5.4 en H5.5 Hydratatie van ionen, hydraten en emulgatoren

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

H5.4 en H5.5 Hydraten en emulsies

Leerdoelen

• Je leert wat hydratatie is;
• Je leert wat ion-dipoolbindingen zijn;
• Je leert wat een hydraat is;
• Je leert de systematische naamgeving van hydraten;
• Je leert om de reactievergelijking op te stellen voor de vorming/oplossing van hydraten.
• Je leert uit welke twee delen emulgatoren bestaan;
• Je leert hoe een zeepbel eruit ziet op mesoniveau.

Deze les

• Uitleg  hydratatie
  Opdracht hydratatie
• Uitleg kristalwater & hydraten
  Opdracht hydraten
  Opdracht reactievergelijking hydraten
• Uitleg emulgatoren
  Opdracht emulgatoren

Bindingen in moleculaire stoffen

• In moleculen: 

• Tussen moleculen

• atoombinding/ covalente binding en/ of
  
• polaire (atoom)binding o.m. O-H, N-H en H-Cl

• van der Waalsbinding
  
• dipool-dipool binding
  
• waterstofbrug (alleen bij N-H en O-H)

Bindingen tussen atomen

• apolaire atoombinding: elektronen in het midden (geen + en -)
  
• polaire atoombinding:elektronen meer naar 1 kant (partieel + en -)
• ionbinding: elektronen volledig aan 1 kant (formeel + en -)
  

Hydratatie van ionen

• Water heeft een partieel positieve (H) en negatieve (O) kant en wordt daarom een dipoolmolecuul genoemd. 
• Ionen zijn positief of negatief geladen (formele lading).
• Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan: de ion-dipool binding.

Bindingen tussen moleculen

Van zwak naar sterk:

• vanderwaalsbinding 
• dipool-dipoolbinding (bij partiële + en - kant)
• waterstofbrug ( vanuit OH en NH-groepen)

• ion-dipoolbinding 

Oplosbaarheid op microniveau

• Het binden van watermoleculen aan het ion zorgt voor menging van moleculen van de stof en moleculen water
  
• Hydratie van ionen geeft betere oplosbaarheid dan vorming waterstofbruggen
  

Opdracht

Leg uit wat de volgorde van de kookpunten van de volgende stoffen is van laag naar hoog

• ethanol
  
• propaan
  
• chloorethaan
  
• natriumethanoaat
  
• ethaanamine (CH3 – CH2 – NH2)
  

Oplossing

• propaan (CH3 – CH2 – CH3) heeft alleen Vander Waalsbindingen tussen de moleculen
• chloorethaan (CH3 – CH2 – Cl) heeft een sterkere Vander Waals binding door de polaire binding tussen C en Cl (en is zwaarder)
  
• ethaanamine (CH3 – CH2 – NH2) heeft een N-H groep en dus een waterstofbrug naast de Vander Waalsbinding tussen de moleculen
  
• ethanol (CH3 – CH2 – OH) heeft een O-H groep en dus een sterkere waterstofbrug dan stoffen met een N-H groep
  
• natriumethanoaat (Na CH3COO) heeft een sterke ionbinding tussen het Na+ ion en het CH3COO- ion en dus het hoogste kookpunt
  

• propaan (CH3 – CH2 – CH3) heeft alleen Vander Waalsbindingen tussen de moleculen en dus het laagste kookpunt
  
• chloorethaan (CH3 – CH2 – Cl) heeft een sterkere Vander Waals binding door de polaire binding tussen C en Cl (en is zwaarder)
  
• ethaanamine (CH3 – CH2 – NH2) heeft een N-H groep en dus een waterstofbrug naast de Vander Waalsbinding tussen de moleculen
  
• ethanol (CH3 – CH2 – OH) heeft een O-H groep en dus een sterkere waterstofbrug dan stoffen met een N-H groep
  
• natriumethanoaat (Na CH3COO) heeft een sterke ionbinding tussen het Na+ ion en het CH3COO- ion en dus het hoogste kookpunt
  

Hydraten

• Sommige zouten kunnen water opnemen in de kristalstructuur.
• Er wordt dan een hydraat gevormd.
• Een hydraat is nog steeds een vaste stof.
• Bekende voorbeelden: gips, vochtvreters, koper(II)sulfaat.
• Niet verwarren met hydratatie/gehydrateerd (ion omringd door watermoleculen).

Koper(II)sulfaat

• Koper(II)sulfaat, CuSO₄, heeft een witte kleur (Binas 65B).
• Het kan maximaal 5 watermoleculen opnemen in de kristalstructuur per deeltje CuSO₄.
• Er ontstaat dan blauw gehydrateerd koper(II)sulfaat.
• Dit noemen we koper(II)sulfaatpentahydraat, notatie: 

Opdrachten

1. Hoeveel watermoleculen kan nikkelchloride opnemen in zijn kristalstructuur? Gebruik Binas 65B.

2. Wat zijn de kleuren van kobaltchloride en gehydrateerd kobaltchloride? Gebruik Binas 65B.

3. Wat is de juiste notatie van soda? Gebruik o.a. Binas 66A.

Antwoorden

1. 6 watermoleculen
2. kobaltchloride: blauw, gehydrateerd kobaltchloride: rood
3.  

Na​2​​CO​3​​⋅10H​2​​O

• Soda is de triviale naam van natriumcarbonaatdecahydraat.
  
• Natriumcarbonaat bestaat uit Na+ en CO32- ionen, verhoudingsformule wordt Na2CO3.
  
• Decahydraat betekent 10 watermoleculen opgenomen.

Hydraat vormen

• Bij de vorming van een hydraat neemt het zout water op in zijn kristalstructuur.

• Pas wanneer er nog meer water wordt toegevoegd (overmaat) zal het kopersulfaat oplossen en splitsen in ionen.

Opdracht

1. Geef de reactievergelijking voor het indampen van calciumsulfaatdihydraat.

2. Geef de oplosvergelijking van het oplossen van ijzer(II)sulfaatheptahydraat

Antwoorden

1.

2. 

CaSO​4​​⋅2H​2​​O(s)

CaSO​4​​(s)+2H​2​​O(g)

FeSO​4​​⋅7H​2​​O(s)

Fe​2+​​(aq)+(SO​4​​)​2−​​(aq)+7H​2​​O(l)

Emulsie en emulgator

Emulsie van olie en water op mesoniveau

Structuurformule zeep en emulgatoren

Natriumstearaat

Oppevlaktespanning

www.google.com

Zeepbel in mesostructuur

• oppervlaktespanning in en buiten de bel
  
• tussen dubbele laag van de koppen van zeepmoleculen zitten watermoleculen
  

Opdracht

1. Welke tekening is bruikbaar voor een olie-in-water-emulsie?

2. Welke tekening is bruikbaar voor een water-in-olie-emulsie?

 

2. Welke tekening 

Antwoord

1. Tekening 1 voor een  olie-in-water-emulsie

2. Tekening 2 voor een water-in-olie-emulsie

 

Aan de slag

• Lezen 5.4 en 5.5
• Maken H5.4: 36, 38 t/m 42
  
• Maken H5.5: 43, 47, 4