5.1/5.3 Oplosbaarheid

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

5.1/5.3 Oplosbaarheid

Deze les

• Uitleg oplosbaarheid 
• Filmpjes oplosbaarheid (practicum 1 + 2)


• Maken 9, 11 t/m 14, 24, 26 t/m 32

Leerdoelen

• Je leert de oplosbaarheid van stoffen in oplosmiddelen voorspellen en verklaren aan de hand van structuurformules en betrokken bindingstypen (vanderwaalsbinding / waterstofbrug).
• Je kunt hierbij de begrippen hydrofiel en hydrofoob gebruiken.
• Je leert hoe waterstofbruggen worden getekend.
• Je leert om kookpunten te verklaren aan de hand van structuurformules en betrokken bindingstypen.

Hydrofiel en hydrofoob

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

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

• Hydrofiel en hydrofoob zijn termen op macroniveau.

Structuurformule en oplosbaarheid

• OH en NH groepen geven een molecuul hydrofiel karakter.
• Deze groepen vormen onderling waterstofbruggen.


• Afwezigheid van deze groepen = hydrofoob
• Bij hydrofoob molecuul speelt vanderwaalsbinding rol.
• Soort zoekt soort, d.w.z. hydrofiele stoffen gaan onderling goed samen, net als hydrofobe stoffen onderling. 

Voorbeelden hydrofiele moleculen

ammoniak                water                 methanol                    glucose

Voorbeelden hydrofobe moleculen

  methaan               benzeen                 pentaan                      jood

I - I

Zowel hydrofiel als hydrofoob?

• Verhouding tussen hydrofiel/hydrofoob gedeelte belangrijk.
• Onduidelijke grens, grijs gebied.

• Voorbeeld: hexaan-2-ol
• OH-groep, dus dat gedeelte is hydrofiel
• CH-keten is hydrofoob
• In verhouding meer hydrofoob

Emulgator

• Een molecuul wat zowel hydrofiele als hydrofobe eigenschappen heeft, noem je een emulgator.
• Voorbeeld is zeep: hydrofobe staart lost op in vet, hydrofiele kop lost op in water.
• Zeep vormt micellen in een water-olie emulsie

Atoombinding 

• Om de waterstofbrug te begrijpen is het nodig om de atoombinding in een OH of NH-groep nauwkeuriger te bekijken.
• Atoombinding wordt gevormd door het delen van elektronen (covalentie).
• Een atoombinding bestaat uit 1 elektronenpaar (=2 elektronen).

Elektronegativiteit

• De elektronen die een samen een atoombinding vormen, zitten niet altijd netjes in het midden tussen 2 atomen in.
• Dit is afhankelijk van de elektronegativiteit van de betrokken atomen.
• Zie Binas 40A.
• O en N hebben een relatief hoge elektronegativiteit, zeker in verhouding tot H.

Elektronegativiteit

• Hoe hoger de elektronegativiteit, hoe harder aan de elektronen wordt getrokken. 
• De elektronen tussen O/N en H bevinden zich dus dichter bij O/N.
• Hierdoor wordt O/N partieel (een beetje) negatief geladen.
• H krijgt een positieve partiële lading.
• We noemen deze atoombinding dan polair.

Polaire atoombinding

• Als verschil in elektronegativiteit tussen twee atomen in een molecuul groter dan 0,4 is, noem je de atoombinding polair.
• Polaire atoombindingen bij C-O, N-H, O-H, F-H.

Waterstofbrug

• Tussen moleculen kunnen waterstofbruggen (H-bruggen) ontstaan. 
• Hierbij trekt het partieel negatieve O-atoom van een molecuul het partieel positieve H-atoom van een ander molecuul aan.
• Dit wordt aangegeven met stippellijnen.
• De H-brug is zwakker dan een atoombinding, maar 

sterker dan de vanderwaalsbinding.

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

Waterstofbrug en kookpunt

• Doordat de H-brug sterker is dan de vanderwaalsbinding, verklaart dit een verhoogd kookpunt van een stof wanneer de moleculen H-bruggen kunnen vormen. 
• Voorbeeld: H2O (373 K) vergeleken met H2S (213 K)

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.

Oppervlaktespanning

Door vorming van netwerkstructuur van H-bruggen, heeft water een hoge oppervlaktespanning.

Demo oplosbaarheid (filmpjes)

• Zie practicum 1 en 2 bij paragraaf 5.1.
• Bekijk de filmpjes in de online omgeving van de lesmethode.
• Doe eerst een voorspelling (hypothese) en controleer daarna of dit klopt aan de hand van waarnemingen.

Aan de slag

• Maken 9, 11 t/m 14, 24, 26 t/m 32