1
Hoofdstuk 1Moleculaire stoffen
THEORIE
Niet metaal—Niet metaal
2
Materie
• Alle stof(fen) die wij om ons heen zien is sterrenstof.
• In het heelal is uit energie waterstofgas ontstaan.
• Vanuit het waterstofgas is alle andere materie(stof) ontstaan.
• Waterstofgas is het gas dat in de waterstofballon zit.
3
• Deze waterstof vormt grote waterstofwolken in het heelal
• Waterstofgas is opgebouwd uit het element waterstof en is een moleculaire stof
4
Bouw van de materie
• Een zuivere stof bestaat uit een groot aantal identieke bouwstenen.
• Deze bouwstenen worden moleculen genoemd.
• Een molecuul is de kleinste bouwsteen van een stof dat nog de eigenschappen van die stof bezit
5
Zuivere stoffen
• Scheikundigen bedoelen met een zuivere stof 1 stof
• Als we dus spreken over water, bedoelen we zuiver water, dus 1 stof.
• Dit is iets anders dan drinkwater of “zuiver bronwater” : zijn meerdere stoffen mineralen+water+andere stoffen
6
Stoffenmoleculen• Om te kunnen verklaren dat stoffen
bepaalde stofeigenschappen hebben gebruiken we een modelvoorstelling
• De molecuultheorie: stoffen bestaan uit een heleboel super kleine deeltjes van dezelfde soort
• Deze deeltjes noemen we moleculen
• Definitie: Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof dat nog de eigenschappen heeft van die stof
7
Uitleg moleculen
• Opgebouwd uit atomen • Verschillende atomen (verbinding)
ontleedbaar• Dezelfde atomen (element) niet-
ontleedbaar• Aantal atomen zeer belangrijk• Index en coëfficiënt
Onderdeel 1: Molecuulformules
8
Molecuul modellen
• Staafmodel CH4
overzichtelijk
niet werkelijkheid
• Skeletmodel CH4
overzichtelijk
niet werkelijkheid
• Compactmodel CH4
werkelijkheid
9
Structuurformule/molecuulformule
Molecuulformule Structuurformule
H2OOpmerking: let erop dat de getallen kleiner zijn dan de Hoofdletters en dat ze onderaan staan
FOUT is: H2O of H2O
CH4
10
Kleur atoommodel
Tabel: kleur van model per atoomsoort
Atoommodel Kleur Naam atoomsoortWit Waterstof H
Zwart Koolstof C
Rood Zuurstof O
Geel Zwavel S
Groen Chloor Cl
11
Covalente binding/atoombinding
Elementen Co-valentie = aantal bindingen dat een atoom moet hebben
H , F, I, Cl , Br 1
O 2
N 3
C 4
Uitzondering S 2, 4, 6
12
Moleculen bouwen
• Met de voorgaande tabel kun je moleculen bouwen
• Indien een atoom covalentie 4 heeft heeft hij 4 bindingen, voorbeeld C atoom
• Zuurstof heeft covalentie 2, 2 bindingen
13
Koolstofdioxide
Drie Koolstofdioxide-moleculen1. Verbinding zuurstof en waterstof
2. CO2 (g) (molecuulformule)
3. Één atoom koolstof en twee atomen zuurstof
3 CO2 Indexcoëfficiënt
Onderdeel 1: Molecuulformules
14
Watermoleculen
Vier Water moleculen Compact model• Verbinding waterstof en zuurstof atomen
• H2O (l) (molecuulformule)
• Twee atomen waterstof en één atoom zuurstof
4 H2O Indexcoëfficient
Geen index
Onderdeel 1: Molecuulformules
15
Molecuul methaan
3. Een molecuul methaan (hoofdbestanddeel aardgas)
1. Verbinding van koolstof en waterstof
2. CH4(g) (molecuulformule)
3. Één atoom koolstof en 4 atomen waterstof
CH4 IndexCoëfficient=1
Onderdeel 1: Molecuulformules
16
Molecuul Ethaan
• C2H6 = molecuulformule
• Bestaat uit 2 C-atomen en 6 H-atomen
Skeletmodel Ethaan Structuurformule Ethaan
17
Etheen
• Molecuulformule etheen C2H4(g)
3 moleculen etheen Skeletmodel
18
Ethanol moleculen
Ethanol:Verbinding van
•Waterstof (witte bolletjes)
•Koolstof (zwarte bolletjes)
•Zuurstof (rode bolletjes)
4 C2H5OH (l)
19
A Ontleedbare stoffen
• Moleculen (verbindingen) die bestaan uit 2 of meer atoomsoorten
• Voorbeelden– Water (H2O)– Alcohol (C2H5OH)– Koolstofdioxide (CO2)– Methaan (CH4)
20
Enkele ontleedbare stoffen molecuulformules+naam
Formule Naam Formule Naam
CH4 Methaan H2SO4 zwavelzuur
C2H6 Ethaan H3PO4 fosforzuur
C2H4 Etheen HNO3 salpeterzuur
NH3 Ammoniak HCl (g) Waterstofchloride
CO (g) Koolstofmonooxide HCl (aq) Zoutzuur
CO2 (g) Koolstofdioxide SO2 (g) zwaveldioxide
NO2 (g) Stikstofdioxide H2O Water
C2H5OH(l) Ethanol C18H36O2 Kaarsvet
C6H12O6 (s) Glucose H2O2 waterstofperoxide
Leer deze uit je hoofd! Leren van FormuleNaam NaamFormule
21
B Niet ontleedbare stoffen (elementen)
• Bestaan uit 1 atoomsoort (enkel)– Alle elementen uit het periodiek systeem behoren hiertoe
Vb Fe = ijzer Au=goud Al = aluminiumVb Edelgassen o.a. He= helium Ar=argon
• Bestaan uit 1 atoomsoort maar dan dubbel– Alle stoffen in het rijtje van Fientje
F2, CL2,…zie tabel volgende diaO3=ozon ; P4=fosfor molecuul ; S8 = zwavelmolecuul
22
Elementen metalenNaam Symbool Naam Symbool
Aluminium Al Magnesium Mg
Barium Ba Mangaan Mn
Calcium Ca Natrium Na
Chroom Cr Nikkel Ni
Goud Au Platina Pt
Kalium K Radium Ra
Kobalt Co Tin Sn
Koper Cu Titaan Ti
Kwik Hg Uraan U
ijzer Fe Zilver Ag
Zink Zn
Cadmium Cd
Lood Pb Wolfraam W
Leer deze uit je hoofd!!!
23
Elementen Niet metalen
Naam Symbool Naam Symbool
Argon Ar Koolstof C
Broom Br Neon Ne
Chloor Cl Silicium Si
Fluor F Stikstof N
Fosfor P Waterstof H
Helium He Zuurstof O
Radon Rn
Xenon Xe Krypton Kr
Jood I Zwavel S
Leer deze uit je hoofd!!!
24
Elementen met dubbele atomenRijtje van Fientje
element Molecuulformule
Fluor(g) F2 Fientje
Chloor(g) Cl2 Cliederde
Broom(g) Br2 Bruine
Jood(g) I2 Inkt
Zuurstof(g) O2 Op
Waterstof(g) H2 Haar
Stikstof(g) N2 Neus
25
INDELING STOFFEN
• De meeste stoffen worden ingedeeld in één van onderstaande groepen:
• I Moleculaire stoffenII ZoutenIII ZurenIV Metalen
V Koolwaterstoffen
26
Niet metaal-Niet metaal
• Moleculen bestaan uit atomen. Een molecuul is een groep niet-metaalatomen die bij elkaar horen.
• Moleculen zijn ongeladen deeltjes
Daardoor kunnen ze geen elektriciteit geleiden• Moleculen vormen samen stoffen;• Iedere stof bestaat uit zijn eigen molecuul soort.
De moleculen van een soort zijn aan elkaar gelijk en dus identiek.
27
Moleculaire stoffen
• Atomen hetzelfde element
• Atomen verschillend verbinding
28
Eigenschappen moleculaire stoffen
• Moleculaire stoffen geleiden geen elektrische stroom.
• Dat komt omdat ze uit ongeladen deeltjes bestaan.
• Ongeladen deeltjes kunnen geen stroom geleiden
29
Naamgeving Moleculaire stoffen
• Het aantal atomen ( de index) bepaalt de naamgeving van moleculaire stoffen.
• Die indexen geven we aan met voorvoegsels
• Deze voorvoegsels staan op de volgende dia
30
Voorvoegsels in namen van moleculaire stoffen
Index Voorvoegsel Index Voorvoegsel
1 mono 5 tetra
2 di 6 hexa
3 tri 7 hepta
4 tetra 8 octa
5 penta 9 nona
Leer deze uit je hoofd!!!
31
Naamgeving moleculaire stoffen
Formule Naam Covalentie Formule Naam Covalentie
H hydride 1 O oxide 2
F fluoride 1 S sulfide 2
Cl chloride 1 P fosfide 3
Br bromide 1 N nitride 3
I jodide 1 As arsenide 3
C carbide 4 Sb antimonide 3
Si silicide 4
32
Naamgeving voorbeeld 1
• Systematische naam H2O2
• Index H-atoom: 2 di• Index O-atoom: 2 di• De naam wordt dan diwaterstofdioxide
33
• Systematische naam P2O5
• Index P-atoom: 2 di• Index O-atoom: 5 penta• De naam wordt dan difosforpentaoxide
Naamgeving voorbeeld 2
34
Naamgeving voorbeeld 2
• As2O3
• As = niet-metaal• O = niet-metaal• Index As = 2 di• Index O = 3 tri• Naam: diarseentrioxide
35
Voorbeelden naamgeving links rechts en rechts links kennen
Systematische naam Molecuulformule
Systematische naam Molecuulformule
Diwaterstofmonooxide H2O Monozwaveltrioxide SO3
Monostikstoftrioxide NO3 Dichloorpentaoxide P2O5
Waterstofchloride HCl Monofosfortrijodide PI3
Difosforpentaoxide P2O5 Dibroomtrioxide Br2O3
Monozwaveldioxide SO2 Diarseentrioxide As2O3
Mono
siliciumtetrajodide
SiI4 Monofosforpentachloride
PCl5
Monokoolstofdioxide CO2 Dichloormonooxide Cl2O
36
Voorbeelden naamgeving links rechts en rechts links kennen
Systematische naam Molecuulformule
Systematische naam
Molecuulformule
Diarseenpentaoxide As2O5
Distikstofpentaoxide N2O5
Monofosfortrijodide PI3
Monosiliciumtetrachloride SiCl4
Tetrafosforhexaoxide P4O6
Diwaterstofsulfide H2S
Monozwaveltetrafluoride SF4
37
Elementen(atoomsoorten)
• Moleculen zijn weer opgebouwd uit basisgrondstoffenelementen
• Op dit moment zijn er ongeveer 110 elementen(atoomsoorten) bekend.
• Enkele bekende elementen zijn ijzer, aluminium, zilver, goud,lood,zuurstof, stikstof, waterstof.
• De elementen staan gerangschikt in het periodiek systeem der elementen
38
Hydrofiel
• Lossen alle moleculaire stoffen op in water?
• Moleculaire stoffen die goed oplossen in water noemen we hydrofiel.
• Hydrofiel = waterlievend
39
• Het blijkt dat het type atoombindingen of groepen die in een molecuul zitten invloed hebben of de stof oplost in water.
• Als een stof veel O-H en N-H atoombindingen (groepen) bevat lost de stof goed op in water. Deze bindingen zijn hydrofiel.
Hydrofiel
40
Hydrofiel
• Glycerol is hydrofiel omdat het veel O-H atoombindingen bevat
• Ethanol is hydrofiel door de “dominante” O-H groep
41
Hydrofoob
• Als een stof voornamelijk C-C en C-H atoombindingen bevat lost de stof niet goed op in water. Deze atoombindingen zijn hydrofoob.
• Pentaan is een hydrofobe stof
42
Hydrofoob
• Octanol is ook een hydrofobe stof omdat er veel C-C en C-H atoombindingen inzitten
• De invloed van de hydrofiele O-H groep is hier klein!
43
• De oplosbaarheid van een stof geeft aan hoeveel gram stof maximaal kan oplossen in 100 gram water. (soms ook 1000 gram water)
• De oplosbaarheid van een stof is temperatuur afhankelijk!
• Oplosbaarheid is een stofeigenschap
Oplosbaarheid
44
• Bij elke temperatuur kan slechts een bepaalde hoeveelheid van een stof oplossen in 100 gram water.
• Voeg je minder dan deze hoeveelheid toe dan is de oplossing onverzadigd. Er kan nog wat bij!
• Doe je precies deze hoeveelheid in 100 gram water dan is de oplossing verzadigd!
• Een oplossing is verzadigd indien er niet nog meer stof ik kan oplossen!
Onverzadigd/Verzadigd
45
Oplosbaarheid van zout en suiker
. • De meeste vaste stoffen lossen beter op in water naarmate de temperatuur van water stijgt!
• Solubility= oplosbaarheid• Solute = opgeloste stof (suiker,
zout)• Dissolved = opgelost
46
Oplosbaarheid creatine in water
Creatine wordt door sporters gebuikt om hun prestaties te verbeteren
Voorbeeld Opgave Jan doet 20 gram creatine in 100
gram water van 20°C. a) Lees uit het diagram af of Jan een
verzadigde of onverzadigde oplossing heeft!
b) Dan verwarmt hij het bekerglas tot 50°C. Wat neemt hij waar?
c) Is zijn oplossing bij 50°C verzadigd of onverzadigd?
Antwoorda) Het punt van 20 gram bij 20°C
bevind zich in het gebied van de verzadigde oplossing.
b) In de beginsituatie bevind zich creatine op de bodem! Deze zal gaan oplossen indien de temperatuur verhoogd wordt.
c) Onverzadigd , want er kan nog meer creatine oplossen bij 50°C.
Verzadigde oplossing
Onverzadigde oplossing
Oplosbaarheid creatine per 100 gram water
47
Oplosbaarheid• Oplosbaarheid van gassen, bij gassen daalt de
oplosbaarheid bij temperatuurstijging!
Indien het water te warm is kan er minder zuurstof in oplossen en zullen de visjes sterven door zuurstofgebrek!
48
Oplossnelheid
• De oplossnelheid geeft aan hoe snel een stof oplost in bijvoorbeeld 100 gram water.
– De oplossnelheid is groter indien de verdelingsgraad van de stof groter is. Bijvoorbeeld indien je een stof eerst fijngemalen hebt
– De oplosbaarheid is groter indien de temperatuur hoger is!
49
MENGSELSMENGSELS
1: OplossingOplossingVaste deeltjes die oplossen Vaste deeltjes die oplossen in een vloeistofin een vloeistof
Gassen die oplossen in een Gassen die oplossen in een vloeistofvloeistof
Vloeistof die oplost in een Vloeistof die oplost in een
andere vloeistofandere vloeistof
helder, niet wit
Voorbeeld:
- Zout in water
- Suiker in water
2: SuspensieSuspensieVaste deeltjes in een Vaste deeltjes in een oplosmiddeloplosmiddel
troebel
Voorbeeld:
-Zand in water
-Modderbad
- Verf
3: EmulsieEmulsieMengsels van olie/vet in waterMengsels van olie/vet in water
Emulgator zorgt ervoor dat de Emulgator zorgt ervoor dat de oliedruppels en waterdruppels oliedruppels en waterdruppels bij elkaar blijvenbij elkaar blijven
Ondoorzichtig, kunt er niet doorheen kijken
Voorbeeld:
- Mayonaise
-Halvarine
Ontmengen Vet
Water
50
Schoolbanktv
• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo
51
Oplossing• Een oplossing is een mengsel van een opgeloste stof in
een oplosmiddel• Oplossing is een mengsel van hydrofiele stoffen of van
hydrofobe stoffen
Voorbeeld: keukenzout in water• Keukenzout is de opgeloste stof• Water is het oplosmiddel• Bier is een mengsel van alcohol en water
Oplossing
52
Suspensie
• Een suspensie ontstaat indien een vaste stof niet oplost in een vloeistof
• Kleine deeltjes van de vaste stof zweven in de vloeistof
• Voorbeeld
• Modderbad
• Verf
53
• Een emulsie is een mengsel van olie in water, of van water in olie
• De oliedruppeltjes zweven in het water• De waterdruppeltjes zweven in de olie• Een emulsie is altijd troebel/ondoorzichtig
• Voorbeeld• Mayonaise• Handcrème• Roomijs
EmulsieEmulsies(hydrofoob+hydrofiel)
54
Periodiek systeem der elementen
55
• In het periodiek systeem zijn de elementen gerangschikt.
• Hiervoor worden afkortingen gebruikt.
• Fe = ijzer• Al = aluminium• Au = goud• N = stikstof• H = waterstof
56
Schoolbanktv
• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo
57
Schoolbanktv
• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo
58
Schoolbanktv
• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo
59
Aggregatietoestand (fase)
• Een stof kan voorkomen in verschillende fasen.
Vast (s)
Solid
Grote dichtheid
Vloeibaar (l)
Liquid
Kleinere dichtheid
Gas (g)
Kleinste dichtheid
60
• Fasen– Vast (s) (s) = solid– Vloeibaar (l) (l) = liquid– Gasvormig (g) (g) = gas – Opgelost (aq) (aq)= opgelost in water
Fasen