Anorganische chemie Dr. E. Vanecht ANOR I Anorganische chemie Dr. E. Vanecht Alle figuren uit deze presentatie komen uit J.E. McMurry, R. C. Fay, Chemistry, 6th international edition, Pearson

Begineisen kennis verworven in HAVO kennis verworven in CBIN I kennis verworven in CHEM I & II

Waarom dit vak? Anorganische scheikunde synthese en eigenschappen van anorganische en organometaalverbindingen omvat alle chemische verbindingen uitgezonderd de ontelbare organische verbindingen (C-H) scheiding tussen organisch en anorganisch is niet absoluut en er is heel wat overlap anorganische verbindingen hebben toepassingen in elk aspect van de chemische industrie – waaronder katalyse, materiaalkunde, pigmenten, surfactanten, coatings, medicijnen en landbouw

Binnen 6 weken 1) Welke van de complexen (η5-Cp)FeCl(CO)2 en (H)Rh(CO)(PPh3)3 zal reactiever zijn als katalysator. Leg met behulp van het tellen van de elektronen duidelijk uit waarom. 2) Geef de molecuulformule met bijbehorende lading van het volgende silicaat: 3) Teken de structuur van zuurstof en van zwavel, zoals ze in de natuur voorkomen. Leg uit waarom de structuur er zo uit ziet en leg uit waarom de structuur verschillend is. 4) De atoomstraal van Mg0 is 150 pm terwijl de ionstraal van Mg2+ slechts 86 pm is. Geef ten minste twee goede redenen om dit te verklaren. 5) Beschrijf de geometrie van de volgende moleculen en geef aan welk hybride orbitaal door het centrale atoom gebruikt wordt. GeBr4 & CO32– Geen PS tijdens tentamen

Leermiddelen Theorieboek: J. E. McMurry, R.C. Fay, Chemistry, 6th edition, Pearson Blackboard: Sheets + Opgaven Gastcollege – Dr. Zeger Vroon – Zonnecellen week 3 - vr Gastcollege – Dr. Pieter Thyssen – Het periodiek week 4 - di systeem der elementen Verplichte aanwezigheid gastcollege’s

Studierooster McMurry, 6e editie Week HC WC (even opgaven) 1 § 5.14, 6.2-6.6, 18.1, 6.9, 6.10 5.86-5.93, 6.30-6.57, 6.72-85 2 § 18.2-18.8 18.22-18.69 3 § 18.9-18.13 18.70-18.95 4 § 19.1-19.3 19.32-19.55 5 § 19.5-19.6 19.68-19.79 6 § 19.10-19.12 19.96-19.113

Studie-aanpak Per week één gecombineerd hoor/werkcollege gegeven (1,5 uur) Zelfstudie - voor het begin van de les de paragrafen uit het boek doorlezen In hoorcollegevorm (30 min) - de theorie op hoofdlijnen besproken worden - onderlinge samenhang van de leerstof - hoofd- en bijzaken onderscheiden Werkcollege (60 min) : - toepassingen en kwantitatieve berekeningen tijdens het werkcollege - in kleine groepjes of individueel aan opgaven werken - alleen opgaven die veel problemen opleveren klassikaal - vragen stellen over onduidelijkheden uit de hoorlessen - opgaven die niet zijn gemaakt tijdens WC thuis verder afwerken

Afspraken Geen mobieltjes, geen laptops (tablet oké) Stil zijn als ik spreek Opletten en actief meewerken Passief achteroverleunen = buiten Ik steek enkel energie in gemotiveerde studenten. De rest hoort hier niet thuis.

Week 1. hoofdgroep metalen ANOR1 Week 1. hoofdgroep metalen

Anorganische verbindingen Meestal ionverbindingen, vb MgCl2, Na2O Ionen beschreven door hun oxidatietoestand Het gemak waarmee ionen gevormd kunnen worden uit hun neutraal element kan worden afgeleid uit hun ionisatiepotentiaal (kationen) en hun elektronenaffiniteit (anionen). Belangrijke klassen van anorganische zouten zijn de oxiden, de carbonaten, de sulfaten en de haliden. De meeste anorganische verbindingen worden gekarakteriseerd door een hoog smeltpunt. Hoog smeltpunt owv?

Periodiek systeem CBIN – opbouw PS – elektronenconfiguraties (orbitalen) – bepalen de eigenschappen van de elementen PS: Systematische weergave van alle scheikundige elementen. Chemische en fysische eigenschappen van de elementen in kaart gebracht en zelfs voorspelt. Tabel van Mendelejev Op volgorde van atoomnummer Elementen uit dezelfde periode naast elkaar staan Elementen uit dezelfde groep boven elkaar. Tevens staan de elementen die tot hetzelfde blok bij elkaar in de buurt. http://www.systeemderelementen.nl/

1896

Chapter 5, Figure 5.17

Chapter 6, Table 6.1

Chapter 5, Figure 5.1

Trends in het periodiek systeem ↓ atoom straal groter → atoom straal kleiner ↓ Zeff kleiner (effective nuclear charge) → Zeff groter ↓ ionisatie energie lager → ionisatie energie hoger ↓ electronegativiteit lager → electronegativiteit hoger

Chapter 5, Unnumbered Figure 2, Page 177

Chapter 6, Figure 6.1

Chapter 6, Figure 6.3

Zeff: https://www.youtube.com/watch?v=_zoWQcpmAXM Chapter 6, Figure 6.5 Zeff: https://www.youtube.com/watch?v=_zoWQcpmAXM

Samenvatten  OCTET-regel Groep 1A elementen hebben relatief lage Ei1 Groep 1A elementen hebben relatief lage Ei1 en Ei2 Groep 7A elementen hebben een grote negatieve Eea Groep 8A elementen (edelgassen) zijn in wezen inert  OCTET-regel Uitzonderingen voornamelijk in periode 3 en verder.

Chapter 19, Figure 19.2

Trends in electronegativiteit → Electronegatieviteit groter ↓ Electronegativiteit kleiner

Trends in metaal karakter → minder metaal karakter ↓ sterker metaal karakter s-blok p-blok d-blok f-blok

Metalen Chemische eigenschappen kleine elektronegativiteit - binden elektronen niet sterk aan de kern vormen daardoor gemakkelijk positief geladen ionen en kunnen reageren met stoffen die negatief geladen ionen vormen, waarbij een zout gevormd wordt. chemisch stabiel. Echter, alkalimetalen en aardalkalimetalen zijn zeer reactief. Fysische eigenschappen glimmend uiterlijk hoge taaiheid + vervormbaar meestal een hoog smeltpunt goede geleiders van warmte en elektriciteit Deze eigenschappen zijn hoofdzakelijk het gevolg van het feit dat de elektronen op de buitenste elektronenschil zeer los gebonden zijn. In een metaalkristal worden deze valentie-elektronen dan ook gedeeld over de atomen in het volledige kristalrooster, zodat sprake is van een gemeenschappelijke elektronenwolk (valentieband).

Hoofdgroep metalen: bindingen ∆EN groot ionenbinding ∆EN klein polaire covalente binding ∆EN ~ 0 covalente binding Verschil tussen ionen en covalente bindingen herkenbaar door middel van smeltpunten! VB. Smeltpunt NaCl = 801 °C VB. Smeltpunt CCl4 = – 22.9 °C

Hoofdgroep metalen: bindingen Trends: metaal + niet-metaal ionen niet-metaal + niet-metaal covalent VB. Verbindingen met waterstof: NaH of CaH2 = ion (vast bij RT) CH4 of NH3 = covalent (gas bij RT) VB. Verbindingen met zuurstof MgO = ion (2852 °C) SO3 = covalent (Tm = 16.8 °C)

Hoofdgroep metalen: bindingen

Groep 1A. Alkali metalen Li Na K Rb Cs Fr https://www.youtube.com/watch?v=pkcJEvMcnEg – Nirvana-Lithium – lithiumcarbonaat Li2CO3 gebruikt als stemmingsstabilisator bij bipolaire stoornis

Groep 1A. Alkali metalen Kleinste ionisatiepotentiaal in het PS door de ns1 electronen configuratie Sterkste reductors Zachte metalen Li Na K Rb

Groep 1A. voorkomen Zuivere alkalimetalen zijn erg reactief daarom: komen ze alleen als zout voor in de natuur worden ze in pure vorm in olie bewaard Fr komt in de natuur zo niet voor en is sterk radioactief Isolatie vindt plaats dmv: Na/Li: electrolyse K resp. Rb/Cs: reductie met Na resp. Ca http://www.systeemderelementen.nl/

Groep 1A. reacties Halogenen (X = F, Cl, Br, I) H2 en N2 Voor de reacties geldt: Cs>Rb>K>Na>Li Halogenen (X = F, Cl, Br, I) H2 en N2 metaalhalide metaalhydride Lithiumnitride

Groep 1A. reacties Zuurstof: algemeen snelle reacties! metaaloxide metaalperoxide metaalsuperoxide Oxidatiegetal zuurstof?

Groep 1A. reacties Water: altijd heftige reacties! NH3 http://www.youtube.com/watch?v=uixxJtJPVXk naam alkali metaal Bij lage T ontstaan blauwe oplossingen die opgeloste vrije elektronen bevat = extreem sterke reductor!

Groep 2A: aardalkali metalen Be Mg Ca Sr Ba Ra

Groep 2A: aardalkali metalen +2 oxidatie toestand door ns2 configuratie Iets harder dan de 1A metalen Minder reactief met zuurstof en water, maar nog reactief genoeg om enkel als zout in de natuur voor te komen.

Groep 2A. voorkomen In de natuur als zout gevonden. Voornamelijk als MCO3 Ra komt voor met uranium en is sterk radioactief Isolatie vindt plaats dmv: Be: reductie met Mg Mg: electrolyse Ca/Sr/Ba: reductie met Al http://www.systeemderelementen.nl/

Groep 2A. reacties Vergelijkbaar met de 1A metalen, alleen als +2 ipv +1 zout http://www.youtube.com/watch?v=B2ZPrg9IVEo

Opgaven: Werkcollege: 6.1-6.12 + 6.16-6.19 + 6.76 + 6.77 + 18.1 + 18.22-18.36 (even, niet 32)