Chemie 4: gedrag van stoffen in water, pH en geleidbaarheid
Gedrag van stoffen in water
Onderdelen in deze les
Gedrag van stoffen in water
Open met het idee dat je veel stofeigenschappen kunt voorspellen als je weet hoe de deeltjes opgebouwd zijn en hoe ze zich in water gedragen.
Lesdoel
Ik kan verbanden leggen tussen chemische binding en de eigenschappen van een stof wanneer ze in water wordt gebracht
Ik kan dit toepassen voor volgende eigenschappen: oplosbaarheid, elektrisch geleidingsvermogen, pH
Ik kan alle begrippen uitleggen die aan bod komen
Deze slide heeft geen instructies
Inhoudsopgave
Geleidbaarheid bij soorten verbindingen
Elektrolyten en niet-elektrolyten
pH en zuurtegraad
Deze slide heeft geen instructies
Elektrolyten en niet-elektrolyten
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
Eigenschappen van zuren en basen
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
De pH schaal en indicatoren
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
Welke woorden koppel jij aan pH, binding of geleidbaarheid?
Gebruik de woordwolk om voorkennis te activeren. Pik daarna enkele woorden eruit zoals 'ionen', 'zuur', 'water', 'metaal' of 'zout' en laat leerlingen kort zeggen waarom ze die koppelen aan het onderwerp.
Chemische binding bepaalt eigenschappen
De soort verbinding beïnvloedt het gedrag van een stof in water
Belangrijk voor: smelt- en kookpunt (zie vorig hoofdstuk), oplosbaarheid, geleidbaarheid, zuurtegraad
We kijken telkens op deeltjesniveau
Vraag: zitten deeltjes vast als moleculen, atomen of ionen?
Leg de link met examenvaardigheid: van naam, formule of modelvoorstelling naar stofeigenschappen redeneren.
Drie grote groepen stoffen
Moleculaire verbindingen: opgebouwd uit moleculen
Ionaire verbindingen: opgebouwd uit positieve en negatieve ionen
Metalen: opgebouwd uit metaaldeeltjes met vrije elektronen
Die opbouw verklaart waarom stoffen zich verschillend gedragen
Je hoeft hier niet volledig theoretisch te worden; focus op de koppeling tussen structuur en waarneembare eigenschap.
Binding en typische eigenschappen
Vaak lage smelt- en kookpunten
Geleiden meestal niet
Kunnen polair of apolair zijn
Voorbeelden: water, suiker, CCl4
Ionaire verbindingen en metalen
Ionaire verbindingen: hard, broos, vaak hoog smeltpunt
Metalen: hard, vaak hoog smeltpunt, goed geleidend in elke toestand
Ionaire stoffen geleiden pas als ionen vrij kunnen bewegen
Moleculaire verbindingen
Noem bij ionstoffen expliciet dat de geladen deeltjes in een vast rooster niet vrij kunnen bewegen.
Waarom geleidt een stof wel of niet?
Elektrische stroom vraagt bewegende ladingsdragers
Bij metalen zijn dat vrije elektronen
Bij oplossingen of gesmolten ionaire verbindingen zijn dat bewegende ionen
Zonder vrije ladingsdragers is een stof een isolator
Koppel meteen de begrippen geleider en isolator aan de structuur, niet alleen aan een meetresultaat.
Toestand van de stof is belangrijk
Zuivere vaste ionaire verbinding: niet geleidend: de ionen zitten vast in een ionrooster
Gesmolten ionaire verbinding: wel geleidend:
de ionen kunnen vrij bewegen in vloeibare toestandOpgelost in water: vaak ook geleidend: de ionen worden door water losgetrokken uit het ionrooster en kunnen vrij bewegen
Dit is een kernmisvatting: leerlingen denken vaak dat 'zout altijd geleidt'. Benadruk het verschil tussen vast, gesmolten en opgelost.
Wanneer geleidt een ionaire verbinding de elektrische stroom?
Als het rooster intact is
Als het een gas is
Als de ionen bewegen
Als er evenveel positieve als negatieve ladingen aanwezig zijn
Toetst het kernidee uit slides 4-6: niet de stofsoort op zich, maar de aanwezigheid van bewegende ladingsdragers bepaalt de geleiding.
Vul de juiste begrippen in
Een metaal is als vaste stof een geleider omdat er vrije elektronen zijn.
Een vaste ionaire verbinding is een isolator omdat de ionen niet kunnen bewegen.
Als een ionaire verbinding gesmolten is, kunnen de ionen wel bewegen en wordt de stof geleidend.
Een moleculaire verbinding geleidt de stroom meestal niet.
Alle blanks zijn load-bearing termen uit de slides over binding en geleidbaarheid.
Polaire en apolaire stoffen
Polaire stoffen hebben een ongelijke ladingsverdeling, hierdoor heeft de stof een positieve en negatieve "zijde".
Apolaire stoffen hebben die niet of bijna niet.
De polariteit van een stof bepaalt de oplosbaarheid in verschillende oplosmiddelen
Vuistregel: soort zoekt soort
Gebruik 'soort zoekt soort' als toegankelijke regel, maar vermeld dat het gaat om gelijkaardige aantrekkingskrachten tussen deeltjes.
Water als polair oplosmiddel
Water is een polair oplosmiddel: de O-atomen trekken de elektronen in de chemische binding sterker naar zich toe. Hierdoor wordt de O-zijde meer negatief en de H-zijde meer positief
Polaire stoffen lossen vaak goed op in water
Apolaire stoffen lossen meestal slecht op in water
Daarom lossen ionaire stoffen zoals zouten vaak goed op in water en apolaire stoffen zoals olie niet.
Verbind dit met de elektrische aard van watermoleculen: een positieve en negatieve kant.
Voorbeelden van apolaire stoffen
CCl4 is een typevoorbeeld van een apolaire stof
Alkanen en vetten zijn typisch apolair
Daardoor lossen ze slecht op in water, maar beter in apolaire oplosmiddelen
Enkelvoudige stoffen
CCl4 en alkanen
Stoffen met één atoomsoort
Vaak apolair wanneer ze uit gelijke atomen bestaan: beide atomen in de binding trekken even hard aan de binding
Voorbeelden: O2, N2
Formuleer voorzichtig: niet elke enkelvoudige stof is in elke context hetzelfde opgebouwd, maar hier gaat het om de typische apolaire voorbeelden die in het leerdoel genoemd zijn.
Van oplosbaarheid naar polariteit
Goed oplosbaar in water → stof is vaak polair of vormt ionen. Hierdoor ontstaat een homogene oplossing
Slecht oplosbaar in water → stof is vaak apolair. Hierdoor ontstaat een heterogeen mengsel
Omgekeerd kun je uit de polariteit ook de oplosbaarheid voorspellen
Maak duidelijk dat dit een voorspelling of sterke aanwijzing is, geen absolute wet zonder uitzonderingen.
Welke stof is een apolaire stof?
pentaan
water
NaCl
HCl
Distractors komen uit nabije leerstof: water is polair, NaCl is een ionstof, HCl ioniseert in water.
Vul de juiste begrippen in
Water is een polair oplosmiddel. Daarom lossen polaire stoffen er vaak goed in op. Apolaire stoffen mengen meestal slecht met water, maar beter met apolaire oplosmiddelen.
Sluit aan bij slides 7-10 en de vuistregel 'soort zoekt soort'.
Waarom mengen olie en water nauwelijks?
Verwachte elementen: leerlingen verwijzen naar 'soort zoekt soort', water als polair oplosmiddel en het feit dat apolaire stoffen zoals olie daardoor slecht mengen met water.
Elektrolyten en niet-elektrolyten
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
Elektrolyten en niet-elektrolyten
Een elektrolyt vormt in water deeltjes die stroom geleiden
Een niet-elektrolyt doet dat niet
In water kijk je dus of er ionen aanwezig zijn
Dat kun je afleiden uit naam, formule of model
Verbind dit rechtstreeks met geleidbaarheid van oplossingen: geen ionen in oplossing betekent geen of zeer zwakke stroomgeleiding.
Dissociëren of ioniseren
Een moleculaire stof vormt pas ionen in water
Dat gebeurt bij sommige zuren en basen zoals NH3
Voorbeeld: HCl vormt ionen in water
Ioniseren
Een ionaire verbinding bevat al ionen (bv een ionrooster van een zout of hydroxide)
In water worden die ionen van elkaar gescheiden en komen ze vrij
Voorbeeld: NaCl → Na⁺ + Cl⁻
Dissociëren
Benadruk het verschil in beginpunt: bij dissociatie zijn de ionen al aanwezig in de stof, bij ionisatie ontstaan ze door reactie met water.
Zo herken je elektrolyten
Ionaire verbindingen zijn als oplossing meestal elektrolyten (opgelet: er zijn ook zouten die niet oplossen in water bv krijt, zij zullen de stroom niet geleiden!). Voorwaarde is dat ze kunnen oplossen in water
Zuren en sommige basen zijn elektrolyten doordat ze ioniseren
Veel moleculaire stoffen zoals suiker zijn niet-elektrolyten
De aanwezigheid van vrije beweeglijke ionen bepaalt of een stof geleidt
Laat leerlingen redeneren vanuit stofklasse: ionstof, zuur, base, moleculaire stof zonder ionvorming.
Geleidbaarheid voorspellen
Chemische structuur + toestand bepalen de geleidbaarheid.
Metaal, vast → geleider
Ionaire verbinding, vast → isolator
Ionaire verbinding, gesmolten → geleider
Elektrolyt in water → geleider
Niet-elektrolyt in water → isolator of zeer zwakke geleider
Als nuance kun je zeggen dat zuiver water zeer slecht geleidt, maar in de klaspraktijk vaak als bijna-isolator wordt behandeld.
Deze slide heeft geen instructies
Wat gebeurt er met NaCl in water?
Het ioniseert
Het dissocieert
Het neutraliseert
Het slaat neer
Toetst het onderscheid tussen ionstoffen die al ionen bevatten en moleculaire stoffen die pas ionen vormen in water.
Suiker in water geleidt...
niet omdat het niet ioniseert
niet omdat het niet dissocieert
wel omdat het ioniseert
wel omdat het dissocieert
Toetst het onderscheid tussen ionstoffen die al ionen bevatten en moleculaire stoffen die pas ionen vormen in water.
Vul de juiste begrippen in
Een elektrolyt levert in water ionen die stroom geleiden. Een ionaire verbinding zoals NaCl zal in water dissociëren.
Een moleculaire stof zoals HCl kan in water ioniseren en dan is het een elektrolyt.
Bij suiker gebeurt dit niet en suiker is dus een voorbeeld van een niet-elektrolyt.
Echoot de kerntermen uit slides 11-14 zonder nieuwe context in te voeren.
Eigenschappen van zuren en basen
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
De pH schaal en indicatoren
De video is in het Engels maar je kan deze in het Nederland vertalen door:
Ondertitels → Automatisch genereren → Nederlandds
Verbind dit met eerdere voorbeelden: hout bevat onder meer koolstofverbindingen; water bestaat uit waterstof en zuurstof.
Wat is pH?
De pH geeft de zuurtegraad van een oplossing aan
Lage pH = zuur, hoe lager hoe zuurder
pH 7 = neutraal
Hoge pH = basisch, hoe hoger hoe basischer
Met een pH-meter meet je de pH nauwkeurig
Met indicator kan je dit ongeveer schatten
Gebruik consequent de termen zuur, basisch en neutraal zoals gevraagd in het leerdoel.
Zuren en basen herkennen
Aan naam (-zuur) of formule
(H + zuurrest)
vb: zwavelzuur H2SO4Zuren geven in water een zure oplossing
pH < 7
Aan naam of formule: hydroxiden (-OH) en ammoniak (NH3)
vb natriumhydroxide NaOHBasen geven in water een basische oplossing
pH > 7
Zuren
Basen
Houd het op het functionele verband: stofnaam/formule ↔ gedrag in water ↔ pH.
Zuur-base-indicatoren
Een zuur-base-indicator is een stof die van kleur verandert naargelang de zuurtegraad van de oplossing
Zo kun je zien of een oplossing zuur, neutraal of basisch is
De indicator heeft dus een signaalfunctie
vb: lakmoes, fenolftaleïne, universeel indicator (kleurrange)
Verwijs expliciet naar de bijlage voor de juiste indicator-kleuren; neem geen concrete kleurenschaal op als die van de bijlage moet komen.
Deze slide heeft geen instructies
Verband tussen zuur, pH en indicator
Naam of formule van zuur/base → gedrag in water → pH-waarde → kleur van de indicator
Zuur: pH lager dan 7
Neutraal: pH gelijk aan 7
Basisch: pH hoger dan 7
De indicator maakt dat verschil zichtbaar
https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale/latest/ph-scale_all.html?locale=nl
Dit is een samenvattende causale keten. Koppel terug naar de examenformulering waarin al deze elementen samen moeten hangen.
Alles samen: van structuur naar gedrag
Soort binding beïnvloedt oplosbaarheid en geleidbaarheid
Polariteit helpt voorspellen of iets oplost in water
Aanwezigheid van ionen verklaren elektrolyten en geleiding
Zuren en basen beïnvloeden pH en indicator-kleur
Chemische structuur verklaart dus meetbare eigenschappen
Gebruik deze slide als synthese vóór de begrippenlijst.
Welke pH hoort bij een basische oplossing?
pH 3
pH 7
pH 1
pH 11
Controleert de koppeling pH-schaal ↔ zuur/neutraal/basisch uit slides 15-19.
Welke pH kan een zwavelzuuroplossing hebben
pH 3
pH 7
pH 1
pH 11
Controleert de koppeling pH-schaal ↔ zuur/neutraal/basisch uit slides 15-19.
Welke pH kan een ammoniakoplossing hebben
pH 3
pH 7
pH 1
pH 11
Controleert de koppeling pH-schaal ↔ zuur/neutraal/basisch uit slides 15-19.
Een oplossing met een druppel fenolftaleïne kleurt paars, dan is de oplossing...
zuur
basisch
neutraal
Controleert de koppeling pH-schaal ↔ zuur/neutraal/basisch uit slides 15-19.
Welke kleur zal lakmoes aannemen in een oplossing die zoutzuur bevat?
rood
blauw
paars
Controleert de koppeling pH-schaal ↔ zuur/neutraal/basisch uit slides 15-19.
Vul de juiste begrippen in
De pH is een maat voor de zuurtegraad van een oplossing.
Een oplossing met pH 7 is neutraal. Hoe lager de pH, hoe zuurder. Hoe hoger de pH hoe basischer.
Een zuur-base-indicator verandert van kleur en maakt zo zichtbaar of een oplossing zuur, neutraal of basisch is.
Laat de leerling de causale keten uit de samenvattende slides compact reconstrueren.
Hoe hangen zuur, pH en indicator samen?
Verwachte elementen: naam of formule van zuur/base, gedrag in water, pH lager/gelijk/hoger dan 7, indicator als signaalfunctie via kleurverandering.
Wat is één inzicht dat jij zeker onthoudt?
Reflectievraag zonder juiste of foute antwoorden. Laat leerlingen één inzicht benoemen dat voor hen bruikbaar is bij examenvragen.
Welk deel vond jij het moeilijkst vandaag?
Reflectievraag voor metacognitie. Gebruik antwoorden om later extra inoefening te plannen.
Begrippenlijst
chemische binding - de manier waarop deeltjes in een stof samenhangen
moleculaire verbinding - stof die uit moleculen is opgebouwd
ionaire verbinding - stof die uit positieve en negatieve ionen bestaat
geleider - stof waarin elektrische stroom kan geleiden
isolator - stof waarin elektrische stroom niet of nauwelijks kan geleiden
polaire stof - stof met een ongelijke ladingsverdeling
apolaire stof - stof zonder duidelijke ongelijke ladingsverdeling
Deze slide heeft geen instructies
Begrippenlijst
elektrolyt - stof die in water ionen vormt of bevat waardoor de oplossing geleidt
niet-elektrolyt - stof die in water geen ionen levert voor geleiding en dus niet geleidt
dissociëren - uiteenvallen van een ionaire verbinding in losse ionen in water
ioniseren - vormen van ionen uit een moleculaire verbinding in water
pH - maat voor de zuurtegraad van een oplossing
zuur-base-indicator - stof die van kleur verandert afhankelijk van de pH
pH-meter - toestel om de pH van een oplossing te meten
Deze slide heeft geen instructies
