Natuur- scheikunde Hoofdstuk 6 Uittreksel
6.3A – Stoffen verhitten
Verhitten: Energie wordt in de vorm van warmte aan stof toegevoegd. De stof kan hierbij verdwijnen, maar er komen altijd nieuwe stoffen voor in de plaats. Dit laatste noemen we een chemische reactie. Bij verhitten kan een chemische reactie ontstaan.
Chemische reactie: Dit is een proces waarbij stoffen verdwijnen en nieuwe stoffen ontstaan.
Verhitting van suiker:
• Bovenin de buis ontstaan druppeltjes.
• Er ontstaat een walm
• Er blijft een zwarte stof over.
• De suiker is verdwenen.
Voorbeelden van chemische reacties:
• De volledige verbranding van aardgas.
• Nieuwe stoffen maken met elektrische stroom.
• Rotten van gft-afval.
Organische stoffen: Bij de verhitting van organische stoffen ontstaat koolstof (roet).
6.3B - Ontledingsreacties
Ontledingsreactie: Dit is een reactie waarbij uit één stof twee of meer nieuwe stoffen ontstaan.
Voorbeelden van ontledingsreacties:
• Thermolyse: Dit is ontleding door middel van warmte.
• Elektrolyse: Dit is ontleding door middel van elektrische energie.
• Fotolyse: Dit is ontleding door middel van stralingsenergie. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast bij een zwart/wit foto: op fotografisch papier zit zilverbromide . Dit is een witte vaste stof. Als er licht opvalt, ontstaat zilver. Op die plaatsen wordt papier donker. Waar geen licht valt, ontstaat geen zilver. Daar blijft het papier wit. Zo krijg je een negatief. Van dit negatief kun je ene positief maken.
Verschil tussen verhitten en verbranden: Bij verhitten wordt alleen de temperatuur verhoogd en bij verbranden is zuurstof nodig.
Het toestel van Hoffmann: Met dit toestel kun je water ontleden door middel van elektrolyse. Dit toestel is gevuld met water. Onderin de buizen zitten platinaplaatjes . De plaatjes zijn aangesloten op een spanningsbron. Als er een stroom loopt, ontstaan op de plaatjes gasbelletjes. Deze gassen zijn nieuwe stoffen. Het water is dus ontleed door elektrische energie.
• Pluspool: Aan de pluspool ontstaat waterstof.
• Minpool: Aan de minpool ontstaat zuurstof.
Proeven om waterstof en zuurstof waar te nemen of aan te tonen:
• Waterstof: Waterstof kun je waarnemen met de knalgasproef. Je mengt de waterstof dan in een reageerbuis met lucht. Als je dit gasmengsel aansteekt, hoor je een knalletje.
• Zuurstof: Zuurstof kun je aantonen met een gloeiende houtspaander. De houtspaander gaat feller gloeien wanneer deze in aanraking komt met zuurstof.
6.4A – Atomen
Molecuul: Bij een chemische reactie ontstaan nieuwe stoffen. Nieuwe stoffen hebben andere moleculen. Moleculen bestaan uit atomen.
Atomen: Atomen zijn heel kleine deeltjes. Er zijn ongeveer honderd atoomsoorten. We geven deze atoomsoorten aan met symbolen. Deze symbolen bestaan uit de eerste letter of de eerste twee letters van de Latijnse naam van deze atoomsoort (element). Deze letters schrijven we met hoofdsletters, tenzij het symbool uit twee letters bestaat. De tweede letter schrijven we dan met een kleine letter. Bijvoorbeeld natrium: Na.
Atoomsoort Symbool
Cadmium Cd
Chloor Cl
Fluor F
Fosfor (phosphorus) P
Goud (aurum) Au
Helium He
Koolstof (carboneum) C
Koper (cuprum) Cu
Kwik (hydragyrum) Hg
Lood (plumbum) Pb
Natrium Na
Stikstof (nitrogenium) N
Waterstof (hydrogenium) H
IJzer (ferrum) Fe
Zilver (argentum) Ag
Zuurstof (oxygenium) O
Zwavel (sulphur) S
6.4B – Enkelvoudige stoffen en verbindingen
Ontleedbare stoffen: Veel stoffen kun je ontleden met energie in de vorm van warmte, elektrische energie of licht. Maar niet alle stoffen kun je ontleden. Dit zijn niet-ontleedbare stoffen. Niet-ontleedbare stoffen zijn altijd stoffen die maar uit één atoomsoort zijn opgebouwd. We noemen deze stoffen daarom ook wel enkelvoudige stoffen. Stoffen die wel kunnen ontleden, noemen we dus ontleedbare stoffen. Deze stoffen noemen we ook wel verbindingen.
Enkelvoudige stoffen:
• Een enkelvoudige stof is niet-ontleedbaar.
• De deeltjes van een enkelvoudige stof zijn opgebouwd uit één atoomsoort. Ze bestaan dan ook (meestal!) niet uit moleculen, slechts alleen uit atomen.
• Je kunt ze onderverdelen in metalen en niet-metalen. Er zijn ongeveer 70 metalen en ongeveer 30 niet-metalen.
• Voorbeelden: zuurstof, koolstof, ijzer, koper en chloor.
Verbindingen:
• Een verbinding is ontleedbaar.
• De deeltjes van een verbinding zijn opgebouwd uit verschillende atoomsoorten.
• Na de ontleding van een verbinding ontstaan losse atomen, die vervolgens weer nieuwe atomen vormen.
• Voorbeelden: water, koolstofdioxide, ammoniak, zwaveldioxide en suiker.
Periodiek Systeem der Elementen: In het Periodiek Systeem der Elementen komen alle 109 atoomsoorten voor, gerangschikt naar hun stofeigenschappen, die weer zijn ingedeeld in perioden en groepen. Dit systeem is in 1869 ontworpen door de Russische wetenschapper Dmitri Mendelejev (1834-1907). Het bijzondere was dat het ‘lege plekken’ bevatte. Op die ‘lege plekken’ moesten atoomsoorten komen die nog niet ontdekt waren. Van deze atoomsoorten voorspelde Mendelejev ook een aantal stofeigenschappen. Later bleken zijn voorspellingen redelijk te kloppen. De ruim 40 atoomsoorten die later zijn ontdekt pasten inderdaad op die ‘lege plekken’.
Element: Element is een ander woord voor atoomsoort.
Atoomnummer: Elke atoomsoort in het Periodiek Systeem der Elementen heeft een nummer. Dit wordt het atoomnummer genoemd.
Groepen: Dit zijn de verticale kolommen in het Periodiek Systeem der Elementen. Er zijn in totaal 18 groepen.
Perioden: Dit zijn de horizontale rijen in het Periodiek Systeem der Elementen. Er zijn in totaal 7 perioden.
Halogenen: Dit zijn de stoffen van groep 17. Voorbeelden hiervan zijn: fluor, chloor, broom en jodium.
Edelgassen: Dit zijn de stoffen van groep 18. Voorbeelden hiervan zijn: helium, neon en argon.
Molecuulformules: Stoffen die zijn opgebouwd uit moleculen, hebben een molecuulformule. Zo’n molecuulformule bestaat altijd uit de afkortingen van de atoomsoorten waar deze uit bestaan, met rechtsonder elke afkorting het aantal atomen van die soort die zich in één molecuul van die stof bevinden. Bijvoorbeeld bij water: H2O. De H staat voor waterstof en de O voor zuurstof. Achter de H staat een 2, wat dus wil zeggen dat er in één watermolecuul twee waterstofatomen zitten. Aangezien er in één watermolecuul ook maar één zuurstofatoom zit, zou er achter de O eigenlijk een 1 moeten staan. Bij de molecuulformules wordt de 1 achter een afkorting echter altijd weggelaten. Zo’n molecuulformule geeft dus van een stof de volgende dingen aan:
• Uit welke atoomsoorten een molecuul is opgebouwd.
• Hoeveel atomen van elke soort in een molecuul aanwezig zijn.
Index: De index geeft aan hoeveel atomen van een bepaalde soort in een molecuul voorkomen. Een voorbeeld hiervan is de 2 in de molecuulformule van water: H2O. De index 1 in een molecuulformule altijd weggelaten.
Coëfficiënt: De coëfficiënt geeft het aantal moleculen aan. Deze komt altijd vooraan de molecuulformule te staan. Bij twee watermoleculen is de coëfficiënt 2. We schrijven dan dus: 2H2O.
Naam Molecuulformule
Ammoniak NH3
Koolstofmonooxide CO
Koolstofdioxide CO2
Alcohol C2H6O
Zwaveldioxide SO2
Methaan CH4
Sommige enkelvoudige stoffen zijn niet alleen opgebouwd uit atomen, maar ook uit moleculen. Voorbeelden hiervan zijn fluor, chloor, broom, jodium, zuurstof, waterstof en stikstof. De moleculen van deze stoffen zijn opgebouwd uit twee atomen van dus dezelfde atoomsoort.
Naam Molecuulformule
Fluor F2
Chloor Cl2
Broom Br2
Jodium I2
Zuurstof O2
Waterstof H2
Stikstof N2
Natuur- scheikunde Hoofdstuk 8 Uittreksel
8.1A – Nieuwe moleculen
Voorbeelden van chemische reacties:
• Het troebel worden van helder kalkwater koolstofdioxide.
• Het rotten van fruit.
• Het branden aardgas.
Chemische reactie: Hierbij hergroeperen atomen zich tot nieuwe moleculen.
Proces bij een chemische reactie:
• De moleculen van de verschillende stoffen vallen uit elkaar in losse atomen.
• Deze losse atomen gaan op een andere manier aan elkaar vastzitten en hergroeperen zich dus tot nieuwe moleculen.
• De atomen veranderen hierbij zelf niet. Ze gaan alleen op een andere manier aan elkaar vastzitten. Er verdwijnen geen atomen en er komen ook geen nieuwe atomen bij.
8.1B – Reactieschema’s
Naamgeving voor verbindingen:
• Oxide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met zuurstof. Voorbeeld: magnesiumoxide.
• Sulfide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met zwavel. Voorbeeld: aluminiumsulfide.
• Chloride: Dit is een verbinding van één atoomsoort met chloride. Voorbeeld: natriumchloride (keukenzout).
• Bromide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met broom. Voorbeeld: zinkbromide.
• Jodide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met jodium. Voorbeeld: loodjodide.
• Fluoride: Dit is een verbinding van één atoomsoort met fluor. Voorbeeld: kaliumfluoride.
Reactieschema’s: Bij chemische reacties verdwijnen stoffen en ontstaan nieuwe stoffen. De stoffen die verdwijnen, noemen we beginstoffen. De nieuwe stoffen die ontstaan, noemen we reactieproducten. Een reactieschema ziet er als volgt uit: beginstof(fen) reactieproduct(en). Ook geven we in een reactieschema de toestand van elke stof aan. Deze toestanden kunnen zijn: vast, vloeibaar, gasvormig en opgelost in water. We gebruiken hiervoor de eerste letter of de eerste twee letters van de Engelse of Latijnse naam voor deze toestand en we schrijven deze met kleine letters. De afkortingen moeten achter elke stof tussen haakjes worden vermeld.
Toestand Afkorting Afgeleid van
Vast s Solid (Engels voor vast)
Vloeibaar l Liquid (Engels voor vloeistof)
Gasvormig g Gas (Engels voor gas)
Opgelost in water aq Aqua (Latijn voor water)
Een reactieschema maken:
• Noteer de namen van de beginstoffen met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de namen van de reactieproducten met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de namen van de beginstoffen vóór de pijl en de namen van de reactieproducten achter de pijl.
Beginstoffen: De stoffen die bij chemische reacties verdwijnen, noemen we beginstoffen.
Reactieproducten: De nieuwe stoffen die bij chemische reacties ontstaan, noemen we reactieproducten.
Ontledingsreactie: Dit is een chemische reactie met één beginstof. Bijvoorbeeld bij de ontleding van water: water (l) waterstof (g) + zuurstof (g).
Verbrandingsreactie: Dit is het omgekeerde van een ontledingsreactie. Bij de verbranding van een enkelvoudige stof ontstaan een oxide (een verbinding van één atoomsoort met zuurstof), aangezien je bij een verbranding altijd zuurstof nodig hebt. Bijvoorbeeld bij de verbranding van magnesium en zuurstof: magnesium (s) zuurstof (g) magnesiumoxide (s). Bi de verbranding van verbindingen ontstaan meerder oxiden. Bijvoorbeeld bij de verbranding van methaan: methaan (g) + zuurstof (g) koolstofdioxide (g) + water (g). Bij de verbranding van een verbinding ontstaan dus de oxiden van de atoomsoorten waaruit de verbinding is opgebouwd.
8.2A – Herkennen van chemische reacties
Chemische reactie: Een chemische reactie kun je herkennen aan een verandering van stofeigenschappen. Er verdwijnen stoffen en er ontstaan nieuwe stoffen. Het proces is niet meer onomkeerbaar. Dit geldt bijvoorbeeld bij het verwarmen van een kippeneiwit.
Stofeigenschappen die bij een chemische reactie kunnen veranderen:
• De geur.
• De kleur.
• De fase.
Faseovergang: Bij een faseovergang veranderen de stofeigenschappen niet, alleen de toestand van de stof. Er verdwijnen geen stoffen en er ontstaan ook geen nieuwe stoffen. Het proces is wel onomkeerbaar. Dit geldt bijvoorbeeld bij het verwarmen van water en kaarsvet.
8.2B – Reactievergelijkingen en massaberekeningen
Reactieschema: In een reactieschema wordt een chemische reactie in woorden weergegeven. Bijvoorbeeld bij water: water (l) waterstof (g) + zuurstof (g).
Reactievergelijking: In een reactievergelijking wordt een chemische reactie in formules weergegeven. Een reactievergelijking is korter dan een reactieschema. Bijvoorbeeld bij water: H2O (l) H2 (g) + O2 (g). Een reactievergelijking moet je echter wel eerst kloppend maken, aangezien je hier ook de index en de coëfficiënt aangeeft. Dit betekent dat het aantal atomen bij elkaar opgeteld aan beide kanten van de pijl () gelijk moet zijn Bijvoorbeeld bij water: 2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g).
Een reactievergelijking maken:
• Noteer de formules van de beginstoffen met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de formules van de reactieproducten met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de formules van de beginstoffen vóór de pijl en de formules van de reactieproducten achter de pijl.
• Pas de coëfficiënten aan.
Regels bij het kloppend maken van een reactievergelijking:
• Pas alleen de coëfficiënten aan en veranderen niets aan de indexen.
• Rond deze aangepaste coëfficiënten nooit af op halve getallen of op andere breuken, alleen op hele getallen.
De wet van massabehoud: Bij chemische reacties geldt de wet van massabehoud. Deze wet zegt dat de totale massa van de beginstoffen gelijk is aan de totale massa van de reactieproducten. Dit wil zeggen dat bij een reactievergelijking het aantal atomen bij elkaar opgeteld aan beide kanten van de pijl () gelijk moet zijn. De Fransman Antoine Lavoisier heeft in de 18e eeuw de wet van massabehoud verklaard. Hij ging er vanuit dat elke atoom een bepaalde massa heeft. Bij een chemische reactie gaan de atomen een ander manier aan elkaar zitten. Hierbij ontstaan nieuwe op moleculen. Maar er verdwijnen geen atomen en er komen geen atomen bij. De massa verandert dus niet.
8.3B – Rekenen aan reacties
Vaste massaverhouding: Stoffen reageren met elkaar in een vaste massaverhouding. Magnesium en zuurstof reageren bijvoorbeeld altijd alleen maar met elkaar in de vaste massaverhouding 1,0 : 0,7. Als we de massa van het magnesium weten, kunnen we gemakkelijk de massa van het zuurstof bereken. Bij 2,0 gram magnesium hoort dus: 2,0 gram : 1,0 = 2 ;
2 x 0,7 gram = 1,4 gram. Andersom geldt dit ook. Bij 2,1 gram zuurstof hoort dus: 2,1 gram : 0,7 = 3 ;
3 x 1,0 gram = 3,0 gram.
Chemische reactie tussen Vaste massaverhouding
Magnesium Zuurstof 1,0 : 0,7
Waterstof Zuurstof 1,0 : 8,0
Zink Zuurstof 1,0 : 0,2
Aluminium Zwavel 1,0 : 1,8
Natrium Chloor 1,0 : 1,5
Voor elke chemische reacties geldt:
• De beginstoffen reageren met elkaar in een vaste massaverhouding.
• Reactieproducten ontstaan in een vaste massaverhouding.
Rekenen met vaste massaverhoudingen:
• Schrijf het reactieschema of de reactievergelijking op.
• Noteer de gegevens onder de namen van de stoffen.
• Schrijf op de volgende regel de massaverhouding.
• Zet de getallen in een verhoudingstabel.
• Bereken de x met behulp van kruisproducten.
• Schrijf het antwoord op.
• Verwerk de gevonden gegevens in een diagram, eventueel met behulp van een tabel. Door de vaste massaverhouding zal dit altijd een lineaire grafiek worden. Je kunt deze vaste massaverhouding ook aflezen in het diagram
Overmaat: Een chemische reactie stopt, wanneer één van de beginstoffen op is. Als er van de andere stof precies genoeg is (dit kun je berekenen met de vaste massaverhouding) blijft er niets over. Maar meestal is er van één van beide stoffen iets te veel is, blijft dit kleine beetje uiteindelijk over. Dit noemen we de overmaat. Met behulp van de vaste massaverhouding kunnen we deze overmaat berekenen. Het is echter niet mogelijk dat er van beide stoffen iets overblijft.
Twee dingen die voor een chemische reactie gelden:
• Een chemische reactie stopt als één van de beginstoffen op is.
• De overmaat is de hoeveelheid beginstof die over is.
Overmaat berekenen:
• Bereken voor één van de beide stoffen de benodigde hoeveelheid, als je die van de andere stof al weet. Gebruik hierbij de vaste massaverhouding van die twee stoffen.
• Vergelijk de benodigde hoeveelheid van de stof met de hoeveelheid die je hebt. Bedenk daarbij welke meer of welke minder is.
• Is de benodigde hoeveelheid minder dan de hoeveelheid die je hebt? Dan is de andere stof in overmaat.
• Is de benodigde hoeveelheid meer dan de hoeveelheid die je hebt? Dan is deze stof zelf in overmaat.
• Bereken nu voor de stof die in overmaat is de benodigde hoeveelheid als je die van de andere stof al weet. Gebruik hierbij de vaste massaverhouding van die stoffen.
• Trek vervolgens het antwoord dat je krijgt, af van de hoeveelheid van die stof die je hebt. Het nieuwe antwoord dat je nu krijgt, is de overmaat.
8.4B – Reactiesnelheid
Reactiesnelheid: Dit is de hoeveelheid stof die per seconde wordt omgezet. Als de beginstoffen bijvoorbeeld beter met elkaar in contact komen, worden deze in kortere tijd omgezet. De chemische reactie verloopt dan sneller. De reactiesnelheid is dan groter.
Voorbeelden van chemische reacties waarbij we de reactiesnelheid zo klein mogelijk proberen te maken:
• Het roesten van ijzer.
• Het bederven van voedsel.
Vijf factoren waarvan de reactiesnelheid afhangt:
• De soort stof: de ene stof reageert sneller dan de andere stof. Bij de verbranding van magnesium is de reactiesnelheid bijvoorbeeld groter dan bij de verbranding van ijzer.
• De verdelingsgraad: bij een grotere verdelingsgraad is de reactiesnelheid groter. Je kunt een stuk hout bijvoorbeeld beter in stukjes in de openhaard leggen dan in zijn geheel. Het verbrandt dan sneller.
• De temperatuur: bij een hogere temperatuur is de reactiesnelheid groter. In en hogedrukpan zijn de aardappels bijvoorbeeld eerder gaar. Door de grotere druk kookt het water niet bij 100 °C, maar bij een hogere temperatuur.
• De concentratie: bij een grotere concentratie is de reactiesnelheid groter. Met schoonmaakazijn gaat het verwijderen van kalkaanslag bijvoorbeeld sneller dan met keukenazijn. De concentratie van schoonmaakazijn is namelijk groter dan die van keukenazijn.
• De aanwezigheid van een katalysator: een katalysator is een stof die een chemische reactie versnelt, waardoor de reactiesnelheid dus groter is. Ook wordt een katalysator niet verbruikt. Het verteren van voedsel is bijvoorbeeld een chemische reactie. In je speeksel zitten stoffen die deze chemische reactie versnellen. Deze stoffen heten enzymen. Een enzym is een voorbeeld van een katalysator. Dit betekent dat na ene chemische reactie dezelfde hoeveelheid van de katalysator aanwezig is als ervóór.
Katalysatoren worden in de chemische industrie veel gebruikt. Al eeuwen wordt onderzoek gedaan naar katalysatoren. Aan het begin van deze eeuw bijvoorbeeld, onderzocht de Duitse wetenschapper Haber de reactie tussen waterstof en stikstof. Bij deze reactie ontstaat ammoniak. Ammoniak is bijvoorbeeld nodig om kunstmest en explosieven te maken. Men gebruikte het metaal osmium als katalysator. Maar osmium is zeldzaam en daardoor duur. Na duizenden experimenten vond Haber een goedkopere katalysator: een vorm van ijzer.
6.3A – Stoffen verhitten
Verhitten: Energie wordt in de vorm van warmte aan stof toegevoegd. De stof kan hierbij verdwijnen, maar er komen altijd nieuwe stoffen voor in de plaats. Dit laatste noemen we een chemische reactie. Bij verhitten kan een chemische reactie ontstaan.
Chemische reactie: Dit is een proces waarbij stoffen verdwijnen en nieuwe stoffen ontstaan.
Verhitting van suiker:
• Er ontstaat een walm
• Er blijft een zwarte stof over.
• De suiker is verdwenen.
Voorbeelden van chemische reacties:
• De volledige verbranding van aardgas.
• Nieuwe stoffen maken met elektrische stroom.
• Rotten van gft-afval.
Organische stoffen: Bij de verhitting van organische stoffen ontstaat koolstof (roet).
6.3B - Ontledingsreacties
Ontledingsreactie: Dit is een reactie waarbij uit één stof twee of meer nieuwe stoffen ontstaan.
Voorbeelden van ontledingsreacties:
• Thermolyse: Dit is ontleding door middel van warmte.
• Elektrolyse: Dit is ontleding door middel van elektrische energie.
• Fotolyse: Dit is ontleding door middel van stralingsenergie. Dit wordt bijvoorbeeld toegepast bij een zwart/wit foto: op fotografisch papier zit zilverbromide . Dit is een witte vaste stof. Als er licht opvalt, ontstaat zilver. Op die plaatsen wordt papier donker. Waar geen licht valt, ontstaat geen zilver. Daar blijft het papier wit. Zo krijg je een negatief. Van dit negatief kun je ene positief maken.
Verschil tussen verhitten en verbranden: Bij verhitten wordt alleen de temperatuur verhoogd en bij verbranden is zuurstof nodig.
• Pluspool: Aan de pluspool ontstaat waterstof.
• Minpool: Aan de minpool ontstaat zuurstof.
Proeven om waterstof en zuurstof waar te nemen of aan te tonen:
• Waterstof: Waterstof kun je waarnemen met de knalgasproef. Je mengt de waterstof dan in een reageerbuis met lucht. Als je dit gasmengsel aansteekt, hoor je een knalletje.
• Zuurstof: Zuurstof kun je aantonen met een gloeiende houtspaander. De houtspaander gaat feller gloeien wanneer deze in aanraking komt met zuurstof.
6.4A – Atomen
Molecuul: Bij een chemische reactie ontstaan nieuwe stoffen. Nieuwe stoffen hebben andere moleculen. Moleculen bestaan uit atomen.
Atomen: Atomen zijn heel kleine deeltjes. Er zijn ongeveer honderd atoomsoorten. We geven deze atoomsoorten aan met symbolen. Deze symbolen bestaan uit de eerste letter of de eerste twee letters van de Latijnse naam van deze atoomsoort (element). Deze letters schrijven we met hoofdsletters, tenzij het symbool uit twee letters bestaat. De tweede letter schrijven we dan met een kleine letter. Bijvoorbeeld natrium: Na.
Atoomsoort Symbool
Chloor Cl
Fluor F
Fosfor (phosphorus) P
Goud (aurum) Au
Helium He
Koolstof (carboneum) C
Koper (cuprum) Cu
Kwik (hydragyrum) Hg
Lood (plumbum) Pb
Natrium Na
Stikstof (nitrogenium) N
Waterstof (hydrogenium) H
IJzer (ferrum) Fe
Zilver (argentum) Ag
Zuurstof (oxygenium) O
Zwavel (sulphur) S
6.4B – Enkelvoudige stoffen en verbindingen
Ontleedbare stoffen: Veel stoffen kun je ontleden met energie in de vorm van warmte, elektrische energie of licht. Maar niet alle stoffen kun je ontleden. Dit zijn niet-ontleedbare stoffen. Niet-ontleedbare stoffen zijn altijd stoffen die maar uit één atoomsoort zijn opgebouwd. We noemen deze stoffen daarom ook wel enkelvoudige stoffen. Stoffen die wel kunnen ontleden, noemen we dus ontleedbare stoffen. Deze stoffen noemen we ook wel verbindingen.
Enkelvoudige stoffen:
• De deeltjes van een enkelvoudige stof zijn opgebouwd uit één atoomsoort. Ze bestaan dan ook (meestal!) niet uit moleculen, slechts alleen uit atomen.
• Je kunt ze onderverdelen in metalen en niet-metalen. Er zijn ongeveer 70 metalen en ongeveer 30 niet-metalen.
• Voorbeelden: zuurstof, koolstof, ijzer, koper en chloor.
Verbindingen:
• Een verbinding is ontleedbaar.
• De deeltjes van een verbinding zijn opgebouwd uit verschillende atoomsoorten.
• Na de ontleding van een verbinding ontstaan losse atomen, die vervolgens weer nieuwe atomen vormen.
• Voorbeelden: water, koolstofdioxide, ammoniak, zwaveldioxide en suiker.
Periodiek Systeem der Elementen: In het Periodiek Systeem der Elementen komen alle 109 atoomsoorten voor, gerangschikt naar hun stofeigenschappen, die weer zijn ingedeeld in perioden en groepen. Dit systeem is in 1869 ontworpen door de Russische wetenschapper Dmitri Mendelejev (1834-1907). Het bijzondere was dat het ‘lege plekken’ bevatte. Op die ‘lege plekken’ moesten atoomsoorten komen die nog niet ontdekt waren. Van deze atoomsoorten voorspelde Mendelejev ook een aantal stofeigenschappen. Later bleken zijn voorspellingen redelijk te kloppen. De ruim 40 atoomsoorten die later zijn ontdekt pasten inderdaad op die ‘lege plekken’.
Element: Element is een ander woord voor atoomsoort.
Groepen: Dit zijn de verticale kolommen in het Periodiek Systeem der Elementen. Er zijn in totaal 18 groepen.
Perioden: Dit zijn de horizontale rijen in het Periodiek Systeem der Elementen. Er zijn in totaal 7 perioden.
Halogenen: Dit zijn de stoffen van groep 17. Voorbeelden hiervan zijn: fluor, chloor, broom en jodium.
Edelgassen: Dit zijn de stoffen van groep 18. Voorbeelden hiervan zijn: helium, neon en argon.
Molecuulformules: Stoffen die zijn opgebouwd uit moleculen, hebben een molecuulformule. Zo’n molecuulformule bestaat altijd uit de afkortingen van de atoomsoorten waar deze uit bestaan, met rechtsonder elke afkorting het aantal atomen van die soort die zich in één molecuul van die stof bevinden. Bijvoorbeeld bij water: H2O. De H staat voor waterstof en de O voor zuurstof. Achter de H staat een 2, wat dus wil zeggen dat er in één watermolecuul twee waterstofatomen zitten. Aangezien er in één watermolecuul ook maar één zuurstofatoom zit, zou er achter de O eigenlijk een 1 moeten staan. Bij de molecuulformules wordt de 1 achter een afkorting echter altijd weggelaten. Zo’n molecuulformule geeft dus van een stof de volgende dingen aan:
• Uit welke atoomsoorten een molecuul is opgebouwd.
• Hoeveel atomen van elke soort in een molecuul aanwezig zijn.
Index: De index geeft aan hoeveel atomen van een bepaalde soort in een molecuul voorkomen. Een voorbeeld hiervan is de 2 in de molecuulformule van water: H2O. De index 1 in een molecuulformule altijd weggelaten.
Coëfficiënt: De coëfficiënt geeft het aantal moleculen aan. Deze komt altijd vooraan de molecuulformule te staan. Bij twee watermoleculen is de coëfficiënt 2. We schrijven dan dus: 2H2O.
Naam Molecuulformule
Koolstofmonooxide CO
Koolstofdioxide CO2
Alcohol C2H6O
Zwaveldioxide SO2
Methaan CH4
Sommige enkelvoudige stoffen zijn niet alleen opgebouwd uit atomen, maar ook uit moleculen. Voorbeelden hiervan zijn fluor, chloor, broom, jodium, zuurstof, waterstof en stikstof. De moleculen van deze stoffen zijn opgebouwd uit twee atomen van dus dezelfde atoomsoort.
Naam Molecuulformule
Fluor F2
Chloor Cl2
Broom Br2
Jodium I2
Zuurstof O2
Waterstof H2
Stikstof N2
Natuur- scheikunde Hoofdstuk 8 Uittreksel
8.1A – Nieuwe moleculen
Voorbeelden van chemische reacties:
• Het troebel worden van helder kalkwater koolstofdioxide.
• Het rotten van fruit.
• Het branden aardgas.
Chemische reactie: Hierbij hergroeperen atomen zich tot nieuwe moleculen.
Proces bij een chemische reactie:
• De moleculen van de verschillende stoffen vallen uit elkaar in losse atomen.
• De atomen veranderen hierbij zelf niet. Ze gaan alleen op een andere manier aan elkaar vastzitten. Er verdwijnen geen atomen en er komen ook geen nieuwe atomen bij.
8.1B – Reactieschema’s
Naamgeving voor verbindingen:
• Oxide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met zuurstof. Voorbeeld: magnesiumoxide.
• Sulfide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met zwavel. Voorbeeld: aluminiumsulfide.
• Chloride: Dit is een verbinding van één atoomsoort met chloride. Voorbeeld: natriumchloride (keukenzout).
• Bromide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met broom. Voorbeeld: zinkbromide.
• Jodide: Dit is een verbinding van één atoomsoort met jodium. Voorbeeld: loodjodide.
• Fluoride: Dit is een verbinding van één atoomsoort met fluor. Voorbeeld: kaliumfluoride.
Reactieschema’s: Bij chemische reacties verdwijnen stoffen en ontstaan nieuwe stoffen. De stoffen die verdwijnen, noemen we beginstoffen. De nieuwe stoffen die ontstaan, noemen we reactieproducten. Een reactieschema ziet er als volgt uit: beginstof(fen) reactieproduct(en). Ook geven we in een reactieschema de toestand van elke stof aan. Deze toestanden kunnen zijn: vast, vloeibaar, gasvormig en opgelost in water. We gebruiken hiervoor de eerste letter of de eerste twee letters van de Engelse of Latijnse naam voor deze toestand en we schrijven deze met kleine letters. De afkortingen moeten achter elke stof tussen haakjes worden vermeld.
Toestand Afkorting Afgeleid van
Vloeibaar l Liquid (Engels voor vloeistof)
Gasvormig g Gas (Engels voor gas)
Opgelost in water aq Aqua (Latijn voor water)
Een reactieschema maken:
• Noteer de namen van de beginstoffen met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de namen van de reactieproducten met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de namen van de beginstoffen vóór de pijl en de namen van de reactieproducten achter de pijl.
Beginstoffen: De stoffen die bij chemische reacties verdwijnen, noemen we beginstoffen.
Reactieproducten: De nieuwe stoffen die bij chemische reacties ontstaan, noemen we reactieproducten.
Ontledingsreactie: Dit is een chemische reactie met één beginstof. Bijvoorbeeld bij de ontleding van water: water (l) waterstof (g) + zuurstof (g).
Verbrandingsreactie: Dit is het omgekeerde van een ontledingsreactie. Bij de verbranding van een enkelvoudige stof ontstaan een oxide (een verbinding van één atoomsoort met zuurstof), aangezien je bij een verbranding altijd zuurstof nodig hebt. Bijvoorbeeld bij de verbranding van magnesium en zuurstof: magnesium (s) zuurstof (g) magnesiumoxide (s). Bi de verbranding van verbindingen ontstaan meerder oxiden. Bijvoorbeeld bij de verbranding van methaan: methaan (g) + zuurstof (g) koolstofdioxide (g) + water (g). Bij de verbranding van een verbinding ontstaan dus de oxiden van de atoomsoorten waaruit de verbinding is opgebouwd.
Chemische reactie: Een chemische reactie kun je herkennen aan een verandering van stofeigenschappen. Er verdwijnen stoffen en er ontstaan nieuwe stoffen. Het proces is niet meer onomkeerbaar. Dit geldt bijvoorbeeld bij het verwarmen van een kippeneiwit.
Stofeigenschappen die bij een chemische reactie kunnen veranderen:
• De geur.
• De kleur.
• De fase.
Faseovergang: Bij een faseovergang veranderen de stofeigenschappen niet, alleen de toestand van de stof. Er verdwijnen geen stoffen en er ontstaan ook geen nieuwe stoffen. Het proces is wel onomkeerbaar. Dit geldt bijvoorbeeld bij het verwarmen van water en kaarsvet.
8.2B – Reactievergelijkingen en massaberekeningen
Reactieschema: In een reactieschema wordt een chemische reactie in woorden weergegeven. Bijvoorbeeld bij water: water (l) waterstof (g) + zuurstof (g).
Reactievergelijking: In een reactievergelijking wordt een chemische reactie in formules weergegeven. Een reactievergelijking is korter dan een reactieschema. Bijvoorbeeld bij water: H2O (l) H2 (g) + O2 (g). Een reactievergelijking moet je echter wel eerst kloppend maken, aangezien je hier ook de index en de coëfficiënt aangeeft. Dit betekent dat het aantal atomen bij elkaar opgeteld aan beide kanten van de pijl () gelijk moet zijn Bijvoorbeeld bij water: 2H2O (l) 2H2 (g) + O2 (g).
Een reactievergelijking maken:
• Noteer de formules van de reactieproducten met de toestand er tussen haakjes achter.
• Noteer de formules van de beginstoffen vóór de pijl en de formules van de reactieproducten achter de pijl.
• Pas de coëfficiënten aan.
Regels bij het kloppend maken van een reactievergelijking:
• Pas alleen de coëfficiënten aan en veranderen niets aan de indexen.
• Rond deze aangepaste coëfficiënten nooit af op halve getallen of op andere breuken, alleen op hele getallen.
De wet van massabehoud: Bij chemische reacties geldt de wet van massabehoud. Deze wet zegt dat de totale massa van de beginstoffen gelijk is aan de totale massa van de reactieproducten. Dit wil zeggen dat bij een reactievergelijking het aantal atomen bij elkaar opgeteld aan beide kanten van de pijl () gelijk moet zijn. De Fransman Antoine Lavoisier heeft in de 18e eeuw de wet van massabehoud verklaard. Hij ging er vanuit dat elke atoom een bepaalde massa heeft. Bij een chemische reactie gaan de atomen een ander manier aan elkaar zitten. Hierbij ontstaan nieuwe op moleculen. Maar er verdwijnen geen atomen en er komen geen atomen bij. De massa verandert dus niet.
8.3B – Rekenen aan reacties
Vaste massaverhouding: Stoffen reageren met elkaar in een vaste massaverhouding. Magnesium en zuurstof reageren bijvoorbeeld altijd alleen maar met elkaar in de vaste massaverhouding 1,0 : 0,7. Als we de massa van het magnesium weten, kunnen we gemakkelijk de massa van het zuurstof bereken. Bij 2,0 gram magnesium hoort dus: 2,0 gram : 1,0 = 2 ;
3 x 1,0 gram = 3,0 gram.
Chemische reactie tussen Vaste massaverhouding
Magnesium Zuurstof 1,0 : 0,7
Waterstof Zuurstof 1,0 : 8,0
Zink Zuurstof 1,0 : 0,2
Aluminium Zwavel 1,0 : 1,8
Natrium Chloor 1,0 : 1,5
Voor elke chemische reacties geldt:
• De beginstoffen reageren met elkaar in een vaste massaverhouding.
• Reactieproducten ontstaan in een vaste massaverhouding.
Rekenen met vaste massaverhoudingen:
• Schrijf het reactieschema of de reactievergelijking op.
• Noteer de gegevens onder de namen van de stoffen.
• Schrijf op de volgende regel de massaverhouding.
• Zet de getallen in een verhoudingstabel.
• Bereken de x met behulp van kruisproducten.
• Verwerk de gevonden gegevens in een diagram, eventueel met behulp van een tabel. Door de vaste massaverhouding zal dit altijd een lineaire grafiek worden. Je kunt deze vaste massaverhouding ook aflezen in het diagram
Overmaat: Een chemische reactie stopt, wanneer één van de beginstoffen op is. Als er van de andere stof precies genoeg is (dit kun je berekenen met de vaste massaverhouding) blijft er niets over. Maar meestal is er van één van beide stoffen iets te veel is, blijft dit kleine beetje uiteindelijk over. Dit noemen we de overmaat. Met behulp van de vaste massaverhouding kunnen we deze overmaat berekenen. Het is echter niet mogelijk dat er van beide stoffen iets overblijft.
Twee dingen die voor een chemische reactie gelden:
• Een chemische reactie stopt als één van de beginstoffen op is.
• De overmaat is de hoeveelheid beginstof die over is.
Overmaat berekenen:
• Bereken voor één van de beide stoffen de benodigde hoeveelheid, als je die van de andere stof al weet. Gebruik hierbij de vaste massaverhouding van die twee stoffen.
• Vergelijk de benodigde hoeveelheid van de stof met de hoeveelheid die je hebt. Bedenk daarbij welke meer of welke minder is.
• Is de benodigde hoeveelheid minder dan de hoeveelheid die je hebt? Dan is de andere stof in overmaat.
• Is de benodigde hoeveelheid meer dan de hoeveelheid die je hebt? Dan is deze stof zelf in overmaat.
• Trek vervolgens het antwoord dat je krijgt, af van de hoeveelheid van die stof die je hebt. Het nieuwe antwoord dat je nu krijgt, is de overmaat.
8.4B – Reactiesnelheid
Reactiesnelheid: Dit is de hoeveelheid stof die per seconde wordt omgezet. Als de beginstoffen bijvoorbeeld beter met elkaar in contact komen, worden deze in kortere tijd omgezet. De chemische reactie verloopt dan sneller. De reactiesnelheid is dan groter.
Voorbeelden van chemische reacties waarbij we de reactiesnelheid zo klein mogelijk proberen te maken:
• Het roesten van ijzer.
• Het bederven van voedsel.
Vijf factoren waarvan de reactiesnelheid afhangt:
• De soort stof: de ene stof reageert sneller dan de andere stof. Bij de verbranding van magnesium is de reactiesnelheid bijvoorbeeld groter dan bij de verbranding van ijzer.
• De verdelingsgraad: bij een grotere verdelingsgraad is de reactiesnelheid groter. Je kunt een stuk hout bijvoorbeeld beter in stukjes in de openhaard leggen dan in zijn geheel. Het verbrandt dan sneller.
• De temperatuur: bij een hogere temperatuur is de reactiesnelheid groter. In en hogedrukpan zijn de aardappels bijvoorbeeld eerder gaar. Door de grotere druk kookt het water niet bij 100 °C, maar bij een hogere temperatuur.
• De aanwezigheid van een katalysator: een katalysator is een stof die een chemische reactie versnelt, waardoor de reactiesnelheid dus groter is. Ook wordt een katalysator niet verbruikt. Het verteren van voedsel is bijvoorbeeld een chemische reactie. In je speeksel zitten stoffen die deze chemische reactie versnellen. Deze stoffen heten enzymen. Een enzym is een voorbeeld van een katalysator. Dit betekent dat na ene chemische reactie dezelfde hoeveelheid van de katalysator aanwezig is als ervóór.
Katalysatoren worden in de chemische industrie veel gebruikt. Al eeuwen wordt onderzoek gedaan naar katalysatoren. Aan het begin van deze eeuw bijvoorbeeld, onderzocht de Duitse wetenschapper Haber de reactie tussen waterstof en stikstof. Bij deze reactie ontstaat ammoniak. Ammoniak is bijvoorbeeld nodig om kunstmest en explosieven te maken. Men gebruikte het metaal osmium als katalysator. Maar osmium is zeldzaam en daardoor duur. Na duizenden experimenten vond Haber een goedkopere katalysator: een vorm van ijzer.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden
S.
S.
Topp samnevatting <3
12 jaar geleden
Antwoorden