Wetenschappelijk onderzoek naar chemische formules

Wetenschappelijk onderzoek Stand van zaken: Onderzoek naar chemische reacties Hoeveelheid betrokken stoffen (één  meer) ENKELVOUDIGE STOFFEN Welke stoffen reageren ELEMENTENTHEORIE Elementenanalyse KOMMAFORMULES

Wetenschappelijk onderzoek Wetenschap levert kennis en inzicht (regelmatigheden) op ZUIVER (interesse, nieuwsgierigheid) TOEGEPAST (toepasbaar in maatschappij)

Wetenschappelijk onderzoek

Wetenschappelijk onderzoek Waarneming Zelfde kommaformules Kwantitatieve gegevens verzamelen Massaverhoudingen en volumeverhoudingen bepalen = regelmaat van Gay-Lussac Hypothese: Gasvormige stoffen reageren in volumeverhoudingen van gehele getallen V = m / d Verifiëren

Reacties met gassen Ho + Clo  H,Cl No + Oo  N,O N,O + Oo  N,O No + Ho  N,H H,O  Ho + Oo = 1 : 1 : 2 = 2 : 1 : 2 = 1 : 3 : 2 = 2 : 2 : 1 Regelmaat van Gay-Lussac blijkt te kloppen

Wetenschappelijk onderzoek

Reacties met gassen Ho + Clo  H,Cl No + Oo  N,O N,O + Oo  N,O No + Ho  N,H H,O  Ho + Oo = 1 : 1 : 2 = 2 : 1 : 2 = 1 : 3 : 2 = 2 : 2 : 1 Regelmaat van Gay-Lussac blijkt te kloppen Wet van Gay-Lussac

Formules Hoe kunnen we de wet van Gay-Lussac gebruiken voor chemische formules? Letten op de hoeveelheid element per liter gasvormige stof

Formules Voorbeeld reactie: de vorming van waterstofchloride Ho + Clo  H,Cl Volumeverhouding 1 : 1 : 2 1 Ho + 1 Clo  2 H,Cl 1 portie element H 0,08 gram / L 0,04 gram / L 2 porties element H

Formules Door in porties te redeneren kunnen we chemische formules aanpassen met kwantitatieve gegevens (=aantal porties element / L) H2 en H1Cl1 en index 1 wordt vaak niet vermeld H2 en HCl

zegt iets over de hoeveelheid element Formules De hoeveelheid element v/e stof veranderd nooit. Dus: H2 is altijd H2 INDEX zegt iets over de hoeveelheid element

Formules Consequentie: uit 1 L H2 kan nooit 3 L nieuw gas ontstaan.

Formules Nog een keer: 1 N2o + 3 H2o  2 N,H 2 N1H3

Formules Naamgeving Triviaal (bijv: chloroform) Kan geen formule afleiden m.b.v. naam Systematisch (= volgens systeem / afspraak) Bij verbinding van 2 niet-metaal elementen Nummerieke voorvoegsels (mono, di, tri,…) Mono vooraan wordt weggelaten

Formules Hoe dan het (gas)volume te bepalen van vloeistoffen / vaste stoffen. (bijv. alcohol en jood) “LITER”MASSA LITERMASSA gassen vloeistoffen / vaste stoffen Pa * Va = Pb * Vb Ta Tb MASSA BEPALEN + 1,27 gram VERDAMPEN en OMREKENEN

Formules Hoe dan als je stoffen niet kunt verdampen? (Bijvoorbeeld suiker, thermolyse) Toevalligheid: v.p.v. Oplossen van 1 liter gas in 1 liter water levert een v.p.v. van -0,75 °C. V.P.V = -0,75.Volume Volume = V.P.V / -0,75

Formules Toepassing: Het oplossen van 14,1 gram suiker levert een V.P.V van -0,75. Volume = -0,75 / -0,75 = 1,0 L Dus “liter”massa suiker is 14,1 g/L.

Formules Hoe nu naar de formule van suiker? C,H,O + 24 O  24 O 11 O C,H,O + O2  CO2 + H2O 10 g 11,1 g 15,4 g 5,7 g 10 / 14,1 11,1 / 1,31 15,4 / 1,80 5,7 / 0,73 0,71 8,5 8,5 7,8 1 12 12 11 C,H,O + 24 O  24 O 11 O 12 C 22 H C12H22O11

De mol Alles afleiden met gassen of omrekenen naar gassen met “liter”massa. Omzeilen: andere terminologie Vergroten elementporties (g/L) naar (g / 24,5 L) of (g/mol)

De mol Cl O Waarom 24,5 liter? Deze hoeveelheid is de elementmassa N H (Zie TUE tabel 7 of BINAS) Element Kleinste portie (g/ L) (g / mol) Cl 1,45 35,5 O 0,655 16 N 0,57 14 H 0,0408 1

De mol MOL vast, vloeibaar, gas gassen 24,5 liter gas x gram stof (bij 25 °C) x gram stof Molmassa Elementmassa Molvolume Molair volume

De mol Porties (=mol) oplossen. 1 mol stof oplossen in 1 liter = 1 molair 1 molair = 1 M.

Reactievergelijking Reactieschema zonder kwantitatief elementbehoud: NO + O2  N2O4 dus: 2 NO + 1 O2  1 N2O4 Index = hoeveelheid element per mol Coëfficiënt: hoeveelheid mol stof

Chemisch rekenen Zelf molverhouding afleiden uit reactieschema is kloppend maken. Dus: Ken je chemische formules! Uit de molverhouding kan men de massaverhouding bepalen en daarmee rekenen = chemisch rekenen!

Chemisch rekenen Bijv: Hoeveel gram CO2 ontstaat bij de verbranding van 100 gram methaan? C1H4 + O2  CO2 + H2O 1 C1H4 + 2 O2  1 CO2 + 2 H2O 16 gram 64 gram 44 gram 36 gram 100 gr x gram X = (100 * 44) / 16 X = 275 gram

Chemisch rekenen Bijv. Hoeveel ijzeroxide is nodig bij de productie van 1 ton ijzer? Fe2O3 + C  Fe + CO2 2 Fe2O3 + 3 C  4 Fe + 3 CO2 1422 kg 1000 kg x 159,8 / 55,9 x (2/4) 8,9 kmol 17,9 kmol