Scheikunde H1.1
De meeste stoffen bestaan uit moleculen. Een stof die bestaat uit 1 soort moleculen heet
een zuivere stof. Als de stof bestaat uit 1 soort moleculen, is de stof een element. Als dit niet
zo is, is de stof een verbinding. Deze termen worden op macroniveau gebruikt. Er zijn maar
weinig elementen in de natuur.
Mengsels
Elke stof heeft een smeltpunt en een kookpunt. Om te zien of de stof een zuivere stof is, kun
je dit doen aan de hand van een experiment. Als je de stof gaat koken, blijft bij de
temperatuur tijdens de faseovergang hetzelfde, dan is het een zuivere stof. Het diagram ziet
er met scherpe hoeken uit. Bij een mengsel loopt de temperatuur langzaam op. Je spreekt
van een smelttraject en een kooktraject. Dit diagram heeft meer een curve.
Soorten mengsels
Er zijn 3 soorten mengsels:
- Een oplossing; helder mengsel van vloeistoffen, of een vloeistof en vaste stof. De
deeltjes zijn op macroniveau gemengd (wijn).
- Een suspensie; troebel mengsel van een vaste stof en een vloeistof, waarbij de vaste
stof niet is opgelost. Er zitten kleine korreltjes in de vloeistof. Door de dichtheid zakt
dit vaak naar de bodem (sinaasappelsap).
- Een emulsie; een troebel mengsel van twee vloeistoffen, die eigenlijk niet goed
mengbaar zijn. Er ontstaat een tweelagensysteem. Met behulp van een emulgator
kun je dit laten mengen. Een emulgatormolecuul heeft een vrij lange hydrofobe
‘staart’ en een hydrofiele ‘kop’
Scheikunde H1.2
Scheiden van mengsels
Wil je maar 1 stof uit een reactieproduct, na een reactie, hebben, dan moet je de stof
scheiden. Na afloop heb je dan de zuivere stoffen. Op macroniveau maak je gebruik van
verschil in stofeigenschappen om een mengsel te scheiden. De stoffen veranderen bij het
scheiden niet.
Verschil in deeltjesgrootte
Bij het scheiden van een suspensie gebruik je verschil in deeltjesgrootte, je gaat filtreren. De
vloeistof is het filtraat, en de vaste stof is het residu
Verschil in dichtheid
Bij suspensies kun je de stof laten bezinken. Dit proces kun je versnellen door het te
centrifugeren. Bij een emulsie ontstaat na enige tijd een tweelagensysteem. Deze kun je
vervolgens afschenken.
Verschil in kookpunt
Bij een oplossing kun je de stof indampen. Je kan ook gebruik maken van destillatie. De
vloeistof die wordt ingedampt wordt dan opgevangen. Het deel van het mengsel dat niet
verdampt is het residu. De opgevangen vloeistof is het destillaat. Mengsels van twee of meer
vloeistoffen kun je alleen scheiden als de kookpunten ver uit elkaar liggen.
Verschil in oplosbaarheid
Bij een mengsel van vaste stoffen kun je een oplosmiddel toevoegen, waar sommige stoffen
in oplossen, en anderen niet. Dit is extraheren. Het oplosmiddel is het extractiemiddel.
,Verschil in adsorptievermogen
Bij een oplossing kun je gebruik maken van adsorptie; je gebruikt actieve/fijn verdeelde
koolstof. De moleculen hechten zich aan het oppervlak van deze korrels. De koolstof is het
adsorptiemiddel
Verschil in adsorptievermogen en oplosbaarheid
Een scheidingsmethode die gebruik maakt van twee verschillen is
chromatografie. Denk aan papierchromatografie. Je kan uit kleine
hoeveelheden bepalen uit hoeveel stoffen het mengsel bestaat.
Sommige vloeistoffen lossen beter op in de loopvloeistof dan
anderen, en adsorberen misschien ook sterker aan het
papieroppervlak. Hier ontstaat een scheiding. Elke stof heeft bij een
bepaalde temperatuur en loopvloeistof een Rf-waarde. Deze lees je in
de afbeelding af. A = het begin en eind van afstand kleurstof. B = het
begin en eind van afstand loopvloeistof.
Scheikunde H1.3
Kenmerken van chemische reacties.
Voor chemische reacties zijn er een aantal algemene kenmerken te benoemen:
1. De beginstoffen verdwijnen en er ontstaan reactieproducten.
2. De totale massa beginstoffen is gelijk aan totale massa reactieproducten (wet van
behoud van massa).
3. Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaverhouding.
4. Er is altijd een reactietemperatuur nodig om de reactie te laten verlopen.
5. Er is een energie-effect. Soms komt er energie vrij, soms is er energie nodig.
Het energie-effect van een reactie
Alle stoffen bezitten een bepaalde hoeveelheid chemische energie. Een reactie waarbij
energie vrijkomt heet een exotherme reactie. Alle verbrandingsreacties zijn exotherm. Bij
een endotherme reactie nemen de beginstoffen energie op uit de omgeving om plaats te
kunnen vinden; er is een constante toevoer van energie nodig om de reactie te laten
verlopen.
Activeringsenergie
Voor elke chemische reactie is een bepaalde minimale temperatuur nodig; de
reactietemperatuur. Is de temperatuur lager, dan verloopt de reactie niet vanzelf. Om de
reactie te starten moet je dus eerst energie toevoegen om de stoffen op de
reactietemperatuur te brengen. Dit is de activeringsenergie. Bij exotherme reacties zal de
warmte die vrijkomt ervoor
zorgen dat de temperatuur
boven de reactietemperatuur
blijft. Bij endotherme reacties
moet je naast activeringsenergie
ook energie toevoeren om de
reactie op gang te houden.
, Energiediagrammen
Het energie-effect kun je weergeven in een energiediagram. Teken deze zoals bovenstaand;
let op:
- Energie op de y-as
- Beginstoffen, geactiveerde toestand, reactieproducten
- Endotherm; eind is hoger dan begin, of exotherm; begin is hoger dan eind
- Activeringsenergie (Eact) en reactie-energie
Scheikunde H1.4
Reactietijd en reactiesnelheid
De tijd die is verstreken tussen het mengen van beide stoffen en het einde van de reactie, is
de reactietijd. De reactiesnelheid is de hoeveelheid stof die per seconde en per liter ontstaat
of verdwijnt.
Welke factoren bepalen de snelheid van de reactie?
Er zijn 5 factoren die invloed kunnen hebben op de reactiesnelheid:
1. De verdelingsgraad; hoe groter de verdelingsgraad, des te sneller de reactie
2. Het soort stof
3. De concentratie; hoe hoger de concentratie, des te sneller de reactie
4. De temperatuur; hoe hoger de temperatuur, des te sneller de reactie
5. Een katalysator; een katalysator laat de reactie sneller verlopen, zonder zelf te
worden gebruikt. Een enzym versnelt biologische reacties.
Botsende deeltjes en reactiesnelheid
Om bovenstaande factoren te verklaren is het botsende-deeltjesmodel opgesteld. In
vloeibare en/of vaste fase kunnen de kleinste deeltjes van een stof mengen en dus botsen.
Als de botsing hard genoeg is, ontstaat er een effectieve botsing. Hoe meer botsingen, des te
sneller de reactie.
Invloed van de verdelingsgraad
Hoe groter de verdelingsgraad, des te groter is het contactoppervlak. Hierdoor kunnen er
meer botsingen plaatsvinden. Bij een maximale verdelingsgraad komen alle deeltjes in
contact. Wanneer de deeltjes op microniveau zijn gemengd, is het een homogeen mengsel.
Reacties waarbij stoffen zich niet in dezelfde fase verbinden, zijn de stoffen niet tot op
microniveau gemengd, en dus een heterogeen mengsel.
Invloed van de soort stof
Dit is niet te verklaren aan de hand van het botsende-deeltjesmodel, wel aan de hand van de
activeringsenergie. Bij bepaalde stoffen is er minder energie nodig om de geactiveerde
toestand te bereiken.
Invloed van de concentratie
Hoe meer deeltjes zich in een bepaald volume bevinden, des de groter is de kans dat deze
deeltjes botsen. Hiermee neemt ook het aantal effectieve botsingen toe.
Invloed van de temperatuur
Als de temperatuur wordt verhoogd, gaan de deeltjes sneller bewegen en dus wordt de kans
vergroot dan ze gaan botsen. De reactie kan ook heftiger worden, het percentage effectieve
botsingen neemt toe. Elke stijging van tien graden Celsius verdubbelt de reactiesnelheid
Invloed van de katalysator
