Hoofdstuk 2. Bouwstenen van stoffen

2.1 Model

• Weergave van de werkelijkheid hoe wij denken dat hij is

2.2 De bouw van een atoom

Griekse oudheid

Alle materie is opgebouwd uit een mengsel van: aarde, water, lucht en vuur Als iets in de vloeibare fase was bestond het dus vooral uit water Als iets in de vaste fase was bestond het dus vooral uit aarde Als iets in van de vaste fase naar de vloeibare fase ging (of andersom) werd dus een deel van de aarde omgezet in water (of andersom)

3

Atoombouw: Middeleeuwen

Als iets scherp smaakte bestond het uit puntige deeltjes Als iets in de vloeibaar fase was bestond het uit ronde deeltjes die langs elkaar konden rollen Als iets in de vaste fase was bestond het uit harde vaste blokjes die niet langs elkaar konden schuiven

mlavd@BCEC 4

Stoffen

• Voor iedere stof bestaat er één molecuulsoort • Moleculen bestaan uit nog kleinere deeltjes: atomen (atoom = ondeelbaar)

Atoommodel van Dalton

• • Een atoom is een massief bolletje.

Het atoom video

Het Atoommodel van Rutherford Een atoom bestaat uit een positieve (massieve) kern met protonen en neutronen en een negatieve elektronenwolk met elektronen.

Elektronenwolk

Gebied waarin de kans om een electron aan te treffen groter dan 90% is.

Let op!

• Tussen kern en elektronenwolk zit niets, alleen lege ruimte .

Grootte

pyramide van cheops : aarde = kern : atoom atoom : pingpongbal = tennisbal : aarde

Bouwstenen van atomen

Proton (p + ) Neutron (n 0 ) Elektron (e ) massa (u) 1,0 1,0 0 lading 1+ 0 1 plaats Aantal is gelijk aan: kern Atoomnummer kern Massagetal - atoomnr.

rond de kern Atoomnummer

Het atoommodel van Bohr

Elk atoom bestaat uit een kern (p + waarin e + n 0 ) met daarom heen maximaal 7 banen/ schillen, geplaatst worden, van binnen naar buiten.

Het opvullen van de schillen:

Nr. van de schil naam Max. aantal e 1 2 K L 2 8 3 4 5 6 7 M N O P Q 18 32 32 32 32

Atoomnummer

Het atoomnummer = aantal p + Een atoom is neutraal dus: aantal p + = aantal e (tabel 25 40A of 99 BINAS)

Massagetal

• Het massagetal = aantal p + + aantal n 0 (tabel 25 BINAS) • Aantal n 0 = massagetal – atoomnummer • Geen eenheid • Eén atoomsoort kan verschillende massagetallen hebben

Schrijfwijze

• Massagetal Symbool atoomnummer òf Symbool -massagetal He- 4

Isotopen

Of: Atomen van dezelfde soort maar met een ander massagetal Hetzelfde aantal protonen maar een verschillend aantal neutronen Wat is het verschil tussen: massagetal 25 en massagetal 27?

Teken het natrium atoom volgens Rutherford

Gegeven: 23 11 Na 11 = atoomnummer 23 = massagetal 11e 11 p + 12 n 0

2.3 Het periodiek systeem

• Horizontale rijen heten perioden.

• Verticale kolommen heten groepen.

• Het nummer van de periode is het aantal bezette banen.

• Het nummer van de hoofdgroep is het aantal e in de buitenste baan.

• Hoofdgroep 1: de alkalimetalen • Hoofdgroep 2: de aardalkalimetalen • Hoofdgroep 7: de halogenen • Hoofdgroep 8: de edelgassen Periodiek systeem Atoombouw

Edelgassen reageren nooit.

Edelgassen staan in groep 8 in het P.S.. Dit betekent dat ze 8 e één baan en slechts 2 e ).

in de buitenste baan hebben (behalve helium die heeft Alle andere elementen willen wel reageren en willen net als een edelgas 8 e- in de buitenste schil proberen te krijgen.

• Dit is het streven naar een edelgasconfiguratie (verdeling) met andere woorden alle elementen willen een elektronenverdeling net als bij een edelgas. Dit streven wordt de octetregel genoemd.

2.4 Ionen (atomen met een lading) Positief ion (metaal): Ontstaat als een atoom elektronen kwijtraakt Negatief ion (niet- metaal) Ontstaat als een atoom elektronen opneemt

Ionen

• Enkelvoudige ionen Bestaan uit één atoomsoort Samengestelde ionen Bestaan uit meerdere atoomsoorten aan elkaar De namen van alle (samengestelde) ionen moet je uit je hoofd leren!

Positief enkelvoudig • Ag + zilver- ion • Ni 2+ nikkel- ion • Cr 3+ chroom- ion • Zn 2+ zink- ion • Hg + kwik(I)- ion • Hg 2+ kwik(II)- ion Negatief enkelvoudig H F Cl Br I O 2 S 2 Hydride-ion Fluoride-ion Chloride-ion Bromide-ion Jodide-ion oxide-ion sulfide-ion

Kwik koopt lopend tien ijzjes!

• Uit sommige metalen kunnen meerdere verschillende ionen ontstaan.

Bij de naamgeving gebruik je dan een Romeins cijfer B.v.

Fe 2+ : ijzer (II)ion Fe 3+ : ijzer (III)ion

Samengestelde ionen (Tabel 66B)

• NH 4 + • OH • NO 2 • NO 3 • ClO 3 • CH 3 COO • SO 3 2 • SO 4 2 Ammonium- ion Hydroxide-ion Nitriet-ion Nitraat-ion Chloraat-ion Acetaat-ion Sulfiet-ion Sulfaat-ion

CO 3 2 HCO 3 CrO 4 2 PO 4 3 C 2 O 4 2 SiO 3 2 carbonaat-ion Waterstofcarbonaat-ion Chromaat-ion Fosfaat-ion Oxalaat – ion Silicaat- ion

Opmerking: De lading van een ion noemen we de elektrovalentie ofwel valentie

2.5 De massa’s van atomen, moleculen en ionen.

1 u = atomaire massaeenheid= 1,66 . 10 -27 kg De atoommassa’s kun je vinden in BINAS tabel 99

Nauwkeurigheid

• Toevalllige fouten: - afleesfout • Systematische fouten: - glaswerk

Optellen en aftrekken

• Antwoord in het getal met het kleinste aantal cijfers achter de komma.

Bijvoorbeeld: 1,98 + 0,6 = 2,6

Vermenigvuldigen en delen

• Antwoord in getal met kleinste aantal significante cijfers in totaal • Nul aan het begin telt nooit mee!

Voorbeeld: 2,6 / 1,338= 1,9

Tips:

• Bij een combinatie van optellen/ aftrekken met vermenigvuldigen/ delen, dan moet je eerst het resultaat van optellen/ aftrekken afronden • Alle andere gevallen de tussenantwoorden met alle cijfers overnemen • Wetenschappelijke notatie

Afspraak

• Kijk in de vraag naar het kleinste aantal significante cijfers en rond hier je antwoord op af.

Relatieve Atoommassa (A

r

)

• Massa van een atoom uitgedrukt in de atomaire massa eenheid u. • Atoommassa hangt af van twee factoren: - de massa van de afzonderlijke isotopen - de percentages waarin de verschillende isotopen voorkomen

Gewogen gemiddelde-1

• Magnesium heeft volgens Binas een atoommassa (A) van 24,31 u.

• Hoe kan dat?

Mg- 24 78,99% 23,98505 u Mg- 25 10.00% 24,98584 u Mg- 26 11,01% 25,98260 u

Gewogen gemiddelde-2

• De massa van 100 Mg-atomen bedraagt: 78,99 x 23,98505 = 1,895 ∙ 10 : 100 = 24,31 u 3 u 10,00 x 24,98584 = 249,9 u 11,01 x 25,98260 = 286,1 u 2430,6 u De massa van 1 atoom bedraagt dan:

Molecuulmassa (M

r

)

De som van de (gemiddelde) atoommassa’s van alle atomen die in een molecuul voorkomen

Ionmassa

De ionmassa is gelijk aan de massa van de atoomsoort(en) waaruit het ion is ontstaan.

De lading telt niet mee.

Voorbeeld: Bereken de ionmassa van het NH 4 + 1 x N= 1 x 14,01= 14,01 4 x H= 4 x 1,008= 4,032 + Ionmassa= 18,04 u - ion:

2.6 De eenheid mol

• Een mol is een afspraak voor een bepaalde hoeveelheid moleculen (6∙10 23 ) • In een mol suiker zitten evenveel moleculen als in een molecuul water.

• Suikermoleculen zijn zwaarder dus een mol suiker weegt zwaarder dan een mol water.

Molaire Massa (M)

• De massa van 1 mol stof in gram • Eenheid: g ∙ mol -1 • Tabel 98

Omrekenen van g naar mol

• De molaire massa van NH 3 • Hoeveel mol is 51 gram?

is 17 g∙mol -1 mol NH 3 gram NH 3 1.0 x 17 51

Omrekenen van mol naar g

• De molaire massa van H 2 O 2 is 34 g ∙ mol -1 • Hoeveel gram is 5 mol H 2 O 2 ?

mol H 2 O 2 1.0 5 gram H 2 O 2 34 x

Omrekenen van L naar (k)g

• Dichtheid (kg ∙ m -3 ) • Kg ∙ m -3 = g ∙ l -1

( Onthouden!)

Hoeveel gram weegt 5.00 liter water?

massa water (g) 0.998 ∙ 10 3 volume water (l) 1.00

x 5.00

2.7 Massapercentage

• Bereken het massapercentage koolstof in koolstofdioxide.

massa CO 2 (u) 44.0 100.0

massa C (u) 12.01

x Percentage: aantal delen per honderd