Algemene chemie: theorie
1. INLEIDING
Natuurwetenschappelijke methode: methode ontwikkeld om vanuit experimenten, hypotheses en
evt. zelfs modellen een theorie op te stellen.
Observatie waarneming
(visueel, auditief, …) die je
gebruikt om verder een
hypothese uit op te stellen
Hypothese voorlopige
verklaring voor het experiment
dat men heeft vastgesteld
Bij het bereiken v/e hypothese
ga je experimenten opzetten
om de hypothese te testen.
Men zet deze zodanig op dat er
telkens 1 factor tegelijk zal
wijzigen.
link leggen tussen de wijziging die men heeft doorgevoerd en de verandering die men heeft
geobserveerd (invloed van factor nagaan). Hieruit worden zo mogelijk wetten afgeleid.
Natuurwetten zijn vastgestelde wetmatigheden in bepaalde verschijnselen, die als universeel en
onveranderlijk worden beschouwd. Een wet verschilt v/e hypothese en theorie omdat het een
analytische stelling is, vastgesteld in wiskundige vergelijking.
bv. wet van behoud van massa, wet van behoud van energie …
Indien hypothese geschikt is om experimenten te verklaren, dan spreekt men van een theorie of
model (er is meer juistheid). MAAR nog steeds experimenten opzetten a.d.h.v. die theorie om te
kijken of die kloppen.
Wanneer het experiment niet te verklaren kan worden met de hypothese, dan moet deze
herzien/opnieuw geformuleerd worden.
Merkt men bij zo’n observatie dat toch niet helemaal gelinkt is/beantwoordt kan worden aan de
theorie, dan moet men de theorie gaan wijzigen.
Indien de theorie onze experimenten wel kan verklaren, dan wordt deze aanvaardt.
Een theorie/model kan gebruikt worden om natuurwetten te verklaren en voorspellingen omtrent
natuurfenomenen te doen bv. atoommodel.
MAAR theorie kan nog altijd aangepast worden gezien de evolutie van alles.
ZIE OEFENINGEN SYLLABUS P2
1
, Moet je afzonderen v/e Elk deeltje heeft dezelfde stoffen.
mengsel want je vindt dit
niet zomaar in de natuur. Te vinden in de natuur.
2. STRUCTUURMODEL VAN DE MATERIE
2.1 MATERIE ALS MENGSEL VAN ZUIVERE STOFFEN
Materie = verzamelnaam voor alles wat een massa heeft
Stof = gekenmerkt door een aantal fysische constanten zoals
smeltpunt, kookpunt, vlampunt, massadichtheid … Deze
bepalen de stofeigenschappen.
Wanneer je spreekt v/e stof zuivere stof.
(bv. van zuivere stof water is de kooktemperatuur een stofeigenschap, een fysische constante)
Stoffen zijn meestal gemengd met andere stoffen/componenten = mengsel
(bv. bij verhitten zeewater, verdampt water en blijft er een witte zoutafzetting achter)
(bv. bij verhitten leidingwater, verdampt water en blijft er een witte kalkafzetting achter)
2.1.1 Soorten mengsels Niet bepalen op basis van kleur!
Indeling gebeurt op basis van grootte v/d componenten
Homogene mengsels/oplossingen: verschillende componenten zijn niet meer te
onderscheiden van elkaar (bv. zout water)
Diameter is < 10-9 m.
Componenten zijn op een gelijkvormige wijze verdeeld. Hierdoor zijn de eigenschappen in het gehele
mengsels gelijk. Bij oplossingen noemt men de component die in de grootste hvh aanwezig is het
oplosmiddel of solvent, terwijl de andere componenten als opgeloste stoffen worden aangeduid.
Heterogene mengsels: ten minste 1 v/d componenten kan je onderscheiden a.d.h.v.
hulpmiddelen
Diameter is > 10-7 m.
Colloïdale mengsels: overgang tussen homogene en heterogene mengsels.
(bv. melk bevat vetdruppeltjes in water)
De deeltjesgrootte van min. 1 component ligt tussen 10-7 m en 10-9 m.
Op basis v/d aggregatietoestand worden de heterogene mengsels verder ingedeeld.
Grove mengsels: vast + vast Aggregatietoestand =
Suspensies: vloeibaar + vast macroscopische
verschijningsvorm v/e gegeven
Emulsies: vloeibaar + vloeibaar hvh materie
( 2 niet-mengbare vloeistoffen)
Nevel: vloeistofdruppels verdeeld in een gas
Rook: vaste stof verdeeld in een gas
Schuim: een gas verdeeld in een vloeistof
De meeste van deze heterogene mengsels zullen spontaan ontmengen.
(bv. men kan olie en water door schudden zeer intens mengen. Er ontstaat een emulsie. Laat men dit mengsel een tijdje
staan, dan zal de olielaag zich terug v/h water afzonderen en bovendrijven)
2.1.2 Scheiden van mengsels
Om samenstelling, bouw en eigenschappen v/e stof te kunnen bestuderen, is een zo zuiver mogelijk
stof nodig scheidingstechnieken
Scheidingstechniek = fysisch proces om 1 of meerdere componenten uit een mengsel af te zonderen.
De gekozen scheidingstechniek hangt af v/h soort mengsel.
2
,Allebei niet-mengbare stoffen maar wel verschil in massadichtheid!
1. Manueel scheiden: 1 v/d componenten wordt manueel uit het mengsel gehaald
(wordt zelden gedaan – te arbeidsintensief)
2. Zeven: deeltjes met een grotere diameter dan de maaswijdte op de zeef zullen achterblijven.
Wat door de zeef valt is kleiner dan de openingen in de zeef (gebruikt bij vaste stoffen)
3. Filtreren: deeltjes in de vloeistof die groter zijn dan de poriën op de filter zullen achterblijven
(= residu). De vloeistof en de deeltjes die kleiner zijn dan de poriën gaan door de filter heen
(= filtraat).
4. Decanteren: gebruikt om 2 of meerdere niet-mengbare stoffen te scheiden op basis v/e
verschil in massadichtheid. Men kan manueel decanteren (bv. decanteren van rode wijn) OF
met behulp v/e scheitrechter
Emulsie wordt in scheitrechter gegoten en men wacht tot de verschillende lagen
visueel zichtbaar zijn. De stof met de grootste massadichtheid wordt vervolgens
onderaan via het kraantje verwijderd. De stof met de kleinste massadichtheid wordt
langs boven uit de scheitrechter gegoten
5. Centrifugeren:
Centrifuge is een apparaat dat snel ronddraait, waardoor de inhoud wordt
onderworpen aan een middelpuntvliedende kracht (dus is een snel proces!)
Bestanddelen met een verschillende massadichtheid, zullen zich onder invloed v/d
sterke middelpuntvliedende kracht scheiden
Stoffen met de grootste massadichtheid komen aan de buitenkant te zitten
deze met de kleinste massadichtheid zitten het dichtst bij de rotatieas
Meestal wordt daarna een decantatie uitgevoerd.
6. Extraheren: een extractievloeistof wordt aan het mengsel toegevoegd. Deze onttrekt de
bestanddelen uit een mengsel die goed oplossen in deze extractievloeistof (wat niet
oplosbaar is, blijft achter = residu). Meestal wordt daarna een filtratie of decantatie
uitgevoerd.
7. Adsorberen: een vast adsorptiemiddel wordt aan het mengsel toegevoegd. Deze onttrekt de
bestanddelen uit een mengsel die een grote affiniteit hebben voor dit adsorptiemiddel.
Meestal wordt daarna een filtratie uitgevoerd. Affiniteit = aantrekkingskracht, verwantschap
8. Destilleren:
Bij het verhitten v/e mengsel zal vloeistof met het laagste kookpunt eerst verdampen.
Wanneer deze vloeistof nadien gecondenseerd wordt, heeft men ze afgezonderd v/h
mengsel. Men noemt deze vloeistof het destillaat. De stof(fen) met een hogere
kooktemperatuur die niet afgezonderd worden, vormen het residu.
Techniek gefocust op verschillende kooktemperaturen
Is voor homogene & heterogene mengsels, maar vooral homogene.
Filter Emulsie met kleinste
massadichtheid
Emulsie met grootste
massadichtheid
3
Decanteren
, Extraheren Destilleren
Residu
Centrifuge
2.2 ZUIVERE STOFFEN – MOLECULEN – ATOMEN
Zuivere stof bevat 1 soort moleculen of roosterstructuren. Een mengsel bevat meerdere soorten
moleculen of roosterstructuren.
In een molecule en roosterstructuur worden door een chemische binding elementen in een
welbepaalde aantalverhouding gehouden. Hierdoor verliezen de elementen hun individuele
eigenschappen.
Element = atoomsoort
Indeling:
Samengestelde stof: opgebouwd uit verschillende elementen
bv. water bestaat uit waterstof- en zuurstofatomen
Enkelvoudige stof: opgebouwd uit dezelfde elementen
bv. zuurstofgas bestaat enkel uit zuurstofatomen
Het aantal enkelvoudige stoffen is beperkt (< 200). Het aantal atoomsoorten is dus nog beperkter
dan het aantal enkelvoudige stoffen.
92 natuurlijke elementen vormen de atomaire bouwsteentjes van enkele miljoenen samengestelde
stoffen die op onze aarde en in de materie van het heelal voorkomen. De overige elementen heeft
men in laboratoria kunnen maken (= kunstmatige elementen).
Alle materie in de natuur is opgebouwd uit atomen van slechts 92 elementen enorme
vereenvoudiging v/h structuurmodel v/d materie.
2.3 CHEMISCH TEKENSCHRIFT
Symbool v/e element: 1 en soms 2 letters
1e letter: Latijnse/verlatijnste naam v/h element (hoofdletter)
2e letter: een letter uit die naam (kleine letter)
Aangezien de meeste stoffen combinaties van elementen zijn, kunnen combinaties van symbolen ook
een zuivere stof voorstellen. De brutoformule geeft het aantal elementen van elke soort in de zuivere
stof weer. Brutoformule = notatievorm voor een chemische binding, waarbij alleen de elementen
Bv. H2O = waterstof met de aantallen atomen worden weergegeven, niet de manier waarop de atomen met
O2 = zuurstof elkaar verbonden zijn.
De ruimtelijke schikking v/d elementen maakt het niet altijd mogelijk de grenzen duidelijk af te
bakenen. 2 mogelijkheden:
Wanneer in elke aggregatietoestand v/d stof afzonderlijke, duidelijk afgebakende
stofeenheden voorkomen = moleculen
bv. watermolecule is opgebouwd uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom (brutoformule: H2O). In elke
aggregatietoestand van water vinden we deze combinatie van 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom terug.
Geen duidelijk begrensde combinaties, ze zijn geordend in een roosterstructuur. Zo heeft de
brutoformule de betekenis v/e verhoudingsformule. In de verhoudingsformule schrijft men
steeds de kleinst mogelijk gehele getallen die de verhouding v/d elementen in de
roosterstructuur weergeeft.
4
, bv. stof natriumchloride is opgebouwd uit deeltjes v/d elementen natrium
en chloor. De verhouding v/h aantal van beide deeltjes is 1/1. Er komen in
een hvh natriumchloride evenveel deeltjes v/d elementen natrium als v/h
elementen chloor voor (brutoformule = NaCl). Dit is dus een verhoudings-
formule. Noch in de vaste toestand, noch in de vloeibare toestand komen
afzonderlijke NaCl-eenheden voor.
2.3.1 Formules van enkelvoudige stoffen
Enkelvoudige stoffen, opgebouwd uit afzonderlijke atomen,
atoomroosters of metaalroosters, worden voorgesteld door het symbool: X.
Naam stof = naam element
Index = getal dat het aantal atomen in 1 molecule
bv. afzonderlijke atomen: helium (He), neon (Ne) of eenheid van roosterstructuur aangeeft. Indien
metaalroosters: ijzer (Fe), natrium (Na) n = 1 wordt geen index geschreven.
atoomroosters: grafiet en diamant (C)
Enkelvoudige stoffen, opgebouwd uit moleculen, worden voorgesteld door een formule: Xn.
Hierin is X het symbool v/h element en n een index.
Naam stof = Grieks telwoord + naam element
1 mono 2 di 3 tri 4 tetra 5 penta
6 hexa 7 hepta 8 octa 9 nona 10 deca
bv.
formule systematische naam triviale naam
O2 dizuurstof zuurstofgas
O3 trizuurstof ozon
H2 diwaterstof waterstofgas
N2 distikstof stikstofgas
Cl2 dichloor chloorgas
P4 tetrafosfor gele fosfor
S8 octazwavel zwavel
2.3.2 Formules van samengestelde stoffen
Samengestelde stoffen, opgebouwd uit moleculen or roosterstructuren, worden voorgesteld door
een formule: XnYm … Hierin zijn X, Y, … de symbolen v/d elementen en n, m, … de indices. Elke index
hoort slechts bij het symbool dat het voorafgaat, tenzij er haakjes gebruikt worden.
Bv. In de roosterstructuur calciumfosfaat komen de atoomsoorten calcium, fosfor en zuurstof voor in de verhouding 3/2/8.
Ca3(PO4)2 bevat elementen in volgende verhouding: 3 Ca, 2 P en 8 O (4 x 2 = 8)
De brutoformule v/e zuivere stof geeft alleen info over de aard en aantal verhouding v/d erin
voorkomende elementen. De onderlinge schikking v/d elementen is er meestal niet uit af te leiden.
Verschillende zuivere stoffen kunnen daardoor met dezelfde brutoformule worden voorgesteld.
bv. C is de formule van diamant EN grafiet
C2H6O is brutoformule van ethanol EN dimethylether
Zo is de brutoformule niet meer voldoende en schakelt men over naar een structuurformule.
Door het groeperen van elementen worden bepaalde structuuraspecten en daarmee
Brutoformule:
samenhangende eigenschappen v/d stof benadrukt.
3 H2 O stofnaam
bv. men schrijft Ca(OH)2 i.p.v. CaH2O2 om te benadrukken dat er OH- -ionen aanwezig zijn
index
coëfficiënt of voorgetal
5
