Scheikunde samenvatting examenstof Boek 1 en Boek 2

Zuivere stof: één stof met een unieke combinatie van stofeigenschappen. Bestaat uit dezelfde bouwstenen, meestal moleculen. (smeltpunt/kookpunt)

Elementen: stoffen waarvan de bouwstenen bestaan uit één atoomsoort.

Verbindingen: stoffen waarvan de bouwstenen bestaan uit twee of meer verschillende atoomsoorten.

Mengsel: bestaat ui twee of meet stoffen, dus ook uit twee of meer soorten bouwstenen. (smelttraject/kooktraject)

Hydrofiele stoffen: mengen in het algemeen goed met water, niet allemaal even goed.

Hydrofobe stoffen: mengen in het algemeen slecht met water, niet allemaal even slecht.

• Hydrofiele stoffen mengen onderling goed
• Hydrofobe stoffen mengen onderling goed
• Hydrofiele stoffen mengen slecht met hydrofobe stoffen

Oplossing: mengsel dat altijd helder en doorzichtig is (kan kleurloos of gekleurd zijn, nooit wit)

Suspensie: mengsel dat altijd troebel en ondoorzichtig is. Dat komt doordat de vast stof niet is opgelost. (kan wit of gekleurd zijn, nooit kleurloos)

Emulsie: mengsel van twee vloeistoffen, die eigenlijk niet goed mengbaar zijn. Altijd troebel, ondoorzichtig, wit of gekleurd, nooit kleurloos. (kleine druppeltjes zweven in de andere vloeistof, zal snel weer ontmengen. Je ziet dan twee vloeistoffen boven elkaar: tweelagensysteem)

Emulgator: hulpstof die ervoor zorgt dat een emulsie niet ontmengt. Een emulgator molecuul heet een lange, hydrofobe staart die uit C- en H-atomen bestaat en een kleine, hydrofiele kop dat bestaat uit O-atomen.

Scheidingsmethoden

Methode	Principe	Mengsel	Voorbeeld	Opmerking
Indampen	Verschil in kookpunt	Oplossing (s/l)	Zoutwater
Filtreren	Verschil in deeltjesgrootte	Suspensie	Zand in water	Filtraat, residu
Bezinken (centrifugeren)	Verschil in dichtheid	Suspensie, emulsie	Zand in water, slaolie in water	Afschenken
Extraheren	Verschil in oplosbaarheid in het extractiemiddel	Mengsel van vaste stoffen	Zand en zout	Filtreren, indampen
Adsorptie	Verschil in aanhechtingsvermogen aan het adsorptiemiddel	Oplossing	Spiritus	Filtreren
Destilleren	Verschil in condensatiepunt (kookpunt)	Oplossing (l)	Wijn	Destillaat
Chromatograferen	Verschil in oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen	Allerlei	Kleurstoffen	Combinatie van extraheren en adsorberen

Een chemische reactie herken je aan het veranderen van stofeigenschappen: de beginstoffen veranderen in reactieproducten.  Voor elke chemische reactie geldt de wet van massabehoud. Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaverhouding. Een chemische reactie verloopt pas als de temperatuur even hoog is als of hoger is dan de reactietemperatuur. Bij elke chemische reactie treedt een energie-effect op.

Elke reactie heeft een bepaalde activeringsenergie nodig om op gang te komen.

Het energie-effect van elk proces kun je weergeven in een energiediagram. Daaruit lees je de activeringsenergie en de reactiewarmte af.

Endotherme reactie: reactie waarbij beginstoffen energie opnemen uit de omgeving (energie in)

Exotherme reactie: reactie waarbij beginstoffen energie afstaan aan de omgeving (energie vrij)

Reactietijd is afhankelijk van:

1.De soort stof

2.Temperatuur

3.Concentratie van beginstof(fen)

4.Verdelingsgraad van de beginstof(fen)

5.De katalysator

Als je de concentratie van de beginstoffen vergroot, neemt het aantal effectieve botsingen toe en dus ook de reactiesnelheid (meer botsingen, sneller de reactie)

Als je de temperatuur van de beginstoffen verhoogt, neemt het aantal effectieve botsingen sterk toe en dus ook de reactiesnelheid.

Als je de verdelingsgraad van de beginstoffen vergroot, neemt het aantal effectieve botsingen toe en dus ook de reactiesnelheid.

De aard van de beginstoffen heeft invloed op de activeringsenergie van een reactie, en dus op de reactiesnelheid. Een katalysator verlaagt de activeringsenergie van een reactie, waardoor een reactie sneller verloopt. Daarbij blijft de reactiewarmte hetzelfde.

H2

Atoommodel volgens Dalton: een stoom is een massief bolletje. Elke atoomsoort heeft zijn eigen afmetingen.

Atoommodel volgens Rutherford:een atoom bestaat uit een positief geladen kern en een negatief geladen elektronenwolk.

• De atoomkern bestaat uit positief geladen protonen en ongeladen neutronen.  De elektronenwolk bestaat uit negatief geladen elektronen.

• Het aantal protonen in een atoom is gelijk aan het aantal elektronen.
• Elk atoom heeft een atoomnummer.
• Alle atomen van dezelfde soort hebben hetzelfde atoomnummer.
• Atoomnummer is gelijk aan het aantal protonen, en dat is weer gelijk aan het aantal elektronen.
• Elke atoom heeft een massagetal.
• Atomen van dezelfde soort kunnen verschillende massagetallen hebben.
• Massagetal is gelijk aan het aantal protonen + neutronen.

Atoommodel van Bohr: komt overeen met at van Rutherford. Maar Bohr verdeelde de elektronenwolk in banen die hij schillen noemde en die een bepaald aantal elektronen zou bevatten.

Isotopen: atomen met hetzelfde aantal protonen, maar met een verschillend aantal neutronen.

Isotopen kun je weergeven met het symbool gevolgd door het massagetal.

Periodiek systeem:

• Eerste groep: alkalimetalen
• Tweede groep: aardalkalimetalen
• Zeventiende groep: halogenen
• Achttiende groep: edelgassen

Ion: een deeltje met een positieve of een negatieve lading. Positieve ionen en negatieve ionen trekken elkaar aan.

Een ion ontstaat doordat een atoom één of meer elektronen uit  zijn buitenste schil afstaat of erin opneemt.

Atomen uit de groepen 1, 2, 13, 15, 16, 17 van het periodiek systeem vormen dan ionen met een edelgasconfiguratie.

In een positief ion is het aantal protonen in de kern groter dan het aantal elektronen in de elektronenwolk.

In een negatief is het aantal protonen in de kern kleiner dan het aantal elektronen in de elektronenwolk. De grootte van de lading is meestal 1, 2, 3 of 4.

Elektrovalentie van een atoom komt overeen met het aantal elektronen dat het atoom moet opnemen of afstaan om een ion te worden. Alle metaalatomen hebben een positieve elektronenvalentie.

Atomen van niet-metalen hebben vrijwel altijd negatieve elektrovalenties.

Er bestaat een verband tussen de elektrovalentie van een atoomsoort, zijn plaats in het periodiek systeem en de lading van het ion dat ontstaat.

Bij ionen gebruik je Romeinse cijfers. De naam van een positief ion ontstaat uit de naam van het metaal, gevolgd door het woord ion. Als een metaal twee verschillende elektronvalenties heeft, staat achter de naam van het metaal een Romeins cijfer. Dat komt overeen met de elektrovalentie, dus met de lading van het ion. De naam van een negatief ion is meestal de naam van het niet-metaal, gevolgd door de uitgang – ide. (ook uitzonderingen)

Bijv. Stikstof – nitride-ion of waterstof – hydorxide-ion

Massa proton = massa neutron (1,0 U)

Massa elektron is 0,0 U.

Massa atoom = massa proton + massa neutron

Significantie

0,00807

2,5

36,89

5,000

Dikgedrukt is significant

Molaire massa van een stof is in getalwaarde even groot als de molecuulmassa of atoommassa van die stof. De molaire massa is in gram, de molecuulmassa of atoommassa in Units.

Het massapercentage van een atoomsoort in een verbinding geeft aan hoeveel Units van die atoomsoort voorkomt per 100 Units van de verbinding.

H3

Twee voorwaarden voor stroomgeleiding van stoffen:

• De stof moet bestaan uit geladen deeltjes
• De geladen deeltjes moeten vrij kunnen bewegen

Moleculaire stoffen: geleiden nooit elektrische stroom (bestaan uit ongeladen deeltjes)(niet-metaal+niet-metaal)

Zouten: kunnen alleen in vloeibare fase stroom geleiden. (in de vaste fase kunnen de deeltjes niet vrij bewegen, maar in de vloeibare fase wel) Zouten zijn opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. (metaal+niet-metaal)

Metalen: kunnen in de vaste en vloeibare fase stroom geleiden (bevatten in elke fase vrij bewegende deeltjes)(metaal+metaal)

Type bindingen
Vanderwaals	Tussen moleculen
H-bruggen	Tussen moleculen die NH- of OH-groepen bevatten
Metaalbinding	Bij metalen
Ionbinding	Bij zouten
Atoombinding	In moleculen (tussen atomen)

Elektronegativiteit is een getal dat aangeeft hoe sterk een atoom elektronen aantrekt. Hoe groter de elektronegativiteit, hoe sterker een atoom elektronen aantrekt. De elektronegativiteit kun je opzoeken in binas-tabel 40A.

De atoombinding tussen twee atomen in een moleculaire stof wordt gevormd door een gemeenschappelijk elektronenpaar tussen die twee atomen. Als voorbeeld kiezen we de atoombinding in een HCl-molecuul:

Het blijkt dat de elektronen in de atoombinding tussen het chlooratoom en het waterstofatoom niet precies in het midden tussen de twee atomen zitten. Eén van de atomen trekt de elektronen in de atoombinding meer naar zich toe. We zeggen ook wel dat dit atoom de grootste elektronegativiteit heeft.

Uit binas-tabel 40A blijkt dat de elektronegativiteit van chloor 3,2 bedraagt. De elektronegativiteit van waterstof is 2,1. Het chlooratoom trekt dus sterker aan de elektronen in de atoombinding tussen de twee atomen dan het waterstofatoom. We kunnen dit schematisch weergeven door middel van een pijl. Deze pijl loopt evenwijdig aan de atoombinding en wijst naar het meest elektronegatieve atoom:

Het meest elektronegatieve atoom geven we aan met δ⁻ en het minst elektronegatieve atoom met δ⁺.

Polaire atoombinding

In het voorbeeld hierboven zag je dat het verschil in elektronegativiteit (Δ_EN) tussen de twee atomen 1,1 was. We noemen de atoombinding in een HCl-molecuul daarom ook wel een polaire atoombinding omdat Δ_ENgroter is dan 0,4.

Het verschil in elektronegativiteit tussen twee atomen geeft dus aan met voor een soort atoombinding je te maken hebt. Een verschil groter dan 0,4 duidt op een polaire atoombinding.

ONTHOUD:
Δ_EN  0,4  gewone atoombinding (apolair)
Δ_EN > 0,4  polaire atoombinding

Index & Coëfficiënt

• N₁H_{3 =} NH₃

Index: 1 en 3

• 2NH₃

Coëfficiënt: 2

H4

Waterstofbruggen zijn veel sterker dan de vanderwaalsbindingen. Daardoor hebben stoffen waar waterstofbruggen in voorkomen relatief hoge kookpunten.

Stoffen met OH- en/of NH-groepen in hun moleculen lossen op in water als er in moleculen geen lange ‘staart’ van C- en H-atomen voorkomt. Deze moleculen vormen waterstofbruggen met watermoleculen.

De oplosbaarheid van een stof geeft aan hoeveel gram van die stof maximaal kan oplossen in 100 gram water van een bepaalde temperatuur. De oplossing is verzadigd. De oplosbaarheid van een vaste stof wordt meestal groter als de temperatuur stijgt. De oplosbaarheid van een gas wordt kleiner als de temperatuur stijgt.

De grenswaarde of MAC-waarde van een stof geeft aan hoeveel mg van deze stof maximaal aanwezig mag zijn in 1,0 m³ lucht. De ADI-waarde van een stof geeft aan hoeveel mg van die stof iemand maximaal per dag en per kg lichaamsgewicht binnen mag krijgen.

H5

Samengesteld ion: geladen deeltje dat bestaat uit twee of meer atoomsoorten. Het ontstaat doordat een groepje atomen één of meer elektronen opneemt of afstaat.

Tijdens een reactie van een metaal en een niet-metaal ontstaat een zout. De metaalatomen staan daarbij één of meer elektronen af aan de niet-metaalatomen. De aldus gevormde positieve en negatieve ionen worden gerangschikt in een ionrooster.

Tussen de positieve en de negatieve ionen in een zout zijn elektrostatische krachten aanwezig. Daardoor ontstaat een ionbinding of elektrovalente binding.

De molariteit, M, van een stof of deeltje in een oplossing kan worden uitgedrukt in Mol L^-1 of molair.

Mol berekenen

Gegeven                                                                                              Gevraagd                       

      ↓                                                    RV (1:1)                                          ↑

Mol gegeven                                    →                                          Mol gevraagd

Bijvoorbeeld Examen 2012 waterstofproductie

1 kg = 110 km

KG	1	X
KM	110	300

X= 2,7 kg H₂

Mol	1	Y
Kg	2,016 x10-3	2,7

Y= 1,3528x10^-3

RV 1:12

1,3528 x10^-3 X 12= 1,6x10^-2 Mol

Glucose: 180,16 gram

Mol	1	1,6 x10-2
Gram	180,16	Z

Z= 2,9 kg Glucose

Gegeven 2,7 kg H₂                                                                                                    Gevraagd 2,9 kg glucose 

      ↓                                                                             RV (1:12)                                                 ↑

Mol gegeven 1,3528x10^-3                                            →                                   Mol gevraagd 1,6x10^-2 mol

H6

Een neerslagreactie stopt als één van de twee reagerende ionsoorten op is. Wat overblijft van de andere ionsoort is de overmaat die in oplossing blijft.

Een slecht oplosbaar zout kun je maken door twee zoutoplossingen bij elkaar te schenken. Die twee zoutoplossingen moeten de ionsoorten bevatten van het zout dat je wilt maken en twee andere ionsoorten die niet met elkaar reageren. Een goed oplosbaar zout kun je maken door twee zoutoplossingen bij elkaar te schenken. Die twee zoutoplossingen moeten de ionsoorten bevatten van het zout dat je wilt maken en twee andere ionsoorten die wel met elkaar reageren.

Als zich een chemisch evenwicht heeft ingesteld, verlopen twee omkeerbare reacties tegelijkertijd met dezelfde snelheden.

De concentraties van de stoffen in het reactievat veranderen dan niet meer. Het hangt van de ligging van het evenwicht af of de concentratie van de beginstoffen groter is dan die van de reactieproducten of omgekeerd.

Verdelingsevenwicht = twee lagen

Homogeen evenwicht = zowel beginstoffen als reactieproducten bevinden zich in dezelfde toestand, meestal gasvormig en/of opgelost.

Heterogeen evenwicht = als beginstoffen en/of reactieproducten zich in verschillende toestanden bevinden

Verwijderen van een stof dat rechts van de pijl staat, laat een evenwicht naar rechts aflopen.

Verwijderen van een stof dat links van de pijl staat, laat een evenwicht naar links aflopen.

H7

Koolstofverbindingen zijn stoffen waarin de atoomsoort C aanwezig is. Koolwaterstoffen zijn verbindingen die uitsluitend bestaan ui C- en H-atomen. Koolwaterstofmoleculen kunnen vertakt of onvertakt zijn en verzadigd en onverzadigd zijn.

Homologe reeks: groep stoffen die dezelfde algemene formule hebben.

Alkanen: C_nH_2n+2

Alkenen: C_nH_2n

Isomerie: verschijnsel dat verschillende stoffen dezelfde molecuulformule hebben.

Isomeren: stoffen met dezelfde molecuulformule, maar net verschillende structuurformules.

Alkaanzuur: H-atoom is vervangen door –COOH-groep (zuurgroep)

Alkanol: H-atoom is vervangen door een –OH-groep.

Alkaanamine: H-atoom is vervangen door een NH₂-groep

Substitutiereactie: reactie tussen een alkaan en bijvoorbeeld een halogeen die alleen verloopt onder invloed van licht (uv-straling). In principe kan elk H-atoom in het alkaan worden vervangen door een halogeenatoom.

Additiereactie: reactie tussen een alkeen en een stof met kleien moleculen, bijvoorbeeld halogenen.

De dubbele binding in het alkeenmolecuul breekt open en beide halogeenatomen koppelen op de vrijgekomen bindingsplaatsen. De aanwezigheid van een onverzadigde verbinding kun je aantonen met behulp van een broomoplossing.

Ester: alcohol + carbonzuur

Ester kan met water reageren. Reactieproducten zijn een zuur en een alcohol. De reactie wordt gekatalyseerd door H⁺-ionen. Deze reactie noem je een hydrolysereactie. (kapot maken met water)

Vet of olie is een tri-ester van glycerol en vetzuren. Zijn de vetzuren verzadigd, dan is de tri-ester een vaste stof, een vet. Zijn de vetzuren onverzadigd, dan is de tri-ester een vloeistof, een olie. Door langdurige verhitting in aanwezigheid van water worden vetten en oliën gehydrolyseerd.

H8

Zuur: pH lager dan 7

Neutraal: pH gelijk aan 7

Basisch: pH hoger dan 7

Zuur: deeltje dat één of meer H⁺-ionen kan afstaan. H⁺-ionen ontstaan als het zuur in contact komt met water. Alle zure oplossing bevatten dus H⁺-ionen.

Sterke zuren reageren in een aflopende reactie in water. Oplossingen van deze zuren bevatten geen opgeloste zuurmoleculen. Er zijn enkel H⁺-ionen en zuurrestionen aanwezig.

Zwakke zuren: zuren waarvan de reactie in water tot een evenwicht leidt.

In oplossingen van zwakke zuren zitten opgeloste zuurmoleculen, H⁺-ionen en zuurrestionen. De opgeloste zuurmoleculen zijn in de meerderheid. In de formule van de oplossing van een sterk zuur staat alleen het opgeloste zuur. De waarde van de evenwichtsconstante van een zwak zuur is een maat voor de sterkte van het zuur. Hoe kleiner de waarde van K, des te zwakker is het zuur.

pH berekenen

1.pH: -log [H⁺]

2.[H⁺]: 10^-pH

3.pOH: -log [OH^-]

4.[OH^-]: 10^-pOH

5.pH + pOH = 14,00

Base: deeltje dat één of meer H⁺-ionen kan opnemen. Veel negatieve ionen die voorkomen in zouten zijn basen. Als een base in contact komt met water ontstaan OH^—ionen. Alle basische oplossingen bevatten OH^—ionen.

Sterke basen: basen die in een aflopende reactie met water reageren.

In oplossingen van deze basen is de opgeloste base niet meer aanwezig. Alleen de reactieproducten van de reactie tussen de base en water tref je aan.

Zwakke basen: basen waarvan de reactie met water tot een evenwichtsconstante leidt.

In oplossingen van deze base is de opgeloste base WEL aanwezig. Ook de reactieproducten van de reactie tussen de base en water tref je aan.

In de formule van de oplossing van een sterke base staan alleen de reactieproducten die ontstaan als de base met water reageert. In de formule van een oplossing van een zwakker base staat alleen de opgeloste base zelf.

Zuur-basereactie: een base neemt één of meer H⁺-ionen op. (afkomstig van een zuur of zure oplossing)

H9

Halfreactie: geeft de verandering weer van één van de beginstoffen. In de halfvergelijking staan altijd elektronen. Totaalreactie: optelsom van de twee halfreacties. (hierin nooit elektronen)

Redoxreactie: reactie waarbij elektronenoverdracht optreedt. De reductor (RED) staat elektronen af en is de elektronendonor. De oxidator (OX) neemt elektronen op en is de elektronenreceptor.

Een reactie is een redoxreactie als:

• Lading van de deeltjes veranderen.
• Elementen verdwijnen en/of ontstaan.

Sterkste OX: bovenaan de lijst

Sterkste RED: onderaan de lijst

Een OX reageert alleen met een RED als de OX hoger staan dan de RED in tabel 48.

Batterij:

Halfcel met sterkste RED: negatieve elektrode

Halfcel met sterkste OX: positieve elektrode

H10

Monomeer: stof die bestaat uit kleine moleculen

Tijdens een polymerisatiereactie koppelen monomeermoleculen aan elkaar, waarbij lange polymeermoleculen ontstaan.

Als je verschillende monomeren laat reageren ontstaat een copolymeer.

Polyadditie: monomeermoleculen aan elkaar koppelen waarin een dubbele binding zit die tijdens de koppeling openbreekt.

Polycondensatie: monomeermoleculen aan elkaar koppelen waarin karakteristieke groepen zitten die met elkaar reageren.

Thermoplasten: kunststoffen die bij verwarmen zacht worden. De moleculen zijn onderling niet met elkaar verbonden. (recyclebaar)

Thermoharders: kunststoffen die niet zacht worden als je ze verwarmt. Tussen de moleculen zijn dwarsverbindingen (crosslinks) aanwezig zodat een groot netwerk ontstaat.

Elastomeren: kunststoffen waarvan de moleculen ook verbonden zijn via crosslinks, maar in minder mate dan bij thermoharders. Ze zijn bij kamertemperatuur flexibel en kunnen na uitrekken weer hun oorspronkelijke vorm aannemen.

Eiwitten zijn natuurlijke polymeren die worden gevormd uit verschillende aminozuren. De volgorde waarin deze aminozuren in een polypeptidemolecuul aan elkaar zitten, vormt de primaire structuur van het eiwit. In en tussen de polupeptideketens ontstaan ook nog bindingen, waardoor het eiwit zijn ingewikkelde structuur krijgt.

• Werkzaam als structuureiwit
• Als enzym
• Spelen een rol bij energievoorziening (verlagen activeringsenergie)
• Het transport van stoffen in je lichaam
• De bloedstolling
• Immuunsysteem

Glucose is een koolhydraat (monosacharide) dat groene planten tijdens de fotosynthese maken. Uit glucose ontstaan in een polycondensatiereactie polysachariden, zoals zetmeel, glycogeen en cellulose. Zetmeel en glycogeen spelen een rol in je energievoorziening, cellulose is de bouwstof van alle planten.

H11

Duurzaam ondernemen houdt rekening met de principes van People, Planet, Profit.

Atoomeconomie is een theoretisch begrip dat aangeeft hoeveel procent van de atomen uit de beginstof(fen) terechtkomt in het gewenste reactieproduct als de reactie volledig verloopt. Er komt voor een bepaalde reactie altijd een vast percentage uit.

 E-factor is een experimenteel begrip en geeft een verband tussen de atoomeconomie en het rendement van een reactie. Eenzelfde reactie kan met verschillende rendementen verlopen en dus ook verschillende waarden van de E-factor hebben.

Elke stof heeft een vervuilingscoëfficiënt. (Q-factor)

Butchproces: productiewijze waarbij telkens een afgeronde hoeveelheid van een product wordt gemaakt.

Bulkchemie: produceren van grote hoeveelheden van een product in een continuproces dat 24 uur per dag doorgaat en volledig is geautomatiseerd.

Kraakreactie voorbeeld:

C₁₀H₂₂ → C₈H₁₈ + C₂H₄

Extra belangrijke dingen

• Fotosynthese: 6 H₂O + 6 CO₂ → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

6 water + 6 koolzuurgas → glucose + 6 zuurstofgas

• Volledige verbranding: (methaangas)

               CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

• Onvolledige verbranding: (methaangas)

               2 CH₄ + 3 O₂ → 2 CO + 4 H₂O