Basisvaardigheden chemisch rekenen
Basisvaardigheden chemie
Lesduur is: 90 minOnderdelen in deze les
Basisvaardigheden chemie
Deze slide heeft geen instructies
Leerdoel
Ik kan moleculen weergeven in molecuulformules en structuurformules, uit een beschrijving van een chemische reactie een reactievergelijking opstellen, het verschil uitleggen tussen elementen en verbindingen en de wetenschappelijke notatie gebruiken.
De gebruiker gaf meerdere leerdoelen. Omdat deze les een opfrisles is, blijven ze samen zichtbaar als herhalingsdoelen die het hoofdstuk voorbereiden.
Welke chemische formule of term weet je nog uit leerjaar 3?
Gebruik de woordwolk als activering van voorkennis. Vraag kort door op termen als element, verbinding, H2O, reactievergelijking of exponent.
Elementen en verbindingen
In de scheikunde beschrijf je stoffen op deeltjesniveau.
Een element bestaat uit één soort atoom
Een verbinding bestaat uit twee of meer verschillende atoomsoorten
De soort atomen herken je aan de symbolen in een formule
De verhouding tussen atomen ligt vast in een verbinding
Benadruk dat 'verschillende stoffen' niet hetzelfde is als 'verschillende atoomsoorten'. Een element kan als losse atomen of als moleculen voorkomen, bijvoorbeeld O₂.
Hoe herken je het verschil?
Kijk naar de formule:
O₂ en Fe zijn elementen
H₂O, CO₂ en NaCl zijn verbindingen
Staat er maar één atoomsoort in de formule, dan is het een element
Staan er meerdere atoomsoorten in, dan is het een verbinding
NaCl is strikt genomen een zoutrooster en geen molecuul, maar voor dit niveau kan het wel als verbinding worden herkend op basis van verschillende atoomsoorten.
Veelgemaakte verwarring
Een stof met meer dan één atoom is niet automatisch een verbinding.
H₂ bevat twee atomen, maar alleen waterstofatomen → element
O₃ bevat drie atomen, maar alleen zuurstofatomen → element
CO bevat twee verschillende atoomsoorten → verbinding
Het gaat dus om de soort atomen, niet om het aantal atomen
Gebruik deze slide om de misvatting te doorbreken dat 'meer letters of meer atomen' altijd een verbinding betekent.
Waarom formules belangrijk zijn
Een chemische formule laat in één notatie zien:
welke atoomsoorten aanwezig zijn
hoeveel atomen van elke soort voorkomen
of je met een element of verbinding te maken hebt
welke informatie je nodig hebt voor een reactievergelijking
[Cu(NH3)4]SO4 Is makkelijker te lezen dan een naam als Tetraaminekoper(II)sulfaat
Deze slide heeft geen instructies
Welke formule hoort bij een element?
CO
NaCl
O3
H2O
Toetst de kernmisvatting uit slides 2-4: meer atomen betekent niet automatisch een verbinding. O3 bevat maar één atoomsoort en is dus een element.
Element of verbinding
Een element bestaat uit één soort atomen. Een verbinding bestaat uit verschillende atoomsoorten. Bij het herkennen kijk je dus naar de soort atomen en niet naar het aantal atomen.
Alle drie de lege plekken zijn inhoudelijk dragend en sluiten direct aan op slides 2-5.
Molecuulformules
Een molecuulformule geeft aan uit welke atomen een molecuul bestaat en in welke aantallen.
H₂O: 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom
CO₂: 1 koolstofatoom en 2 zuurstofatomen
Kleine cijfers onderaan heten indexcijfers
Staat er geen indexcijfer, dan is dat aantal 1
Wijs op het verschil tussen een indexcijfer en een coëfficiënt voor een formule. Dat onderscheid is nodig voor reactievergelijkingen.
Structuurformules
Een structuurformule laat zien hoe atomen in een molecuul aan elkaar vastzitten.
atomen worden met hun symbool weergegeven
bindingen teken je als streepjes
je ziet niet alleen welke atomen er zijn, maar ook hoe ze verbonden zijn
Noem dat een structuurformule extra informatie geeft ten opzichte van een molecuulformule. De ruimtelijke vorm hoeft hier nog niet centraal te staan.
Molecuulformule of structuurformule?
Beide notaties beschrijven hetzelfde molecuul, maar met een ander doel.
Molecuulformule: kort en compact
Structuurformule: laat de onderlinge bindingen zien
C₂H₆O zegt welke atomen aanwezig zijn
De structuurformule laat zien hoe die atomen verbonden zijn
Je kunt hier noemen dat dezelfde molecuulformule soms bij verschillende structuren kan horen, maar werk dat alleen uit als de klas daar al aan toe is.
Van naam naar formule
Bij het opstellen van een formule vertaal je een stofnaam naar atoomsoorten en aantallen.
water → H₂O
koolstofdioxide → CO₂
waterstof → H₂
Controleer altijd of de indexcijfers passen bij de naam van de stof
Benadruk dat elementnamen soms als molecuul voorkomen, zoals H₂, O₂ en N₂. Dat voorkomt fouten in latere reactievergelijkingen.
Wat laat een structuurformule extra zien?
de massa
de bindingen
de kleur
de lading
Sluit aan op slides 6-8: een molecuulformule geeft aantallen atomen, een structuurformule laat zien hoe atomen verbonden zijn.
Teken één structuur formule van .....
Deze slide heeft geen instructies
Twee manieren om een molecuul weer te geven
Een molecuulformule geeft aan welke atomen aanwezig zijn en in welke aantallen. Een structuurformule laat zien hoe die atomen met elkaar verbonden zijn. De kleine cijfers in een formule heten indexcijfers.
Echoot precies de kernwoorden uit slides 6-8 zonder nieuwe context toe te voegen.
Wat is een reactievergelijking?
Een reactievergelijking beschrijft welke stoffen reageren en welke stoffen ontstaan.
links staan de beginstoffen
rechts staan de reactieproducten
tussen beide kanten staat een pijl
de vergelijking moet kloppen in aantal atomen van elke soort
Gebruik consequent de termen beginstoffen en reactieproducten. Verbind dit direct aan behoud van atomen.
Van beschrijving naar vergelijking
Werk in vaste stappen.
Noteer welke stoffen reageren
Schrijf de formules van beginstoffen en reactieproducten op
Zet de stoffen aan de goede kant van de pijl
Controleer of van elke atoomsoort links en rechts evenveel atomen staan
Hier nog niet uitgebreid balanceren met grote coëfficiënten; focus op het omzetten van woorden naar correcte formules en controle van atoomaantallen.
Voorbeeldreactie
Waterstof reageert met zuurstof tot water
beginstoffen: waterstof en zuurstof
product: water
formules: H₂, O₂ en H₂O
reactievergelijking: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
Leg uit waarom er 2 voor H₂ en 2 voor H₂O moet staan: zuurstof komt als O₂ voor en het aantal atomen moet aan beide kanten gelijk zijn.
Wat mag je veranderen?
Bij het kloppend maken van een reactievergelijking verander je alleen de coëfficiënten.
goed: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O
fout: H₂ + O₂ → H₂O₂
indexcijfers horen bij de stof zelf
coëfficiënten geven aan hoeveel deeltjes reageren
Dit is een kernmisvatting: leerlingen veranderen vaak de formule in plaats van het aantal deeltjes. Besteed daar expliciet aandacht aan.
Controle van een vergelijking
Controleer per atoomsoort of de vergelijking klopt.
links en rechts evenveel H-atomen
links en rechts evenveel O-atomen
pas dan is de vergelijking in orde
je gebruikt hierbij de wet van behoud van massa op deeltjesniveau
Formuleer het liefst als behoud van atomen tijdens een reactie; massa is het gevolg daarvan, maar op dit niveau helpt atoomtelling het meest.
Wat mag je veranderen om een vergelijking kloppend te maken?
de indexcijfers
de atoomsoorten
de coëfficiënten
de productnaam
Toetst de kernmisvatting uit slide 13: je verandert nooit de formule zelf, alleen het aantal deeltjes ervoor.
Opbouw van een reactievergelijking
In een reactievergelijking staan links de beginstoffen en rechts de reactieproducten. Tussen beide kanten staat een pijl. De vergelijking klopt pas als van elke atoomsoort links en rechts evenveel atomen staan.
Controleert de vaste taal van slides 10-14 en het idee van behoud van atomen.
Wetenschappelijke notatie
Met wetenschappelijke notatie schrijf je heel grote of heel kleine getallen compact op.
vorm: a × 10ⁿ
daarbij geldt: 1 ≤ a < 10
n is een geheel getal
handig bij aantallen deeltjes en zeer kleine massa's
Gebruik eventueel de term mantisse niet als die op school nog niet verplicht is. De vormvoorwaarde 1 ≤ a < 10 is wel essentieel.
Grote en kleine getallen
De macht van 10 laat zien hoe vaak de komma verschuift.
3,4 × 10⁵ = 340000
6,2 × 10⁻³ = 0,0062
positieve exponent → groot getal
negatieve exponent → klein getal
Laat leerlingen hardop meedenken over de richting van de kommaverschuiving. Dat maakt de betekenis van de exponent concreter.
Waarom in de chemie?
In de chemie kom je vaak extreme getallen tegen.
zeer veel deeltjes in een kleine hoeveelheid stof
zeer kleine massa's van atomen en moleculen
wetenschappelijke notatie maakt rekenen overzichtelijker
vergelijkingen en berekeningen worden leesbaarder
Verbind dit eventueel aan latere hoofdstukken met mol, atoommassa en deeltjesaantallen, zonder die al volledig uit te werken.
Omzetten naar notatie
Bij het omzetten zet je de komma zo dat er vóór de komma precies één cijfer staat.
45000 → 4,5 × 10⁴
0,00081 → 8,1 × 10⁻⁴
let op het juiste teken van de exponent
controleer of het eerste getal tussen 1 en 10 ligt
Benadruk de Nederlandse komma-notatie. Leerlingen schrijven soms 4.5 in plaats van 4,5.
Veelvoorkomende fouten
Let op deze valkuilen.
45 × 10³ is geen juiste wetenschappelijke notatie
bij kleine getallen wordt de exponent negatief
0,45 × 10⁴ heeft niet de standaardvorm
de standaardvorm begint altijd met één cijfer vóór de komma
Deze slide is vooral normerend: meerdere schrijfwijzen kunnen rekenkundig gelijk zijn, maar wetenschappelijke notatie vraagt om de standaardvorm.
Welke schrijfwijze is juiste wetenschappelijke notatie?
45 × 10³
0,45 × 10⁴
4,5 × 10⁴
450 × 10²
De afleiders komen rechtstreeks uit slide 19: rekenkundig gelijk, maar niet in standaardvorm.
Standaardvorm
Bij wetenschappelijke notatie schrijf je een getal als a × 10ⁿ. Het eerste getal moet tussen 1 en 10 liggen. Bij een klein getal is de exponent meestal negatief.
Sluit aan op slides 15-19: vormvoorwaarde en teken van de exponent.
Wat uit deze les ga je het best onthouden?
Laat leerlingen kort benoemen wat hen inhoudelijk het meeste heeft opgeleverd, bijvoorbeeld onderscheid element/verbinding, formules lezen, reactievergelijkingen of wetenschappelijke notatie.
Welk onderdeel vond je nog het lastigst?
Gebruik antwoorden om te bepalen welk onderdeel herhaald moet worden: element versus verbinding, structuurformule, coëfficiënten of exponenten.
Begrippenlijst
element - stof die uit één soort atomen bestaat
verbinding - stof die uit twee of meer verschillende atoomsoorten bestaat
molecuulformule - formule die aangeeft welke atomen en hoeveel van elk in een molecuul zitten
structuurformule - formule die laat zien hoe atomen in een molecuul met elkaar verbonden zijn
indexcijfer - klein cijfer in een formule dat het aantal atomen van een soort aangeeft
reactievergelijking - notatie van beginstoffen en reactieproducten van een chemische reactie
coëfficiënt - getal vóór een formule dat aangeeft hoeveel deeltjes of mol reageren
Deze slide heeft geen instructies
Begrippenlijst
beginstoffen - stoffen waarmee een chemische reactie start
reactieproducten - stoffen die bij een chemische reactie ontstaan
wetenschappelijke notatie - schrijfwijze van een getal als a × 10ⁿ
exponent - het getal n in a × 10ⁿ dat aangeeft hoe vaak de komma verschuift
Deze slide heeft geen instructies
