Les 2.4 ionbinding

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

Les 2.4 ionbinding

Planning

• nakijken 6 t/m 11 (vanaf blz 103) (6b niet maken)
• 2.4 Ionbinding
• Maken opgaven

Maken 6 t/m 11 (vanaf blz 103)

6b niet maken!

6

• a) Het zijn metalen met een lage dichtheid.
• b)

6

• a) Het zijn metalen met een lage dichtheid.
• b)

7

• De hoogte van het smeltpunt van een metaal wordt bepaald door de sterkte van de metaalbinding. Als het smeltpunt van kwik laag is, zal de metaalbinding zwakker zijn dan bij alle andere metalen.

8

• a) Onedele metalen reageren met zuurstof uit de lucht. Het metaaloxidelaagje geeft het metaal een doffe kleur.
• b) 4 Fe(s) + 3 O₂(g) → 2 Fe₂O₃(s)
• c) Bij polijsten schuur je het oxidelaagje eraf.

9

• a) De metaallagen kunnen vrij gemakkelijk langs elkaar heen bewegen.
• b) 

9

• a) De metaallagen kunnen vrij gemakkelijk langs elkaar heen bewegen.
• b) 

9

• c) Bij brons gaat het om het metaalrooster van koperatomen waar tinatomen zijn ingebouwd. De tinatomen zijn groter dan de koperatomen, waardoor de verschillende lagen van metaalatomen niet meer gemakkelijk langs elkaar heen kunnen bewegen.
• d) Een legering is een mengsel en heeft dus een smelttraject. Dus brons zal niet bij één vaste temperatuur smelten
• e) Brons is een legering. Doordat niet alle metaalatomen in het metaalrooster even groot zijn, kunnen de atomen niet over elkaar schuiven. Het materiaal is daardoor hard, maar niet meer vervormbaar. Wanneer de kracht te groot wordt, barst het.

10

• a) De zinkatomen en de ijzeratomen zitten in de legering door elkaar en zijn door metaalbindingen aan elkaar gebonden. Wanneer de kracht te groot wordt, barst het.
• b) De temperatuur moet hoger zijn dan het smeltpunt van zink. Dit smeltpunt is 693 K (Binas tabel 40A). Een temperatuur van 400 °C is gelijk aan 673 K en dat is dus lager dan het smeltpunt van zink. Mert heeft dus gelijk.

11

• a) Pb(s) 
• b) Zware metalen zijn metalen die een hoge dichtheid hebben.
• c) Zware metalen en verbindingen van zware metalen zijn schadelijk voor gezondheid en milieu. Lood tast de hersenen en het centrale zenuwstelsel aan.
• d) Metalen hebben een metaalglans. Als het metaal dof is geworden, is een corrosielaagje ontstaan. Metalen die gemakkelijk corroderen, noem je onedel. Lood is dus een onedel metaal.

Leerdoelen 2.4

• 2.4.1 Je kunt een beschrijving geven van een ionbinding en uitleggen waar de sterkte van deze binding van afhangt.
  
• 2.4.2 Je kunt zouten herkennen aan de atomaire samenstelling (formule) en de microstructuur van een zout beschrijven.
  
• 2.4.3 Je kent de algemene eigenschappen van een zout en kunt die in verband brengen met de microstructuur.
  
• 2.4.4 Je kunt uitleggen welke typen bindingen verbroken en gevormd worden bij chemische reacties en faseovergangen, en je kunt van deze processen een (reactie)vergelijking geven.

Moleculaire stoffen

Metalen

Zouten

• Opgebouwd uit metaalatomen. 
• Metaalbinding: door aantrekkingskracht tussen negatief geladen vrije elektronen en positief geladen atoomresten
• Elektrisch geledingsvermogen
• Vervormbaarheid
• Legering

• Opgebouwd uit niet-metaalatomen
• atoombinding: wordt gevormd door gedeeld elektronenpaar
• vanderwaalsbinding: (molecuulbinding) binding die moleculen in de vaste/vloeibare fase bij elkaar houdt. 
• waterstofbruggen
• - hydrofiel
• - hydrofoob
• Molecuulrooster

• Opgebouwd uit metaal én niet-metaalatomen
• Ionbinding

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 stevig, maar wel bros.  

Ionen

• Een zout is opgebouwd uit ionen. 
• Ion: een atoom/atoomgroep met een lading (+ of - lading)

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. 
• Het zout is elektrisch neutraal: je wilt in de verhouding even veel positieve als negatieve lading. 
• Bijvoorbeeld: Na+ en Cl- in een verhouding van 1 : 1. Dus de verhoudingsformule is NaCl. 

Microstructuur van zouten

•  Bijvoorbeeld: Na+ en Cl- in een verhouding van 1 : 1. Dus de verhoudingsformule is NaCl. 
• natriumchloride (NaCl) kan gevormd worden in een reactie tussen natrium en chloorgas: 2 Na (s) + Cl2 (g) --> 2 NaCl (s)

Verklaring op microniveau:

1. smeltpunt

• Natriumchloride, NaCl(s), heeft een smeltpunt van 1074 K. Natriumchlorde bestaat uit Na+ en Cl- ionen. 
• Magnesiumoxide, MgO(s), heeft een smeltpunt van 3098 K. Magnesiumoxide bestaat uit Mg2+ en O2- ionen. 

Verklaring op microniveau:

2. 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. 

Verklaring op microniveau:

3. elektrisch geleidingsvermogen

Verklaring op microniveau:

3. 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 opdracht: 2 t/m 10

(vanaf blz 110)

2

• a) Een metaalatoom staat een of meer elektronen af en vormt zo een positief ion.
  
• b) Een niet-metaalatoom neemt een of meer elektronen op en vormt zo een negatief ion.
• c)De ionbinding is de binding tussen positieve en negatieve ionen in een zout.
• d) Bij een atoombinding is sprake van een gemeenschappelijk elektronenpaar, bij een ionbinding worden elektronen helemaal overgedragen van het metaalatoom naar het nietmetaalatoom.

3

• a) niet-metaalatomen
  
• b) Dat hangt af van het aantal valentie-elektronen. Dat zijn de elektronen die worden afgestaan aan de niet-metaalatomen.
• c) Het smeltpunt geeft hier inzicht in. Bij sterke bindingen is het smeltpunt hoog tot zeer hoog. En alle zouten zijn bij kamertemperatuur (293 K) vaste stoffen.

4a

• Chloor staat in groep 17. Een chlooratoom heeft zeven valentie-elektronen. Met één elektron erbij is de buitenste schil gevuld. De lading van het chloride-ion is dus 1−: Cl⁻
• Zuurstof staat in groep 16. Een zuurstofatoom heeft zes valentie-elektronen. Met twee elektronen erbij is de buitenste schil gevuld met het maximale aantal van acht elektronen. De lading van het oxide-ion is dus 2−: O²⁻

4b

• Voorbeelden van juiste antwoorden zijn:
  
• Lithium staat in groep 1. Een lithiumatoom heeft één valentie-elektron. Als het lithiumatoom dit elektron afstaat, bereikt het de edelgasconfiguratie. De lading van het lithiumion is dus 1+: Li⁺
• Magnesium staat in groep 2. Een magnesiumatoom heeft twee valentie-elektronen. Als het magnesiumatoom deze twee elektronen afstaat, bereikt het de edelgasconfiguratie. De lading van het magnesiumion is dus 2+: Mg²⁺

5

5

6

• a) Ladingen 3+ en 2− trekken elkaar sterker aan dan ladingen 1+ en 1−.
• b) KI(s): smeltpunt 954 K, kookpunt 1596 K
  
•       Al₂O₃(s): smeltpunt 2327 K, kookpunt 3250 K
  
•       Dit komt dus overeen met het antwoord bij opdracht 6a, want een                  sterkere ionbinding leidt tot een hoger smelt- en kookpunt.

7

7

8

8

9

• a) Het smeltpunt is 2327 K.
•       Het smeltpunt in °C is dan 2327 − 273 = 2054 °C
• b) Aluminiumoxide is een zout. Zouten zijn opgebouwd uit ionen. In de vaste fase zijn deze ionen gebonden via de ionbinding. Om een zout te laten smelten, moet deze ionbinding worden verzwakt, zodat de ionen langs elkaar kunnen bewegen. De ionbinding wordt niet helemaal verbroken. Dat gebeurt pas wanneer een zout verdampt.
• c) 2 Al₂O₃(l) → 4 Al(l) + 3 O₂(g)

10a

10a

10b

10b

10c

• NH₃(l) → NH₃(g)
  
• N₂(g) → N₂(l)
  
• CH₃CH₂OH(l) → CH₃CH₂OH(aq) 

 Afmaken: 2 t/m 10 (vanaf blz 110)

Maken: 11 en 14 (blz 112)

Klaar?

Maken voorkennis 1 t/m 4 (blz 134)

11

• a) 2 La(s) + 3 F₂(g) → 2 LaF₃(s)

11

• a) 2 La(s) + 3 F₂(g) → 2 LaF₃(s)
• b) 

11c

14a

• Een zout is een verbinding van metaalatomen en niet-metaalatomen. Zuurstofatomen behoren tot de niet-metaalatomen. Indium- en tinatomen behoren tot de metaalatomen. Beide stoffen zijn dus zouten.

14b

14c

• bindingstype: metaalbinding
  
• soort deeltjes: (vrije / beweeglijke) elektronen