scheikunde hoofdstuk 3, 3vwo

Scheikunde h3 bouw van stoffen 3vwo.

3.1 atoommodel.

Ontwikkeling atoommodel, loopt gelijk aan ontwikkeling meetapparatuur, agz je het anders niet kunt meten.

Atomen zijn al klein, maar bouwstenen van atomen: protonen, elektronen en neutronen zijn nog veel kleiner.

Volgens het atoommodel bestaat atoom uit: positief geladen atoomkern waar negatief geladen elektronen in elektronenschillen omheen bewegen.

Elektronenschillen zijn vaste banen waarin de elektronen zich bevinden. Ze worden aangeduid met de letters K, L en m.

In elke schil past specifiek aantal elektronen. In de schillen passen van binnen naar buiten steeds meer elektronen. De atoomkern bestaat uit positief geladen protonen met daartussen ongeladen neutronen.

Een proton heeft een positieve lading die even groot is maar tegengesteld aan de negatieve lading van een elektron. Atomen zijn zelf ongeladen, dat houd in dat in een atoom even veel protonen als elektronen aanwezig zijn. Een neutron is ongeladen maar heeft een massa die vrijwel gelijk is aan die van een proton. De massa van een elektron is veel kleiner.

Massa van deze deeltjes word uitgedrukt in atomaire massa eenheid, u. De grootte van atoom wordt bepaald door elektronenwolk.

Het aantal protonen in een atoomkern wordt aangegeven met het atoomnummer, elke atoomsoort heeft zijn eigen atoomnummer. IJzer heeft atoomnummer 26. Als je het atoomnummer kent, weet je ook het aantal elektronen in de elektronen wolk rond de kern, dat is namelijk gelijk aan het aantal protonen.

Het massagetal is de som van en aantal protonen en het aantal neutronen Atomen in dezelfde atoomsoort kunnen verschillende massagetallen hebben aangezien de neutronen in de kern verschillend kunnen zijn.

Isotopen zijn de atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen in de kern, ze hebben hetzelfde atoomnummer maar verschillende massagetallen. Om aan te geven dat je met isotopen te maken hebt, kun je achter het atoomsymbool het massagetal noteren.

Het periodieke systeem is een systeem waarbij atomen zijn ingedeeld in horizontale en verticale groepen. Het atoomnummer neemt van links naar rechts, in de horizontale kolommen, ookwel perioden, steeds met 1 toe.

In de verticale rijen, groepen, staan elementen met soortgelijke eigenschappen, dit komt doordat ze dezelfde hoeveelheid elektronen in de buitenste schil hebben.

Sommige groepen hebben eigen naam: groep 18 = edelgassen, gassen die nagenoeg niet reageren en dus ‘edel’ zijn.

Groep 17 zijn halogenen, komen als element voor als twee-atomige moleculen en reageren heftig met metalen.

Alkalimetalen staat in groep 1, ze reageren heftig met water.

Aardalkalimetalen staan in groep 2, ze reageren minder heftig met water en vormen metaaloxides.

Atoomsoorten kunnen worden ingedeeld in metalen en niet-metalen. Dat word met kleuren aangegeven in systeem.

Meestal zijn metalen stoffen met hoge smelt en kookpunten, glanzend uiterlijk en zijn vervormbaar bij hitte. Niet metalen zijn vaak gasvormig of hebben lage kook en smeltpunten.

Verder heb je nog metalloïden, elementen die metaal en nietmetaal eigenschappen hebben.

3.2 metalen en zouten.

Elektrisch geleidingsvermogen is belangrijke stofeigenschap. Elektrische stroom is bewegende lading. Stof die elektrische stroom geleidt, moet aan  BEIDE twee voorwaarden voldoen:

• Moet geladen deeltjes bevatten.
• Geladen deeltjes kunnen vrij door de stof bewegen.

Op basis van geleidingsvermogen in fasen kunnen stoffen ingedeeld worden in drie groepen: metalen, zouten en moleculaire stoffen.

Indeling komt overeen met atomaire samenstelling van stofsoorten. Eigenschappen worden bepaald door deeltjes waaruit ze bestaan.

Metalen geleiden elektriciteit in vaste en vloeibare fase, zouten geleiden elektriciteit alleen in vloeibare fase en zijn opgebouwd uit metaal en niet-metaalatomen. Moleculaire stoffen geleiden geen elektriciteit.

Metalen hebben glanzend uiterlijk, goed vervormen bij hoge temp, buigzaam, hoog smelt- en kookpunt. In metaal zijn geen groepjes atomen die samen een deeltje vormen, er bestaan dus geen moleculen. Formule bestaat uit symbool met faseaanduiding. Metalen zijn elementen en geen verbindingen.

Op microniveau zijn metalen opgebouwd uit positieve metaal-atoomresten waartussen elektronen voorkomen, dit heet metaalrooster. Vrije elektronen kunnen bewegen en trekken positieve atoomresten aan. Deze aantrekkingskracht is metaalbinding. Stoffen zijn buigzaam wanneer deeltjes gemakkelijk langs elkaar kunnen bewegen zonder dat het rooster verstoort.Geleiding wordt veroorzaakt door elektronen die voor ladingstransport zorgen en zich bewegen naar de pluspool terwijl uit de minpool nieuwe elektronen binnenstromen.

Meeste metalen reageren gemakkelijk met stoffen uit lucht en worden aangetast, corrosie. Bekendste vorm van corrosie is die van ijzer: roest. Ontstaat door water en zuurstof in lucht.

Metalen die door lucht aangetast worden: onedele metalen. Maar meestal kun je metalen lange tijd aan weer en wind blootstellen doordat ze aan het oppervlak een dun laagje metaaloxide aanmaken maar de corrosie daarna stopt door een oxide laagje. Roest is poreus en houd water vast waardoor dit wel schadelijk is. Zeer onedele metalen reageren enorm heftig, soms vuurverschijnselen, en moeten bijvoorbeeld in olie bewaard worden. Edelmetalen zijn metalen die niet worden aangetast en niet ontleedbaar zijn.

Legering of alliages zijn samengesmolten metalen die voor sommige doeleinden beter geschikt zijn. Bij legering veranderen eigenschappen, en doordat het metaalrooster is verstoord kunnen metaalatomen minder gemakkelijk langs elkaar schuiven en zijn minder vervormbaar. Smelttemperatuur word lager, en gesmolten material is minder stroperig waardoor het geschikter wordt om te gieten en meer details. Ook reactiviteit kan minder worden.

Zouten zijn vast bij kamertemp en hard, maar slecht vervormbaar. In vaste fase geleid niet, vloeibare en opgeloste fase wel. In vloeibare fase komen geladen deeltjes voor die vrij kunnen bewegen, deze deeltjes zijn ionen. Zijn geladen (groepjes) atomen. Zijn geladen omdat het aantal elektronen niet gelijk is aan protonen. Aantrekking is sterk, heet ionbinding. In vaste fase geleiden zouten niet want ionen zitten in rooster en zijn niet vrij.

Er komen in ionrooster afwisselend positief en negatief geladen ionen voor. Je kunt aan formule zien dat zout is, want evenveel metaalatomen als niet-metaalatomen.

Opbouw ionen verschilt doordat hoeveelheid elektronen niet gelijk is aan protonen, zo ontstaan geladen deeltjes. Bepalen bouw ion gaat zelfde als bouw atoom:

Atoomnummer = aantal protonen. Massagetal- aantal protonen = aantal neutronen.

Aantal protonen – lading = aantal elektronen.

Berekenen ionlading, kijk of elektronen en protonen gelijk zijn. Welke is te veel of te weinig. Als elektron = - als proton = +.

3.3 moleculaire stoffen.

Suiker, water, plastic, aardgas etc zijn moleculaire stoffen, bestaan alleen uit niet-metaalatomen. Eigenschappen lopen uit een.

Eigenschappen moleculaire stoffen bepaald door grootte, vorm, masse van moleculen en interacties deeltjes.

Als vaste stof kristalstructuur heeft, zitten moleculen regelmatig gestapeld in molecuulrooster. Vinding die deze moleculen in vaste en vleibare fase bij elkaar houd is vanderwaalsbinding. Binding wordt sterker als molecuulmassa en oppervlak groter is, hoe sterker vanderwaalsbinding, hoe moeilijker ze loslaten waardoor smelt- en kookpunt hoger is.

Atomen zijn verbonden via atoombindingen, ontstaat wanneer twee atomen een elektronenpaar delen. Gedeelde elektronenpaar heet gemeenschappelijk elektronenpaar. Wanneer atoombinding wordt verbroken ontstaat nieuwe molecuul en ontstaat chemische reactie. Aantal atoombindingen die atoom kan vormen is covalentie. Atoombinding heet daarom covalente binding.

Atomaire samenstelling moleculaire stof meestal weergegeven met behulp molecuul formule. Structuurformule kun je bouw molecuul beter weergeven, er word weergegeven hoe atomen in molecuul onderling zijn verbonden. Atoom is letter en binding is streepje.

Covalentie is gelijk aan aantal elektronen dat element mist ten opzichte edelgas dat dichts in de buurt staat qua atoomnummer.

3.4 atoommassa en molaire massa.

Massa atoom is gelijk aan som van massa van aantal protonen en aantal neutronen.

Omdat in natuur van veel atoomsoorten verschillende isotopen voorkomen en allemaal verschillende atoommassa hebben, wordt gewerkt met relatieve atoommassa. Dit is gewogen gemiddelde van massa’s van isotopen. Wordt berekend met behulp van procentuele voorkomen in natuur van isotopen en massa’s desbetreffende isotopen.

Relatieve atoommassa kun je ook gebruiken om relatieve massa molecuul te berekenen, molecuulmassa. Je telt relatieve atoommassa van atomen in molecuul bij elkaar op.

Hoeveelheid stof, N, is aantal deeltjes aanwezig, maar dit gaat om erg grote hoeveelheden. Daarom wordt gebruik gemaakt van chemische hoeveelheid, n. Dat is grootheid om aantal atomen en moleculen uit de drukken, eenheid is mol. Een mol is gelijk aan vast aantal deeltjes. Er zit precies 1 mol u in een gram.

Aantal deeltjes in mol is 6,02x10 ^23 dit getal heet constante van avogadro, Na.

Als gevolg van definitie is de massa van 1 mol moleculen van een stof gelijk aan molecuulmassa van deze stof in gram.

Onderstaande figuur geeft weer hoe aantal deeltjes kunt omrekenen naar aantal mol en omgekeerd. Ook hoe je massa naar mol kan omrekenen en naar aantal deeltjes.

ZET FIGUUR 3 HIER NEER.

Gebruik mol maakt rekenen aan chemische reactie veel eenvoudiger. Massa per mol wordt ook wel molmassa of molaire massa, M.

Is massa van mol moleculen van stof met eenheid gram per mol. Je berekent op zelfde wijze als molecuulmassa: alle relatieve atoommassa’s bij elkaar op te tellen. Eenheid u vervang je door eenheid g/mol.  Zie onderstaande opgave.

Kijk in boek en youtube relatieve atoommassa berekenen en molaire massa enzo.