hst 3 bouw van stoffen samenvatting

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

H 3 herhalen!

3H hst 3: Bouw van stoffen 

herhaling: 

• ander woord atoomsoort=element
• elk element heeft een afkorting hoofdletter +evt kleine letter
• stoffen die uit meerdere soorten atomen staan noem je verbinding
• verbindingen kun je ontleden
• brenda regel: een ezelsbruggetje om de namen van alle  twee-atomige nietontleedbare stoffen overnemen in schrift

Verschillende atoommodellen

Dalton

Het atoommodel van Dalton:

Een atoom is een solide bol.

Het atoommodel van Thomson:

Het atoom is een positieve solide bol, met negatieve lading aan de buitenkant.

Het atoommodel van Rutherford:

Het atoom heeft een positieve kern, en daarom heen zitten kleinere negatieve deeltjes, deze werden elektronen genoemd. (Krentenbol model)

Het atoommodel van Bohr:

Het atoommodel heeft een positieve kern, daarom heen in bepaalde banen zitten de elektronen. Deze elektronen hebben hun eigen baan, schillen genoemd.

Atoombouw: kern

• Protonen (+ lading) en Neutronen (0 lading)
• aantal protonen + neutronen = massa getal
  
• we meten de massa in de atomaire massaeenheid u
   (1,66 . 10-27kg=1,0u)
  

uitzondering: waterstof (H)

Heeft 1 proton in de kern  (heeft geen neutronen nodig)

• Atoomnummer = aantal protonen
• Aantal protonen = aantal elektronen ("Normale" atomen zijn elektrisch neutraal)

• Massagetal = aantal protonen + neutronen in de kern
  massagetal =  gemiddelde van alle atomen van één soort. Er zijn atoomsoorten die Isotopen hebben, deze wijken alleen qua massa af van hun "gewone" broertje.  (b.v.: koolstof = 12,01 u (C-12 komt veel meer voor, dan C-13 en C14) 

atomen en periodieksysteem

Atoombouw: schillen

In schillen zitten de elektronen (- lading) 

Elke schil kan een max. aant elektronen bevatten. 

K-schil:   maximaal 2 e-

L-schil:   maximaal 8 e-

M-schil:  maximaal 18 e-

De buitenste schil bevat de valentie-elektronen deze zijn betrokken bij alle reacties 

De schillen om de kern hebben allemaal een andere naam:

K-schil, L-schil, M-schil, alfabetisch verder.

Iedere schil heeft zijn maximale vulling.

K-schil: maximaal 2 elektronen

L-schil: maximaal 8 elektronen

M-schil: maximaal 8 elektronen

e- = elektron

atoomsoort	C-12	C-13	C-14
atoomnummer	6	6	6
aantal protonen	6	6	6
aantal elektronen	6	6	6
aantal neutronen	6	7	8
massagetal	12	13	14

Massagetal en Isotopen:
Isotopen: hebben meer of minder neutronen dan de standaard. 

Dit maakt isotopen  instabiel -->  radioactief.

Radioactief C-14 wordt gebruikt bij bepaling leeftijd van fossielen

Sommige atomen hebben hetzelfde aantal protonen (zelfde atoomsoort) in de kern, maar kunnen een ander aantal neutronen hebben. Dit noem je isotopen.

Isotopen, zijn atoomvarianten van de atoomsoort. Die van koolstof zijn:

C-12, C-13 en C-14

periodieksysteem van Mendelev: elementen ingedeeld op basis van atoommassa en eigenschappen (Binas tabel 34)

• groep (vertikaal): = aant elektronen buitenste schil, bepaalt chemische eigenschappen
  
• periode (horizontaal): = aantal elektroneringen 
• groep 1= alkalimetalen
  (reageren heftig) vanwege 1 valentie-elektron,
• groep 2= aardalkalimetalen
   reageren iets minder heftig,
  
• groep 17= halogenen of zoutvormers
   reageren makkelijk met groep 1 en 2,
• groep 18 = edelgassen reageren niet

periodieksysteem

eigenschappen  metalen        en            vaste niet-metalen   

                                                                 (rest van de niet-metalen, is
                                                                gasvormig en broom vloeibaar)
  

- metaalglans                                       - dof

- buigzaam                                           - breekbaar

- goede warmtegeleider                       - slechte warmtegeleider -
- goede geleider elektriciteit                 - slechte geleider elekticiteit 
 

fosfor P(s)

koolstof C(s)

zwavel S(s)

koper Cu(s)

kwik Hg(l)

"Zware" metalen: hoge dichtheid én giftig zoals cadmium, kwik, lood

	zeer edel goud, platina, zilver	edel koper, kwik	onedel ijzer, zink , lood	zeer onedel alle alkali en aardalkalimetalen natrium, lithium, calcium
reageert	nergens mee	zuurstof	zuurstof + zure oplossingen	zuurstof + zure oplossingen + heftige reactie met water

• aantasting van metalen door stoffen in de lucht (b.v. roesten bij ijzer) heet corrosie je kunt metalen hiertegen beschermen, bijvoorbeeld met verf, invetten, of ze te mengen met andere metalen (=legering)

Verschillen tussen metalen

• legering: mengel van metalen om betere eigenschappen te krijgen (b.v. roestvaster of zoals bij duraluminium een  kleinere dichtheid dan koper en toch steviger dan aluminium.) 
  

• De atomen van het andere metaal vormen obstakels in het metaalrooster waardoor atomen niet gemakkelijk verschuiven.
• Je kunt ook een niet-metaal inbouwen. IJzer wordt harder  door koolstof toe te voegen.

• Bij een laag percentage koolstof noemen we het staal. 
• Bij een hoog percentage koolstof spreek je van gietijzer. Hoe harder het mengsel wordt des te breekbaarder het helaas ook is. 
  

 

Mengsels van metalen altijd harder

Edelemetalen

Onedele Metalen

Natrium

Kalium

Goud

Platina

Zilver

www.ptable.com

- moleculaire stoffen bestaan uit niet-metalen

- geleiden nooit elektriciteit

- atoombinding/covalente binding

- metalen (altijd in "eentje" ) geleiden elektriciteit

- metaalbinding

- zouten (bestaat uit metaal + niet-metaal)
- geleiden elektriciteit als ze gesmolten of opgelost zijn

- ionbinding

Indeling stoffen op elektrische geleidbaarheid en binding

Ionen  

atoom met te weinig elektronen = positief ion

atoom met te veel elektronen     = negatief ion

De vorming van een positief ion (Na+), het natriumatoom verliest een valentie-elektron.

een plaatje van natriumoxide Na₂O 

Het zout natriumoxide Na₂O  

• Het zuurstofatoom trekt harder aan de buitenste  elektronen  van de natriumatomen --> er is "elektronen overdracht"
  
• Alle atomen "denken" nu dat ze op een edelgas (groep 18) lijken

De natriumatomen "geven elk 1 elektron af "aan het zuurstofatoom

Oplossen van zouten:

• de ionbinding laat los, elektronen blijven bij het negatieve-ion
  
• watermoleculen zijn neutraal maar er is wel ladingsverschil
  
• negatieve ionen trekken naar het meest positieve deel van H2O
  (de H atomen), positieve ionen naar het meest negatieve deel (het O atoom)

oplossen zout weergegeven met GIFje

Deeltje	Plaats	Lading	Massa
Proton (= atoomnr)	kern	+	1,0 u
Neutron	kern	geen	1,0 u
Elektron	elektonenwolk/ schillen	-	+- geen

Overzicht van deeltjes op atoomniveau

Ion: alleen afwijkend aantal elektronen van normaal atoom

Isotoop: alleen afwijkend aantal neutronen (dus m ook) van normaal atoom

gemeenschappelijke kenmerken zouten

 

1. formule begint met positief metaal- (of amonium) ion gevolgd door negatief ion
   
2. geleiden stroom in opgeloste of gesmolten toestand (elektronen kunnen dan vrijer bewegen)
   
3. vast bij kamertemperatuur (hoog smeltpunt)
4. zouten hebben een kristalstructuur

ionbinding in zouten en covalentebinding in moleculaire stoffen

er is elektronenoverdracht

er worden elektronen gedeeld 

• binding tussen twee niet-metaalatomen.
  
• gemeenschappelijke elektronenparen worden gevormd
• In plaatjes zien covalente bindingen er zo uit:
     
  
  
  
  
  
   
• aantal atoombindingen dat een atoom
   kan aangaan is de covalentie zie tabel

Moleculaire stoffen hebben een covalente binding

Molecuulformule, structuurformule en bindingsterkte

- molecuulformule (bv C4H10) de structuurformule geeft bouw van molecuul weer in plat vlak (grotere molecuulformule -> meer structuurformules0

- vanderwaalsbindingen (=binding tussen moleculen) groter bij moleculen met meer massa of meer contactoppervlakte-> hogere kookpunten 

Vanderwaalsbinding en fase-overgang

 Samenvatting type bindingen en hun oorzaak

metaalbinding




vrij bewegende valentie elektronen 

covalentebinding           



delen van valentie-elektronen (atoombinding)   

ionbinding




elektronen overdracht van metaal naar niet-metaal 

vanderwaalsbinding     



aantrekkingskracht tussen moleculen onderling (molecuulbinding)

Atomaire massa, Mol en Molaire massa

molecuulmassa berekenen:

1. atomen zijn heel klein, de massa's van moleculen dus ook 
2. daarom werken we met de atomaire massa eenheid 1 u= 1,7x 10^-27 kg
3. noteer de molecuulformule en bereken daarna de totale massa door alle afzonderlijke massa's van de atomen bij elkaar op te tellen.
4. Vergeet niet om achter het gevonden getal de eenheid u te zetten.
5. opdracht: bereken nu de molecuul massa van glucose 
   gebruik atoommassa's uit periodieksysteem achter in boek

Uitwerking molecuulmassa van Glucose

1. Wat is de molecuulformule van Glucose?(C6H12O6) 
   
2. Bekijk eerst de massa van elk atoom:  C = 12,01 u, H = 1,008 u en O =16,00 u
3. Er is  6*C dus 6*12,01=72,06 u, en 12*H dus  12*1,008=12,096 u en  6*O dus 6*16,00=96,00 u. 
4. De molecuulmassa is dus 72,06+12,096+96,00=180,15 u 
   
5. Omgerekend is dat 180,15 u x 1,66x 10-27 kg = 299,05 x10-27 kg nog steeds heel klein, daarom is de Mol bedacht! Een vaste hoeveelheid

Mol: Begrip van hoeveelheid

Een dozijn eiereren, kippen, olifanten het zijn er altijd 12. Neem je een gros van iets dan zijn dat er altijd 144,  dus een vaste hoeveelheid.

• De mol is een vaste hoeveelheid deeltjes.
• 1 mol = 6,02*1023 (moleculen)
• Dit is precies het aantal deeltjes dat in 1 gram stof past

Dus 1 mol water bestaat uit evenveel deeltjes als 1 mol goud!

• Molecuulmassa H2O = 18,016 u (massa v. 1 molecuul in u) 
• Molaire massa M van H2O = 18,016 g/mol (massa in gram v. 1 mol moleculen ) 
• precies evenveel dus, alleen met een andere eenheid! 
  
  

Let op, water bevat 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom dus:

1 mol watermoleculen (H2O) bevat 2 mol waterstofatomen (H) en 1 mol zuurstofatomen (O)

Molaire massa en molecuulmassa

 N = n. NA

N= het aantal deeltjes (moleculen/atomen/ionen enz) 

n= het aantal mol

NA= het getal van Avogrado (6,02.1023 moleculen)

het aantal moleculen van een stof dat in 1 mol past

M=​n​​m​​

M = molaire massa ( gram/mol )

m = massa ( gram )

n = aantal mol ( mol ) 

Formules om molaire massa en aantal mol te berekenen

Als je in plaats van M de massa m of het aantal mol n moet uitrekenen gebruik je een schaduwsom
b.v zo als je de massa moet uitrekenen en de molaire massa en n bekend zijn:

M= m     3=  6       Dus 6 = 3 x 2 en  m= M x n
       n           2

Chemisch rekenen en afronden

bijvoorbeeld:

b.v:        34 mL(geen decimalen)  -31,6 mL=2,4-> 2 mL (geen decimalen in uitkomst)

 en         2,3 x 3,175 = ? 

               m = 1,233 kg heeft 4 significante cijfers

               m = 0,00230 heeft 3 significante cijfers (pas na de voorloopnullen tel je het aantal cijfers)
 

bij 2,3 x 3,175 = 7,3025 bepaald 2,3 (=minste significante cijfers) de afronding -> afronden op 2 cijfers -->
het afgeronde antwoord = 7,3 

significante cijfers: gaat over meetonzekerheid. 

• "Voorloopnullen" tellen niet mee 
• afronden bij optellen en aftrekken: het getal met de minste decimalen bepaalt de nauwkeurigheid van uitkomst. 
• afronden bij vermenigvuldigen en delen: het getal met het minste aantal significante cijfers bepaald de nauwkeurigheid van je einduitkomst

Chemisch rekenen en afronden

Reken Voorbeeld:
Bereken de massa van 5,640 mol water.  

1. Gevr: Bereken de massa van 5,640 mol water.  
2. Geg: M (H2O) = 2* 1,008+ 1* 16,00= 18,015u = 18,015 g/mol
               5,640 mol 
3. Opl:                          dus

m =  101, 6  gram

M=​n​​m​​

m=M⋅n

m=18,015⋅5,640=101,6046

g

Mm = molaire massa (g / mol) 

NA = constante van Avogadro (6,02.1023 moleculen)

n = chemische hoeveelheid (mol)

m = massa (g)

V= volume in cm3

ρ=dichtheid(g/cm​3​​​​​)

Alle formules en omrekenregels in blokschema!

Uitwerking: Bereken hoeveel mol overeenkomt met 25 gram water.

Gevr: Bereken  hoeveel mol overeenkomt met 25 gram water..

Geg: M (H2O) = 2* 1,008+ 1* 16,00= 18,015u = 18,015 g/mol

           m  = 25 g            

Opl:                                  dus 

                                                          n = 25 g / 18,015 g/mol = 1,4 mol

M=​n​​m​​

n=​M​​m​​