Chatot's Chatter

Hoofdstuk 1 Scheiden en Reageren
Paragraaf 2 Zuivere stoffen en mengsels
Een zuivere stof is één stof en heeft zijn eigen unieke combinatie van stofeigenschappen.
De meeste stoffen bestaan uit moleculen.
Als een stof bestaat uit allemaal dezelfde bouwstenen, dus één soort atomen of één soort moleculen, dan spreken we in de scheikunde van een zuivere stof.

Bestaan de bouwstenen van een zuivere stof uit één soort atomen, dan noemen we de stof een element. Bestaan de bouwstenen uit twee of meer soorten atomen, dan noemen we de stof een verbinding.

Een mengsel bestaat uit twee of meer stoffen, dus ook uit twee of meer soorten bouwstenen.

Of een stof een zuivere stof of een mengel is, kun je bepalen door de stof te smelten of koken en de temperatuur tijdens het smelten of koken te meten.
Als het gaat om een zuivere stof, dan blijft de temperatuur tijdens het smelten/koken hetzelfde. De stof heeft een smeltpunt en een kookpunt.
Als het gaat om een mengsel, dan loopt de temperatuur tijdens het smelten/koken langzaam op. De stof heeft een smelttraject en een kooktraject.

Een oplossing is een mengsel van vloeistoffen of van een vaste stof en een vloeistof die tot aan de bouwstenen zijn gemengd. Een oplossing is altijd helder en doorzichtig en kan kleurloos of gekleurd zijn.
Een suspensie is een mengsel van een vaste stof en een vloeistof, waarbij de vaste stof niet is opgelost. Een suspensie is altijd troebel en ondoorzichtig en kan wit of gekleurd zijn.
Een emulsie is een mengsel van twee vloeistoffen, die eigenlijk niet goed mengbaar zijn. Een emulsie is altijd troebel en kan wit of gekleurd zijn.

Stoffen die goed of redelijk mengen met water noemen we hydrofiel.
Stoffen die slecht of niet mengen met water noemen we hydrofoob.
Met een emulgator kun je ervoor zorgen dat een emulsie niet ontmengt. Zo’n emulgator-molecuul heeft een vrij lange ‘staart’ die bestaat uit C- en H-atomen en een kleine ‘kop’ waarin O-atomen voorkomen. Hierdoor ontstaat er een molecuul waarvan de staat hydrofoob is en de kop hydrofiel.

Paragraaf 3 Scheidingsmethoden
Bij chemische reacties ontstaat meestal niet één reactieproduct, maar een mengsel van reactieproducten.
Wil je maar één stof uit dit reactiemengsel hebben, dan moet je het mengsel scheiden.
Bij het scheiden van een mengsel ben je bezig met het sorteren van de moleculen.
Je maakt gebruik van de verschillen in stofeigenschappen om een mengsel te scheiden.

Bij het filtreren maak je gebruik van het verschil in deeltjesgrootte. Dit kun je toepassen op een suspensie. De vloeistof noemen we het filtraat, de vaste stof heet het residu.
Bij het bezinken maak je gebruik van het verschil in dichtheid. Met centrifugeren kun je dat proces versnellen. De stof met de grootste dichtheid vormt de onderste laag.
Bij het indampen maak je gebruik van het verschil in kookpunt.
Je kunt een oplossing ook scheiden door middel van destillatie. De vloeistof die verdampt, wordt opgevangen, het deel van het mengsel dat bij destillatie niet verdampt noemen we het residu. De opgevangen vloeistof heet het destillaat.
Mengsels van twee of meer vloeistoffen kun je alleen scheiden door destilleren als de kookpunten vrij ver uit elkaar liggen.
Bij het extraheren maak je gebruik van het verschil in oplosbaarheid. Dit kun je gebruiken bij een mengsel van vaste stoffen, aan dit mengsel voeg je dan een oplosmiddel toe, waar sommige stoffen uit het mengsel wel in oplossen en anderen niet. Het oplosmiddel heet extractiemiddel.
Bij adsorptie maak je gebruik van het verschil in adsorptievermogen. Kleur-, geur- en smaakstoffen kun je uit een oplossing halen door een behandeling met fijn verdeelde koolstof. De koolstof noemen we het adsorptiemiddel.
Bij papierchromatografie maak je gebruik van het verschil in adsorptievermogen en oplosbaarheid. Sommige stoffen lossen beter op in de loopvloeistof dan andere, hierdoor komt een scheiding tot stand.
Elke stof heeft, bij een bepaalde temperatuur en een bepaalde loopvloeistof, een Rf-waarde. Om de Rf-waarde van de stof te bepalen, meet je twee afstanden op een chromatogram.
• De afstand van het punt waar een kleurstof is blijven steken, deze noemen we A.
• De afstand van het punt waar je de kleurstoffen hebt opgebracht tot waar de loopvloeistof is opgetrokken. Deze noemen we B.
De Rf-waarde is dan A : B.

Paragraaf 4 Chemische Reacties
Kenmerken van een chemische reactie
• Bij elke chemische reactie verdwijnen de beginstoffen en ontstaan er reactieproducten.
• Bij elke chemische reactie is de totale massa van de beginstoffen gelijk aan de massa van de reactieproducten.
• Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massa-verhouding.
• Er is altijd een minimale temperatuur nodig om de reactie te laten verlopen: de reactietemperatuur.
• Bij elke chemische reactie is er een energie-effect. Soms komt er energie vrij, soms is er energie nodig.
Een reactie waarbij energie vrijkomt, noemen we een exotherme reactie. Bij een exotherme reactie staan de beginstoffen een deel van hun chemische energie af aan de omgeving. De energie wordt dan omgezet in een andere vorm van energie zoals warmte, licht of elektrische energie.
Alle verbrandingsproducten zijn exotherm.

Een reactie waarbij energie wordt opgenomen, noemen we een endotherme reactie. Bij een endotherme reactie nemen de beginstoffen energie op uit de omgeving, zoals warmte, licht of elektrische energie. De opgenomen energie wordt omgezet in chemische energie van de reactieproducten.
Ontledingsreacties zijn endotherm.

Ook bij faseveranderingen of tijdens het oplossen van veel stoffen in water treedt er een energie effect op.
Elke reactie heeft een bepaalde activeringsenergie nodig om op gang te komen.
Het energie-effect van elk proces kun je weergeven in een energiediagram. Daaruit kun je de activeringsenergie en de reactie-energie van het proces aflezen.

Paragraaf 5 De snelheid van een reactie
De tijd die is verstreken tussen het mengen van beide stoffen en het einde van de reactie, noemen we de reactietijd.
Reactiesnelheid is de snelheid van een reactie.




Factoren die invloed hebben op de snelheid van een reactie:
• De verdelingsgraad is het verschil in reactiesnelheid. Hoe groter de verdelingsgraad, des te sneller de reactie.
• Soort stof.
• De reactiesnelheid is hoger als de hoeveelheid groter is. Dit noemen we het verschil in concentratie.
• Als de temperatuur hoger wordt, wordt de reactiesnelheid groter.
• Je kunt de reactiesnelheid beïnvloeden met een katalysator. Een katalysator is een stof die een reactie sneller laat verlopen zonder bij die reactie verbruikt te worden. De formule van de katalysator komt daarom niet voor in een reactievergelijking. Een katalysator die een biologische reactie versnelt, noemen we een enzym.
Paragraaf 6 Het botsende-deeltjesmodel
Een botsing tussen twee deeltjes die tot een reactie leidt, noemen we een effectieve botsing. Hoe meer effectieve botsingen per seconde en per liter, des te groter is de reactiesnelheid.

Om de invloed van de factoren van de snelheid van een reactie te verklaren, is het botsende deeltjesmodel opgesteld.

Invloed van de concentratie
Als je de concentratie van de reagerende deeltjes vergroot, zal het aantal botsingen per seconde toenemen.
Dit geldt alleen voor homogene mengsels, dit zijn mengsels waarvan de stoffen tot op de kleinste deeltjes zijn gemengd en waarbij de deeltjes een volledige bewegingsvrijheid hebben.

Als de concentratie van de beginstoffen kleiner wordt, neemt het aantal effectieve botsingen af, en dus ook de reactiesnelheid.  

Invloed van de temperatuur
Als je de temperatuur van het reactiemengsel hoger maakt, gaan de reagerende deeltjes sneller bewegen. Het aantal effectieve botsingen wordt dan groter. We weten dat per tien graden temperatuurstijging de reactiesnelheid ongeveer verdubbelt.

Invloed van de verdelingsgraad
Hoe fijner de vaste stof is verdeeld(verdelingsgraad), des te groter is het contactoppervlak. Hierdoor kunnen er meer botsingen plaatsvinden. De verdelingsgraad speelt een rol bij heterogene mengsels, waarbij een grensvlak bestaat. Meestal gaat het om reacties met een vaste stof en bevinden de reagerende stoffen zich niet in dezelfde fase.

Invloed van de soort stof
De aard van de beginstoffen heeft invloed op de activeringsenergie van een reactie en dus op de reactiesnelheid.

Invloed van de katalysator
Een katalysator zorgt ervoor dat een reactie sneller verloopt en/of bij een lagere temperatuur. Hij verlaagt de activeringsenergie van een reactie.





Hoofdstuk 2 Bouwstenen van stoffen
Paragraaf 1 Modellen
Een model is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid of van een deel van de werkelijkheid.
Paragraaf 2 De bouw van een atoom
Democritus
Bedacht het oudste bekende idee over atomen.
De wereld was samengesteld uit hele kleine deeltjes, die niet meer kleiner konden worden gemaakt. Deze noemde hij ‘atomos’ of atomen. Ook zou er tussen deze kleine onzichtbare deeltjes lege ruimte zitten.

Het verschil in eigenschappen verklaarde hij door het verschil in grootte van de deeltjes en het verschil in afmeting van de ruimtes tussen de deeltjes.

Dalton
Introduceerde de theorie van Democritus opnieuw in 1808.
Hij stelde een atoom voor als een massief bolvormig deeltje en bedacht modellen van twintig verschillende soorten atomen die verschilden in grootte. Elke atoomsoort gaf hij een andere kleur.

Rutherford
In 1991 deed hij experimenten waarbij hij heel klein positief geladen deeltjes op een dun stuk goudfolie afschoot. Het grootste deel ging dwars door de folie heen, zonder het te veranderen. Hieruit concludeerde hij dat atomen geen massieve bolletjes kunnen zijn, maar dat ze bestaan uit nog kleinere deeltjes in een grote lege ruimte.

Hij maakte een nieuw atoommodel dat de bouw van een atoom beschrijft als een positief geladen atoomkern met daaromheen bewegende negatief geladen elektronen. Deze elektronen vormen samen een elektronenwolk rond de kern. Tussen de atoomkern en de elektronenwolk  is lege ruimte. Later bleek dat de atoomkern geen massief bolletje is, maar bestaat uit nog kleinere deeltjes, protonen en neutronen.
Protonen zijn positief geladen en neutronen zijn neutraal, de atoomkern heeft dus een positieve lading.

Volgens Rutherford zijn dit de bouwstenen van een atoom:
• Protonen, weergegeven door de letter p
• Elektronen, weergegeven door de letter e-
• Neutronen, weergegeven door de letter n
Het atoomnummer geeft het aantal protonen van een atoomsoort aan.
De massa van een neutron is gelijk aan de massa van een proton, als je dat bij elkaar optelt krijg je het massagetal uit.

Het aantal protonen is gelijk aan het aantal elektronen, omdat de lading in een atoom altijd gelijk is.
De elektrische lading van een proton en een elektron druk je uit in coulomb.
De lading van een proton is 1,6x10-19  . Voor coulomb gebruik je de elementaire ladingseenheid of elementair ladingskwantum e.
Bohr
De elektronen bevinden zich in elektronenschillen, die een bepaald aantal elektronen kunnen bevatten. Elektronen in dezelfde schil, hebben dezelfde gemiddelde afstand tot de kern. Schillen die dichter bij de kern zitten bevatten minder elektronen dan schillen die verder van de kern zijn verwijderd. Zo kan de eerste schil maar twee elektronen bevatten en de tweede schil acht.

De verdeling van de elektronen over de schillen heet de elektronenconfiguratie.

Isotopen hebben het zelfde symbool, maar om ze uit elkaar te halen zetten we het massagetal achter het symbool. Het atoomnummer wordt links onder het symbool gezet en het massagetal linksboven.

Paragraaf 3 Het periodiek systeem
Het woord element wordt vaak gebruikt voor een stof, maar ook om een atoomsoort aan te geven.
Het periodiek systeem is een systeem waarin alle atoomsoorten zijn gerangschikt naar opklimmend atoomnummer. Het bestaat uit horizontale perioden en verticale groepen.
Doordat de atoomsoorten van elementen die op elkaar lijken in één groep staan, is het een overzichtelijk geheel geworden.

Een periode is het aantal schillen dat een molecuul heeft.
Een groep geeft het aantal elektronen in de buitenste schil aan.

Groep 1 zijn de alkalimetalen.
Groep 2 zijn de aardalkalimetalen.
Groep 17 zijn de halogenen.
Groep 18 zijn de edelgassen.

Paragraaf 4 Ionen, deeltjes met een lading
Een ion ontstaat doordat een atoom één of meer elektronen opneemt of afstaat.
Een atoom met een positieve lading, meer protonen dan elektronen, heet een positief ion.
Een atoom met een negatieve lading, meer elektronen dan protonen, heet een negatief ion.
De lading van het ion wordt rechts boven het symbool gezet: Na2+  
De elektrovalentie is het aantal elektronen dat een atoomsoort opneemt.

Metaalionen zijn altijd positief geladen, ze hebben dus positieve elektrovalenties.
De naam wordt gegeven door de naam van het metaal gevolgd door ‘ion’: Magnesiumion.

Ionen die zijn ontstaan uit niet-metalen zijn meestal negatief geladen en hebben meestal negatieve elektrovalenties. De naam van deze ionen gaat uit op het achtervoegsel –ide: chloride-ion.

De elektronen in de buitenste schil zijn betrokken met het vormen en verbreken van bindingen tussen atomen en heten daarom valentie-elektronen.

Atomen taan elektronen af, nemen ze op of delen elektronen, zodat er uiteindelijk acht elektronen in de buitenste schil zijn: een octet.
Het streven naar de acht elektronen wordt ook wel de octetregel genoemd.
Dit heet ook wel een edelgasconfiguratie.
Paragraaf 5 Massa van atomen, moleculen en ionen
De massa van deeltjes druk je uit in atomaire massa-eenheden, waarbij je de eenheid u gebruikt.
De massa van een atoom noem je de atoommassa.

Het massagetal is het totaal aantal kerndeeltjes (protonen en neutronen), uitgedrukt zonder eenheid.
De atoommassa wordt uitgedrukt in atomaire massa-eenheden, u.
Als je de gemiddelde atoommassa wilt berekenen moet je rekening houden met twee dingen:
1. De massa’s van de afzonderlijke isotopen
2. De percentages waarin de verschillende isotopen in het isotopenmengsel voorkomen.
De ionmassa van een ion is hetzelfde als de atoommassa van de atoom waaruit het gevormd is.
De molecuulmassa is gelijk aan de som van de gemiddelde atoommassa’s van de atomen in het molecuul.
In de scheikunde reken je met twee soorten getallen:
1. Getallen die zijn ontstaan door meting, de meetwaarden. Meetwaarden zijn getallen met een bepaalde nauwkeurigheid. 1,20 is nauwkeuriger dan 1,2.
2. Getallen die een hoeveelheid aangeven in de vorm van een aantal, de telwaarden. Telwaarden zijn exacte waarden, ze hebben een oneindige nauwkeurigheid.
Paragraaf 6 Een nieuwe eenheid: de mol
Een grootheid is een gegeven of verschijnsel dat meetbaar is.
Een eenheid is het getal dat de grootheid uitdrukt.
In het internationaal stelsel van eenheden, het SI, staan de basisgrootheden met de daarbij behorende grondeenheden. Zodat niet ieder land andere grootheden en eenheden heeft.

Als we praten over tastbare hoeveelheden van een stof, gaat het om enorm grote aantallen atomen.
De grootheid hierbij is de hoeveelheid stof, met als eenheid de mol en als symbool n.
Afgesproken is dat één mol stof 6,02214 x 1023 deeltjes bevat. Dit noem je het getal van Avogadro, NA.
De massa van een mol stof noemen we de molaire massa, met het symbool M.












Hoofdstuk 3 Moleculaire stoffen
Paragraaf 2 De bouw van stoffen
Om elektrische stroom te geleiden, moeten in een stof geladen deeltjes aanwezig zijn, die vrij bewegen.
Stoffen zijn hierbij in te delen in drie groepen:
1. Metalen: Stoffen die zowel in de vaste als vloeibare fase stroom geleiden.
2. Zouten: Stoffen die alleen in de vloeibare fase elektrische stroom geleiden.
3. Moleculaire stoffen: Stoffen die nooit elektrische stroom geleiden.
Als bouwstenen van stoffen in een regelmatig patroon zijn gestapeld, vormen ze een kristalrooster.
De bouwstenen van een kristal bepalen of een stof wel of geen elektrische stroom kan geleiden.

Bij metalen zijn de metaalatomen gestapeld in een kristalrooster dat metaalrooster wordt genoemd.
Doordat de aantrekkingskracht van de kern op de valentie-elektronen minder groot is dan op de elektronen in de schillen dichterbij de kern, kunnen de elektronen vrij bewegen.
De binding tussen de positieve metaalionen en de negatieve vrije elektronen noemen we de metaalbinding.
De metaalbinding is een sterke binding.

Het kristalrooster van zouten heet ionrooster.
Het is ontstaan doordat positieve en negatieve ionen aan elkaar trekken en de ionbinding vormen.

De moleculen in het kristalrooster van een moleculaire stof trekken elkaar aan en deze aantrekkingskracht, de vanderwaalskracht, vormt de vanderwaalsbinding.
het kristalrooster van moleculaire stoffen heet het molecuulrooster.

Paragraaf 3 Bindingen in moleculen
De naam van een moleculaire stof begint met een Grieks getal:
Mono, di, tri, tetra, penta, hexa, hepta, octa
En eindigt met de naam van het molecuul en eindigt op het einde op –ide (chloride)
P2O5 krijgt dus de naam difosforpentaoxide.

Atoombinding of covalente binding is wanneer gedeelde elektronen, het gemeenschappelijk elektronenpaar, de kernen bij elkaar houden.
Het aantal elektronen dat een atoom beschikbaar heeft voor atoombinding heet de covalentie van een atoom.

In de Lewisstructuur worden alle valentie-elektronen als puntjes of kruisjes getekend, ook die zonder binding.
In een structuurformule teken je alleen de atoombindingen die je aangeeft met een streepje.

De atoombinding is een sterke binding.
Veel moleculaire stoffen zijn koolstofverbindingen, die zijn opgebouwd uit een ‘skelet’ van koolstofatomen, waaraan bijvoorbeeld waterstof-, zuurstof en/of stikstofatomen zijn gebonden.

De atoombinding is apolair als de atomen identiek zijn en dus de elektronen van het gemeenschappelijke elektronenpaar even dicht bij het ene als bij het andere atoom liggen.
De atoombinding is polair als een van de atomen meer aan het atomenpaar trekt dan de ander en deze dus dichter bij een atoom ligt dan de ander.
Om te bepalen welk atoom het sterkst aan de elektronen trekt, maak je gebruik van de elektronegativiteit.
De elektronegativiteit is de maat voor de kracht waarmee een atoom de elektronen aantrekt. Zie Binas 40A.


Als het verschil van de elektronegativiteit tussen de 0,4 en 1,7 zit, is de atoombinding polair.
Bij een verschil kleiner of gelijk aan 0,4 noem je de atoombinding apolair.
Als het verschil in elektronegativiteit boven de 1,7 is, spreken we van een ionbinding.
Paragraaf 4 Vanderwaalsbinding
Faseovergangen kun je het best begrijpen door uit te gaan van twee tegenwerkende effecten:
1. De aantrekkingskracht tussen de moleculen zorgt voor de vanderwaalsbinding.
2. Een hogere temperatuur houdt in dat moleculen heftiger bewegen, de temperatuurbeweging.
De vanderwaalsbinding wordt sterker als de massa van de moleculen groter is.
Hoe groter deze massa, hoe hoger de kook en smelttemperatuur.
Bij een groter contactoppervlak tussen de moleculen wordt de vanderwaalsbinding sterker.

Paragraaf 5 Waterstofbruggen
Moleculaire stoffen waarvan de moleculen een O-H- of een N-H-binding bevatten, hebben een hoger kookpunt dan je van hun molecuulmassa zou verwachten.

Moleculen die een ladingsverdeling hebben, noemen we polair, het zijn dipoolmoleculen.
De binding tussen deze moleculen noemen we de dipool-dipoolbinding.
Een dipool-dipoolbinding treedt op naast de vanderwaalsbinding, maar is vaak sterker.

Tussen moleculen met NH- en/of OH-groepen treedt een extra binding op, die de waterstofbrug heet.
De waterstofbrug is een redelijk sterke binding.

Moleculen die geen ladingsverdeling hebben, zijn apolair.
Een apolair molecuul kan wel polaire atoombindingen hebben, maar het totale molecuul heeft door de bouw dan geen ladingsverdeling. Tussen deze moleculen is er alleen een vanderwaalsbinding.

Paragraaf 6 Mengsels van moleculaire stoffen
Bij het oplossen van een stof worden bindingen tussen de moleculen verbroken.
De moleculen vormen nieuwe bindingen met moleculen van het oplosmiddel.
Apolaire stoffen lossen goed op in apolaire oplosmiddelen.
Polaire stoffen lossen goed op in polaire oplosmiddelen.

Stoffen die goed oplossen in water zijn polair en je noemt ze hydrofiele stoffen.
Stoffen die niet goed oplossen in water zijn apolair en je noemt ze hydrofobe stoffen.
Sommige stoffen zijn zowel hydrofiel als hydrofoob.

De stofsnelheid van een stof in water naar een andere stof geef je weer met sw->andere stof
Evenwicht is wanneer op een bepaald tijdstip beide transportsnelheden gelijk zijn en de concentraties net meer veranderen, wordt ook dynamisch evenwicht genoemd. Er gaan nog wel stoffen van water naar de andere stof, maar per tijdseenheid gaan er evenveel stoffen van water naar de andere stof als omgekeerd.

Het aantal moleculen dat per seconde verhuist van de stof naar de andere vloeistoflaag is afhankelijk van concentratie.
Als een stof zich kan verdelen over meerdere oplosmiddelen ontstaat een verdelingsevenwicht.

Paragraaf 7 Volume van een mol gas
Bij constante temperatuur en druk bevatten gelijke volumes van verschillende gassen evenveel moleculen en mol. Dit staat bekend als de wet van Avogadro.


Gram H2 2,016 0,0846
Mol H2 1,00 X

x = (0,0846g x 1,00 mol) : 32,00 g = 0,0420 mol H2      

We werken bij vermenigvuldigen en delen met significante cijfers.
Het eindantwoord heeft evenveel significante cijfers als de laagst gemeten waarde.

Wanneer 1,00 mol gas onder omstandigheden een bepaald volume heeft, noem je het molair volume: VM.

Het volumepercentage is het percentage van een bepaalde stof in een mengsel, zoals alcohol in bier.
Het aantal deeltjes per honderd is het percentage.
Het aantal deeltjes per duizend is het promillage.
Het aantal deeltjes per miljoen is parts per milion.

Percentage stof X in een mengsel:
(Hoeveelheid stof X : hoeveelheid mengsel) x 100%

Promillage stof X in een mengsel:
(Hoeveelheid stof X : hoeveelheid mengsel) x 1000%

Aantal ppm(parts per million) stof X in een mengsel:
(Hoeveelheid stof X : hoeveelheid mengsel) x 1000000%