Transcript Scheikunde Pulsar VWO Hs6 Water uitwerkingen

Scheikunde Pulsar VWO hoofdstuk 6 Water uitwerkingen www.uitwerkingensite.nl
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
■■
6
■■
6.1 Water in het dagelijks leven
1
Al het water blijft binnen de dampkring. Het water
zit in een kringloop.
2
a Bij de volledige verbranding van een stof waarvan
de moleculen zijn opgebouwd uit koolstof- en
waterstofatomen (en zuurstofatomen) ontstaan
koolstofdioxide en water.
Dus: glucose + zuurstof  koolstofdioxide + water
C6H12O6(s) + 6 O2(g)  6 CO2(g) + 6 H2O(l)
Water
b Bij deze verbranding ontstaat water. De
woestijndieren gaan met dit water zuinig om. Het
vrijkomende water slaan ze in hun lichaam op.
Het water verdwijnt van de ene plek om
vervolgens na een aantal tussenstations weer op
dezelfde plek terug te komen.
c water + koolstofdioxide  glucose + zuurstof
6 H2O(l) + 6 CO2(g)  C6H12O6(s) + 6 O2(g)
3 a Water zorgt in ons lichaam voor transport. In de
urine worden afvalstoffen getransporteerd. Het
bloed en lymfevocht transporteren zuurstof,
glucose, hormonen en bouwstoffen. Het
transpiratievocht speelt een rol bij het handhaven
van de lichaamstemperatuur door het transport
van warmte.
d De vergelijking in opgave a is het
tegenovergestelde van die in opgave c.
e Exotherm: er komt energie vrij.
Endotherm: er is energie nodig.
f Voor de reactie in opgave c is energie nodig in de
vorm van zonlicht. Die reactie is dus endotherm.
De verbranding van glucose (a) levert energie en
is dus exotherm.
b De verbranding van koolhydraten levert de nodige
energie.
4
Bij de fotosynthese ontstaan glucose en zuurstof.
5
Onder invloed van de zonnewarmte verdampt een
deel van het zeewater en water dat in het vaste
land aanwezig is. De waterdamp koelt af tijdens
het opstijgen en vormt wolken boven de aarde.
Door de wind worden die wolken verplaatst. Als
een wolk tegen een gebergte wordt geblazen,
moet de waterdamp verder stijgen, koelt verder af
en wordt regen of sneeuw. In het hooggebergte
ontstaan hierdoor ijs en gletsjers. Dit ijs smelt
geleidelijk. Het smeltwater komt als beekjes en
rivieren omlaag en stroomt uiteindelijk weer de zee
in.
6
7
–
Je gebruikt dit water voor de douche, toilet,
drinken, eten koken, wasmachine, de afwas en de
planten.
8 a Dat varieert van persoon tot persoon. 65% water
van je lichaamsgewicht is water. Als je 60 kg
weegt, dan is daarvan 39 kg water.
b Ongeveer 37 °C
c Door verbranding van voedingsstoffen stijgt je
lichaamstemperatuur. Om ervoor te zorgen dat
deze niet te hoog wordt, wordt er warmte door het
bloed naar de huid getransporteerd. Hier verdampt
het zweet. Daarvoor is energie nodig. Die energie
wordt aan het lichaam onttrokken. (Het verdampen
van zweet is een endotherm proces.)
d Op een warme dag verlies je veel vocht door
transpiratie. Je moet dus veel water drinken om
niet uit te drogen.
9
Wat heb je geleerd bij de volledige verbranding
van een ontleedbare stof?
© Noordhoff Uitgevers bv
10
Bij intensief sporten stijgt je lichaamstemperatuur.
Om ervoor te zorgen dat deze niet te hoog wordt,
moet je energie afvoeren.
Dat gebeurt onder andere door te transpireren.
Hierbij verdampt het zweet. Het verdampen van
zweet is dus een endotherm proces. Daarvoor is
energie nodig. Dit wordt onttrokken aan het
lichaam, waardoor de temperatuur daalt.
11
Ga na hoe je liter omrekent naar m .
3
a 1 liter zeewater bevat 35 gram zout. Dus 1000 liter
3
3
= 1 m zeewater bevat 35 kg zout. 10.000 m
zeewater bevat dus 35 × 10.000 kg zout = 3,5 ×
5
10 kg zout.
b Bij het koken gebruik je dus ongeveer 2,5 gram
zout per liter water. In zeewater zit meer dan 10
maal zoveel zout. Je aardappels worden dan wel
erg hartig!
12 a Om een stof te laten smelten is warmte nodig.
Smelten is dus endotherm. Bevriezen is het
tegenovergestelde van smelten. Bevriezen is
exotherm.
b Bij het bevriezen (stollen) van water komt dus
energie vrij in de vorm van warmte. Die warmte
wordt afgestaan aan de bloesem en voorkomt dus
dat de bloesems bevriezen. Bovendien vormt het
ijslaagje een soort isolatie tegen de kou.
13 a Zuiver water bevriest bij 0 °C = 273 K.
b Om een stof te laten smelten is warmte nodig.
Smelten is dus endotherm.
c Bij het mengen van ijs en zout daalt de
temperatuur tot onder de 0 °C. Er wordt warmte
onttrokken aan het bevroren water. Het
mengproces heeft dus energie nodig. Het is een
endotherm proces.
51
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
d Het vriespunt van zuiver water is 0 °C. Een
mengsel van ijs en keukenzout bevriest bij een
temperatuur lager dan 0 °C.
■■
6.2 Polaire stoffen
14
–
15
Gebruik de gegevens in bron 8.
Hoe zwaarder en hoe groter de moleculen, des te
groter de vanderwaalskrachten tussen de
moleculen. Hoe groter de vanderwaalskrachten
hoe hoger het kookpunt.
16
Lees de informatie in bron 9.
Een polaire atoombinding kan voorkomen tussen
twee verschillende niet-metaalatomen.
17
Zie de tekst in bron 10.
Elektronegativiteit is de mate waarin een atoom
elektronen naar zich toe trekt.
52
18
Een polaire stof bestaat uit dipoolmoleculen.
19
Water is een polaire stof, omdat het uit
dipoolmoleculen bestaat. Dit komt omdat in het
watermolecuul het zuurstofatoom harder trekt aan
de elektronen van de gemeenschappelijke
elektronenparen dan de waterstofatomen.
Hierdoor wordt het zuurstofatoom enigszins
negatief geladen en de waterstofatomen enigszins
positief. Bovendien is de hoek H-O-H geen 180°,
maar 104,5°. Daardoor heffen de effecten van de
twee O-H bindingen elkaar niet op.
20
Je moet weten uit welke atoomsoorten de stof
bestaat:
– één soort niet-metaalatomen: atoombindingen
– verschillende soorten niet-metaalatomen:
polaire atoombindingen
– metaalatoom en niet-metaalatoom: ionbinding
Het gaat hierbij om vuistregels. Er zijn
uitzonderingen zoals ammoniumchloride,
+
NH4 Cl¯ . Het is een zout, maar bestaat uit nietmetalen.
21
Er zijn drie groepen stoffen: metalen, zouten en
moleculaire stoffen. Ga voor deze vier stoffen na
in welke groep ze thuishoren.
waterstofjodide, HI, twee verschillende nietmetaalatomen: polaire atoombinding
zuurstof, O2, twee dezelfde niet-metaalatomen:
atoombinding
+ ¯
zilverchloride, Ag Cl , de stof bestaat uit metaal
en niet-metaal: ionbinding
stikstofmonooxide, NO, twee verschillende nietmetaalatomen: polaire atoombinding
© Noordhoff Uitgevers bv
22
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
a Naarmate de massa van een molecuul groter
wordt, wordt ook het molecuul zelf groter. Bij de
tweede, derde en vierde kolom uit de tabel blijkt
dat het kookpunt van de bovenste stof uit de tabel
ondanks een lagere molecuulmassa toch hoger is
dan die van de stof daaronder. De uitspraak is dus
niet algemeen geldig. Water, ammoniak en
waterstoffluoride hebben een verrassend hoog
kookpunt.
aanwezig zijn. De S-O binding moet dus een
polaire atoombinding zijn. Bovendien is het een
binding tussen twee verschillende nietmetaalatomen.
c Een zwaveldioxidemolecuul kan alleen een
dipoolmolecuul zijn als het niet lineair is, omdat
dan de effecten van de twee polaire
atoombindingen niet tegen elkaar wegvallen.
d Uit tabel 55 blijkt dat het dipoolmoment van
zwaveltrioxide 0 is. De stof bestaat dus niet uit
dipoolmoleculen. Dus moet de bouw van het
molecuul de effecten van de polaire bindingen
opheffen. Het molecuul heeft geen gescheiden
ladingscentra. Dat kan alleen als het om een plat
molecuul gaat met het zwavelatoom in het midden
en de drie zuurstofatomen daar in de vorm van
een gelijkzijdige driehoek omheen.
b Zoek in tabel 40A op welke drie atoomsoorten de
hoogste elektronegativiteit hebben.
Stikstof, zuurstof en fluor hebben de hoogste
elektronegativiteit.
Daardoor zijn N-H bindingen, O-H bindingen en HF bindingen sterk polair. Water, ammoniak en
waterstoffluoride bestaan uit bijzondere
dipoolmoleculen.
23
Bedenk wat ‘intermoleculaire krachten’ zijn.
Wat heeft het feit dat een stof uit dipoolmoleculen
bestaat, te maken met de intermoleculaire
krachten?
■■
6.3 Waterstofbruggen
26
Zie bron 14.
a Bij dipoolmoleculen is sprake van een extra
aantrekkingskracht tussen de moleculen. De
positieve kant van het ene molecuul trekt de
negatieve kant van het andere molecuul extra
sterk aan. Bij A is de vanderwaalsbinding dus
groter dan bij B.
Als tussen de moleculen van water
waterstofbruggen voorkomen, komt dat omdat het
waterstofatoom van het ene molecuul
aangetrokken wordt door het zuurstofatoom van
een ander molecuul.
27
b Door de extra aantrekkingskracht zal een stof die
uit dipoolmoleculen bestaat in het algemeen een
hoger kookpunt hebben dan een stof waarbij dat
niet het geval is. Stof A heeft dus een hoger
kookpunt dan stof B.
24
b kookpunt chloormethaan: 249 K
kookpunt methanol: 338 K
Er klopt dus iets niet! Er is blijkbaar meer aan de
hand dan je tot nu toe theoretisch kunt verklaren.
(Verklaring in de volgende paragraaf.)
25
a In de moleculen van CH3OH komen O-H groepen
voor, die waterstofbruggen kunnen vormen.
Welk effect, dat van dipool of dat van de
molecuulmassa, heeft hier invloed op het verschil
in kookpunt?
a Op grond van de gegevens is te verwachten dat
chloormethaan een hoger kookpunt heeft dan
methanol, omdat de molecuulmassa van
chloormethaan groter is. De invloed van de
dipoolmoleculen is bij beide stoffen ongeveer even
groot.
Zoek in tabel 55 op of zwaveldioxide uit
dipoolmoleculen bestaat.
Probeer, zoals dat bij watermoleculen is gedaan,
uit te leggen of een lineair zwaveldioxidemolecuul
een dipoolmolecuul kan zijn.
a Uit tabel 55 blijkt dat het dipoolmoment van
–30
zwaveldioxide 5,4 × 10 Cm is.
Het dipoolmoment van zwaveltrioxide is 0.
b Een molecuul kan alleen een dipoolmolecuul zijn
als er één of meer polaire atoombindingen
© Noordhoff Uitgevers bv
Bedenk bij deze opgave steeds welke groepen in
een molecuul onmisbaar zijn voor de vorming van
waterstofbruggen.
b Er zijn geen OH of NH groepen, dus geen
waterstofbruggen.
c In de moleculen van CH3NH2 komen N-H groepen
voor, die waterstofbruggen kunnen vormen.
d Er zijn geen OH of NH groepen, dus geen
waterstofbruggen.
28
De sterkte van de vanderwaalsbinding is ongeveer
10% van de sterkte van een atoombinding.
29
Ga na welke belangrijke groep wel in de
moleculen van methanol voorkomt en niet in die
van chloormethaan.
In de moleculen van CH3OH komen O-H groepen
voor, die waterstofbruggen kunnen vormen. De
moleculen van CH3Cl kunnen geen
waterstofbruggen vormen. Door de
waterstofbruggen is er een grotere
aantrekkingskracht tussen de ethanolmoleculen en
heeft methanol een hoger kookpunt dan
chloormethaan.
30 a Het kookpunt van waterstofsulfide is –60 °C.
Het kookpunt van ammoniak is –33 °C.
53
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
b Ga na welke belangrijke groep wel in de
moleculen van ammoniak voorkomt en niet in die
van waterstofsulfide.
In een molecuul ammoniak zijn N-H bindingen
aanwezig. Daardoor kunnen de moleculen
onderling waterstofbruggen vormen en ligt het
kookpunt hoger dan bij waterstofsulfide.
31
die een O-H en/of N-H groep bezitten. In de
moleculen van methaan, CH4, komen geen O-H of
N-H groepen voor. Er zijn geen waterstofbruggen
mogelijk tussen de moleculen van water en
methaan.
34
De hoogte van het kookpunt hangt samen met de
grootte van de vanderwaalskrachten.
a De moleculen en de massa van de moleculen van
C5H12 zijn groter dan die van CH4, De
vanderwaalsbinding in C5H12 is groter dan die in
CH4. Daardoor is het kookpunt van C5H12 hoger
dan dat van CH4,
b Een O-H groep kan waterstofbruggen vormen met
een andere O-H groep in een ander molecuul.
Daardoor nemen de vanderwaalskrachten toe en
stijgt het kookpunt.
35
–
36
c In tabel 42B (Binas) zijn de kookpunten te vinden.
Het kookpunt van CH3OH (methanol) is 338 K, van
methaan is het 112 K.
Het kookpunt van 1-pentanol is 411 K, van
pentaan is het 309 K.
d Met kleine moleculen zoals die in methanol is de
vorming van waterstofbruggen gemakkelijker dan
met grote moleculen. Bij 1-pentanol zit de relatief
lange koolstofstaart in de weg en verstoort de
waterstofbruggen. Bovendien is de
vanderwaalskracht tussen de methanolmoleculen
kleiner en is het effect van een extra waterstofbrug
tussen de moleculen groter dan bij moleculen 1pentanol.
32 a
37
–
■■
6.4 Proeven met water
38 Dat mag je zelf doen. Bij de proef zal blijken dat het
verdampen van water het langst duurt. Daarna
komt ethanol. Hexaan verdampt het snelst van
deze drie vloeistoffen.
b
39
water
ethanol
hexaan
54
33
Bedenk bij deze opgave steeds welke groepen in
een molecuul onmisbaar zijn voor de vorming van
waterstofbruggen.
Waterstofbruggen zijn mogelijk tussen moleculen
© Noordhoff Uitgevers bv
ethanol
hexaan
+
m
40
koperchloride
kobalt(II)chloride
calciumchloride
water
ethanol
blauw
rose
kleurloos
groen
blauw
kleurloos
parafineolie
m
+
ethanol/
water
blauw
rose
kleurloos
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
water
ethanol
hexaan
messing
Vragen bij de proef
2+
¯
1 Cu en Cl
2+
¯
2 Co en Cl
2+
¯
3 Ca en Cl
2 Messing heeft een hogere dichtheid dan de drie
vloeistoffen. De punaise zou moeten zinken in de
vloeistoffen.
4 De oplossing is kleurloos, dus zijn chloride-ionen
kleurloos.
3 De punaises blijven “drijven” op water, tenminste
als je ze met de brede kant naar beneden legt. Als
de punaise zinkt, moeten de watermoleculen uit
elkaar. De watermoleculen houden elkaar met hun
waterstofbruggen zo sterk vast dat de punaise niet
kan passeren. Die oppervlaktespanning is zo
groot, dat punaises op het water blijven liggen.
5 Koperionen in water zijn blauw.
6 Kobalt(II)ionen in water zijn rose.
7 De koper- en kobaltionen worden niet omringd
door watermoleculen, maar door
ethanolmoleculen. Dat veroorzaakt blijkbaar een
andere kleur.
43
8 Blijkbaar worden de watermoleculen beter door de
metaalionen aangetrokken dan de
ethanolmoleculen. Als de ionen kunnen ‘kiezen’,
kiezen ze voor water als oplosmiddel.
Welk verband zal er zijn tussen het verdampen
van een stof en de sterkte van de binding tussen
de moleculen?
Tussen watermoleculen en ethanolmoleculen
komen waterstofbruggen voor. Dat komt door de
OH groepen, Er zijn bij ethanol echter ook CH3CH2- groepen waartussen geen waterstofbruggen
mogelijk zijn.
De moleculen van hexaan, C6H14, bevatten geen
OH groepen. Tussen deze moleculen komen geen
waterstofbruggen voor. Er zijn alleen de zwakke
vanderwaalsbindingen.
Als de binding tussen moleculen sterker wordt,
zullen de moleculen elkaar minder gemakkelijk
‘loslaten’. Er zijn drie factoren van belang: de
molecuulmassa, het dipoolmoment en de
aanwezigheid van H-bruggen.
Omdat de invloed van waterstofbruggen op de
intermoleculaire krachten het grootst is, zal de
verdampingstijd bij water het grootst zijn, daarna
volgt die van ethanol en ten slotte die van hexaan.
41 De witte stof wordt blauw.
Vragen bij de proef
1 Je kunt water aantonen met de witte vaste stof.
Deze wordt dan blauw.
Uitvoering
Laat een druppel hexaan en een druppel paraffine-olie
vallen op een klein beetje wit kopersulfaat.
Uitvoering
Er ontstaat een kleurloze vloeistof. Uit de buis ontwijkt
damp. In de buis blijft een vaste, witte stof over.
Uit het gebogen buisje komt een vloeistof. Als deze op
de witte vaste stof valt, wordt deze blauw.
44
Vragen bij de proef
2 Wit kopersulfaat is een reagens op water. Het
wordt dan blauw. Uit het omgebogen buisje komt
dus water.
3 In tabel 42A is het smeltpunt van
natriumcarbonaat gegeven: 1124 K. Deze hoge
temperatuur haal je niet met de brander. Het
kristalsoda bevat veel kristalwater. Bij verwarmen
komt dat kristalwater te voorschijn en laat het
natriumcarbonaat oplossen. Daarna ontstaat
waterdamp.
0,998
0,80
0,72 (benzine)
8,5
Bedenk welke drie factoren de verdampingstijd
van een bepaalde hoeveelheid vloeistof bepalen.
De verdampingstijd van een bepaalde hoeveelheid
vloeistof hangt af van: de aanwezigheid van
waterstofbruggen tussen de moleculen, het
dipoolmoment en de molecuulmassa. Het enige
verschil tussen H2O en D2O is de molecuulmassa.
Van D2O is die een beetje hoger. Dat betekent dat
de verdampingstijd van een mol D2O(l) iets groter
zal zijn dan die van een mol H2O(l).
45
Is het uitharden van gips een exotherm of een
endotherm proces?
Gips neemt water op. Hierbij stijgt de temperatuur.
Het is dus een exotherm proces. Uit het harde gips
kan het water weer verwijderd worden door het
sterk te verhitten. Daar is dus energie voor nodig:
het verwijderen van water is een endotherm
proces.
42 Vragen bij de proef
1 stof
dichtheid (g cm–3)
© Noordhoff Uitgevers bv
55
46
Geef de structuurformule van methanol en van
1-pentanol.
Methanol mengt beter met water dan 1-pentanol,
omdat de alkylgroep in een methanolmolecuul veel
kleiner is dan in 1-pentanol, CH3 t.o.v. C5H11.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
d
Daardoor hoeven bij mengen van watermoleculen
met methanolmoleculen minder waterstofbruggen
te worden verbroken dan bij mengen van
watermoleculen met 1-pentanolmoleculen.
47
Tussen welke atomen van twee verschillende
moleculen kunnen waterstofbruggen aanwezig
zijn?
De moleculen van een hydrofiele stof moeten
waterstofbruggen kunnen vormen. Deze
moleculen moeten dus OH of NH groepen
bevatten. Dat betekent dat die moleculen
dipoolmoleculen zijn. In tabel 55B hebben alle
stoffen die op ‘ol’ of ‘amine’ eindigen een
dipoolmoment.
Andersom hoeft een stof, waarvan de moleculen
dipoolmoleculen zijn geen OH of NH groepen te
bevatten, zodat deze moleculen geen
waterstofbruggen kunnen vormen. In het
algemeen zijn deze stoffen hydrofoob.
Voorbeelden kun je vinden in tabel 55B:
chloormethaan is een duidelijk voorbeeld. Deze
stof mengt uiterst slecht met water, terwijl het toch
een net zo polaire stof als water is.
49
–
50 a calciumsulfaatdihydraat
b natriumcarbonaatdecahydraat
51
Volgens de vraag bij proef 4 in paragraaf 6.4 heb
je moeten vertellen, waarom het vloeibaar worden
van kristalsoda geen smelten genoemd mag
worden. Wat is het dan wel?
Hoeveel kristalwater komt voor in kristalsoda?
a Bij het verwarmen van kristalsoda komt het
kristalwater vrij. Het natriumcarbonaat lost
vervolgens op in zijn eigen kristalwater.
b Je kunt de reactievergelijking in twee stappen
opschrijven:
1 Het verliezen van kristalwater:
Na2CO3.10H2O(s)  Na2CO3(s) + 10 H2O(l)
2 Het oplossen van natriumcarbonaat:
48 a
Na2CO3(s)
+
2–
2 Na (aq) + CO3 (aq)
52 a Geef eerst het reactieschema in stofnamen.
blauw kopersulfaat  wit kopersulfaat + water
CuSO4.5H2O(s)  CuSO4(s) + 5 H2O(g)
b Geef eerst het reactieschema in stofnamen.
wit kopersulfaat + waterdamp  blauw kopersulfaat
CuSO4(s) + 5 H2O(g)  CuSO4.5H2O(s)
b
c Wat is de formule van kopersulfaatpentahydraat?
In welke tabel(len) kun je de atoommassa’s
vinden? Is er ook een tabel met molaire massa’s?
56
c In een mengsel van water en ethanol hebben de
koperionen een blauwe kleur. Dat is de kleur van
koperionen in water. Water is blijkbaar een beter
oplosmiddel: de binding tussen koperionen en
watermoleculen is sterker dan die tussen
koperionen en ethanolmoleculen. Hetzelfde geldt
voor kobaltionen.
In tabel 99 vind je de relatieve atoommassa’s. Als
je daarmee de molaire massa van CuSO4.5H2O
berekent krijg je:
63,55 + 32,06 + 4 × (16,00) + 5 × (18,02) =
–1
249,7 g mol .
Je kunt ook in tabel 98 kijken. Daar vind je de
molaire massa van CuSO4: 159,6 gram en van
H2O: 18,02 gram. De molaire massa van
CuSO4.5H2O is dan:
–1
159,6 + 5 × 18,02 = 249,7 g mol
53
Tijdens de hitte van de brand verliest het beton
een gedeelte van het kristalwater, waardoor het
beton bros wordt en niet meer zo sterk is.
54
© Noordhoff Uitgevers bv
Wat gebeurt er met een hydraat als je het verhit?
De waterstofbruggen zorgen voor
oppervlaktespanning: de moleculen zorgen voor
een gesloten front. Het insect gedraagt zich net zo
als de punaises bij de proef.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
+
¯
Na C17H35COO (s)
¯
C17H35COO (aq).
■■
6.5 Zeep en waswerking
55
C17H35COO
56
De polaire koppen worden door watermoleculen
gehydrateerd. Daardoor blijft het zeepdeeltje
zweven in water.
57
Vettige vuildeeltjes kunnen niet met water worden
weggespoeld. Er is zeep nodig, dat met de
apolaire staarten het vettige vuildeeltje kan binden.
58
Een zeepbel blijft intact door de afstotende
werking tussen de polaire koppen.
63
¯
Wat is de functie van het apolaire gedeelte in een
‘zeepdeeltje’?
Door het apolaire gedeelte van de zeepdeeltjes
wordt de oppervlaktespanning van water verlaagd.
Bovendien ontstaan er micellen. Als het apolaire
gedeelte te klein is zijn de micellen te klein,
waardoor de waswerking sterk achteruit gaat.
Daarom is natriumacetaat met als apolair gedeelte
CH3 - niet als zeep te gebruiken.
64
Deze vraag is eigenlijk een herhaling. Als je het
antwoord niet weet, is het voorafgaande blijkbaar
nog niet duidelijk. Lees dan opnieuw de bronnen
24 en 25.
59 Wat gebeurt er als je aan water een zeepoplossing toevoegt?
proef 1 Waarnemingen
Zodra de zeep wordt toegevoegd, zinken de
punaises.
+
Na (aq) +
a Een micel is een kluwen van stearaationen. De
koppen steken naar buiten, de hydrofobe staarten
zijn naar binnen gekeerd.
proef 2
Zodra de zeep wordt toegevoegd, wordt het
poeder naar de buitenkant weggedrukt.
proef 3
De twee lagen verdwijnen en er ontstaat een
egaal mengsel.
1 Zolang er sprake is van water zonder zeep blijft de
punaise drijven. Bij het toevoegen van zeep zinkt
de punaise.
2 De watermoleculen trekken elkaar sterk aan door
middel van waterstofbruggen.
Daardoor vormen de moleculen een gesloten
front, dat relatief moeilijk te doorbreken is. Dit
noemen we grensvlakspanning.
3 De zeepmoleculen verspreiden zich over het
oppervlak. Hierdoor wordt het poeder weggedrukt
naar de zijkant.
4 De polaire koppen van de zeepdeeltjes mengen
goed met water. De apolaire staarten mengen
goed met lampolie. Door micellen te vormen die
gevuld zijn met lampolie kan de lampolie beter
mengen met water.
60
–
61
Door het afwasmiddel verlaag je de
oppervlaktespanning. De wespen blijven dan niet
op het vloeistofoppervlak, maar zakken er
doorheen, waardoor ze verdrinken.
+
62 a Natriumstearaat bestaat uit Na ionen en
¯
C17H35COO ionen. Dus de formule van
+
¯
natriumstearaat is Na C17H35COO (s).
b Denk aan de spelregels die gelden bij het
oplossen van een zout.
© Noordhoff Uitgevers bv
b De staarten van de zeepdeeltjes zijn hydrofoob.
Die keren zich af van het water en vormen samen
een kluwen. Losse zeepdeeltjes zijn slecht
oplosbaar in water, de kluwens zijn wel oplosbaar.
c
d De moleculen van de nieuwe stof hebben dezelfde
eigenschappen als een zeepmolecuul.
e De moleculen van de nieuwe stof zijn wel honderd
maal zo groot als gewone zeepmoleculen. Ze
bevatten hydrofobe groepjes atomen, die
vetdeeltjes aan elkaar smeden tot kleine bolletjes.
De moleculen bevatten echter ook een groot
aantal hydrofiele groepen. Die groepen zitten aan
de buitenkant. Het ontstane deeltje kan
gemakkelijk door zeepmicellen worden
meegenomen.
■■ Taalvaardigheden Kristalwatergehalte
in aluin
57
Vragen bij de proef
1 KAl(SO4)2.nH2O(s)  KAl(SO4)2(s) + n H2O (g)
2 Hiervoor moet je de massa na afloop (dus van
KAl(SO4)2(s)) aftrekken van de massa aan het
begin, dus van KAl(SO4)2.nH2O.
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
3 Hiervoor moet je de uitkomst van vraag 2 gebruiken.
Daarna moet je de volgende berekening uitvoeren:
massa water
× 100%
massaKAl(SO 4 ) 2 ·nH2 O
zeep
4 Hoe reken je de massa om in het aantal mol? Het
kan weer met een verhoudingstabel.
aantal gram KAl(SO4)2(s) 285,2
aantal mol KAl(SO4)2(s)
1,000
hydraat
kristalwater
massa na
verhitten
... … ..(y)
waswerking
micellen
5 Je moet dus het aantal mol KAl(SO4)2(s)
vergelijken met het aantal mol water.
Daarvoor moet je de uitkomst van vraag 2
omrekenen in mol.
Stel het aantal mol water bij vraag 2 op x.
Dan geldt: aantal mol KAl(SO4)2(s) : aantal mol
x
water = y : x = 1 :
y
x
Dan is n =
y
6
■■
1
58
Volgens tabel 66 is aluin =
aluminiumkaliumsulfaatdodecahydraat. Hier is dus
n = 12. Dus KAl(SO4)2.12 H2O.
De molaire massa is dus
285,2 + 12 × 18,02 = 501,4 gram.
Het massapercentage water is dan
(216,2 : 501,4) × 100% = 43,1%.
Op weg naar het proefwerk
Aantrekkingskracht tussen
moleculen, waarbij een O-H of N-H
groep van het ene molecuul de O-H
of
N-H groep van het andere molecuul
aantrekt.
polaire
Atoombinding tussen twee
atoombinding
verschillende niet-metaalatomen.
Hierbij trekt het ene atoom meestal
harder dan het andere aan het
gemeenschappelijk elektronenpaar.
dipoolmolecuul
Een molecuul met een enigszins
positieve kant en een enigszins
negatieve kant.
polaire stof
Een stof, opgebouwd uit
dipoolmoleculen.
mengen en
Een stof mengt met een vloeistof,
oplossen
waarbij een helder mengsel
ontstaat, de oplossing.
vanderwaalsbindi Aantrekkingskracht tussen
ng
moleculen. De grootte van de kracht
hangt samen met de massa en
vorm van de moleculen.
hydratatie
Omringen van ionen met
watermoleculen. De watermoleculen
zijn met hun negatieve kant naar
positieve ionen gericht en met hun
positieve kant naar negatieve ionen.
Een zout dat kristalwater bevat.
Water dat in een vast zout zit
opgesloten. Door te verhitten kan dit
water uit het zout worden
verwijderd.
Deeltje met een lange hydrofobe
staart en een hydrofiele kop.
Zeepdeeltjes kunnen met behulp
van hun hydrofobe staarten
vetdeeltjes inpakken. De hydrofiele
koppen steken in het water,
waardoor het vuil kan worden
weggespoeld.
Een cluster van zeepdeeltjes,
waarbij de koppen naar buiten
steken en de staarten naar binnen.
De hydrofobe staarten zijn zo
minder in contact met water.
4 a Zie ook hoofdstuk 2!
De molecuulformule van ammoniak is NH3.
De structuurformule is
b Zie ook paragraaf 6.3. Wanneer lost een
moleculaire stof goed op in water?
In ammoniak komen N-H bindingen voor. Dit zijn
polaire atoombindingen, met een kleine positieve
lading op de waterstofatomen en een kleine
negatieve lading op het stikstofatoom. Daardoor
kunnen de ammoniakmoleculen waterstofbruggen
vormen met de watermoleculen.
waterstofbrug
© Noordhoff Uitgevers bv
c De lichtblauwe kleur wordt veroorzaakt door
2+
Cu (aq), het gehydrateerde koperion.
d Cu (aq) + 4 NH3(aq)  Cu(NH3)4 (aq)
2+
2+
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
e
c
d
5 a
7 a
b Zie ook paragraaf 6.3. Wanneer lost een
moleculaire stof goed op in water?
In PER-moleculen komen geen O-H groepen of
N-H groepen voor. De PER-moleculen kunnen dus
geen waterstofbruggen vormen met
watermoleculen. PER is dus hydrofoob en mengt
niet met water.
5 b Welke drie factoren hebben invloed op de hoogte
van het kookpunt?
De stoffen waarbij tussen de moleculen
waterstofbruggen voorkomen, hebben het hoogste
kookpunt. Dat is bij ethaandiol.
Daarna komen de stoffen waarbij de moleculen
dipoolmoleculen zijn: fluorethaan.
Vervolgens hebben we te maken met stoffen
waarbij tussen de moleculen uitsluitend
vanderwaalsbindingen een rol spelen.
Deze binding is het sterkste tussen de moleculen
die het grootste (zwaarste) zijn. Dat is hier butaan.
Methaan is de stof met het laagste kookpunt.
De volgorde is dus naar opklimmend kookpunt:
methaan, butaan, fluorethaan, ethaandiol.
6 a Denk aan de vuistregel: soort zoekt soort.
Watermoleculen bevatten OH groepen, die
onderling vrij sterke waterstofbruggen vormen.
Hexaanmoleculen (C6H14) kunnen geen
waterstofbruggen vormen en zijn hydrofoob.
Hexaanmoleculen kunnen daarom niet tussen de
watermoleculen gaan zitten. Hexaan en water
vormen twee lagen, die niet met elkaar mengen.
b 1-propanol, CH3-CH2-CH2-OH, bestaat uit
moleculen die door hun OH groep
waterstofbruggen kunnen vormen met de
watermoleculen. 1-propanol en water mengen
daardoor wel.
© Noordhoff Uitgevers bv
c Denk aan de vuistregel: soort zoekt soort.
Vettig vuil is, net als PER, hydrofoob. Daarmee is
PER een goed oplosmiddel voor vettig vuil. Zouten
zullen niet oplossen in PER, omdat voor zouten
een oplosmiddel als water nodig is, dat de ionen
kan hydrateren.
d In de tekening moet een druppel water in het PER
zwevend gehouden worden. PER is hydrofoob. De
hydrofobe staart van een zeepmolecuul moet dan
in de PER steken. De hydrofiele kop van een
zeepdeeltje steekt dan in de waterdruppel. De
bovenste tekening is dus goed.
8 a Een hydraat is een zout, waarbij in het
kristalrooster watermoleculen aanwezig zijn.
Anders gezegd: een hydraat is een zout dat
kristalwater bevat.
b Kijk eens in de tabel met de numerieke
voorvoegsels.
MgSO4.7H2O(s), magnesiumsulfaatheptahydraat.
c MgSO4(s) + 7H2O(g)  MgSO4.7H2O(s)
d Welke stof moet je aantonen, als je wilt bewijzen
dat een stof een hydraat is? Welk reagens ken je
voor de aan te tonen stof?
Je moet het hydraat verwarmen, zodat het water
eruit komt. Dit water kun je aantonen met wit
kopersulfaat.
Uitvoering: doe een schepje van het hydraat in een
reageerbuis en sluit deze af met een stop met daarin
59
Pulsar – Chemie vwo bovenbouw deel 1 Uitwerkingen Hoofdstuk 6
een overleidbuisje. Laat het vrije einde van het
overleidbuisje uitkomen bij een schaaltje met wit
kopersulfaat.
Ga de reageerbuis verwarmen. Als het wit
kopersulfaat blauw wordt gekleurd duidt dit op de
aanwezigheid van water.
9 a Welke stoffen mengen in het algemeen goed met
water en welke niet?
Olie is hydrofoob en mengt niet met water. Als de
kwast vol zit met verf en daarna in water wordt
gezet, zal de verf niet kunnen drogen, omdat de
verf door het water is afgesloten van de lucht. Het
water dringt niet in de kwast, omdat de verf en het
water niet mengen.
b Door je handen eerst met een olieachtige stof te
wrijven, los je de aangekoekte verfspatten in die
olie-achtige stof op. Daarna is deze olielaag met
zeep te verwijderen.
c Zijn de latexbolletjes hydrofiel of hydrofoob?
De latexbolletjes lossen niet op in water. Ze zijn
dus hydrofoob. Dat betekent dat van het
stearaation de apolaire staart in de latexbolletjes
steekt. De polaire kop steekt naar buiten in het
water.
d Wat bevindt zich aan de buitenkant van de
latexbolletjes, waaraan stearaationen gebonden
zijn?
De latexbolletjes hebben aan de buitenkant een
negatieve lading. Ze stoten elkaar in de waterlaag
dus af. Hierdoor kunnen ze niet samenvloeien.
e Waarop is truc 1 van de schilder gebaseerd?
Truc 1 werkt, omdat de olie van de olieverf niet
mengt met water. Omdat latexverf water als basis
heeft, zal de truc bij latexverf niet werken.
60
© Noordhoff Uitgevers bv