Hoofdstuk 2 (Solar)

Hoofdstuk 2: Zouten. Zouten = stoffen die uit positieve en negatieve ionen zijn opgebouwd. Elektrovalentie/waardigheid = de grootte van de ionlading. De elektrovalentie van een atoomsoort geeft aan met welke lading het van het atoom afgeleide ion voorkomt in een zout. Metaalionen zijn positief, niet-metaalionen zijn negatief geladen. Sommige metalen hebben 2 elektrovalenties. Daarom wordt achter de naam van het ion een Romeins cijfer gezet dat overeenkomt met de valentie van dat ion(bijv. Fe2+ ? ijzer (II)ion). Zie verder Binas tabel 39 en het Periodiek systeem. De metalen uit de 1e groep hebben elektrovalentie 1+, ze vormen dus eenwaardige positieve ionen. De metalen uit de 2e groep hebben elektrovalentie 2+, hieruit ontstaan tweewaardige positieve ionen. In de 13e groep staan metalen die elektrovalentie 3+ hebben en driewaardig postieve ionen vormen. Ionen = geladen atomen of atoomgroepen. De ionbinding is een sterke binding. Het kristalrooster heet ionrooster. Molekulen zijn hierin niet aan te wijzen. De verhoudingsformule geeft de verhouding tussen de aantallen positieve en negatieve ionen aan. Met behulp van de elektrovalenties kun je de formule van een zout opstellen. Alle zouten zijn vaste stoffen. Bij het smeltpunt wordt het ionrooster afgebroken. Dit gebeurt ook bij het oplossen. De ionen zijn dan vrij. Alleen opgeloste en gesmolten zouten geleiden stroom. Er treden dan chemische reacties op aan de elektroden. De stroomgeleiding verklaart men door de aanwezigheid van vrije ionen. Triviale namen: Natriumchloride: keukenzout. Natriumcarbonaat: soda. Calciumsulfaat: gips. Calciumcarbonaat: kalksteen. Calciumoxide: ongebluste kalk. Natriumhydroxide: natronloog. Kaliumhydroxide: kaliloog. Calciumhydroxide: kalkwater. Bariumhydroxide: barietwater. De verdeling van positieve en negatieve lading in het molecuul is niet geheel symmetrisch. De zwaartepunten van de positieve en negatieve ladingen vallen niet samen. Hierdoor heeft een watermolecuul een pluskant en een minkant. Zodoende is water in staat het ionrooster van NaCl af te breken. Er ontstaan nieuwe bindingen tussen de ionen en de watermoleculen(NaCL? Na+ (aq) + Cl- (aq)). Hydratie: het omringen van ionen door watermoleculen. Het opnemen van water door een zoutkristal is ook een vorm van hydratie. Hydraten: stoffen die watermoleculen in het kristal hebben. Gehydrateerde ionen: ionen die zijn omhuld door een mantel van watermoleculen. Je moet met behulp van tabel 45A van Binas kunnen uitzoeken welke zouten wel en welke (praktisch) niet in water oplosbaar zijn. Alle natrium-, kalium- en ammoniumzouten zijn oplosbaar, evenals alle nitraten en acetaten. Het oplossen van zouten in water moet je in een vergelijking kunnen weergeven. Let op: een oplosbaar metaaloxide reageert met water een geeft een oplossing van het hydroxide! De meeste metaaloxiden lossen slecht op in water. Voorbeeld: Na2O (s) + H2O (l) ? 2Na+ (aq) + 2OH- (aq) CaO (s) + H2O (l) ? Ca2+ (aq) + 2OH- (aq) Je kunt dus natronloog maken door natriumhydroxide in water op te lossen, maar ook door natriumoxide in water op te lossen. Door een oplossing van een zout te verwarmen, kan men het water laten verdampen. De positieve en negatieve ionen vormen dan weer een ionrooster. Voorbeeld: Zn2+ (aq) + (SO4)2- (aq) ?indampen? ZnSo4 (s) 3Na+ (aq) + (PO4)3- (aq) ?indampen? Na3PO4 (s) Neerslagreactie = een reactie waarbij vaste stof uit het mengen van twee oplossingen ontstaat, vaak in de vorm van een suspensie. Ionenvergelijking: De vergelijking die de reactie tussen de ionen weergeeft. Bijvoorbeeld: Ag+ (aq) + Cl- (aq) ? AgCl (s) & Ba2+ (aq) + (SO4)2- (aq) ? Ba SO4 (s). Beide reacties in één vergelijking weergegeven: 2Ag+ (aq) + (SO4)2- (aq) + Ba2+ (aq) + 2Cl- (aq) ? 2AgCl (s) + BaSO4 (s). De formules van de volgende triviale namen kun je achterhalen met behulp van Binastabel 102c: keukenzout, soda, gips, natronloog, kaliloog, kalkwater, barietwater. In Tabel 65a zijn van enkele ionsoorten de kleuren vermeld. Met behulp van de oplosbaarheid kun je de volgende problemen oplossen. 1. Een bepaalde ionsoort uit een oplossing verwijderen. Je moet daartoe een zoutoplossing toevoegen waarvan een ionsoort met het te verwijderen ion een slecht oplosbaar zout vormt; er ontstaat een neerslag dat gefiltreerd kan worden. 2. Een bepaalde ionsoort aantonen. Je moet dan een zoutoplossin toevoegen die alleen met de aan te tonen ionsoort een neerstlag geeft. 3. Nieuwe zouten bereiden. Je laat een neerslagreactie optreden door twee zoutoplossingen bijeen te voegen. Hierbij ontstaan twee nieuwe zouten: (vaak) een neerslag en een oplosbaar zout. 2. Stel dat men een witte vaste stof heeft, waarvan men weet dat het óf natriumsulfiet óf natriumsulfaat is. Los eerst een beetje van de stof op in water. De oplossing bevat nu in ieder geval Na+ (aq)-ionen en verder óf (SO3)2- (aq)-ionen óf (SO4)2- (aq)-ionen. Voeg dan een zoutoplossing toe met daarin een positieve ionoort die slechts met één van beide negatieve ionen kan reageren(bijv. een magnesiumnitraatoplossing in dit geval). Als er nu een neerslag ontstaat, kan het alleen maar magnesiumsulfiet zijn. 3. Als men een bepaald zout nodig heeft, dat niet in voorraad is, dan zal het moeten worden gemaakt. We willen koper(II)fosfaat maken. Dan moeten 2 oplossingen worden samengevoegd, waarin zich koper(II)ionen en fosfaationen moeten bevinden. Door een natriumzout en een nitraat te kiezen weet men zeker dat alleen koper(II)fosfaat neerslaat. De volgende reactie treedt op: 3Cu2+ (aq) + (2PO4)3- (aq) ? Cu3(PO4)2 (s). Kristalwater: Koper met water erin. Koper(II)sulfaat verbindt het water chemisch. In het kristalrooster van blauw koper(II)sulfaat wordt elk Cu2+ ion door vijf watermoleculen vergezeld. Het kristalwater wordt dan achter de formule van het zout aangegeven. De formule van blauw koper(II)sulfaat: CuSO4 . 5H2O. Droogmiddel: stof die water kan binden. Het neemt de watermoleculen op. Ook in bouwmaterialen zoals gips, cement en beton speelt kristalwater een belangrijke rol. Bij krachtige verhitting van de hydraten verliezen de stoffen hun kristalwater, waardoor een onsamenhangend poeder ontstaat.