Chemisch rekenen voor oplossingen Hfst 3.8 t/m 3.11

3.8 Stoichiometrie binnen oplossingen HCl + NaHCO3 → NaCl + H2O + CO2 Er is 18,0 ml 0,100 M HCl. Hoeveel ml 0,125 M NaHCO3 is nodig om het zuur te neutraliseren? -------------------------------------------------------------------------------------------------- hoeveel (L) ml is dat van de 0,125 M NaHCO3 oplossing VB aantal mol HCl (mol) = M (mol/L) × V (L) = 0.100 M × 0,018 L = 1.8 × 10-3 mol dus 1.8 × 10-3 mol NaHCO3 nodig [1 op 1] om HCl te neutraliseren aantal mol verbinding (mol) Molariteit M (mol/L) Volume (L) = = = 0.0144 L = 14.4 mL 1.8 × 10-3 mol 0.125 M

Een oplossing maken met een exact bekende concentratie I: - exact afwegen van de stof - exact aanvullen tot een bepaald volume (in een maatkolf) II: snel (en minder nauwkeurig) een oplossing maken en daarna m.b.v. titratie de exacte conc. bepalen

3.9 Titratie Titratie: Het bepalen van de concentratie van een oplossing (bijv. HCl) d.m.v. het toevoegen van een standaardoplossing (bijv. NaOH) met een bekende concentratie m.b.v. een buret zodat het toegevoegde volume nauwkeurig kan worden bepaald. Een indicator wordt aan de te bepalen oplossing toegevoegd om te kunnen bepalen wanneer de reactie afloopt. fenolftaleïne Zuur (kleurloos) Base (roze) NaOH toevoegen tot roze gloed ontstaat.

3.10 Titratie 48,6 ml 0,100 M NaOH is nodig om 20,0 ml HCL te titreren ( lees neutraliseren). Wat is de molariteit van de HCl opl. ??? 1: Reken het aantal mol NaOH uit .............. 4,86 x 10-3 mol 2: Hoeveel mol HCl was er aanwezig? 3: Bereken de molariteit van de HCl opl. ............ 0,243 M HCl

3.11 % composition en empirische formules * %composition (relatieve atoommassa) = relatieve massa van een element binnen een molecuul * Empirische formule = formule, die de verhouding weergeeft van het aantal atomen binnen een molecuul (bijv. glucose = CH2O) * Molecuulformule = formule die het daadwerkelijke aantal atomen binnen een molecuul weergeeft (bijv. glucose = C6H12O6) I II I Een molecuul bevat 84,1% C en 15,9% H. Doe alsof het om 100 g gaat. Dan heb je 84,1 g C en 15,9 g H Bereken m.b.v. de molmassa van deze elementen het aantal molen: 7,00 mol C en 15,8 mol H Bepaal de coëfficiënten door te delen door het kleinste getal C1H2.26

3.10 % composition en empirische formules * %composition (relatieve atoommassa) = relatieve massa van een element binnen een molecuul * Empirische formule = formule, die de verhouding weergeeft van het aantal atomen binnen een molecuul (bijv. glucose = CH2O) * Molecuulformule = formule die het daadwerkelijke aantal atomen binnen een molecuul weergeeft (bijv. glucose = C6H12O6) I II I Een molecuul bevat 84,1% C en 15,9% H. Doe alsof het om 100 g gaat. Dan heb je 84,1 g C en 15,9 g H Bereken m.b.v. de molmassa van deze elementen het aantal molen: 7,00 mol C en 15,8 mol H Bepaal de coëfficiënten door te delen door het kleinste getal C1H2.26 De empirische formule is het eerste veelvoud dat uit gehele getallen bestaat: C4H9 (MM = 57.1 amu). Is dat ook de molecuulmassa?? De molecuulmassa blijkt 114.2 amu te zijn, dus de molecuulformule = C8H18

3.10 % composition en empirische formules * %composition (relatieve atoommassa) = relatieve massa van een element binnen een molecuul * Empirische formule = formule, die de verhouding weergeeft tussen het aantal atomen binnen een molecuul (bijv. glucose = CH2O) * Molecuulformule = formule die het daadwerkelijke aantal atomen binnen een molecuul weergeeft (bijv. glucose = C6H12O6) I II II Wat zijn de relatieve atoommassa’s (massa%) van de verschillende elementen binnen glucose (C6H12O6) ? Doe alsof je 1 mol Glucose hebt. Bereken daarin het aantal gram C, H en O. Dan heb je: 72.0 g C en 12.1 g H en 96.0 g O Bereken de relatieve atoommassa’s: % C, H en O. MM van Glucose = 180,1 g/mol 72.0/180.1 × 100% = 40.0% C 12.1/180.1 × 100% = 6.72% H 96.0/180.1 × 100% = 53.3% O

3.11 Element analyse Een methode om van koolstofverbindingen het massa % van de elementen te bepalen is door de koolstofverbindingen met zuurstof te verbranden (combustion): CH4 + 2 O2 → CO2 + 2H2O Het aantal mol CO2 komt overeen met het aantal mol C in de uitgangsstof Als het aantal mol H2O bekend is kan het aantal mol H berekend worden in de uitgangsstof. Bereken het aantal g H en C. Is de som daarvan gelijk aan het gewicht van de uitgangsstof? Er zijn alleen C’s en H’s aanwezig. Komt het gewicht niet overseen? Het verschil is het aantal g O-atomen.

3.11 Bepaling empirische formules: Element analyse Vb. X + O2 → CO2 + H2O (0.330 g) X + O2 → CO2 + H2O (0.330 g) (1.133 g) (0.185 g)

3.11 Bepaling empirische formules: Element analyse Een bepaalde hoeveelheid (g) van een onbekende stof wordt verbrand (Combustion) en de massa’s van de verbrandingsproducten worden gebruikt voor de bepaling van de empirische formule. X + O2 → CO2 + H2O (0,330 g) X + O2 → CO2 + H2O (0,330 g) (1,133 g) (0,185 g) mol C = 1,133 g CO2 /44,01 g CO2 = 0,02574 mol CO2 = 0,02574 mol C (1 mol C/1 mol CO2) mol H = 0,185 g H2O/18,02 g H2O = 0,01026 mol H2O = 0,0205 mol H (1 mol H2O bevat 2 mol H) Bereken vervolgens het aantal g C en H: (0.02574 × 12.01 + 0.0205 × 1.01 = 0.330 g) Dit getal komt precies overeen met de hoeveelheid van de uitgangsstof X. Dus X bestaat uit alleen C en H. Is er een verschil in massa, dan is dat de hoeveelheid O geweest. Wet van behoud van massa!!!!!

3.11 Bepaling empirische formules: Element analyse Een bepaalde hoeveelheid (g) van een onbekende stof wordt verbrand (Combustion) en de massa’s van de verbrandingsproducten worden gebruikt voor de bepaling van de empirische formule. X + O2 → CO2 + H2O (0,330 g) X + O2 → CO2 + H2O (0,330 g) (1,133 g) (0,185 g) mol C = 1,133 g CO2 /44,01 g CO2 = 0,02574 mol CO2 = 0,02574 mol C (1 mol C/1 mol CO2) mol H = 0,185 g H2O/18,02 g H2O = 0,01026 mol H2O = 0,0205 mol H (1 mol H2O bevat 2 mol H) Bereken vervolgens het aantal g C en H: (0.02574 × 12.01 + 0.0205 × 1.01 = 0.330 g. Dit getal komt precies overeen met de hoeveelheid van de uitgangsstof X. Dus X bestaat uit alleen C en H. Is er een verschil in massa, dan is dat de hoeveelheid O geweest. Wet van behoud van massa!!!!! C0.02574/0.0205H0.0205/0.0205 Deel door het kleinste getal: = C1.26H1 Maak van beide getallen een heel getal = C5H4

3.11 Bepaling empirische formules: Element analyse Een onbekende stof wordt verbrand en de massa’s van de verbrandingsprodukten worden gebruikt voor de bepaling van de empirische formule VB X = 0,330 g CO2 = 1,133 g H2O = 0,185 g X = 0,0257 mol C = 0,0206 mol H C0,0257H0,0206 C1,25H1 C5H4 X + O2  CO2 + H2O 0,330 g 0,988 g ........ g 1,133 g 0,185 g Wet van behoud van massa ........mol 30,9 mmol 25,7 mmol 10,3 mmol C: 25,7 mmol H: 20,6 mmol O: 61,8 mmol C: 25,7 mmol H: 20,6 mmol O: 61,8 mmol 25,7 mmol C 61,8 mmol O 25,7 mmol C 20,6 mmol H 20,6 mmol H 51,5 mmol O 10,3 mmol O

Zelfstudie Zelfstudie: Hfst 3 van Chemistry Mc Murry-Fay (§ 8 t/m 11); blz. 97 t/m 105. Problem 18 t/m 27 Extra opgaven 9 en 10 (zie volgende dia) Z

Opgave 9 Barnsteenzuur heeft een moleculaire massa van 118,1 amu. Men lost 38,52 g barnsteenzuur op in water en vult deze oplossing aan tot 1,00 L. Vervolgens neemt men 50,0 mL van deze oplossing om een titratie mee uit te voeren. Tijdens deze titratie blijkt er 65,20 mL van een 0,5000 M NaOH oplossing nodig te zijn om het zuur te neutraliseren. Hoeveel zure (afsplitsbare) H-atomen zitten er in 1 molecuul barnsteenzuur. Opgave 10 Glycerol bestaat uit koolstof, waterstof en zuurstof. Bij de verbrandingsanalyse van 1,000 g glycerol ontstaat 0,7825 g water en 1,434 g CO2. Wat is de empirische formule van glycerol.