§7.1 Koolwaterstoffen (Chemie Overal 3 havo)

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 3

Introductie

Leerlingen leren wat koolwaterstoffen en alkanen zijn, schrijven de molecuulformules van alkanen op met de regel 2n + 2 en leren hoe aardolie wordt gescheiden in bruikbare fracties. Les bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo, hoofdstuk 7 Koolstofchemie, paragraaf 7.1. Met startvraag, theorie, opdrachten Kennis en Toepassing, een verdieping en de checklist leerdoelen.

7

Koolstofchemie

Paragraaf 7.1

Koolwaterstoffen

Aardgas, benzine en kaarsvet komen uit de grond. Wat verbindt stoffen die alleen uit koolstof en waterstof bestaan?

Scheikunde havo 3 | bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo

Les bij Chemie Overal 8e editie, onderbouw 3 havo/vwo, hoofdstuk 7 Koolstofchemie, paragraaf 7.1 Koolwaterstoffen. Ongeveer 40 minuten, scheikunde havo 3. Image credit: LessonUp Image credit: Richard W.M. Jones, Wikimedia Commons (publiek domein)

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

7.1  Koolwaterstoffen

Leerdoelen

7.1.1

Je kunt uitleggen wat een koolwaterstof en een alkaan is.

7.1.2

Je kunt de molecuulformule van een alkaan opstellen met de regel 2n + 2.

7.1.3

Je kunt uitleggen hoe aardolie in fracties wordt gescheiden.

Practica en vaardigheden

V A A R D I G H E I D

Molecuulformules van alkanen opstellen

De leerdoelen staan in het boek bovenaan de paragraaf. Aan het eind van de les komen ze terug in de checklist. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Foto: Осадчая Екатерина (CC BY-SA 4.0)

Startvraag

Uit de grond

Aardgas, benzine, kaarsvet en asfalt komen uit aardolie of aardgas. Wat hebben ze gemeen?

A

het zijn allemaal gassen

B

ze bestaan vooral uit koolstof en waterstof

C

het zijn allemaal metalen

D

ze bevatten veel zuurstof

Laat eerst stemmen. De stoffen hebben heel verschillende eigenschappen (gas, vloeistof, vaste stof), maar bestaan allemaal vooral uit moleculen van alleen koolstof en waterstof: koolwaterstoffen. Het verschil zit in de lengte van de moleculen. Benzine en diesel zijn mengsels van veel verschillende koolwaterstoffen. Image credit: Осадчая Екатерина, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Koolwaterstoffen en alkanen

Een koolwaterstof is een stof waarvan de moleculen alleen uit koolstof- en waterstofatomen bestaan.

• een koolstofatoom maakt 4 bindingen, een waterstofatoom 1

• de C-atomen vormen een keten, met H-atomen eromheen

• een alkaan heeft alleen enkele bindingen: de naam eindigt op -aan

Een alkaan is een verzadigde koolwaterstof: elk koolstofatoom heeft zoveel waterstofatomen als mogelijk is. De eenvoudigste is methaan, CH₄, met één C en 4 H. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

De eerste vier alkanen

Elk volgend alkaan heeft één C-atoom en twee H-atomen meer.

• methaan CH₄ (1 C)

• ethaan C₂H₆ (2 C)

• propaan C₃H₈ (3 C)

• butaan C₄H₁₀ (4 C)

Algemeen: een alkaan met n koolstofatomen heeft 2n + 2 waterstofatomen.

Controleer met n = 1: C₁H₄ = CH₄, en met n = 4: 2 x 4 + 2 = 10 H-atomen. Dit is een patroon dat leerlingen zelf kunnen ontdekken als je de formules op het bord zet. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Opdrachten Kennis

1

Welke molecuulformule hoort bij propaan?

A

C₂H₆

B

C₄H₁₀

C

C₃H₈

D

C₃H₆

Propaan heeft 3 C-atomen en dus 2 x 3 + 2 = 8 H-atomen. C₂H₆ is ethaan en C₄H₁₀ is butaan. C₃H₆ heeft 2 H-atomen te weinig voor een alkaan.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Voorbeeldopdracht 1

Wat is de molecuulformule van een alkaan met 6 koolstofatomen?

gegeven

n = 6, alkaan: aantal H = 2n + 2

gevraagd

de molecuulformule

uitwerking

aantal H = 2 x 6 + 2 = 14

antwoord

C₆H₁₄ (hexaan)

Laat leerlingen de formule steeds zo invullen en niet uit hun hoofd 'raden'. Controle: 6 C-atomen hebben samen 24 bindingen en de ketens gebruiken er 10, dus 14 H-atomen. Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Aardolie scheiden

Foto: CEphoto, Uwe Aranas (CC BY-SA 3.0)

Aardolie is een mengsel van veel koolwaterstoffen. In een raffinaderij verhit je het en scheid je het door destillatie in fracties, op kookpunt.

Korte moleculen koken bij lage temperatuur: gas en benzine. Lange moleculen koken bij hoge temperatuur: diesel, stookolie en asfalt.

Hoe langer de koolstofketen, hoe hoger het kookpunt. Dat volgt uit paragraaf 5.2 over destilleren. De fracties worden vervolgens verder bewerkt tot brandstoffen en grondstoffen voor de chemische industrie. Image credit: CEphoto, Uwe Aranas, Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0) Image credit: LessonUp

Vul de woorden in.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Opdrachten Kennis

2

Een koolwaterstof bestaat alleen uit koolstof en waterstof.

Een alkaan met 5 C-atomen heeft 12 H-atomen.

De naam van een alkaan eindigt op -aan.

koolstof

waterstof

12

-aan

zuurstof

10

-een

5 C-atomen: 2 x 5 + 2 = 12. De afleider 10 ontstaat als je 2 x 5 neemt en +2 vergeet. De uitgang -een hoort bij een andere groep koolwaterstoffen.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Opdrachten Toepassing

3

Welke formule is die van een alkaan?

A

C₈H₁₈

B

C₅H₈

C

C₆H₁₂

D

C₄H₁₂

Bij een alkaan met 8 C-atomen hoort 2 x 8 + 2 = 18 H-atomen. C₅H₈ en C₆H₁₂ hebben te weinig H-atomen. C₄H₁₂ heeft er te veel: een koolstofatoom kan maar 4 bindingen maken.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Opdrachten Toepassing

★ 4

Een alkaan heeft 22 waterstofatomen. Hoeveel koolstofatomen heeft het molecuul?

A

11

B

8

C

9

D

10

Dit is de steropdracht: je rekent terug met 2n + 2 = 22. Dus 2n = 20 en n = 10. Het alkaan is C₁₀H₂₂, decaan. Wie 11 kiest, deelt 22 door 2 en vergeet de +2.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Opdrachten Toepassing

5

Schrijf de molecuulformule van het alkaan met 7 koolstofatomen.

2 x 7 + 2 = 16, dus C₇H₁₆ (heptaan). Laat leerlingen ook het hele patroon op een rij zetten: C₅H₁₂, C₆H₁₄, C₇H₁₆.

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

V E R D I E P I N G

Autogas: propaan en butaan

Foto: Carl Young (CC BY-SA 4.0)

Autogas (LPG) is een mengsel van propaan en butaan. Onder druk worden deze gassen vloeibaar, dus past er veel in een tank. Bij het openen van de kraan verdampt de vloeistof weer.

Propaan en butaan hebben lage kookpunten: propaan kookt bij ongeveer -42 °C en butaan bij ongeveer -1 °C. Onder druk blijven ze vloeibaar. Dat is ook hoe een aansteker werkt. Image credit: Carl Young, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0) Image credit: LessonUp

Hoofdstuk 7

Paragraaf 7.1

Checklist leerdoelen

Welk leerdoel vind je nog het lastigst?

1

7.1.1 Koolwaterstoffen en alkanen

2

7.1.2 Formule van alkanen

3

7.1.3 Aardolie scheiden in fracties

4

Ik kan ze allemaal

In het boek sluit elke paragraaf af met de checklist leerdoelen. Gebruik de uitslag om te kiezen wat je de volgende les herhaalt.

7.1

Klik hier

voor meer kant-en-klare themalessen

Image credit: LessonUp