Hoofdstuk 2. Bouwstenen van stoffen

2.1 Model Weergave van de werkelijkheid hoe wij denken dat hij is

2.2 De bouw van een atoom Griekse oudheid Alle materie is opgebouwd uit een mengsel van: aarde, water, lucht en vuur Als iets in de vloeibare fase was bestond het dus vooral uit water Als iets in de vaste fase was bestond het dus vooral uit aarde Vijfde eeuw voor Christus Als iets in van de vaste fase naar de vloeibare fase ging (of andersom) werd dus een deel van de aarde omgezet in water (of andersom)

Atoombouw: Middeleeuwen Als iets scherp smaakte bestond het uit puntige deeltjes Als iets in de vloeibaar fase was bestond het uit ronde deeltjes die langs elkaar konden rollen Als iets in de vaste fase was bestond het uit harde vaste blokjes die niet langs elkaar konden schuiven mlavd@BCEC

Stoffen Voor iedere stof bestaat er één molecuulsoort Moleculen bestaan uit nog kleinere deeltjes: atomen (atoom = ondeelbaar)

Atoommodel van Dalton Een atoom is een massief bolletje. Het atoom video

Het Atoommodel van Rutherford Een atoom bestaat uit een positieve (massieve) kern met protonen en neutronen en een negatieve elektronenwolk met elektronen. Elektronenwolk Gebied waarin de kans om een electron aan te treffen groter dan 90% is.

Let op! Tussen kern en elektronenwolk zit niets, alleen lege ruimte.

Grootte pyramide van cheops : aarde = kern : atoom atoom : pingpongbal = tennisbal : aarde

Bouwstenen van atomen massa (u) lading plaats Aantal is gelijk aan: Proton (p+) 1,0 1+ kern Atoomnummer Neutron (n0) Massagetal - atoomnr. Elektron (e-) 1- rond de De neutronen fungeren als een soort lijm tussen de protonen, die elkaar anders zouden afstoten.

Het atoommodel van Bohr Elk atoom bestaat uit een kern (p+ + n0) met daarom heen maximaal 7 banen/ schillen, waarin e- geplaatst worden, van binnen naar buiten. Niels Bohr berekende dat de elektronen niet zo maar in een wolk om de kern zaten, maar dat deze in vaste banen om de kern cirkelde.

Het opvullen van de schillen: Nr. van de schil naam Max. aantal e- 1 K 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 6 P 7 Q

Atoomnummer Het atoomnummer = aantal p+ Een atoom is neutraal dus: aantal p+ = aantal e- (tabel 25 40A of 99 BINAS)

Massagetal Het massagetal = aantal p+ + aantal n0 (tabel 25 BINAS) Aantal n0 = massagetal – atoomnummer Geen eenheid Eén atoomsoort kan verschillende massagetallen hebben

Schrijfwijze MassagetalSymbool atoomnummer òf Symbool-massagetal He- 4

Isotopen Atomen van dezelfde soort maar met een ander massagetal Of: Hetzelfde aantal protonen maar een verschillend aantal neutronen Wat is het verschil tussen: massagetal 25 en massagetal 27?

Teken het natrium atoom volgens Rutherford Gegeven: 2311Na 11e- 11 p+ 12 n0 11 = atoomnummer 23 = massagetal

2.3 Het periodiek systeem Horizontale rijen heten perioden. Verticale kolommen heten groepen. Het nummer van de periode is het aantal bezette banen. Het nummer van de hoofdgroep is het aantal e- in de buitenste baan.

Hoofdgroep 1: de alkalimetalen Hoofdgroep 2: de aardalkalimetalen Hoofdgroep 7: de halogenen Hoofdgroep 8: de edelgassen Periodiek systeem Atoombouw

Edelgassen reageren nooit. Edelgassen staan in groep 8 in het P.S.. Dit betekent dat ze 8 e- in de buitenste baan hebben (behalve helium die heeft één baan en slechts 2 e-). Alle andere elementen willen wel reageren en willen net als een edelgas 8 e- in de buitenste schil proberen te krijgen.

Dit is het streven naar een edelgasconfiguratie (verdeling) met andere woorden alle elementen willen een elektronenverdeling net als bij een edelgas. Dit streven wordt de octetregel genoemd.

2.4 Ionen (atomen met een lading) Positief ion (metaal): Ontstaat als een atoom elektronen kwijtraakt Negatief ion (niet- metaal) Ontstaat als een atoom elektronen opneemt

Ionen Enkelvoudige ionen Bestaan uit één atoomsoort Samengestelde ionen Bestaan uit meerdere atoomsoorten aan elkaar De namen van alle (samengestelde) ionen moet je uit je hoofd leren!

Positief enkelvoudig Negatief enkelvoudig Ag+ zilver- ion H- Hydride-ion Ni2+ nikkel- ion F- Fluoride-ion Cr3+ chroom- ion Cl- Chloride-ion Zn2+zink- ion Br- Bromide-ion Hg+ kwik(I)- ion I- Jodide-ion Hg2+ kwik(II)- ion O2- oxide-ion S2- sulfide-ion

Kwik koopt lopend tien ijzjes! Uit sommige metalen kunnen meerdere verschillende ionen ontstaan. Bij de naamgeving gebruik je dan een Romeins cijfer B.v. Fe2+ : ijzer (II)ion Fe3+ : ijzer (III)ion

Samengestelde ionen (Tabel 66B) NH4+ Ammonium- ion OH- Hydroxide-ion NO2- Nitriet-ion NO3- Nitraat-ion ClO3- Chloraat-ion CH3COO- Acetaat-ion SO32- Sulfiet-ion SO42- Sulfaat-ion

CO32- carbonaat-ion HCO3- Waterstofcarbonaat-ion CrO42- Chromaat-ion PO43- Fosfaat-ion C2O42- Oxalaat – ion SiO32- Silicaat- ion

Opmerking: De lading van een ion noemen we de elektrovalentie ofwel valentie

2.5 De massa’s van atomen, moleculen en ionen. 1 u = atomaire massaeenheid= 1,66 . 10-27 kg De atoommassa’s kun je vinden in BINAS tabel 99

Nauwkeurigheid Toevalllige fouten: - afleesfout Systematische fouten: - glaswerk

Optellen en aftrekken Antwoord in het getal met het kleinste aantal cijfers achter de komma. Bijvoorbeeld: 1,98 + 0,6 = 2,6

Vermenigvuldigen en delen Antwoord in getal met kleinste aantal significante cijfers in totaal Nul aan het begin telt nooit mee! Voorbeeld: 2,6 / 1,338= 1,9

Tips: Bij een combinatie van optellen/ aftrekken met vermenigvuldigen/ delen, dan moet je eerst het resultaat van optellen/ aftrekken afronden Alle andere gevallen de tussenantwoorden met alle cijfers overnemen Wetenschappelijke notatie

Afspraak Kijk in de vraag naar het kleinste aantal significante cijfers en rond hier je antwoord op af.

Relatieve Atoommassa (Ar) Massa van een atoom uitgedrukt in de atomaire massa eenheid u. Atoommassa hangt af van twee factoren: - de massa van de afzonderlijke isotopen - de percentages waarin de verschillende isotopen voorkomen

Gewogen gemiddelde-1 Magnesium heeft volgens Binas een atoommassa (A) van 24,31 u. Hoe kan dat? Mg- 24 78,99% 23,98505 u Mg- 25 10.00% 24,98584 u Mg- 26 11,01% 25,98260 u

Gewogen gemiddelde-2 De massa van 100 Mg-atomen bedraagt: 78,99 x 23,98505 = 1,895 ∙ 103 u 10,00 x 24,98584 = 249,9 u 11,01 x 25,98260 = 286,1 u 2430,6 u De massa van 1 atoom bedraagt dan: : 100 = 24,31 u

Molecuulmassa (Mr) De som van de (gemiddelde) atoommassa’s van alle atomen die in een molecuul voorkomen

Ionmassa De ionmassa is gelijk aan de massa van de atoomsoort(en) waaruit het ion is ontstaan. De lading telt niet mee. Voorbeeld: Bereken de ionmassa van het NH4+ - ion: 1 x N= 1 x 14,01= 14,01 4 x H= 4 x 1,008= 4,032 + Ionmassa= 18,04 u

2.6 De eenheid mol Een mol is een afspraak voor een bepaalde hoeveelheid moleculen (6∙1023) In een mol suiker zitten evenveel moleculen als in een molecuul water. Suikermoleculen zijn zwaarder dus een mol suiker weegt zwaarder dan een mol water.

Molaire Massa (M) De massa van 1 mol stof in gram Eenheid: g ∙ mol-1 Tabel 98

Omrekenen van g naar mol De molaire massa van NH3 is 17 g∙mol-1 Hoeveel mol is 51 gram? mol NH3 1.0 x gram NH3 17 51

Omrekenen van mol naar g De molaire massa van H2O2 is 34 g ∙ mol-1 Hoeveel gram is 5 mol H2O2? mol H2O2 1.0 5 gram H2O2 34 x

Omrekenen van L naar (k)g Dichtheid (kg ∙ m-3) Kg ∙ m-3 = g ∙ l-1 (Onthouden!) Hoeveel gram weegt 5.00 liter water? massa water (g) 0.998 ∙ 103 x volume water (l) 1.00 5.00

2.7 Massapercentage Bereken het massapercentage koolstof in koolstofdioxide. massa CO2 (u) 44.0 100.0 massa C (u) 12.01 x Percentage: aantal delen per honderd