Les 3.2 Bouw van stoffen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Les 3.2 Metalen en zouten

Planning

• Nakijken 3, 6, 7, 9, 10b, 11 (vanaf blz 129)
• 3.2 Bouw van stoffen
• Maken opgaven
• Nakijken opgaven 

Nakijken: 3, 6, 7, 9, 10b, 11 

(vanaf blz 129)

3

• a) groep 17, periode 5
  
• b) jood, I
• c) halogenen
• d) niet-metalen

6

6

7

• a) Een metaalatoom. Na element 118 volgt een nieuwe periode en de eerste zoveel elementen daarin zijn metalen.
  
• b) groep 2, periode 8
• c) een edelgas (groep 18)

9a

• Atoomnummer = 13
• Massagetal = 27
• 13 protonen
• 13 elektronen
• 27 – 13 = 14 neutronen

9b

• Atoomnummer = 16
• Massagetal = 34
• 16 protonen
• 16 elektronen
• 34 - 16 = 18 neutronen

9c

• Atoomnummer = 17
• Massagetal = 37
• 17 protonen
• 17 elektronen
• 37 - 17 = 20 neutronen

9d

• ⁹Be of Be-9
  
• Er zijn vier protonen dus het atoomnummer is 4. 
• Protonen + neutronen = 9, dus het massagetal is 9.

9e

• ⁷Li of Li-7
  
• Er zijn drie protonen, dus het atoomnummer is 3. 
• Protonen + neutronen = 7, dus het massagetal is 7.

10b

• atoomnummer = 14 (periodiek systeem)
• 14 protonen
• 14 elektronen
• massagetal = 28
• 28-14=14 neutronen

11

• a) Het atoomnummer van koolstof is 6. Beide isotopen hebben zes protonen in de kern. Bij C-13 zijn er 13 – 6 = 7 neutronen aanwezig. Bij C-12 zijn er 12 – 6 = 6 neutronen aanwezig.
  
• b) periode 2, groep 14
• c) Atoomnummer is 6, dus zes protonen en zes elektronen. De eerste schil kan twee elektronen bevatten, de tweede schil zal dus 6 – 2 = 4 elektronen bevatten. C-13 heeft (net als C-12) twee elektronen in de K-schil en vier in de L-schil.

11

• d) Als er meer maissuiker wordt toegevoegd, zal er relatief meer C-13 worden toegevoegd. Dat betekent dat de verhouding groter wordt.
  
• e) De bijen bezoeken planten waaruit ze nectar halen. In de nectar zit behalve suiker ook eiwit. Als bijen veel C3-planten bezoeken, die relatief weinig C-12 bevatten, zal dus niet alleen de suiker maar ook het eiwit uit de bloem relatief weinig C-12 bevatten.

Les 3.2 metalen en zouten

Leerdoelen 3.2

• Je kunt stoffen indelen in metalen, zouten en moleculaire stoffen aan de hand van hun atomaire samenstelling.
  
• Je kunt metalen op micro- en macroniveau beschrijven.
  
• Je kunt zouten op micro- en macroniveau beschrijven.
  
• Je kunt uitleggen wat corrosie is, en daarbij maak je onderscheid tussen edele en onedele metalen.
  
• Je kunt op microniveau verklaren waarom legeringen andere eigenschappen hebben dan zuivere metalen.

Elektrisch geleidingsvermogen

• Stofeigenschap!

• Koper geleidt goed → toegepast in elektriciteitsdraden.

• Voor geleiding zijn nodig:

1. Geladen deeltjes.
2. Vrije bewegingsruimte voor de deeltjes.

stoffen

stoffen

Moleculaire stoffen

Metalen

Zouten

stoffen

Moleculaire stoffen

Metalen

Zouten

- Bestaan uit: metaalatomen 

- Voorbeeld: Fe, Au

- Geleiden elektrische stroom

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.

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

Metalen

Aantal gemeenschappelijke kenmerken van metalen:

• Alle metalen geleiden elektrische stroom goed
• Alle metalen geleiden warmte goed
  
• Veel metalen blinken en hebben een typische metaalglans (als ze gepolijst zijn)
• Zuivere metalen zijn makkelijk te vervormen/zijn buigzaam
• Alle metalen zijn vast bij kamertemperatuur, behalve kwik!

Microstructuur van metalen

• Bestaan uit positieve atoomresten en vrije elektronen in een metaalrooster.
• Vaste stoffen hebben een kristalrooster; bij metalen heet dit een metaalrooster.
• Metaalbinding: Sterke aantrekkingskracht tussen positieve ionen en vrije elektronen.
• Buigzaamheid: Deeltjes bewegen gemakkelijk langs elkaar zonder het rooster te verstoren.

Microstructuur van metalen

• Bestaan uit positieve atoomresten en vrije elektronen in een metaalrooster.
• Vaste stoffen hebben een kristalrooster; bij metalen heet dit een metaalrooster.
• Metaalbinding: Sterke aantrekkingskracht tussen positieve ionen en vrije elektronen.
• Buigzaamheid: Deeltjes bewegen gemakkelijk langs elkaar zonder het rooster te verstoren. (volgende slide)

vervormbaarheid van metalen

elektrisch geleidingsvermogen van metalen

• De negatief geladen elektronen bewegen zich naar de pluspool van de stroombron

• Reageren niet met zuurstof en water én niet/nauwelijks met andere stoffen. (ook niet met zuren)
• Drie edele metalen: goud, zilver en platina.
  
• Komen als zuivere stoffen in de natuur voor.
  

• Reageren wel met andere stoffen zoals zuurstof en water. Vb: Roesten van ijzer.
  
• Hoe onedeler het metaal, hoe reactiever het is.
  
• -  Vb. onedele metalen: ijzer
  
• -  Vb. zeer onedele metalen: natrium en kalium.
  
• Komen als verbindingen (meestal metaaloxiden en metaalsulfiden) in de natuur voor.
  

Metalen

Edel metaal

Onedel metaal

Metalen (vervolg)

• Edele metalen: worden veel gebruikt in sieraden

• Onedele metalen: Reageren langzaam met andere stoffen.
  
• Corrosie: onedele metalen worden gemakkelijk aangetast door zuurstof en waterdamp in de lucht, dit wordt proces heet corrosie. 
• Roest: corrosie bij ijzer

• Zeer onedele metalen: reageren heftig met zuurstof/water

Roest

• Wat kan je doen om ijzeren materialen te beschermen tegen roest? 

Legering

• Legering/ alliages: (een gestold) metaalmengsel. De legering heeft vaak andere eigenschappen dan de metalen waaruit die legering gemaakt is. 
• Hierdoor ontstaan er andere stofeigenschappen: een legering maakt bijvoorbeeld het metaal veel harder of het metaal is beter bestand tegen corrosie
• Binas tabel 9

voorbeelden legering

Amalgaam: legering van kwik en een ander metaal.

• Zilveramalgaam werd vroeger gebruikt als tandvulling.

Brons: legering van koper en tin

• Laag smeltpunt, makkelijk in vorm te gieten. (maken van bijlen, dolken en medailles)
• Minder buigzaam en harder dan gewoon koper

Messing: legering van koper en zink.

• Kranen en waterleidingen
• Is erg hard en stevig

Soldeer 

• Soldeertin kan je gebruiken om een elektronische schakeling aan elkaar wilt verbinden. 
• Soldeertin heeft een laag smeltpunt. 

Legering & vervormbaarheid

Doordat er atomen met een kleinere (links) of grotere (rechts) atoomstraal in het metaalrooster zijn ingebouwd, zijn legeringen minder gemakkelijk vervormbaar dan zuivere metalen.

Legering & andere eigenschappen

• Lagere smelttemperatuur dan afzonderlijke metalen.
• Minder stroperig → beter geschikt voor gieten (bijv. bronzen beeld → fijnere detaillering).

Toevoeging van andere metalen vermindert reactiviteit.

• Roestvrij staal: IJzer + chroom → bestand tegen corrosie.
• Messing: Koper + zink → voorkomt groene aanslag.

Zouten

Een zout is een verbinding tussen een metaal en een niet-metaal. bijvoorbeeld: 

• natriumchloride, NaCl (s)

• lithiumfluoride, LiF(s)
• magnesiumoxide, MgO(s)
• calciumsulfide, CaS(s)

Stofeigenschappen van zouten

• Zouten hebben een hoog smeltpunt
• Bij kamertemperatuur (293 K) zijn alle zouten vaste stoffen. 

• In vaste fase geleiden zouten géén stroom
• Gesmolten zouten/ opgeloste zouten geleiden wél stroom

• Zouten zijn hard, slecht vervormbaar

Ionen

• Een zout is opgebouwd uit ionen. 
• Ion: een atoom/atoomgroep met een lading (+ of - lading, ofwel: positieve/negatieve ionen)
• Aantal elektronen ≠ aantal protonen.

atoomnummer = aantal protonen

massagetal – aantal protonen = aantal neutronen

aantal protonen – lading = aantal elektronen

Microstructuur van zouten

• Ionbinding: positieve en negatieve lading/ionen trekken elkaar aan, hierdoor ontstaat een ionbinding. 
• een ionbinding is zeer sterk, daarom is het smeltpunt van een zout heel hoog (en zijn ze dus vast bij kamertemperatuur)
• De ionbindingen vormen een ionrooster. 

Zouten & vervormbaarheid

• Zouten zijn stevig, maar wel bros: ze breken eerder dan ze van vorm veranderen.
• Wanneer door een uitwendige kracht een laag ionen in een ionrooster een stukje wordt verschoven, komen ionen met dezelfde lading tegenover elkaar te liggen: deze ladingen stoten elkaar af, met als gevolg breuk in het materiaal. 

zouten & elektrisch geleidingsvermogen

Zouten & elektrisch geleidingsvermogen

• Voor stroomgeleiding zijn er geladen deeltjes nodig die vrij kunnen bewegen. 
• In vaste zouten kunnen de geladen deeltjes niet vrij bewegen: dus geleid dit géén stroom. 
• In vloeibare/opgeloste  zouten kunnen de geladen deeltjes wel vrij bewegen: dus geleid wél elektrische stroom.  
• Als een zout oplost in water worden de ionbindingen verbroken, de ionen komen dan los van elkaar en kunnen ook vrij in het water bewegen.

Maken: 1, 6, 7, 8 (blz 138)

1

1

6

• Julia sluit een stroombron aan op een bepaalde stof, maar die stof geleidt geen stroom. Als Julia haar stof oplost in water, geleidt de oplossing wel stroom. Julia heeft een moleculaire stof / metaal / zout.
  
• Sebastiaan heeft in een ballon op kamertemperatuur een gas zitten. Het is een moleculaire stof / metaal / zout.
  
• Driss heeft een vaste stof. Hij kan de stof buigen en het glanst zo mooi dat hij zichzelf erin ziet spiegelen. Het is een moleculaire stof / metaal / zout.

6

• Maryam heeft een stof die vast is en bij kamertemperatuur oplost in water. De stof geleidt geen stroom in vaste toestand of opgelost in water. Het is een moleculaire stof / metaal / zout.
  
• Als Nicole haar vaste stof aansluit op een batterij en een lampje, dan gaat het lampje branden. Nicole heeft een moleculaire stof / metaal / zout.

7

• a) Edelmetalen reageren niet met water en zuurstof uit de lucht en blijven dus glimmen.
• b) Als je op een mengsel van goud en zilver drukt met een kracht, kunnen de lagen atomen niet langs elkaar heen glijden doordat de atomen een verschillende grootte hebben. Het mengsel is harder geworden. Zuiver goud is dus zachter.

7

• a) Edelmetalen reageren niet met water en zuurstof uit de lucht en blijven dus glimmen.
• b) Als je op een mengsel van goud en zilver drukt met een kracht, kunnen de lagen atomen niet langs elkaar heen glijden doordat de atomen een verschillende grootte hebben. Het mengsel is harder geworden. Zuiver goud is dus zachter.

8

• a) 48,6 x 925 : 1000 = 45,0 g zilver
• b) Leg uit op microniveau waarom tweede-gehalte-zilver sterker is dan eerste-gehalte-zilver. Bij eerste-gehalte-zilver zijn slechts heel weinig andere atoomsoorten dan zilver aanwezig, namelijk 75/1000. De rijen metaalatomen kunnen daardoor nog redelijk gemakkelijk langs elkaar glijden. Bij tweede-gehalte-zilver bestaat 165/1000 uit andere metaalatomen. Dat is meer dan twee keer zo veel als bij eerste-gehalte-zilver. Daardoor kunnen de rijen metaalatomen minder gemakkelijk langs elkaar heen glijden en wordt deze legering sterker.
• 
  

8

• c) Ag heeft atoomnummer 47. 
• Ag-107 heeft 47 protonen in de kern en 60 neutronen. 
• Ag heeft 47 elektronen om de kern in verschillende schillen.