Les 3.3 Moleculaire stoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Les 3.2 Metalen en zouten

Planning

• Nakijken 3 t/m 7 (blz 125)
• 3.3 Moleculaire stoffen
• Maken opgaven
• Nakijken opgaven 

Maken: 3 t/m 7 (blz 125)

3

• a) Door het materiaal te testen op elektrische geleiding. Goud zal in vaste fase wel elektriciteit geleiden en het pyriet niet, want goud is een metaal en pyriet is een zout.
• b) Wanneer goud wordt gebogen, schuiven de goudkernen langs elkaar. Wanneer dit is gebeurd, ontstaat eenzelfde situatie als daarvoor. De metaalbindingen blijven intact.

3

• c) Wanneer pyriet wordt gebogen, schuiven de ionen langs elkaar. Doordat bij buiging in pyriet de ionen met gelijke lading tegenover elkaar komen te liggen, stoten deze ladingen elkaar af. Het materiaal is daardoor niet buigbaar en zal dus eerder breken

4

• a) Aluminium, want de dichtheid van aluminium is laag. Het gebruik van dit materiaal zorgt daardoor voor vliegtuigen met een lagere massa.
• b) Zilver, want munten vertegenwoordigen waarde dus die mogen niet zomaar kapot gaan. Daarom zijn ze gemaakt van edele metalen, zodat ze minder snel reageren en dus lang houdbaar zijn.

4

• c) Lood, want kanonskogels moeten een hoge dichtheid hebben. Dan zijn de kogels zwaar genoeg om dingen stuk te kunnen maken wanneer ze inslaan. Zilver is in principe ook goed, maar zilver is een stuk duurder per kilogram.
• d) legering of alliage
  
• e) Doordat atomen met een kleinere of grotere atoomstraal in het metaalrooster zijn ingebouwd, zijn legeringen minder gemakkelijk vervormbaar dan zuivere metalen

5

• a) Roest behoort tot de zouten, want de moleculaire stoffen zuurstof en water reageren met een metaal tot één stof. Daarin moeten dus zowel metaalatomen als niet-metaalatomen voorkomen.
• b) Het ijzer moet worden geschilderd, want roest is poreus. Daardoor kan het onderliggende ijzer nog verder reageren met zuurstof, omdat het zuurstof en water door het roestlaagje heen in contact kunnen komen met het ijzer. Bij aluminium kan dit niet omdat het oxidelaagje luchtdicht is.

6

• a) Water is een moleculaire stof. Water geleidt dus geen elektrische stroom want er zijn geen geladen deeltjes die vrij door de stof kunnen bewegen.
• b) In de stof NaOCl zijn zowel metaal- als niet-metaalelementen aanwezig. NaOCl(s) behoort dus tot de zouten. 
• c) Zwembadwater bevat opgelost NaOCl(s). NaOCl bestaat uit ionen. Bij het oplossen van zouten verdwijnt het ionrooster. De geladen ionen kunnen vrij bewegen. Een oplossing met ionen zal waarschijnlijk dus ook stroom kunnen geleiden. Daarom is zwemmen bij onweer gevaarlijk.

7

• a) Het atoomnummer van Ca is 20. Er zijn dus twintig protonen aanwezig. Aangezien de lading van het deeltje 2+ is, moeten er twee elektronen minder zijn dan het aantal protonen. Het aantal elektronen is dus 18.
• b)  Chloor heeft atoomnummer 17. Er zijn dus zeventien protonen aanwezig. Het massagetal van deze isotoop is 35 en is gelijk aan het aantal protonen + het aantal neutronen. Het aantal neutronen is dus 35 – 17 = 18 neutronen. De lading van het ion is 1– geladen. Het bevat dus één elektron meer dan het aantal protonen. Er zijn dus achttien elektronen aanwezig.

7

• c) Zuurstof heeft atoomnummer 8. Er zijn dus acht protonen aanwezig. Het aantal elektronen in het ion is 10. Dus zijn er twee elektronen meer dan het aantal protonen. Elektronen zijn negatief dus de lading is 2–.
• d) Het calciumion, Ca²⁺, heeft een lading van 2+. Het zuurstofion, O^2–, heeft een lading van 2–. De ladingen zijn gelijk maar tegengesteld. De verhouding waarin de calcium- en oxide-ionen in het zout calciumoxide voorkomen zal dus 1 : 1 zijn.

Les 3.3 Moleculaire stoffen

Leerdoelen 3.3

• Je kunt moleculaire stoffen op micro- en macroniveau beschrijven.
  
• Je kunt de begrippen atoombinding en covalentie uitleggen en toepassen.
  
• Je kunt moleculen in structuurformules weergeven.
  
• Je kunt het begrip vanderwaalsbinding uitleggen en toepassen.

stoffen

Moleculaire stoffen

Metalen

Zouten

- Bestaan uit: metaalatomen 

- Voorbeeld: Fe, Au

- Geleiden elektrische stroom

- Bestaan uit: niet-metaalatomen 

- Voorbeeld: H₂, H₂O, C₆H₁₂O₆

- Geleiden géén elektische stroom.

- Bestaan uit: metaal- én niet-metaalatomen 

- Voorbeeld: NaCl, CaO.

- Geleiden elektriche stroom in de vloeibare fase

Moleculaire stoffen op micro- en macroniveau

Moleculaire stoffen

• Kunnen verschillende kleuren, fasen en structuren hebben
• Komen voor in groente, fruit en levende organismen voor

Stofeigenschappen

• Geen metaal: geen metaalglans, geen stroomgeleiding
• Geleiden geen stroom
• Te onderscheiden door afwezigheid van metaal- en zouteigenschappen

Moleculaire stoffen op micro- en macroniveau

Moleculaire stoffen op microniveau:

• Bestaan uitsluitend uit niet-metaalatomen

Veel variatie mogelijk

• Voorbeelden: H₂O (water), H₂O₂ (waterstofperoxide), NO, NO₂, N₂O₄

Koolstof is het meest veelzijdige element in moleculaire stoffen, vb:

• CH₄ (methaan), C₂H₆ (ethaan), C₂H₆O (ethanol)
• Complexe structuren: C₁₂₈H₂₄₆N₅₁S₃O₁₀₀

atoombinding

• Atoombinding/covalente binding: een binding die door een gemeenschappelijk elektronenpaar wordt gevormd.
• Gemeenschappelijk elektronenpaar: wanneer twee atomen één of meer valentie-elektronen met elkaar delen, hierdoor verkrijgen de atomen de edelgasconfiguratie. 

atoombinding

• Covalentie: het aantal atoombindingen dat een niet-metaalatoom kan aangaan.
• De covalentie kan je afleiden uit periodiek systeem: het aantal plaatsen dat het niet-metaalatoom verwijderd is van edelgassen, is gelijk aan de covalentie. 

atoombinding/covalentie

Koolstof als veelzijdig element

• Vormt lange ketens en reageert met andere atomen
• Basis van organisch materiaal
• Voorbeeld: glucose (C₆H₁₂O₆)

structuurformule

• structuurformule: laat zien hoe atomen in een molecuul onderling door middel van atoombindingen zijn verbonden. 
• Met behulp van covalenties is het mogelijk om een molecuulformule om te zetten in een structuurformule. 
• Atoombinding wordt weergeven als een streepje. Elk streepje is een bindend elektronenpaar

structuurformule

structuurformule

Voorbeeldopdracht 1

Opdracht: teken de structuurformule van H₂O₂

Voorbeeldopdracht 1

Opdracht: teken de structuurformule van H₂O₂

Voorbeeldopdracht 2

Opdracht: teken de structuurformule van HCN

Voorbeeldopdracht 2

Opdracht: teken de structuurformule van HCN

vanderwaalsbinding 

vanderwaalsbinding/ molecuulbinding: binding die moleculen van stoffen in een vaste en vloeibare fase bij elkaar houdt: 

• Vaste fase: sterke vanderwaalsbindingen.
• Vloeibare fase: zwakkere vanderwaalsbindingen.
• Gasfase: geen vanderwaalsbindingen.

vanderwaalsbinding 

De sterkte van de vanderwaalsbinding, is afhankelijk van de massa van het molecuul. 

• Hoe groter de molecuulmassa, hoe sterker de vanderwaalsbinding tussen de moleculen. 
• ...en dus hoe hoger het kookpunt

Maken: 2 t/m 7 (blz 130)

2

• a) De bindingen tussen de moleculen, de vanderwaalsbindingen, breken.
  
• b) Bij de verbranding van kaarsvet ontstaan nieuwe stoffen. De atoombindingen moeten dusworden verbroken, zodat nieuwe moleculen kunnen ontstaan. De vanderwaalsbindingen worden ook verbroken.

3

3

4

• a) Waterstofatomen hebben een covalentie van 1 en vormen dus één atoombinding. Een atoombinding bevat één gemeenschappelijk elektronenpaar.
• b) De covalentie van C is 4. Elk C-atoom is gebonden met een H-atoom en een C-atoom. De covalentie van H is 1. Dus beide C-atomen hebben nog drie bindingsplaatsen over en vormen daarmee drie atoombindingen met elkaar. Er worden dus drie elektronenparen gedeeld door de twee C-atomen.

4

• c) De covalentie van O is 2. Elk O-atoom zal dus twee atoombindingen vormen met het andere O-atoom. Dit betekent dat er twee elektronenparen gedeeld worden.

5a

5a

5b

5b

6a

6a

6b

6b

7

• Kwik is een metaal, ethanol en pentanol zijn moleculaire stoffen. Metalen en moleculaire stoffen kun je onderscheiden op basis van elektrisch geleidingsvermogen. Eerst onderzoek je het geleidingsvermogen van de drie stoffen in de vloeibare fase. Kwik zal als enige geleiden, want dit is een metaal.

7vervolg

• Zowel ethanol als pentanol behoren tot de moleculaire stoffen en geleiden geen elektriciteit. Ethanol en pentanol verschillen van elkaar in molecuulmassa. De massa van een pentanolmolecuul is groter, want deze bevat meer koolstof- en waterstofatomen dan een ethanolmolecuul. De vanderwaalsbindingen tussen pentanolmoleculen zullen daardoor sterker zijn dan die tussen ethanolmoleculen. De twee stoffen ga je verhitten en je bepaalt het kookpunt van de stoffen. De stof met het hoogste kookpunt is pentanol.