Hoofdstuk 2: Bouwstenen van stoffen
Hoofdstuk 2: Bouwstenen van stoffen
Hoofdstuk 2: Bouwstenen van stoffen
§2.1: Atomen
§2.2: Ionen
§2.3: Massa's van bouwstenen
§2.4: De mol
§2.1: Atomen
Leerdoelen van 2.1
Ik kan uitleggen uit welke drie deeltjes een atoom bestaat, en hun bijbehorende eigenschappen noemen.
Ik kan rekenen aan atoomnummer en massagetal.
Ik kan uitleggen wat isotopen zijn en de correcte notaties gebruiken.
Ik kan enkele eigenschappen en trends in het Periodiek Systeem opnoemen.
Ik kan achterhalen wat de elektronenconfiguratie is van een atoom (volgens het model van Bohr).
Atoommodel van Bohr
(Kwantummechanisch atoommodel)
Atoommodel van Bohr
atoommodel van Bohr:
kern met protonen en neutronen
daar omheen elektronen in schillen.
Naar buiten kan elke schil meer elektronen bevatten.
Deeltjes in een atoom (tabel)
Deeltjes in een atoom
Massa van deeltjes: wordt uitgedrukt in u
1 u ≈ 1,66 × 10-27 kg (BINAS)
Lading van deeltjes: wordt uitgedrukt in e
1 e ≈ 1,6 × 10-19 C (BINAS)
Atoomnummer
atoomnummer: geeft aan hoeveel protonen er in die atoomsoort zitten.
In een neutraal atoom is het aantal protonen en elektronen gelijk.
In het Periodiek Systeem staan atomen op volgorde van atoomnummer.
atoomnummer = protonen = elektronen
Atoomnummer
Waterstof heeft één proton (want atoomnummer = 1 ) 1 proton weegt 1,000 u
De gemiddelde atoommassa van waterstof is 1,008 u. Waarom is dat dan?
Isotopen
Het aantal protonen en elektronen is gelijk aan elkaar. De protonen en de neutronen hoeven niet gelijk te zijn aan elkaar:
Isotopen
Zoals je ziet kunnen waterstof atomen wel 0, 1 of 2 neutronen in de kern hebben.
Wij zeggen daarom ook dat waterstof drie verschillende isotopen kent
Isotopen
isotopen: atomen van dezelfde atoomsoort, met een verschillend aantal neutronen
Isotopen - notatie
Hoe kun je de isotopen onderscheiden? Daarvoor gebruik je het massagetal.
massagetal = protonen + neutronen
Isotopen - notatie
Je moet deze twee notaties kennen
Waarom wordt het getal '11' weggelaten in de tweede notatie?
Oefenen met rekenen aan deeltjes
Bereken het aantal protonen, neutronen en elektronen in elk van de onderstaande deeltjes:
a. Een koolstofatoom met massagetal 13
b. Cu-58
c. 31P
Periodiek Systeem (BINAS 99)
Mendeleev
Atoomnummer
Metalen, niet-metalen, metalloïden
Groepen
Periode
Periodiek Systeem (BINAS 99)
Mendeleev
Atoomnummer
Metalen, niet-metalen, metalloïden
Groepen: elke kolom is een groep. Atoomsoorten in dezelfde groep hebben vergelijkbare chemische eigenschappen.
Periode
Periodiek Systeem (BINAS 99)
Mendeleev
Atoomnummer
Metalen, niet-metalen, metalloïden
Groepen: elke kolom is een groep. Atoomsoorten in dezelfde groep hebben vergelijkbare chemische eigenschappen.
Periode: elke rij is een periode
Belangrijke groepen die je moet kennen
Groep 1: alkalimetalen
Groep 2: aardalkalimetalen
Groep 17: halogenen
Groep 18: edelgassen
Elektronenconfiguratie
In het koolstofatoom is de elektronenconfiguratie 2, 4
De schillen vullen zich van binnen naar buiten
Maximale verdeling per schil volgens Bohr:
Geef de elektronenconfiguratie van een aluminiumatoom.
Elektronenconfiguratie
Geef de elektronenconfiguratie van een aluminiumatoom:
Aluminium heeft de elektronenconfiguratie 2,8,3
Teken nu een aluminumatoom met het massagetal 25, volgens
het Atoommodel van Bohr. Geef in je tekening aan waar alle
deeltjes zich bevinden.
Elektronenconfiguratie
Aluminium: 2, 8, 3
Je kunt van de atomen de configuratie
opzoeken in het Periodiek Systeem (BINAS)
Zelfwerkzaamheid - 2.1
Maak de volgende opgaven:
3 t/m 7
11 t/m 13
Kijk je werk na via Classroom
Herhaling: Atoommodel van Bohr
Teken het atoom: volgens het Atoommodel van Bohr.
Bepaal het aantal protonen en het aantal neutronen
Zoek de elektronenconfiguratie op in BINAS
Geef in de tekening de aantallen en de plek aan van:
n, p+ en e-
Herhaling: Atoommodel van Bohr
§2.2: Ionen
Leerdoelen van 2.2
Ik kan uitleggen wat ionen zijn en hoe ionen ontstaan.
Ik kan het verband uitleggen de lading van het ion en de plek in het periodiek systeem.
Ik kan uitleggen wat elektrovalentie is en wat valentie-elektronen zijn.
Ik kan uitleggen wat de octetregel en de edelgasconfiguratie is.
Ionen
Tot nu toe was het altijd: protonen = elektronen
Dat is niet altijd het geval; ionen
Natrium kan namelijk het buitenste elektron
afstaan bij chemische reacties.
Ionen
ionen: atomen die elektronen in de buitenste schil hebben afgestaan of opgenomen. Ionen hebben altijd een lading (of elektrovalentie).
Ionen
ionen: atomen die elektronen hebben afgestaan of opgenomen. Ionen hebben altijd een lading (of elektrovalentie).
De lading geef je aan boven het symbool.
voorbeelden: natrium-ion
chloride-ion
calcium-ion
oxide-ion
Ionen tekenen
Net als atomen, kun je ook ionen tekenen volgens het Atoommodel van Bohr.
Teken een chloride-ion: Cl- volgens het atoommodel van Bohr. Het massagetal is 36.
Ionen
Positieve en negatieve ionen
Ionen kunnen elektronen afstaan, maar ook opnemen!
positief ion: heeft elektronen afgestaan. Metaalatomen vormen altijd positieve ionen.
negatief ion: heeft elektronen opgenomen. Niet-metaal
atomen vormen meestal negatieve ionen.
Positieve en negatieve ionen
positief ion: atoom dat elektronen heeft afgestaan. Ookwel kation
negatief ion: atoom dat elektronen heeft opgenomen. Ookwel anion
Vuistregels:
metaalionen zijn altijd positief geladen
niet-metaalionen zijn meestal negatief geladen
Lading
Elke ionsoort heeft meestal één bepaalde lading. Bijvoorbeeld: natrium (Na) vormt altijd ionen met een 1+ lading: Na+
Elektrovalentie
De 'vaste' lading van een bepaald ion noem je de elektrovalentie.
Elektrovalentie
Elke ionsoort heeft meestal één bepaalde lading. Bijvoorbeeld: natrium (Na) vormt altijd ionen met een 1+ lading: Na+
elektrovalentie: de lading van een ion. Veel atoomsoorten hebben een vaste elektrovalentie. bijvoorbeeld: de elektrovalentie van natrium is 1+
Lading - trends (BINAS)
Elektrovalentie - trends
Oefening: Bepaal van onderstaande atoomsoorten de lading van het ion:
1. Kalium
2. Zwavel
3. Stikstof
4. Fluor
5. Rubidium (Rb)
6. Aluminium
Elektrovalentie - trends
1. 1+
2. 2-
3. 3-
4. 1-
5. 1+
6. 3+
Valentie-elektronen
Het aantal elektronen in de buitenste schil bepaalt welk ion gevormd wordt.....
Valentie-elektronen
valentie-elektronen: de elektronen in de buitenste schil. Valentie-elektronen zijn betrokken bij chemische reacties en bindingen.
Hoeveel valentie-elektronen bevat zwavel?
Zelfwerkzaamheid - 2.2 deel 1
Maak de volgende opgaven:
15 t/m 21
Kijk je werk na via Classroom
2.2 - Zelfwerkzaamheid
1. Maak de B- en C- opgaven van paragraaf 2.2 (27 niet)
2. Kijk je werk vervolgens na
Tekenen!
Teken de volgende drie deeltjes volgens atoommodel van Bohr
1. Een natriumion
2. Een fluoride-ion
3. Een neon atoom
- Bepaal de lading van het ion, via boek tabel 2.13
- Bepaal de elektronenconfiguratie
- Teken en vul de juiste schillen (het aantal neutronen hoeft hier niet)
De hamvraag: Hoeveel valentie-elektronen hebben elk van deze deeltjes?
Vergelijk de deeltjes.Wat valt op??
Alle drie van deze deeltjes hebben 8 elektronen in de buitenste schil!
(en exact dezelfde elektronenconfiguratie)
Octetregel
octetregel: atomen streven ernaar om acht elektronen in de buitenste schil (de valentieschil) te hebben.
Edelgasconfiguratie
Pak BINAS erbij en bekijk eens de elektronenconfiguratie van de edelgassen.
Walt valt op?
Edelgasconfiguratie
De edelgassen hebben een configuratie met 8 elektronen in de
buitenste schil.
Zij voldoen standaard aan de octetregel.
Dit verklaart waarom zij nauwelijks regeren.
Edelgasconfiguratie
edelgasconfiguratie: Volgens de octetregel streven atomen naar acht elektronen in de buitenste schil. Dit heet ook wel een edelgasconfiguratie.
Oefenen met octetregel
a. Geef de elektronenconfiguratie van een stikstof atoom.
b. Hoeveel elektronen heeft stikstof in de buitenste schil? Zal stikstof elektronen opnemen of afstaan om aan de octetregel te voldoen?
c. Hoeveel elektronen zal stikstof elektronen opnemen/afstaan?
d. Wat is de verwachte lading van een stikstof (nitride-) ion?
e. Beantwoord dezelfde vragen voor: calcium.
Oefening isotopen 2: Vul de tabel in
Zelfwerkzaamheid - 2.2 - deel 2
Maak de volgende opgaven:
18, 19
21 t/m 24
Kijk je werk na via Classroom
§2.3: Bouwstenen van stoffen
Leerdoelen van 2.3
Ik kan de gemiddelde atoommassa van een atoom berekenen met behulp van BINAS.
Ik kan de molecuulmassa berekenen van een stof.
Ik kan rekenen met massapercentage.
Ik kan correct rekenen met meet- en telwaarden.
Rekenen met de u
Atomaire massa-eenheid (u): eenheid waarin de massa van deeltjes (microniveau) uitgedrukt wordt: protonen, atomen, moleculen etc.
1 u ≈ 1,66 · 10-27 kg
Protonen en neutronen wegen ~1 u
Elektronen wegen ~0 u (verwaarloosbaar)
In BINAS kun je de gemiddelde atoommassa's vinden van elke atoomsoort.
Hoe hebben ze de massa bepaald van deze kleine deeltjes?
Gemiddelde atoommassa
Waarom spreken we over een gemiddelde atoommassa en niet gewoon 'atoommassa'?
Zoek in BINAS 25A de isotopen van koper op en noteer deze onder elkaar.
Gemiddelde atoommassa
Cu-63
Cu-64 <-- komt niet in natuur voor
Cu-65
Gemiddelde atoommassa
Cu-63
Cu-65
Zoek van deze isotopen ook de atoommassa op in dezelfde tabel. Rond af op twee decimalen.
Gemiddelde atoommassa
Cu-63 62,93 u
Cu-65 64,93 u
Gemiddelde atoommassa
Cu-63 62,93 u komt 69,17% voor
Cu-65 64,93 u komt 30,83% voor
Je maakt gebruik van een gewogen gemiddelde
Gemiddelde atoommassa
Cu-63 62,93 u komt 69,17% voor
Cu-65 64,93 u komt 30,83% voor
Je maakt gebruik van een gewogen gemiddelde
62,93 u × 69,17 % = 43,529
64,93 u × 30,83 % = 20,018 +
----------
63,55 u Klopt met Periodiek systeem achterin!
Molecuulmassa
molecuulmassa: de massa van één molecuul van een stof, uitgedrukt in u.
Bijvoorbeeld: de molecuulmassa van water (H2O) is 18,02 u
Je kunt de molecuulmassa ook in gram berekenen. Handig??
Rekenen met de u
Bereken van de onderstaande deeltjes de massa in u. Gebruik je Periodiek Systeem.
Denk aan significante cijfers.
a. ammoniak e. stikstof
b. waterstofperoxide f. platina
c. hexaan: C6H14 g. azijnzuur: CH3COOH
d. zilverchloride: AgCl h. gebluste kalk: Ca(OH)2
Herhaling: rekenen met de u
a. NH3: 17,03 u
b. H2O2: 34,02 u
c. C6H14: 86,17 u
d. AgCl: 143,4 u
e. N2: 28,02 u
f. Pt: 195,1 u
g: CH3COOH: 60,05 u
h: Ca(OH)2: 74,10 u
Massapercentage
Soms is het belangrijk dat je het massapercentage weet van een bepaalde atoomsoort in een verbinding. Bijvoorbeeld bij het lozen van zware metalen.
Formule massapercentage:
1. de totale massa van de gevraagde atoomsoort
2. de massa van het hele molecuul
Allebei in u
Massapercentage
Formule massapercentage:
Voorbeeld op het bord: het massapercentage van koper in koperoxide: Cu2O
Bereken nu zelf het massapercentage van:
stikstof in ammoniak: NH3
waterstof in water: H2O (denk aan significanten)
Massapercentage
Bereken het massapercentage van:
stikstof in ammoniak: NH3
waterstof in water: H2O
(1 × 14,01 u) / (17,034 u) × 100% = 82,25% N in ammoniak
(2 × 1,008 u ) / (18,016 u ) × 100% = 11,19% H in water
Meet- en telwaarden
meetwaarden: getallen die zijn ontstaan door een meting. Deze hebben een bepaalde nauwkeurigheid.
62,4 kg is minder nauwkeurig
dan 62,432 kg
Meet- en telwaarden
telwaarden: getallen die een aantal aangeven. Deze hebben een oneindige nauwkeurigheid (100% zeker).
Meet- en telwaarden
Regels:
Bij optellen van getallen: op minste
aantal decimalen afronden.
Telwaarden hebben een "oneindig"
aantal decimalen.
Bij vermenigvuldigen van getallen:
op minste aantal decimalen afronden
Meet- en telwaarden
Rekenvoorbeeld:
Een watermolecuul heeft twee waterstofatomen
en één zuurstofatoom. Bereken de molecuulmassa
en rond af op het juiste aantal decimalen.
Meet- en telwaarden
In Periodiek systeem:
massa van H = 1,008 u (3 decimalen)
massa van O = 16,00 u (2 decimalen)
2 × 1,008 u = 2,016 u
1 × 16,00 u = 16,00 u
2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom zijn telwaarden.
16,00 u heeft minste aantal decimalen (2) dus hierop afronden: 18,02 u
Zelfwerkzaamheid - 2.3
Maak de volgende opgaven:
22 t/m 24
26 t/m 29
Kijk je werk na via Classroom
§2.4: De mol
Leerdoelen van 2.4
Ik kan rekenen met mol
Appels
Hoeveel appels zitten er in 6 kg appels?
Appels
Hoeveel appels zitten er in 6 kg appels?
O ja,
Een gemiddelde appel weegt 150 gram.
Watermoleculen
Hoeveel watermoleculen zit er in
1 gram water?
Watermoleculen
Hoeveel watermoleculen zit er in
1 gram water?
Stap 1: Bereken de massa van één
watermolecuul (in u).
Stap 2: Bereken het aantal moleculen dat in 1 gram past.
Watermoleculen
Hoeveel watermoleculen zit er in
1 gram water?
Stap 1: Bereken de massa van één
watermolecuul (in u).
Stap 2: Reken dit om naar gram.
Stap 3: Bereken het aantal moleculen dat in 1 gram past.
Je hebt één mol van een bepaalde stof voor je liggen. Je gaat uitzoeken wat dit precies inhoudt.
Beantwoord daarvoor deze vraag: Hoeveel deeltjes zitten in deze hoeveelheid stof?
(Denk aan stappenplan):
Bereken de massa van één deeltje in u.
Reken dit om naar gram
Bereken het aantal deeltjes dat in jouw hoeveelheid past.
Hoeveelheid stof: mol
De mol staat voor een hoeveelheid stof / een aantal!
1 mol: is gelijk aan 6,022 × 1023 deeltjes.
Net als:
1 dozijn = 12 deeltjes
1 kwartet = 4 deeltjes
1 trio = 3 deeltjes
Hoeveelheid stof: mol
Een nieuwe grootheid:
hoeveelheid stof
symbool: n
eenheid: mol
De mol
een mol eieren
1 mol koeien: 6,022 · 1023 koeien
1 mol zand: 6,022 · 1023 zandkorrels
1 mol euro?
1 mol euro: € 6,022 · 1023
1 mol water?
1 mol water? hoeveel moleculen?
1 mol water: 6,022 · 1023 watermoleculen
Oefening:
Hoeveel gram weegt 1 mol water?
Wat valt er op?
Tussenstappen:
1. Vind de massa van 1 watermolecuul in u.
2. Reken deze waarde in u om naar kg.
3. Reken dit om naar gram.
4. Vermenigvuldig dit met het aantal moleculen in één mol.
1 mol water: 6,022 · 1023 watermoleculen
1. 18,015 u
2. 1 u = 1,6605 · 10-27 kg
dus 18,015 u = 2,9914 · 10-26 kg
3. 2,9914 · 10-26 kg = 2,9914 · 10-23 g
4. 2,9914 · 10-23 × 6,0221 · 1023 = 18,015 g
1 mol water: 6,022 · 1023 watermoleculen
Waarom dat getal?
Dat getal is niet zomaar bedacht.
Dat getal:
6,022 × 1023 is de Constante van Avogadro (NA)
Constante van Avogadro (NA): 6,022 × 1023
de constante van Avogadro is gelijk aan het aantal
deeltjes dat zich bevindt in één mol. (BINAS 7A).
Betekenis
6,022 × 1023
Wanneer men zoveel deeltjes neemt van een stof,
is de molecuulmassa in u gelijk aan de massa in gram
Betekenis
6,022 × 1023
Wanneer men zoveel deeltjes neemt van een stof,
is de molecuulmassa in u gelijk aan de massa in gram
Dus wanneer je de molecuulmassa weet, weet je ook de massa van 1 mol van die stof.
Betekenis
Wanneer men zoveel deeltjes neemt van een
stof, is de massa hiervan (in g) gelijk aan de
molecuulmassa in u.
Voorbeeld:
Methaan
Molaire massa
Nu introduceren we een nieuw begrip bij de mol:
molaire massa
Molaire massa
molaire massa: de massa van één mol van een stof.
De eenheid is g/mol. Het symbool is M.
Dit getal is even groot als de molecuulmassa!
In BINAS 98 vind je een overzicht van veel voorkomende stoffen met de molaire massa. Anders gebruik je BINAS 99.
Molaire massa
Dit getal is even groot als de molecuulmassa!
Bijvoorbeeld:
De molaire massa van methaan is 16,043 g/mol
(1 mol was gelijk aan 6,02 × 1023 moleculen!)
Rekenen met mol
De molformule:
mol = massa / Molaire massa (Binas 37G)
(of je gebruikt de symbolen):
n = aantal mol
m = massa (kleine M)
M = molaire massa (grote M)
Zelfwerkzaamheid - 2.4 deel 1
Maak de volgende opgaven:
30, 33
35, 36
Kijk je werk na via Classroom
Herhaling mol deel 1
Jullie hebben allemaal 1 mol van een bepaalde stof gekregen.
1. Bepaal de massa van de stof die je hebt gekregen.
2. Bereken vervolgens het volume in mL, met behulp van de dichtheid (BINAS 8 t/m 11)
Herhaling mol deel 1
1. Water / 18 gram / 18 mL
2. Ethanol / 46 gram / 58 mL
3. Kwik / 201 gram / 15 mL
4. Koolstof / 12 gram / 40 cm3
5. Zwavel / 32 gram / 16 cm3
6. Natriumchloride / 58 gram / 27 cm3
7. Koper / 63,5 gram / 7 cm3
8. Glycerol / 92 gram / 73 mL
9. IJzer / 56 gram / 7 cm3
Vorige les: de mol
Vorige les: de mol
Mol is de eenheid voor chemische hoeveelheid van een stof.
één mol is gelijk aan ............... deeltjes?
Vorige les: de mol
Mol is de eenheid voor chemische hoeveelheid van een stof.
één mol is gelijk aan 6,022 × 1023 deeltjes
Vorige les: molaire massa
We hebben ook gesproken over molaire massa.
Wat was het verschil tussen molecuulmassa en molaire massa?
Vorige les: molaire massa
molaire massa: de massa van één mol van een stof
( gram/mol )
molecuulmassa: de massa van één molecuul van een stof: ( u )
Qua getalswaarde hetzelfde!
Vorige les: molaire massa
Met de molformule kun je rekenen tussen:
de massa van een stof en de hoeveelheid mol
voorbeeld 1 (klassikaal): Hoeveel mol water is 125 gram water?
voorbeeld 2 (klassikaal): Hoeveel gram stikstof (N2) is 30 mol stikstof?
Rekenen met mol
a. Bereken de massa van 5 mol water.
b. Hoeveel mol is 500 gram water?
c. Bereken de massa van 1,2 × 10-4 mol koolstofdioxide.
d. Hoeveel mol is 141,8 kg chloor?
e. Een onbekende stof weegt 57 gram. Hiervan is bekend dat het 1,78 mol is. Wat is de molaire massa?
Rekenen met aantal deeltjes
Je kunt met het Getal van Avogadro ook bepalen hoeveel deeltjes in een hoeveelheid stof zitten.
Formule voor het aantal deeltjes:
N = aantal deeltjes
n = aantal mol
NA = getal van Avogadro (6,022 × 1023)
Rekenschema
Rekenen met mol
Doorloop de stappen volgens het rekenschema.
1. Bereken het aantal mol in 50 mL water.
2. Bereken het volume van 180 mol waterstofgas.
3. Bereken het aantal glucosemoleculen in 30 gram glucose.
4. Bereken de massa van 5,0 × 1028 goud atomen in gram.
Rekenen met mol
1. Bereken het aantal mol in 50 mL water.
50 mL × 1,0 g/mL = 50 g water.
50 g / 18,015 g/mol = 2,8 mol water.
2. Bereken het volume van 180 mol waterstofgas.
180 mol × 2,016 g/mol = 362,88 g H2
362,88 g / 90 g/m3 = 4,032 m3 H2
3. Bereken het aantal glucosemoleculen in 30 gram glucose.
30 g / 180,16 g/mol = 0,167 mol glucose.
0,167 mol × 6,022 × 1023 = 1 × 1023 glucosemoleculen.
Rekenen met mol
4. Bereken de massa van 5,0 × 1028 goud atomen in gram.
5,0 × 1028 / (6,022 × 1023) = 83 000 mol goud.
83029 mol × 197,0 g/mol = 16 356 713 g goud. ( = 16356 kg)
Zelfwerkzaamheid - na 2.4
Maken
Van het uitgedeelde boekje basisrekenwerk: Opgave 1 t/m 6
Bewaar dit boekje goed. Je krijgt hier vaker in de les tijd voor om aan te
werken.
Toetsvoorbereiding
voor Rep H1+H2
Leer de begrippen
Oefen met de vaardigheden werkbladen van H2 / Molboekje
Maak de opgaven van het huiswerk die je moeilijk vond.
Maak de gemengde opgaven van H1+H2