Ionen en zouten Naast de ongeladen atomen en moleculen bestaan er ook geladen deeltjes genaamd ionen. Ionen zijn deeltjes met meer of minder elektronen dan protonen. mlavd@BCEC

Ionen en zouten Het verschil tussen een atoom en een ion is het aantal elektronen (het aantal protonen en neutronen blijft gelijk) Ionen met te veel elektronen hebben een negatieve lading Ionen met te weinig elektronen hebben een positieve lading mlavd@BCEC

Ionen en zouten Een zout is opgebouwd uit: een positief én negatief ion De totale lading van een zout is neutraal Het aantal negatieve én positieve ladingen moet dus gelijk zijn mlavd@BCEC

Ionen en zouten Sommige metalen kunnen meerdere ionen maken Alléén bij deze ionen wordt ook de lading van het ion met een romeins cijfer (I, II, III, etc) vermeld in de naam om aan te geven welk ion het nu precies is !! Cu+ Cu2+ Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mn4+ Koper(I)-ion Koper(II)-ion Er zijn er meer, maar die zoek je maar op in je boek. Alle ionen die in je boek staan (pag 45+46+47) moet je kennen met de naam en de formule !! IJzer(II)-ion IJzer(III)-ion Mangaan(II)-ion Mangaan(IV)-ion mlavd@BCEC

Ionen en zouten: verhoudingsformule De formule van een zout wordt bepaald door de verhouding van de ionen waarbij de totale lading neutraal moet zijn !! Ax+ + By-  AyBx Voorbeeld: kaliumoxide: K+ + O2- 2x 1x Dus K2O Voorbeeld: calciumfosfaat Ca2+ PO43- 3x 2x dus Ca3(PO4)2 mlavd@BCEC

Ionen en zouten: verhoudingsformule Opgave: geef de verhoudingsformules van Magnesiumchloride Natriumhydroxide Mangaan(IV)fosfaat IJzer(II)nitraat IJzer(III)sulfaat Mg2+ en Cl- dus MgCl2 Na+ en OH- dus NaOH Mn4+ en PO43- dus Mn3(PO4)4 Fe2+ en NO3- dus Fe(NO3)2 Fe3+ en SO42- dus Fe2(SO4)3 Je ziet dat er in de formules van de zouten géén ladingen staan en in formules van de losse ionen wel !! mlavd@BCEC

Ionen en zouten: naamgeving Opgave: geef de namen van CaCl2 Calciumchloride CuOH Koper(I)hydroxide Mg3(PO4)2 Magnesiumfosfaat FeCl2 IJzer(II)chloride Fe2(SO4)3 IJzer(III)sulfaat mlavd@BCEC

Ionen en zouten: oplosbaarheid Lossen alle zouten op in water ?? Nee, niet allemaal, maar dat weet je hopelijk al !! Hoe weet je of een zout oplost in water ?? Binas Tabel 45 !! mlavd@BCEC

Ionen en zouten: oplosbaarheid Hoe werkt Binas Tabel 45 ?? 1: kijk welke ionen je hebt 2: kijk bij de combinatie van de ionen wat er staat: g : lost goed op en geeft geen neerslag m : lost matig op en geeft een neerslag s : lost slecht op en geeft een neerslag mlavd@BCEC

Ionen en zouten: oplosbaarheid Lost calciumnitraat op in water ? 1: Ca2+ en NO3- 2: g  lost goed op en geeft geen neerslag Tabel 45 NO3- Ca2+ g 3: Ca(NO3)2 (s) aq Ca2+(aq) + 2 NO3- (aq) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: oplosbaarheid Lost magnesiumhydroxide op in water ?? OH- Mg2+ s S  lost slecht op !! Mg(OH)2 aq lost niet op mlavd@BCEC

Ionen en zouten: ion-hydratatie Bij positieve ionen gaan de H2O moleculen met de – geladen O naar het ion zitten + mlavd@BCEC

Ionen en zouten: ion-hydratatie Bij negatieve ionen gaan de H2O moleculen met de + geladen H naar het ion zitten - mlavd@BCEC

Ionen en zouten: ion-hydratatie + - mlavd@BCEC

Ionen en zouten: neerslagen Als 2 zoutoplossingen gemengd worden kan er een neerslag ontstaan ! M.b.v. Binas tabel 45 kan je ‘voorspellen’ of dit wel of niet zal gebeuren g = goed oplosbaar/geen neerslag s = slecht oplosbaar/neerslag m = matig oplosbaar (misschien neerslag) r = reageert als er water bijkomt (+ H2O voor de pijl) o = ontleedt als er water bijkomt mlavd@BCEC

Ionen en zouten: neerslagen Bv: wat zal gebeuren als je natriumhydroxide-oplossing mengt met ijzer(III)nitraat-oplossing? Stap 1: Kijk of de zouten oplossen in water en noteer de ionen die je hebt in een tabel zoals in Binas tabel 45 NO3- OH- Na+ Fe3+ g g mlavd@BCEC

Ionen en zouten: neerslagen NO3- OH- Na+ Fe3+ g g g s Stap 2: noteer in de tabel de gegevens van Binas T45 bij de combinaties van al de ionen (g, m, s) Stap 3: noteer de neerslagvergelijking als er een m of s in de tabel voorkomt ! Fe3+(aq) + 3 OH-(aq)  Fe(OH)3 (s) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: neerslagen Opdracht 1: noteer alle oplosvergelijkingen als je de stoffen calciumnitraat en kaliumcarbonaat oplost in water Opdracht 2: noteer de neerslagvergelijking als je deze oplossingen dan mengt Oplossen: Ca(NO3)2 (s) aq Ca2+(aq) + 2 NO3-(aq) K2CO3 (s) aq 2 K+(aq) + CO32-(aq) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: neerslagen NO3- CO32- K+ Ca2+ g g g s Stap 1+2: noteer in de tabel de gegevens van Binas T45 bij de combinaties van ionen (g, m, s) Stap 3: noteer de neerslagvergelijking als er een m of s in de tabel voorkomt ! Ca2+(aq) + CO32-(aq)  CaCO3 (s) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassingen van neerslagen A: aantonen van ionen in een oplossing B: verwijderen van ionen uit een oplossing C: maken van vaste zouten uit 2 oplossingen mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Toon aan dat in een oplossing Cl- aanwezig is Stap 1: zoek in Binas een ion dat met Cl- een neerslag geeft  Ag+ Stap 2: losse ionen bestaan niet  voeg een oplossing toe van zilvernitraat Stap 3: oplosvergelijking AgNO3 (s) aq Ag+(aq) + NO3-(aq) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Stap 4: neerslagvergelijking Ag+(aq) + Cl-(aq)  AgCl(s)  Als neerslag dan was er Cl- aanwezig  Als geen neerslag dan was er geen Cl- mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Bepaal of er in een monster bariumnitraat óf ijzer(II)nitraat aanwezig is Stap 1: zoek in Binas een ion dat met één van beide ionen Ba2+ of Fe2+ wel een neerslag geeft en met het andere ion niet F- Fe2+ Ba2+ g s mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Stap 2+3: oplosvergelijking te gebruiken ion Na2SO4 (s) aq 2 Na+(aq) + SO4-2 (aq) Stap 4: neerslagvergelijking Ba2+(aq) + SO4-2(aq)  BaSO4 (s)  Als neerslag dan was er Ba2+ dus bariumnitraat aanwezig. Als geen neerslag dan was er geen Ba2+ maar Fe2+ dus ijzer(II)nitraat aanwezig mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Bepaal of in een monster calciumchloride of ijzer(II)sulfaatheptahydraat aanwezig is Stap 0: Bepaal m.b.v. Binas welke kleur deze stoffen hebben  dit is al een belangrijke aanwijzing Stap 0: CaCl2 = wit en FeSO4·7 H2O = groen mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing A aantonen van ionen Stap 1: zoek in Binas een ion dat met één van beide ionen wel een neerslag geeft en met het andere ion niet NB: eventueel ook kijken naar kleuren van neerslagen SO42- OH- Fe2+ Ca2+ g s (groen) m s (wit) mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing B verwijderen van ionen Stap 2+3: oplosvergelijking te gebruiken ion NaOH (s) aq Na+(aq) + OH- (aq) Stap 4: neerslagvergelijking Fe2+(aq) + 2 OH-(aq)  Fe(OH)2 (s)  Als groen neerslag dan was er Fe2+ dus ijzer(II)sulfaatheptahydraat aanwezig. Als wit neerslag dan was er geen Fe2+ maar Ca2+ dus calciumchloride aanwezig mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing C maken van vaste zouten Maak, uitgaande van 2 andere goed oplosbare zouten, het slecht oplosbare zout zilverchloride Stap 1: zilverchloride = AgCl  nodig Ag+ en Cl- Stap 2: zoek goed oplosbare ioncombinaties met Ag+ en Cl-  nodig AgNO3 en NaCl mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing C maken van (slecht oplosbare) vaste zouten Stap 3: oplosvergelijkingen AgNO3 (s) aq Ag+(aq) + NO3-(aq) NaCl(s) aq Na+(aq) + Cl-(aq) Stap 4: meng beide oplossing en geef de kloppende neerslagvergelijking Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) Stap 5: filtreer  residu is gewenste stof en filtraat is ‘afval’ mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing C maken van (goed oplosbare) vaste zouten Maak, uitgaande van 2 andere goed oplosbare zouten, het goed oplosbare zout natriumchloride Stap 1: natriumchloride = NaCl  nodig Na+ en Cl- Stap 2: zoek goed oplosbare ioncombinaties met Na+ en Cl- maar die met elkaar juist weer neerslaan en te filtreren zijn  nodig Na2SO4 en BaCl2 mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing C maken van (goed oplosbare) vaste zouten Stap 3: oplosvergelijkingen Na2SO4 (s) aq 2 Na+(aq) + SO42-(aq) BaCl2(s) aq Ba2+(aq) + 2 Cl-(aq) Stap 4: meng beide oplossing en geef de kloppende neerslagvergelijking Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4 (s) Stap 5: filtreer  filtraat is gewenste stof en residu is ‘afval’ mlavd@BCEC

Ionen en zouten: toepassing C maken van (goed oplosbare) vaste zouten Stap 6: damp het filtraat in en geef de kloppende indampvergelijking Na+(aq) + Cl-(aq)indampen NaCl (s) mlavd@BCEC

Kristalwater Sommige zouten nemen water op in hun kristalrooster voordat ze oplossen in water. Dit water noemen we dan kristalwater en de zouten noemen we hydraten. Bv: soda = natriumcarbonaat decahydraat Na2CO3 • 10 H2O mlavd@BCEC

Kristalwater Bij het toevoegen van water aan natriumcarbonaat zal eerst een hoeveelheid water opgenomen worden in het rooster: Na2CO3 (s) + 10 H2O(l)  Na2CO3 • 10 H2O(s) Als er meer water wordt toegevoegd zal het zout-hydraat oplossen: Na2CO3 • 10 H2O aq 2 Na+ + CO32- + 10 H2O mlavd@BCEC

Kristalwater Omgekeerd: Bij het indampen van een oplossing zal eerst het water buiten het rooster verdwijnen: 2 Na+(aq) + CO32-(aq) indampen Na2CO3 • 10 H2O(s) Als er verder verhit wordt zal ook het kristalwater verdampen: Na2CO3 • 10 H2O ΔT Na2CO3 (s) + 10 H2O(g) mlavd@BCEC

Kristalwater Bereken hoeveel moleculen kristalwater in het onderstaande zout per deeltje koper(II)sulfaat zitten Schotel : 100 g Schotel + zout : 349,6 g Schotel + zout na verhitten: 259,6 g mlavd@BCEC

Kristalwater CuSO4 : water = 6,02*1023 : 30,1*1023 = 1 : 5 Bereken hoeveel moleculen kristalwater in het onderstaande zout per deeltje koper(II)sulfaat zitten Schotel : 100 g Schotel + zout : 349,6 g Schotel + zout na verhitten: 259,6 g Zout + water = 349,6 – 100 = 249,6 g water = 349,6 – 259,6 = 90 g zout = 259,6 – 100 = 159,6 g zout = 159,6 g  159,6/(159,6*1,66*10-24 g/deeltje) = 6,02*1023 deeltjes CuSO4 water = 90 g = 90/(18*1,66*10-24 g/molecuul) = 30,1*1023 moleculen CuSO4 : water = 6,02*1023 : 30,1*1023 = 1 : 5 mlavd@BCEC

Hard water Neerslag zonder zouten Water neemt zouten op uit de omgeving en als het door de bodem naar het grondwater gaat. mlavd@BCEC

Hardheid van water : gevolgen 1 : Zeep schuimt minder en werkt slechter. 2: Grauwsluier op kleding 3 : Kalkaanslag op verwarmingselementen geeft hogere slijtage en kosten mlavd@BCEC

Hardheid van water: ontharden Toevoegen chemicaliën (wasver– zachters) reageren met Ca2+ / Mg2+ Toepassen ionenwisselaars Ca2+ / Mg2+ wisselen voor Na+ mlavd@BCEC

Water: vervuiling + = mlavd@BCEC

Water: afvalwaterzuivering Ons afvalwater wordt in grote zuiveringsinstallaties (bv in Kerkrade en Hoensbroek) o.a. door bacteriën gereinigd. In deze zuiveringsinstallaties wordt eerst het grove vuil tegengehouden door grote ‘zeven’ en de rest van het afvalwater gaat naar bakken waar miljarden bacteriën in leven. Deze bacteriën eten het vuil op en zetten het om in ongevaarlijke stoffen. mlavd@BCEC

Water: afvalwaterzuivering Kerkrade Schaes-berg Eygels-hoven Spekholzer- heide Afvalwater uit een groot gebied wordt verzameld en in 1 afvalwaterzuivering gereinigd mlavd@BCEC

Water: afvalwaterzuivering Kerkrade mlavd@BCEC

Water: afvalwaterzuivering Hoensbroek 2: staafrooster voor verwijderen grof vuil (plastic zakken, stukken hout, etc) 3: vijzels brengen het water naar het hoogste punt, het water gaat verder door de installatie o.i.v. de zwaartekracht 4: zandvanger voor verwijderen het zwaardere vaste materiaal mlavd@BCEC

6: Beluchters brengen de benodigde O2 in het water. 5: lichter materiaal  oxydatiesloten. Bacteriën (miljarden/liter) breken in 48-72 uur tijd het opgeloste vuil af. Hiervoor is veel O2 in het water nodig dat er kunstmatig ingebracht moet worden. 6: Beluchters brengen de benodigde O2 in het water. 11: de slibindikker voert het overschot aan bacteriën (die zich heel snel delen en dus vermenigvuldigen en voortplanten af. 12: in de slibdroogbakken wordt nog wat kunstmest toegevoegd aan het slib waardoor nog minder water in het slib komt te zitten en het slib droger wordt. 7: Nabezinkbassins scheiden het slib (bacteriën) van het gereinigde water 8: slibretourvijzels brengen de bacteriën terug naar 5: de oxydatiesloten zodat ze opnieuw aan de slag kunnen met nieuw vuil 9: gezuiverd water gaat naar de Caumerbeek (10) en verder naar de Geleenbeek mlavd@BCEC

Water: afvalwaterzuivering Het slib kan daarna normaal gesproken in de landbouw weer als mest gebruikt worden. De planten nemen het op en die eten wij of het vee (die wij later weer eten) later weer op dus eigenlijk we eten onze eigen……. mlavd@BCEC