Scheikunde samenvatting examenstof Boek 1 en Boek 2

Atomen van niet-metalen hebben vrijwel altijd negatieve elektrovalenties.

Er bestaat een verband tussen de elektrovalentie van een atoomsoort, zijn plaats in het periodiek systeem en de lading van het ion dat ontstaat.

Bij ionen gebruik je Romeinse cijfers. De naam van een positief ion ontstaat uit de naam van het metaal, gevolgd door het woord ion. Als een metaal twee verschillende elektronvalenties heeft, staat achter de naam van het metaal een Romeins cijfer. Dat komt overeen met de elektrovalentie, dus met de lading van het ion. De naam van een negatief ion is meestal de naam van het niet-metaal, gevolgd door de uitgang – ide. (ook uitzonderingen)

Bijv. Stikstof – nitride-ion of waterstof – hydorxide-ion

Massa proton = massa neutron (1,0 U)

Massa elektron is 0,0 U.

Massa atoom = massa proton + massa neutron

Significantie

0,00807

2,5

36,89

5,000

Dikgedrukt is significant

Molaire massa van een stof is in getalwaarde even groot als de molecuulmassa of atoommassa van die stof. De molaire massa is in gram, de molecuulmassa of atoommassa in Units.

Het massapercentage van een atoomsoort in een verbinding geeft aan hoeveel Units van die atoomsoort voorkomt per 100 Units van de verbinding.

H3

Twee voorwaarden voor stroomgeleiding van stoffen:

• De stof moet bestaan uit geladen deeltjes
• De geladen deeltjes moeten vrij kunnen bewegen

Moleculaire stoffen: geleiden nooit elektrische stroom (bestaan uit ongeladen deeltjes)(niet-metaal+niet-metaal)

Zouten: kunnen alleen in vloeibare fase stroom geleiden. (in de vaste fase kunnen de deeltjes niet vrij bewegen, maar in de vloeibare fase wel) Zouten zijn opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. (metaal+niet-metaal)

Metalen: kunnen in de vaste en vloeibare fase stroom geleiden (bevatten in elke fase vrij bewegende deeltjes)(metaal+metaal)

Type bindingen

Vanderwaals

Tussen moleculen

H-bruggen

Tussen moleculen die NH- of OH-groepen bevatten

Metaalbinding

Bij metalen

Ionbinding

Bij zouten

Atoombinding

In moleculen (tussen atomen)

Elektronegativiteit is een getal dat aangeeft hoe sterk een atoom elektronen aantrekt. Hoe groter de elektronegativiteit, hoe sterker een atoom elektronen aantrekt. De elektronegativiteit kun je opzoeken in binas-tabel 40A.

De atoombinding tussen twee atomen in een moleculaire stof wordt gevormd door een gemeenschappelijk elektronenpaar tussen die twee atomen. Als voorbeeld kiezen we de atoombinding in een HCl-molecuul:

Het blijkt dat de elektronen in de atoombinding tussen het chlooratoom en het waterstofatoom niet precies in het midden tussen de twee atomen zitten. Eén van de atomen trekt de elektronen in de atoombinding meer naar zich toe. We zeggen ook wel dat dit atoom de grootste elektronegativiteit heeft.

Uit binas-tabel 40A blijkt dat de elektronegativiteit van chloor 3,2 bedraagt. De elektronegativiteit van waterstof is 2,1. Het chlooratoom trekt dus sterker aan de elektronen in de atoombinding tussen de twee atomen dan het waterstofatoom. We kunnen dit schematisch weergeven door middel van een pijl. Deze pijl loopt evenwijdig aan de atoombinding en wijst naar het meest elektronegatieve atoom:

Het meest elektronegatieve atoom geven we aan met δ− en het minst elektronegatieve atoom met δ+.

Polaire atoombinding

In het voorbeeld hierboven zag je dat het verschil in elektronegativiteit (ΔEN) tussen de twee atomen 1,1 was. We noemen de atoombinding in een HCl-molecuul daarom ook wel een polaire atoombinding omdat ΔENgroter is dan 0,4.

Het verschil in elektronegativiteit tussen twee atomen geeft dus aan met voor een soort atoombinding je te maken hebt. Een verschil groter dan 0,4 duidt op een polaire atoombinding.

ONTHOUD:
ΔEN  0,4  gewone atoombinding (apolair)
ΔEN > 0,4  polaire atoombinding

Index & Coëfficiënt

• N1H3 = NH3

Index: 1 en 3

• 2NH3

Coëfficiënt: 2

H4

Waterstofbruggen zijn veel sterker dan de vanderwaalsbindingen. Daardoor hebben stoffen waar waterstofbruggen in voorkomen relatief hoge kookpunten.

Stoffen met OH- en/of NH-groepen in hun moleculen lossen op in water als er in moleculen geen lange ‘staart’ van C- en H-atomen voorkomt. Deze moleculen vormen waterstofbruggen met watermoleculen.

De oplosbaarheid van een stof geeft aan hoeveel gram van die stof maximaal kan oplossen in 100 gram water van een bepaalde temperatuur. De oplossing is verzadigd. De oplosbaarheid van een vaste stof wordt meestal groter als de temperatuur stijgt. De oplosbaarheid van een gas wordt kleiner als de temperatuur stijgt.

De grenswaarde of MAC-waarde van een stof geeft aan hoeveel mg van deze stof maximaal aanwezig mag zijn in 1,0 m3 lucht. De ADI-waarde van een stof geeft aan hoeveel mg van die stof iemand maximaal per dag en per kg lichaamsgewicht binnen mag krijgen.

H5

Samengesteld ion: geladen deeltje dat bestaat uit twee of meer atoomsoorten. Het ontstaat doordat een groepje atomen één of meer elektronen opneemt of afstaat.

Tijdens een reactie van een metaal en een niet-metaal ontstaat een zout. De metaalatomen staan daarbij één of meer elektronen af aan de niet-metaalatomen. De aldus gevormde positieve en negatieve ionen worden gerangschikt in een ionrooster.

Tussen de positieve en de negatieve ionen in een zout zijn elektrostatische krachten aanwezig. Daardoor ontstaat een ionbinding of elektrovalente binding.

De molariteit, M, van een stof of deeltje in een oplossing kan worden uitgedrukt in Mol L-1 of molair.

Mol berekenen

Gegeven                                                                                              Gevraagd                       

      ↓                                                    RV (1:1)                                          ↑

Mol gegeven                                    →                                          Mol gevraagd

Bijvoorbeeld Examen 2012 waterstofproductie

1 kg = 110 km

KG

1

 X

KM

110

300

X= 2,7 kg H2

Mol

1

Y

Kg

2,016 x10-3

2,7

Y= 1,3528x10-3

RV 1:12

1,3528 x10-3 X 12= 1,6x10-2 Mol

Glucose: 180,16 gram

Mol

1

1,6 x10-2

Gram

180,16

Z

Z= 2,9 kg Glucose

Gegeven 2,7 kg H2                                                                                                    Gevraagd 2,9 kg glucose 

      ↓                                                                             RV (1:12)                                                 ↑

Mol gegeven 1,3528x10-3                                            →                                   Mol gevraagd 1,6x10-2 mol

H6

Een neerslagreactie stopt als één van de twee reagerende ionsoorten op is. Wat overblijft van de andere ionsoort is de overmaat die in oplossing blijft.

Een slecht oplosbaar zout kun je maken door twee zoutoplossingen bij elkaar te schenken. Die twee zoutoplossingen moeten de ionsoorten bevatten van het zout dat je wilt maken en twee andere ionsoorten die niet met elkaar reageren. Een goed oplosbaar zout kun je maken door twee zoutoplossingen bij elkaar te schenken. Die twee zoutoplossingen moeten de ionsoorten bevatten van het zout dat je wilt maken en twee andere ionsoorten die wel met elkaar reageren.

Als zich een chemisch evenwicht heeft ingesteld, verlopen twee omkeerbare reacties tegelijkertijd met dezelfde snelheden.

De concentraties van de stoffen in het reactievat veranderen dan niet meer. Het hangt van de ligging van het evenwicht af of de concentratie van de beginstoffen groter is dan die van de reactieproducten of omgekeerd.

Verdelingsevenwicht = twee lagen

Homogeen evenwicht = zowel beginstoffen als reactieproducten bevinden zich in dezelfde toestand, meestal gasvormig en/of opgelost.

Heterogeen evenwicht = als beginstoffen en/of reactieproducten zich in verschillende toestanden bevinden

Verwijderen van een stof dat rechts van de pijl staat, laat een evenwicht naar rechts aflopen.

Verwijderen van een stof dat links van de pijl staat, laat een evenwicht naar links aflopen.

H7

Koolstofverbindingen zijn stoffen waarin de atoomsoort C aanwezig is. Koolwaterstoffen zijn verbindingen die uitsluitend bestaan ui C- en H-atomen. Koolwaterstofmoleculen kunnen vertakt of onvertakt zijn en verzadigd en onverzadigd zijn.

Homologe reeks: groep stoffen die dezelfde algemene formule hebben.

Alkanen: CnH2n+2

Alkenen: CnH2n

Isomerie: verschijnsel dat verschillende stoffen dezelfde molecuulformule hebben.

Isomeren: stoffen met dezelfde molecuulformule, maar net verschillende structuurformules.

Alkaanzuur: H-atoom is vervangen door –COOH-groep (zuurgroep)

Alkanol: H-atoom is vervangen door een –OH-groep.

Alkaanamine: H-atoom is vervangen door een NH2-groep

Substitutiereactie: reactie tussen een alkaan en bijvoorbeeld een halogeen die alleen verloopt onder invloed van licht (uv-straling). In principe kan elk H-atoom in het alkaan worden vervangen door een halogeenatoom.

Additiereactie: reactie tussen een alkeen en een stof met kleien moleculen, bijvoorbeeld halogenen.

De dubbele binding in het alkeenmolecuul breekt open en beide halogeenatomen koppelen op de vrijgekomen bindingsplaatsen. De aanwezigheid van een onverzadigde verbinding kun je aantonen met behulp van een broomoplossing.

Ester: alcohol + carbonzuur

Ester kan met water reageren. Reactieproducten zijn een zuur en een alcohol. De reactie wordt gekatalyseerd door H+-ionen. Deze reactie noem je een hydrolysereactie. (kapot maken met water)

Vet of olie is een tri-ester van glycerol en vetzuren. Zijn de vetzuren verzadigd, dan is de tri-ester een vaste stof, een vet. Zijn de vetzuren onverzadigd, dan is de tri-ester een vloeistof, een olie. Door langdurige verhitting in aanwezigheid van water worden vetten en oliën gehydrolyseerd.

H8

Zuur: pH lager dan 7

Neutraal: pH gelijk aan 7

Basisch: pH hoger dan 7

Zuur: deeltje dat één of meer H+-ionen kan afstaan. H+-ionen ontstaan als het zuur in contact komt met water. Alle zure oplossing bevatten dus H+-ionen.

Sterke zuren reageren in een aflopende reactie in water. Oplossingen van deze zuren bevatten geen opgeloste zuurmoleculen. Er zijn enkel H+-ionen en zuurrestionen aanwezig.

Zwakke zuren: zuren waarvan de reactie in water tot een evenwicht leidt.

In oplossingen van zwakke zuren zitten opgeloste zuurmoleculen, H+-ionen en zuurrestionen. De opgeloste zuurmoleculen zijn in de meerderheid. In de formule van de oplossing van een sterk zuur staat alleen het opgeloste zuur. De waarde van de evenwichtsconstante van een zwak zuur is een maat voor de sterkte van het zuur. Hoe kleiner de waarde van K, des te zwakker is het zuur.

pH berekenen

1.pH: -log [H+]

2.[H+]: 10-pH

3.pOH: -log [OH-]

4.[OH-]: 10-pOH

5.pH + pOH = 14,00

Base: deeltje dat één of meer H+-ionen kan opnemen. Veel negatieve ionen die voorkomen in zouten zijn basen. Als een base in contact komt met water ontstaan OH—ionen. Alle basische oplossingen bevatten OH—ionen.

Sterke basen: basen die in een aflopende reactie met water reageren.

In oplossingen van deze basen is de opgeloste base niet meer aanwezig. Alleen de reactieproducten van de reactie tussen de base en water tref je aan.

Zwakke basen: basen waarvan de reactie met water tot een evenwichtsconstante leidt.

In oplossingen van deze base is de opgeloste base WEL aanwezig. Ook de reactieproducten van de reactie tussen de base en water tref je aan.

In de formule van de oplossing van een sterke base staan alleen de reactieproducten die ontstaan als de base met water reageert. In de formule van een oplossing van een zwakker base staat alleen de opgeloste base zelf.

Zuur-basereactie: een base neemt één of meer H+-ionen op. (afkomstig van een zuur of zure oplossing)

H9

Halfreactie: geeft de verandering weer van één van de beginstoffen. In de halfvergelijking staan altijd elektronen. Totaalreactie: optelsom van de twee halfreacties. (hierin nooit elektronen)

Redoxreactie: reactie waarbij elektronenoverdracht optreedt. De reductor (RED) staat elektronen af en is de elektronendonor. De oxidator (OX) neemt elektronen op en is de elektronenreceptor.

Een reactie is een redoxreactie als:

• Lading van de deeltjes veranderen.
• Elementen verdwijnen en/of ontstaan.

Sterkste OX: bovenaan de lijst

Sterkste RED: onderaan de lijst

Een OX reageert alleen met een RED als de OX hoger staan dan de RED in tabel 48.

Batterij:

Halfcel met sterkste RED: negatieve elektrode

Halfcel met sterkste OX: positieve elektrode

Halfcel met sterkste OX: positieve elektrode

H10

Monomeer: stof die bestaat uit kleine moleculen

Tijdens een polymerisatiereactie koppelen monomeermoleculen aan elkaar, waarbij lange polymeermoleculen ontstaan.

Als je verschillende monomeren laat reageren ontstaat een copolymeer.

Polyadditie: monomeermoleculen aan elkaar koppelen waarin een dubbele binding zit die tijdens de koppeling openbreekt.

Polycondensatie: monomeermoleculen aan elkaar koppelen waarin karakteristieke groepen zitten die met elkaar reageren.

Thermoplasten: kunststoffen die bij verwarmen zacht worden. De moleculen zijn onderling niet met elkaar verbonden. (recyclebaar)

Thermoharders: kunststoffen die niet zacht worden als je ze verwarmt. Tussen de moleculen zijn dwarsverbindingen (crosslinks) aanwezig zodat een groot netwerk ontstaat.

Elastomeren: kunststoffen waarvan de moleculen ook verbonden zijn via crosslinks, maar in minder mate dan bij thermoharders. Ze zijn bij kamertemperatuur flexibel en kunnen na uitrekken weer hun oorspronkelijke vorm aannemen.

Eiwitten zijn natuurlijke polymeren die worden gevormd uit verschillende aminozuren. De volgorde waarin deze aminozuren in een polypeptidemolecuul aan elkaar zitten, vormt de primaire structuur van het eiwit. In en tussen de polupeptideketens ontstaan ook nog bindingen, waardoor het eiwit zijn ingewikkelde structuur krijgt.

• Werkzaam als structuureiwit
• Als enzym
• Spelen een rol bij energievoorziening (verlagen activeringsenergie)
• Het transport van stoffen in je lichaam
• De bloedstolling
• Immuunsysteem

Glucose is een koolhydraat (monosacharide) dat groene planten tijdens de fotosynthese maken. Uit glucose ontstaan in een polycondensatiereactie polysachariden, zoals zetmeel, glycogeen en cellulose. Zetmeel en glycogeen spelen een rol in je energievoorziening, cellulose is de bouwstof van alle planten.

H11

Duurzaam ondernemen houdt rekening met de principes van People, Planet, Profit.

Atoomeconomie is een theoretisch begrip dat aangeeft hoeveel procent van de atomen uit de beginstof(fen) terechtkomt in het gewenste reactieproduct als de reactie volledig verloopt. Er komt voor een bepaalde reactie altijd een vast percentage uit.

 E-factor is een experimenteel begrip en geeft een verband tussen de atoomeconomie en het rendement van een reactie. Eenzelfde reactie kan met verschillende rendementen verlopen en dus ook verschillende waarden van de E-factor hebben.

Elke stof heeft een vervuilingscoëfficiënt. (Q-factor)

Butchproces: productiewijze waarbij telkens een afgeronde hoeveelheid van een product wordt gemaakt.

Bulkchemie: produceren van grote hoeveelheden van een product in een continuproces dat 24 uur per dag doorgaat en volledig is geautomatiseerd.

Kraakreactie voorbeeld:

C10H22 → C8H18 + C2H4

Extra belangrijke dingen

• Fotosynthese: 6 H2O + 6 CO2 → C6H12O6 + 6 O2

6 water + 6 koolzuurgas → glucose + 6 zuurstofgas

• Volledige verbranding: (methaangas)

               CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

• Onvolledige verbranding: (methaangas)

               2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O