CHEMIE
5des (2u)
Hoofdstuk 1 – deel 1
Anorganische stofklassen
Handboek:
Op weg met Chemie
Plantyn
HFDST.1: VERDERE KENNISMAKING
MET STOFKLASSEN



Inleiding
1.1. Stofklassen van de minerale chemie
1.1.1. Oxiden
1.1.2. Zuren
1.1.3. Basen
1.1.4. Zouten
1.1.5. Bereidingen en eigenschappen
1.2. Monofunctionele stofklassen van de
organische chemie
Inleiding
p.10-11
Anorganische verbindingsklassen
Organische verbindingsklassen
Karakteristieke
groep = functionele
groep :
• gelijkaardig
onderdeel in al de
moleculen van
dezelfde stofklasse
• hierdoor…
 analoge
chemische
structuur
 analaoge
chemische
eigenschappen
1.1. Stofklassen van de minerale
chemie (p.12-30)
ANORGANISCHE
VERBINDINGEN
worden
onderverdeeld
in
Oxiden
Hydroxiden
Zuren
Zouten
1.1.1. Oxiden (p.12-15)
A. Definitie
Metaaloxiden
skelet MO
enerzijds
Oxiden
zijn
metaal en
zuurstof
nl.
tussen
binaire
verbindingen
anderzijds
Niet-metaaloxiden
skelet nMO
tussen
nl.
niet-metaal
en zuurstof
B. Indeling
ionverbindingen
tussen
zijn
Metaaloxiden
skelet MO
enerzijds
Oxiden
zijn
metaalionen en
oxide-ionen
nl.
tussen
binaire
verbindingen
anderzijds
Niet-metaaloxiden
skelet nMO
tussen
nietmetaalaomen en
zuurstofatomen
nl.
zijn
tussen
atoomverbindingen
C. Formule - en naamvorming
Formule
MnOm
Naam
(n) naam metaal + (m) oxide
Metaaloxiden
NietMetaaloxiden
Formule
Naam
(nM)nOm
(n) naam niet-metaal + (m)
oxide
Formulevorming



OG = 0
OGO = -II
gebruik van kruisregel om n en m te bepalen
Naamvorming = (n) naam van het element + (m) oxide

vereenvoudiging waar kan | anders Griekse telwoorden of Stock
Griekse telwoorden:
1 = mono
(nooit bij begin naam;
zelden voor 2de deel)
2 = di
3 = tri
4 = tetra
5 = penta
6 = hexa
7 = hepta
8 = octa
Bij zuren: geen telwoorden
Voorbeelden
a) Na
OG: + I

formule: Na2O

formule: Al2O3
b) Al
OG: + III
c) Pb
OG: + II
+ IV

formules: PbO
PbO2
d) S: alle oxiden?
Opdrachten
Formule
Systematische naam
Ag2O
zilveroxide
Cl2O3
dichloortrioxide
chloor(III)oxide
PbO2
looddioxide
lood(IV)oxide
P2O3
difosfortrioxide
fosfor(III)oxide
SnO
tinoxide
Hg2O
dikwikoxide
Stocknotatie
tin (II)oxide
kwik(I)oxide
D. Fysische eigenschappen
Metaaloxiden
•
Ionverbindingen
- kristallijne, vaste stoffen
- hoog smeltpunt
•
Oplosbaarheid in water: afhankelijk van de lading en straal
van het metaalion
vb. Li2O, Na2O, K2O…: goed oplosbaar
CaO, Al2O3…: slecht oplosbaar
•
Metaaloxiden zijn basevormende oxiden:
opgelost in water worden hydroxiden (basen) gevormd
uitgewerkt vb.: zie boek (p.14)
Niet-Metaaloxiden
•
Atoomverbindingen (polaire of apolaire)
- gasvormig (CO, CO2, …)
- vloeibaar (H2O, SO3)
- vast (P2O5, SiO2)
•
Oplosbaarheid in water: afhankelijk van het dipoolkarakter
•
Niet-metaaloxiden zijn zuurvormende oxiden:
opgelost in water wordt een zuur gevormd
vb. CO2 + H2O
H2CO3
E. Oxiden rondom ons
•
•
•
•
•
•
Verbrandingsgassen van fossiele brandstoffen:
SO2, CO2, NxOy(?) – ontstaan van zure regen
CO2 : prikhoudende dranken – fotosynthese
SO2: conserveermiddel
Fe2O3: roestvorming
Al2O3: alternatief
SiO2 : grondstof voor glas
1.1.2. Zuren (p. 15-18)
A. Definitie
skelet HZ
met als
Zuren
zijn
atoomverbindingen
tussen
waterstofatomen H
en
zuurrest
Z
met hierin
één of meerdere
niet-metaalatomen
Arrhenius
Zuren zijn stoffen die in
water ioniseren en hierbij
H+-ionen vormen
water
HCl
water
H2SO4
Brönsted
H+ + Cl2H+ + SO42-
Zuren zijn stoffen die zich
gedragen als protondonor
(H+-afgave) (niet
noodzakelijk in water)
HCl + H2O
HCl + NH3
H3O+ + ClNH4+ + Cl-
B. Indeling
Indeling kan op basis van:
1. samenstelling
Zuren
worden qua
samenstelling
onderverdeeld in
skelet
HnM
met als
binaire
zuren
ternaire
zuren
bevatten
met als
skelet
HnMO
bevatten
2
elementen
3
elementen
nl.
nl.
waterstof
H
niet-metaal
nM
(niet O)
waterstof
H
niet-metaal
nM
zuurstof
O
2. waardigheid
Waardigheid = aantal H-atomen per molecule zuur
HCl: éénwaardig zuur; H2S: tweewaardig zuur
3. zuursterkte
- al of niet gemakkelijk afsplitsen van de H+
- sterke zuren: HCl, H2SO4, HNO3
zwakke zuren: H2S
C. Formule- en naamvorming
Formule
Voorbeelden
p. 16
Hn(nM):
binair zuur
Hn(nM)Op:
ternair zuur
Naam
Binair zuur
Naamvorming = waterstof
+ verkorte latijnse naam nM
+ IDE
(geen telwoorden | geen Stocknotatie)
Formule
HF
HCl
HBr
HI
H2S
HCN
Systematische naam
waterstoffluoride
waterstofchloride
waterstofbromide
waterstofjodide
waterstofsulfide
waterstofcyanide
Gebruiksnaam
zoutzuur
blauwzuur
Ternair zuur
Naamvorming = waterstof
+ verkorte, verlatijnste naam nM
+ AAT, PER...AAT, IET of HYPO...IET
(geen telwoorden | geen Stocknotatie)
Formule
OG
van nM
Gebruiksnaam
HClO3
H2SO4
HNO3
H3PO4
H2CO3
+
+
+
+
+
chloorzuur
zwavelzuur
salpeterzuur
fosforzuur
koolzuur
V
VI
V
V
IV
Wetenschappelijke naam
waterstofchloraat
waterstofsulfaat
waterstofnitraat
waterstoffosfaat
waterstofcarbonaat
Formule
OG
van nM
Gebruiksnaam
Wetenschappelijke naam
HClO4
+ VII
per-chloor-zuur
waterstof-per-chloraat
HClO3
+V
chloor-zuur
waterstofchloraat
HClO2
+ III
chlorig-zuur
waterstof-chloriet
HClO
+I
hypo-chlorig-zuur
waterstofhypo-chloriet
Meest voorkomende zuren (stamzuren zijn vet gedrukt)
Formule
Triviaalnaam
(gebruiksnaam)
Systematische naam
(waterstof + zuurrest)
Zuurrest
O.G.
van nM
HClO4
HClO3
HClO2
HClO
perchloorzuur
chloorzuur
chlorigzuur
hypochlorigzuur
waterstofperchloraat
waterstofchloraat
waterstofchloriet
waterstofhypochloriet
ClO41ClO31ClO21ClO1-
+ VII
+V
+ III
+I
HBrO4
HBrO3
HBrO2
HBrO
perbroomzuur
broomzuur
bromigzuur
hypobromigzuur
waterstofperbromaat
waterstofbromaat
waterstofbromiet
waterstofhypobromiet
BrO41BrO31BrO21BrO1-
+ VII
+V
+ III
+I
HIO4
HIO3
HIO2
HIO
perjoodzuur
joodzuur
jodigzuur
hypojodigzuur
waterstofperjodaat
waterstofjodaat
waterstofjodiet
waterstofhypojodiet
IO41IO31IO21IO1-
+ VII
+V
+ III
+I
H2SO4
H2SO3
zwavelzuur
zwaveligzuur
waterstofsulfaat
waterstofsulfiet
HSO41-,SO42HSO31-,SO32-
+ VI
+ IV
HNO3
HNO2
salpeterzuur
salpeterigzuur
waterstofnitraat
waterstofnitriet
NO31NO21-
+V
+ III
Formule
Triviaalnaam
(gebruiksnaam)
Systematische naam
(waterstof + zuurrest)
Zuurrest
O.G.
van nM
Waterstoffosfaat
H2PO41-,
HPO42-,PO43-
+V
waterstoffosfiet
H2PO31-,
HPO32-,PO33-
+ III
waterstofhypofosfiet
H2PO21-,
HPO22-,PO23-
+I
CO32HCO31-
+ IV
H3PO4
fosforzuur
H3PO3
fosforigzuur
H3PO2
hypofosforigzuur
H2CO3
koolzuur
H4SiO4
kiezelzuur
waterstofsilicaat
SiO44- e.a.
+ IV
H3BO3
boorzuur
waterstofboraat
BO33- e.a.
+ III
waterstofcarbonaat
Zuurresten
waterstof
Zuur
Voorbeelden
CO32carbonaation
ioniseert tot
zuurrest
waarvan
HCO31-
waterstofcarbonaation
PO43-
fosfaation
naam
gevormd wordt
door
weglaten
toevoegen
van
van
'waterstof''
'ion'
aan
uit
rest
naam
oorspronkelijke
naam zuur
Overgebleven H-atomen in het
zuurrestion worden aangeduid met
Griekse telwoorden
van
HPO42-
waterstoffosfaation
H2PO41-
diwaterstoffosfaation
D. Fysische eigenschappen
•
Covalente bindingen met dipoolmoleculen
•
Waterstofbruggen bij HF en ternaire zuren
-
•
binaire zuren: gasvormig
ternaire zuren: vloeibaar of vast
Meeste anorganische zuren lossen op in water
E. Zuren rondom ons
•
HCl : maagzuur
•
H2S: afbraak van zwavelhoudende verbindingen
•
H3BO3: ontsmettingsmiddel (ogen)
•
H3PO4: coladranken
•
H2CO3: prikhoudende dranken
E. Hoe herkennen?
Indicatoren
Indicatoren zijn stoffen die van kleur veranderen naargelang ze
in een zuur of basisch midden zitten.
Voorbeelden:
Indicator
kleur in zuur midden
Fenolftaleïne (fft)
kleurloos
Methyl – oranje (M.O.)
rood
Lakmoes (blauw)
roos
1.1.3. Basen (p.18-20)
A. Definitie
skelet MOH
met als
Hydroxiden
=
Basen
zijn
metaalionen M
of
het ammonium-ionNH4+
ionverbindingen
tussen
en
hydroxide-ionen
OH-
Arrhenius
Hydroxiden zijn stoffen die
in water dissociëren in
ionen. Hierbij worden
steeds OH- ionen gevormd
water
NaOH
water
Ba(OH)2
Brönsted
Na+ + OHBa2+ + 2OH-
Basen zijn stoffen die zich
gedragen als
protonacceptor (H+opname) (niet noodzakelijk
in water)
HCl + NaOH
HCl + NH3
H2O + NaCl
NH4Cl
Geconjugeerde zuur-basesystemen
HCl + H2O
HCl


H3O+ + Cl-
H+ + ClH2O

H+ + OH-
zuur
OH-

H+ + O2-
zuur
H2PO4-

H+ + HPO42-
zuur
H2PO4- + H+

H3PO4
base
H2SO4
 HSO4base
+
H+
B. Indeling
Indeling kan op basis van:
1. samenstelling
hydroxiden
:
niet-hydroxiden :
NaOH, KOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, …
NH3, CH3NH2, Cl-, …
2. waardigheid
Waardigheid = aantal OH- ionen per molecule base
NaOH: éénwaardige base; Ca(OH)2: tweewaardige base
3. basesterkte
al of niet gemakkelijk afsplitsen van de OH-
C. Formule- en naamvorming
Formule
skelet MOH
met als
Hydroxiden
=
Basen
zijn
ionverbindingen
tussen
met als algemene
formule
M(OH)n
metaalionen M
of
het ammonium-ionNH4+
en
hydroxide-ionen
OH-
Naam
Naamvorming = naam van het element + (n) hydroxide
vereenvoudiging waar kan | anders Griekse telwoorden of
Stock
Formule
AgOH
Cr(OH)3
Pb(OH)4
Hg(OH)2
NH4OH
Zn(OH)2
Systematische naam
Stocknotatie
zilverhydroxide
chroomtrihydroxide
chroom(III)hydroxide
loodtetrahydroxide
lood(IV)hydroxide
kwikdihydroxide
ammoniumhydroxide
zinkhydroxide
kwik(II)hydroxide
D. Fysische eigenschappen
•
Ionverbindingen
vaste stoffen
•
Oplosbaarheid in water:
metalen uit groep Ia : goed oplosbaar - LiOH, NaOH, KOH
metalen uit groep IIa: minder goed oplosbaar - Ba(OH)2,
Ca(OH)2
-
overige hydroxiden nagenoeg onoplosbaar - Al(OH)3, Cu(OH)2
E. Hydroxidebasen rondom ons
•
NaOH (bijtende soda): ontstoppingsmiddel voor sanitaire leidingen
•
NaOH, KOH: bereiding van zepen:
•
Ca(OH)2 (gebluste kalk): zuurtegraad van landbouwgrond verhogen
•
Al(OH)3: uitvlokkingsmiddel bij waterzuivering
•
NH3:
- schoonmaakproducten – ontsmettingsmiddelen
- synthese van meststoffen
F. Hoe herkennen?
Indicatoren
Indicatoren zijn stoffen die van kleur veranderen naargelang ze
in een zuur of basisch midden zitten.
Voorbeelden:
Indicator
kleur in basisch midden
Fenolftaleïne (fft)
purper
Methyl – oranje (M.O.)
oranje
Lakmoes (blauw)
blauw
1.1.4. Zouten (p.20-23)
A. Definitie
skelet MZ
met als
ZOUTEN
zijn
ionverbindingen
tussen
metaalion M
of
het ammoniumion NH4+
en
zuurrest
Z
met hierin
Afgeleid van zuur waarbij
waterstofatomen geheel
of gedeeltelijk vervangen
zijn door metaalionen
Mm+ of NH4+
geen of nog één of nog
meerdere
waterstofatomen
B. Indeling
Zouten
worden qua
samenstelling
onderverdeeld in
skelet
MnM
met als
binaire
zouten
ternaire
zouten
bevatten
met als
skelet
MnMO
bevatten
2
'delen'
3 delen
nl.
metaal M
of NH4+
nl.
niet-metaal
nM
(niet O)
metaal M
of NH4+
niet-metaal
nM
zuurstof
O
C. Formule- en naamvorming
Formule
Binaire zouten
Ternaire zouten
Mn(nM)m
Mn[nMOp]m
Opdrachten
Formule
AgCl
Systematische naam
zilverchloride
Zn(NO3)2
zinknitraat
Pb(CO3)2
looddicarbonaat
Hg(NO3)2
NaHSO3
NaBrO
Stocknotatie
kwikdinitraat
natriumwaterstofsulfiet
natriumhypobromiet
lood(IV)carbonaat
kwik(II)nitraat
Naam
Naamvorming = (n) naam van het metaal + (m) naam van de zuurrest
 telwoorden | Stocknotatie indien M meerdere OG heeft
Opmerkingen : p.22
Waterstofzouten of zure zouten
- bevatten nog het element waterstof in de zuurrest
- gebruik Griekse telwoorden indien verwarring mogelijk is
Bvb. NaH2PO4 natriumdiwaterstoffosfaat
Na2HPO4 dinatriumwaterstoffosfaat
Mg(HSO4)2 magnesiumbiswaterstofsulfaat
Dubbelzouten
afgeleid van een meerwaardig zuur waarin de
waterstofatomenvervangen zijn door twee soorten
metaalatomen
Bvb. KNaSO3, CaNaPO4
Opmerkingen : vervolg (p.22)
Gehydrateerde zouten
dragen in het kristal een aantal gebonden watermoleculen
Bvb. Na2CO3.10H2O : natriumcarbonaat-decahydraat
CuSO4.5H2O: koper(II)sulfaat- pentahydraat
D. Fysische eigenschappen
•
Ionverbindingen
vaste stoffen
•
Oplosbaarheid in water:
bepaald door straal en lading van beide ionsoorten
bij oplossen: het zout dissocieert
•
Zouten in vloeibare vorm (smelt): geleiding
E. Zouten rondom ons
•
Silicaten: aardkorst
•
Kunstmeststoffen: nitraat – fosfaat- sulfaat
•
Pigmenten: zouten van zink – lood - …
•
NaCl:
- voorkomen: zeewater, zoutmijnen
- strooizout
•
Na2CO3 (soda): bestanddeel bij bereiding van glas
•
CaSO4.2H2O (gips): gipsverbanden, pleisterwerk
•
Geneeskunde: …?
Overzicht:
ANORGANISCHE
(MINERALE)
VERBINDINGEN
o.a.
binaire zouten
Mn(nM)m
Metaaloxiden
Eén van
MnOm
waterstofzouten
Mn(HnM)m
de minder fraaie toepassingen van de chemie is het
gebruik van Oxiden
chloorgas als gifgas in WO I. Het klinkt misschien
EnOm
onwaarschijnlijk,
maar ook nu wordenZouten
nog mensen door
Niet-metaaloxiden
ternaire In dit
chloorgas aangetast, soms zelfs met dodelijke afloop.
nM nOm
zouten
geval zijn het geen militairen maar ijverige huisvrouwen
of
Mn[nMOp]m
mannen die het toilet eens een extra schoonmaakbeurt willen
o.a.
waterstofzouten
Hydroxiden
geven.
M
Zuren
n[HqnMOp]m
= basen
Hierbij gebruiken M(OH)
ze (ondanks
de waarschuwing in de
n
verbruikersinfo) zowel bleekwater om te ontsmetten als
zoutzuur of mierenzuur ofBinaire
citroenzuur
om
tezuren
ontkalken.
Ternaire
zuren
HnnM
HnnMOp
1.1.5. Bereiding en chemische eigenschappen van
anorganische stoffen (p.23-24)



Verband tussen stofklassen:
In chemische reacties worden stoffen uit één bepaalde
stofklasse omgezet naar een stof uit een andere
stofklasse
Binnen een reeks is omzetting naar elke andere
stofklasse mogelijk:
d.w.z. M-MO-MOH of nM-nMO-HZ
Om een zout (MZ) te vormen, moet een stof uit reeks 1
reageren met een stof uit reeks 2.
M
nM
+
MO
nMO
MOH
HZ
Reeks 1
Reeks 2
MZ
M
nM
+
+ O2
MOH
+
MO
(+
H 2O
H 2O
MZ
H2O)
+ O2
HZ
+
H 2O
nMO
a) Bereiding van metaaloxiden
M + O2  MO (verbrandingsreactie)
2 Ca + O2
 2 CaO
+II
4 Al
+ 3 O2
-II
 2 Al2O3
+III
-II
b) Bereiding van niet-metaaloxiden
nM + O2  nMO (verbrandingsreactie)
C + O2

CO2
+IV
2 C
+ O2
Volledige verbranding
-II
 2 CO
+II
-II
Onvolledige verbranding
c) Eigenschappen van MO
Metaaloxiden zijn basevormende oxiden:
MO + H2O  MOH
CaO + H2O 
Ca(OH)2
+II
-I
Al2O3 + 3 H2O  2 Al(OH)3
+III
-I
d) Eigenschappen van nMO
Niet-metaaloxiden zijn zuurvormende oxiden:
nMO + H2O  HZ
Tip: het O.G. van nM verandert NIET in het zuur!
CO2 + H2O  H2CO3
+IV
+IV
P2O5 + 3H2O 2H3PO4
+V
+V
e) Bereiding van hydroxiden
1) M + H2O  MOH + H2
2 Na + 2 H2O 
2 NaOH + H2
+I
Mg + 2 H2O 
-I
Mg(OH)2 + H2
+II
-I
2) MO + H2O  MOH
(zie ook c !)
MgO
+
H2O  Mg(OH)2
+II
K2O
+
-I
H2O 2 KOH
+I -I
f) Bereiding van zuren
1) nMO + H2O  HZ
zie ook d) !
N2O3 + H2O  2 HNO2
+III
+III
2) nM + H2 HZ
Br2
0
+ H2 
2 HBr
-I
Het O.G. van nM verandert WEL in het zuur!!!
g) Bereiding van zouten
1)
M
+ nM

MZ
2 Al + 3 Br2  2 AlBr3
2)
MO + nMO  MZ
MgO + SO3  MgSO4
3)
M
+ HZ

MZ + H2
Ca + 2 HCl  CaCl2 + H2
4)
HZ + MOH  MZ + H2O
2 HCl + Ca(OH)2  CaCl2 + 2 H2O
Substitutiereacties:
5)
M
+ M’Z

M’
+
MZ
Fe + CuCO3  Cu + FeCO3
6)
MZ + M’Z’ 
MZ’ +
M’Z
Ca(NO3)2 + K2SO4  CaSO4 + 2 KNO3
7)
nM + MZ

MZ’ +
nM’
Cl2 + 2 NaBr  Br2 + 2 NaCl