Scheiden en analyseren (Scheikunde vwo), les 2: Examentraining

• New lesson editor
• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Leerlingen oefenen met acht examenvragen: een scheidingsmethode kiezen en beargumenteren, een Rf-waarde bepalen, een gaschromatogram gebruiken en een massaspectrum met isotopen interpreteren.

Opstelling voor fractionele destillatie (foto: Chemie-Verbände BW, CC BY 2.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Examentraining

Scheiden en analyseren: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Chemie-Verbände Baden-Württemberg / Wikimedia Commons, CC BY 2.0

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Wat ga je kunnen?

Ik kan een scheidingsmethode kiezen en beargumenteren, een Rf-waarde en een gaschromatogram gebruiken en een massaspectrum interpreteren.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: welke stoffen, welke gegevens en welke vraag (kiezen, aflezen of berekenen)?

• 2. Zoek: op welke stofeigenschap verschillen de stoffen of wat meet de methode?

• 3. Reken of kies: werk met eenheden en let op het aantal significante cijfers.

• 4. Schrijf: een zin met methode, eigenschap en het woord omdat; controleer je uitkomst.

Opstelling voor fractionele destillatie (foto: Chemie-Verbände BW, CC BY 2.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Vraagtype 1: methode kiezen

• Noem de methode, het verschil in stofeigenschap en koppel het aan het proces.

• Voorbeeld: vloeistoffen met een ander kookpunt scheid je door te destilleren.

Image credit: Chemie-Verbände Baden-Württemberg / Wikimedia Commons, CC BY 2.0

P (kookpunt 150 °C) is opgelost in S (80 °C). Hoe krijg je P?

A

Filtreren: P blijft op het filter achter

B

Extraheren: S is het extractiemiddel voor P

C

Destilleren: S verdampt eerst, P blijft over

D

Bezinken: P heeft een andere dichtheid dan S

Syllabus R&A2.2. Opgelost P gaat door elk filter heen; bezinken werkt alleen voor vaste deeltjes in een vloeistof. Met destilleren (of indampen) verdampt S, omdat het kookpunt lager is, en blijft P als residu achter. Verwachte fout: filtreren kiezen, omdat P vast lijkt.

Jood uit water halen met hexaan: welke methode?

Syllabus R&A2.1 en R&A2.2. Extraheren: jood lost veel beter op in hexaan dan in water (verschil in oplosbaarheid). Hexaan is het extractiemiddel; het mengt niet met water, dus je scheidt de twee lagen met een scheitrechter. Verwachte fout: alleen de methode noemen zonder de stofeigenschap, of destilleren noemen.

Chromatografieplaat met stof A en mengsel M, afstanden a en b (eigen figuur)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Vraagtype 2: Rf-waarde bepalen

• Meet vanaf de startlijn tot het midden van de vlek (a) en tot het front (b): Rf = a ÷ b.

• Het front ligt 10,0 cm boven de start; vlek A en de onderste vlek van M liggen op 4,0 cm.

• De bovenste vlek van M ligt op 7,2 cm; geef Rf in twee significante cijfers.

Image credit: Eigen figuur

Vlek op 7,2 cm, front op 10,0 cm. Bereken Rf.

Rf = 7,2 / 10,0 = 0,72. Controle: 0,72 × 10,0 = 7,2 (twee significante cijfers). Verwachte fout: 7,2 als Rf noemen of 10,0 / 7,2 = 1,4 berekenen, wat onmogelijk is omdat Rf kleiner is dan 1.

De onderste vlek van M ligt even hoog als vlek A. Wat concludeer je?

A

A zit niet in M: M heeft meer vlekken

B

A zit niet in M: de vlek ligt onder het front

C

A zit waarschijnlijk in M: gelijke Rf (0,40)

D

A zit niet in M: de banen zijn verschillend

Syllabus R&A2.3. Beide vlekken hebben Rf = 4,0 / 10,0 = 0,40. Gelijke Rf-waarde bij dezelfde loopvloeistof wijst op dezelfde stof, dus A zit waarschijnlijk in M (zeker weten doe je het pas met een tweede loopvloeistof of een andere analyse). Verwachte fout: denken dat meer vlekken in M betekent dat A er niet in kan zitten.

Gaschromatogram van een mengsel met drie stoffen (eigen figuur)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Vraagtype 3: gaschromatogram

• De piekoppervlakken van stof 1, 2 en 3 zijn 12, 6,0 en 18 (relatieve eenheden).

• De detector meet alle stoffen per gram even sterk.

• Een standaard van 8,0 mg L⁻¹ geeft oppervlak 20.

Image credit: Eigen figuur

Oppervlakken 12, 6,0 en 18. Massa-% van stof 3?

Totaal oppervlak = 12 + 6,0 + 18 = 36. Aandeel stof 3 = 18 / 36 × 100% = 50%. Controle: stof 3 heeft het grootste oppervlak, dus de helft is logisch. Verwachte fout: de piekhoogte gebruiken in plaats van het oppervlak.

Een monster geeft oppervlak 35. Welke concentratie heeft het?

A

14 mg L⁻¹

B

4,6 mg L⁻¹

C

35 mg L⁻¹

D

20 mg L⁻¹

Syllabus R&A2.1 (ijklijn) en R&A2.3. Het oppervlak is evenredig met de concentratie: 8,0 mg L⁻¹ geeft 20, dus 35 geeft 35 × 8,0 / 20 = 14 mg L⁻¹ (twee significante cijfers). Controle: 14 × 20 / 8,0 = 35. Fouten: 4,6 (verhouding omgedraaid: 8,0 × 20 / 35), 35 (oppervlak als concentratie lezen), 20 (oppervlak van de standaard).

Massaspectrum van magnesium met drie isotopen (eigen figuur)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Vraagtype 4: massaspectrum

• Magnesium geeft pieken bij m/z 24, 25 en 26 met relatieve hoogtes 100, 12,7 en 13,9.

• Reken met massa's van 24, 25 en 26 u.

• Aandeel van een isotoop = hoogte ÷ som van de hoogtes.

• Geef de uitkomst in drie significante cijfers.

Image credit: Eigen figuur

Mg-pieken 24, 25, 26: 100; 12,7; 13,9. Massa?

Som van de hoogtes = 100 + 12,7 + 13,9 = 126,6. Gemiddelde massa = (24 × 100 + 25 × 12,7 + 26 × 13,9) / 126,6 = 3078,9 / 126,6 = 24,3 u. Controle: tussen 24 en 26, dicht bij 24 omdat die piek het hoogst is. Verwachte fout: (24 + 25 + 26) / 3 = 25,0, waarbij het voorkomen vergeten is.

Chloorethaan (één Cl) geeft pieken bij 64 en 66. Welke hoogteverhouding?

A

1 : 1, want beide isotopen zijn even talrijk

B

1 : 3, want ³⁷Cl is zwaarder, dus talrijker

C

9 : 1, want er zijn twee soorten isotopen

D

3 : 1, want ³⁵Cl komt vaker voor

Syllabus R&A2.4. C₂H₅Cl: 29 + 35 = 64 en 29 + 37 = 66. ³⁵Cl komt ongeveer drie keer zo vaak voor als ³⁷Cl, dus de piek bij 64 is ongeveer drie keer zo hoog als die bij 66. Verwachte fout: 1 : 1, het patroon van broom.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Methode kiezen en beargumenteren

2

Een Rf-waarde bepalen

3

Een gaschromatogram gebruiken

4

Een massaspectrum interpreteren

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · SCHEIDEN · ANALYSE

Tips voor op het examen

• Noem bij elke scheidingsmethode ook het verschil in stofeigenschap en koppel het aan het proces.

• Gebruik bij een chromatogram het piekoppervlak, niet de hoogte, en controleer of de som 100% is.

• Bij isotopen: aandeel = hoogte gedeeld door de som van de hoogtes, daarna massa × aandeel optellen.