H6 Water

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

water

WATER

Planning

• Expert opdracht 
  
• Doelen van H6 Water
• Theorie + vragen
• Opdrachten maken

In Brazilië rijden veel auto's op bio-ethanol. Deze ethanol wordt m.b.v. destillatie gewonnen uit vergist sap van suikerriet. 

Een auto rijdt 15 km op 1,0 liter ethanol.

De dichtheid van ethanol is 0,80 ∙ 103 kg /m3.

a. Bereken hoeveel gram ethanol de auto verbruikt per kilometer. 

De onderstaande reactievergelijking geeft de volledige verbranding van ethanol weer

C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

b. Bereken hoeveel mol zuurstof er per kilometer nodig is

1,0 L / 15 km = 0,0666667 L / km

m = p x v = 0,80 ∙ 103 x 0,0666666667 = 53,333 gram

 C2H5OH   +    3 O2  →   2 CO2    +    3 H2O

 53,333 g           111,140 = 1,1 x 102 gram

1,158 mol             3,473 mol

 0,80 ∙ 103 kg /m3 =  0,80 ∙ 103 g /dm3

x 3 

C2H5OH = 46,068 g/mol

O2 = 32,00 g/mol

: 46,068 

x 32,00

Per kilometer heb je dus 1,1 x 102 gram zuurstof nodig. 

Doelen van H6 Water

• Ik kan herkennen en benoemen welke bindingen tussen en in moleculen aanwezig zijn. 
  
• Ik kan uitleggen waarom sommige stoffen wel willen mengen met water en sommige stoffen niet. 
• Ik kan de hydratie tekenen. 
• Ik kan de reactievergelijking opstellen van een hydraat (zout + kristalwater). 
• Ik kan rekenen aan hydraten. 
• Ik kan de werking van zeep uitleggen met (a)polair karakter. 

Beheers je alle doelen van H6 Water?

Ja

Nee

Voor een gedeelte

Aan de slag

Maak 7, 15, 18, 19, 25, 26, 27, 32, 33, 36, 37.

Van der Waalsbinding - Molecuulbinding

• Aantrekkingskracht tussen moleculen
• Zwakkere binding dan atoombinding 
• Aanwezig bij vaste stoffen en vloeistoffen
• Verdwijnt in de gasfase (molecuulrooster wordt verbroken) of als een molecuul wordt opgelost. 

Waterstofbruggen

• OH- en NH- groepen zijn bijzonder.
• Extra bindingen maken = waterstofbrug (H-brug)
• Veroorzaakt door polaire atoombinding
• Die wordt weer veroorzaakt door elektronegativiteit
• H-brug is sterker dan VanderWaalsbinding, maar minder sterk dan covalente binding

Polaire atoombinding

• Elektronegativiteit: Binas 40A
• Geeft aan hoe hard een kern aan elektronen trekt
• Verschil betekent kleine lading op atoom

Elektronegativiteit van H=2,1 en Cl=3,2

Cl trekt iets harder aan elektronen

Gedeeld elektronenpaar zit dichter bij Cl dan H

Cl klein beetje negatief 

H dus een klein beetje positief

δ​+​​

δ​−​​

Water heeft ook een dipoolmoment:
EN H = 

EN O = 

Dit betekent dat zuurstof harder aan de elektronen in het gedeelde elektronenpaar trekt dan water. 

Welke structuren kunnen waterstofbruggen aangaan?

1. 
2. 
3. 
4. 

Welke bindingen worden verbroken bij het koken van water?

1. vanderwaalsbindingen
2. vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen
3. vanderwaals- en covalente bindingen
4. waterstofbruggen

Kan Cocaïne waterstofbruggen vormen?

1. Ja, want het molecuul is polair
2. Ja, want het molecuul is apolair
3. Nee, want het molecuul is polair
4. Nee, want het molecuul is apolair

Hydratie

Oplosbaarheid zouten/moleculen

Op microniveau is dat verschil er wel.

• Bij een zout als natriumchloride vindt er tijdens het oplossen in water hydratie plaats.

• Bij een moleculaire stof als glucose ontstaan er waterstofbruggen met water.

sacharose = C₁₂H₂₂O₁₁

hydratie

Een zout heeft in de vaste fase een ionrooster.

Hydrofiel en hydrofoob

• Hydro = water
• fiel = lievend
• foob = angst

• Stoffen die goed mengen/oplossen in water = hydrofiel / polair
• Stoffen die slecht mengen/oplossen in water = hydrofoob / polair

H

H

O

Voorbeelden hydrofiele moleculen

ammoniak                water                 methanol                    glucose

Voorbeelden hydrofobe moleculen

  methaan               benzeen                 pentaan                      jood

I - I

Soort zoekt soort

• H₂O = polair / hydrofiel, bevat OH groep, kan H-brug vormen
• NH₃ = polair / hydrofiel, bevat NH groep, kan H-brug vormen

• Conclusie: water mengt met ammoniak, want een polaire stof mengt met een polaire stof. 

Dit kan je ook aangeven in een tekening waarbij je de waterstofbruggen tekent (geef ook de polaire atoombindingen aan). 

Teken 2 moleculen ammoniak en 2 moleculen water en minimaal 3 waterstofbruggen tussen de moleculen.

Zet de moleculen op volgorde van oplopend kookpunt. Zoek de kookpunten niet op, maar verklaar aan de hand van de structuurformule en betrokken bindingstypen.

CH4 (methaan), C2H6 (ethaan), CH3OH (methanol)

1. methaan, ethaan, methanol
2. ethaan, methaan, methanol
3. methanol, ethaan, methaan
4. methanol, methaan, ethaan

Uitleg quizvraag

• Methanol kan als enige een H-brug vormen, vanwege de OH-groep. 
• Ethaan heeft een hogere massa dan methaan, dus de vanderwaalsbinding in ethaan is sterker dan in methaan.
• De H-brug is sterker dan de vanderwaalsbinding, dus methanol heeft het hoogste kookpunt.
• Volgorde van laag naar hoog kookpunt: methaan, ethaan, methanol.

geen waterstofbrug

wel waterstofbruggen

NH₃

C₃H₈

C₂H₅OH

CH₃NH₂

N₂

O₂

CH₂Cl₂

NO₂

H₂O₂

CaCO₃

NaCl

Zouthydraten

Zouthydraat: watermoleculen opgenomen in het kristalrooster van een zout 

Kristalwater: het opgenomen water

Omkeerbare reactie: afstaan van kristalwater is endotherm 

(je moet het dus verwarmen om het kristalwater te verwijderen)

Kopersulfaat:

kristalwater openemen/afstaan

Het opnemen van kristalwater is meestal een exotherm proces

het afstaan van kristalwater is dan dus een endotherm proces

a. Geef de kloppende vergelijking van de vorming van het zouthydraat van MgCl₂, met de volgende informatie: 1 mol van het zout MgCl₂(s) kan 6 mol water opnemen om een zouthydraat te vormen.

b.Geef tevens de systematische naam van het zouthydraat.

Bereken het massa-percentage water in
blauw kopersulfaat (koper(II)sulfaatpentahydraat).
Noteer in 3 significante cijfers.

23,4%

Uitleg blauw kopersulfaat

Blauw kopersulfaat = CuSO4 * 5 H2O

Massa CuSO4 * 5 H2O = 249,69 g/mol

Massa 5 H2O = 90,08 g/mol

​249.60​mol​​g​​​​90,08​mol​​g​​​​⋅100

% = 36,08%

Zeep

De hydrofobe staarten gaan aan de stof hechten , de hydrofiele koppen gaan aan de waterkant liggen. 

Hierdoor komt de olie los van de stof en kan het met water worden weggespoeld. De olie emulgeert dus met water door de zeep. 

Emulsie is een mengsel van water en olie, een emulgator zorgt er voor dat dit mengsel van ontstaan. Zeep is hier de emulgator. 

Werking van zeep

Een zeepmolecuul ziet er ongeveer zo uit. Een kop die van water houdt (hydrofiel) en een staart die niet van water houdt (hydrofoob). 

Schoonmaakmiddelen

Zeep = emulgator

natrium-stearaat (NaC₁₇H₃₅COO)

Vul het verhaaltje in!

Hexaan kan (                          )    goed mengen met water, doordat hexaan geen  (                                  )    kan vormen. 

Water kan dit (                                )    , hierdoor is water een      (                                    )   stof. 

wel

niet

waterstofbruggen

hydrofobe

hydrofiele

vanderwaalsbindingen

Aan de slag

Maak 7, 15, 18, 19, 25, 26, 27, 32, 33, 36, 37.