TSO 3de afdeling STW

TSO 3de afdeling STW

• Atoombouw
- Kwantumgetallen
hoofd neven magnetisch spin subniveau en maximale bezetting
N 4 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 4f14
4d10
4p6
4s2 32
M 3 -3 -2 0 +1 +2 +3 3d10
3p6
3s2 18
L 2 -2 -1 0 +1 +2 2p6
2s2 8
K 1 -1 0 +1 1s2 2
- Opvulschema:
• Opbouwprincipe
- Afgeleid elektronenconfiguratie onmiddellijk voorafgaande element
• Minimale energie
- Toenemende energie, >19  volgorde volgens diagonaalregel
• Overkruising - kleiner wordend energieverschil
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d 5f
6s 6p 6d
7s
• Hund
- Laatst te bezetten subniveau - max aantal ongepaarde elektr, zelfde spin
• Pauli
- Elektron in atoom verschil: hoofdschil, subniveau, magnetisch niveau, spin
• Stabiliteitsregels
- Elektronen buitenste energieniveau - grotere stabiliteit
• Edelgasconfiguratie: octet (s2p6) of duet (s2)
• Volledig bezet subniveau: d10 i.p.v. d9
• Half bezet subniveau: d5 i.p.v. d4 of d6
- Oxidatiegetal: Romeins cijfer, voorafgaand door + of –
• Reële of fictieve lading die een atoom draagt in een verbinding
- Enkelvoudige verbindingen: 0 Zn N2 P4
- Enkelvoudige + of – verbindingen: S-2 = -II Na+ = +I
- Covalente binding

• Chemische binding
- Covalente binding: atoombinding nM+nM EN < 1.6
• Er wordt 1 of meer gemeenschappelijke elektronenpaar gevormd
- Coördinatieve covalente binding: donor-acceptor
• 1 Bindingspartner levert het gemeenschappelijk elektronenpaar, andere niets
- Ionbinding: M+nM EN >1.6
• Door elektronenoverdracht ontstaan + en – ionen, die elkaar aantrekken
- Metaalbinding: M+M EN=0:
• Rooster: +M-ionen met daartussen vrije, beweeglijke elektronenparen
• Er ontstaat een elektronengas dat de +M-ionen samen houdt
• Dipoolkarakter
- 2 niet-samenvallende + en – ladingscentra, asymmetrische ruimtelijke posities
- Gepolariseerde atoombindingen
- Een verschil in EN-waarde of donor-acceptorbindingen

• Verbindingsklassen
- Oxiden
• Metaaloxide M+ O2 basenvormende oxiden
• Niet-metaaloxide nM + O2 zuurvormende oxiden
- Zuren
• Stof die in oplossing protonen H1+ afgeeft
- (nM)-oxide + H2O of (nM)-chloride + H2O
• Sterk zuur
- HCl in water  H+ + Cl- of HCl + H2O  H3O+ + Cl-
- H2SO4  H+ + HSO4- HSO4-  H+ + SO42- tweewaardig
• Zwak zuur
- Ethaanzuur: CH3-COOH -CH3-COO- + H+
- Basen
• Stof die in oplossing protonen H1+ opneemt (hydroxide- of stikstofbase)
- M-oxide + H2O - hydroxide
• NaOH + HCl - NaCl + H2O
• Na++OH- + H++Cl-
• H2O
- Zouten
• Zuur + base  zout + water
- HCl + NaOH - NaCl + H2O neutralisatiereactie

• Massawetten
- Wet van behoud van massa
• Som reagerende stoffen = som massa’s van de gevormde reactieproducten
- Wet van de constante massaverhoudingen
• Samenstelling van een zuivere stof is kwalitatief en kwantitatief dezelfde
• Bvb alcohol is hetzelfde in bier en wijn
- Wet van de gehele getallen
• Atomen zijn ondeelbaar - deeltjesgewijze opbouw van de materie

• Gaswetten
- Wet van de eenvoudige volumeverhoudingen
• Tussen volumes van gasvormige reagerende stoffen en reactieproducten  constante en eenvoudige volumeverhouding bij eenzelfde druk en tempera
- Wet van de gelijke verdelingsgraad
• In gelijke volumes van willekeurige gassoorten  gelijk aantal deeltjes bij eenzelfde druk en temperatuur / 22.4 deeltjes per mol, 1 mol = 6.02.1023
- De algemene gaswet
• p . V = n . R . T

• Stoëchiometrie
- Hoeveel zilver kan maximaal gehaald worden uit 100g zilverchloride?
• Ag (108) + Cl (35.5) = 143.5g AgCl
- In 143.5g AgCl zit 108g zilver
- In 100g AgCl zit 108 x 100/143.5= 75.26g zilver
- Hoeveel procent ijzer in ijzererts Fe2O3?
• Fe 2.(56) + O 3.(16) = 112 + 48 = 160g Fe2O3
- In 160g ijzererts zit 112g ijzer
- In 100g ijzererts zit 112 x 100/160 = 70g ijzer
- Hoeveel natriumnitraat kan je maken met 4g NaOH en genoeg salpeterzuur
• NaOH + HNO3  NaNO3 + H2O
• 4g ?
• 1 mol NaOH  1 mol NaNO3
• 23+16+1=40g 23+14+(3.16)=85g
- 40g NaOH kun je maken met 85g NaNO3
- 4g NaOH kun je maken met 85 x 4/40 = 8.5g NaNO3

• Zuur-base titraties
- Indicatoren
• Verandert van kleur als de pH verandert
• Verschillende indicatoren met verschillende omslagpunten
• Bvb broomthymolblauw 6-8, fenolftaleïne 8-10, methyloranje 3-5
- pH meter: zuurtegraad bepaald door concentratie aan H3O+-ionen (mol/l)
pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
H3O+ 100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
Dalende pH-waarde / stijgende zuurtegraad  neutraal  Stijgende pH-waarde / dalende zuurtegraad
- Equivalentiepunt
• Gelijke hoeveelheden zuur en base ingebracht, pH 7, evenveel OH- als H3O+
- Titratiecurve van sterk zuursterke base
• Vaststellen van het equivalentiepunt van een aflopende zuur-base reactie
• Cz x Vz = Cb x Vb
- Vaststellen door
• Kleuromslag van een gepaste indicator
• Plotse pH-sprong in de titratiecurve
• Plotse knik in het geleidingsdiagram of temperatuurdiagram

• Stofklassen
halogeenalkaan R-X CH3-Cl chloormetaan
alcohol R-O-H CH3-CH2-OH ethanol
amine R-NH2 CH3-CH2-NH2 ethaanamine
ether R-O-R’ CH3-CH2-O-CH3 methoxyethaan
keton R-C-R’
O CH3-CH2-CO-CH3 butanon
carbonzuur R-C-OH
O
CH3-COOH ethaanzuur
ester R-C-OR
O
CH3-COOCH3 methylethanoaat
aldehyd R-C-H
O
CH3-CH2-CHO propanal
amide R-C-NH2
O CH3-CO-NH2 ethaanamide
- Stoffen brutoformule
• Alkaan: Cx2+2
• Alkeen: Cx2
• Alkyn: Cx2-2
• Alkyl: Cx2+1
• Benzeen: C6H6 homologen van benzeen: CaH2a-6
- Telwoorden
• Mono di tri tetra penta hexa hepta octa nona deca
• Meth eth but prop

• pH-berekening
- Gegevens
• 20 mL 1.0 M HCl, hoeveel is de pH na toevoeging van 40 mL 1.0 M NaOH?
- Verloop
• Van aantal mol/liter naar aantal mol/mL, maal aantal mL = aantal mol
- 1.0 mol/l HCl : 1000 = 10-3 mol HCl/mL
• 10-3 x 20 = 20.10-3 = 2.10-2 mol HCl
- 1.0 mol/l NaOH : 1000 = 10-3 mol NaOH/mL
• 10-3 x 40 = 40.10-3 = 4.10-2 mol NaOH
• Reactievergelijking
- HCl + NaOH  NaCl + H2O
- 1 mol + 1 mol
- 2.10-2 mol HCl + 2.10-2 mol NaOH
- Er blijft 2.10-2 mol NaOH over in 20 + 40 = 60 mL oplossing
• Concentratie: aantal mol/liter
- {OH-} = 2.10-2/60x1000= 2000.10-2/60= 33.3.10-2 = 3.3.10-1
• {H+} = 10-14/3.3.10-1 = 10.10-15/3.3.10-1= 3.10-14
• pH
- - log 3 + ( - log 10-14)
• - 0.5 + 14 = 13.5

• Sachariden (gluciden, koolhydraten, suikers)
- - Monosachariden: C6H12O6
• glucose, fructose, galactose
- - Disachariden: C12H22O11
• Maltose: glucose + glucose
• Sacharose: glucose + fructose
• Lactose: glucose + galactose - - Polysachariden: (C6H10O5)x
• zetmeel, vezels, glycogeen

C6H12O6 + C6H12O6 - C12H22O11 + H2O

• Nucleïnezuren
- Zeer lange polymere ketens, opgebouwd door aaneenrijging van nucleotiden
• DNA desoxyribonucleïnezuur
- Bevat adenine, thymine, cytosine, guanine, desoxyribose en een fosfaatgroep
• RNA ribonucleïnezuur
Bevat adenine, uracil, cytosine, guanine, ribose en een fosfaatgroep

• Proteïnen (eiwitten)
- Aminozuur + aminozuur - dipeptide + water
• 100 of 1000 aminozuren met elkaar verbonden vormen lange ketens, de eiwitten.
NH2 - CH2 - COOH + NH2 - CH2 - COOH  NH2 - CH2 - C - NH - CH2 – COOH + H2O
O
• Lipiden
- Vetten zijn triglyceriden (glycerol + 3 vetzuren)
• VV - op alle C-atomen staan minstens 2 H-atomen bvb stearinezuur C18:1
• EOV - op 2 C-atomen is maar 1 H-atoom bvb oliezuur C18:1
• MOV - op meerdere C-atomen ontbreken H-atomen bvb linolzuur C18:2
- Cis: op natuurlijke manier gevormd Trans: kunstmatig
O O
CH2 - OH + HO - C - R1 CH2 - O - C - R1
O O
CH - OH + HO - C - R2 - CH - O - C - R2 + 3H2O
O O
CH2 - OH + HO - C - R3 CH2 - O - C - R3
- R = bvb butaanzuur: COOH-CH2-CH2-CH3 (methylfunctie, carbonfunctie)

• Oplosbaarheid en neerslagvorming
- Oplosbaarheidsproduct
• Mate van oplosbaarheid van een zout in een oplossing
- Oplosbaarheidsproduct is een evenwichtsconstante
• Ks = M+ x X- bvb Ks(PbCl2) = [Pb2+].[Cl-]2 / Ks = mol2 / liter2
• Laag - slecht oplosbaar hoog - goed oplosbaar
- Soorten reacties
• Neerslagvorming
- Stof lost weinig op in water: zakt naar bodem, bezinkt, vormt de neerslag
• A+ + D- - AD bvb AgNO3 + NaCl - AgCl + NaNO3
• Gasontwikkelingsreactie
- Stof lost weinig op in water, gasbelletjes ontsnappen
• A+ + D- - AD bvb 2HgO - 2Hg + O2
• Neutralisatiereactie
- Samenvoegen van zuur en een base: combineren de oxoniumionen v/h zuur met de hydroxideionen v/d base tot water, ontstaat neutrale oplossing pH 7
• H3O+ + OH- - 2 H2O bvb NaOH + HCl - NaCl + H2O
- Verbranden van alcohol
• C3H8 + 5O2 - CO2 + 4H2O / propaan + dizuurstof - koolstofdioxide + water
- Factoren die oplosbaarheid beïnvloeden
• Temperatuur
- Endotherme reactie energie wordt opgenomen
• Oplosbaarheid bij hogere temperatuur neemt toe bvb vaste stoffen
- Exotherme reactie energie komt vrij
• Oplosbaarheid bij hogere temperatuur neemt af bvb gassen
- Moleculen bewegen sneller, kunnen gemakkelijker uit stof ontsnappen
• Vreemde ionen, eigen ionen
- Apolair in apolair, polair in polair
• Polair: stoffen die uit ionen of moleculen met ladingen bestaan = dipool + -
- Bvb een zout is beter oplosbaar in water dan in olie
• Complexvorming (oplosbaarheid neemt sterk toe)
- Meerdere moleculen vormen samen een nieuwe grotere verbinding
• pH:
- Bij oplossen van aantal stoffen, worden uit watermoleculen, ionen gevormd
- Afhankelijk van pH oplosmiddel bevat het meer H+-ionen of OH- -ionen
- Neutraal oplosmiddel (bvb water) - verhouding evenwichtig, noch zuur, noch basis
• Oplosmiddel niet neutraal - pH heeft invloed op zijn oplosbaarheid

• Redoxtitraties
- Definities
• Volumetrische methode om de concentratie van een opgeloste stof te bepalen
• Gebaseerd op een snelle en aflopende reactie
- Opstellen redoxreacties
• 1. Reactievergelijking
- C + H2SO4 - SO2 + CO2 + H2O
• 2. Oxidatiegetallen
- C + H2SO4 - SO2 + CO2 + H2O

• Te behouden deeltjes (waarvan oxidatiegetal verandert)
- C + S - S + C
• 3. Redoxbrug + oxidatiegetallen + afgegeven en opgenomen elektronen
oxidatie +4
- C + S  S + C
0 +VI +IV +IV
reductie -2
• 4. Elektronenbalans
oxidatie +4
- C + 2S  2S + C
0 +VI +IV +IV
reductie 2(-2)
• 5. Ladingsbalans (niet van toepassing)
• 6. Atomenbalans
- C + 2H2SO4  2SO2 + CO2 + H2O
• C 1 - 1
• H 4 - 2
• S 2 - 2
• O 8 - 7 + H2O
• 7. Reactievergelijking
- C + 2H2SO4 - 2SO2 + CO2 + 2H2O

• Spanningsreeks
- Verdringingsreacties bij metalen
• Metaalrooster wordt aangetast en gaat kapot, het zuur vreet er door heen
- Metaal + H+  metaalion + H2
- Corrosie
• Aantasting van metalen door elektrochemische reacties, door gassen, water
- Door water ontstaan corrosiestromen in galvanische cellen
- Roesten van ijzer, groen uitslaan van koper
• Corrosiebescherming van ijzer
- Bedekken met een zwakker metaal: bvb vertinnen
- Verbinden met een sterker metaal: bvb verteringsblok, verzinken
- Bedekken met andere stoffen: verf, was, oxidelaag, …
- (Voorkomen:) gebruiken van inox - roestvrij staal
• Bevorderen corrosie
- Heterogene zones als gevolg van: putjes, deuken, krassen, temp verschillen
• Chemische cellen
- Leclanche cel, alkali, mangaancel, knopcel, loodaccu
• Accumulatoren
- Chemische cellen: door elektrolyse herladen na uitputting

GALVANISCHE CEL (spontaan)
levert elektrische energie
chemische energie - elektrische energie ELEKTROLYSE (gedwongen)
Verbruikt elektrische energie
Elektrische energie - chemische energie
Halfcelreacties Zn - Zn2+ + 2 e1- Cu2+ + 2 e1- Cu Zn2+ + 2 e1-  Zn Cu  Cu2+ + 2 e1-
pool negatief positief negatief Positief
elektrode anode kathode kathode Anode
reagens reductor oxidator oxidator Reductor
reactietype oxidatie reductie reductie Oxidatie
Elektr verpl é-afgave é-opname é-opname é-afgave

• Hybridisatie
- Mengen van elektronen-orbitalen van een atoom
• Koolstof in CH4 (4 bindingsrichtingen): 1S + 3P → sp3
• Koolstof in etheen (3 bindingsrichtingen) : 1S + 2P → sp2
• Koolstof in ethyn (2 richtingen) : 1S + 1P → sp
• S orbitaal: bol, P orbitaal: halter, bij combinatie ontstaan peervormige hybriden

• Moleculaire orbitalen
- Orbitaal gevormd door vervorming en overlapping v/d oorspronkelijke orbitalen
• Orbitaal - denkbeeldige gebied, waarin kans om elektron te vinden, 90% is
- Vorming
• 1. Hybridisatie: versmelting van de orbitalen van het atoom
• 2. Vorming sigma-binding tussen 2 gehybridiseerde orbitalen van verschillend atoom
• 3. Vorming pi-binding tussen twee niet-gehybridiseerde orbitalen van 2 atomen

• Inductief effect
- Organische stoffen - functionele groep v/e molecule omgezet tot andere function
• Verandering in elektronendichtheid in de sigma binding v/e verzadigde C-keten
• Door de verandering v/h verschil in EN-waarde
• Wanneer een H-atoom op de C-keten vervangen wordt door een substituent
- Substituent meer EN dan H  -I = substituent negatief inductief effect op C-atoom
• Elektronen gemeenschappelijk tussen het C-atoom e/d substituent, worden naar substituent toegetrokken, waardoor C-atoom een partieel positieve lading krijgt
- Substituent minder EN dan H - +I = substituent positief inductief effect op C-atoom
• Elektronen gemeenschappelijk tussen het C-atoom e/d substituent, worden naar het C-atoom toegetrokken, waardoor C-atoom een partieel negatieve lading krijgt

• Mesomeer effect
- Verandering in elektronenspreiding, door een verplaatsing van phi elektronen bij geconjugeerd dubbele bindingen, door een substituent
• Door de geconjugeerde structuur - elektronen niet meer gebonden aan een bepaalde atoombinding: ze krijgen de vrijheid om over heel de keten te reizen
- -M = negatief mesomeer effect - Substituent is een dubbel gebonden EN atoom
• Gemeenschappelijk elektronenpaar van de phi binding zal naar het EN-atoom van het substituent verschuiven.
• Gebonden C-atoom krijgt een partieel + lading die via het geconjugeerde systeem de phi-elektronen van de C=C-binding aantrekt
- +M = positief mesomeer effect - substituent bezit een vrij elektronenpaar
• Het vrij elektronenpaar kan wegschuiven van de substituent en gemeenschappelijk worden gesteld v/h C-atoom waarop het substituent gebonden is
• Gebonden C-atoom krijgt een partieel – lading, die via het geconjugeerde systeem kan worden doorgegeven
• Isomerie
- Stoffen met dezelfde brutoformule, maar een andere structuur
• Structuurisomerie
- Ketenisomerie

- Plaatsisomerie

- Functieisomerie
• Geometrische isomerie
- Cis-transisomerie

- Optische isomerie

• Kunststoffen
- Vorming
• Polymeervorming
- Veel monomeren aan elkaar geregen tot polymeren
• Polymerisatie: additie aan een dubbele binding

• Polycondensatie: onder afsplitsing van klein molecuul
• Polyadditie: in hun geheel aan elkaar gekoppeld
- Eigenschappen
• Lichter in gewicht, chemisch beter bestand, makkelijker te vormen, duurzamer, kleine dichtheid, grote sterkte, lagere prijs
- Indeling
• Thermoplasten
- Temperatuurverhoging: plastisch, kan vervormd worden
- Na afkoeling: vorm wordt gefixeerd, behoud eigenschappen
- Herhalen: oneindig maal
• Thermoharders
- Na productie: niet meer vervormd worden
- Eenmalig en onomkeerbaar
- Meeste zijn onoplosbaar
• Elastomeren
- Na productie: nog vervormd worden, vorm wordt niet gefixeerd
- Geen vloeifase meer: op kamertemperatuur altijd in rubberfase
- Toepassingen
• Tuinmeubelen: duurzaamheid, gemak van onderhoud en gewicht
• Verpakkingen: voeding gaat langer mee - minder bewaarmiddelen
• Isolatie: voor koud en warm - bespaard energie, beperkt geluidsoverlast
• Voetbal: alle balsporten: kunststofballen: klein, groot, smal, hard, snel, traag
• Auto’s: verminderd het gewicht en het brandstofverbruik
- Recyclage
• Beperkt: energieverbruik
• Vermijdt de kosten voor het storten en het verbranden
• Bespaard primaire grondstoffen
- Bvb: plastic verpakkingen worden omgevormd tot nieuwe producten
• Deze worden gesorteerd, dan gesmolten of in een andere vorm gegoten