Hoofdstuk 3

3.1: Inleiding:
Zouten zijn stoffen die veel met elkaar gemeen hebben, maar er zijn ook verschillen tussen deze zouten.
In dit hoofdstuk worden de speciale bindingen tussen zouten behandeld.

3.2: Zouten:
Valenties van metalen:
De lading die een zout kan hebben, noemen we de ‘elektrovalentie’ of ‘de waardigheid’.
De elektrovalentie van een atoomsoort geeft aan met welke lading het ion van die atoomsoort kan voorkomen in een zout.

Metalen hebben altijd positieve elektrovalenties. Metaalionen bevatten dus positieve ionen.
Zie Blz. 67 van je boek tabel 3.7.
De metalen uit groep 1 van het periodiek systeem hebben een elektrovalentie van 1+.
Dit zijn dus eenwaardige positieve ionen.
De metalen uit groep 2 van het periodiek systeem hebben een elektrovalentie van 2+.
Dit zijn dus tweewaardige positieve ionen.
De metalen uit groep 13 van het periodiek systeem hebben een elektrovalentie van 3+.
Dit zijn dus driewaardige positieve ionen.

Sommige metalen hebben meerdere elektrovalenties, zo kan Koper(Cu) voorkomen als Cu+ en Cu²+. Dit moet je ook in de naamgeving van het ion onderscheiden. Daarom zet je een Romeins cijfer achter de naam van het ion

Bijvoorbeeld:
- Cu(II)ion
- Fe(III)ion

Romeinse cijfers gebruik je dus alleen in de naam als het desbetreffende ion meerdere elektrovalenties heeft. Hier geeft het romeinse cijfer de lading van het ion aan.

Valenties van niet-metalen:
Niet-metalen kunnen zowel in moleculaire stoffen als in zouten voorkomen. Als deze in zouten zitten hebben deze altijd een negatieve elektrovalenties.

De niet-metalen uit groep 17 van het periodiek systeem hebben een elektrovalentie van 1-.
Dit zijn dus eenwaardige negatieve ionen.
De niet-metalen uit groep 16 van het periodiek systeem hebben een elektrovalentie van 2-.
Dit zijn dus twee-waardige negatieve ionen.
Namen van negatieve ionsoorten die afgeleid zijn van niet-metalen hebben altijd –ide achter hun naam.

Bijvoorbeeld:
- Cl¯: Chloride-ion.
Samengestelde ionen:

Er bestaan ook samengetelde negatieve ionen, zie Blz. 67 van je boek tabel 3.8, in een samengeteld ion komen verschillende atoomsoorten voor. De namen van deze ionen eindigen altijd op –aat en –iet behalve Hydroxide(H¯).

Geheugensteun: Een ion dat op –aat eindigt heeft altijd 1 +/- meer dan bij een ion dat op –iet eindigt.

Zoutformules:

In een zout zijn de ionen altijd zo aanwezig dat het zout in zijn geheel neutraal is. De formule waar je dit mee aanduidt noem je de verhoudingsformule. De verhoudingsformule is heel makkelijk te bepalen als je de ionen weet, die het zout bevat.
Bijvoorbeeld:
- AluminiumChloride.

Stap 1: Uit welke ionen bestaat de stof: Al³+ en Cl¯ ionen.
Stap 2: Hoeveel van de negatieve/positieve ionsoort heb je nodig om het andere ion gelijkwaardig te maken: 3 x Cl¯ en 1 x Al³+
Stap 3: Noteer dit zo: Al³+(Cl¯)₃

Bij de naamgeving van het zout zet je altijd het positieve ion voorop en daarachter komt het negatieve ion.

3.3: Zoutoplossingen:

Hydratatie:
Neem het molecuul H₂O, dit molecuul bestaat uit 3 positief geladen kernen en 3 negatief geladen elektronenwolken die elkaar overlappen, maar het zwaartepunt ligt niet precies in het midden. Hierdoor ontstaan de positieve en negatieve kanten van het molecuul. Hierdoor is het water is in staat om het ionrooster van ionen af te breken. Dit komt doordat de negatieve zijde van het watermolecuul zich tegen het positieve deel uit het ionrooster keert en de positieve zijde van water zich naar de negatieve zijde van het ionrooster keert. Hierdoor ontstaan nieuwe bindingen die (gedeeltelijk) het verlies van de kracht van het ionrooster compenseren.

Het omringen van ionen door watermoleculen noem je Hydratatie.
Ionen die omringt zijn door een wand van watermoleculen heten gehydrateerde ionen.
In de formule noteer je dit door achter het ion (aq) neer te zetten (aq van aqua).
Hier volgt een formule voor het oplossen van Kopersulfaat(Cu²+So₃²¯):
Cu²+So₃²¯(s) Cu²+(aq) + So₃²¯(aq)

Let op: Niet alle zouten zijn oplosbaar in water, soms is het ionrooster te sterk en zijn de watermoleculen niet in staat om het ionrooster los te weken.

Oplosbaarheid van zouten:

In de Binas op tabel 45A vindt je een tabel waarin staat welke zouten goed, slecht of matig oplosbaar zijn in water.
- Zouten die als positieve ionsoort Natrium, kalium of ammonium bevatten zijn goed oplosbaar in water.
- Zouten die als negatieve ionsoort nitraat, of acetaat ionen bevatten zijn ook goed oplosbaar.

Triviale namen:

De triviale namen van stoffen moet je goed kennen (dit zijn de namen voor stoffen die wij in het dagelijks leven gebruiken) deze triviale namen kun in je Binas tabel 66A vinden en in je boek op Blz. 71.

Oplosbaarheid van Metaaloxiden:

De meeste metaaloxiden lossen slecht op in water, maar er zijn enkele die wel goed oplosbaar zijn in water. Dit zijn Na₂O en K₂O, er zijn ook enkele metaaloxiden die matig oplosbaar zijn in water. Dit zijn BaO en CaO. De oplossing gaat als volgt in zijn werk:
De O²¯ ionen reageren onmiddellijk met de H₂O moleculen, hierdoor ontstaat het ion OH¯.
Na₂O(s) + H₂O 2OH¯(aq) + 2Na+(aq)

Natronloog* maak je door NaOH in water op te lossen, dit kun je echter ook doen door Na₂O in water op te lossen. Bij een oplossing van Na₂O is er sprake van een chemische reactie, dus moet je als beginstof ook H₂O(l) vermelden in de reactieformule.

*Natronloog is de oplossing van natriumhydroxide (NaOH) in water. De oplossing is zeer basisch. In water valt natriumhydroxide uiteen in Na+- en OH--ionen.
Natronloog is een bijtende stof die huid en ogen aantast. Het wordt veel gebruikt voor reiniging. Natronloog wordt onder meer gebruikt voor de verzeping van vetten. Verder is het een veel gebruikt middel om de pH in te stellen.

Indampen van een Zoutoplossing:

Door een zoutoplossing te verwarmen, kan het water waardoor het ionrooster van het zout zijn oude staat weer terug krijgt. Dit is het indampen van een zoutoplossing. Dit noteer je d.m.v een indampvergelijking:
Na+(aq) + OH¯(aq) Na₂O(s)

3.4: Neerslagreacties:
Als er bij een reactie een zout ontstaat dat slecht oplosbaar is in water komt dit zout als het ware naar beneden vallen in de oplossing. Dit is zoutneerslag.

Als je 2 ionen bij elkaar in een oplossing brengt ontstaat er meteen een vaste stof dit iis de neerslag. Deze kunnen samen namelijk niet in een oplossing voorkomen.
Dit soort reacties noem je neerslagreacties. Dit schrijf je op in een neerslagvergelijking:
Pb²+(aq) + 2I¯(aq) ­> PbI₂(s)

De grootste zoutoplossing ter wereld is de zee.

3.5: Toepassingen van neerslagreacties:
Er zijn 3 toepassingen van neerslagreacties:
1:
Manier: Een ionsoort vewijderen uit een oplossing:
Hoe: Stel een fabriek heeft chemisch afval dit is verontreinigt water en dit mogen ze dus niet in een rivier gooien. Het water is schadelijk doordat er Kwik(II)ionen in het water zitten.
Dit halen ze eruit door de kwik(II)ionen neer te slaan met bijvoorbeeld carbonaationen. Natuurlijk is er geen voorraad carbonaationen dus dit zul je moeten maken. Je neemt bijvoorbeeld een oplosbaar out waarin een goed oplosbaar en minder schadelijk ion en een ion in zit om de Kwik(II)ionen neer te slaan met NatriumCarbonaat bijvoorbeeld. De oplossing voeg je vervolgens toe aan het afvalwater en de Kwik(II0ionen worden neergeslagen. Je filtert het water en je hebt schoner afvalwater dat je in de rivier mag gooien.

Houd er wel rekening mee dat je niet een ander schadelijk ion gebruikt dat goed oplosbaar is in water.

2:
Manier: Een ionsoort aantonen in een oplossing.
Hoe: Je hebt 2 stoffen NatriumSulfiet of NatriumSulfaat, je wilt aantonen welke stof er in de oplossing zit. Dit doe je door een zout toe te voegen dat met de ene stof neerslag vormt en als het bij de andere stof wordt gebracht dat er niks gebeurd je voegt het zout toe en je kijkt wat er gebeurd de rest spreekt voor zich..

3:
Manier: Het maken van Zouten.
Hoe: Stel je wilt het zout Koper(II)fosfaat maken. Dit doe je door 2 zoutoplossingen bij elkaar te brengen waarbij in de ene oplossing Kwik(II)ionen zitten en in de andere oplossing Fosfaat-ionen. Je zorgt ervoor dat de andere stof in de oplossing goed reageert met de kwik(II) of Fosfaat-ionen reageert en niet goed reageert met de andere stof in de andere oplossing. Je filtert de neerslag en je hebt je hebt je zout.

3.6: Kristalwater:
Kristalwater:
Kristalwater is water dat zich chemisch bindt aan andere zouten. Zo wordt elk Cu²+ ion door 5 H₂O moleculen omringt. Dit noteer je als volgt(CuSo₄):
CuSo₄ ∙ 5H₂O.

Hydratatie is een omkeerbaar proces. Dit kun je doen door een hydraat geleidelijk te verwarmen. Hydraten zijn stoffen die watermoleculen in het ionrooster hebben zitten. Een vorm van hydratatie is bijvoorbeeld het opnemen van water door een zoutkristal. Stoffen die op deze manier kunnen binden worden ook wel als droogmiddel gebruikt.
De kleuren van hydraten kun je vinden in je Binas tabel 65B.

3.7: Hard water:

Het ontstaan van hard water:
Hard water is water dat veel metalen in de (aq)-vorm bevat, naarmate er een grotere hoeveelheid van deze metalen in de (aq)-vorm in water voorkomen is het water harder en naarmate er minder grotere hoeveelheden metalen in de (aq)-vorm in water voorkomen wordt het water steeds minder hard.

Nadelen van Hard water:
- Hard water geeft nadelen als het wordt verwarmd:
(- Er kan kalksteen ontstaan in de fluitketel en het koffiezetapparaat.)
(- Er komt kalkaanslag op verwarmingselementen van de vaatwasser en afwasmachine.)
(- De gaatjes van de stoomstrijkijzerbout raken verstopt.)
(- Tegels etc. krijgen een witte kalkaanslag.)

In al deze gevallen zorgt kalk(calciumcarbonaat) voor de problemen. Kalk(calciumcarbonaat) ontstaat bij de verhitting van hard water. De vergelijking ziet er zo uit:
Ca²+(aq) + 2HCO₃¯(aq) CaCO₃(s) + H₂O(l) + CO₂(g)

Centrale waterontharding:

Sommige drinkwaterleidingbedrijven ontharden hun water eerst voordat het water naar de klant gaat. Dit gebeurt vaak door natronloog toe te voegen aan het harde water de vergelijking ziet er als volgt uit:
Ca²+(aq) + HCO₃¯(aq) + OH¯(aq) CaCO₃(s) + H₂O(l)

Ontharding d.m.v een ionenwisselaar:
De vloeistof wordt door een kolom gevuld met bolletjes van kunsthars gevulde. De ionen die in de vloeistof zitten en je eruit wil hebben wissel je met de ionen die op de kolom zitten. Er wordt gewisseld met gelijkwaardige elektrovalenties, zo zullen de Ca2+ ionen die op de kolom zitten door 2 H+ worden gewisseld.
De ionenwisselaar wordt na gebruik geregenereerd door de harsbolletjes te spoelen met een regeneratievloeistof, bijvoorbeeld natronloog. Door na te spoelen met behandeld water worden de laatste restjes afval verwijderd en dan is de ionenwisselaar weer bruikbaar.