Atomen, moleculen en ionen College 2b Atomen, moleculen en ionen

2.10 Chemische verbindingen en mengsels Een chemische verbinding is een zuivere stof die wordt gevormd wanneer atomen van verschillende elementen op een specifieke wijze combineren en zo een nieuwe stof creëren met geheel nieuwe eigenschappen. Een chemische verbinding bevat 2 of meer verschillende elementen, die in een constante samenstelling voorkomen. Een chemische verbinding heeft andere eigenschappen dan de elementen waaruit het is opgebouwd. Zuurstof (O) water (H2O)

2.10 Chemische verbindingen en mengsels Een chemische verbinding is een zuivere stof die wordt gevormd wanneer atomen van verschillende elementen op een specifieke wijze combineren en zo een nieuwe stof creëren met geheel nieuwe eigenschappen. Een chemische verbinding bevat 2 of meer verschillende elementen, die in een constante samenstelling voorkomen. Een chemische verbinding heeft andere eigenschappen dan de elementen waaruit het is opgebouwd. Een mengsel bevat 2 of meer substanties die niet met elkaar reageren. Homogeen mengsel: vaste compositie Heterogeen mengsel: niet gespecificeerd mengsel zout + suiker zeewater Zuurstof (O) water (H2O)

De vorming van een chemische binding Wanneer 2 atomen elkaar naderen komen de electronen het eerst met elkaar in contact! De electronen zijn dus verantwoordelijk voor de chemische band. Covalente band ( tussen niet-metalen) Ion binding (tussen een metaal en een niet-metaal) Figure: 02-06 Title: Structure of the atom Caption: Figure 2.6  A view of the atom. The protons and neutrons in the nucleus take up very little volume but contain essentially all the atom’s mass. A number of electrons equal to the number of protons move around the nucleus and account for most of the atom’s volume. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

De covalente band komt het meest voor De covalente binding De covalente band komt het meest voor 2 atomen delen samen 2 (soms meer) e’s. Het resultaat is een molecuul Figure: 02-08 Title: Covalent bonding Caption: (a) The two teams are joined together because both are tugging on the same rope. (b) Similarly, two atoms are joined together when both nuclei (+) tug on the same electrons, represented here by dots. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Enkele voorbeelden van visualisaties van moleculen In (a) is het “ball and stick” model weergegeven. Hierin zie je de covalente bindingen goed. In (b) het “spacefilling” model. Figure: 02-09 Title: Examples of covalent molecules Caption: Figure 2.8  Molecular drawings such as these help in visualizing molecules. (a) Ball-and-stick models show individual atoms (spheres) joined together by covalent bonds (sticks). (b) Space-filling models accurately portray the overall molecular shape but do not explicitly show covalent bonds. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Een aantal verschillende manieren om een molecuul weer te geven De molecuul formule “spacefilling model” (geeft de covalente banden weer) Figure: 02-09-01 Title: Molecular representation Caption: There are different ways to represent a molecule: it will have a name, it has a chemical formula which displays the number and types of atoms that make up the molecule, and it has a structural formula which shows how the various atoms are attached to one another. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Structuurformules zijn vooral erg belangrijk in de Chemie van de Koolstof verbindingen (Organische Chemie, Biochemie). Het “gedrag” van grote, complexe moleculen wordt grotendeels bepaald door de structuur. C6H12O6 kan op meerdere manieren getekend worden. Bv. als lineair molecuul, maar ook als ringstructuur. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

2.10 structuurformule De structuurformule en het ball-and-stick model van DNA.

2.10 moleculen Een aantal elementen komen in de natuur als twee-atomige moleculen voor, i.p.v. als een atoom (een molecuul is opgebouwd uit 2 of meer atomen).

2.8 structuurformule Teken de structuurformule van propaan = C3H8

2.7 een chemische verbinding en reactievergelijking De reactanten Het product De reactie vergelijking De chem. verb. wordt weergegeven door een chemische formule, ookwel de molecuulformule genoemd. Bij een reactievergelijking is het aantal elementen links en rechts gelijk. Figure: 02-07-01UN Title: Composition of water Caption: In a chemical equation, reactants are typically shown on the left side of the reaction arrow and products are shown on the right side. The same number of each atom must appear on each side of the chemical equation in order for it to be balanced. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

2.10 mengsels en verbindingen Welk plaatje geeft een mengsel aan, welke een zuivere verbinding en welke een element.

2.11 Ionbinding Bij een ionbinding worden 1 of meer e’s overgedragen aan een ander atoom, i.p.v. gedeeld zoals bij een covalente binding. Een ion binding vindt meestal plaats tussen een metaal en een niet-metaal. Na (metaal) geeft 1 electron af aan Cl en wordt daardoor +, ( cation). Cl (niet-metaal) krijgt 1 electron en wordt daardoor -, ( anion). Na atoom Na ion = cation Na + Cl → Na+ + Cl-

2.11 poly-atoom ion bindingen Een groep covalent gebonden atomen ( = poly-atomic) kan een geladen ion worden, bv. NH4+ Ammonium ion OH- Hydroxide ion NO3- Nitraat ion SO42- Sulfaat ion Welke van de volgende verbindingen zijn covalent en welke bevatten ion-bindingen? a) BaF2 b) SF4

2.11 Naamgeving ionverbindingen Vroeger werden aan nieuwe (gevonden) chemische verbindingen namen gegeven die de (uit) vinder mooi vond (morfine (naar de Griekse god Morpheus), potas of kali, barbituurzuur. Nu er ruim 40 x 106 verbindingen bekend zijn is een systematische naamgeving pure noodzaak. NaCl = Natrium Chloride C12H22O11= β-D-fructofuranosyl-α-D-glucopyranoside We beginnen met de (systematische) naamgeving voor ion-verbindingen Figure: 02-11 Title: Main-group cations and anions Caption: Figure 2.11 A cation bears the same name as the element it is derived from; an anion name has an -ide ending. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

2.11 Naamgeving binaire ionverbindingen Binair = opgebouwd uit twee atomen Het positieve ion (cation) ( = het metaaldeel) wordt als eerste genoemd en heeft dezelfde naam als het element. Het negatieve ion (anion) (het niet-metaal deel) volgt daarna. De elementnaam eindigt op –ide. Figure: 02-11 Title: Main-group cations and anions Caption: Figure 2.11 A cation bears the same name as the element it is derived from; an anion name has an -ide ending. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Naamgeving ionverbindingen Groep 1A elementen vormen 1-waardige positieve ionen. Groep 2A elementen vormen 2- waardige positieve ionen. Groep 3A ………. Niet-metalen: groepnummer – 8 = lading!! Groep7A = -1 (1-waardig), Groep 6A =-2 (2-waardig). Waar meerdere mogelijkheden zijn, bv. bij (Pb) wordt dit afh. van de waardigheid met een romeins cijfer aangegeven. (bv. met een II of IV ) Figure: 02-11 Title: Main-group cations and anions Caption: Figure 2.11 A cation bears the same name as the element it is derived from; an anion name has an -ide ending. K. Langereis ACH11/hfst. 2 18 K.Langereis ACH11/hfst 2 18

Als overgangsmetalen het cation vormen, dan altijd de waarde (II, III, IV) aangegeven. Fe 2+ = ferrous …. ( ferro)= IJzer (II) Fe 3+ = ferric…..(ferri) Hemoglobine en hemiglobine Sn 2+ = stannous = Tin (II) Sn 4+ = stannic = Tin (IV) In een ongeladen molecuul is het aantal negatieve ladingen gelijk aan het aantal positieve ladingen. Dus in FeCl2 heeft Fe de lading ….. Figure: 02-12 Title: Common transition metal ions Caption: Figure 2.12 Common transition metal ions. Only ions that exist in aqueous solution are shown. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

2.11 Naamgeving ion bindingen Geef de officiele naam van de volgende verbindingen: BaCl2 CrCl3 PbS Fe2O3

Als overgangsmetalen het cation vormen, dan altijd de waarde (II, III, IV) aangegeven. Fe 2+ = ferrous …. ( ferro)= IJzer (II) Fe 3+ = ferric…..(ferri) Hemoglobine en hemiglobine Sn 2+ = stannous = Tin (II) Sn 4+ = stannic = Tin (IV) In een ongeladen molecuul is het aantal negatieve ladingen gelijk aan het aantal positieve ladingen. Dus in FeCl2 heeft Fe de lading ….. Figure: 02-12 Title: Common transition metal ions Caption: Figure 2.12 Common transition metal ions. Only ions that exist in aqueous solution are shown. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Naamgeving tweedelige moleculen met covalente bindingen Noem het meest cation-achtige atoom als eerste, daarna het anionachtige. Het aantal anion-achtige atonmen wordt altijd genoemd!!!!! Het laatste atoom eindigt op –ide Bv. CO = koolstofmonoxide SF4 = zwavel tetrafluoride Figure: 02-12-03UN Title: Naming binary molecular compounds Caption: Follow the same rules as naming ionic compounds; the cationlike element takes the name of the element, and the anionlike element takes an -ide ending. K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

Naamgeving Aantallen worden met een prefix (mono, di, tri,…) aangegeven. Als er maar 1 cationachtig atoom is, dan is er geen prefix. CO2 is koolstofdioxide i.p.v. monokoolstofdioxide. Als de prefix op a of o eindigt en het anion met een klinker, dan wordt de a of o weggelaten; monoxide i.p.v monooxide. Tetroxide i.p.v. tetra oxide. N2O4 = …………….. Figure: Table 02-02 Title: Caption: Nona = 9 Deca = 10 K. Langereis ACH11/hfst. 2 K.Langereis ACH11/hfst 2

2.12 Systematische naamgeving poly-atoom ion verbindingen Ook bij de meeratomige ionen wordt als eerste het cation genoemd, daarna het aniondeel. De uitgang van het anion geeft aan om welke lading het gaat. fewer O more O less than chlorite fewer O more O more than chlorate fewer O more O Er zijn meerdere vormen van oxo-anions aanwezig 24

Zelfstudie Zelfstudie: Hfst 2 van Chemistry Mc Murry-Fay (§ 10 t/m 12) Problem 2.15 t/m 2.29 extra oefenopdrachten: 2.24, 2.98 en 2.110 Kijk voor het activiteitenschema van alle ACH 12 lessen op:www.med.hro.nl/LinHE in de map ACH12. Z