O

spuitwater

mengsel

HOOFDSTUK 1

O verbindingen

Een voorwerp is opgebouwd uit een bepaalde materie.

atomen

•

Materie is een verzamelnaam voor alle soorten stoffen.

•

Een atoom is een deeltje van dat type.

•

THEMA 05

H2O

Afb. 52 Spuitwater

•

150

zuivere stof

Stoffen zijn verbindingen van deeltjes of atomen. Een element is een type of atoomsoort.

1.2 Nog kleiner dan het atoom

OPDRACHT 2

Bekijk de afbeeldingen en vul de tabel aan.

Afb. 53

Begrip

Afb. 54

Afbeelding 53

voorwerp

materie stoffen

verbindingen van onder meer …

C12H22O11

Afbeelding 54

atoomsoorten of elementen

In thema 3 heb je geleerd dat er dus verschillende soorten elementen

bestaan. Van een handvol daarvan ken je intussen het symbool en de naam.

OPDRACHT 3

Elke stof is opgebouwd uit 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 05

HOOFDSTUK 1

151

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 1

2,2

stikstof

12,01

zilver

ijzer

55,85

koolstof

lanthaniden

THEMA 05

1,8

20,18

boor

152

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 05

ATOMOS ATOMOS HOOFDSTUK 1

153

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.

154

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

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 4

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. 152. 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

elektronen

elektronenschillen

protonen en neutronen

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

155

TIP

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

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.

Een atoom bevat een gelijk aantal elektronen en protonen en is elektrisch neutraal.

` Maak oefening 1 op p. 196.

156

THEMA 05

HOOFDSTUK 1

HOOFDSTUK 2

Wat weten we al over het atoom?

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

2.1 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, ze hebben een eenheidslading +1;

de neutronen hebben geen lading: ze hebben een eenheidslading -1.

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

vaste afstanden rond de atoomkern of nucleus. Op afbeelding 55 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. 55

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

157

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

3,5

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

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

zuurstof

fluor

16,00

19,00

2,1

2,5

fosfor

zwavel

28,09

30,97

32,07

20,18

zuurstofatomen.

3,0

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

•

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

chloor

argon

35,45

2,4Ia

neon

Anderzijds zijn atomen met 8 protonen in de atoomkern altijd

39,95

2,8

2,0

8 protonen.

•

Cl-

silicium

1,8

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

•

stikstof

1,8

germanium

72,64

1,8

1,9

78,96

118,7

121,8

1,9

telluur

164,9

rubidium

0,7

1,2

strontium

yttrium

0,9

titaan

1,4

barium

132,9

72,0Fr

0,7

francium

223

lanthaan

137,3

niobium

91,22

1,1

85 Ac Ra radium

1,5

VIlIb VIlIb 8 9

1,8

chroom

technetium

95,94

xenon

2,2

1,9

ruthenium

1,7

rhodium

101,1

2,2

renium

183,9

2,2

rutherfordium

227

261

lanthaniden

dubnium

astaat 7

210

266 1,1

actiniden

seaborgium

262 58

cerium

1,3

thorium

protactinium

232,0

231,0

1,4

radon

samarium

(145) 1,3

1,3

europium

VIa 16

VIIa 17

gadolinium

1,3

tin

114,8 1,8

1,8

Tl-

nihonium

terbium

(1,2)

dysprosium

158,9 97

Fl-

holmium

164,9 99

erbium

167,3 100

jood

astaat

radon

210

222

117

livermorium

209

118

tennessine

oganesson

289 1,2

Tm thulium

168,9 101

289 1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0 102

175,0 103

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

lawrencium

247

251

252

257

258

259

262

americium

244

243

247

plutonium

237

xenon

131,3

2,2

curium

neptunium

126,9 85

289 1,2

uraan

moscovium

krypton

83,80

2,5

116

288 1,2

79,90

polonium

209,0

289 67

162,5 98

bismut

115

flerovium

287 1,2

lood

207,2 114

127,6 2,0

broom

telluur

argon

39,95

2,8

121,8 1,9

2,1

chloor

78,96

antimoon

35,45 35

seleen

204,4

1,9

2,4

74,92 51

118,7 82

thallium

285

157,3 96

indium

113

copernicium

1,8

neon

20,18 3,0

Cl-

zwavel

arseen

72,64

fluor

32,07 34

germanium

kwik

2,0

19,00 2,5

fosfor

zuurstof

30,97 33

4,0

P 1,8

16,00 2,1

Si 28,09

3,5

238,0

222

1,7

stikstof

14,01 15

silicium

69,72

200,6 112

röntgenium

gallium

goud

151,9 95

1,9

197,0

Ga 49

112,4

Au 111

1,6

cadmium

1,8

Al-

272

150,4 94

2,2

281 1,2

Pm Sm

zilver

1,7

12,01

26,98

zink

3,0

koolstof

aluminium

65,38 48

107,9 79

195,1

darmstadtium

268 62

promethium

144,2

meitnerium

277

1,5

1,2

neodymium

140,9 91

hassium

264

praseodymium

140,1 90

bohrium

1,1

2,2 Db 86 Rf Sg Bh Hs Mt Ds

actinium

1,9

C 1,5

koper

platina

110

1,6

63,55 47

106,4 2,2

IIb 12 30

nikkel

58,69

palladium

192,2

109

1,9

iridium

190,2

108

Ib 11 29

osmium

186,2

107

2,2

1,9

102,9

W 131,3 Re Os

wolfraam

106

2,2

2,5

boor

VIlIb 10

58,93

10,81 13

kobalt

55,85

molybdeen

1,9

ijzer

54,94

1,8

mangaan

52,00

180,9

105

226,0

tantaal

178,5

104

1,5

VIIb 7

1,6

92,91

hafnium

138,9

0,9

1,6

zirkonium

1,3

50,94

1,6

vanadium

47,87

jood 1,1

83,80

88,91

87,62

2,0

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

1,5

44,96

1,0

magnesium

VIb 2,5 Vb5 54 6

Va 15

4,00

krypton

IVb 4

IVa 14

helium

Mg 24,31

scandium

40,08

1,3

calcium

85,47

IIIb 3

24,31

1,0

naam

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN)

1,2

•

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

•

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

115

holmium 158

kalium

0,8

1,2

magnesium

39,10

symbool

79,90

beryllium

cesium

209

0,8

209,0

1,2

broom Be 9,01

0,9

atoomnummer (Z)

La Hf 127,66 Cs Ba 126,9

207,2

289

1,5

6,94

5 Rb

polonium

flerovium

lithium

bismut

Fl-

22,99

lood

114

1,0

natrium

1,01

32,1Na

antimoon

waterstof

74,92

tin

1,8

seleen

IIa 2

2,1

0 18

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN

arseen

Afb. 56

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

14,01

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

12,01

VIa 16 Z

elektron

betekent dat het aantal elektronen

koolstof

positieve ladingen hebben. Dat

IVa 14

proton

•

116

Mc •

117

118

De eenheidslading van protonen is +1, de eenheidslading van elektronen is -1, neutronen zijn ongeladen.

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

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

289 289 ook gelijk 289aan het atoomnummer Z, het getal linksboven in elk vakje van • 288 Het aantal elektronen is bijgevolg het PSE. 69 1,2

erbium THEMA 05

167,3

1,2

thulium 2 HOOFDSTUK

168,9

1,1

1,2

ytterbium

lutetium

173,0

175,0

2.2 De massa van het atoom

De weegschaal op de foto geeft 130 kg aan. We noemen dat de absolute

massa van die persoon (uitgedrukt in de eenheid kilogram). Maar stel nu dat een andere persoon 65 kg weegt. De persoon op de weegschaal weegt dan twee keer zoveel als de tweede persoon: '2' is dan de relatieve massa van persoon 1 ten opzichte van persoon 2. Omdat je de verhouding tussen de

twee massa's genomen hebt, is deze relatieve massa een onbenoemd getal:

je vergelijkt de massa van persoon 1 met die van persoon 2.

Ook in de chemie spreken we over de absolute atoommassa (Aa) en relatieve

atoommassa (Ar) van een atoom. Hoe klein een atoom ook is, het heeft

immers wel degelijk een massa. Zo is de absolute atoommassa van één C-atoom 1,992 . 10-23 g of

Aa(C) = 0,000 000 000 000 000 000 000 019 92 g.

Met zo’n kleine getallen werken is bijzonder onhandig. Daarom wordt

de massa van elk atoom vergeleken met een gelijk referentiepunt: de eenheidsmassa of atomaire massaeenheid.

Die eenheidsmassa is bepaald als 1/12de van de absolute atoommassa van

1,992 . 10-23 g of 1,66 . 10-24 g). 12 Dat getal wordt gedefinieerd als 1 unit (1 u). een koolstofatoom (=

eenheidsmassa = 1/12 van Aa(C) = 1 u

Zowel protonen als neutronen hebben een massa van 1 unit. De massa van 1 een elektron is verwaarloosbaar klein (slechts van de massa van een 2 000 proton). proton

neutron

elektron

proton

Atoomdeeltjes

Lading

protonen

neutronen

elektronen

–1

nucleonen

elektron

neutron

Massa 1u 1u

verwaarloosbaar

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

159

De (absolute) massa van een atoom wordt dus bepaald door de massa van de protonen en de neutronen. De verhouding tussen die massa van een atoom en de eenheidsmassa noemen we de relatieve atoommassa Ar. Dat is een onbenoemd getal. Bv.:

Ar (C) = 12,0 ⇒ één koolstofatoom heeft een Ar van 12,0 (12,0 x 1/12 van Aa(C)).

Symbool

Grootheid

Eenheid

Symbool

gram

relatieve atoommassa

absolute atoommassa

De absolute atoommassa Aa van een atoom is de massa van het atoom en

wordt uitgedrukt in gram.

De eenheidsmassa is 1/12de van de massa van een C-atoom = 1,66.10-24 g.

De verhouding tussen de absolute atoommassa van een atoom en de

eenheidsmassa, is de relatieve atoommassa Ar van een atoom. Dat is een

onbenoemd getal.

Wanneer we het aantal elementaire deeltjes in een atoom bepalen,

maken we gebruik van het massagetal A. Het massagetal en de relatieve atoommassa zijn dus synoniemen, afgerond tot 1 cijfer na de komma.

Dat getal wordt samen met het atoomnummer Z vermeld bij een atoom. Het

massagetal geeft het aantal deeltjes in de kern weer (de nucleonen = aantal

protonen (Z) + aantal neutronen (N)). A Z

A = # nucleonen = # protonen + # neutronen Z = # protonen = # elektronen

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 – ZOPDRAC

OPDRACHT 5

Ga met het periodiek systeem aan de slag. Je vindt het achteraan in je boek. 1

Zoek het juiste atoomnummer op voor de volgende elementen.

•

natrium:

•

magnesium:

•

160

broom:

THEMA 05

helium:

HOOFDSTUK 2

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.

Een atoom met Z = 6 is altijd een .

Een atoom met 7 protonen is een

b Een chlooratoom heeft altijd

protonen in de kern.

met als symbool .

OPDRACHT 6

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

Oefen met behulp van het periodiek systeem op de samenstelling van een element. Vul de tabel aan.

Symbool van het element Mg Al

Type van dat element 25

Aantal elektronen

Aantal neutronen

Cl F

Aantal protonen

Naam van het element

Is het je in opdracht 6 opgevallen dat van het element chloor twee

types voorkomen, elk met zijn eigen massagetal (en dus ook relatieve

atoommassa)? In de natuur komen er zo voor elk element meerdere types voor. Die verschillen altijd in het aantal neutronen. Het aantal protonen en elektronen blijft gelijk omdat ze gelinkt zijn aan het element. Als het atoomnummer stijgt of daalt, hebben we immers een ander element.

THEMA 05

HOOFDSTUK 2

161

lithium

beryllium

6,94 11

3 Na

natrium

magnesium

22,99

24,31

0,8

OPDRACHT 39,107

0,8

relatieve atoommassa <Ar>: die massa wordt berekend op basis van het

1,0

procentueel voorkomen van elk type en zijn relatieve atoommassa.

IIIb IVb 3 TIP 4 21

kalium

In het PSE vind je daarom niet de Ar van één type, maar de gemiddelde

1,2

relatieve atoommassa (Ar)

9,01 0,9

24,31

Vb 5

VIb 6

VIIb 7

1,3 getal 22zul je 1,5 23 1,6 24 1,6 25 berekeningen. 1,5 26 Dat in de toekomst vaak gebruiken tijdens

55,85

58,9

titaan

vanadium

chroom

mangaan

40,08

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

ijzer

koba

2,2

Magnesium komt onder de volgende vormen voor: 24Mg ,25Mg en 26Mg. Welk type zul je het vaakst aantreffen

5 Rb

scandium

1,0

1,8

Daarbij zullen we <Ar> altijd afronden op één cijfer na de komma.

calcium

VIlIb VIlI 8 9

als je weet dat de gemiddelde relatieve atoommassa van magnesium 24,305 bedraagt? Verklaar je antwoord.

rubidium

85,47 55

0,7

strontium

yttrium

zirkonium

niobium

molybdeen

technetium

ruthenium

rhodiu

87,62

88,91

91,22

92,91

95,94

101,1

102,

0,9

6 Cs

132,9

137,3

cesium

0,7

7 Fr

francium

0,9

1,3

1,7

betreffende element. 1,1 104

105

106

atoomnummer (Z)

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

Grootheid

lanthaniden

Db Sg 1 H

2,2

actiniden

262

266

waterstof 1,1 59 1,01

264

1,0

atoommassa <Ar>

1,5

praseodymium

<Ar>140,9

1,3lithium 91

Eenheid

neodymium

1,4

Pm Sm

93 A

1,2

thorium

protactinium

uraan

232,0

231,0

238,0

samari

(145)

Daarbij geldt: A = Z (aantal protonen) + N (aantal neutronen) Z = aantal protonen = aantal elektronen

268

promethium

144,2 -

beryllium 1,5 92

0,9

meitner

Symbool

Th Pa U 3 Na Mg 11

1,1 gemiddelde 60 1,2relatieve 61

Symbool

cerium

192, PERI 109

277

Ce Pr Nd 2 Li Be 3

iridiu

hassium

A = massagetal (links bovenaan bij een notitie van een 6,94 9,01element: bv. Z X)

2,1

dubnium

108

IIa Bh seaborgium 2 bohrium

gemiddelde relatieve atoommassa 140,1

HOOFDSTUK 2

107

150,

1,3

neptunium

plutoni

IIIb 237 IVb 3 4 22,99 24,31 <A > = gemiddelde relatieve atoommassa (in het PSE, onder het element) Ar = relatieve atoommassa van een specifiek natrium atoom magnesium r

0,8 van 20 alle atoomtypes. 1,0 21 = gewogen gemiddelde relatieve 19 atoommassa

` Maak oefening 2 t/m 5 op p. 196.

1,3

calcium

scandium

titaan

39,10

40,08

44,96

47,87

0,8

1,0

1,2

1,4

rubidium

strontium

yttrium

zirkonium

85,47

87,62

88,91

91,22

0,7

0,9

1,1

244

1,5

kalium

5 Rb THEMA 05

1,9

162

Re Os Ia W lanthaan hafnium tantaal wolfraam renium osmium 1<A > vind 138,9 178,5 180,9 183,9je in het PSE 186,2 De gemiddelde relatieve atoommassa onder het 190,2

radium

{

1,5

groepen

223

barium

1,1

1,3

HOOFDSTUK 3

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:

In hoofdstuk 2 leerde je al hoeveel elektronen een specifiek atoom

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

schrijven.

heeft. Maar waar zitten die

elektronen nu precies? Zit er een

L de regels voor elektronenverdeling toepassen;

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

namen wetenschappers al onder de loep.

3.1 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 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. 57 De benaming van de schillen

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

163

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 2 3 4

164

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

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

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

Op de voorlaatste schil bevinden zich maximaal 18 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 8

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 05

HOOFDSTUK 3

165

•

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

166

THEMA 05

Symbool: Z =

•

HOOFDSTUK 3

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

enkel Element: natrium

elektronenparen of doubletten op de L-schil. Elementen met een

volledig gevulde buitenste schil bezitten .

Symbool: Z =

•

ongepaarde elektronen,

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 05

HOOFDSTUK 3

167

•

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

•

168

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

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 9

ongepaarde elektronen.

volledig en bevat 8 elektronen. Calcium bevat

Bekijk de elementen van opdracht 8 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 9 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 05

HOOFDSTUK 3

169

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

0,8

1,0

1,3

1,5

1,6

1,5

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

0,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

0,7

0,9

1,1

104

4 5

periode

6 105

106

107

2 VIlIb VIlIb 8 9

VIlIb 10

Ib 11

IIb 12

1,8

1,9

1,6

1,8

2,0

2,4

2,8

2,2

1,9

1,7

1,8

1,9

2,1

2,5

2,2

1,9

1,8

1,9

2,0

2,2

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

7 1,1

1,1

lanthaniden

1,3

1,5

actiniden

1,2

0 18

1,2

Va VIa VIIa 3.2 Elektronenconfiguratie 15 16 17

1,4

(1,2)

1,2

1,1

(

1,3

100

101

102

103

IVa 14

He helium

2,5

3,0

3,5

4,00 een schillenmodel tekenen om de elektronenverdeling Moeten we altijd 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.

stikstof

zuurstof

fluor

12,01

14,01

16,00

19,00

koolstof

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

1,8

Sn 170

tin

arseen

1,9

THEMA 05

antimoon

2,1

HOOFDSTUK 3

telluur

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> (afgerond op één cijfer na de

komma) <Ar> = 32,1. argon

39,95

2,8 TIP36

germanium

atoomnummer Z = 16,

2,5

jood

Niet vergeten: het aantal elektronen is gelijk aan het atoomnummer Z. krypton

83,80 54

Xe xenon

1,2

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 10

Naam element

Noteer de elektronenconfiguratie.

Magnesium

Calcium

Argon

Elektronenconfiguratie

Aluminium

3.3 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 05

HOOFDSTUK 3

171

OPDRACHT 11

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

•

172

De -schil is gelijkend.

•

M-schil

helium

K-schil

THEMA 05

De -schil wijkt af.

is omgekeerd niet zo.

HOOFDSTUK 3

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 12

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

173

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 12, 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 6 en 7 op p. 197.

174

THEMA 05

HOOFDSTUK 3

HOOFDSTUK 4

Wat leren we uit de plaats van een element in het PSE? LEERDOELEN Je kunt al: een uniek symbool;

L toelichten dat elementen worden voorgesteld met L toelichten dat elektronen zich op schillen rond de kern bevinden;

L toelichten dat we in de lewisstructuur enkel de elektronen van de buitenste schil voorstellen;

L toelichten dat elektronen negatief geladen zijn en protonen positief geladen;

L toelichten dat een atoom evenveel elektronen als Je leert nu:

L de opbouw van het PSE gebruiken om eigenschappen van atomen en ionen af te leiden.

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);

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.

Je hoort vaak spreken over ‘de tabel van

protonen bevat en dus elektrisch neutraal is.

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 grondlegger van het PSE.

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.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

175

4.1 Perioden en groepen

OPDRACHT 13

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?

Hoe wijzigt de gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> als het atoomnummer Z toeneemt?

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. De zeven rijen die zo gevormd werden, worden perioden genoemd.

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

176

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

van hun elektronenconfiguratie, die je leerde kennen in hoofdstuk 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 14

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

stuk elementen uit de eerste kolom van het PSE.

Wat hebben deze elementen gemeen?

Totaal aantal elektronen

Aantal elektronen op schil 4

Aantal elektronen op schil 3

Aantal elektronen op schil 2

Aantal elektronen op schil 1

Atoom nummer

Symbool element

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.

Maak dezelfde oefening voor de elementen fluor en chloor, uit kolom VIIa.

Symbool element F

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

Chloor kwam zo onder fluor terecht. 5

Herhaal nogmaals de oefening, maar nu met elementen die in kolom IVa staan. Symbool element C

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 05

HOOFDSTUK 4

177

Wat hebben deze elementen gemeen?

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 8 op p. 197. Ia 1 1

2,1

IIIa

IIa

(Z) elektronegatieve waarde op 2een probleem na hetatoomnummer element calcium. Tussen het element calcium (met 13

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN Bij de rangschikking van de elementen in perioden en groepen stuitte men

waterstof

1,01

1,0

lithium

6,94

12 1,2 twee elektronen in de buitenste schil) en gallium, (met drie elektronen in

Mg 4 1,5 de buitenste schil) moesten nog tien elementen hun plaats vinden, met 5een2,0

0,9

naam

relatieve atoommassa (Ar)

1,2

Mg 24,31

IIIb 3

IVb 4

Vb 5

magnesium

22,99

0,8

1,5

1,6

1,5

1,8

1,9

14,01

1,9

IIb 12 30

1,6

1,5

1,8

Al-

1,8

titaan

vanadium

chroom

mangaan

Ga gallium

germanium

44,96

47,87

50,94

52,00

54,94

55,85

58,93

58,69

63,55

65,38

69,72

72,64

0,8

85,47

0,7

6 Cs

cesium

132,9

0,7

7 Fr

francium

223

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

1,9

ijzer

2,2

kobalt

2,2

nikkel

2,2

88,91

91,22

92,91

95,94

101,1

1,9

strontium yttriumvolgende zirkonium niobium molybdeen technetium rhodium worden. palladium Ook bij de perioden moest datruthenium opgelost

87,62

koper

102,9

Ag zilver

106,4

zink

1,7

0,9

1,1

1,3

1,5

1,7

1,9

2,2

1,9

1,8

barium

lanthaan

hafnium

tantaal

wolfraam

renium

osmium

iridium

platina

goud

kwik

thallium

137,3

138,9

178,5

180,9

183,9

186,2

190,2

192,2

195,1

197,0

200,6

204,4

cijfer met lettertje b.105We noemen ze de b-groepen. De110 elementen uit de 113 88 0,9 89 1,1 104 106 107 108 109 111 112

b-groepen kregen de verzamelnaam overgangselementen; ook de termen

{

1,1

1,2

cerium

praseodymium

neodymium

promethium

samarium

europium

gadolinium

terbium

tin

arseen

74,92 51

1,8

1,9

antimoon

121,8 83

1,9

bismut

209,0 115

Fl-

flerovium

moscovium

289

288

(1,2)

dysprosium

1,2

erbium

164,9

167,3 100

holmium

lood

207,2 114

118,7 82

287

140,1 140,9 144,2 (145) 150,4 151,9 157,3 158,9 162,5 en tien b-groepen. Die indeling verwatert stilaan, tegenwoordig worden de 90 1,3 91 1,5 92 1,4 93 1,3 94 1,3 95 1,3 96 97 98

actiniden kolommen vaak gewoon doorlopend genummerd van 1 tot en met 18.

2,0

nihonium

Pr totNd Pm SmEr zijn Eudus Gd Tb Dy De lanthaniden overige elementen behoren de a-groepen. acht a-groepen 6 Ce

groepen

1,8

114,8

Ba teLaplaatsen. Hf DieTagroepen W elementen Re Oskrijgen Ir doorgaans Pt Aueen Romeins Hg Tltussen radium actinium rutherfordium dubnium seaborgium bohrium hassium meitnerium darmstadtium röntgenium copernicium transitie-elementen of nevenelementen worden weleens gebruikt. 226,0 227 261 262 266 264 277 268 281 272 285

indium

112,4

De tabel moest dus worden opengetrokken om er telkens tien elementen 56

30,97 33

cadmium

107,9

1,7

fosfor

28,09 32

scandium

2,1

silicium

26,98 1,6

aluminium

stikstof

12,01

40,08

rubidium

1,3

Ib 11

C koolstof

VIlIb 10

3,0

boor

calcium

HOOFDSTUK 4

VIlIb VIlIb 8 9

10,81

kalium

5 Rb

THEMA 05

1,0

VIIb 7

2,5

39,10

178

VIb 6

beryllium

magnesium

24,31 atoommassa die tussen die van calcium en gallium ligt: Be

natrium

Va 15

symbool

9,01

3 Na

IVa 14

thorium

protactinium

uraan

neptunium

plutonium

americium

Cm curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

232,0

231,0

238,0

237

244

243

247

251

252

Fm 257

6,94 11

9,01 0,9

3 Na

natrium

magnesium

22,99

24,31

0,8

1,0

IIIb 3 21

1,3

IVb 4 22

1,5

Vb 5 23

1,6

VIb 6 24

1,6

calcium

scandium

titaan

vanadium

chroom

40,08

44,96

47,87

50,94

52,00

0,8

5 Rb

1,0

1,2

1,4

1,8

1,9

Ib 11 29

1,9

IIb 12 30

1,6

1,8

14,01 15

16,00 2,1

19,00 2,5

Al-

Si silicium

fosfor

zwavel

chloor

26,98

28,09

30,97

32,07

35,45

1,6

1,8

20,18 3,0

aluminium

2,0

mangaan

ijzer

kobalt

nikkel

koper

zink

gallium

germanium

2,4

arseen

1,7

2,2

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

2,2

1,9

1,8

2,1

1,9

technetium

95,94 74

2,2

molybdeen

1,5

92,91 73

1,9

niobium

1,3

83,80

elementen na lanthaan, in periode zes, en actinium, in periode zeven. 43

91,22 72

1,9

2,0

2,2

6 Cs

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

lanthaniden

actiniden

1,1

1,2

(1,2)

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

radon

222

226,0

1,1

Rn 118

radium

xenon

131,3

astaat

117

1,3

1,5

1,4

Pm Sm

1,3

100

101

102

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

cesium

krypton

1,8

zirkonium

1,1

broom

88,91 57

seleen

yttrium

0,9

argon

39,95

2,8

87,62 56

Cl-

strontium

0,7

VIlIb 10

85,47

1,6

1,5

VIlIb VIlIb 8 9

1,5

rubidium

Een gelijkaardig probleem in de rangschikking deed zich voor78,96met de 69,72 72,64 74,92 79,90 54,94 55,85 58,93 58,69 63,55 65,38

kalium

39,10 37

VIIb 7

12,01

10,81

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

1,2

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. WEETJE

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.

4.2 De a-groepen en hun naam

.indd 274

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 …)

• • • • • •

28/01/2022 0

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.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

179

OPDRACHT 15 Vul de tabel aan met behulp van het PSE. Symbool

Naam element

neon fosfor lithium ijzer

Behoort tot welke 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.

180

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

THE ELEMENTS

4.3 Waarom lijken atomen graag op een edelgas?

OPDRACHT 16

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

PERIODIEK SYSTEEM VAN DE ELEMENTEN 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

lanthaniden

actiniden

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

Yb ytterbium

173,0 102

oganesson

289 1,1

168,9 101

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

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

Mg magnesium

22,99

IVa 14

helium

magnesium

24,31

1,2

natrium

naam

lithium

1,2

symbool

1,01

IIIa 13

elektronegatieve waarde (EN) 12

waterstof

0 18

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 valentie-elektronen

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 05

HOOFDSTUK 4

181

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.

De edelgasconfiguratie wordt daarom ook wel de octetstructuur genoemd, al zou voor 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. 58 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. 59 Ladingsverhouding bij anionen

Positief geladen ionen worden kationen genoemd en bevatten meer

•

protonen dan elektronen. De atomen hebben elektronen afgegeven.

Dit kanion draagt als lading 2+

Afb. 60 Ladingsverhouding bij kationen

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 edelgasconfiguratie. 182

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

Z = 11 N = 12

Na+

Afb. 61 Natrium: van atoom tot ion

Ion

neutraal

positief

aantal protonen

Atoom 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: •

zeven elektronen afstaan.

•

één elektron opnemen;

Ook chloor kiest voor de makkelijkste oplossing en zal één elektron (negatief geladen deeltje) opnemen.

Z = 17 N = 18

Afb. 62 Chloor: vanCl atoom tot ion

aantal protonen aantal elektronen lading elektronenconfiguratie

Cl–

Atoom

Ion

neutraal

negatief

2, 8, 7

2, 8, 8

Chloor zal daarom het negatieve chloride-ion vormen, of kortweg Cl–. THEMA 05

HOOFDSTUK 4

183

Het chloride-ion, dat we nu noteren als Cl–, krijgt door de opname van een

extra elektron de configuratie van het edelgas argon. Cl–

2878

288

4.4 Elektronegativiteit

Metalen zijn dus geneigd om elektronen af te staan: ze zijn elektropositief,

terwijl de niet-metalen, met uitzondering van de edelgassen, er heel graag extra elektronen zouden bij willen: ze zijn elektronegatief. 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. Merk op dat de EN-waarde ontbreekt bij de

edelgassen. Zij hebben de edelgasconfiguratie al bereikt en zijn niet geneigd extra elektronen aan te trekken.

elektronegatieve waarde (EN)

atoomnummer (Z)

1,2

N symbool naam

magnesium

24,31

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>

Door het streven naar een volledige buitenste schil gaat een atoom

elektronen afstaan of opnemen, het atoom wordt zo een ion. Positieve ionen noemen we kationen, negatieve ionen noemen we anionen. Het atoom

bereikt zo de configuratie van het dichtstbijzijnde edelgas in het periodiek systeem. Daarom spreken we van een edelgasconfiguratie. 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

184

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

komen, noemen we elektronegatief; ze vormen anionen. Doorgaans zijn dat niet-metalen.

De mate waarin een atoom ernaar streeft om extra elektronen op te nemen, noemen we de elektronegativiteit (EN) van een element.

OPDRACHT 17

Vergelijk de EN-waarde van elk element in het PSE. 1

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?

WEETJE De Amerikaan Linus Carl Pauling (1901-1994) was de

Waar staan de minst elektronegatieve (of elektropositieve) elementen?

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 18

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

•

Zwavel zal

Lithium zal

elektronen opnemen / afstaan en een

elektronen opnemen / afstaan en

ion vormen.

elektronen opnemen / afstaan en een

TIP

ion vormen.

elektron opnemen / afstaan en een

ion vormen.

Denk eraan dat je het aantal

elektronen in de buitenste schil van elk atoom kunt afleiden

uit de plaats in het periodiek systeem.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

185

Elementen uit groep

Verschil in elektronen met atoom

Ionlading

geven 1 af

nemen 3 op

IIa

geven 2 af

IIIa

geven 3 af

VIa

nemen 2 op

VIIa

nemen 1 op geen

Ze vormen geen

ionen; ze hebben al de edelgasconfiguratie.

VIIIa

Dit overzicht vormt een zeer belangrijke basis om later chemische formules te schrijven.

` Maak oefening 9 t/m 13 op p. 198.

Opgelet, er worden twee belangrijke afspraken gemaakt: Ia 1

N 1

IIa 2

2,1

atoomnummer (Z)

1,0

lithium

1,5

3 Na

natrium

0,8

24,31

1,0

1,3

IVb 4

1,5

Vb 5

1,6

VIb 6

IIIb 3

magnesium

22,99

kalium

calcium

39,10

0,8

5 Rb

rubidium

0,7

Ba barium

132,9

7 Fr

francium

223

yttrium

0,9

1,1

lanthaan

138,9

1,1

1,4

niobium

91,22

1,3

tantaal

178,5

actinium

rutherfordium

226,0

227

261

dubnium

molybdeen

1,1

cerium

actiniden

1,3

1,7

technetium

2,2

bohrium

266

hassium

264 1,1

praseodymium

neodymium

140,9 1,5

1,4

samarium

(145) 93

1,3

2,2

darmstadtium

1,3

röntgenium

europium

151,9 1,3

VIIa 17

copernicium

1,8

Sn tin

114,8 1,8

1,8

Tl-

thallium

nihonium

1,2

terbium

(1,2)

flerovium

dysprosium

158,9 97

holmium

164,9 99

moscovium

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

Lu lutetium

173,0 102

ytterbium

168,9 101

126,9 85

289 1,2

288 1,2

162,5 98

krypton

83,80

2,5

polonium

116

289 67

2,0

79,90

127,6 84

209,0 115

Fl-

287

285

bismut

207,2 114

lood

204,4

1,9

telluur

121,8

broom

antimoon

argon

39,95

2,8

78,96 2,1

chloor

35,45 35

seleen

118,7 82

1,9

neon

20,18 18

Cl2,4

74,92

Ne 3,0

zwavel

arseen

fluor

32,07 34

72,64

indium

113

2,0

19,00 2,5

fosfor

germanium

4,0

30,97 33

zuurstof

P 1,8

3,5

16,00 2,1

Si 28,09

kwik

157,3 96

1,7

14,01 15

silicium

69,72

200,6

gadolinium

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

stikstof

12,01 14

aluminium

65,38 48

107,9 79

281 1,2

Pm Sm

promethium

144,2 92

268

1,9

3,0

koolstof

1,5

koper

platina

1,6

63,55

106,4 2,2

IIb 12 30

Cu 47

palladium

110

meitnerium

277 1,2

2,2

1,9

192,2 109

Ib 11 29

nikkel

iridium

190,2 108

2,2

1,9

boor

58,69 46

102,9

osmium

186,2

seaborgium

rhodium

renium

ruthenium

2,2

2,5

58,93

10,81 13

VIlIb 10

kobalt

101,1 1,9

1,9

ijzer

55,85 44

98 75

107

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

1,9

54,94

183,9

1,8

VIlIb VIlIb 8 9

mangaan

wolfraam

106

140,1

1,5

95,94

262

1,8

180,9

105

radium

lanthaniden

1,5

VIIb 7

52,00

92,91

hafnium

104

1,6

zirkonium

chroom

50,94

1,6

vanadium

47,87

88,91

137,3

1,2

87,62

0,9

titaan

44,96

strontium

cesium

0,7

1,0

6 Cs 87

scandium

40,08

85,47

magnesium

gemiddelde relatieve atoommassa (<Ar>)

1,2

VIa 16

4,00 2,0

24,31

9,01

0,9

Va 15

helium

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.

PSE.indd 274

186

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

28/01/2022 09:35

4.5 Zijn er naast de massa en elektronenconfiguratie nog andere indelingen in het PSE? In thema 3 leerde je dat het PSE kan worden onderverdeeld in metalen en niet-metalen. De edelgassen horen op hun beurt bij de niet-metalen. 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.

De indeling metalen en niet-metalen is vooral gebaseerd op hun

stofeigenschappen. We onderzoeken enkele van die stofeigenschappen, die je al leerde in thema 2. OPDRACHT 19

Sorteer de metalen en de niet-metalen.

Je leerkracht heeft een aantal stoffen klaargezet. 1

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?

Metalen onderscheiden zich nog op andere vlakken van andere stoffen door specifieke stofeigenschappen: ze geleiden goed de stroom. De elektrische

geleidbaarheid geeft aan hoe makkelijk geladen deeltjes doorheen een stof kunnen bewegen.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

187

OPDRACHT 20 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.

stof

 Lampje brandt niet: stof geleidt

stroombron

geen stroom.

Afb. 63

Wat neem je waar? Zet een kruisje in de juiste kolom. Stof

Lampje brandt

ijzer (Fe) lood (Pb)

Lampje brandt niet

octazwavel (S8) distikstof (N2, de lucht aanwezig) koper (Cu) grafiet (C) 3

Wat kun je hieruit besluiten?

Metalen geleiden ook goed de warmte: thermische geleidbaarheid of

warmtegeleiding geeft aan hoe vlot warmte(energie) wordt doorgegeven in

een stof.

188

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

OPDRACHT 21 DEMO

Je leerkracht onderzoekt welke stoffen warmte geleiden door een metalen en een glazen staaf in de vlam van een bunsenbrander te houden.

Wat neem je waar?

Wat kun je hieruit besluiten?

Afb. 64

glas

metaal

We maken nu gebruik van de stofeigenschappen kookpunt en smelpunt om

metalen te onderscheiden van andere stoffen.

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

189

OPDRACHT 22

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

357

kalium

884

calcium goud

1 740

–39

kwik

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?

OPDRACHT 23 ONDERZOEK

Hoe kun je metalen herkennen? Voer het labo uit op p. 245.

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 14 t/m 17 op p. 198. 190

THEMA 05

HOOFDSTUK 4

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

THEMASYNTHESE

BOUW, EIGENSCHAPPEN EN RANGSCHIKKING VAN ATOMEN Kernbegrippen

Notities

Kernvragen

Hoofdstuk 1: Hoe evolueerde het atoommodel?

materie: stof of mengsel van stoffen

stof: verbinding van deeltjes of

•

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

atomen

protonen en neutronen

CHEMISCHE TIJDLIJN

voorwerp: opgebouwd uit materie

atoomkern = nucleus •

elementaire deeltjes:

protonen (+) en neutronen deze elementaire deeltjes

hebben een eenheidslading

•

• •

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 (–).

•

bevat twee soorten

Hoofdstuk 2: Wat weten we al over een atoom?

•

rond atoomkern heb je elektronen (–)

atoomnummer Z

= aantal protonen

= aantal elektronen massagetal A

= Z (aantal protonen)

+ N (aantal neutronen)

absolute atoommassa Aa

eenheidsmassa

= 1/12 van Aa(C) = 1 unit

relatieve atoommassa Ar

gemiddelde relatieve atoommassa <Ar>

•

• • •

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

De absolute atoommassa Aa van

een atoom is de massa van het atoom en wordt uitgedrukt in gram. De eenheidsmassa is 1/12de van de massa van een C-atoom

= 1,66.10-4 g.

De verhouding tussen de absolute atoommassa van een atoom en de

eenheidsmassa, is de relatieve atoommassa Ar van een atoom. Dat is een

onbenoemd getal.

In het PSE wordt onder elk element de gemiddelde relatieve atoommassa <Ar> vermeld. Dat is de gewogen gemiddelde massa van alle atoomtypes

van eenzelfde element.

THEMA 05

THEMASYNTHESE

191

Hoofdstuk 3: Hoe zitten elektronen verdeeld in een atoom? elektronenconfiguratie

•

edelgasconfiguratie

• •

lewisstructuur

•

De verdeling van de elektronen op schillen gebeurt volgens een aantal 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.

valentie-elektronen

•

groepen

•

= kolommen in het PSE perioden

•

= rijen in het PSE a- en b-groepen

Elementen met een gelijk aantal elektronen op de buitenste schil

(de valentie-elektronen) hebben gelijkaardige chemische eigenschappen.

Elementen met gelijke chemische eigenschappen worden in het PSE onder elkaar geplaatst, in een gelijke groep (# = 18).

In het PSE komen er 7 perioden voor. Binnen een periode heeft elk

element een gelijk aantal schillen in gebruik (periode 3 ⇒ 3 schillen in gebruik).

Het PSE wordt opgedeeld in a- en b-groepen. 8 a-groepen

10 b-groepen

 elk een naam:

 één verzamelnaam:

•

Hoofdstuk 4: Wat leren we uit de plaats van een element op het PSE?

Ia:

alkalimetalen

IVa:

koolstofgroep

IIa:

IIIa:

aardmetalen

stikstofgroep

Va:

aardalkalimetalen

overgangselementen

VIa:

VIIa:

zuurstofgroep halogenen

VIIIa/0: edelgassen (of nulgroep)

ion (+: kation; -: anion) = geladen atoom elektropositief

elektronegatief

elektronegativiteit (EN)

• • • • •

Atomen streven naar een stabiele edelgasconfiguratie.

Metalen geven elektronen af ter vorming van positieve ionen (kation): ⇒ metalen zijn elektropositief.

Niet-metalen nemen elektronen op ter vorming van negatieve ionen (anion):

⇒ niet-metalen zijn elektronegatief.

De mate waarin een atoom ernaar streeft om extra elektronen op te nemen, noemen we de elektronegativiteit (EN) van een element.

De groep waartoe een element behoort bepaalt welke lading het ion draagt:

Ia ⇒ 1+

IIa ⇒ 2+ IIIa ⇒ 3+

192

THEMA 05

THEMASYNTHESE

Va ⇒ 3-

VIa ⇒ 2-

VIIa ⇒ 1-

stofeigenschappen metalen en niet-metalen

Stofeigenschappen metalen

Stofeigenschappen niet-metalen

geleiden de elektrische stroom

geleiden de elektrische stroom niet

plooibaar, rekbaar, pletbaar,

niet plooibaar, niet rekbaar, niet

zacht

smeedbaar

goede warmtegeleiders glanzend uitzicht

(met uitzondering van grafiet) broos

pletbaar, niet smeedbaar slechte warmtegeleiders meestal dof uitzicht

vaste stoffen op kamertemperatuur meestal vloeibaar of gasvormig, (met uitzondering van kwik, een

vloeibaar metaal)

maar kunnen ook vast zijn

BEKIJK KENNISCLIP

Mijn samenvatting

THEMA 05

THEMASYNTHESE

193

CHECKLIST

NOG OEFENEN

1 Begripskennis •

Ik ken de kernbegrippen (element, atoom, voorwerp, materie, stof, atoomsoort, nucleonen, atoomkern, atoomnummer, massagetal, gemiddelde relatieve

atoommassa, elektronenconfiguratie, lewisstructuur, eenheidslading, elementair deeltje) en kan ze toelichten.

•

Ik ken de historische evolutie van de atoommodellen van Dalton tot en met

•

Ik kan toelichten hoe en waarom een atoom een ion vormt.

• • •

Ik ken de lewisstructuur en kan die toepassen bij de eerste 20 elementen. Ik kan toelichten hoe een ion aan zijn lading komt.

•

Chadwick.

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 de bouw van een atoom toelichten (volgens het gecombineerd atoommodel

•

Ik kan de regels voor elektronenverdeling toepassen om het gecombineerd

•

massagetal.

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.

Ik kan het PSE gebruiken om eigenschappen van atomen en ionen af te leiden, ook

•

van Bohr-Rutherford).

Ik kan de samenstelling van atomen afleiden uit het atoomnummer en het

•

op basis van atoomnummer, massagetal en lewisformule. Ik kan elementen ordenen en plaatsen op de tabel.

Ik kan metalen herkennen aan de specifieke eigenschappen.

` Je kunt deze checklist ook op

194

THEMA 05

CHECKLIST

invullen bij je Portfolio.

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. 65 CERN

Afb. 66 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.

THEMA 05

CHECK IT OUT

195

AAN DE SLAG

Uit welke deeltjes is een atoom opgebouwd, wat is hun lading en waar in het atoom bevinden die deeltjes zich?

Deeltje van het atoom

Lading

Hoeveel neutronen vind je in een lithiumkern?

Hoeveel elektronen heeft een loodatoom?

Een element heeft 20 neutronen in de kern en een atoommassa van 40 u. Over welk element gaat het?

Plaats in het atoom

Vervolledig de tabel. Symbool

Naam

lood

Aantal protonen

Aantal Aantal neutronen elektronen

138

119

51 12

Geef de samenstelling van de kern van een zwavelatoom (met atoomnummer 16 en massagetal 32).

THEMA 05

207

b Geef de samenstelling van het kwikatoom met A = 200.

196

zink

AAN DE SLAG

Teken het schillenmodel voor aluminium.

Schrijf de elektronenconfiguratie en teken ernaast de lewisstructuur voor de volgende elementen. koolstof:

magnesium:

chloor:

zuurstof:

fosfor:

Vul de tabel aan.

Naam element

zwavel:

Symbool

chloor

zwavel

calcium

argon

Naam groep

Ionlading

Al P

THEMA 05

AAN DE SLAG

197

Waarom vormen edelgassen geen ionen?

Vul aan. •

De 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

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

12 13

Een element dat geen ionen vormt, zal altijd behoren tot

Een 2+ geladen ion bevat nog 24 elektronen. Om welk element gaat het? Beantwoord de vragen.

Welk ion van een alkalimetaal heeft 4 schillen en 18 elektronen?

b Welk ion van een aardalkalimetaal heeft 4 schillen en 18 elektronen?

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

198

THEMA 05

AAN DE SLAG

. .

CHEMISCHE BINDINGEN EN HUN ROOSTERS

THEMA 06

CHECK IN

201

VERKEN

202

` HOOFDSTUK 1: Zijn deeltjes in een verbinding altijd 204

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

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

` HOOFDSTUK 4: Hoe wordt een metaalbinding gevormd? 4.1 De metaalbinding 4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

204 205 207

207 209 210 212 212 215 219 219 221

` HOOFDSTUK 5: Welk belang en voorkomen hebben 223

5.1 Niet-metalen

223

enkelvoudige stoffen? A B C D E F G

Koolstof Dichloor of chloorgas De hoofdbestanddelen van lucht: stikstofgas en zuurstofgas Diwaterstof of waterstofgas Zwavel Fosfor Edelgassen

5.2 Metalen

223 224 224 225 225 225 226

227

199

THEMASYNTHESE

229

CHECKLIST

230

PORTFOLIO

AAN DE SLAG

OEFEN OP DIDDIT

200

231

CHECK IT OUT

232

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!

THEMA 06

CHECK IN

201

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 atoom edelgasconfiguratie

element negatief ion samengestelde stof positief ion

enkelvoudige stof

Verklaringen 1

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

stof

Verklaring

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

202

THEMA 06

VERKEN

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.

om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Dat atoom zal dus

elektronen

Dat atoom zal dus

elektron

Dat atoom zal dus

elektronen

d Chloor is een metaal / niet-metaal met

elektronen op de buitenste schil.

Aluminium is een metaal / niet-metaal met

Zuurstof is een metaal / niet-metaal met

en zo het ion

Dat atoom zal dus

vormen.

elektronen op de buitenste schil. en zo het ion

elektronen op de buitenste schil.

OPDRACHT 3

en zo het ion

elektronen

en zo het ion

vormen. vormen.

Onderstreep de enkelvoudige stoffen en omcirkel de samengestelde stoffen.

H2O – (C) grafiet – N2O (lachgas) – HCl (waterstofchloride) – O2 (zuurstofgas) – CH4 (methaan) – O3 (ozon) –

CO2 (koolstofdioxide) – He – C6H12O6 (glucose) – Fe (ijzer)

THEMA 06

VERKEN

203

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 een 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

204

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

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.

In thema 3 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 4

` Maak oefening 1 op p. 232.

Wat is het onderscheid tussen binding en verbinding? Bekijk afbeelding 67 en beantwoord de vragen. Hoeveel bindingen zie je op de afbeelding?

b Hoeveel unieke verbindingen zie je op de afbeelding?

Afb. 67

1.2 Welke soorten bindingen bestaan er?

Atomen streven naar de edelgasconfiguratie. Om dat te bereiken moeten atomen (behalve de edelgassen) met elkaar binden ter vorming van een verbinding.

Naargelang de aard van de atoomsoort (metaal en/of niet-metaal) kunnen

metaal + niet-

metaal

niet-

metaal niet-

metaal

metaal + metaal

= ionbinding = atoombinding

= metaalbinding

verschillende soorten bindingen en verbindingen worden gevormd: •

•

In een verbinding opgebouwd uit metalen en niet-metalen worden

de gevormde ionen samengehouden door een ionbinding. Die stof noemen we een ionverbinding.

In een verbinding die bestaat uit een of meerdere soorten niet-metalen,

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.

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

205

OPDRACHT 5

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)?

aluminium en fluor

calcium en jood

jood en jood kalium en broom

koolstof koolstof en waterstof koolstof en zuurstof

koper en zink (samen: messing)

magnesium en zuurstof natrium en chloor

stikstof en zuurstof

tin en lood (samen: soldeertin) zink

ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding ionbinding - atoombinding - metaalbinding

koper en tin (samen: brons)

Soort binding

Verbinding opgebouwd uit de volgende elementen

Het soort binding dat ontstaat, hangt af van de aard van de deeltjes: Stof is opgebouwd uit

Soort verbinding

Soort binding

metalen en niet-metalen

ionverbinding

ionbinding

uitsluitend niet-metalen uitsluitend metalen

atoomverbinding

metaalverbinding

` Maak oefening 2 t/m 5 op p. 232-233.

206

THEMA 06

HOOFDSTUK 1

atoombinding

metaalbinding

HOOFDSTUK 2 H

Hoe wordt een ionbinding gevormd?

Al-

Cl-

Pm Sm

Am Cm

LEERDOELEN

METALEN

Je kunt al:

NIET-METALEN

streven naar de edelgasconfiguratie;

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat ze

L aanduiden dat tussen een metaal en een niet-metaal een ionbinding wordt gevormd;

L een chemische formule interpreteren m.b.v. de aangegeven indices;

L beschrijven hoe metalen en niet-metalen ionen vormen. Je leert nu:

sommige stoffen al formules zien staan zoals NaCl, CaCl2 of K2S.

Al die stoffen zijn ionverbindingen,

want ze zijn opgebouwd uit metalen

en niet-metalen. Zoals de naam doet

L wat een ionbinding is;

Je hebt misschien op het etiket van

L hoe een ionbinding wordt gevormd;

L hoe een ionverbinding wordt voorgesteld;

L de formule-eenheid van een ionverbinding opstellen.

vermoeden, vormen de metalen en

niet-metalen ionen. Maar wat houdt

die ionen samen? Waarom draagt elk element een specifieke index? We zoeken het uit.

2.1 De ionbinding

OPDRACHT 6

Voer de proefjes uit en noteer je waarneming. 1

Blaas een ballon op en houd die boven het haar van een medeleerling.

Waarneming:

Wrijf met de ballon over het haar van een medeleerling (bij voorkeur iemand met lang haar). Verwijder de ballon dan langzaam van het haar. Waarneming:

Wrijf de ballon nogmaals over het haar van dezelfde leerling en houd hem boven het haar van een andere leerling. Waarneming:

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

207

Door een ballon over haren te wrijven, springen elektronen over van de haren naar de ballon. De ballon wordt zo negatief geladen en de haren

positief geladen. De ballon trekt de haren aan door de aantrekkingskracht

tussen tegengestelde ladingen. De haren stoten elkaar onderling af en klitten niet samen door de afstotingskracht tussen gelijke ladingen.

In het eerste en het derde deel van de proef zijn de haren of de ballon niet geladen, waardoor er geen aantrekking tussen beide is.

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 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.

Afb. 68 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.

WEETJE

Bekijk de video over de ionbinding tussen een natriumion en chloride-ion.

BEKIJK DE VIDEO

De ionbinding houdt positieve metaalionen en negatieve niet-metaalionen bij elkaar. Ze is het gevolg van de elektrostatische aantrekking tussen

tegengestelde ladingen. De naam van een ionverbinding wordt gevormd door de naam van het metaal, gevolgd door de stam van de naam van het niet-

metaal +ide. Bij zuurstof spreken we over oxiden en bij zwavel over sulfiden. 208

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

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?

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.

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. neutraal Na atoom

11e-

11p

verlies van een elektron

overdracht van een elektron

Na+ ion

10e-

11p

18e-

17e-

17p+

neutraal Cl atoom

opname van een elektron

17p+ Cl- ion

vast natriumchloride of keukenzout NaCl

Afb. 69 Eén ionverbinding zoals keukenzout bestaat uit miljarden positieve en negatieve ionen in één keukenzoutkristal, gerangschikt in een ionrooster.

Als je het ionrooster van keukenzout of natriumchloride goed bekijkt, dan

zie je dat het is opgebouwd uit steeds wederkerende eenheden die bestaan uit 1 natriumion en 1 chloride-ion.

De formule-eenheid schrijven we door de symbolen van de elementen van de ionen, vergezeld van een index, die het aantal van elk van de ionen in

de kleinste herhalende eenheid weergeeft. Zoals je geleerd hebt in thema 3 schrijven we een index van 1 niet. Voor keukenzout wordt dat dus: NaCl. Stoffen die opgebouwd zijn uit positieve en negatieve ionen die in een ionrooster zijn gerangschikt, noemen we ionverbindingen.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

209

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.

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 7

Bekijk de figuur van de zouten natriumjodide en kaliumsulfide. Omcirkel een formule-eenheid in het rooster.

Schrijf de formule-eenheid van deze ionverbindingen.

Na+ ion

K+ ion

S2– ion

I– ion

Formule-eenheid 1:

210

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

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

K2S

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

index

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

OPDRACHT 8

de formule-eenheid werken we steeds met de kleinst mogelijke verhouding.

Schrijf de formule-eenheid van een aantal ionverbindingen. Vul de tabel aan. Stof

zinksulfide natriumbromide kaliumoxide magnesiumsulfide

Mg Al

Br S F

aluminiumfluoride

Ionen

aluminiumoxide

Formule-eenheid

calciumoxide

Elementen

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.

` Maak oefening 6 op p. 233.

THEMA 06

HOOFDSTUK 2

211

HOOFDSTUK 3

Hoe wordt een atoombinding gevormd? LEERDOELEN

L beschrijven dat atomen verbindingen vormen omdat ze streven naar de edelgasconfiguratie;

L aanduiden dat tussen twee niet-metalen atoombindingen worden gevormd;

L aangeven dat niet-metalen, met uitzondering van de edelgassen, elektronen willen opnemen.

Je kunt al:

Onze atmosfeer bestaat uit 78 % stikstofgas (N2),

21 % zuurstofgas (O2) en 0,03 % koolstofdioxide (CO2).

Je leert nu:

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 we moleculen voorstellen door een structuurformule;

al geleerd dat niet-metalen elektronegatief zijn en de edelgasconfiguratie willen bereiken door extra

L hoe een molecule wordt voorgesteld door

elektronen op hun buitenste schil op te nemen. Maar

hoe kunnen twee niet-metalen, die allebei elektronen

een molecuulformule.

willen opnemen, de edelgasconfiguratie bereiken?

3.1 De atoombinding

Om te begrijpen hoe niet-metalen elkaar helpen om 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. 70 Vorming van een molecule H2: een atoombinding ontstaat door het gemeenschappelijk stellen van een elektronenpaar.

212

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

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 waterstofatomen 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 5

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. 71 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. 72 De vorming van een molecule stikstofgas

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

213

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 2 vrije elektronenparen. Afb. 73 De vorming van een molecule CO2

Merk op dat we gaandeweg een elektronenpaar voorstellen door een streepje in plaats van twee bolletjes naast elkaar te tekenen. 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

OPDRACHT 9

welke manier de atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn.

Teken de structuurformule van de moleculen.

TIP

Vul in de tabel aan hoeveel atoombindingen je in elk van de moleculen aantreft.

waterstofsulfide (H2S)

stof

Wil je de notatie met

de lewisstructuur opfrissen? Scan de QR-code.

BEKIJK DE PDF

chloorgas (Cl2)

water (H2O)

structuurformule

aantal atoombindingen stof

methaangas (CH4)

ammoniak (NH3)

structuurformule

aantal atoombindingen

214

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

waterstofchloride (HCl)

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?

Bepaal de bouw van een atoomverbinding.

OPDRACHT 10

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.

H Afb. 74 Mierenzuur

O H

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

O H

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

Afb. 75 Glucose

Na Cl Na Cl Na Cl Na Cl Afb. 76 Keukenzout

Welke stof of welke stoffen zijn atoomverbindingen?

Welke stof is een ionverbinding?

Cl Na Cl Na Cl Na Cl Na

Wat stel je vast als je de bouw van een atoomverbinding vergelijkt met 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

Glucose

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

215

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 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.

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

216

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

uit de symbolen van de atoomsoorten die ze bevat, vergezeld van een index die het aantal atomen van elke atoomsoort weergeeft.

OPDRACHT 11

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:

C C

C N

Afb. 77 Paracetamol

H C

C H

Molecuulformule:

H Afb. 78 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).

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

217

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.

Afb. 79 Koolstof in verschijningsvorm grafiet

Afb. 80 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 op p. 234.

218

THEMA 06

HOOFDSTUK 3

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. 81 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 door het symbool van de atoomsoort.

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

219

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.

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.

` Maak oefening 8 op p. 234.

220

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

4.2 Verklaring van de eigenschappen van metalen

Veel specifieke eigenschappen van metalen die je in thema 5 zag, kunnen nu verklaard worden op basis van hun bouw.

Metalen zijn goede geleiders van elektriciteit. Elektriciteit is namelijk de beweging van geladen deeltjes, en in een metaalrooster kunnen elektronen vrij bewegen. WEETJE

•

Alle metalen zijn goede geleiders van elektriciteit, maar in

elektrische leidingen gebruikt men vrijwel uitsluitend het

metaal koper. Dat heeft vooral te maken met een combinatie van gunstige eigenschappen.

Niet alleen geleidt koper de elektriciteit zeer goed, het kent ook een lage warmtevervorming en is vrij goed bestand tegen ongunstige

omgevingsinvloeden (vocht, industriële vervuiling …). Bovendien is

koper hard en tegelijkertijd plooibaar. Een gebroken of doorgesneden draad kan ook gemakkelijk hersteld worden door de uiteinden aan elkaar te solderen of smelten.

Nu weet je waarom een smid dikke handschoenen

draagt! Bekijk de video over warmtegeleiding bij metalen.

•

BEKIJK DE VIDEO

Metalen zijn goede geleiders van warmte. Wanneer een stof opwarmt,

beginnen deeltjes (atomen, ionen of moleculen) harder te trillen. Door

botsingen wordt de warmte-energie doorgegeven aan naburige atomen

of ionen. Doordat in een metaalrooster de metaalionen zeer dicht opeen zitten, verspreidt de warmte zich snel. Maar doordat de elektronen – die ook warmte-energie kunnen opnemen – vrij kunnen bewegen tussen

de metaalionen, gebeurt de warmtegeleiding sneller dan bij de meeste • •

andere stoffen.

De hoge massadichtheid (massa per volume-eenheid) van metalen is een gevolg van de zeer dichte, compacte stapeling van de metaalionen in het rooster.

De meeste metalen hebben een hoog smeltpunt en kookpunt, omdat de

metaalbinding een sterke binding is. Het kost dus veel energie om de metaalbindingen in een rooster te verbreken.

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

221

WEETJE Bekijk deze boeiende video over metalen.

•

Metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat ze allemaal zijn opgebouwd 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 DE VIDEO

Afb. 82 Metaalbindingen: metalen zijn gemakkelijk vervormbaar omdat de ionen elkaars plaats kunnen innemen.

Doordat alle metalen opgebouwd zijn uit positieve metaalionen, kunnen

de metaalionen van de ene atoomsoort zich schikken in een metaalrooster van een andere atoomsoort. Zo ontstaan legeringen, zoals je al weet uit

thema 2. Brons is bijvoorbeeld een legering van tin en koper. Als de atomen van de atoomsoorten niet even groot zijn, zijn de ionen minder regelmatig

geordend. Daardoor is het moeilijker om lagen metaalionen te verschuiven, waardoor de legering sterker is dan de zuivere metalen (zie afbeelding 83).

Legeringen worden dus gemaakt om bepaalde minder goede eigenschappen te verbeteren.

Afb. 83 Een legering is een mengsel van twee metalen. Als de ionen van de twee atoomsoorten niet even groot zijn, is de rangschikking van de ionen minder regelmatig. Zo kunnen lagen van ionen minder goed schuiven ten opzichte van elkaar.

Heel wat eigenschappen van metalen, zoals geleidbaarheid van elektriciteit en warmte, massadichtheid, hoog smelten kookpunt, vervormbaarheid en

de vorming van legeringen, kunnen verklaard worden op basis van de bouw van metalen.

222

THEMA 06

HOOFDSTUK 4

HOOFDSTUK 5

Welk belang en voorkomen hebben enkelvoudige stoffen? LEERDOELEN

L de wetenschappelijke naam van enkelvoudige stoffen geven;

L de verschillende soorten bindingen van elkaar onderscheiden;

L metalen, niet-metalen en edelgassen linken aan hun plaats in het PSE.

Je leert nu:

Je kunt al:

Vele dingen zijn vervaardigd uit ijzermetaal (fiets, bouwmateriaal, spijkers …). Ook zuurstofgas

moeten we je niet leren kennen: vanaf je eerste

levensdag is het een levensnoodzakelijk gas voor je

ademhalingssysteem. Als kleuter of op feestjes kreeg je misschien weleens een ballon die gevuld was met

L het belang en voorkomen van metalen,

het edelgas helium. Heel veel stoffen hebben een

niet-metalen en edelgassen kennen.

belangrijke functie. We doen enkele voorbeelden van

niet-metalen en metalen uit de doeken.

5.1 Niet-metalen

Heel wat stoffen ken je uit het dagelijkse leven.

Koolstof

Het niet-metaal met de meeste toepassingen is koolstof (C). Afhankelijk van hoe de koolstofatomen verbinden, krijgen we totaal verschillende materialen, maar ze bestaan allemaal uit koolstof. •

Grafiet is uiterst zacht en wordt onder andere in potloden en als

•

Diamant, een andere verschijningsvorm van koolstof, is de hardste stof

•

smeermiddel gebruikt. Het is het enige niet-metaal dat de elektrische stroom geleidt.

die in de natuur voorkomt. Het is een gegeerde edelsteen, die ook in

boorkoppen en slijpschijven gebruikt wordt, precies omdat diamant zo hard is en niet slijt.

Koolstofvezel (carbon fiber) bestaat uit heel dunne vezels van koolstof

die tot matten worden geweven en met coatings worden versterkt en zo

een extreem licht en sterk materiaal vormen. Het materiaal kent meer en

meer toepassingen in de auto-industrie en de luchtvaart. Ook topsporters maken gebruik van de combinatie sterkte en lichtheid van het materiaal: van tennisrackets tot fietsframes en formule 1-wagens.

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

223

Dichloor of chloorgas

Chloorgas is een groengeel, giftig gas. Het wordt gebruikt voor de

ontsmetting van water in zwembaden. Tijdens de Eerste Wereldoorlog werd OPDRACHT 12

het als wapen ingezet.

Lees aandachtig het artikel achter de QR-code en beantwoord de vragen. Geef de formule en de wetenschappelijke naam van chloorgas.

LEES HET ARTIKEL

In welke omgeving en waarom wordt ‘chloor’ vaak gebruikt?

Mosterdgas dankt zijn naam aan zijn gele kleur. Het gas werd door Franse soldaten ook yperiet genoemd.

Waardoor is die naam ontstaan?

De hoofdbestanddelen van lucht: stikstofgas en zuurstofgas

OPDRACHT 13

Bekijk het diagram van de samenstelling van lucht. Het rode staartstuk geeft het gehalte aan CO2, argon, water en andere gassen weer. 1

78 %

Welk gas wordt voorgesteld door de blauwe zone? Geef

de formule en de wetenschappelijke naam.

Welk gas wordt voorgesteld door de groene zone? Geef

de formule en de wetenschappelijke naam.

21 %

Afb. 84 Samenstelling lucht

Je merkt dat lucht voornamelijk uit stikstofgas (distikstof of N2) bestaat.

Stikstofgas reageert moeilijk met andere stoffen en wordt daarom een inert gas genoemd. De 21 % zuurstofgas (dizuurstof of O2) in de lucht is voor ons mensen dan weer levensnoodzakelijk.

224

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

Diwaterstof of waterstofgas

Waterstof is het meest ‘eenvoudige’ element uit je PSE. Het atoom bevat 1 proton en 1 elektron. Omdat die eerste schil al volledig gevuld is met

2 elektronen kan het een elektronpaar delen met een ander waterstofatoom en zo moleculen H2 vormen. We zijn die moleculen al tegengekomen als

ontledingsproduct van water (thema 3). Dat waterstofgas, ook wel knalgas genoemd, is de brandstof voor de toekomst. Het zou het probleem van

broeikasgassen als CO2 meteen oplossen, want bij verbranding van H2 wordt

Zwavel

gewoon water gevormd.

De gele vaste stof zwavel komt als enkelvoudige stof voor als ringvormige

moleculen die uit 8 atomen zwavel bestaan: octazwavel of S8.

Afb. 85 Octazwavel (S8)

Zwavel kent heel wat toepassingen als grondstof in de chemische industrie, maar is ook een bestanddeel van belangrijke moleculen in ons lichaam, bv. in eiwitten. In verbindingen met andere elementen vormt het vaak

onaangenaam ruikende stoffen: zo is H2S (waterstofsulfide) de oorzaak van de geur van rotte eieren.

Fosfor

Het element fosfor komt als enkelvoudige stof voornamelijk voor als het zogenaamde witte fosfor (tetrafosfor of P4).

De stof kent voornamelijk toepassingen in de productie van kunstmeststoffen voor landen tuinbouw. Een plant heeft het element fosfor immers nodig

als bouwstof voor de vorming van o.a. bepaalde eiwitten. Daarnaast speelt fosfor een belangrijke rol in de ademhaling van planten. Fosfor toevoegen aan meststoffen is dus van groot belang.

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

225

WEETJE Wil je weten welke functies de andere niet-metalen in ons dagelijks leven hebben? Scan dan de QR-code. Klik op het PSE en al de geheimen van de niet-metalen worden prijsgegeven!

OPEN DE WEBSITE

Je begrijpt het belang en voorkomen van enkele belangrijke niet-metalen in ons dagelijks leven: •

koolstof (C): komt voor in verschillende gedaanten, van grafiet tot diamant en vezels;

chloorgas (Cl2): ontsmettend gifgas, dat niet altijd te goeder trouw werd

•

gebruikt;

stikstofgas (N2): inert hoofdbestanddeel van de atmosfeer;

•

zuurstofgas (O2): onontbeerlijk voor al het leven op aarde.

Edelgassen

•

Naast de hoofdbestanddelen van lucht bevat onze atmosfeer ook gassen die in veel mindere mate aanwezig zijn: sporenelementen zoals de edelgassen

helium, neon, argon. Precies omdat ze zo weinig in de atmosfeer voorkomen,

zijn ze vaak erg duur. Je leerde al dat ze door hun octetstructuur geen bindingen aangaan; precies daardoor kennen ze specifieke toepassingen. Helium

wordt als beschermend gas bij laswerken gebruikt. Andere edelgassen zoals argon, xenon en neon worden vaak in hedendaagse verlichting gebruikt.

WEETJE

Wil je weten welke functies de andere edelgassen hebben in ons dagelijks leven,

scan dan de QR-code. Klik op het beschikbare PSE en al de geheimen van de edelgassen

worden prijsgegeven!

Edelgassen kennen duidelijk minder toepassingen in het dagelijkse leven dan metalen en vele andere niet-metalen. Toch kennen ze specifieke toepassingen, bijvoorbeeld verlichting.

226

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

OPEN DE WEBSITE

5.2 Metalen

Van alle metalen is ijzermetaal (Fe) zonder twijfel het meest belangrijke.

Het wordt veel gebruikt, omdat het zich heel goed laat bewerken (freesbaar, draaibaar, gietbaar enz.) en omdat het een relatief goedkope grondstof is.

Vooral in de vorm van de legering staal wordt het voor het bouwen van grote

constructies gebruikt. IJzer wordt vaak behandeld (gelegeerd, gegalvaniseerd) om de minder goede eigenschappen (makkelijk roesten, zacht metaal …) te compenseren. Vaak blijft die behandeling een goedkopere oplossing dan

WEETJE

kiezen voor een alternatief materiaal.

IJzer speelt ook een belangrijke rol in ons lichaam: het maakt als

ijzerion (Fe2+) deel uit van het hemoglobinemolecule en staat in voor

het binden en transporteren van dizuurstof doorheen ons lichaam. Rood vlees zoals biefstuk is een belangrijke bron van ijzerionen.

Vegetariërs moeten daarom andere ijzerbronnen in hun dieet voorzien en bijvoorbeeld meer broccoli, vijgen … eten. Bloeddonoren bij het

Rode Kruis krijgen vaak ijzertabletten om het ijzergehalte opnieuw op peil te brengen.

Het klinkt misschien raar, maar je neemt dagelijks heel wat metalen op via je

voeding, niet alleen ijzer. Gelukkig maar, want ze spelen een essentiële rol in de biologische processen in ons lichaam. Metaalion

Opname via ...

Mg2+

spinazie, andijvie …

Ca2+

melkproducten

K+

Na+

Rol in menselijk lichaam spiercontractie, zenuwstelsel botaangroei, spiercontractie, bloedstolling, zenuwstelsel

aardappelen, vis,

zenuwstelsel, bloeddruk,

noten …

waterhuishouding …

keukenzout, kaas …

zenuwstelsel, bloeddruk, waterhuishouding …

Tot slot staan we even stil bij de belangrijkste toepassingen van

veelgebruikte metalen. Gebruik je algemene kennis in de volgende opdracht.

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

227

OPDRACHT 14

Vul de zinnen verder aan. Geef van het metaal telkens zijn wetenschappelijke naam en het symbool.

herken je aan zijn oranje tot rode kleur.

Het wordt gebruikt als bovenleiding bij treinen en in elektrische leidingen omdat het heel goed elektriciteit geleidt.

is een heel

licht metaal dat net daarom in de luchtvaart

en de auto-industrie gebruikt wordt. In folievorm wordt het gebruikt om voedingswaren vers te houden.

wordt vaak gebruikt voor de constructie van

dakgoten. Het is een erg duurzaam metaal, flexibel te vervormen en goed bestand tegen beschadiging. Het metaal verzwakt niet bij oxidatie zoals ijzer. Daarom wordt ijzer vaak bedekt met een laagje van dat metaal

(galvanisatie). WEETJE

Wil je weten welke functies andere metalen hebben in ons dagelijks leven, scan dan de QR-code. Klik op het beschikbare PSE en al de geheimen van

metalen worden prijsgegeven!

OPEN DE WEBSITE

Je begrijpt het belang en voorkomen van veelgebruikte metalen in ons dagelijks leven, zoals: •

ijzer (Fe): constructiemateriaal,

•

zink (Zn): beschermend metaal tegen roest,

•

228

THEMA 06

HOOFDSTUK 5

•

koper (Cu): elektrische leidingen,

aluminium (Al): lichtgewicht materialen, folie,

THEMASYNTHESE

OVERZICHT: SOORTEN BINDINGEN

metalen

Soort binding

metaalbinding

Soort verbinding

metaalverbinding

metaalrooster met

Bouw van de stof

positieve ionen en vrije elektronen

niet-metalen

atoombinding of

ionbinding

covalente binding

ionverbinding

atoomverbinding

moleculen met atomen

ionrooster met

verbonden door

positieve en

gemeenschappelijk

negatieve ionen

Na, K, Fe

elektronenpaar

NaCl, K2S

O2, H2O

Enkele voorbeelden

metalen en niet-metalen

Soort element

TOEPASSINGEN IN HET DAGELIJKSE LEVEN

Toepassingen in het dagelijkse leven

METALEN

koper (Cu): elektrische leidingen

aluminium (Al): aluminiumfolie, fietsen

zuurstofgas (O2): ademhaling, 21 % van de atmosfeer

ozon (O3): de ozonlaag

koolstof (C): grafiet in potloden

edelgassen zoals helium (He), neon (Ne) en argon (Ar): verlichting, bv. neonlampen

ijzer (Fe): smeedwerk, bv. tuinhekje

NIET-METALEN

BEKIJK KENNISCLIP

THEMA 06

THEMASYNTHESE

229

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.

Ik ken het onderscheid tussen een ionrooster, atoomrooster, molecuulrooster en

metaalrooster.

2 Onderzoeksvaardigheden •

Ik kan bepalen of een stof een ionverbinding, atoomverbinding of

•

Ik kan de neutraliteitsregel gebruiken om de formule-eenheid van een

•

ionverbinding te schrijven.

Ik kan de formule-eenheid van een ionverbinding en de molecuulformule van een atoomverbinding schrijven.

Ik kan metalen, niet-metalen en edelgassen in verband brengen met hun toepassing in het dagelijks leven.

•

metaalverbinding is.

Ik kan de formule-eenheid in een ionrooster aanduiden.

•

` Je kunt deze checklist ook op

230

THEMA 06

CHECKLIST

invullen bij je Portfolio.

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. 201 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 06

CHECK IT OUT

231

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 Mg S

Soort binding