1

Hoofdstuk 1Moleculaire stoffen

THEORIE

Niet metaal—Niet metaal

2

Materie

• Alle stof(fen) die wij om ons heen zien is sterrenstof.

• In het heelal is uit energie waterstofgas ontstaan.

• Vanuit het waterstofgas is alle andere materie(stof) ontstaan.

• Waterstofgas is het gas dat in de waterstofballon zit.

3

• Deze waterstof vormt grote waterstofwolken in het heelal

• Waterstofgas is opgebouwd uit het element waterstof en is een moleculaire stof

4

Bouw van de materie

• Een zuivere stof bestaat uit een groot aantal identieke bouwstenen.

• Deze bouwstenen worden moleculen genoemd.

• Een molecuul is de kleinste bouwsteen van een stof dat nog de eigenschappen van die stof bezit

5

Zuivere stoffen

• Scheikundigen bedoelen met een zuivere stof 1 stof

• Als we dus spreken over water, bedoelen we zuiver water, dus 1 stof.

• Dit is iets anders dan drinkwater of “zuiver bronwater” : zijn meerdere stoffen mineralen+water+andere stoffen

6

Stoffenmoleculen• Om te kunnen verklaren dat stoffen

bepaalde stofeigenschappen hebben gebruiken we een modelvoorstelling

• De molecuultheorie: stoffen bestaan uit een heleboel super kleine deeltjes van dezelfde soort

• Deze deeltjes noemen we moleculen

• Definitie: Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof dat nog de eigenschappen heeft van die stof

7

Uitleg moleculen

• Opgebouwd uit atomen • Verschillende atomen (verbinding)

ontleedbaar• Dezelfde atomen (element) niet-

ontleedbaar• Aantal atomen zeer belangrijk• Index en coëfficiënt

Onderdeel 1: Molecuulformules

8

Molecuul modellen

• Staafmodel CH4

overzichtelijk

niet werkelijkheid

• Skeletmodel CH4

overzichtelijk

niet werkelijkheid

• Compactmodel CH4

werkelijkheid

9

Structuurformule/molecuulformule

Molecuulformule Structuurformule

H2OOpmerking: let erop dat de getallen kleiner zijn dan de Hoofdletters en dat ze onderaan staan

FOUT is: H2O of H2O

CH4

10

Kleur atoommodel

Tabel: kleur van model per atoomsoort

Atoommodel Kleur Naam atoomsoortWit Waterstof H

Zwart Koolstof C

Rood Zuurstof O

Geel Zwavel S

Groen Chloor Cl

11

Covalente binding/atoombinding

Elementen Co-valentie = aantal bindingen dat een atoom moet hebben

H , F, I, Cl , Br 1

O 2

N 3

C 4

Uitzondering S 2, 4, 6

12

Moleculen bouwen

• Met de voorgaande tabel kun je moleculen bouwen

• Indien een atoom covalentie 4 heeft heeft hij 4 bindingen, voorbeeld C atoom

• Zuurstof heeft covalentie 2, 2 bindingen

13

Koolstofdioxide

Drie Koolstofdioxide-moleculen1. Verbinding zuurstof en waterstof

2. CO2 (g) (molecuulformule)

3. Één atoom koolstof en twee atomen zuurstof

3 CO2 Indexcoëfficiënt

Onderdeel 1: Molecuulformules

14

Watermoleculen

Vier Water moleculen Compact model• Verbinding waterstof en zuurstof atomen

• H2O (l) (molecuulformule)

• Twee atomen waterstof en één atoom zuurstof

4 H2O Indexcoëfficient

Geen index

Onderdeel 1: Molecuulformules

15

Molecuul methaan

3. Een molecuul methaan (hoofdbestanddeel aardgas)

1. Verbinding van koolstof en waterstof

2. CH4(g) (molecuulformule)

3. Één atoom koolstof en 4 atomen waterstof

CH4 IndexCoëfficient=1

Onderdeel 1: Molecuulformules

16

Molecuul Ethaan

• C2H6 = molecuulformule

• Bestaat uit 2 C-atomen en 6 H-atomen

Skeletmodel Ethaan Structuurformule Ethaan

17

Etheen

• Molecuulformule etheen C2H4(g)

3 moleculen etheen Skeletmodel

18

Ethanol moleculen

Ethanol:Verbinding van

•Waterstof (witte bolletjes)

•Koolstof (zwarte bolletjes)

•Zuurstof (rode bolletjes)

4 C2H5OH (l)

19

A Ontleedbare stoffen

• Moleculen (verbindingen) die bestaan uit 2 of meer atoomsoorten

• Voorbeelden– Water (H2O)– Alcohol (C2H5OH)– Koolstofdioxide (CO2)– Methaan (CH4)

20

Enkele ontleedbare stoffen molecuulformules+naam

Formule Naam Formule Naam

CH4 Methaan H2SO4 zwavelzuur

C2H6 Ethaan H3PO4 fosforzuur

C2H4 Etheen HNO3 salpeterzuur

NH3 Ammoniak HCl (g) Waterstofchloride

CO (g) Koolstofmonooxide HCl (aq) Zoutzuur

CO2 (g) Koolstofdioxide SO2 (g) zwaveldioxide

NO2 (g) Stikstofdioxide H2O Water

C2H5OH(l) Ethanol C18H36O2 Kaarsvet

C6H12O6 (s) Glucose H2O2 waterstofperoxide

Leer deze uit je hoofd! Leren van FormuleNaam NaamFormule

21

B Niet ontleedbare stoffen (elementen)

• Bestaan uit 1 atoomsoort (enkel)– Alle elementen uit het periodiek systeem behoren hiertoe

Vb Fe = ijzer Au=goud Al = aluminiumVb Edelgassen o.a. He= helium Ar=argon

• Bestaan uit 1 atoomsoort maar dan dubbel– Alle stoffen in het rijtje van Fientje

F2, CL2,…zie tabel volgende diaO3=ozon ; P4=fosfor molecuul ; S8 = zwavelmolecuul

22

Elementen metalenNaam Symbool Naam Symbool

Aluminium Al Magnesium Mg

Barium Ba Mangaan Mn

Calcium Ca Natrium Na

Chroom Cr Nikkel Ni

Goud Au Platina Pt

Kalium K Radium Ra

Kobalt Co Tin Sn

Koper Cu Titaan Ti

Kwik Hg Uraan U

ijzer Fe Zilver Ag

Zink Zn

Cadmium Cd

Lood Pb Wolfraam W

Leer deze uit je hoofd!!!

23

Elementen Niet metalen

Naam Symbool Naam Symbool

Argon Ar Koolstof C

Broom Br Neon Ne

Chloor Cl Silicium Si

Fluor F Stikstof N

Fosfor P Waterstof H

Helium He Zuurstof O

Radon Rn

Xenon Xe Krypton Kr

Jood I Zwavel S

Leer deze uit je hoofd!!!

24

Elementen met dubbele atomenRijtje van Fientje

element Molecuulformule

Fluor(g) F2 Fientje

Chloor(g) Cl2 Cliederde

Broom(g) Br2 Bruine

Jood(g) I2 Inkt

Zuurstof(g) O2 Op

Waterstof(g) H2 Haar

Stikstof(g) N2 Neus

25

INDELING STOFFEN

• De meeste stoffen worden ingedeeld in één van onderstaande groepen:

• I Moleculaire stoffenII ZoutenIII ZurenIV Metalen

V Koolwaterstoffen

26

Niet metaal-Niet metaal

• Moleculen bestaan uit atomen. Een molecuul is een groep niet-metaalatomen die bij elkaar horen.

• Moleculen zijn ongeladen deeltjes

Daardoor kunnen ze geen elektriciteit geleiden• Moleculen vormen samen stoffen;• Iedere stof bestaat uit zijn eigen molecuul soort.

De moleculen van een soort zijn aan elkaar gelijk en dus identiek.

27

Moleculaire stoffen

• Atomen hetzelfde element

• Atomen verschillend verbinding

28

Eigenschappen moleculaire stoffen

• Moleculaire stoffen geleiden geen elektrische stroom.

• Dat komt omdat ze uit ongeladen deeltjes bestaan.

• Ongeladen deeltjes kunnen geen stroom geleiden

29

Naamgeving Moleculaire stoffen

• Het aantal atomen ( de index) bepaalt de naamgeving van moleculaire stoffen.

• Die indexen geven we aan met voorvoegsels

• Deze voorvoegsels staan op de volgende dia

30

Voorvoegsels in namen van moleculaire stoffen

Index Voorvoegsel Index Voorvoegsel

1 mono 5 tetra

2 di 6 hexa

3 tri 7 hepta

4 tetra 8 octa

5 penta 9 nona

Leer deze uit je hoofd!!!

31

Naamgeving moleculaire stoffen

Formule Naam Covalentie Formule Naam Covalentie

H hydride 1 O oxide 2

F fluoride 1 S sulfide 2

Cl chloride 1 P fosfide 3

Br bromide 1 N nitride 3

I jodide 1 As arsenide 3

C carbide 4 Sb antimonide 3

Si silicide 4

32

Naamgeving voorbeeld 1

• Systematische naam H2O2

• Index H-atoom: 2 di• Index O-atoom: 2 di• De naam wordt dan diwaterstofdioxide

33

• Systematische naam P2O5

• Index P-atoom: 2 di• Index O-atoom: 5 penta• De naam wordt dan difosforpentaoxide

Naamgeving voorbeeld 2

34

Naamgeving voorbeeld 2

• As2O3

• As = niet-metaal• O = niet-metaal• Index As = 2 di• Index O = 3 tri• Naam: diarseentrioxide

35

Voorbeelden naamgeving links rechts en rechts links kennen

Systematische naam Molecuulformule

Systematische naam Molecuulformule

Diwaterstofmonooxide H2O Monozwaveltrioxide SO3

Monostikstoftrioxide NO3 Dichloorpentaoxide P2O5

Waterstofchloride HCl Monofosfortrijodide PI3

Difosforpentaoxide P2O5 Dibroomtrioxide Br2O3

Monozwaveldioxide SO2 Diarseentrioxide As2O3

Mono

siliciumtetrajodide

SiI4 Monofosforpentachloride

PCl5

Monokoolstofdioxide CO2 Dichloormonooxide Cl2O

36

Voorbeelden naamgeving links rechts en rechts links kennen

Systematische naam Molecuulformule

Systematische naam

Molecuulformule

Diarseenpentaoxide As2O5

Distikstofpentaoxide N2O5

Monofosfortrijodide PI3

Monosiliciumtetrachloride SiCl4

Tetrafosforhexaoxide P4O6

Diwaterstofsulfide H2S

Monozwaveltetrafluoride SF4

37

Elementen(atoomsoorten)

• Moleculen zijn weer opgebouwd uit basisgrondstoffenelementen

• Op dit moment zijn er ongeveer 110 elementen(atoomsoorten) bekend.

• Enkele bekende elementen zijn ijzer, aluminium, zilver, goud,lood,zuurstof, stikstof, waterstof.

• De elementen staan gerangschikt in het periodiek systeem der elementen

38

Hydrofiel

• Lossen alle moleculaire stoffen op in water?

• Moleculaire stoffen die goed oplossen in water noemen we hydrofiel.

• Hydrofiel = waterlievend

39

• Het blijkt dat het type atoombindingen of groepen die in een molecuul zitten invloed hebben of de stof oplost in water.

• Als een stof veel O-H en N-H atoombindingen (groepen) bevat lost de stof goed op in water. Deze bindingen zijn hydrofiel.

Hydrofiel

40

Hydrofiel

• Glycerol is hydrofiel omdat het veel O-H atoombindingen bevat

• Ethanol is hydrofiel door de “dominante” O-H groep

41

Hydrofoob

• Als een stof voornamelijk C-C en C-H atoombindingen bevat lost de stof niet goed op in water. Deze atoombindingen zijn hydrofoob.

• Pentaan is een hydrofobe stof

42

Hydrofoob

• Octanol is ook een hydrofobe stof omdat er veel C-C en C-H atoombindingen inzitten

• De invloed van de hydrofiele O-H groep is hier klein!

43

• De oplosbaarheid van een stof geeft aan hoeveel gram stof maximaal kan oplossen in 100 gram water. (soms ook 1000 gram water)

• De oplosbaarheid van een stof is temperatuur afhankelijk!

• Oplosbaarheid is een stofeigenschap

Oplosbaarheid

44

• Bij elke temperatuur kan slechts een bepaalde hoeveelheid van een stof oplossen in 100 gram water.

• Voeg je minder dan deze hoeveelheid toe dan is de oplossing onverzadigd. Er kan nog wat bij!

• Doe je precies deze hoeveelheid in 100 gram water dan is de oplossing verzadigd!

• Een oplossing is verzadigd indien er niet nog meer stof ik kan oplossen!

Onverzadigd/Verzadigd

45

Oplosbaarheid van zout en suiker

. • De meeste vaste stoffen lossen beter op in water naarmate de temperatuur van water stijgt!

• Solubility= oplosbaarheid• Solute = opgeloste stof (suiker,

zout)• Dissolved = opgelost

46

Oplosbaarheid creatine in water

Creatine wordt door sporters gebuikt om hun prestaties te verbeteren

Voorbeeld Opgave Jan doet 20 gram creatine in 100

gram water van 20°C. a) Lees uit het diagram af of Jan een

verzadigde of onverzadigde oplossing heeft!

b) Dan verwarmt hij het bekerglas tot 50°C. Wat neemt hij waar?

c) Is zijn oplossing bij 50°C verzadigd of onverzadigd?

Antwoorda) Het punt van 20 gram bij 20°C

bevind zich in het gebied van de verzadigde oplossing.

b) In de beginsituatie bevind zich creatine op de bodem! Deze zal gaan oplossen indien de temperatuur verhoogd wordt.

c) Onverzadigd , want er kan nog meer creatine oplossen bij 50°C.

Verzadigde oplossing

Onverzadigde oplossing

Oplosbaarheid creatine per 100 gram water

47

Oplosbaarheid• Oplosbaarheid van gassen, bij gassen daalt de

oplosbaarheid bij temperatuurstijging!

Indien het water te warm is kan er minder zuurstof in oplossen en zullen de visjes sterven door zuurstofgebrek!

48

Oplossnelheid

• De oplossnelheid geeft aan hoe snel een stof oplost in bijvoorbeeld 100 gram water.

– De oplossnelheid is groter indien de verdelingsgraad van de stof groter is. Bijvoorbeeld indien je een stof eerst fijngemalen hebt

– De oplosbaarheid is groter indien de temperatuur hoger is!

49

MENGSELSMENGSELS

1: OplossingOplossingVaste deeltjes die oplossen Vaste deeltjes die oplossen in een vloeistofin een vloeistof

Gassen die oplossen in een Gassen die oplossen in een vloeistofvloeistof

Vloeistof die oplost in een Vloeistof die oplost in een

andere vloeistofandere vloeistof

helder, niet wit

Voorbeeld:

- Zout in water

- Suiker in water

2: SuspensieSuspensieVaste deeltjes in een Vaste deeltjes in een oplosmiddeloplosmiddel

troebel

Voorbeeld:

-Zand in water

-Modderbad

- Verf

3: EmulsieEmulsieMengsels van olie/vet in waterMengsels van olie/vet in water

Emulgator zorgt ervoor dat de Emulgator zorgt ervoor dat de oliedruppels en waterdruppels oliedruppels en waterdruppels bij elkaar blijvenbij elkaar blijven

Ondoorzichtig, kunt er niet doorheen kijken

Voorbeeld:

- Mayonaise

-Halvarine

Ontmengen Vet

Water

50

Schoolbanktv

• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo

51

Oplossing• Een oplossing is een mengsel van een opgeloste stof in

een oplosmiddel• Oplossing is een mengsel van hydrofiele stoffen of van

hydrofobe stoffen

Voorbeeld: keukenzout in water• Keukenzout is de opgeloste stof• Water is het oplosmiddel• Bier is een mengsel van alcohol en water

Oplossing

52

Suspensie

• Een suspensie ontstaat indien een vaste stof niet oplost in een vloeistof

• Kleine deeltjes van de vaste stof zweven in de vloeistof

• Voorbeeld

• Modderbad

• Verf

53

• Een emulsie is een mengsel van olie in water, of van water in olie

• De oliedruppeltjes zweven in het water• De waterdruppeltjes zweven in de olie• Een emulsie is altijd troebel/ondoorzichtig

• Voorbeeld• Mayonaise• Handcrème• Roomijs

EmulsieEmulsies(hydrofoob+hydrofiel)

54

Periodiek systeem der elementen

55

• In het periodiek systeem zijn de elementen gerangschikt.

• Hiervoor worden afkortingen gebruikt.

• Fe = ijzer• Al = aluminium• Au = goud• N = stikstof• H = waterstof

56

Schoolbanktv

• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo

57

Schoolbanktv

• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo

58

Schoolbanktv

• http://beeldbank.schooltv.nl/hi/index.jsp?povo=vo

59

Aggregatietoestand (fase)

• Een stof kan voorkomen in verschillende fasen.

Vast (s)

Solid

Grote dichtheid

Vloeibaar (l)

Liquid

Kleinere dichtheid

Gas (g)

Kleinste dichtheid

60

• Fasen– Vast (s) (s) = solid– Vloeibaar (l) (l) = liquid– Gasvormig (g) (g) = gas – Opgelost (aq) (aq)= opgelost in water

Fasen