lOMoARcPSD|45806174
Nova-SK-4h-deel-A uitwerkingen 3 0
Scheikunde (Stanislascollege Westplantsoen)
Scannen om te openen op Studeersnel
Studeersnel wordt niet gesponsord of ondersteund door een hogeschool of universiteit
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
1
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
4 HAVO DEEL A
SCHEIKUNDE
UITWERKINGENBOEK
AUTEURS
LEO KWAKERNAAT
MANON VAN DER WAAL
MONIQUE WINDMEIJER
EINDREDACTIE
ILSE LANDA
MET MEDEWERKING VAN
INGRID HERMANS
AONNE KERKSTRA
TESSA LODEWIJKS
HARRY OUSEN
TOON DE VALK
PETER VERWEIJ
Release 3.0
www.malmberg.nl/nova-scheikunde
Malmberg, ’s-Hertogenbosch
2
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
© Malmberg ’s-Hertogenbosch, 2022
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een
geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij
elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande
schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16b Auteurswet
1912 j° het Besluit van 20 juni 1974, St.b. 351, zoals gewijzigd bij het Besluit van 23 augustus 1985,
St.b. 471, en artikel 17 Auteurswet 1912, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen
te voldoen aan de Stichting Reprorecht (Postbus 3051, 2130 KB Hoofddorp). Voor het overnemen van
gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16
Auteurswet 1912) dient men zich tot de uitgever te wenden.
3
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Inhoudsopgave
1 Chemisch rekenen
5
INTRODUCTIE
Voorkennis
6
PRAKTIJK
Ventilatie in de klas
8
THEORIE
1 Atoombouw en periodiek systeem
2 De chemische hoeveelheid
3 Rekenen aan gehaltes
4 Rekenen aan reacties
11
16
23
29
MAATSCHAPPIJ
Voedselveiligheid
39
2 Chemische bindingen
40
INTRODUCTIE
Voorkennis
41
PRAKTIJK
Haarfijne chemie
43
THEORIE
1 Atoombinding
2 Bindingen tussen moleculen
3 Metaalbinding
4 Ionbinding
45
49
56
60
MAATSCHAPPIJ
Parfumeur
68
3 Organische verbindingen
69
INTRODUCTIE
Voorkennis
70
PRAKTIJK
Uitgekauwd
73
THEORIE
1 Brandstoffen
2 Systematische naamgeving
3 Additie, substitutie en kraken
4 Condensatie en hydrolyse
75
79
87
93
MAATSCHAPPIJ
De biodieselfabriek
99
4
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
1 Chemisch rekenen
5
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Voorkennis
Leerlingen kunnen de opdrachten zelf nakijken met behulp van de antwoorden achterin het
leeropdrachtenboek.
1
Atoombouw en periodiek systeem
Vul tabel 1 verder in.
tabel 1
Kenmerken van atomen.
symbool atoomnummer metaal niet-metaal groep periode
Al
13
x
13
3
Cl
17
x
17
3
N
7
x
15
2
W
74
x
6
6
In Binas tabel 99 staan de symbolen van de elementen. De legenda laat zien dat het
atoomnummer linksonder het symbool staat. De elementen met een gele achtergrond zijn de
metalen en de elementen met een oranje achtergrond de niet-metalen. De groepen staan
verticaal en de perioden lopen horizontaal.
2
Deeltjesmodellen
Geef in tabel 2 aan of de beweringen juist of onjuist zijn.
tabel 2
Beweringen over het atoommodel.
bewering
juist onjuist
Een zuivere stof bestaat altijd uit één soort atomen.
x
Een mengsel heeft een smelttraject.
x
Protonen en neutronen bevinden zich in de kern van het atoom. x
He, Ne en Ar zijn voorbeelden van edelgassen.
x
N-14 en C-14 zijn isotopen van elkaar.
x
N-14 en C-14 hebben hetzelfde atoomnummer.
x
Een zuivere stof is niet per se niet-ontleedbaar (één soort atomen), een zuivere stof kan ook
ontleedbaar zijn (meerdere atoomsoorten).
Isotopen zijn atomen van dezelfde soort met een ander massagetal. Een N- en een C-atoom
kunnen nooit isotopen van elkaar zijn, want het zijn verschillende elementen.
Het atoomnummer bepaalt de atoomsoort. Twee verschillende atoomsoorten kunnen dus
nooit hetzelfde atoomnummer hebben.
3
Ontledingsreactie
Ammoniakgas, NH3(g), ontleedt onder bepaalde omstandigheden in de eveneens gasvormige
elementen.
Stel de reactievergelijking op inclusief de faseaanduidingen.
2 NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g)
6
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4
Ontleedbare en niet-ontleedbare stoffen
Je kunt zien aan de molecuulformule van een stof of deze ontleedbaar is of niet.
Geef aan of de stoffen met de volgende molecuulformule ontleedbaar zijn of niet en of de stof een
element of een verbinding is.
a Mg
ontleedbaar / niet ontleedbaar
element / verbinding
Deze stof is een element en niet-ontleedbaar, omdat deze uit één atoomsoort bestaat.
b SO2
ontleedbaar / niet ontleedbaar
element / verbinding
Deze stof is een verbinding en ontleedbaar, omdat deze uit meer dan één atoomsoort
bestaat.
c I2
ontleedbaar / niet ontleedbaar
element / verbinding
Deze stof is een element en niet-ontleedbaar, omdat deze uit één atoomsoort bestaat.
5
Wetenschappelijke notatie en eenheden
De standaardeenheid van volume is m3.
Schrijf de volgende meetwaarden in de standaardeenheid en in de wetenschappelijke notatie.
a 23,14 L = 2,314∙10−2 m3
1 L = 1 dm³, 1 dm³ = 1∙10−3 m³
23,14 L = 23,14∙10−3 m³
In wetenschappelijke notatie: 2,314∙10−2 m³
b 0,002 46 cm3 = 2,46∙10−9 m3
1 cm³ = 1∙10−6 m³
0,00246 cm³ = 0,00246∙10−6 m³
In wetenschappelijke notatie: 2,46∙10−9 m³
6
Eenheden omrekenen
Reken de eenheden om. Behoud de significantie.
a 3,46 kg = 3,46∙103 g
1 kg = 1∙103 g
In wetenschappelijke notatie: 3,46∙103 g
b 0,80 kg m−3 = 0,80∙10−3 of 8,0∙10−4 g mL−1
0,80·10³ kg m−³ is hetzelfde als 0,80·106 g per 1·106 cm³. Beide getallen delen door 106 en je
komt uit op 0,80 g cm−³
c 100,09 kg kmol−1 = 100,09 g mol−1
100,09 kg kmol−1 is hetzelfde als 100,09∙103 g per 1∙103 mol. Beide getallen delen door 1∙103
en je komt uit op 100,09 g mol−1
7
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Ventilatie in de klas
OPDRACHTEN
1
Voortgezet onderwijs
Nederland telt ongeveer 1440 vestigingen voor het voortgezet onderwijs.
a Bereken op hoeveel vestigingen de grenswaarde van 1200 ppm CO2 waarschijnlijk wordt
overschreden.
Gegevens
totaal aantal vestigingen = 1440
Gevraagd
aantal vestigingen waar de grenswaarde van 1200 ppm CO2 is overschreden
Uitwerking
In de tekst staat dat naar schattig 80% van de vestigingen deze grenswaarde overschrijdt.
Maak een verhoudingstabel:
percentage
100%
1
80%
aantal vestigingen
1440
?
Het aantal scholen waarbij de grenswaarde wordt overschreden:
?=
b
c
80
100
× 1440 = 1152 vestigingen
Een CO2-meter meet de concentratie CO2(g) op de plek waar deze staat.
Waar kun je zo’n meter het best plaatsen in een klaslokaal?
Op tafelhoogte, want je wilt ongeveer op ‘ademhoogte’ laten meten. Zet de meter niet op een
plek waar er direct in uitgeademd wordt of vlak voor een open raam.
Welke maatregelen zijn er op jouw school genomen voor een gezond(er) binnenklimaat?
Eigen antwoord.
2
Uitstoot van koolstofdioxide
Een mens haalt gemiddeld 24 000 keer per dag adem en stoot daarbij 800 g CO2(g) uit.
a Tijdens de scheikundeles zit je samen met nog 22 leerlingen en je docent in het klaslokaal.
Bereken het aantal gram CO2(g) dat jullie samen gedurende 50 minuten uitstoten.
24 (22, je docent en jijzelf) leerlingen stoten 24 × 27,8 g = 666 = 6,7∙102 g CO2(g) uit.
b Bereken met hoeveel milliliter dit overeenkomt. Gebruik hierbij een gegeven uit Binas
tabel 12.
Gegevens
ρ(CO2) = 1,986 kg m−3
m(CO2) = 666 g
Gevraagd
V(CO2) = ? mL
Uitwerking
ρ(CO2) = 1,986 kg m−3 = 1,986 g L−1 (Binas tabel 12)
V(CO2) =
𝑚
𝜌
=
666 g
1,986 g L−1
= 335 L
V(CO2) = 3,4∙105 mL
8
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
4 havo
Het lokaal heeft een inhoud van 170 m3.
Toon door middel van een berekening aan of na 50 minuten de grenswaarde van CO2 in het
lokaal wordt overschreden als het lokaal niet wordt geventileerd. De grenswaarde van CO 2 in
een klaslokaal is 1200 volume-ppm. Neem aan dat er 340 L CO2 vrijkomt in deze tijd. Lucht
bevat van nature 400 volume-ppm CO2(g).
Gegevens
V(lokaal) = 170 m3 = 170∙106 mL (geheel)
V(CO2) = 340 L = 3,4∙105 mL (deel)
Gevraagd
volume-ppm(CO2) = ? ppm
Uitwerking
volume-ppm(CO2) =
volume-ppm(CO2) =
d
© Uitgeverij Malmberg
𝑉(CO2 )
∙106
𝑉(lucht)
3,4∙105
170∙106
× 106 = 2,0∙103 ppm CO2
Deze waarde komt boven op de van nature aanwezige hoeveelheid koolstofdioxide
(400 ppm). Het totale volume-ppm(CO2) is 2,4∙103 ppm CO2 en ligt boven de toegestane
waarde van 1200 ppm. De grenswaarde is dus overschreden.
Bereken na hoeveel minuten de toegestane waarde van 1200 volume-ppm in dit lokaal wordt
bereikt. Rond je antwoord af op een geheel aantal minuten.
Gegevens
gehaltetoename CO2 = 2,0∙103 volume-ppm per 50 minuten
volume-ppm(CO2)begin = 400 ppm
volume-ppm(CO2)grens = 1200 ppm
Gevraagd
grenswaarde bereikt: t = ? minuten
Uitwerking
De toegelaten toename boven op de normaal aanwezige CO2 is
1200 − 400 = 800 ppm.
De CO2-toename is 2000 ppm per 50 minuten.
Maak een verhoudingstabel:
volume-ppm CO2(g)
2,0∙103
1
800
minuten
50
?
De grenswaarde wordt bereikt na:
?=
800 ppm
2,0∙103 ppm
× 50 minuten = 20 minuten
3
Fotosynthese
Planten dragen overdag bij aan een beter binnenklimaat, doordat ze CO 2(g) verbruiken voor het
fotosyntheseproces. Hierbij produceren ze glucose, C6H12O6(s), en zuurstofgas.
In tabel 1 zie je de resultaten van een experiment dat werd uitgevoerd in een niet-geventileerd
klaslokaal van 170 m3 en 23 leerlingen. Het CO2(g)-gehalte is gemeten na 50 minuten.
tabel 1
De resultaten van het experiment.
g CO2(g) per m3
3,75
a
g CO2(g) per m3 in
aanwezigheid van planten
3,17
afname in g per m3
0,58
Bereken met hoeveel procent het CO2(g)-gehalte afneemt als er planten aanwezig zijn.
De afname is 0,58 g CO2(g) per kubieke meter (tabel 1).
In procenten is dit:
0,58
3,75
× 100% = 15%
9
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
b
Uitwerkingen
4 havo
Bereken met hoeveel mol CO2(g) deze 0,58 g overeenkomt.
Gegevens
m(CO2) = 0,58 g
M(CO2) = 44,010 g mol−1
Gevraagd
n(CO2) = ? mol
Uitwerking
c
© Uitgeverij Malmberg
n(CO2) =
𝑚
𝑀
=
0,58
44,010
= 0,013 179 = 0,013 mol
Planten dragen ook bij aan een beter binnenmilieu, doordat ze tijdens het fotosyntheseproces
zuurstof produceren.
Bereken hoeveel gram O2(g) de planten in dit experiment per kubieke meter hebben
geproduceerd.
Gegevens
m(CO2) = 0,58 g
Gevraagd
m(O2) = ? g
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g)
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
M(CO2) = 44,010 g mol−1
n(CO2) =
𝑚
𝑀
=
0,58
44,010
= 0,013 179 mol
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
molverhouding CO2(g) : O2(g) = 6 : 6 = 1 : 1, dus:
n(O2) = n(CO2) = 0,013 179 mol
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(O2) = 32,00 g mol−1
m(O2) = n(O2) ∙ M(O2)
m(O2) = 0,013 179 × 32,00 = 0,421 72 g
Stap 5: controleer de significantie
Antwoord in twee significante cijfers: m(O2) = 0,42 g
10
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
1 Atoombouw en periodiek systeem
OPDRACHTEN
1
Plaats, massa en lading
Vul tabel 7 in.
tabel 7
Enkele kenmerken van de deeltjes in een atoom.
deeltje plaats in atoom
massa (u) lading (e)
proton in de kern
1,0
1+
neutron in de kern
1,0
0
elektron in schillen om de kern 0,0
1−
Een atoom bestaat uit drie soorten deeltjes:
- protonen in de kern met een massa van 1,0 u en een elementaire lading van 1+.
- neutronen in de kern met een massa van 1,0 u, zonder lading.
- elektronen zitten in de schillen om de kern en hebben een verwaarloosbaar kleine massa
van 0,0 u en een elementaire lading van 1−.
2
Atoomnummer en massagetal
Atoomnummer en massagetal bepalen de atoomsoort en de kernsamenstelling.
a Waardoor wordt het atoomnummer bepaald?
door het aantal protonen in de kern
b Wat geeft het massagetal weer?
massagetal = het aantal protonen + het aantal neutronen
3
Atoombouw
Vul tabel 8 in.
tabel 8
De bouw van enkele atomen.
symbool atoomnummer aantal protonen aantal elektronen massagetal aantal neutronen
C
6
6
6
12
6
Fe
26
26
26
56
30
U
92
92
92
234
142
Kr
36
36
36
82
46
O
8
8
8
16
8
Au
79
79
79
197
118
Ra
88
88
88
226
138
Het atoomnummer bepaalt de identiteit van het element en geeft tegelijkertijd aan hoeveel
protonen er in de kern van een atoom zitten. In een atoom zitten evenveel elektronen als
protonen. De optelsom van protonen en neutronen geeft het massagetal. Het aantal
neutronen is af te leiden door het massagetal te verminderen met het aantal protonen.
11
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4
Elektronen in de buitenste schil
Het aantal elektronen in de buitenste schil is bepalend voor de chemische eigenschappen.
a Wat is de naam van de elektronen in de buitenste schil?
valentie-elektronen
b Leg uit hoeveel valentie-elektronen magnesium heeft.
Magnesium heeft atoomnummer 12 (Binas tabel 99) en heeft dus ook 12 elektronen.
K-schil: 2
L-schil: 8
M-schil: 2
Uit de elektronenconfiguratie volgt dat er 2 elektronen in de buitenste schil zitten. Er zijn dus
2 valentie-elektronen.
c Leg uit of magnesiumatomen elektronen zullen afstaan, opnemen of delen om tot de
edelgasconfiguratie te komen.
Een magnesiumatoom is een metaalatoom. Metaalatomen staan elektronen af om de
edelgasconfiguratie te bereiken.
5
Atoommodel en notaties
Teken de deeltjes volgens het atoommodel.
a H-1-atoom
H heeft atoomnummer 1. Hieruit volgt dat er 1 proton in de kern is. Het massagetal is 1.
Er zijn dus 1 − 1 = 0 neutronen in de kern.
Het aantal elektronen is even groot als het aantal protonen. Er is dus 1 elektron.
Dit bevindt zich in de eerste (K) schil.
Het atoommodel H-1 ziet er als volgt uit:
b
C-13-atoom
C heeft atoomnummer 6. Hieruit volgt dat er 6 protonen in de kern zijn. Het massagetal is 13.
Er zijn dus 13 − 6 = 7 neutronen in de kern.
Het aantal elektronen is even groot als het aantal protonen. Er zijn dus 6 elektronen die als
volgt verdeeld zijn over de schillen:
K-schil: 2
L-schil: 4
Het atoommodel C-13 ziet er als volgt uit:
12
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Geef de elektronenconfiguratie van bismut.
Bismut, Bi, heeft atoomnummer 83.
K-schil: 2
L-schil: 8
M-schil:18
N-schil: 32
O-schil:18
P-schil: 5
De notatie van atomen kan op drie manieren worden weergegeven.
Geef de andere notaties van:
d O-16
16O en 16O
8
e 39K
K-39 en 39
19K
6
Molecuulmassa
Bereken met behulp van Binas tabel 99 de molecuulmassa van:
a zwavelzuur, H2SO4, een belangrijke grondstof voor de kunstmestindustrie.
Mr = 2 × Ar(H) + 1 × Ar(S) + 4 × Ar(O)
Mr = 2 × 1,008 + 32,06 + 4 × 16,00 = 98,08 u
b koolstofdioxide, CO2, het gas dat we uitademen.
Mr = 1 × Ar(C) + 2 × Ar(O)
Mr = 1 × 12,01 + 2 × 16,00 = 44,01 u
c kaarsvet (stearinezuur), C18H36O2, het hoofdbestanddeel van kaarsen.
Mr = 18 × Ar(C) + 36 × Ar(H) + 2 × Ar(O)
Mr = 18 × 12,01 + 36 × 1,008 + 2 × 16,00 = 284,47 u
7
Isotopen van broom
In de natuur komen twee isotopen van broom voor.
a Leg uit wat isotopen zijn.
Isotopen zijn atomen met hetzelfde atoomnummer, maar met een verschillend massagetal.
Ze hebben dus hetzelfde aantal protonen, maar een verschillend aantal neutronen.
b Zoek in Binas tabel 25A op welke isotopen van broom in de natuur voorkomen.
Br-79 en Br-81
c Geef de atomaire samenstelling van beide isotopen van broom.
Br 79: Br heeft atoomnummer 35 en heeft dus 35 protonen in de kern. Het aantal neutronen
in de kern is 79 − 35 = 44. Er zijn 35 elektronen (verdeeld over vier schillen: 2, 8, 18, 7).
Br 81: Br heeft atoomnummer 35 en heeft dus 35 protonen in de kern. Het aantal neutronen
in de kern is 81 − 35 = 46. Er zijn 35 elektronen (verdeeld over vier schillen: 2, 8, 18, 7).
d Van het atoom chloor bestaan ook verschillende natuurlijke isotopen: Cl-35 en Cl-37.
Beredeneer aan de hand van de relatieve atoommassa van chloor welke isotoop het meest in
de natuur voorkomt. Controleer je antwoord met behulp van Binas tabel 25A.
De relatieve atoommassa van chloor is 35,45 u. Dat ligt dichter bij 35 u dan bij 37 u. Dus Cl35 zal wel vaker voorkomen dan Cl-37. In Binas tabel 25A wordt dit bevestigd: 75,78% van
alle chlooratomen in de natuur is Cl-35, de overige 24,22% is Cl-37. Cl-35 komt dus het
meest voor en heeft daardoor de meeste invloed op de relatieve atoommassa.
13
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
8
Periodiek systeem
Het periodiek systeem ziet er tegenwoordig groter en overzichtelijker uit dan in de tijd van
Mendelejev.
a Hoe is de rangschikking van de elementen in het huidige periodiek systeem?
De elementen zijn gerangschikt op atoomnummer en chemische eigenschappen.
b Hoe heten de verticale kolommen?
groepen
c Hoe heten de horizontale rijen?
perioden
d In welke groep staan de halogenen?
in groep 17
e In welke groep staan de edelgassen?
in groep 18
f
Er is een element genoemd naar de grondlegger van het periodiek systeem.
Wat is de naam en het atoomnummer van dit element?
Dit is het element mendelevium, Md, met atoomnummer 101.
9
Reactie van natrium met fluor
De reactie waarbij natrium en het gas fluor tot natriumfluoride, NaF(s), worden omgezet, heeft een
hoge snelheid en is zeer exotherm.
a Geef de reactievergelijking van de vorming van natriumfluoride uit fluor en natrium. Vermeld
ook de juiste fase.
2 Na(s) + F2(g) → 2 NaF(s)
b Hoeveel valentie-elektronen heeft natrium? En hoeveel valentie-elektronen heeft fluor?
Natrium heeft één valentie-elektron en fluor heeft zeven valentie-elektronen.
c Bij de reactie wordt een elektron van natrium overgedragen aan fluor.
Licht aan de hand van de elektronenconfiguratie van beide atomen toe waarom deze reactie
optreedt.
Als natrium een elektron afstaat, wordt de vorige schil de buitenste schil die acht elektronen
bevat. Als fluor een elektron opneemt, heeft het ook acht elektronen in de buitenste schil.
Beide atomen krijgen door de reactie met elkaar dus de edelgasconfiguratie.
d Teken het 19F−-ion dat ontstaat door de overdracht van een elektron.
F heeft atoomnummer 9. Hieruit volgt dat er 9 protonen in de kern zijn. Het massagetal is 19.
Er zijn dus 19 − 9 = 10 neutronen in de kern.
Het aantal elektronen is één meer dan het aantal protonen. Er zijn dus 10 elektronen die als
volgt verdeeld zijn over de schillen:
K-schil: 2
L-schil: 8
Het atoommodel 19F− ziet er als volgt uit:
[STER]
14
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
10
Isotopen van waterstof
In water komen 1H-atomen voor met atoommassa 1,008 u, maar ook 2H-atomen
(deuteriumatomen) met atoommassa 2,014 u. Een zuurstofatoom heeft een atoommassa van
16,00 u.
a Op basis van de genoemde waterstofisotopen kun je drie verschillende watermoleculen
bouwen.
Leg uit welke drie.
1H1H16O, 1H2H16O en 2H2H16O. Beide isotopen van waterstof kunnen voorkomen.
b Bereken de molecuulmassa van de drie mogelijkheden.
respectievelijk 18,02 u (1 × 16,00 + 2 × 1,008), 19,02 u (1 × 16,00 + 1 × 1,008 + 1 × 2,014)
en 20,03 u (1 × 16,00 + 2 × 2,014)
c Soms spreekt men wel van ‘zwaar’ water. Zwaar water bevat deuteriumatomen.
Licht de term ‘zwaar’ water toe.
Zwaar water is water met relatief veel deuteriumatomen. Deuteriumatomen hebben een
grotere relatieve molecuulmassa dan 18,02 u, dus zwaar water heeft een hogere dichtheid en
is per liter dus zwaarder.
[STER]
11
Nieuwe elementen
De ontdekking van nieuwe elementen gaat nog steeds door. In januari 2016 is bevestigd dat de
elementen met atoomnummer 113, 115, 117 en 118 zijn gemaakt. Deze ‘superzware’ elementen
zijn erg instabiel en vallen na enkele microseconden uit elkaar in andere deeltjes.
Het element met atoomnummer 113 is gemaakt door bismutatomen met geladen zinkdeeltjes te
beschieten.
a Laat zien dat door fusie van een bismutkern met een zinkkern het element met
atoomnummer 113 ontstaat.
Bismut heeft 83 protonen, zink heeft 30 protonen. Wanneer deze kernen fuseren, zijn er dus
113 protonen. Het aantal protonen geeft het atoomnummer weer, dus uit de fusie van een
bismutkern en een zinkkern ontstaat een deeltje met atoomnummer 113.
b Het massagetal van element 113 is 286.
Geef de kernsamenstelling van element 113.
Uit het atoomnummer is af te leiden dat er 113 protonen in de kern zitten. Het massagetal is
286. Er zijn 286 − 113 = 173 neutronen in de kern.
Elektronen zitten niet in de kern, dus die worden hier niet besproken.
c In welke groep en in welke periode zou element 120 komen?
in groep 2, periode 8
d Hoeveel valentie-elektronen verwacht je dat element 120 zal hebben op basis van de plaats
in het periodiek systeem?
Omdat het element in groep 2 staat, is de verwachting dat het ook twee valentie-elektronen
bezit. Elementen in dezelfde groep vertonen dezelfde eigenschappen.
[STER]
15
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
Uitwerkingen
4 havo
2 De chemische hoeveelheid
OPDRACHTEN
1
Molaire massa berekenen
Bereken met behulp van Binas tabel 99 de molaire massa van:
a kopercarbonaat, CuCO3(s)
M(CuCO3) = 1 × 63,55 + 1 × 12,01 + 3 × 16,00 = 123,56 g mol−1
b glycerol, C3H8O3(l)
M(C3H8O3) = 3 × 12,01 + 8 × 1,008 + 3 × 16,00 = 92,094 g mol−1
c kaliumfosfaat, K3PO4(s)
M(K3PO4) = 3 × 39,10 + 1 × 30,97 + 4 × 16,00 = 212,27 g mol−1
d chloor, Cl2(g)
M(Cl2) = 2 × 35,45 = 70,90 g mol−1
2
Getal van Avogadro
Beantwoord de volgende vragen.
a Bereken het aantal moleculen aanwezig in 875 mol methaan, CH4(g).
Gegevens
n(CH4) = 875 mol
Gevraagd
N(CH4) = ?
Uitwerking
N(CH4) = n ∙ NA
N(CH4) = 875 × 6,02∙1023
N(CH4) = 5,27∙1026
b Bereken de chemische hoeveelheid in mol van 37∙1024 moleculen chloor.
Gegevens
N(Cl2) = 37∙1024 moleculen
Gevraagd
n(Cl2) = ? mol
Uitwerking
N = n ∙ NA, dus n =
n(Cl2) =
n(Cl2) =
𝑁(Cl2 )
𝑁A
𝑁
𝑁A
37∙1024
6,02∙1023
n(Cl2) = 61 mol
3
Massa en chemische hoeveelheid
Gebruik Binas tabel 98 en 99 bij de beantwoording van de volgende vragen.
a Bereken de massa in gram van 2,0 mol zwaveldioxide.
Gegevens
n(SO2) = 2,0 mol
Gevraagd
m(SO2) = ? g
Uitwerking
M(SO2) = 64,064 g mol−1 (Binas tabel 98)
m(SO2) = n(SO2) ∙ M(SO2)
m(SO2) = 2,0 × 64,064
m(SO2) = 1,3∙102 g
b Bereken de chemische hoeveelheid in mol van 24 g koolstof, C(s).
Gegevens
m(C) = 24 g
Gevraagd
n(C) = ? mol
Uitwerking
M(C) = 12,01 g mol−1 (Binas tabel 99)
𝑚
m = n ∙ M, dus n =
n(C) =
n(C) =
𝑚(C)
𝑀(C)
24
© Uitgeverij Malmberg
𝑀
12,01
n(C) = 2,0 mol
16
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
e
f
4 havo
Van een onbekend gas is bepaald dat 2,0 mol een massa heeft van 92,0 g.
Bereken de molaire massa.
Gegevens
n = 2,0 mol
m = 92,0 g
Gevraagd
M = ? g mol−1
𝑚
Uitwerking
m = n ∙ M, dus M =
M=
d
© Uitgeverij Malmberg
𝑛
92,0
2,0
M = 46 g mol−1
Het onbekende gas uit opdracht c bestaat uit N- en O-atomen.
Wat is de formule van het onbekende gas?
M(O) = 16,00 g mol−1. M(N) = 14,01 g mol−1. Je komt alleen uit op een molaire massa van
46 g mol−1 als je twee O-atomen en één N-atoom neemt. De formule is NO2.
Bereken de massa in gram van 3,3 mol zuurstofatomen.
Gegevens
n(O) = 3,3 mol
Gevraagd
m(O) = ? g
Uitwerking
M(O) = 16,00 g mol−1 (Binas tabel 99)
m(O) = n(O) ∙ M(O)
m(O) = 3,3 × 16,00
m(O) = 53 g
Bereken de chemische hoeveelheid van 7,45 kg ethanol, CH3CH2OH.
Gegevens
m(CH3CH2OH) = 7,45 kg
Gevraagd
n(CH3CH2OH) = ? mol
Uitwerking
m(CH3CH2OH) = 7,45 kg = 7,45∙103 g
M(CH3CH2OH) = 46,069 g mol−1 (Binas tabel 98)
𝑚
m = n ∙ M, dus n =
n(CH3CH2OH) =
n(CH3CH2OH) =
𝑀
𝑚(CH3 CH2 OH)
𝑀(CH3 CH2 OH)
7,45∙103
46,069
n(CH3CH2OH) = 162 mol
4
Massa en volume
Beantwoord de volgende vragen.
a Bereken de massa in gram van 4,3 L lachgas, N2O(g). ρ(N2O) = 1,53 kg m−3.
Gegeven
V(N2O) = 4,3 L = 4,3∙10−3 m3
ρ(N2O) = 1,53 kg m−3
Gevraagd
m(N2O) = ? g
𝑚
Uitwerking
ρ = , dus m = ρ ∙ V
𝑉
b
m(N2O) = ρ(N2O) ∙ V(N2O)
m(N2O) = 1,53 × 4,3∙10−3 = 6,6∙10−3 kg
m(N2O) = 6,6 g
Bereken het volume in liter van 42 g xenon (T = 273 K, p = p0). Gebruik Binas tabel 12.
Gegevens
m(Xe) = 42 g
ρ(Xe) = 5,9 kg m−3 = 5,9 g L−1
Gevraagd
V(Xe) = ? L
𝑚
𝑚
Uitwerking
ρ = , dus V =
𝑉
V(Xe) =
V(Xe) =
𝑚(Xe)
𝜌(Xe)
42
𝜌
5,9
V(Xe) = 7,1 L
17
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
4 havo
De massa van 2,0 L onbekende vloeistof is 1,84 kg.
Bereken de dichtheid in kg m−3 van de onbekende vloeistof.
Gegevens
V = 2,0 L = 2,0∙10−3 m3
m = 1,84 kg
Gevraagd
ρ = ? kg m−3
𝑚
Uitwerking
ρ=
ρ=
d
© Uitgeverij Malmberg
𝑉
1,84
2,0∙10−3
ρ = 0,92∙103 kg m−3
Van welke vloeistof is in opdracht c de dichtheid berekend? Gebruik Binas tabel 11.
De berekende dichtheid van 0,92∙103 kg m−3 komt overeen met die van de vloeistof olijfolie
(Binas tabel 11).
5
Dichtheid
Levi bepaalt de massa (m) en het volume (V) van vier verschillende massieve blokjes: A, B, C en
D. Hij zet de resultaten in een grafiek (figuur 6).
Welke twee blokjes zouden van hetzelfde materiaal kunnen zijn? Licht je antwoord toe.
De dichtheid is een vaste verhouding tussen massa en volume van een stof, een lineair
verband tussen m en V. Als twee materialen dezelfde dichtheid hebben, is het aannemelijk
dat ze van dezelfde stof zijn gemaakt. In een m,V-grafiek geeft eenzelfde richtingscoëfficiënt
(met een lijn door 0,0) eenzelfde dichtheid. Dat is alleen bij stof A en D het geval. Dus stof A
en D zijn waarschijnlijk van hetzelfde materiaal gemaakt.
[OLY]
6
Chemische hoeveelheid chlooratomen
Bereken met behulp van Binas tabel 98 of 99 de chemische hoeveelheid chlooratomen in mol in:
a 1,2 g chloor
Gegevens
m(Cl2) = 1,2 g
Gevraagd
n(Cl) = ? mol
Uitwerking
M(Cl2) = 2 × 35,45 = 70,90 g mol−1
𝑚
n=
𝑀
n(Cl2) =
b
1,2
70,90
= 1,7∙10−2 mol
Elk Cl2-molecuul bestaat uit twee chlooratomen, dus:
n(Cl) = 2 × 1,7∙10−2 mol = 3,4∙10−2 mol
1,2 g waterstofchloride
Gegevens
m(HCl) = 1,2 g
Gevraagd
n(Cl) = ? mol
Uitwerking
M(HCl) = 36,461 g mol−1 (Binas tabel 98)
𝑚
n=
𝑀
n(HCl) =
1,2
36,461
= 3,3∙10−2 mol
In elk molecuul HCl bevindt zich één chlooratoom, dus:
n(Cl) = 3,3∙10−2 mol
18
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
1,2 g tetrachloormethaan, CCl4(l)
Gegevens
m(CCl4) = 1,2 g
Gevraagd
n(Cl) = ? mol
Uitwerking
M(CCl4) = 12,01 + 4 × 35,45 = 153,81 g mol−1
𝑚
n=
𝑀
n(CCL4) =
1,2
= 7,8∙10−3 mol
153,81
In elk molecuul CCl4 bevinden zich vier chlooratomen, dus:
n(Cl) = 4 × 7,8∙10−3 = 3,1∙10−2 mol
7
Omrekenen in twee stappen
Pas de rekenstappen van figuur 5 toe bij de beantwoording van de volgende vragen. Gebruik
hierbij Binas tabel 11, 12, 98 en 99.
a Bereken de massa in gram van 3,06∙1020 magnesiumatomen.
Gegevens
N(Mg) = 3,06∙1020 magnesiumatomen
Gevraagd
m(Mg) = ? g
Uitwerking
Stap 1: van aantal naar chemische hoeveelheid
N = n ∙ NA, dus n =
n(Mg) =
n(Mg) =
b
𝑁(Mg)
𝑁A
3,06∙1020
6,02∙1023
𝑁
𝑁A
= 5,08∙10−4 mol
Stap 2: van chemische hoeveelheid naar massa
M(Mg) = 24,31 g mol−1
m(Mg) = n(Mg) ∙ M(Mg)
m(Mg) = 5,08∙10−4 × 24,31 = 1,24∙10−2 g
Bereken hoeveel joodmoleculen zich in een joodkristal van 1,3 g bevinden.
Gegevens
m(I2) = 1,3 g
Gevraagd
N(I2) = ?
Uitwerking
Stap 1: van massa naar chemische hoeveelheid
M(I2) = 2 × 126,9 = 253,8 g mol−1
n=
𝑚
𝑀
=
1,3
253,8
= 5,12∙10−3 mol I2
Stap 2: van chemische hoeveelheid naar aantal deeltjes
n=
c
𝑁
𝑁A
, dus N = n ∙ NA
N(I2) = 5,12∙10−3 × 6,02∙1023 = 3,1∙1021
Bereken de chemische hoeveelheid in mol van 1,5 L kwik (T = 293 K, p = p0).
Gegevens
V(Hg) = 1,5 L = 1,5∙10−3 m3
Gevraagd
n(Hg) = ? mol
Uitwerking
Stap 1: van volume naar massa
ρ(Hg) = 13,5∙103 kg m−3 (Binas tabel 11)
𝑚
ρ = , dus m = ρ ∙ V
𝑉
m(Hg) = ρ(Hg) ∙ V(Hg) = 13,5∙103 × 1,5∙10−3 = 20,25 kg
m(Hg) = 20,25∙103 g
Stap 2: van massa naar chemische hoeveelheid
M(Hg) = 200,6 g mol−1
𝑚
m = n ∙ M, dus n =
n(Hg) =
𝑚(Hg)
𝑀(Hg)
=
𝑀
20,25∙103
200,6
= 1,009∙102 mol
n(Hg) = 1,0∙102 mol
19
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
d
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Bereken het volume in liter van 0,85 mol neon (T = 293 K, p = p0).
Gegevens
n(Ne) = 0,85 mol
Gevraagd
V(Ne) = ? L
Uitwerking
Stap 1: van chemische hoeveelheid naar massa
M(Ne) = 20,18 g mol−1 (Binas tabel 99)
m(Ne) = n(Ne) ∙ M(Ne)
m(Ne) = 0,85 × 20,18 = 17,153 g neon
Stap 2: van massa naar volume
ρ(Ne) = 0,90 kg m−3 = 0,90 g L−1 (Binas tabel 12)
𝑚
𝑚
ρ = , dus V =
𝑉
V(Ne) =
𝑚(Ne)
𝜌(Ne)
V(Ne) = 19 L
𝜌
=
17,153
0,90
= 19,06 L
8
Omrekenen in drie stappen
Pas de rekenstappen van figuur 5 toe bij de beantwoording van de volgende vragen. Gebruik
hierbij Binas tabel 11, 12, 98 en 99.
a Bereken het aantal moleculen in 12 mL ethanol, CH3CH2OH, bij kamertemperatuur.
Gegevens
V(CH3CH2OH) = 12 mL
Gevraagd
N(CH3CH2OH) = ?
Uitwerking
Stap 1: van volume naar massa
ρ(CH3CH2OH) = 0,80∙103 kg m−3 = 0,80 g mL−1
𝑚
ρ = , dus m = ρ ∙ V
𝑉
m(CH3CH2OH) = 0,80 × 12 = 9,6 g
Stap 2: van massa naar chemische hoeveelheid
M(CH3CH2OH) = 46,069 g mol−1
n(CH3CH2OH) =
𝑚
𝑀
=
9,6
46,069
= 0,21 mol
Stap 3: van chemische hoeveelheid naar aantal deeltjes
NA = 6,02∙1023 deeltjes mol−1
n=
b
𝑁
𝑁A
, dus N = n ∙ NA
N(CH3CH2OH) = 0,21 × 6,02∙1023 = 1,3∙1023
Bereken het volume in m3 van 8,63∙1025 moleculen methaan, CH4, bij een temperatuur van
273 K en standaarddruk (p = p0).
Gegevens
N(CH4) = 8,63∙1025
Gevraagd
V(CH4) = ? m3
Uitwerking
Stap 1: van aantal deeltjes naar chemische hoeveelheid
NA = 6,02∙1023 deeltjes mol−1
n(CH4) =
𝑁
𝑁A
=
8,63∙1025
6,02∙1023
= 143 mol
Stap 2: van chemische hoeveelheid naar massa
M(CH4) = 16,043 g mol−1
𝑚
n = , dus m = n ∙ M
𝑀
m(CH4) = 143 × 16,043 = 2,29∙103 g
Stap 3: van massa naar volume
ρ(CH4) = 0,72 kg m−3 = 7,2∙102 g m−3
𝑚
𝑚
ρ = , dus V =
𝑉
V(CH4) =
𝜌
2,29∙103
7,2∙102
= 3,19 m3
20
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
9
Zilver
Miranda wil weten of haar zilveren armbandje wel echt van zuiver zilver is gemaakt. Ze bepaalt de
massa van het armbandje op de bovenweger. De massa is 63,8 g. Ze neemt een maatcilinder
van 50 mL en vult die met 25,0 mL water. Ze doet het armbandje in de maatcilinder en leest het
volume af. Het nieuwe volume van het water met armband is nu 31,1 mL.
Laat met een berekening zien of het armbandje van zuiver zilver is gemaakt.
Met de meetgegevens kun je de dichtheid van de armband uitrekenen. De dichtheid is een
stofeigenschap. Als de dichtheid van de armband overeenkomt met de dichtheid van zilver, is
de armband van zuiver zilver gemaakt.
Gegevens
m(armband) = 63,8 g = 63,8∙10−3 kg
Vb = 25,0 mL
Ve = 31,1 mL
Gevraagd
ρ(armband) = ? kg m−3
Uitwerking
V(armband) = Ve − Vb
V(armband) = 31,1 − 25,0 = 6,1 mL
V(armband) = 6,1∙10−6 m3
ρ(armband) =
𝑚
𝑉
=
63,8∙10−3
6,1∙10−6
= 10,46∙103 kg m−3
ρ(armband) = 10,5∙103 kg m−3
ρ(Ag) = 10,50∙103 kg m−3 (Binas tabel 8)
De dichtheid die Miranda bepaalt, komt overeen met die van zilver.
Het armbandje is dus hoogstwaarschijnlijk van zuiver zilver gemaakt.
10
Olivijn
Lees figuur 7.
a Olivijn is een verzamelnaam voor een gesteente dat uit twee andere mineralen bestaat:
forsteriet, Mg2SiO4(s), en fayaliet, Fe2SiO4(s). Bij de verwering van olivijn ontstaat uit het
forsteriet magnesiumcarbonaat, MgCO3(s), en zand, SiO2(s).
Geef de reactievergelijking van deze verweringsreactie.
Mg2SiO4(s) + 2 CO2(g) → 2 MgCO3(s) + SiO2(s)
b Verwering is een langzame reactie. Om de reactie sneller te laten verlopen, kun je het olivijn
vergruizen tot poeder.
Leg uit op microniveau waarom de verweringsreactie sneller verloopt naarmate de
olivijnkristallen kleiner worden.
Hoe kleiner de kristalletjes in het poeder, hoe groter het contactoppervlak. Op microniveau
betekent dit dat er per seconde meer botsingen, en dus ook meer effectieve botsingen tussen
de CO2-moleculen en het oppervlak van de olivijndeeltjes mogelijk zijn. Meer effectieve
botsingen per seconde betekent een snellere reactie.
c Mensen die hun steentje willen bijdragen aan de vermindering van het broeikaseffect, kunnen
olivijn (greenSand) bij tuincentra kopen (figuur 8) en dat uitstrooien in bijvoorbeeld hun tuin.
Volgens de informatie op een strooibus olivijn kan 1 kg ervan 1,3 kg CO2(g) uit de lucht
verwijderen.
Klopt dit met de berekening van professor Schuiling? Licht je antwoord toe met een
berekening.
Uit de stelling blijkt dat er voor het verwijderen van 1 ton CO2(g), 0,8 ton olivijn nodig is.
De massaverhouding CO2(g) : olivijn = 1 : 0,8.
[STER]
Dus 1 kg olivijn kan
1
0,8
= 1,3 kg CO2(g) wegnemen. De informatie op de strooibus is juist.
21
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
d
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Een strooibus greenSand bevat 2,0 kg olivijnpoeder.
Bereken hoeveel moleculen CO2 maximaal gebonden worden door één strooibus greenSand.
Gegevens
m(olivijn) = 2,0 kg
massaverhouding CO2(g) : olivijn = 1,3 : 1,0
Gevraagd
N(CO2) = ?
Uitwerking
m(CO2) =
2,0
1,0
× 1,3 = 2,6 kg = 2,6∙103 g
M(CO2) = 44,010 g mol−1 (Binas tabel 98)
n(CO2) =
𝑚(CO2 )
𝑀(CO2 )
=
2,6∙103
44,010
= 59,077 mol
N(CO2) = n(CO2) ∙ NA = 59,077 × 6,022∙1023 = 3,558∙1025
N(CO2) = 3,6∙1025
22
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3 Rekenen aan gehaltes
OPDRACHTEN
1
Significante cijfers
Hoeveel significante cijfers hebben de volgende meetwaarden?
a 10,0 mmol
drie
b 1,06 kg
drie
c 0,003 L
één
d 12,01 g
vier
e 1,0006 dm3
vijf
2
Gemiddelde temperatuur
In een ruimte wordt elk uur de temperatuur gemeten. De resultaten staan in tabel 1.
tabel 1
Meetresultaten.
t (h) 0
1
2
3
4
5
T (K) 237,15 238,03 237,65 237,88 238,10 237,91
Bereken de gemiddelde temperatuur gedurende de meting.
De gemiddelde temperatuur is
237,15 + 238,03 + 237,65 + 237,88 + 238,10 + 237,91
6
= 237,79 K.
Het antwoord mag worden gegeven in vijf significante cijfers, omdat alle meetwaarden in vijf
significante cijfers zijn gegeven en het getal 6 een telwaarde is.
3
Rekenen en afronden
Voer de volgende berekeningen uit, rond op de juiste wijze af en geef het antwoord in de
wetenschappelijke notatie in de standaardeenheden m 3, kg en mol.
a n = 0,012 40 mol L−1 × 2,34 L =
n = 0,012 40 mol L−1 × 2,34 L = 0,029 016 mol = 2,90∙10−2 mol
b
V=
V=
c
d
386 g
0,80 g mL−1
386 g
0,80 g mL−1
=
= 482,5 mL
482,5 mL = 482,5 cm3 = 482,5∙10−6 m3
V = 4,8∙10−4 m3
m = 0,3 mol × 18,015 g mol−1 =
m = 0,3 mol × 18,015 g mol−1 = 5,4045 g
5,4045 g = 5,4045∙10−3 kg
m = 5∙10−3 kg
n=
n=
0,3 g
18,015 g mol−1
0,3 g
18,015 g mol−1
=
= 0,016 652 8 mol = 2∙10−2 mol
23
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4
Rekenen met meetwaarden
Geef bij de volgende opdrachten steeds het antwoord in het juiste aantal significante cijfers. Ga
ervan uit dat alle getallen meetwaarden zijn.
a Bereken hoeveel kubieke decimeter oplossing ontstaat wanneer 10 dm3 oplossing wordt
gemengd met 6,3 dm3 oplossing.
V = 10 + 6,3 = 16,3 dm3
V = 16 dm3
b Bereken hoeveel gram stof aanwezig is wanneer 0,06 mol van een stof met een molaire
massa van 202 g mol−1 wordt afgewogen.
Gegevens
n = 0,06 mol
M = 202 g mol−1
Gevraagd
m=?g
Uitwerking
m=n∙M
m = 0,06 × 202 = 12,12 g
m = 1∙101 g
c Bereken hoeveel mol overblijft wanneer van 1000 mol 0,47 mol reageert.
n = 1000 − 0,47 = 999,53
n = 1000 mol
d Bereken de molaire massa van stof A als gegeven is dat 0,000 1421 mol van die stof een
massa heeft van 0,023 11 g.
Gegevens
m(A) = 0,023 11 g
n(A) = 0,000 142 1 mol
Gevraagd
M(A) = ? g mol−1
𝑚
Uitwerking
m = n ∙ M, dus M =
M(A) =
M(A) =
e
𝑚(A)
𝑛(A)
0,023 11
0,000 142 1
𝑛
= 1,626∙102 g mol−1
Bereken de totale massa legering in kg wanneer 900 kg goud wordt samengesmolten met
1,2∙104 kg zilver.
Gegevens
m(goud) = 900 kg = 0,0900∙104 kg
m(zilver) = 1,2∙104 kg
Gevraagd
m(legering) = ? kg
Uitwerking
m(legering) = m(goud) + m(zilver)
m(legering) = 0,0900∙104 + 1,2∙104 = 1,29∙104 kg
m(legering) = 1,3∙104 kg
5
Concentratie en massapercentage
Zeezout wordt gewonnen door zeewater in te dampen. Dit zout wordt gebruikt als ingrediënt in de
keuken en in sommige cosmetische producten. In zeewater is 24 mg natriumchloride per milliliter
zeewater opgelost.
a Bereken de concentratie natriumchloride in zeewater in gram per liter (g L−1).
Gegevens
m(natriumchloride) = 24 mg = 24∙10−3 g
V(zeewater) = 1 mL = 1∙10−3 L (telwaarde)
Gevraagd
c(natriumchloride) = ? g L−1
Uitwerking
c(natriumchloride) =
𝑚(natriumchloride)
𝑉(zeewater)
=
24∙10−3
1∙10−3
= 24 g L−1
24
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
In zeewater komen nog andere opgeloste stoffen voor. 1,0 L zeewater bevat in totaal zo’n
35 g van de volgende stoffen:
NaCl (24 g)
MgCl2 (5 g)
Na2SO4 (4 g)
MgBr2 (0,8 g)
CaCl2 (0,7 g)
Bereken het massapercentage magnesiumbromide, MgBr2(s), in het zeezout dat is verkregen
na het indampen van het zeewater.
Gegevens
m(NaCl) = 24 g
m(MgCl2) = 5 g
m(Na2SO4) = 4 g
m(MgBr2) = 0,8 g
m(CaCl2) = 0,7 g
V = 1,0 L
Gevraagd
massa%(MgBr2) = ?%
Uitwerking
m(zeezout) = m(NaCl) + m(MgCl2) + m(Na2SO4) + m(MgBr2) + m(CaCl2)
m(zeezout) = 24 g + 5 g + 4 g + 0,8 g + 0,7 g = 34,5 g
massa%(MgBr2) =
massa%(MgBr2) =
𝑚(MgBr2 )
𝑚(zeezout)
0,8
34,5
∙ 100%
× 100% = 2,32%
massa%(MgBr2) = 2%
6
Suikerconcentratie
José voegt aan 30 g tafelsuiker zoveel water toe, dat ze een oplossing krijgt van 250 mL.
a Bereken de suikerconcentratie in milligram per milliliter (mg mL−1).
Gegevens
m(suiker) = 30 g = 30∙103 mg
Vopl = 250 mL
Gevraagd
c(suiker) = ? mg mL−1
Uitwerking
c(suiker) =
c(suiker) =
b
c
𝑚(suiker)
𝑉opl
30∙103
250
= 1,2∙102 mg mL−1
Ze schenkt 10,0 mL van de suikeroplossing in een bekerglas.
Wat is de suikerconcentratie in de oplossing in het bekerglas?
nog steeds 1,2∙102 mg mL−1
Ze voegt 4,0 g suiker toe aan de oplossing in het bekerglas en lost dit op.
Bereken de nieuwe suikerconcentratie in mg mL−1 van de suikeroplossing in het bekerglas.
Gegevens
cbegin(suiker) = 1,2∙102 mg mL−1
Vopl = 10,0 mL
m(suiker toegevoegd) = 4,0 g = 4,0∙103 mg
Gevraagd
ceind(suiker) = ? mg mL−1
Uitwerking
mbegin(suiker) = cbegin(suiker) ∙ Vopl = 120 mg L−1 × 10,0 mL = 1,20∙103 mg
mtotaal(suiker) = 1,20∙103 + 4,0∙103 = 5,20∙103 mg
ceind(suiker) =
𝑚(suiker)
𝑉opl
=
5,20∙103
10,0
= 5,20∙102 mg mL−1
25
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
7
Massa-ppb
Op het etiket van een blikje zalm staat dat 100 g zalm 5,60 μg vitamine B12 bevat.
Bereken het gehalte vitamine B12 in deze zalm in massa-ppb.
Gegevens
m(vitamine B12) = 5,60 µg = 5,60∙10−6 g
m(zalm) = 100 g
Gevraagd
massa-ppb(vitamine B12) = ? ppb
Uitwerking
massa-ppb(vitamine B12) =
massa-ppb(vitamine B12) =
𝑚(vitamine B12)
𝑚(zalm)
5,60∙10−6
100
∙ 109
× 109 = 56,0 ppb
8
Massapercentage ijzer
IJzer wordt onder andere gewonnen uit het mineraal hematiet, Fe2O3(s).
Bereken het massapercentage ijzer in hematiet.
Gegevens
hematiet: Fe2O3(s)
Gevraagd
massa%(Fe) = ?%
Uitwerking
massa%(Fe) =
𝑚(Fe)
𝑚(Fe2 O3 )
∙ 100%
M(Fe) = 55,85 g mol−1
M(O) = 16,00 g mol−1
M(Fe2O3) = 2 × 55,85 + 3 × 16,00 = 159,70 g mol−1
massa%(Fe) =
2 × 55,85
159,70
× 100% = 69,94%
9
Nitraat in oppervlaktewater
Nitraat in oppervlaktewater is nodig voor algengroei en groei van andere waterplanten. Nitraat in
oppervlaktewater komt normaal gesproken uit de lucht, uit regen, sneeuw of mist. Maar nitraat
kan ook in het water terechtkomen door te veel nitraat in de bodem of het slib, of doordat er
meststoffen uit de landbouw in het oppervlaktewater spoelen wanneer het regent.
Als oppervlaktewater gebruikt wordt om drinkwater te maken, moet je er rekening mee houden
dat het drinkwater niet meer dan 50 mg nitraat per liter mag bevatten. Daarom mengen
waterleidingbedrijven vaak water met een hoog nitraatgehalte met water met een laag
nitraatgehalte.
Bij een bepaald waterleidingbedrijf is een werknemer van plan om 10 L water met een
nitraatgehalte van 85 mg per liter te mengen met 40 L water met een nitraatgehalte van 25 mg
per liter. Maar hij moet van zijn leidinggevende wel eerst narekenen of zo wel aan de
nitraatvoorwaarde voldaan wordt.
Ga met behulp van een berekening na of het nitraatgehalte van het ontstane mengsel aan de
nitraatvoorwaarde voldoet.
Gegevens
V = 10 L met 85 mg L−1
V = 40 L met 25 mg L−1
Gevraagd
nitraatgehalte van nieuw mengsel = ? mg L−1
Uitwerking
In 10 L zit 10 L × 85 mg L−1 = 850 mg nitraat.
In 40 L zit 40 L × 25 mg L−1 = 1000 mg nitraat.
In (10 L + 40 L =) 50 L zit dus (850 mg + 1000 mg =) 1850 mg nitraat.
[OLY]
nitraatgehalte van nieuw mengsel =
𝑚(nitraat)
𝑉opl
=
1850
50
= 37 mg L−1
Dit is minder dan 50 mg L−1, dus het nitraatgehalte van het mengsel voldoet aan de
nitraatvoorwaarde.
26
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
10
Rekenen aan gehaltes
2,3 g methanol, CH3OH, wordt gemengd met 150 mL water. Er ontstaat een oplossing.
a Bereken het massapercentage methanol in de oplossing. De dichtheid van water is
0,998 g mL−1.
Gegevens
m(CH3OH) = 2,3 g
V(H2O) = 150 mL
ρ(H2O) = 0,998 g mL−1
Gevraagd
massa%(CH3OH) = ?%
𝑚
Uitwerking
ρ = , dus m = ρ ∙ V
𝑉
m(H2O) = ρ(H2O) ∙ V(H2O)
m(H2O) = 0,998 × 150 = 149,7 g H2O
m(mengsel) = 2,3 + 149,7 = 152,0 g
massa%(CH3OH) =
massa%(CH3OH) =
b
V(CH3OH) =
V(CH3OH) =
× 100% = 1,513
𝜌
𝑚(CH3 OH)
𝜌(CH3 OH)
2,3
0,79
= 2,911 mL methanol
volume%(CH3OH) =
volume%(CH3OH) =
𝑉(CH3 OH)
𝑉(mengsel)
2,911
152
∙ 100%
× 100% = 1,915
volume%(CH3OH) = 1,9%
Bereken de concentratie methanol in de oplossing in g L−1.
Gegevens
m(CH3OH) = 2,3 g
V(mengsel) = 152 mL = 0,152 L
Gevraagd
c(CH3OH) = ? g L−1
Uitwerking
c(CH3OH) =
c(CH3OH) =
d
152,0
∙ 100%
massa%(CH3OH) = 1,5%
Het eindvolume van de oplossing is 152 mL.
Bereken het volumepercentage methanol. De dichtheid van methanol is 0,79 g mL−1.
Gegevens
m(CH3OH) = 2,3 g
ρ(CH3OH) = 0,79 g mL−1
V(mengsel) = 152 mL
Gevraagd
volume%(CH3OH) = ?%
𝑚
𝑚
Uitwerking
ρ = , dus V =
𝑉
c
𝑚(CH3 OH)
𝑚(mengsel)
2,3
𝑚(methanol)
𝑉(mengsel)
2,3
0,152
= 15,13
c(CH3OH) = 15 g L−1
Bereken de molariteit van de CH3OH-oplossing in mol L−1.
Gegevens
m(CH3OH) = 2,3 g
V(mengsel) = 152 mL = 0,152 L
Gevraagd
[CH3OH] = ? mol L−1
Uitwerking
M(CH3OH) = 32,042 g mol−1 (Binas tabel 98)
𝑚
m = n ∙ M, dus n =
n(CH3OH) =
n(CH3OH) =
[CH3OH] =
[CH3OH] =
𝑀
𝑚(CH3 OH)
𝑀(CH3 OH)
2,3
= 0,071 78 mol
32,042
𝑛(CH3 OH)
𝑉(mengsel)
0,071 78
0,152
= 0,4722 mol L−1
[CH3OH] = 0,47 mol L−1
27
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
11
Koolstofdioxide
In figuur 6 staat het verloop van het CO2-gehalte dat gedurende een week in een klaslokaal is
gemeten.
a
Leg uit op welke dag van de week er begonnen is met meten.
Op dag 3 en 4 is het CO2-gehalte constant en gelijk aan dat van de buitenlucht (400 ppm).
Dit is dus het weekend. Ofwel dag 5 is maandag. Hieruit volgt dat op donderdag de eerste
meting is gedaan.
b In de figuur zie je pieken en dalen.
Licht het verloop van het gehalte koolstofdioxide gedurende een dag toe.
’s Morgens begint de les, iedereen is in het lokaal en het CO 2-gehalte zal toenemen. Er zijn
dagelijks twee kleine terugvallen in het CO2-gehalte te zien: tijdens de pauzes. Na de
middag, wanneer de school uit is, daalt het CO2-gehalte weer naar de normale waarde, tot de
volgende ochtend.
c Leg uit waarom de lucht die je uitademt meer koolstofdioxide bevat dan de lucht die je
inademt.
De zuurstof in de lucht die je inademt, wordt door je lichaam gebruikt voor de verbranding
van voedingsstoffen, zoals koolhydraten en vetten. Bij deze verbranding ontstaat onder
andere koolstofdioxide en dat adem je uit.
Het gehalte aan koolstofdioxide wordt uitgedrukt in aantal ppm. Een gehalte van 1 ppm betekent
1 mL CO2(g) per kubieke meter lucht.
d Bereken hoeveel milliliter koolstofdioxidegas in een klaslokaal van 200 m3 aanwezig is
wanneer de grenswaarde (de maximaal toegestane concentratie) van 1200 volume-ppm is
bereikt.
Gegevens
V(lokaal) = 200 m3
1 ppm = 1 mL m−3
grenswaarde = 1200 volume-ppm
Gevraagd
V(CO2) = ? mL bij grenswaarde
Uitwerking
1200 volume-ppm komt overeen met 1200 mL m−3
V(CO2) = 1200 × V(lokaal) = 1200 × 200 = 240 000 mL
V(CO2) = 2,40∙105 mL als de grenswaarde is bereikt.
e Bereken met hoeveel gram dit overeenkomt. Maak hierbij gebruik van een gegeven in Binas
tabel 12.
Gegevens
V(CO2) = 2,40∙105 mL = 2,40∙102 L
Gevraagd
m(CO2) = ? g
Uitwerking
ρ(CO2) = 1,986 g L−1
m(CO2) = ρ(CO2) ∙ V(CO2)
m(CO2) = 1,986 g L−1 × 2,40∙102 L = 4,7664∙102 g
m(CO2) = 4,77∙102 g
28
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4 Rekenen aan reacties
OPDRACHTEN
1
Reactievergelijkingen opstellen
Stel van de volgende reacties de reactievergelijking op.
a Ethaan, C2H6(g), verbrandt volledig.
Eerst de molecuulformules op de juiste plek:
C2H6(g) + O2(g) → H2O(g) + CO2(g)
Vervolgens met coëfficiënten kloppend maken:
C2H6(g) + 3½ O2(g) → 3 H2O(g) + 2 CO2(g)
Daarna de breuken wegwerken:
2 C2H6(g) + 7 O2(g) → 6 H2O(g) + 4 CO2(g)
b IJzer wordt gemaakt door fijngemalen ijzeroxide, Fe2O3(s), te verhitten met het gas
koolstofmono-oxide. Daarbij ontstaat ook koolstofdioxide.
Eerst de molecuulformules op de juiste plek:
Fe2O3(s) + CO(g) → Fe(s) + CO2(g)
Daarna met coëfficiënten kloppend maken:
Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
2
Reactievergelijking en molverhouding
Geef van de volgende reacties de reactievergelijking en noteer de molverhouding onder de
vergelijking.
a De reactie tussen koperoxide, Cu2O(s), en waterstofgas, waarbij vast koper en waterdamp
worden gevormd.
Cu2O(s) + H2(g) → 2 Cu(s) + H2O(g)
1 mol : 1 mol
: 2 mol : 1 mol
b De verbranding van aluminium, waarbij Al2O3(s) ontstaat.
4 Al(s) + 3 O2(g) → 2 Al2O3(s)
4 mol : 3 mol
: 2 mol
c De ontleding van kaliumnitraat, KNO3(s), waarbij vast kaliumoxide, K2O(s), stikstofgas en
zuurstofgas ontstaan.
4 KNO3(s) → 2 K2O(s) + 2 N2(g) + 5 O2(g)
4 mol
: 2 mol
: 2 mol : 5 mol
d De fotosynthese, waarbij uit koolstofdioxide en water, glucose, C6H12O6(s), en zuurstof
ontstaan.
6 CO2(g) + 6 H2O(l) → C6H12O6(g) + 6 O2(g)
6 mol : 6 mol
:
1 mol
: 6 mol
e De verbranding van vloeibaar koolstofdisulfide, waarbij koolstofdioxide en zwaveldioxide
ontstaan.
CS2(l) + 3 O2(g) → CO2(g) + 2 SO2(g)
1 mol : 3 mol
: 1 mol : 2 mol
29
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3
Aantal mol berekenen
Beantwoord de volgende vragen.
a Bereken de chemische hoeveelheid van water die ontstaat bij de verbranding van 3,0 mol
waterstofgas.
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
2 mol : 1 mol
: 2 mol
Bij de verbranding van 3,0 mol H2(g) ontstaat 3,0 mol H2O(l).
b Bereken de chemische hoeveelheid zuurstof die nodig is voor de volledige verbranding van
0,36 mol glucose.
C6H12O6(s) + 6 O2(g) → 6 CO2(g) + 6 H2O(l)
1 mol
: 6 mol
: 6 mol : 6 mol
Voor de verbranding van 1,0 mol glucose is 6,0 mol O2(g) nodig, dus bij de verbranding van
0,36 mol glucose is 6,0 × 0,36 = 2,2 mol O2(g) nodig.
c Bereken de chemische hoeveelheid water die ontstaat uit de reactie tussen 28 mmol HCl(g)
en een overmaat vast Na2O; hierbij ontstaat ook natriumchloride, NaCl(s).
2 HCl(g) + Na2O(s) → H2O(l) + 2 NaCl(s)
2 mol : 1 mol
: 1 mol : 2 mol
28 mmol HCl levert ½ × 28 = 14 mmol H2O.
n(H2O) = 14 mmol = 1,4∙10−2 mol.
d Bereken de chemische hoeveelheid waterstofatomen in 3,5 mol water.
H2O
:
H
:
O
1 mol : 2 mol
: 1 mol
In 1 mol water zit 2 mol H-atomen.
In 3,5 mol water zit 3,5 × 2 = 7,0 mol H-atomen.
e Bereken de chemische hoeveelheid in mol van de zuurstofatomen in 0,74 mol
waterstofperoxide, H2O2(l).
H2O2
:
H
:
O
1 mol : 2 mol
: 2 mol
In 1 mol waterstofperoxide zit 2 mol O-atomen.
In 0,74 mol waterstofperoxide zit 0,74 × 2 = 1,5 mol O-atomen.
4
Rekenen aan een reactie
21,5 mL ethanol, CH3CH2OH(l), wordt volledig verbrand.
a Stel de reactievergelijking op inclusief de faseaanduidingen.
CH3CH2OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)
b Toon met een berekening aan dat 21,5 mL overeenkomt met een chemische hoeveelheid
van 0,37 mol ethanol. Maak gebruik van Binas tabel 11.
Gegevens
V(CH3CH2OH) = 21,5 mL
Gevraagd
n(CH3CH2OH) = ? mol
Uitwerking
ρ(CH3CH2OH) = 0,80∙103 kg m−3 = 0,80 g mL−1 (Binas tabel 11)
m(CH3CH2OH) = ρ(CH3CH2OH) ∙ V(CH3CH2OH)
m(CH3CH2OH) = 0,80 × 21,5 = 17,2 g
M(CH3CH2OH) = 46,069 g mol−1 (Binas tabel 98)
n(CH3CH2OH) =
n(CH3CH2OH) =
𝑚(CH3 CH2 OH)
𝑀(CH3 CH2 OH)
17,2
46,069
= 0,37 mol
30
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
n(H2O) =
e
4 havo
Bereken de chemische hoeveelheden CO2 en H2O in mol die ontstaan.
Als je geen antwoord hebt bij opdracht b, gebruik dan n(CH3CH2OH) = 0,37 mol.
Gegevens
n(CH3CH2OH) = 3,733 53∙10−1 mol
Gevraagd
n(CO2) = ? mol
n(H2O) = ? mol
Uitwerking
n(CH3CH2OH) : n(O2) : n(CO2) : n(H2O) = 1 : 3 : 2 : 3
n(CO2) =
d
© Uitgeverij Malmberg
2
1
3
1
× 3,733 53∙10−1 = 7,467∙10−1 mol = 0,75 mol
× 3,733 53∙10−1 = 1,120 mol = 1,1 mol
Bereken hoeveel gram CO2 en H2O is ontstaan.
Als je geen antwoord hebt bij opdracht c, gebruik dan n(CO2) = 0,75 mol en n(H2O) = 1,1 mol.
Gegevens
n(CO2) = 7,467∙10−1 mol
n(H2O) = 1,120 mol
Gevraagd
m(CO2) = ? g
m(H2O) = ? g
Uitwerking
M(CO2) = 44,010 g mol−1 (Binas tabel 98)
m(CO2) = n(CO2) ∙ M(CO2)
m(CO2) = 7,467∙10−1 × 44,010 = 33 g
M(H2O) = 18,015 g mol−1 (Binas tabel 98)
m(H2O) = n(H2O) ∙ M(H2O)
m(H2O) = 1,120 × 18,015 = 20 g
Bereken met behulp van Binas tabel 12 hoeveel liter O2 nodig is voor de verbranding van
21,5 mL (0,37 mol) ethanol.
Gegevens
n(CH3CH2OH) = 0,37 mol
ρ(O2) = 1,43 kg m−3
Gevraagd
V(O2) = ? L
Uitwerking
n(CH3CH2OH) : n(O2) = 1 : 3
n(O2) =
3
1
× 0,37 = 1,11 mol
M(O2) = 32,00 g mol−1 (Binas tabel 99)
m(O2) = n(O2) ∙ M(O2)
m(O2) = 1,11 × 32,00 = 35,52 g
ρ(O2) = 1,43 kg m−3 = 1,43 g L−1 (Binas tabel 12)
V(O2) =
V(O2) =
𝑚(O2 )
𝜌(O2 )
35,52
1,43
= 24,84 L
V(O2) = 25 L
5
CO2-uitstoot
Een campingkooktoestel werkt meestal op butaan, C4H10(g). Een blikje campinggas bevat 190 g
butaan.
Bereken hoeveel gram koolstofdioxide maximaal kan ontstaan bij de volledige verbranding van
190 g butaan.
Gegevens
m(C4H10) = 190 g
Gevraagd
m(CO2) = ? g
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
2 C4H10(g) + 13 O2(g) → 10 H2O(g) + 8 CO2(g)
31
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
M(C4H10) = 4 × 12,01 + 10 × 1,008 = 58,12 g mol−1
n(C4H10) =
n(C4H10) =
𝑚(C4 H10 )
𝑀(C4 H10 )
190
58,12
= 3,269 mol
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding C4H10(g) : CO2(g) = 2 : 8, dus:
8
n(CO2) = × n(C4H10)
2
8
n(CO2) = × 3,269 = 13,076 mol CO2(g)
2
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(CO2) = 44,010 g mol−1 (Binas tabel 98)
m(CO2) = n(CO2) ∙ M(CO2)
m(CO2) = 13,076 × 44,010 = 575,49 g CO2(g)
Stap 5: controleer de significantie
Het gegeven met het minste aantal significante cijfers is 190 g. Dit zijn drie significante
cijfers. Het antwoord is daarom 575 g CO2(g).
6
Aspirinesynthese
Voor het maken van aspirine reageren de stoffen 2-hydroxybenzeencarbonzuur, C7H6O3(s), en
azijnzuuranhydride, C4H6O3(l), met elkaar. Hierbij ontstaat naast aspirine, C 9H8O4(aq), ook
ethaanzuur, C2H4O2(aq). Bij het maken van aspirine wordt meestal gewerkt met een overmaat
azijnzuuranhydride.
Tijdens een experiment wordt 150 mg C7H6O3(s) toegevoegd aan 0,50 g C4H6O3(l).
Bereken hoeveel gram C4H6O3(l) er na de reactie over is.
Gegevens
m(C7H6O3) = 150 mg = 150∙10−3 g
m(C4H6O3) = 0,50 g
Gevraagd
overmaat m(C4H6O3) = ? g
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
C7H6O3(s) + C4H6O3(l) → C9H8O4(aq) + C2H4O2(aq)
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
C7H6O3 is de stof in ondermaat en bepaalt dus hoeveel stof wordt omgezet.
M(C7H6O3) = 7 × 12,01 + 6 × 1,008 + 3 × 16,00 = 138,118 g mol−1
n(C7H6O3) =
n(C7H6O3) =
𝑚(C7 H6 O3 )
𝑀(C7 H6 O3 )
150∙10−3
138,118
= 1,086·10−3 mol
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding C7H6O3(s) : C4H6O3(l) = 1 : 1, dus:
n(C4H6O3) = n(C7H6O3) = 1,086·10−3 mol.
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M (C4H6O3) = 4 × 12,01 + 6 × 1,008 + 3 × 16,00 = 102,088 g mol−1
m(C4H6O3) = n(C4H6O3) ∙ M(C4H6O3)
m(C4H6O3) = 1,086·10−3 × 102,088 = 0,110 87 g
Dit betekent dat 0,110 87 g C4H6O3(l) reageert.
overmaat m(C4H6O3) = 0,50 − 0,110 87 = 0,389 13 g
32
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Stap 5: controleer de significantie
Het gegeven met het minste aantal decimalen is 0,50 g. Dit zijn twee decimalen. Het
antwoord is daarom 0,39 g C4H6O3(l).
7
Waterstofauto
Een tank van een waterstofauto bevat 5,6 kg waterstof. Hiermee kan ongeveer 600 km worden
gereden. Deze waterstof wordt gemaakt met behulp van de elektrolyse van water.
a Bereken hoeveel kubieke decimeter water moet worden ontleed voor de vorming van 5,6 kg
waterstof. Gebruik daarbij Binas tabel 11.
Gegevens
m(H2) = 5,6 kg = 5,6∙103 g
Gevraagd
V(H2O) = ? dm3
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g)
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
M(H2) = 2 × 1,008 = 2,016 g mol−1
n(H2) =
n(H2) =
𝑚(H2 )
𝑀(H2 )
5,6∙103
2,016
= 2777,78 mol H2(g)
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding H2(g) : H2O(l) = 2 : 2, dus:
n(H2O) = n(H2) = 2777,78 mol.
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(H2O) = 18,015 g mol−1 (Binas tabel 98).
m(H2O) = n(H2O) ∙ M(H2O)
m(H2O) = 2777,78 × 18,015 = 50 041,67 g
m(H2O) = 50 041,67 g = 50,042 kg
ρ(H2O) = 0,998∙103 kg m−3 = 0,998 kg dm−3 (Binas tabel 11)
V(H2O) =
V(H2O) =
b
𝑚(H2 O)
𝜌(H2 O)
50,042
0,998
= 50,14 dm3
Stap 5: controleer de significantie
Het gegeven met het minste aantal significante cijfers is 5,6 kg waterstof. Dit staat gegeven
in twee significante cijfers, dus V(H2O) = 50 dm3.
Bereken het volume (in kubieke meter) van de tank die nodig is voor de opslag van 5,6 kg
waterstof, als gas bij kamertemperatuur en standaarddruk. Gebruik daarbij Binas tabel 12.
Gegevens
m(H2) = 5,6 kg
Gevraagd
V(tank) = V(H2) = ? m3 (bij kamertemperatuur en standaarddruk)
Uitwerking
ρ(H2) = 0,090 kg m−3 (Binas tabel 12)
V(H2) =
V(H2) =
𝑚(H2 )
𝜌(H2 )
5,6
0,090
= 62 dm3
33
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Om deze hoeveelheid waterstofgas in een kleiner volume op te slaan, moet het gas onder hoge
druk samengeperst worden. Je kunt waterstof ook opslaan door gebruik te maken van
metaalhydriden. Dit zijn verbindingen waarin waterstof aan een metaal is gebonden. Een
voorbeeld is lithiumhydride, LiH(s). Deze stof kan met behulp van een reactie met water worden
omgezet tot lithiumhydroxide, LiOH(s), en waterstof.
c Bereken hoeveel kilogram LiH(s) nodig is voor de vorming van 5,6 kg waterstof.
Gegevens
m(H2) = 5,6 kg
Gevraagd
m(LiH) = ? kg
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
LiH(s) +H2O(l) → LiOH(s) + H2(g)
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
5,6 kg waterstof komt overeen met 2777,78 mol waterstof (zie voor uitwerking opdracht a).
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding H2(g) : LiH(s) = 1 : 1, dus:
n(LiH) = n(H2) = 2777,78 mol
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(LiH) = 1 × 6,941 + 1 × 1,008 = 7,949 g mol−1
m(LiH) = n(LiH) ∙ M(LiH)
m(LiH) = 2777,78 × 7,949 = 22 080,6 g
m(LiH) = 22,0806 kg
d
Stap 5: controleer de significantie
Het gegeven met het minste aantal significante cijfers is 5,6 kg waterstof. Dit staat gegeven
in twee significante cijfers, dus m(LiH) = 22 kg.
De dichtheid van LiH is 0,76 g cm−3.
Bereken hoeveel kubieke decimeter LiH(s) nodig is voor de opslag van 5,6 kg waterstof.
Gegevens
ρ(LiH) = 0,76 g cm−3
m(LiH) = 22,0806 kg (opdracht c)
Gevraagd
V(LiH) = ? dm3
Uitwerking
ρ(LiH) = 0,76 g cm−3 = 0,76 kg dm−3
V(LiH) =
V(LiH) =
𝑚(LiH)
𝜌(LiH)
22,0806
0,76
= 29,053
V(LiH) = 29 dm3
8
Lithiumoxide
Lithium en zuurstof reageren met elkaar tot lithiumoxide, Li2O(s).
Bereken hoeveel kilogram lithiumoxide ontstaat als 5,0 kg lithium reageert met een overmaat
zuurstof.
Gegevens
m(Li) = 5,0 kg = 5,0∙103 g
Gevraagd
m(Li2O) = ? kg
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
4 Li(s) + O2(g) → 2 Li2O(s)
34
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
M(Li) = 6,941 g mol−1
n(Li) =
n(Li) =
𝑚(Li)
𝑀(Li)
5,0∙103
6,941
= 720,357 mol
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding Li(s) : Li2O(s) = 4 : 2, dus:
2
n(Li2O) = × n(Li)
4
2
n(Li2O) = × 720,357 = 360,179 mol
4
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(Li2O) = 2 × 6,941 + 1 × 16,00 = 29,882 g mol−1
m(Li2O) = n(Li2O) ∙ M(Li2O)
m(Li2O) = 360,179 × 29,882 = 10 763 g
m(Li2O) = 10,763 kg
Stap 5: controleer de significantie
Het gegeven met het minste aantal significante cijfers is 5,0 kg lithium. Dit staat gegeven in
twee significante cijfers, dus is m(Li2O) = 11 kg.
9
Groenafval omzetten in ethanol
Lees figuur 3.
a Geef de reactievergelijking van de omzetting van opgeloste glucose, C6H12O6(aq), in ethanol,
C2H6O(l), en koolstofdioxide.
C6H12O6(aq) → 2 C2H6O(l) + 2 CO2(g)
b Ga door berekening na of uit 7 kg glucose inderdaad zo’n 4 L ethanol kan worden
geproduceerd. Gebruik hierbij Binas tabel 11.
Gegevens
m(C6H12O6) = 7 kg = 7∙103 g
Gevraagd
V(C2H6O) = ? L
Uitwerking
Stap 1: geef de reactievergelijking
C6H12O6(aq) → 2 C2H6O(l) + 2 CO2(g)
Stap 2: bereken de chemische hoeveelheid van de gegeven stof
M(C6H12O6) = 180,16 g mol−1
n(C6H12O6) =
n(C6H12O6) =
𝑚(C6 H12 O6 )
𝑀(C6 H12 O6 )
7∙103
180,16
= 38,854 mol
Stap 3: bereken de chemische hoeveelheid van de gevraagde stof
De molverhouding C6H12O6(s) : C2H6O(l) = 1 : 2, dus:
2
n(C2H6O) = × n(C6H12O6)
1
2
n(C2H6O) = × 38,854 = 77,708 mol
1
35
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Stap 4: reken de chemische hoeveelheid om naar de gevraagde grootheid en eenheid
M(C2H6O) = 46,069 g mol−1 (Binas tabel 98 als CH3CH2OH)
m(C2H6O) = n(C2H6O) ∙ M(C2H6O)
m(C2H6O) = 77,078 × 46,069 = 3580,0 g
m(C2H6O) = 3,5800 kg
ρ(C2H6O) = 0,80∙103 kg m−3 = 0,80 kg L−1
V(C2H6O) =
V(C2H6O) =
c
𝑚(C2 H6 O)
𝜌(C2 H6 O)
3,5800
0,80
= 4,475 L
Stap 5: controleer de significantie
De massa is gegeven in één significant cijfer, dus V(C2H6O) = 4 L.
Een massa van 7 kg glucose levert inderdaad zo’n 4 L glucose, dus het klopt.
In Nederland worden jaarlijks zo’n 2,5 miljoen kerstbomen gekocht.
Bereken met gegevens in figuur 3 hoeveel autokilometers jaarlijks kunnen worden gereden
op kerstbomen. Neem aan dat elke kerstboom een massa heeft van 10 kg.
Op een kerstboom van 10 kg kun je 40 km rijden. Met 2,5 miljoen kerstbomen kun je dan
2,5∙106 × 40 = 1,0∙108 km rijden. (Dat is honderd miljoen km.)
10
Haar bleken
Een kapper vindt achter in de winkel een oude voorraad flessen met een oplossing van
waterstofperoxide, H2O2(aq). Om te bepalen of hij de flessen nog kan gebruiken, vraagt hij zijn
buurjongen die hbo Chemie studeert om voor hem het waterstofperoxidegehalte van de oplossing
te bepalen.
De buurjongen doet een experiment waarbij alle waterstofperoxide ontleedt die in 5,0 g oplossing
zit. Daarbij ontstaan water en zuurstof volgens: 2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g). Hij vangt 45 mL
zuurstofgas op.
a Laat met een berekening zien dat 45 mL zuurstof overeenkomt met 0,064 g zuurstof.
ρ(O2) = 1,43 kg m−3.
Gegevens
V(O2) = 45 mL
ρ(O2) = 1,43 kg m−3
Gevraagd
m(O2) = ? g
Uitwerking
ρ(O2) = 1,43 kg m−3 = 1,43∙10−3 g mL−1
m(O2) = ρ(O2) ∙ V(O2)
m(O2) = 1,43∙10−3 × 45 = 0,064 g
b De buurjongen gaat ervan uit dat bij deze reactie de massaverhouding H 2O2 : O2 = 1,0 : 0,50.
Bereken hoeveel gram waterstofperoxide aanwezig was in 5,0 g van de onderzochte
oplossing.
Gegevens
massaverhouding H2O2 : O2 = 1,0 : 0,50
Gevraagd
m = ? g waterstofperoxide
Uitwerking
m(H2O2) : m(O2) = 1,0 : 0,50
[OLY]
m(H2O2) =
m(H2O2) =
1,0
0,50
1,0
0,50
× m(O2)
× 0,064 = 0,128
m(H2O2) = 0,13 g
36
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
c
Uitwerkingen
4 havo
Bereken ten slotte hoe hoog het massapercentage waterstofperoxide in de onderzochte
oplossing is.
Gegevens
m(H2O2) = 0,128 g
m(oplossing) = 5,0 g
Gevraagd
massa%(H2O2) = ?%
Uitwerking
massa%(H2O2) =
massa%(H2O2) =
d
© Uitgeverij Malmberg
𝑚(H2 O2 )
𝑚(oplossing)
0,128
5,0
∙ 100%
× 100% = 2,6%
De kapper leest in een Engels tijdschrift dat 1000 grain (= 64,8 g) van een H2O2-oplossing
maximaal 30 grain (= 1,94 g) waterstofperoxide mag bevatten bij toepassing als
haarbleekmiddel. Hogere concentraties zijn schadelijk voor het haar en geven problemen met
ogen en huid.
Leg uit of de kapper deze oplossing kan gebruiken voor het hiervoor beschreven doel.
maximaal toegestaan: massa%(H2O2) =
massa%(H2O2) =
𝑚(H2 O2 )
𝑚(oplossing)
1,94
64,8
∙ 100%
× 100% = 3,0%
De oplossing van de leerling-analist bevat 2,6 massa% waterstofperoxide.
2,6 massa% is minder dan 3,0 massa%, dus de oplossing kan gebruikt worden voor het
beschreven doel.
EINDOPDRACHT
11
Een CO2-vrije ruimte
Vast lithiumhydroxide, LiOH(s), reageert met CO2(g). Met behulp van deze reactie kun je CO2(g)
uit de lucht verwijderen. Een toepassing daarvan vind je in de ruimtevaart. LiOH(s) verwijdert het
uitgeademde CO2(g) uit de ruimtes waar astronauten leven en hun werk doen (figuur 4). Bij deze
reactie ontstaan lithiumcarbonaat, Li2CO3(s), en vloeibaar water.
a Geef de vergelijking van deze reactie. Noteer ook de molverhouding waarin LiOH(s) en
CO2(g) met elkaar reageren.
2 LiOH(s) + CO2(g) → Li2CO3(s) + H2O(l)
2 mol : 1 mol
b Bereken de massa van 1 mol LiOH(s).
M(LiOH) = 1 × 6,941 + 1 × 16,00 + 1 × 1,008 = 23,949 g mol−1
Dit maakt dat de massa van 1 mol LiOH(s) is: 23,95 g.
c Het inademen van lucht die te veel CO2(g) bevat, kan leiden tot klachten als hoofdpijn,
vermoeidheid, verlies van aandacht en misselijkheid. Voor CO 2(g) is de grenswaarde
vastgesteld op 1200 volume-ppm. 1 volume-ppm komt overeen met 1 mL per 1 m3.
Bereken met hoeveel gram CO2(g) per kubieke meter lucht deze grenswaarde overeenkomt.
Gebruik hierbij een gegeven uit Binas tabel 12.
Gegevens
grenswaarde CO2 = 1200 volume-ppm
Gevraagd
c(CO2) = ? g m−3
Uitwerking
1200 volume-ppm komt overeen met 1200 mL m−3.
V(CO2) = 1200 mL = 1,200 dm3 per m3 lucht
ρ(CO2) = 1,986 kg m−3 = 1,986 g dm−3 (Binas tabel 12)
m(CO2) = ρ(CO2) ∙ V(CO2)
m(CO2) = 1,986 × 1,200 = 2,3832 g per m3 lucht
c(CO2) =
𝑚(CO2 )
𝑉(lucht)
=
2,3832
1
= 2,383 g m−3
1200 volume-ppm komt overeen met 2,383 g m−3.
37
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
d
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Als de waarde boven de grenswaarde komt, wordt de lucht afgezogen en door een kolom
geleid die is gevuld met LiOH(s).
Stel dat het CO2(g)-gehalte in de leefruimte van de astronauten is opgelopen tot
2500 mg m−3.
Bereken het aantal gram LiOH(s) dat nodig is om dit gehalte terug te brengen naar de veilige
waarde van 2383 mg m−3. Gegeven is dat de inhoud van de ruimte gelijk is aan 45,0 m3.
Gegevens
V = 45,0 m3
cbegin(CO2) = 2500 mg m−3
ceind(CO2) = 2383 mg m−3
Gevraagd
m(LiOH) = ? g
Uitwerking
Er moet 2500 − 2383 = 117 mg CO2(g) per m3 worden verwijderd.
117 mg m−3 × 45,0 m3 = 5,265∙103 mg CO2(g) totaal
m(CO2) = 5,265∙103 mg = 5,265 g
n(CO2) =
n(CO2) =
𝑚(CO2 )
𝑀(CO2 )
5,265
44,010
= 0,119 63 mol
De molverhouding LiOH(s) : CO2(g) = 2 : 1, dus:
2
n(LiOH) = × n(CO2)
1
2
n(LiOH) = × 0,119 63 = 0,239 263 mol
1
e
M(LiOH) = 23,949 g mol−1
m(LiOH) = n(LiOH) ∙ M(LiOH)
m(LiOH) = 0,239 263 × 23,949 = 5,7301 g
m(LiOH) = 5,73 g
Een astronaut zegt dat het van levensbelang is dat er tijdens het verblijf in de ruimte een
grote hoeveelheid lithiumhydroxide aan boord van de shuttle aanwezig is.
Leg in je eigen woorden uit wat de astronaut precies bedoelt. Gebruik hierbij de woorden:
ademen – koolstofdioxide – lithiumhydroxide – overmaat.
Mensen ademen voortdurend koolstofdioxide uit. Dit koolstofdioxide moet dus ook
voortdurend worden verwijderd. Dat kan alleen als het lithiumhydroxide in overmaat
aanwezig is.
38
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H1 Chemisch rekenen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Voedselveiligheid
OPDRACHTEN
1
Zoek op wat de gezondheidsrisico’s van ethyleenoxide zijn.
Het veroorzaakt mutaties in het DNA en het is kankerverwekkend.
2
In India is ethyleenoxide gebruikt om sesamzaden te desinfecteren.
Zoek op welke niet-schadelijke en niet-chemische manieren er toegepast kunnen worden om
zaden te desinfecteren.
Warmwaterbehandeling en stomen.
3
Kun je nog een ander ‘schandaal’ noemen waarbij een bepaalde concentratie in een product
overschreden was, waardoor producten teruggehaald en/of vernietigd moesten worden? Maak
eventueel gebruik van internet.
In 2017 moesten veel eieren vernietigd worden vanwege een hoog fipronil-gehalte.
In 2014 overleden in China zes kinderen en werden er zeker 300 000 kinderen ziek na het
drinken van melk waaraan de kunsthars melamine was toegevoegd.
4
Zou je bij een bedrijf als Groen Agro Control willen werken om dit soort onderzoeken uit te
voeren? Motiveer je antwoord.
Eigen antwoord.
39
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
2 Chemische bindingen
40
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Voorkennis
Leerlingen kunnen de opdrachten zelf nakijken met behulp van de antwoorden achterin het
leeropdrachtenboek.
OPDRACHTEN
1
Fasedriehoek
De fasedriehoek in figuur 1 is onvolledig ingevuld.
Vul de ontbrekende begrippen in.
2
Faseovergangen
Welke uitspraken ten aanzien van faseovergangen bij moleculaire stoffen zijn waar?
[ ] A Een faseovergang is een begrip op microniveau.
Faseovergangen zijn waarneembare verschijnselen. Denk bijvoorbeeld aan het smelten van
ijs. Het is dus een begrip op macroniveau.
[ ] B Bij een faseovergang blijven de molecuulsoorten hetzelfde.
[ ] C Bij een faseovergang verandert de manier waarop moleculen bewegen.
[ ] D Bij een faseovergang blijft de afstand tussen de moleculen gelijk.
Als een stof overgaat van de vloeibare fase naar de gasfase, wordt de binding tussen de
moleculen verbroken en gaan de moleculen op grote afstand van elkaar bewegen. De
afstand tussen de moleculen in de vloeibare fase is dus veel kleiner dan in de gasfase.
3
Periodiek systeem
Beantwoord de volgende vragen.
a In welke groep staan de edelgassen? in groep 18
b Hoe zijn de elektronen van een fosforatoom over de schillen verdeeld?
K-schil: twee
L-schil: acht
M-schil: vijf
Een fosforatoom heeft vijftien protonen en dus ook vijftien elektronen. In de K-schil passen
maximaal twee elektronen. In de L-schil passen maximaal acht elektronen. De resterende vijf
elektronen zitten in de volgende schil, de M-schil.
c Hoeveel valentie-elektronen heeft een natriumatoom? één
Natrium staat in groep 1. Deze groep heeft één valentie-elektron.
41
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4
Reactievergelijking opstellen
Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van butaan, C 4H10(g).
2 C4H10(g) + 13 O2(g) → 8 CO2(g) + 10 H2O(g)
Een verbranding is een reactie met zuurstof.
5
Chemisch rekenen
Beantwoord de volgende vragen.
a Bereken hoeveel stikstofmoleculen aanwezig zijn in 100 g stikstof.
( ) A 3,57
( ) B 7,14
( ) C 2,15∙1024
( ) D 4,30∙1024
Gegevens
m(N2) = 100 g
Gevraagd
N(N2) = ? g
Uitwerking
M(N2) = 2 × 14,01 = 28,02 g mol–1
b
()
()
()
()
n(N2) =
𝑚
=
28,02
n(Cl2) =
𝑚
=
70,90
𝑀
100
= 3,5689 mol
62
= 0,8745 mol
N(N2) = n · NA = 3,5689 × 6,02·1023 = 2,15·1024
Bij de reactie tussen kalium en chloor ontstaat kaliumchloride, KCl(s):
2 K(s) + Cl2(g) → 2 KCl(s)
Bereken hoeveel gram kaliumchloride ontstaat als 62 g chloor reageert met een overmaat
kalium.
A 32,6
B 65,2
C 1,24∙102
D 1,3∙102
Gegevens
m(Cl2) = 62 g
Gevraagd
m(KCl) = ? g
Uitwerking
M(Cl2) = 2 × 35,35 = 70,90 g mol–1
𝑀
molverhouding Cl2 : KCl = 1 : 2, dus
n(KCl) = 2 × 0,8745 = 1,749 mol
M(KCl) = 74,551 g mol–1
m(KCl) = n · M = 1,749 × 74,551 = 1,3·102 g
42
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Haarfijne chemie
OPDRACHTEN
1
Conditioner
Om je haar in goede conditie te houden, kun je een conditioner gebruiken.
Wat doet een conditioner? Zoek je antwoord eventueel op internet op.
Een conditioner maakt je haar wat zachter en soepeler en geeft het wat glans.
2
Grijs haar
Mensen vinden het vaak vervelend als hun haar grijs begint te worden en besluiten het daarom te
verven. Dezelfde mensen vinden het raar om een negentigjarige met pikzwart haar te zien.
a Zou jij je grijze haar verven? Waarom (niet)?
Mogelijke argumenten voor:
–
Met grijs haar lijk je ouder.
–
Grijs haar kan je een grauw uiterlijk geven.
–
Grijs haar is gewoon niet mooi.
Mogelijke argumenten tegen:
–
Als je eenmaal begint met verven, is het erg moeilijk te stoppen.
–
Het verven van haar kost tijd en geld.
–
Natuurlijk grijs haar is mooi.
–
Het is prima om er net zo oud uit te zien als je bent.
b Het verven en krullen van haar kan niet zonder het gebruik van chemicaliën. Die worden na
de behandeling weggespoeld en belasten zo het milieu. Het verven en permanenten van
haar is niet noodzakelijk.
Zouden haarproducten aan stengere milieueisen moeten voldoen dan bijvoorbeeld
schoonmaakmiddelen en medicijnen? Beargumenteer je antwoord.
Mogelijke argumenten voor:
–
Elke onnodige belasting van het milieu zou verboden moeten zijn.
–
Mensen zijn zich hier niet van bewust, dus regelgeving is noodzakelijk.
Mogelijke argumenten tegen:
–
Op het grote geheel dragen haarproducten maar zo weinig bij aan vervuiling, dat het
puur een symbolische wet zou zijn.
–
Het verzorgen van je uiterlijk is net zo noodzakelijk als het schoonmaken van je huis.
3
Arganolie
Arganolie wordt op traditionele wijze gewonnen uit de noten van de vruchten van de arganboom.
Na het kraken van de noten worden de aanwezige pitten eruit gehaald. Deze pitten worden
vermalen. De verkregen pasta wordt met de hand gemengd en geperst. Arganolie is een mengsel
van plantaardige oliën. Dit zijn hydrofobe stoffen. De zo verkregen olie is van hoge kwaliteit en
wordt ook gebruikt als voedingsmiddel.
De olie kan ook door middel van een combinatie van scheidingsmethoden uit de argannoten
worden gehaald. De olie is dan op het gebied van smaak van mindere kwaliteit in vergelijking met
de traditionele manier, maar wel geschikt om in haarverzorgingsproducten te worden verwerkt.
a Beschrijf hoe je door een combinatie van scheidingsmethoden de olie uit de pitten kunt halen.
Geef ook aan wat voor soort oplosmiddel je hiervoor nodig hebt.
Na het drogen van de vruchten worden de pitten uit de vruchten gehaald. De pitten worden
vermalen en geëxtraheerd met een hydrofoob oplosmiddel. Door middel van destillatie kan
de olie van het oplosmiddel worden gescheiden. Daarna wordt de olie nog gezuiverd en kan
het extractiemiddel hergebruikt worden.
43
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
In arganolie is onder andere vitamine E, C29H50O2(s), opgelost.
Leg uit op microniveau, aan de hand van de structuurformule in figuur 9, of vitamine E een
hydrofiele of een hydrofobe stof is.
Een molecuul vitamine E bestaat vooral uit C- en H-atomen met slechts één –OH-groep en
geen –NH-groepen. Vitamine E is dus een hydrofobe stof (en lost goed op in arganolie).
4
Haarstructuur
Haar is voor het grootste deel opgebouwd uit keratine (figuur 10). Om een streng haren in de
lengterichting kapot te trekken, is veel kracht nodig.
a Geef een verklaring op microniveau waarom haren in de lengterichting zo sterk zijn.
De keratinemoleculen zijn polymeermoleculen en liggen uitgerekt en naast elkaar in de
lengterichting van een haar. Om het haar in de lengterichting te breken, moet je de
polymeermoleculen kapotmaken. Hierbij moeten atoombindingen worden verbroken.
Atoombindingen zijn sterk.
b Door keratine heeft haar het vermogen om water te binden. In figuur 10 is een stukje van een
keratinemolecuul getekend.
Teken in de figuur drie watermoleculen die aan keratine gebonden zijn.
44
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
1 Atoombinding
OPDRACHTEN
1
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit moleculen. De moleculen zijn opgebouwd uit een bepaalde
soort atomen.
Uit welke soort atomen zijn moleculen opgebouwd?
niet-metaalatomen
Een voorbeeld van een molecuul is het ammoniakmolecuul, NH3, dat is opgebouwd uit de
niet-metaalatomen N en H. De niet-metaalatomen zijn te vinden zijn in de oranje vakjes in
Binas tabel 99.
2
Molecuulformule
De molecuulformule van methaan is CH4.
Leg uit hoe je uit de molecuulformule kunt afleiden dat methaan een moleculaire stof is.
Een molecuul methaan is opgebouwd uit één C-atoom en vier H-atomen. Beide
atoomsoorten behoren tot de niet-metalen.
3
Atoombinding
De niet-metaalatomen in een molecuul worden bijeengehouden door de atoombinding.
a Hoe ontstaat een atoombinding?
Een atoombinding ontstaat doordat twee atomen een valentie-elektron met elkaar delen. Dit
resulteert in een gemeenschappelijk elektronenpaar.
b Geef de andere benaming van de atoombinding.
covalente binding
4
Naamgeving en formules
Moleculaire stoffen kunnen aangeduid worden met de systematische naam, maar vaak ook met
hun triviale naam.
Vul in tabel 6 de ontbrekende namen en molecuulformules in.
tabel 6
Namen en formules van moleculaire stoffen.
naam
molecuulformule
ammoniak
NH3
glucose
C6H12O6
salpeterzuur
HNO3
stikstofdioxide
NO2
waterstofchloride HCl
zwaveltrioxide
SO3
Aan de hand van de gegeven formules NO2 en SO3 kun je de systematische naam afleiden.
Aan de hand van de naam waterstofchloride kun je de bijbehorende molecuulformule
opstellen. Van de overige drie stoffen moet je de namen en molecuulformules kennen. Je
kunt eventueel ook gebruikmaken van Binas tabel 66B.
5
Gedeelde elektronen
In figuur 4 staat de structuurformule van azijnzuur.
Hoeveel elektronen worden in totaal gedeeld in een molecuul azijnzuur? Licht je antwoord toe.
Zestien. In het molecuul zijn acht atoombindingen aanwezig. Een atoombinding is een
gedeeld elektronenpaar met twee elektronen per paar. Hieruit volgt: 8 × 2 = 16 elektronen.
45
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
6
Covalentie
Niet-metaalatomen kunnen atoombindingen vormen. De covalentie geeft aan hoeveel
atoombindingen ze kunnen aangaan.
Vul tabel 7 in. Maak eventueel gebruik van Binas tabel 99.
tabel 7
Naam, symbool en covalentie van enkele atoomsoorten.
naam
symbool covalentie
broom
Br
1
fosfor
P
3
koolstof C
4
neon
Ne
0
zuurstof O
2
zwavel
S
2
waterstof H
1
Namen en symbolen van atoomsoorten zijn te vinden in Binas tabel 99.
Voor het bepalen van de covalentie van de atoomsoorten in de groepen 14, 15, 16 en 17 kun
je de volgende vuistregel hanteren: de covalentie van een niet-metaalatoom komt overeen
met het aantal elektronen dat het nodig heeft om de buitenste schil op te vullen tot hetzelfde
aantal als het edelgas in dezelfde periode. Je kunt hierbij gebruikmaken van Binas tabel 99.
7
Molecuulformules opstellen
Als de structuurformule van een moleculaire stof is gegeven, kun je de molecuulformule opstellen.
Geef de molecuulformule van de volgende verbindingen.
a
PCl3
b
CS2
c
C2H6O
8
Structuurformules tekenen
Als de molecuulformule bekend is, kun je die omzetten naar een structuurformule.
Teken de structuurformule van de volgende moleculen.
a N2
b
OF2
c
C3H6
46
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
9
Ureum
Ureum is een afvalproduct bij de eiwitstofwisseling in de lever en wordt afgescheiden door de
nieren in de urine. Ureum heeft als formule CH4N2O(s). In ureum zitten de twee stikstofatomen en
het zuurstofatoom aan het koolstofatoom vast. Zuurstof zit verder aan geen ander atoom vast.
a Teken de structuurformule van ureum.
b
c
Als ureum met water reageert, wordt het omgezet in koolstofdioxide en ammoniak.
Beschrijf op microniveau wat er bij deze chemische reactie gebeurt.
De atoombindingen in de ureummoleculen en in de watermoleculen worden verbroken.
Vervolgens worden bindingen gevormd tussen de atomen waaruit de
koolstofdioxidemoleculen en de ammoniakmoleculen zijn opgebouwd.
Geef de reactievergelijking van de beschreven omzetting in molecuulformules. Vermeld ook
de faseaanduidingen.
CH4N2O(aq) + H2O(l) → CO2(g) + 2 NH3(g)
10
Verbranding van propaan
Bij de volledige verbranding van propaangas, C3H8(g), ontstaan koolstofdioxide en waterdamp.
Geef de reactievergelijking in structuurformules van de volledige verbranding van propaan. Stel
hiervoor eerst de reactievergelijking op in molecuulformules. Vermeld ook de faseaanduidingen.
C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(g)
11
Andere covalentie
Zwavelzuur, H2SO4(l), is een kleurloze vloeistof en wordt in verdunde vorm onder andere gebruikt
in een autoaccu. Het wordt daarom ook wel accuzuur genoemd. Zwavel is een atoomsoort die
soms een andere covalentie heeft dan je op basis van zijn plaats in het periodiek systeem zou
verwachten.
a Teken de structuurformule van een molecuul zwavelzuur. Het zwavelatoom heeft hier een
covalentie van zes.
[STER]
b
Fosforzuur, H3PO4(s), is een witte vaste stof en wordt onder andere toegepast in vloeibare
roestoplosser en als ingrediënt in cola. Fosfor kan net als zwavel een afwijkende covalentie
hebben.
Teken de structuurformule van een molecuul fosforzuur. Het fosforatoom heeft hier een
covalentie van vijf.
47
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
12
Keratine
Menselijk haar bestaat grotendeels uit keratine. Keratine is een eiwit dat onder andere is
opgebouwd uit cysteïne (figuur 5).
Keratinemoleculen bevatten meerdere –SH-groepen waaruit zogeheten zwavelbruggen worden
gevormd (figuur 6a). Dit zorgt ervoor dat haar een stevig materiaal is. Bij het vormen van een
zwavelbrug wordt de binding tussen het S-atoom en het H-atoom verbroken en wordt een binding
tussen twee S-atomen gevormd.
a Leg uit dat zwavelbruggen atoombindingen zijn.
Een atoombinding is een binding tussen twee niet-metaalatomen. Een zwavelbrug is een
binding tussen twee zwavelatomen. Zwavelatomen behoren tot de niet-metalen.
b Om steil haar langdurig te laten krullen, kun je je haar permanenten met behulp van een
permanentvloeistof. Hierbij worden de zwavelbruggen verbroken en ontstaan weer –SHgroepen (figuur 6c). Nadat genoeg zwavelbruggen in het haar zijn verbroken, wordt de
gewenste vorm vastgelegd doordat op andere posities nieuwe zwavelbruggen worden
gevormd (figuur 6d).
Leg uit op microniveau of het permanenten van haar een chemische reactie is.
Bij het permanenten worden zwavelbruggen in keratinemoleculen verbroken en op andere
plaatsen worden nieuwe zwavelbruggen gevormd. Het verbreken en vormen van
atoombindingen is het kenmerk van een chemische reactie.
48
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
2 Bindingen tussen moleculen
OPDRACHTEN
1
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen vormen een diverse groep stoffen.
a Hoe kun je aan de formule van een stof zien dat het een moleculaire stof is?
De formule bevat uitsluitend niet-metaalatomen.
b Welke van de volgende stoffen zijn moleculaire stoffen?
Au
C6H12O6
Cu
H2
K2O
NaCl
O2
SO3
C6H12O6, H2, O2, SO3
In de formule van een moleculaire stof, de molecuulformule, komen uitsluitend atoomsoorten
van niet-metalen voor.
c Welke bindingstypen komen in elk geval voor in een moleculaire stof in de vloeibare fase?
Tussen de moleculen: vanderwaalsbindingen (molecuulbindingen).
In de moleculen: atoombindingen.
2
Kristalrooster
De naam kristalrooster is een algemene naam voor een regelmatige stapeling van de deeltjes in
een vaste stof.
Hoe heet het kristalrooster van moleculaire stoffen?
molecuulrooster
3
Vanderwaalsbinding
De moleculen in een moleculaire stof worden in de vaste en vloeibare fase bijeengehouden door
de vanderwaalsbinding. De sterkte van deze binding is onder andere afhankelijk van de
molecuulmassa. In plaats van molecuulmassa wordt ook weleens gesproken over de ‘grootte’ van
het molecuul.
a Leg uit waarom de molecuulmassa een maat is voor de grootte van het molecuul.
Moleculen worden groter naarmate ze meer atomen bevatten. Bovendien hebben grotere
atomen een grotere massa. Naarmate moleculen meer en grotere atomen bevatten, neemt
hun massa toe en daarmee ook hun grootte. De massa van een molecuul is dus een maat
voor de grootte van het molecuul.
b Beschrijf hoe de hoogte van een kookpunt van een stof, de sterkte van de
vanderwaalsbinding tussen de moleculen en de molecuulmassa met elkaar samenhangen.
Hoe groter de molecuulmassa, hoe sterker de vanderwaalsbinding, hoe hoger het kookpunt.
c Er is nog een andere factor die van invloed is op de sterkte van de vanderwaalsbinding.
Welke factor is dat?
De grootte van het contactoppervlak van het molecuul.
49
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4
Waterstofbrug
Van een aantal moleculaire stoffen kunnen de moleculen onderling waterstofbruggen vormen.
a Aan welke voorwaarde moet worden voldaan om de vorming van waterstofbruggen mogelijk
te maken?
In een molecuul moet minimaal één –OH-groep of –NH-groep aanwezig zijn.
b De atoombinding tussen een H-atoom en een O-atoom en die tussen een H-atoom en een Natoom is een polaire atoombinding.
Waarin verschilt een polaire atoombinding van een ‘normale’ covalente binding?
Een atoombinding is een binding die tot stand komt doordat twee atomen een elektronenpaar
delen. Normaal gesproken ligt dat gedeelde elektronenpaar netjes in het midden, waardoor
beide atomen neutraal geladen blijven. Bij een polaire atoombinding trekt het ene atoom iets
harder aan het gemeenschappelijke elektronenpaar dan het andere atoom. Daardoor krijgt
het ene atoom een δ− en het andere atoom een δ+.
c Hoe wordt een waterstofbrug in een tekening weergegeven?
met een stippellijntje
5
Waterstofbrugvormende groepen
In figuur 11 staat de structuurformule van 2-aminoethaan-1-ol.
Omcirkel de H-atomen die waterstofbruggen kunnen vormen.
6
Bindingstypen
Kruis in tabel 3 aan welke bindingstypen aanwezig zijn tussen de moleculen van de vermelde
stoffen.
tabel 3
Bindingstypen.
stof
molecuulformule vanderwaalsbinding waterstofbrug
water
H2O(l)
x
x
propaan
C3H8(g)
pentaan
C5H12(l)
x
ethaanamine C2H5-NH2(l)
x
x
butaan-1-ol C4H9-OH(l)
x
x
Vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen zijn bindingen die moleculen van moleculaire
stoffen in de vaste en in de vloeibare fase bij elkaar houden. Waterstofbruggen kunnen alleen
gevormd worden door moleculen waarin een −NH-groep en/of –OH-groep aanwezig is. Bij
moleculaire stoffen in de gasfase zijn alle bindingen tussen de moleculen verbroken, zowel
de vanderwaalsbindingen als de waterstofbruggen.
50
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
7
Molecuulmassa en kookpunt
Bereken de molecuulmassa in u van de moleculen in figuur 12. Zet de stoffen op volgorde van
oplopende kookpunten. Licht de volgorde toe met behulp van begrippen op micro- en
macroniveau.
molecuulmassa C2H6 (a)
= 2 × 12,01 + 6 × 1,008 = 30,07 u
molecuulmassa C6H14 (b)
= 6 × 12,01 + 14 × 1,008 = 86,17 u
molecuulmassa CO2 (c)
= 12,01 + 2 × 16,00 = 44,01 u
molecuulmassa C6H14 (d)
= 6 × 12,01 + 14 × 1,008 = 86,17 u
De hoogte van het kookpunt (macroniveau) van een moleculaire stof is afhankelijk van de
sterkte van de bindingen tussen de moleculen (microniveau). De sterkste bindingen tussen
moleculen zijn H-bruggen. Omdat geen van de moleculen een –OH- of –NH-groep heeft, kan
geen van de moleculen H-bruggen vormen. De vanderwaalsbinding bepaalt dus in alle
gevallen de hoogte van het kookpunt. Deze neemt toe als de massa van het molecuul groter
wordt.
Het molecuul met de kleinste massa is C2H6 (a). Deze stof heeft het laagste kookpunt. Dan
volgt CO2 (c). De moleculen (b) en (d) hebben een gelijke molecuulmassa. Doordat (b) een
onvertakte en (d) een vertakte structuur heeft, is het contactoppervlak tussen de moleculen
van (b) groter. Hierdoor zijn de vanderwaalsbindingen tussen de moleculen van (b) sterker
dan bij die van (d). Stof (b) heeft daarom een hoger kookpunt dan stof (d).
De volgorde in oplopende kookpunten is: a, c, d, b.
8
Glucose
De molecuulformule van glucose is C6H12O6(s).
a Leg uit dat glucose een moleculaire stof is. Gebruik begrippen op microniveau.
De molecuulformule van glucose is C6H12O6. Een glucosemolecuul is dus opgebouwd uit Catomen, H-atomen en O-atomen. Deze drie atoomsoorten zijn allemaal niet-metaalatomen.
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit atoomsoorten van niet-metalen.
Dus is glucose een moleculaire stof.
b Glucose is goed oplosbaar in water.
Geef in molecuulformules de vergelijking van het oplossen van glucose in water.
C6H12O6(s) → C6H12O6(aq)
c De structuurformule van glucose staat in figuur 13. Voor het overzicht is een aantal C- en Hatomen weggelaten.
Leg uit, aan de hand van de structuurformule en met behulp van begrippen op microniveau,
dat glucose goed oplosbaar is in water.
Een glucosemolecuul bevat –OH-groepen en kan dus waterstofbruggen vormen met
watermoleculen.
d Is het oplossen van glucose in water een chemische reactie? Licht je antwoord toe.
Nee, dit is geen chemische reactie. Bij het oplossen worden geen atoombindingen verbroken.
Het is een faseovergang.
e Tijdens het oplossen van glucose worden bindingen verbroken.
Welke bindingen zijn dit?
vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen
51
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
9
Methaanamine
Methaanamine, CH3NH2(g), is een stof die vooral gebruikt wordt bij de productie van andere
chemicaliën. Het is een kleurloos gas en stinkt naar rottende vis. Vanwege de aanwezige –NH2groep kunnen tussen methaanaminemoleculen waterstofbruggen worden gevormd. Dan moet het
gas wel eerst condenseren.
a Leg uit tot onder welke temperatuur in graden Celsius methaanamine minimaal moet worden
afgekoeld om waterstofbruggen tussen methaanaminemoleculen te laten ontstaan. Maak
gebruik van een gegeven uit Binas tabel 42B.
In de gasfase zijn geen waterstofbruggen tussen de moleculen aanwezig. Het gas moet eerst
vloeibaar gemaakt worden door het af te koelen tot net onder het kookpunt. Volgens Binas
tabel 42B is dat 267 K. Omgerekend is dat −6 °C. Dus methaanamine moet worden gekoeld
tot onder −6 °C.
b Teken de structuurformule van methaanamine. Noteer bij de juiste atomen δ+ en δ−.
c
Laat in een tekening zien hoe drie methaanaminemoleculen onderling waterstofbruggen
kunnen vormen.
d
Leg uit, aan de hand van de structuurformule en met behulp van begrippen op microniveau,
dat methaanamine goed oplosbaar is in water.
In een molecuul methaanamine zijn –NH-groepen aanwezig, waardoor waterstofbruggen
kunnen worden gevormd met watermoleculen.
De molecuulmassa van methaanamine is 31,06 u. De molecuulmassa van een stof als
propaan, C3H8(g), is 44,09 u en dus groter dan die van methaanamine. Desondanks is het
kookpunt van propaan 36 K lager dan dat van methaanamine.
Leg uit op microniveau waar dit verschil door komt.
Het kookpunt van een moleculaire stof is afhankelijk van de sterkte van de bindingen tussen
de moleculen. Tussen moleculen kunnen vanderwaalsbindingen en H-bruggen voorkomen.
Propaanmoleculen hebben geen –OH-groepen en ook geen –NH-groepen en kunnen
onderling dus geen waterstofbruggen vormen. De hoogte van het kookpunt van propaan
wordt bepaald door relatief zwakke vanderwaalsbindingen. Methaanaminemoleculen kunnen
onderling wél waterstofbruggen vormen door de aanwezigheid van een –NH-groep.
Waterstofbruggen zijn sterke bindingen. Hoewel methaanamine vanwege de kleinere
molecuulmassa zwakkere vanderwaalsbindingen heeft dan propaan, is het kookpunt hoger
dankzij deze sterke waterstofbruggen.
e
52
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
10
Alcoholen
In drie flesjes zitten drie verschillende vloeistoffen. De stoffen zijn methanol, ethanol en glycol. In
figuur 14 staan de structuurformules van deze drie stoffen.
a Zet de drie stoffen in volgorde van kookpunt. Licht je keuze toe met begrippen op
microniveau.
Het kookpunt van een moleculaire stof is afhankelijk van de sterkte van de bindingen tussen
de moleculen. Methanol en ethanol hebben beide één –OH-groep per molecuul. Methanol en
ethanol kunnen dus per molecuul evenveel H-bruggen vormen. Het lichtste molecuul,
methanol, vormt de zwakste vanderwaalsbinding, waardoor methanol het laagste kookpunt
zal hebben.
Glycol heeft twee –OH-groepen. Glycol kan per molecuul dus 2× zo veel H-bruggen vormen
dan ethanol. Bovendien is glycol een zwaarder molecuul en heeft daardoor sterkere
vanderwaalsbindingen. Glycol zal dus een hoger kookpunt hebben dan ethanol. De volgorde
van opklimmend kookpunt: methanol, ethanol, glycol.
b Zoek de kookpunten van de drie stoffen op in Binas tabel 42B en noteer deze in tabel 4.
Glycol is de triviale naam van ethaan-1,2-diol.
Vergelijk de tabelwaarden met je antwoord op opdracht a.
Deze volgorde komt overeen met het antwoord op opdracht a.
tabel 4
Kookpunten.
stof
kookpunt in K
methanol 338
ethanol 351
glycol
470
[STER]11
Ammoniak
Bij een industrieel proces is door een ongeluk 800 L vloeibaar ammoniak (dichtheid 0,6 g cm−3)
vrijgekomen. De brandweer legt bij zo’n calamiteit een grote waternevel aan. Vanuit een
hoogwerker spuit de brandweer water naar beneden (figuur 15). De vloeibare ammoniak lost
daarbij op in het water. Als er methaan zou zijn vrijgekomen, zou deze methode niet lukken.
a Leg uit, aan de hand van de bindingen tussen de moleculen, waarom het kookpunt van
ammoniak, NH3(g), en dat van methaan, CH4(g), zo ver uit elkaar liggen.
De molecuulmassa’s verschillen weinig; de molecuulmassa van ammoniak is 17,03 u, de
molecuulmassa van methaan is 16,04 u. De vanderwaalsbindingen in beide vloeistoffen zijn
ongeveer even sterk. Een ammoniakmolecuul heeft –NH-groepen die waterstofbruggen
kunnen vormen met andere ammoniakmoleculen. Methaanmoleculen hebben geen –OHgroepen en ook geen –NH-groepen en kunnen onderling dus geen waterstofbruggen vormen.
Ammoniak zal dus een hoger kookpunt hebben dan methaan.
b Leg uit op microniveau waarom ammoniak goed oplost in water en methaan juist niet.
Ammoniakmoleculen bevatten –NH-groepen en kunnen waterstofbruggen vormen met
watermoleculen.
Methaanmoleculen hebben geen –OH-groepen en ook geen –NH-groepen en kunnen geen
waterstofbruggen vormen met watermoleculen.
53
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Bereken hoeveel liter water nodig is om alle ammoniak te verwijderen. Maak daarbij gebruik
van Binas tabel 44A en ga uit van kamertemperatuur.
Gegevens
V(NH3) = 800 L = 800∙103 mL
ρ(NH3) = 0,6 g cm−3
Gevraagd
V(water) = ? L
Uitwerking
oplosbaarheid(ammoniak) bij 298 K = 27,8 mol L−1 (Binas tabel 44A)
m(NH3) = ρ ∙ V = 0,6 × 800∙103 = 480∙103 g
M(NH3) = 17,03 mol L−1
n(NH3) =
𝑚
𝑀
=
480∙103
17,03
= 28 186 mol
Er lost bij 298 K 27,8 mol ammoniak per liter water op, dus er is:
28 186
27,8
= 1014 L water nodig.
Met de juiste significantie (één cijfer) is dit 1∙103 L water.
12
Cellulose
Katoen is opgebouwd uit ketens van cellulosemoleculen. In deze moleculen is voor het overzicht
een aantal C- en H-atomen weggelaten (figuur 16). Behalve de getekende waterstofbruggen zijn
in katoen ook nog andere bindingstypen aanwezig.
a Noem deze andere bindingstypen en licht toe waar deze zich bevinden.
Atoombindingen / covalente bindingen tussen C-atomen en tussen C- en H-atomen en
tussen O- en H-atomen.
De atoombinding tussen de O- en H-atomen is een polaire atoombinding.
Vanderwaalsbindingen tussen de cellulosemoleculen.
b Katoen heeft als eigenschap dat het goed water opneemt.
Leg uit, aan de hand van de structuurformule en met behulp van begrippen op microniveau,
dat katoen een hydrofiele stof is.
De cellulosemoleculen bevatten –OH-groepen die waterstofbruggen kunnen vormen met
watermoleculen.
[STER]
13
Boorcarbide
Boorcarbide, B4C(s), is een van de hardste stoffen die er bestaan. Ook heeft de stof het
uitzonderlijk hoge smeltpunt van 3036 K. Boorcarbide wordt gemaakt door bij zeer hoge
temperatuur koolstof te laten reageren met diboortrioxide, B2O3(s). Behalve boorcarbide ontstaat
uitsluitend koolstofmono-oxide.
a Geef de vergelijking van deze reactie.
7 C(s) + 2 B2O3(s) → B4C(s) + 6 CO(g)
De extreme hardheid en het hoge smeltpunt van boorcarbide hebben de interesse gewekt van
Michiel en Huib. Zij gaan op zoek naar informatie over de microstructuur van boorcarbide. Michiel
vindt in diverse bronnen de volgende structuurformule:
[STER]
Huib vindt de volgende beschrijving: ‘Boorcarbide is een keramisch materiaal waarin de atomen
elkaar in een driedimensionaal netwerk bijeenhouden met covalente bindingen.’
Huib en Michiel discussiëren over de verklaring van de macroscopische eigenschappen (grote
hardheid en hoog smeltpunt) van boorcarbide aan de hand van de informatie die ze hebben
gevonden. Samen komen ze tot de conclusie dat deze verklaring niet kan worden gegeven met
Michiels informatie, maar wel met Huibs informatie.
54
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
b
c
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Leg uit dat de verklaring niet kan worden gegeven met Michiels informatie.
Uit de gegeven structuurformule kan worden afgeleid dat boorcarbide uit moleculen bestaat.
De vanderwaalsbindingen tussen deze moleculen zijn zwak, doordat de moleculen klein zijn.
Dan verwacht je een zachte stof met een laag smeltpunt en dat is in tegenspraak met het
hoge smeltpunt en de grote hardheid.
Leg uit dat de verklaring wel kan worden gegeven met Huibs informatie.
Covalente bindingen (atoombindingen) zijn sterke bindingen. Daarmee zijn de genoemde
macroscopische eigenschappen dus wel te verklaren.
14
Shampoo
Shampoo in een fles is een mengsel van meer dan twintig verschillende stoffen. Shampoo
bestaat voor ongeveer 80% uit water. Op het etiket met ingrediënten staat water vermeld als
‘aqua’.
Om vettig vuil uit het haar te wassen, is alleen water niet voldoende. Vet is namelijk een
hydrofobe stof.
a Beschrijf hoe een vetmolecuul eruit kan zien. Uit de beschrijving moet blijken dat vet een
hydrofobe stof is.
•
Een vetmolecuul heeft geen –OH-groepen en/of –NH-groepen.
•
Een vetmolecuul heeft wel een –OH-groep of een –NH-groep, maar het gedeelte met
C- en H-atomen is te groot.
•
Een vetmolecuul bestaat uitsluitend uit C- en H-atomen.
b Om het mengsel de juiste dikte te geven, wordt vaak gebruikgemaakt van een gelvormende
stof zoals een ‘carbomeer’. Daarnaast bevatten veel shampoos tegenwoordig als zeep
natrium-2-dodecoxyethersulfaat. Dit is op het etiket terug te vinden als
natriumlaurylethersulfaat. Zeepdeeltjes hebben een hydrofiele kop en een hydrofobe staart.
In figuur 17 staat een vereenvoudigde weergave van een zeepdeeltje. Dit zeepdeeltje zorgt
ervoor dat vetdruppels na het wassen van je haar worden weggespoeld.
Teken hoe een vetdruppel door zeepdeeltjes na het wassen van je haar wordt afgevoerd.
Gebruik in je tekening de schematische weergave van het zeepdeeltje uit figuur 17.
55
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3 Metaalbinding
OPDRACHTEN
1
Metaaleigenschappen
Metalen hebben een aantal stofeigenschappen gemeenschappelijk.
Noem drie van deze eigenschappen.
Voorbeelden van goede antwoorden zijn: glanzend uiterlijk (na polijsten), warmtegeleiding,
geleiding elektrische stroom, meestal hoog smeltpunt, vervormbaar.
2
Formules
De formule van een metaal is gelijk aan het symbool van het element.
a Vul in tabel 2 de formules van de genoemde metalen in.
tabel 2
Formules van een aantal metalen.
metaal
formule
calcium
Ca
goud
Au
kalium
K
koper
Cu
magnesium Mg
mangaan
Mn
natrium
Na
zilver
Ag
Metalen zijn niet-ontleedbare stoffen (elementen). De formule van een metaal noteer je als
het symbool van dat betreffende metaal.
b
In tabel 3 zijn formules van zowel metalen als moleculaire stoffen opgenomen.
Maak de tabel compleet. Geef daarna met een kruisje aan welke formules bij metalen en
welke bij moleculaire stoffen horen.
tabel 3
Metalen en moleculaire stoffen.
formule naam
metaal moleculaire stof
Al(s)
aluminium
x
Cr(s)
chroom
x
Co(s)
kobalt
x
CO(g) koolstofmono-oxide
x
HNO3(l) salpeterzuur
x
H2O2(l) waterstofperoxide
x
Ni(s)
nikkel
x
SO2(g) zwaveldioxide
x
Metalen zijn stoffen die uit alleen metaalatomen bestaan. De formule van een metaal noteer
je als het symbool van dat betreffende metaal.
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit moleculen. Moleculen zijn opgebouwd uit één of meer
soorten niet-metaalatomen.
Aan de hand van de gegeven formule SO2 kun je de systematische naam afleiden. Aan de
hand van de naam koolstofmono-oxide kun je de bijbehorende molecuulformule opstellen.
Van de overige twee moleculaire stoffen, salpeterzuur en waterstofperoxide, moet je de
namen en molecuulformules kennen. Je kunt eventueel ook gebruikmaken van Binas tabel
66B.
56
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3
Metaalbinding
De binding tussen metaalatomen in een metaalrooster is de metaalbinding.
Geef een omschrijving van de metaalbinding.
De aantrekkingskracht tussen de negatief geladen vrije elektronen en de positief geladen
atoomresten.
4
Elektrische stroomgeleiding
Alle metalen geleiden de elektrische stroom. Om stroomgeleiding mogelijk te maken, moet aan
twee voorwaarden zijn voldaan.
a Noem deze twee voorwaarden.
1
Er moeten geladen deeltjes aanwezig zijn.
2
Deze geladen deeltjes moeten vrij kunnen bewegen.
b Welke deeltjes op microniveau zorgen bij metalen voor deze stroomgeleiding?
de valentie-elektronen (vrije elektronen)
c Leg uit of legeringen ook de elektrische stroom geleiden.
Een legering is een mengsel van samengesmolten metalen. Aangezien zuivere metalen de
stroom geleiden, zal een legering ook elektrisch geleidend zijn. Een legering voldoet namelijk
ook aan de voorwaarden voor stroomgeleiding. In een legering zijn namelijk ook vrije
elektronen aanwezig.
5
Reactiviteit van metalen
Metalen verschillen onderling in hun reactiviteit met stoffen in de omgeving.
Met welk begrip wordt dit verschil aangegeven?
edelheid
6
Lichtmetalen
Aluminium en titaan zijn voorbeelden van ‘lichte’ metalen.
a Leg uit wat daarmee wordt bedoeld.
Het zijn metalen met een lage dichtheid.
b Titaan heeft een dichtheid van 4,54∙103 kg m−3 en is een relatief sterk metaal. Het wordt
onder andere toegepast in de medische wereld in schroeven en plaatjes om botbreuken te
laten herstellen (figuur 11).
Geef twee andere toepassingen van titaan. Maak hierbij eventueel gebruik van internet.
Voorbeelden van juiste antwoorden zijn: brilmonturen, horloges, geheugenmetaal, beugels,
implantaten.
c Bereken de massa in gram van een plaatje titaan met de volgende afmetingen:
lengte = 5,0 cm, breedte = 1,0 cm, dikte = 0,30 cm.
Gegevens
l = 5,0 cm = 0,050 m
b = 1,0 cm = 0,010 m
d = 0,30 cm = 0,0030 m
ρ(Ti) = 4,54∙103 kg m−3
Gevraagd
m(Ti) = ? g
Uitwerking
V(Ti) = l ∙ b ∙ d = 0,050 × 0,010 × 0,0030 = 1,5∙10−6 m3
𝑚
ρ = , dus m = ρ · V
𝑉
m(Ti) = 4,54∙103 × 1,5∙10−6 = 6,81∙10−3 kg = 6,8 g
57
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
7
Kwik
Bij een temperatuur van 20 °C is kwik als enige metaal vloeibaar.
Wat kun je hieruit afleiden over de sterkte van de metaalbinding bij kwik in vergelijking met alle
andere metalen?
De hoogte van het smeltpunt van een metaal wordt bepaald door de sterkte van de
metaalbinding. Als het smeltpunt van kwik laag is, zal de metaalbinding zwakker zijn dan bij
alle andere metalen.
8
Metaaloxiden
Beantwoord de volgende vragen.
a Voorwerpen gemaakt van onedele metalen hebben vaak niet zo’n glanzend oppervlak als
voorwerpen gemaakt van edele metalen.
Leg uit hoe dat komt.
Onedele metalen reageren met zuurstof uit de lucht. Het metaaloxidelaagje geeft het metaal
een doffe kleur.
b Geef de reactievergelijking van de vorming van ijzer(III)oxide, Fe2O3(s), als ijzer met zuurstof
reageert.
4 Fe(s) + 3 O2(g) → 2 Fe2O3(s)
c Door onedele metalen te polijsten, komt de metaalglans weer terug.
Wat doe je als je aan het polijsten bent?
Bij polijsten schuur je het oxidelaagje eraf.
9
Legering
Bij metalen zitten de metaalatomen in het metaalrooster regelmatig gestapeld in lagen.
a Beschrijf met behulp van de microstructuur waarom een zuiver metaal gemakkelijk te
vervormen is.
De metaallagen kunnen vrij gemakkelijk langs elkaar heen bewegen.
b Een voorbeeld van een legering is brons. Het bestaat uit 90% koper en 10% tin. Dit materiaal
wordt veel gebruikt bij het maken van kerkklokken en beelden (figuur 12).
Maak een tekening van de microstructuur van brons. Teken twintig atomen in de vorm van
bolletjes. Gebruik voor de koperatomen een andere kleur dan voor de tinatomen. Noteer
welke atomen de koperatomen en welke de tinatomen zijn. De twee atoomsoorten zijn niet
even groot. Houd hier in je tekening rekening mee op basis van de atoomstralen in Binas
tabel 40A.
c
Brons is een harder materiaal dan de afzonderlijke metalen koper en tin. Hierdoor is brons
moeilijker te vervormen dan koper en tin.
Leg dit uit op microniveau.
Bij brons gaat het om het metaalrooster van koperatomen waar tinatomen zijn ingebouwd. De
tinatomen zijn groter dan de koperatomen, waardoor de verschillende lagen van
metaalatomen niet meer gemakkelijk langs elkaar heen kunnen bewegen.
58
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
d
e
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Leg uit hoe je kunt onderzoeken dat brons een mengsel van metalen is.
Een legering is een mengsel en heeft dus een smelttraject.
Door brons te smelten en tijdens het smelten de temperatuur te meten, zal brons dus niet bij
één vaste temperatuur smelten.
In 1877 barstte de grote klok van de kerk in Epe tijdens het luiden bij de dood van koningin
Sophia. Men had aan de klepel een hamer vastgemaakt om de klokken extra hard te kunnen
luiden.
Leg uit, aan de hand van de microstructuur van brons, dat brons kan barsten wanneer er een
grote kracht op wordt uitgeoefend.
Brons is een legering. Doordat niet alle metaalatomen in het metaalrooster even groot zijn,
kunnen de atomen niet over elkaar schuiven. Het materiaal is daardoor hard, maar niet meer
vervormbaar. Wanneer de kracht te groot wordt, barst het.
10
Verzinken
Voorwerpen van ijzer kunnen tegen roesten worden beschermd door ze te ‘verzinken’. Na een
behandeling met zoutzuur worden de ijzeren voorwerpen in een bad met vloeibaar zink
gedompeld. Hierdoor wordt een laagje ijzer-zinklegering op het voorwerp gevormd.
a Beschrijf op microniveau de roosteropbouw van een ijzer-zinklegering. Verwerk in je
antwoord het type binding tussen de deeltjes.
De zinkatomen en de ijzeratomen zitten in de legering door elkaar en zijn door
metaalbindingen aan elkaar gebonden.
b Op een website over thermisch verzinken wordt vermeld dat de temperatuur van het zink in
het bad ongeveer 400 °C moet zijn. Mert zegt dat dat niet juist kan zijn: “Een temperatuur van
400 °C is niet hoog genoeg.”
Geef aan of Mert gelijk heeft. Motiveer je antwoord met een gegeven uit Binas.
De temperatuur moet hoger zijn dan het smeltpunt van zink. Dit smeltpunt is 693 K (Binas
tabel 40A). Een temperatuur van 400 °C is gelijk aan 673 K en dat is dus lager dan het
smeltpunt van zink. Mert heeft dus gelijk.
[STER]
11
Lood
Vroeger werd lood gebruikt om grijs haar donkerder te maken. Daarvoor moest iemand het haar
regelmatig kammen met een loden kam. Lood behoort tot de groep zware metalen.
a Geef de formule van lood.
Pb(s)
Lood is een metaal. De formule van een metaal noteer je als het symbool van dat betreffende
metaal.
b Wat versta je onder ‘zware’ metalen?
Zware metalen zijn metalen die een hoge dichtheid hebben.
c Welke eigenschap van zware metalen zorgt ervoor dat je tegenwoordig geen loodkam meer
kunt kopen? Maak hierbij eventueel gebruik van internet.
Zware metalen en verbindingen van zware metalen zijn schadelijk voor gezondheid en milieu.
Lood tast de hersenen en het centrale zenuwstelsel aan.
d Een loodkam ziet er dof uit.
Wat zegt dit over de edelheid van lood? Licht je antwoord toe.
Metalen hebben een metaalglans. Als het metaal dof is geworden, is een corrosielaagje
ontstaan. Metalen die gemakkelijk corroderen, noem je onedel. Lood is dus een onedel
metaal.
59
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4 Ionbinding
OPDRACHTEN
1
Eigenschappen van zouten
Zouten hebben een aantal stofeigenschappen gemeenschappelijk.
Noem drie van deze stofeigenschappen.
Voorbeelden van goede antwoorden zijn: bros, niet vervormbaar, hoge smeltpunten,
elektrische stroomgeleiding in de vloeibare fase.
2
Ionbinding en atoombinding
De ionbinding en de atoombinding hebben beide met elektronen te maken.
a Leg uit hoe uit een metaalatoom een ion kan ontstaan.
Een metaalatoom staat een of meer elektronen af en vormt zo een positief ion.
b Leg uit hoe uit een niet-metaalatoom een ion kan ontstaan.
Een niet-metaalatoom neemt een of meer elektronen op en vormt zo een negatief ion.
c Beschrijf wat een ionbinding is.
De ionbinding is de binding tussen positieve en negatieve ionen in een zout.
d Wat is het verschil tussen een atoombinding en een ionbinding, als je let op de elektronen?
Bij een atoombinding is sprake van een gemeenschappelijk elektronenpaar, bij een
ionbinding worden elektronen helemaal overgedragen van het metaalatoom naar het nietmetaalatoom.
3
Ionen
Bij een ionbinding heb je te maken met positieve en negatieve ionen.
a Welke atomen vormen negatieve ionen?
niet-metaalatomen
b Metaalionen kunnen 1+, 2+ of 3+ geladen zijn.
Waar hangt dat van af? Licht je antwoord toe.
Dat hangt af van het aantal valentie-elektronen. Dat zijn de elektronen die worden afgestaan
aan de niet-metaalatomen.
c De ionbinding is een zeer sterke binding.
Welke stofeigenschap geeft daar inzicht in? Licht je antwoord toe.
Het smeltpunt geeft hier inzicht in. Bij sterke bindingen is het smeltpunt hoog tot zeer hoog.
En alle zouten zijn bij kamertemperatuur (293 K) vaste stoffen.
4
Ionlading
De lading van het niet-metaalion is uit de plaats in het periodiek systeem af te leiden.
a Geef deze afleiding voor het chloride-ion en het oxide-ion.
Chloor staat in groep 17. Een chlooratoom heeft zeven valentie-elektronen. Met één elektron
erbij is de buitenste schil gevuld.
De lading van het chloride-ion is dus 1−: Cl−
Zuurstof staat in groep 16. Een zuurstofatoom heeft zes valentie-elektronen. Met twee
elektronen erbij is de buitenste schil gevuld met het maximale aantal van acht elektronen.
De lading van het oxide-ion is dus 2−: O2−
60
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Ook van een aantal metaalionen is de lading uit de plaats in het periodiek systeem af te
leiden.
Geef deze afleiding voor het lithiumion en het magnesiumion.
Voorbeelden van juiste antwoorden zijn:
Lithium staat in groep 1. Een lithiumatoom heeft één valentie-elektron. Als het lithiumatoom
dit elektron afstaat, bereikt het de edelgasconfiguratie.
De lading van het lithiumion is dus 1+: Li+
Magnesium staat in groep 2. Een magnesiumatoom heeft twee valentie-elektronen. Als het
magnesiumatoom deze twee elektronen afstaat, bereikt het de edelgasconfiguratie.
De lading van het magnesiumion is dus 2+: Mg2+
5
Zout, metaal of moleculaire stof
In tabel 2 zijn formules van een aantal stoffen opgenomen. Sommige stoffen behoren tot de
zouten, sommige niet.
Geef met een kruisje aan welke formules bij zouten horen. Als het geen zout is, geef dan aan of
het gaat om een metaal of om een moleculaire stof.
tabel 2
Zouten, metalen en moleculaire stoffen.
formule zout
Al2O3
x
Fe
O2
FeO
x
PbS
x
Ni
NiBr2
x
HBr
metaal
moleculaire stof
x
x
x
x
De formule van een metaal noteer je als het symbool van dat betreffende metaal.
Moleculaire stoffen zijn opgebouwd uit moleculen. Moleculen zijn opgebouwd uit één of meer
soorten niet-metaalatomen. Verbindingen die zijn opgebouwd uit metaalatomen én nietmetaalatomen, behoren tot de zouten.
6
Zouten
Een zout is opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. Zo is het zout kaliumjodide, KI,
opgebouwd uit K+- en I−-ionen. Aluminiumoxide, Al2O3, is opgebouwd uit Al3+- en O2−-ionen.
a Leg uit dat de binding tussen de ionen in aluminiumoxide sterker is dan die tussen de ionen
in kaliumjodide.
Ladingen 3+ en 2− trekken elkaar sterker aan dan ladingen 1+ en 1−.
b Komt deze bindingssterkte overeen met de hoogte van de kook- en smeltpunten van beide
zouten? Licht je antwoord toe aan de hand van smelt- en kookpunten. Maak gebruik van
Binas tabel 42A.
KI(s): smeltpunt 954 K, kookpunt 1596 K
Al2O3(s): smeltpunt 2327 K, kookpunt 3250 K
Dit komt dus overeen met het antwoord bij opdracht 6a, want een sterkere ionbinding leidt tot
een hoger smelt- en kookpunt.
61
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
7
Ionen
Bij ionen is het aantal elektronen niet gelijk aan het aantal protonen.
Vul tabel 3 in met het juiste aantal protonen, neutronen en elektronen.
tabel 3
Ionen.
ion atoomnummer massagetal aantal protonen aantal elektronen aantal neutronen
Al3+ 13
27
13
10
14
O2− 8
16
8
10
8
Na+ 11
23
11
10
12
−
Cl
17
35
17
18
18
8
Elektrische stroomgeleiding
Stoffen en oplossingen kunnen de elektrische stroom geleiden als aan de volgende twee
voorwaarden is voldaan:
1 Er moeten geladen deeltjes aanwezig zijn.
2 Deze geladen deeltjes moeten vrij kunnen bewegen.
Geef in tabel 4 aan of deze stoffen de elektrische stroom geleiden. Als de stof de elektrische
stroom geleidt, noteer dan welke deeltjes voor stroomgeleiding zorgen.
tabel 4
Elektrische stroomgeleiding.
stof
formule
vloeibare suiker
vast suiker
vloeibaar kaliumjodide
vast kaliumjodide
vloeibaar ijzer
vast ijzer
elektrische stroomgeleiding:
ja/nee
C12H22O11(l) nee
C12H22O11(s) nee
KI(l)
ja
KI(s)
nee
Fe(l)
ja
Fe(s)
ja
deeltjes die zorgen voor
stroomgeleiding
ionen
vrije elektronen
vrije elektronen
Door de aanwezigheid van vrije elektronen in het metaalrooster kunnen metalen zowel in de
vaste als de vloeibare fase de elektrische stroom geleiden. Een zout doet dit alleen in de
vloeibare fase. In de vaste fase zitten de ionen door de ionbindingen namelijk op een vaste
plek in het ionrooster. In de vloeibare fase zijn deze ionbindingen verbroken waardoor de
ionen wel vrij kunnen bewegen.
In de moleculen van een moleculaire stof zijn wel geladen deeltjes aanwezig in de vorm van
protonen en elektronen, maar deze kunnen niet vrij bewegen. Moleculaire stoffen zullen dus
zowel in de vaste als in de vloeibare fase de elektrische stroom niet geleiden.
9
Metaalerts
Metaalertsen zijn grondstoffen voor metalen. Een metaalerts als bauxiet bevat tot 60%
aluminiumoxide, Al2O3(s). Nadat dit aluminiumoxide uit bauxiet is gehaald, wordt het gesmolten.
Door middel van elektrolyse van het vloeibare aluminiumoxide ontstaat vloeibaar aluminium.
Hierbij komt ook zuurstof vrij.
a Tot welke temperatuur in graden Celsius moet aluminiumoxide minimaal worden verhit om
het te laten smelten? Maak gebruik van Binas tabel 42A.
Het smeltpunt is 2327 K.
Het smeltpunt in °C is dan 2327 − 273 = 2054 °C.
b Welk bindingstype moet worden verbroken om vast aluminiumoxide vloeibaar te maken?
Licht je antwoord toe.
Aluminiumoxide is een zout. Zouten zijn opgebouwd uit ionen. In de vaste fase zijn deze
ionen gebonden via de ionbinding. Om een zout te laten smelten, moet deze ionbinding
worden verzwakt, zodat de ionen langs elkaar kunnen bewegen. De ionbinding wordt niet
helemaal verbroken. Dat gebeurt pas wanneer een zout verdampt.
62
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Geef de reactievergelijking van de elektrolyse van aluminiumoxide, Al2O3(l).
2 Al2O3(l) → 4 Al(l) + 3 O2(g)
10
Bindingstypen
In tabel 5 staat een aantal verschillende stoffen met faseaanduiding.
a Geef met een kruisje aan welk(e) bindingstype(n) aanwezig is/zijn in deze stoffen.
tabel 5
stofnaam
Bindingstypen.
formule
covalente polaire
vanderwaalsbinding waterstofbrug metaalbinding ionbinding
of atoom- atoombinding
binding
ethanol
C2H5OH(l) x
x
x
x
calcium
Ca(s)
x
magnesium- MgCl2(s)
x
chloride
zuurstof
O2(g)
x
Ethanol en zuurstof zijn moleculaire stoffen. In een molecuul zijn de atomen aan elkaar
gebonden met atoombindingen (covalente bindingen). In een ethanolmolecuul is ook nog een
polaire atoombinding aanwezig in de −OH-groep tussen het O-atoom en het H-atoom. Door
deze –OH-groep kunnen ethanolmoleculen onderling waterstofbruggen vormen. Daarnaast
zijn bij vloeibaar ethanol tussen de ethanolmoleculen ook vanderwaalsbindingen aanwezig.
Zuurstof bevindt zich in de gasfase, dan zijn de vanderwaalsbindingen verbroken.
Zuurstofmoleculen kunnen geen waterstofbruggen vormen doordat ze geen −OH-groep en
ook geen −NH-groep bevatten. Bij het metaal calcium in de vaste fase is sprake van de
metaalbinding die de calciumatomen bijeenhouden. Bij het vaste zout magnesiumchloride
zijn de ionen in het ionrooster door ionbindingen aan elkaar gebonden.
b
Bij een faseovergang worden bindingen verbroken of gevormd. In tabel 6 zijn van vijf stoffen
de faseovergangen gegeven.
Noteer welke bindingen worden verbroken of worden gevormd bij de gegeven
faseovergangen.
tabel 6
Faseovergangen.
stofnaam
formule
faseovergang
ammoniak
NH3(l)
verdampen
lithiumbromide LiBr(s)
smelten
stikstof
N2(g)
condenseren
ethanol
CH3CH2OH(l) oplossen in
water
kwik
Hg(l)
verdampen
bindingen die worden
verbroken
vanderwaalsbindingen en
waterstofbruggen
*)
vanderwaalsbindingen en
waterstofbruggen
metaalbindingen
bindingen die worden gevormd
vanderwaalsbindingen
(vanderwaalsbindingen en)
waterstofbruggen
*) Bij het smelten van lithiumbromide worden de ionbindingen wel verzwakt maar niet
verbroken.
Bij faseovergangen worden bindingen tussen de deeltjes verbroken of gevormd.
Ammoniak is een moleculaire stof. In vloeibaar ammoniak zijn tussen de
ammoniakmoleculen vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen aanwezig. Als ammoniak is
verdampt, worden beide type bindingen tussen de ammoniakmoleculen verbroken.
Lithiumbromide is een zout. In de vaste fase zijn tussen de ionen ionbindingen aanwezig. Als
lithiumbromide is gesmolten, dan zijn in de vloeibare fase deze ionbindingen verzwakt, maar
nog wel aanwezig.
63
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Stikstof is een moleculaire stof. In stikstofgas zijn geen bindingen tussen moleculen
aanwezig. Bij het condenseren wordt stikstof vloeibaar. In de vloeibare fase worden de
stikstofmoleculen door vanderwaalsbindingen aan elkaar gebonden.
Ethanol en water zijn moleculaire stoffen. In vloeibaar ethanol zijn tussen de
ethanolmoleculen vanderwaalsbindingen en waterstofbruggen aanwezig. Tijdens het
oplossen van ethanol in water, worden deze bindingen verbroken. Tussen de ethanol- en
watermoleculen ontstaan weer nieuwe waterstofbruggen en vanderwaalsbindingen.
c
Kwik is een metaal. In de vloeibare fase worden de metaalatomen bij elkaar gehouden door
de metaalbinding. Als kwik is verdampt, dan is in de gasfase de metaalbinding verbroken.
Geef van de moleculaire stof(fen) in tabel 6 de vergelijking van de faseovergang.
NH3(l) → NH3(g)
N2(g) → N2(l)
CH3CH2OH(l) → CH3CH2OH(aq)
11
Chemische reacties
In het algemeen geldt dat bij de reactie tussen een metaal en een moleculaire stof een zout
ontstaat.
a Geef de reactievergelijking van de vorming van het zout lanthaanfluoride, LaF 3(s), als
lanthaan reageert met fluorgas.
2 La(s) + 3 F2(g) → 2 LaF3(s)
b Noteer in tabel 7 bij elke stof het bindingstype. Geef met een kruisje aan of de binding wordt
verbroken of gevormd.
tabel 7
Vorming van een zout.
soort stof
lanthaan
fluor
lanthaanfluoride
fase bindingstype verbroken gevormd
s
metaalbinding x
g
atoombinding x
s
ionbinding
x
Bij een chemische reactie worden beginstoffen omgezet in reactieproducten. Dit kan alleen
als op microniveau bij de beginstoffen bindingen worden verbroken en bij de
reactieproducten bindingen worden gevormd.
De beginstof lanthaan is een metaal. De metaalbindingen tussen de lanthaanatomen worden
verbroken.
De beginstof fluor is een moleculaire stof. In de fluormoleculen worden de atoombindingen
tussen de fluoratomen verbroken.
Het reactieproduct lanthaanfluoride is een zout en is opgebouwd uit lanthaanionen en
fluoride-ionen. Tussen deze ionen worden ionbindingen gevormd.
64
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
c
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Bereken hoeveel gram lithium met een overmaat zwavel moet reageren voor de vorming van
80 g lithiumsulfide. De reactievergelijking is:
2 Li(s) + S(s) → Li2S(s)
Gegevens
m(Li2S) = 80 g
Gevraagd
m(Li) = ? g
Uitwerking
M(Li2S) = 2 × 6,941 + 1 × 32,06 = 45,94 g mol−1
n(Li2S) =
𝑚
𝑀
=
80
45,94
= 1,741 mol
molverhouding Li2S : Li = 1 : 2
2
? = × 1,741 = 3,483 mol Li
1
m(Li) = n ∙ M = 3,483 × 6,941 = 24 g
12
Smartphone
Het scherm van je smartphone bestaat uit een speciaal soort glas. Glas wordt gemaakt door
verschillende zouten bij hoge temperatuur te verhitten. Als de smartphone valt, is de kans groot
dat het scherm breekt. Aan de buitenkant van je smartphone zit een metalen rand die onder
andere als antenne fungeert. Na een val is de metalen buitenkant meestal nog heel (figuur 6).
a Leg uit op microniveau waardoor glas snel breekt.
Zouten zijn opgebouwd uit positieve en negatieve ionen die gestapeld zitten in een
ionrooster. Wanneer door een uitwendige kracht een laag ionen in het ionrooster een stukje
wordt verschoven, komen ionen met dezelfde lading tegenover elkaar te liggen. Deze
ladingen stoten elkaar af met als gevolg dat op macroniveau het glas breekt.
b Leg uit op microniveau waarom de kans groot is dat na een val het metaal niet is gebroken,
maar een deukje heeft opgelopen.
Wanneer door een uitwendige kracht een laag metaalatomen in een metaalrooster een stukje
wordt verschoven, ontstaat weer dezelfde opbouw. Het metaalrooster is weer intact. Wel
heeft het verschuiven van de atomen op microniveau tot gevolg dat op macroniveau een
vervorming (deuk) te zien is.
c Om een omlijsting te krijgen die tegen een stootje kan, wordt hiervoor een legering gebruikt.
Leg uit op microniveau waarom een metaallegering harder is dan de zuivere metalen.
Doordat er atomen met een andere grootte in het metaalrooster zijn ingebouwd, is het
regelmatige patroon in het metaalrooster verstoord. De atoomlagen in het metaalrooster
kunnen dan niet meer zo gemakkelijk langs elkaar heen schuiven. Er is dus een grotere
uitwendige kracht nodig om een verstoring van het rooster te veroorzaken.
[STER]
65
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
13
Bindingssterkte
De bindingssterkte tussen ionen is ook afhankelijk van de afstand tussen de ionen. Het smeltpunt
van de zouten BaO, CaO en MgO toont dat aan.
a Zoek de smeltpunten van BaO, CaO en MgO op in Binas tabel 42A en noteer deze in tabel 8.
[STER]
tabel 8
Smeltpunten.
zout smeltpunt in K
BaO 2246
CaO 2886
MgO 3098
b
c
d
Hoe zou je op microniveau de volgorde in de hoogte van het smeltpunt van deze drie zouten
kunnen verklaren? Maak gebruik van een gegeven in Binas tabel 40A.
Mg2+ is het kleinste ion, Ba2+ het grootste ion. Een kleiner ion betekent dat de ladingen in het
oxide dichter bij elkaar zitten en dus een sterkere aantrekkingskracht op elkaar uitoefenen.
Alle genoemde zouten in deze opdracht zijn opgebouwd uit metaalionen met een lading van
2+ en oxide-ionen, O2−, in een verhouding van 1 : 1.
Leg uit door hoeveel oxide-ionen elk magnesiumion wordt gebonden in het ionrooster van
magnesiumoxide, MgO(s).
Het ionrooster is een driedimensionaal rooster. Dat betekent dat bij een verhouding van 1 : 1
tussen de magnesiumionen en de oxide-ionen aan elk magnesiumion boven, onder, links,
rechts, voor en achter een oxide-ion is gebonden. Dat zijn dus zes oxide-ionen.
Bereken de chemische hoeveelheid magnesiumionen en oxide-ionen in 100 g MgO(s).
Gegevens
m(MgO) = 100 g
Gevraagd
n(Mg2+) = ? mol en n(O2−) = ? mol
Uitwerking
M(MgO) = 40,305 g mol−1 (Binas tabel 98)
n(MgO) =
𝑚
𝑀
=
100
40,305
= 2,4811 mol
In MgO is de molverhouding tussen de ionen 1 : 1, dus 1 mol MgO is opgebouwd uit 1 mol
Mg2+-ionen en 1 mol O2−-ionen.
Dat betekent dat zowel het aantal mol Mg2+-ionen als het aantal mol O2−-ionen gelijk is aan
het berekende aantal mol MgO.
n(Mg2+) = 2,48 mol en n(O2−) = 2,48 mol
14
ITO
ITO is een vaste stof en geleidt elektrische stroom goed. Het kan worden bereid door 90 g In2O3
met 10 g SnO2 te laten reageren. Het gevormde ITO is op te vatten als een legering van indium
en tin, waarbij in het rooster zuurstofmoleculen zijn ingebouwd.
De stoffen In2O3 en SnO2 behoren allebei tot de zouten.
a Licht dit toe aan de hand van de formules.
Een zout is een verbinding van metaalatomen en niet-metaalatomen. Zuurstofatomen
behoren tot de niet-metaalatomen. Indium- en tinatomen behoren tot de metaalatomen.
Beide stoffen zijn dus zouten.
66
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Bereken de molverhouding In : Sn in ITO. Noteer de uitkomst van je berekening als volgt:
In : Sn = … : 1,0
Gebruik de volgende gegevens:
•
de molaire massa van In2O3 is 277,6 g mol−1;
•
de molaire massa van SnO2 is 150,5 g mol−1;
•
1 mol In2O3 bestaat uit 2 mol indiumionen en 3 mol zuurstofionen;
•
1 mol SnO2 bestaat uit 1 mol tinionen en 2 mol zuurstofionen;
•
alle indium- en tinatomen komen in ITO terecht.
Gegevens
m(In2O3) = 90 g
m(SnO2) = 10 g
Gevraagd
molverhouding tussen In en Sn in ITO = ? : 1,0
Uitwerking
n(In2O3) =
𝑚
𝑀
=
90
277,6
= 0,3242 mol
molverhouding In2O3 : In = 1 : 2
2
? = × 0,3242 = 0,6484 mol In
1
n(SnO2) =
c
𝑚
𝑀
=
10
150,5
= 0,06645 mol
molverhouding SnO2 : Sn = 1 : 1
0,06645 mol SnO2 bestaat dus uit 0,06645 mol Sn-atomen
molverhouding In : Sn in ITO is dus:
In : Sn = 0,6484 : 0,06645 = 9,8 : 1,0
Geef de naam van het bindingstype dat aanwezig is in ITO en de naam van de soort deeltjes
die voor de elektrische stroomgeleiding in ITO zorgt.
bindingstype: metaalbinding
soort deeltjes: (vrije / beweeglijke) elektronen
EINDOPDRACHT
15
Strandperikelen
Door de opgeloste zouten is zeewater zout. Als bij het zwemmen in zee je haar nat is geworden,
zal je haar na verloop van tijd weer droog zijn.
a Leg uit wat op je haar achterblijft als je haar is opgedroogd. Licht je antwoord toe aan de
hand van een bepaalde stofeigenschap.
Het water verdampt en de zouten blijven als een dun laagje achter op het haar. Het kookpunt
van de zouten in het zeewater is namelijk hoger dan het kookpunt van water.
b Zouten zijn hygroscopische stoffen: ze trekken vocht aan uit de omgeving. Hierdoor droogt je
haar uit. Om je haar te beschermen tegen zeewater, kun je een spray gebruiken. Zo’n spray
bevat vaak olieachtige bestanddelen.
Leg uit waarom in zo’n spray olieachtige bestanddelen worden gebruikt.
Olieachtige stoffen zijn hydrofoob. Het hydrofiele zeewater hecht dan niet aan de hydrofobe
stoffen op je haar. Het water glijdt als het ware van je haren af. Op deze wijze komt het
zeewater niet in aanraking met het haar en voorkomt de spray uitdroging.
67
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H2 Chemische bindingen
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Parfumeur
OPDRACHTEN
1
Een parfum bevat 20 tot 30% aan geurstoffen. Het gehalte aan geurstoffen in producten als eau
de parfum, eau de toilette en eau de cologne is kleiner dan in parfum en zijn daarmee ook
goedkoper dan parfum.
Wat zijn de gehaltes aan geurstoffen in eau de parfum, eau de toilette en eau de cologne?
eau de parfum: 10-20%
eau de toilette: 5-10%
eau de cologne: 3-5%
2
Op de website van ISIPCA zijn de studieprogramma’s te vinden die worden aangeboden. Hier
staan ook de toelatingseisen vermeld. Als je parfumeur wilt worden, kun je je oriënteren op de
website van de ISIPCA.
Stel dat je geïnteresseerd bent in een master Scent design and creation.
Wat zijn de toelatingseisen van deze opleiding? Zijn er ook kosten aan verbonden?
De kosten van de opleiding bedragen 10 duizend euro per jaar. Om toegelaten te worden,
heb je een bachelor nodig in een chemische richting.
3
Wat is de Nederlandse vertaling van ‘Applied Science’?
Toegepaste Wetenschap
4
Geuren worden niet alleen gebruikt in producten voor persoonlijke verzorging, maar ook in
winkels. Bepaalde geuren verleiden klanten, zonder dat ze zich ervan bewust zijn, eerder tot
aankopen.
Vind je het ethisch om geuren op deze manier in te zetten? Beargumenteer je antwoord.
eigen antwoord
68
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
3 Organische chemie
69
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Voorkennis
1
Scheidingsmethoden
Om een mengsel in de zuivere componenten te scheiden, maak je gebruik van de verschillen in
stofeigenschappen.
Verbind de scheidingsmethoden met de juiste stofeigenschap.
scheidingsmethode
A adsorptie
B destillatie
C extractie
D filtratie
stofeigenschap
1 aanhechtingsvermogen
2 deeltjesgrootte
3 kookpunt
4 oplosbaarheid
A=1
B=3
C=4
D=2
2
Ontleding
Bij een ontledingsreactie wordt op microniveau een molecuul in kleinere moleculen gebroken. Een
voorbeeld is de kraakreactie: hierbij worden grote moleculen die bestaan uit C- en H-atomen, bij
hoge temperatuur afgebroken tot kleinere moleculen.
Bij een kraakreactie ontstaan uit één molecuul hexaan, C6H14(g), twee moleculen die elk drie Catomen bevatten. Er ontstaan geen andere producten.
a Teken beide reactieproducten in structuurformules.
b
()
()
()
()
Hoe heet dit type ontledingsreactie?
A elektrolyse
B fotolyse
C synthese
D thermolyse
A
B
C
D
Elektrolyse is een ontleding met behulp van elektriciteit. Hier is hoge temperatuur en
druk gebruikt.
Fotolyse is een ontleding met behulp van licht. Hier is hoge druk en temperatuur
gebruikt.
Bij synthese maak je een stof (uit meerdere stoffen). Hier breek je een stof juist in
stukken.
Bij de kraakreactie gaat het om één molecuul dat wordt afgebroken in meerdere kleine
moleculen. Dit is een ontledingsreactie. De reactie vindt plaats bij een hoge
temperatuur, dus dit type heet thermolyse.
70
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
c
()
()
()
()
()
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
De genoemde ontledingsreactie vindt plaats in de gasfase.
Wat is de naam van het type binding dat wordt verbroken en gevormd?
A atoombinding
B ionbinding
C metaalbinding
D vanderwaalsbinding
E waterstofbrug
A
B
C
D
E
De bindingen tussen atomen worden verbroken en opnieuw gevormd.
Het zijn moleculaire stoffen, dus er is geen ionbinding. Die komt alleen voor bij zouten.
Het zijn moleculaire stoffen, dus er is geen metaalbinding.
De vanderwaalsbinding is de binding tussen de moleculen. Alle stoffen zijn voor en na
de reactie aanwezig in gasvorm, dus er is geen vanderwaalsbinding.
Er zijn geen –OH- of –NH-groepen aanwezig, dus er kunnen tussen de moleculen
geen waterstofbruggen worden verbroken en gevormd.
3
Kookpunten
De hoogte van het kookpunt van een stof kan op microniveau worden verklaard met behulp van
de krachten tussen de moleculen.
a Welk molecuul hoort bij de stof met het hoogste kookpunt?
() A
()
B
Molecuul A heeft geen –OH- of –NH-groep en kan geen waterstofbruggen vormen.
Het andere molecuul heeft dat wel. Waterstofbruggen zorgen voor een hoger
kookpunt.
B
Molecuul B heeft een –OH-groep en kan daarmee waterstofbruggen vormen met
andere B-moleculen, waardoor het kookpunt van stof B stijgt.
Welk molecuul hoort bij de stof met het hoogste kookpunt?
A
()
B
A
b
()
A
c
()
Hoe groter de massa van het molecuul, hoe hoger het kookpunt. Dit molecuul heeft
niet de grootste massa.
B
Molecuul B heeft een grotere molecuulmassa, dus een sterkere vanderwaalsbinding.
Stof B heeft daardoor een hoger kookpunt.
Welk molecuul hoort bij de stof met het hoogste kookpunt?
A
()
B
Molecuul A en B hebben dezelfde molecuulmassa. Maar de bouw van molecuul B is anders.
Het molecuul is vertakt. Hierdoor is het contactoppervlak kleiner. Molecuul A is onvertakt en
heeft een groter contactoppervlak. Daarom is de vanderwaalsbinding tussen A-moleculen
sterker dan die tussen B-moleculen. De stof van molecuul A heeft daardoor een hoger
kookpunt dan de stof van molecuul B.
71
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
4
Aceton
Aceton is een vluchtige stof. Bij verbranding ontstaan koolstofdioxide en water:
C3H6O + 4 O2 → 3 CO2 + 3 H2O
Een gasmengsel is explosief als de beginstoffen precies in de juiste molverhouding aanwezig zijn.
Hoeveel gram zuurstof moet je mengen met 12 g aceton om een explosief mengsel te krijgen?
( ) A 1,7 g
( ) B 6,6 g
( ) C 13 g
( ) D 26 g
A
Je hebt bij het toepassen van de molverhouding waarschijnlijk gedeeld door 4 in
plaats van met 4 te vermenigvuldigen.
B
Je bent vergeten de molverhouding toe te passen.
C
Je hebt waarschijnlijk de verkeerde molaire massa van zuurstof gebruikt.
D
Dit is het juiste antwoord.
Gegevens
m(C3H6O) = 12 g
Gevraagd
m(O2) = ? g
Uitwerking
M(C3H6O) = 58,08 g mol−1
n(C3H6O) =
𝑚
𝑀
=
12
58,08
= 0,207 mol
molverhouding C3H6O : O2 = 1 : 4
n(O2) = 4 × 0,207 = 0,826 mol
M(O2) = 32,00 g mol−1
m(O2) = n ∙ M = 0,826 × 32,00 = 26,45
m(O2) = 26 g
72
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Uitgekauwd
OPDRACHTEN
1
Gombasis
De gombasis in kauwgom bestaat uit drie soorten koolstofverbindingen.
Beschrijf de functie van elke koolstofverbinding in de gombasis.
De kunststoffen zijn de ‘kauw’ in kauwgom.
De harsen zorgen ervoor dat de smaak langer behouden blijft.
Weekmakers maken de kauwgom zachter zodat hij te kauwen is.
2
EcoGum
De kauwgomverwijderaar van EcoGum maakt, volgens de producent, gebruik van
geconcentreerd suikerbietensap. Maar het gaat hier om suikertensiden: biologisch afbreekbare
zepen. De moleculen van deze zepen bestaan uit een suikergedeelte en een lange koolstofketen
(figuur 6).
a Leg uit wat het hydrofobe gedeelte van dit molecuul is.
De lange rechte koolstofketen is hydrofoob. Deze hydrofobe staart stoot watermoleculen af
en mengt het liefst met andere hydrofobe moleculen.
b Leg uit welke koolstofverbindingen in de gombasis worden opgelost door de suikertensiden.
De gombasis bestaat uit kunststoffen, harsen en weekmakers. De kunststoffen kunnen niet
zomaar worden opgelost, omdat de moleculen te groot zijn. De weekmakers en harsen
kunnen wel worden opgelost door de suikertensiden.
3
Weekmaker
Microkristallijne was is een weekmaker, maar de microkristalletjes in de was hebben nog een
andere functie.
a Beschrijf welke functie dit is.
Ze zorgen ervoor dat de toegevoegde oliën, bijvoorbeeld van de smaakstoffen, vermengd
blijven met de andere bestanddelen in de gombasis.
b Geef aan hoe een stof met deze eigenschap in de scheikunde ook wel wordt genoemd.
Een emulgator. (Een emulgator zorgt ervoor dat stoffen die zich normaliter niet met elkaar
vermengen, wel met elkaar een stabiel mengsel (emulsie) kunnen vormen.)
4
Bubblegum
De gombasis in bubblegum bevat een speciaal soort kunststoffen: synthetische rubbers zoals
polybutadieen, polyisobuteen en polyisopreen. Deze synthetische rubbers worden ook wel
elastomeren genoemd.
a Leg uit wat met de term elastomeer wordt bedoeld en waarom deze vooral wordt toegepast in
bubblegum.
Een elastomeer is een kunststof die heel elastisch is. Je kunt elastomeren heel ver uitrekken,
waarna ze weer de oorspronkelijke vorm aannemen als je stopt met uitrekken. Bubblegum
moet elastisch zijn; anders kun je er niet van die grote kauwgombellen van blazen.
73
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Bij het gebruik van polyisobuteen in de gombasis geldt de voorwaarde dat de moleculen een
minimale molecuulmassa hebben van 37 000 u.
Bereken uit hoeveel moleculen isobuteen een molecuul polyisobuteenmet een massa van
37 000 u is opgebouwd. De molecuulformule van isobuteen is C4H8.
Gegevens
Mr(polyisobuteen) = 37 000 u
Gevraagd
aantal moleculen isobuteen per polyisobuteenmolecuul
Uitwerking
Mr(C4H8) = 4 × 12,01 + 8 × 1,008 = 48,04 + 8,064 = 56,104 u
aantal moleculen isobuteen =
molecuulmassa polyisobuteen
molecuulmassa isobuteen
659 moleculen isobuteen per polyisobuteenmolecuul
=
37 000
56,104
=
5
Los het op!
In de tekst staat dat een mogelijke oplossing voor het kauwgomprobleem een kauwgom is die
hydrofieler is. De tekst vermeldt ook dat hydrofielere kauwgom niet het hele probleem zal
oplossen.
a Leg uit op microniveau hoe hydrofielere kauwgom eruit zal zien.
De kauwgom moet hydrofieler worden. Dat betekent dat moleculen van de gom van
kauwgom –OH- of –NH-groepen moeten hebben. Dan kunnen de gommoleculen
waterstofbruggen vormen met de watermoleculen.
b Geef een voordeel en een nadeel van hydrofielere kauwgom.
Voordeel: De kauwgom lost op, dus geen plakkende kauwgom meer op de straten.
Nadeel: De kauwgom lost op en verdwijnt in de regenwaterafvoer. Maar daarmee is het nog
steeds kunststof die niet is afgebroken. Dit zal leiden tot een toename van microplastics in
het milieu.
74
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
1 Brandstoffen
OPDRACHTEN
1
Aardolie
Aardolie wordt gescheiden in fracties.
a Welke scheidingstechniek wordt hierbij toegepast?
gefractioneerde destillatie
b Geef aan op welk principe deze scheidingsmethode berust.
Deze scheidingsmethode berust op het verschil in kookpunt.
c Leg uit waarom er bij de destillatie van aardolie geen zuivere stoffen ontstaan, maar fracties.
Bij de destillatie wordt op verschillende punten in de kolom vloeistof afgetapt bij bepaalde
schotels. De schotel bevat dan stoffen die verschillende kookpunten hebben, maar bij het
aftappunt vloeibaar zijn. Ze hebben dus niet hetzelfde kookpunt en het zijn geen zuivere
stoffen.
2
Fracties
Het grootste deel van de fracties wordt toegepast als brandstof.
a Noem ten minste vier brandstoffen die bij de gefractioneerde destillatie van aardolie ontstaan.
bijvoorbeeld: benzine, diesel, flessengas, kerosine, lpg en stookolie
b Geef de reactievergelijking van de volledige verbranding van heptaan (C 7H16).
C7H16(l) + 11 O2(g) → 7 CO2(g) + 8 H2O(g)
3
Moleculen in fracties
De aardoliefracties bestaan uit een mengsel van stoffen waarvan de moleculen verschillen in
grootte.
a Hoe is de grootte van de moleculen in tabel 1 aangegeven?
met het aantal C-atomen per molecuul
b Als je de kooktrajecten van de fracties in een grafiek uitzet tegen de grootte van de
moleculen, dan krijg je een stijgende lijn.
Leg uit op micro- en macroniveau dat deze grafiek een oplopende lijn zal volgen.
Bij toenemende grootte van het molecuul worden de vanderwaalsbindingen tussen de
moleculen steeds groter (microniveau) en neemt het kookpunt van de stoffen (macroniveau)
toe.
4
Aardgasgeur
Aardgas is een kleurloos en reukloos gas. Het gas is explosief. Wanneer er door een mankement
aan bijvoorbeeld een gasfornuis aardgas vrij zou komen, zou je dit niet kunnen ruiken. Een vonkje
is dan al voldoende om een explosie te veroorzaken. Om weglekkend aardgas snel te kunnen
ruiken, wordt de gasvormige geurstof tetrahydrothiofeen toegevoegd.
a
Wat is de molecuulformule van tetrahydrothiofeen?
C4H8S
75
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
b
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
De geurstof wordt met aardgas verbrand.
Geef de reactievergelijking voor de volledige verbranding van tetrahydrothiofeen.
C4H8S(g) + 7 O2(g) → 4 CO2(g) + 4 H2O(l) + SO2(g)
Aardgas bestaat voor 81,3 volume% uit methaan en voor 14,3 volume% uit stikstof. Daarnaast
zijn nog kleine hoeveelheden van andere koolwaterstoffen en thiofeen in aardgas aanwezig.
Verbranding van aardgas vindt plaats bij 1400 °C. Stikstof, onder andere uit de lucht, wordt vooral
bij hogere vlamtemperaturen omgezet in bijvoorbeeld NO2(g).
c Geef de reactievergelijking voor de vorming van NO2(g) uit N2(g) tijdens de verbranding.
N2(g) + 2 O2(g) → 2 NO2(g)
d Geef de reactieproducten van de verbranding van aardgas bij 1400 °C en geef aan welk
milieueffect ze hebben.
De verbrandingsproducten zijn CO2, H2O, NOx en SO2. CO2 is een broeikasgas, H2O heeft
vrijwel geen milieueffecten, SO2 en NOx leiden beide tot zure regen en smog.
e Tegenwoordig kan een suikerfabriek ‘aardgas’ maken door biologische afbraak van de pulp
van suikerbieten, die overblijft na de productie van suiker.
Leg uit of dit suikerbieten-aardgas een hernieuwbare brandstof is.
Door aanplant van nieuwe suikerbieten is dit ‘aardgas’ hernieuwbaar. Je kunt namelijk steeds
opnieuw suikerbieten aanplanten.
f
Leg uit of dit suikerbieten-aardgas meer of minder bijdraagt aan het versterkte broeikaseffect
dan normaal aardgas.
Het koolstofdioxide dat bij de verbranding van dit ‘aardgas’ vrijkomt, is afkomstig van de korte
koolstofkringloop. Het CO2 dat bij verbranding vrijkomt, is eerder opgenomen door de
planten. Het zal daardoor amper bijdragen aan het versterkte broeikaseffect.
Normaal aardgas is afkomstig van de lange koolstofkringloop en draagt daarmee wel bij aan
het versterkte broeikaseffect. Het bij verbranding vrijkomende CO2 is heel lang geleden
opgeslagen in het aardgas.
5
Diesel of benzine?
Lees figuur 4.
Diesel bestaat uit een mengsel van koolwaterstoffen en kan worden weergegeven met de formule
C12H22(l). Benzine kan worden weergegeven met C8H18(l).
Maak gebruik van de gegevens in tabel 3.
a Bereken voor benzine en diesel de hoeveelheid energie die vrijkomt per kmol product. Tip: ga
bij beide uit van 1,0 L.
Gegevens
ρ(C8H18) = 0,75 kg L−1
ρ(C12H22) = 0,84 kg L−1
energiedichtheid(C8H18) = 32 MJ L−1
energiedichtheid(C12H22) = 36 MJ L−1
Gevraagd
verbrandingswarmte(C8H18) = ? MJ kmol−1
verbrandingswarmte(C12H22) = ? MJ kmol−1
Uitwerking
energiedichtheid(C8H18) = 32 MJ L−1, dus per 1,0 L benzine komt 32 MJ vrij.
1,0 L benzine heeft een massa van: m = ρ ∙ V = 0,75 × 1 = 0,75 kg = 750 g
M(C8H18) = 8 × 12,01 + 18 × 1,008 = 114 g mol−1
n(C8H18) =
𝑚
𝑀
=
750
114
= 6,58 mol = 6,58∙10−3 kmol per 1,0 L benzine
verbrandingswarmte(C8H18) =
32
6,58∙10−3
= 4,9∙103 MJ kmol−1
energiedichtheid(C12H22) = 36 MJ L−1, dus per 1,0 L diesel komt 36 MJ vrij.
1,0 L diesel heeft een massa van: m = ρ ∙ V = 0,84 × 1 = 0,84 kg = 840 g
M(C12H22) = 12 × 12,01 + 22 × 1,008 = 166 kg kmol−1
n(C12H22) =
𝑚
𝑀
=
840
166
= 5,06 mol = 5,06∙10−3 kmol per 1,0 L diesel
verbrandingswarmte(C12H22) =
36
5,06∙10−3
= 7,1∙103 MJ kmol−1
76
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
b
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Geef de reactievergelijkingen voor de volledige verbranding van benzine en diesel.
benzine:
2 C8H18(l) + 25 O2(g) → 16 CO2(g) + 18 H2O(l)
diesel:
2 C12H22(l) + 35 O2(g) → 24 CO2(g) + 22 H2O(l)
Laat door middel van een berekening zien dat de chemische hoeveelheid in kmol CO 2(g) die
vrijkomt per MJ benzine en diesel, vrijwel gelijk is. Benzine levert 4,9∙103 MJ kmol−1; diesel
levert 7,1∙103 MJ kmol−1.
Gegevens
energie per kmol benzine: 4,9∙103 MJ
energie per kmol diesel: 7,1∙103 MJ
Gevraagd:
n(CO2) = ? kmol MJ−1 voor benzine en diesel
Uitwerking
benzine:
molverhouding C8H18 : CO2 = 1 : 8
Per kmol benzine komt dus 8 kmol CO2 vrij en 4,9∙103 MJ energie. Per MJ
ontstaan dan:
?=
8
4,9∙103
= 1,6∙10−3 kmol CO2 MJ−1
n(CO2) = 1,6∙10−3 kmol MJ−1
diesel:
molverhouding C12H22 : CO2 = 1 : 12
Per kmol diesel komt dus 12 kmol CO2 vrij en 7,1∙103 MJ energie.
Per MJ ontstaat dan:
?=
12
7,1∙103
= 1,7∙10−3 kmol CO2 MJ−1
n(CO2) = 1,7∙10−3 kmol MJ−1
d
e
De chemische hoeveelheid CO2 die per MJ energie vrijkomt, is vrijwel
hetzelfde voor benzine en diesel.
In de tekst wordt aangegeven dat er veel minder CO2 wordt uitgestoten door dieselmotoren.
Geef hiervoor een verklaring.
In de tekst staat ook dat een dieselmotor veel zuiniger is. Dat betekent dat er meer kilometers
kunnen worden gereden met dezelfde hoeveelheid brandstof. Daarom is de CO 2-uitstoot per
kilometer lager.
In dieselmotoren ontstaat bij de verbranding veel meer NO x(g) dan in benzinemotoren.
Geef een verklaring voor het feit dat benzinemotoren veel minder NO x uitstoten.
NOx komt vrij bij hoge temperaturen. De temperaturen in een benzinemotor zijn blijkbaar
lager dan die in een dieselmotor, waardoor er veel minder NOx vrijkomt.
77
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
f
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Diesel kan ook worden gemaakt uit plantaardige oliën. Dit heet dan biodiesel. Biodiesel en
normale diesel hebben een vergelijkbare emissie.
Vergelijk diesel en biodiesel met elkaar op het gebied van duurzaamheid.
Biodiesel is hernieuwbaar. Door aanplant van planten kunnen steeds opnieuw plantaardige
oliën worden gevormd, waaruit biodiesel kan worden gemaakt. Biodiesel is CO 2-neutraal. Dat
betekent dat het koolstofdioxide dat bij de verbranding vrijkomt, eerst is vastgelegd door de
plant. Hierbij is gebruikgemaakt van de korte koolstofkringloop: het vindt plaats gedurende
een mensenleven.
Gewone diesel is een fossiele brandstof. Deze is niet hernieuwbaar. Het koolstofdioxide dat
bij verbranding vrijkomt, is miljoenen jaren eerder vastgelegd.
Normale diesel leidt tot het versterkte broeikaseffect, biodiesel niet. Biodiesel is dus
duurzamer dan gewone diesel.
6
Waterstof als brandstof
In plaats van benzine kan ook vloeibaar waterstof worden gebruikt als brandstof voor auto’s
(figuur 5). Natuurlijk moet er dan wel een ander type motor in de auto zitten.
a Geef van beide brandstoffen, benzine (octaan) en waterstof, de verbrandingsreactie in een
vergelijking weer. Gebruik de formule van octaan voor de verbranding van benzine.
verbranding van octaan:
2 C8H18(l) + 25 O2(g) → 16 CO2(g) + 18 H2O(l)
verbranding van waterstof: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
b Welk voordeel heeft waterstof ten opzichte van benzine als brandstof als het gaat om
duurzaamheid?
Bij de verbranding van waterstof ontstaat alleen water. Bij de verbranding van benzine wordt
het broeikasgas CO2(g) door de auto uitgestoten.
c Het gebruik maar ook de opslag en distributie van waterstof zijn niet zonder gevaar vanwege
een eigenschap van waterstof.
Licht toe welke stofeigenschap hier wordt bedoeld.
Waterstof is zeer brandbaar en zou in de juiste verhouding met (lucht)zuurstof zelfs kunnen
exploderen. Opgemerkt moet worden dat aardgas en benzine ook explosief zijn.
d De stof mierenzuur is genoemd naar de diertjes die de stof gebruiken om zichzelf te
verdedigen. De formule van mierenzuur is CH2O2(l).
Geef de reactievergelijking voor het vrijmaken van waterstofgas uit mierenzuur.
CH2O2(l) → CO2(g) + H2(g)
e Lees figuur 5.
Volgens de Zwitserse wetenschappers is de opslag van waterstof en het weer vrijmaken
ervan een CO2-neutraal proces. Dat betekent dat het niet bijdraagt aan het versterkte
broeikaseffect.
Is deze bewering juist of niet? Licht je antwoord toe.
De bewering is juist. Het CO2(g) dat bij de ontleding van mierenzuur vrijkomt, is namelijk
eerder opgenomen uit de atmosfeer voor de productie van mierenzuur. Er ontstaat bij het
gebruik geen extra CO2(g) in de atmosfeer. Bij de productie en distributie van mierenzuur kan
overigens wel degelijk extra CO2 in de lucht komen, afhankelijk van hoe duurzaam het maken
en vervoeren van het mierenzuur is.
[STER]
78
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
2 Systematische naamgeving
OPDRACHTEN
1
Functionele groep
Bij de naamgeving van koolstofverbindingen wordt gebruikgemaakt van functionele groepen.
a Leg uit wat er met een ‘functionele groep’ wordt bedoeld.
Een functionele groep is een atoom of atoomgroep die in het molecuul voorkomt en
specifieke eigenschappen aan de stof toekent. Aan de hand daarvan kun je stoffen indelen in
groepen en een naam geven.
b Wat is de functionele groep van de alkenen?
Ze hebben allemaal één C=C-groep in hun moleculen.
c Wat is de naam van de groep stoffen die koolstof als basis hebben en waarvan de moleculen
één –NH2-groep bevatten?
alkaanaminen
d Geef de naam van de groep koolwaterstoffen met de algemene molecuulformule C nH2n.
alkenen
e Geef de naam van het onvertakte alkaan met de formule C5H12(l).
pentaan
f
Leg uit tot welke groep koolwaterstoffen C9H20(l) behoort.
De stof voldoet aan de algemene formule van alkanen: C nH2n+2.
Voor 9 C-atomen, n = 9, bevat het molecuul (2 × 9) + 2 = 20 H-atomen. C9H20(l) is dus een
alkaan.
2
Isomerie
Isomerie wil zeggen dat koolwaterstoffen dezelfde molecuulformule hebben, maar een andere
structuurformule.
In figuur 5 zie je structuurformules van drie alkanen.
a Welke alkanen zijn isomeren van elkaar? Licht je antwoord toe.
Alkaan 1 en 3 zijn isomeren van elkaar. Beide hebben C5H10 als molecuulformule, maar de
structuurformule is anders. Het tweede alkaan heeft de molecuulformule C 6H14 en is dus
geen isomeer.
b Teken drie isomeren met molecuulformule C6H14.
Voorbeelden van goede antwoorden zijn:
79
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
c
d
e
f
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Er bestaan drie alkenen met de molecuulformule C4H8, waaronder but-1-een en but-2-een.
De getallen 1 en 2 geven plaatsnummers aan.
Leg uit wat deze plaatsnummers aangeven.
Plaatsnummer 1 geeft aan dat de C=C-binding begint bij het eerste C-atoom in de
koolstofketen van het buteenmolecuul. Plaatsnummer 2 geeft aan dat de C=C-binding begint
bij het tweede C-atoom in de koolstofketen.
Kun je bij propeen ook spreken van prop-1-een en prop-2-een? Leg je antwoord uit.
Nee, bij propeen heb je geen isomerenstructuren. De dubbele binding begint altijd bij het
eerste C-atoom.
De derde isomeer van C4H8 is vertakt.
Geef de structuurformule van deze derde isomeer.
Geef de structuurformules van de onvertakte pentenen, C5H10.
3
Halogeenalkanen
De halogeenalkanen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van een karakteristieke groep in
hun moleculen.
a Geef de omschrijving van deze karakteristieke groep.
De karakteristieke groep is een halogeenatoom: fluor, chloor, broom en/of jood.
b Teken de structuurformule van 2-broombutaan.
Butaan, dus vier C-atomen. Op het tweede koolstofatoom komt een broomatoom.
c
Een halogeenalkaan heeft de naam joodpentaan.
Hoeveel isomeren bestaan er van onvertakt joodpentaan? Geef ook de naam en
structuurformules van deze isomeren.
Er zijn drie isomeren:
80
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
d
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
In figuur 6 zie je de structuurformule van een koolstofverbinding. Jim zegt dat de naam van
dit molecuul 3-chloorbutaan is, maar dat is niet juist.
Leg uit wat Jim verkeerd heeft gedaan.
Jim heeft niet het laagst mogelijke plaatsnummer gekozen voor de chloorgroep. Het
plaatsnummer is niet 3 maar 2.
4
Naamgeving oefenen
Systematische naamgeving leer je goed door te oefenen.
Geef van de volgende verbindingen de systematische naam.
a
Stap 1: stamnaam
Vijf koolstofatomen, dus pent-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus pentaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er is een –COOH-groep aanwezig, dus -zuur.
Stap 3: plaatsnummers
De zuurgroep moet het laagste nummer krijgen, dus: -1-. Maar de zuurgroep kan altijd alleen
maar op het eerste koolstofatoom komen, dus het plaatsnummer mag worden weggelaten.
Stap 4: systematische naam
pentaanzuur
b
Stap 1: stamnaam
Twee koolstofatomen dus eth-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus ethaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er is een –COOH-groep aanwezig, dus -zuur.
Stap 3: plaatsnummers
De zuurgroep kan alleen maar op de eerste plaats zitten. Het nummer mag dus worden
weggelaten.
Stap 4: systematische naam
ethaanzuur
c
Stap 1: stamnaam
Zes koolstofatomen, dus hex-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus hexaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Twee keer een –NH2-groep, dus -diamine.
Stap 3: plaatsnummers
De aminegroep moet een zo laag mogelijk plaatsnummer krijgen, dus 1 en 3.
Stap 4: systematische naam
hexaan-1,3-diamine
81
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
d
Stap 1: stamnaam
Vijf koolstofatomen, dus pent-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus pentaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er is een –OH-groep, dus -ol.
Stap 3: plaatsnummers
De –OH-groep moet een zo laag mogelijk plaatsnummer krijgen. In dit geval maakt het niet
uit of je van links naar rechts of andersom telt. Het plaatsnummer blijft 3.
Stap 4: systematische naam
pentaan-3-ol
e
Stap 1: stamnaam
Twee koolstofatomen, dus eth-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus ethaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er is een –OH-groep, dus -ol.
Stap 3: plaatsnummers
De –OH-groep moet een zo laag mogelijk plaatsnummer krijgen, dus -1-. Er kan geen
verwarring ontstaan als het plaatsnummer wordt weggelaten, dus het plaatsnummer mag
worden weggelaten.
Stap 4: systematische naam
ethanol
f
Stap 1: stamnaam
Eén koolstofatoom, dus meth-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus methaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er zijn drie fluoratomen, dus het voorvoegsel is trifluor-.
Stap 3: plaatsnummers
Er kan geen verwarring ontstaan over de plaatsnummers, omdat er maar één koolstofatoom
is. Het plaatsnummer mag dus worden weggelaten.
Stap 4: systematische naam
trifluormethaan
82
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
g
Stap 1: stamnaam
Vier koolstofatomen, dus but-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus butaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er zijn twee broomatomen, dus dibroom.
Stap 3: plaatsnummers
De broomgroep moet een zo laag mogelijk plaatsnummer krijgen, dus 1 en 2.
Stap 4: systematische naam
1,2-dibroombutaan
5
Butanol
Van butanol zijn er stoffen met de systematische namen butaan-1-ol en butaan-2-ol.
a Geef de structuurformules van butaan-1-ol en butaan-2-ol.
b
c
d
e
Leg uit dat het isomeren van elkaar zijn.
Ze hebben dezelfde molecuulformule, maar een andere structuurformule. Ze verschillen wat
betreft de positie van waar de –OH-groep aan de koolstofketen is gebonden.
Beide butanolen lossen matig op in water.
Leg uit op microniveau waarom deze stoffen toch voor een deel oplossen in water.
Door de aanwezigheid van de –OH-groep in hun moleculen kunnen butanolen
waterstofbruggen vormen met de watermoleculen.
Wanneer de –OH-groep aan het eind van de koolstofketen zit, is de binding tussen de
butanolmoleculen sterker dan wanneer de –OH-groep op een andere plaats in de structuur
zit.
Welke van de butanolen zal het hoogste kookpunt hebben? Licht je antwoord toe.
Butaan-1-ol heeft de –OH-groep aan het eind van de koolstofketen zitten en butaan-2-ol aan
het tweede koolstofatoom. De moleculen van butaan-1-ol hebben dus onderling een sterkere
binding dan butaan-2-ol. De stof butaan-1-ol heeft dus een hoger kookpunt.
De binding tussen moleculen met een –OH-groep is sterker als deze groep aan het einde van
de keten zit.
Geef hiervoor een mogelijke verklaring op microniveau.
Wanneer de –OH-groep aan het eind zit, is deze beter beschikbaar voor een andere –OHgroep om een H-brug mee te vormen. Wanneer de –OH-groep in het midden van de keten
zit, zit de koolstofketen meer ‘in de weg’ en is het lastiger om een andere –OH-groep dicht
genoeg te naderen om er een sterke H-brug mee te vormen.
83
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
6
Glycol en glycerol
De structuurformules van glycol en glycerol lijken op elkaar.
a Zoek met behulp van Binas tabel 66A op wat de systematische namen van glycol en glycerol
zijn en geef de structuurformules.
De systematische naam van glycol is ethaan-1,2-diol. De systematische naam van glycerol is
propaan-1,2,3-triol.
b
Glycol en glycerol lossen uitstekend op in water.
Leg uit op microniveau waarom beide stoffen heel goed oplossen in water.
Ze hebben twee respectievelijk drie –OH-groepen per molecuul die met de watermoleculen
H-bruggen kunnen vormen. Ze hebben ook geen hydrofobe (zij)ketens.
7
Alkaanaminen
Alkaanaminen hebben een karakteristieke groep.
a Geef de naam van de karakteristieke groep in een alkaanamine.
aminogroep
b Alkaanaminen vormen in oplossing H-bruggen met water.
Geef met behulp van structuurformules aan hoe methaanamine met water op microniveau Hbruggen vormt.
c
Vanaf hoeveel C-atomen begint bij de alkaanaminen de mogelijkheid tot isomerie?
Vanaf drie C-atomen, dus vanaf propaanamine. Van ethaanamine kun je wel een isomeer
tekenen (met het N-atoom tussen de C-atomen), maar die behoort niet tot de alkaanaminen.
Rotte vis stinkt zo erg doordat bij het rottingsproces onder andere de stof pentaan-1,5-diamine,
C5H14N2(g), ontstaat. De triviale naam van deze stof is cadaverine.
d Is cadaverine een amine? Licht je antwoord toe.
Ja, want dat volgt uit de systematische naam van de stof; die eindigt op amine.
e Is deze stof een alkaanamine? Licht je antwoord toe.
Nee, want uit de molecuulformule blijkt dat het molecuul twee N-atomen bevat. Zou het een
alkaanamine zijn, dan zou voor n = 5 de formule C5H11NH2, ofwel C5H13N, worden. En deze
formule is niet dezelfde als die van cadaverine. Ook uit het achtervoegsel -diamine kun je
opmaken dat het molecuul twee aminogroepen bevat, en daarmee is het dus geen
alkaanamine.
f
Leg uit op microniveau of cadaverine goed oplost in water.
Cadaverine bevat twee aminegroepen. Deze groepen kunnen waterstofbruggen vormen met
watermoleculen. Cadaverine lost dus goed op in water.
84
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
8
Alkaanzuren
Veel alkaanzuren hebben zowel een systematische als een triviale naam.
a Geef de systematische naam en structuurformule van mierenzuur en boterzuur.
mierenzuur: methaanzuur; boterzuur: butaanzuur
[STER]
b
c
d
e
Alleen alkaanzuren waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit minder dan vijf C-atomen, zijn
goed oplosbaar in water.
Leg uit op microniveau waarom grotere alkaanzuren niet zo goed oplossen in water.
Op microniveau kun je dit verklaren doordat naarmate de koolstofketen in de moleculen
langer wordt, de moleculen een steeds groter hydrofoob gedeelte krijgen dat geen H-bruggen
kan vormen. De stof lost daardoor steeds slechter op in water.
Wanneer alkaanzuren in water oplossen, verandert de pH van de oplossing.
Leg uit hoe de pH zal veranderen.
Alkaanzuren zijn zuren. De oplossing wordt zuurder. Zure oplossingen hebben een pH die
lager is dan 7. De pH zal dalen en lager worden dan 7.
Vetzuren zijn alkaanzuren met een lange koolstofketen. Vetzuren kun je vinden in
Binas tabel 67G2. Stearinezuur, C17H35COOH(s), is een voorbeeld van een vetzuur.
Stearinezuur kan worden gebruikt als kaarsvet.
Geef de volledige verbranding van kaarsvet in een reactievergelijking weer.
C17H35COOH(s) + 26 O2(g) → 18 CO2(g) + 18 H2O(l)
Alkanen hebben de algemene formule CnH2n+2. Voor alkaanzuren kun je ook zo’n algemene
formule opstellen.
Geef de algemene formule van een alkaanzuur.
Bij alkaanzuren is een waterstofatoom vervangen door een –COOH-groep. De formule wordt
daarom CnH2n+1COOH of CnH2nO2.
In Binas tabel 67G2 kun je een overzicht vinden van vetzuren. Oliezuur is een onverzadigd
vetzuur. De term onverzadigd geeft aan dat er in de koolstofketen een dubbele C=C-binding
aanwezig is.
f
Hoe kun je aan de formule zien dat oliezuur een onverzadigd vetzuur is?
Oliezuur bevat minder H-atomen dan volgens de formule van alkaanzuren mogelijk is.
g Is oliezuur een isomeer van stearinezuur? Licht je antwoord toe.
Nee. Een oliezuurmolecuul heeft dan wel hetzelfde aantal C-atomen als een molecuul
stearinezuur, maar doordat oliezuur onverzadigd is, heeft een molecuul oliezuur minder Hatomen. Dit betekent dat oliezuur en stearinezuur verschillende molecuulformules hebben.
Ze kunnen dus nooit isomeren zijn.
9
Kauwgom
De kunststoffen in de gombasis van kauwgom worden gemaakt uit koolwaterstoffen met dubbele
bindingen, zoals etheen, butadieen, isobuteen en isopreen. Ook het natuurrubber chicle wordt in
sommige kauwgom gebruikt. Chicle is opgebouwd uit isopreenmoleculen (figuur 7).
a Welke van de in de figuur getekende structuren zijn alkenen? Licht je antwoord toe.
Etheen en isobuteen zijn alkenen. Beide bevatten ze één dubbele C=C-binding in hun
moleculen.
b Leg uit welke van de in de figuur genoemde koolwaterstoffen isomeren zijn.
Er zijn geen isomeren. Methylbutadieen en isopreen zijn geen isomeren. Beide hebben ze
dezelfde molecuulformule, maar ook dezelfde structuurformule. Isopreen is de triviale naam
van methylbutadieen.
85
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Van isobuteen bestaan twee isomeren.
Geef de namen van deze twee isomeren.
De molecuulformule van isobuteen is C4H8. De molecuulformule hoort ook bij die van but-1een en but-2-een. But-1-een en but-2-een zijn dus isomeren van isobuteen.
86
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3 Additie, substitutie en kraken
OPDRACHTEN
1
Reacties herkennen
In deze paragraaf heb je kennisgemaakt met additie-, substitutie- en kraakreacties.
Geef voor elk van de volgende reacties aan welke soort reactie het betreft.
a C7H14(l) + Br2(l) → C7H14Br2(l)
Additiereactie. C7H14 is een alkeen (CnH2n). Het broommolecuul wordt opgenomen door
alkeen C7H14(l). De dubbele binding is verdwenen.
b C5H12(l) + Cl2(g) → C5H11Cl(l) + HCl(g)
Substitutiereactie. Er wordt een waterstofatoom van het alkaan pentaan vervangen door een
chlooratoom. Er ontstaat daarbij waterstofchloride.
c C7H16(l) + F2(g) → C7H15F(l) + HF(g)
Substitutiereactie. Er wordt een waterstofatoom vervangen door een fluoratoom. Daarbij
ontstaat waterstoffluoride.
d C14H30(l) → C6H14(l) + C8H16(l)
Kraakreactie. Uit een lang molecuul ontstaan twee kleinere moleculen.
e C8H16(l) + Br2(l) → C8H16Br2(l)
Additiereactie. Er wordt een broommolecuul opgenomen door alkeen C 8H16. De dubbele
binding is verdwenen.
2
Substitutiereactie
De reacties van alkanen met halogenen kunnen substitutiereacties zijn.
a Wat wordt bedoeld met een substitutiereactie?
Bij een substitutiereactie wordt een H-atoom in het alkaanmolecuul vervangen door een
ander atoom of een atoomgroep.
b Wat is er nodig om een substitutiereactie tussen een halogeen en een alkaan te laten
verlopen?
(zon)licht/uv-licht
c Een voorbeeld van een substitutie is de reactie tussen gasvormig broom en methaan, waarbij
tribroommethaan en waterstofbromide ontstaan.
Geef de kloppende reactievergelijking in molecuulformules van deze substitutiereactie.
CH4(g) + 3 Br2(g) → CHBr3(g) + 3 HBr(g)
3
Kraakproces en alkenen
Alkenen ontstaan bij het kraakproces uit alkanen. Bij het kraken van hexaan ontstaan twee
nieuwe koolwaterstoffen. De moleculen van deze twee koolwaterstoffen bestaan elk uit drie
koolstofatomen.
a Geef de vergelijking van deze reactie in structuurformules weer.
b
Geef de reactievergelijking in molecuulformules van het kraken van hexaan, waarbij een
alkaan en een alkeen ontstaan. De moleculen van het alkaan bestaan uit vier
koolstofatomen.
C6H14(g) → C2H4(g) + C4H10(g)
87
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Ook kan het gebeuren dat bij het kraken van hexaan, naast een alkaan, een alkeen ontstaat
waarvan de moleculen uit vijf C-atomen bestaan.
c Geef de structuurformules van alle onvertakte alkenen met vijf C-atomen.
d
Geef ook de systematische naam van deze verbindingen.
Stap 1: stamnaam
Voor beide structuren geldt vijf koolstofatomen, dus pent-. Er is een dubbele binding
aanwezig, dus penteen.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er zijn geen karakteristieke groepen, dus geen achter- of voorvoegsel.
Stap 3: plaatsnummers
De dubbele binding begint bij de structuur links bij het eerste koolstofatoom: -1-. Bij de
andere op het tweede koolstofatoom: -2-.
Stap 4: systematische naam
De namen worden dan:
pent-1-een en pent-2-een
4
Brandstof en kraken
Bij de gefractioneerde destillatie van aardolie ontstaan te weinig brandstoffen om aan alle vraag
te voldoen. Daarom kraakt men de naftafractie. De alkenen die hierbij ontstaan, kunnen worden
gebruikt om er alkanen van te maken die dan als brandstof kunnen dienen.
a Hoe noem je in het algemeen de reactie waarbij een alkeen wordt omgezet in een alkaan?
een additiereactie
b Geef de reactievergelijking in structuurformules van de additie van waterstof aan pent-1-een.
5
Additie van waterstofchloride aan propeen
Bij de additie van waterstofchloride aan propeen kunnen twee verschillende chlooralkanen
ontstaan.
a Welke twee chlooralkanen zijn mogelijk? Geef de structuurformules van deze chlooralkanen.
Het waterstofchloridemolecuul kan op twee manieren aan propeen adderen:
88
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
b
c
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Geef van beide gevormde chlooralkanen de naam.
Stap 1: stamnaam
Drie koolstofatomen, dus prop-. Er zijn geen dubbele bindingen aanwezig, dus propaan.
Stap 2: achtervoegsel, voorvoegsels en numerieke voorvoegsels
Er is één chlooratoom, dus chloor-.
Stap 3: plaatsnummers
De karakteristieke groep moet een zo laag mogelijk nummer hebben. Voor de eerste
structuur is dat -2-, voor de andere is dat -1-.
Stap 4: systematische naam
De namen worden dan:
2-chloorpropaan en 1-chloorpropaan
Leg uit waarom dit verschillende stoffen zijn.
Het zijn isomeren. Ze hebben dezelfde molecuulformule maar verschillende
structuurformules. Het zijn dus verschillende stoffen met verschillende stofeigenschappen.
6
Kraakproces
Voor het kraakproces wordt de naftafractie gebruikt. Tijdens het kraken ontstaan alkenen.
a Welke toepassing is er voor de ontstane alkenen?
De alkenen kunnen worden gebruikt voor additiereacties in de chemische industrie.
b Soms ontstaan uit één alkaanmolecuul meer dan twee nieuwe moleculen.
Geef de reactievergelijking waarbij uit C12H26(l) de stoffen pentaan, propeen en nog een
andere koolwaterstof ontstaan. Geef de naam van de andere koolwaterstof die ontstaat.
C12H26(l) → C5H12(l) + C3H6(g) + C4H8(g)
Er wordt ook buteen gevormd.
c Ook uit het kraken van de gasoliefractie kan extra benzine worden verkregen. Tijdens het
kraken wordt de koolwaterstof C20H42(l) omgezet in octaan en nog een andere koolwaterstof.
De vergelijking is:
C20H42(l) → C8H18(l) + 2 CxHy(l).
Geef de molecuulformule van de tweede koolwaterstof die ontstaat.
Vóór de pijl staan 20 C-atomen en 42 H-atomen. Voor twee moleculen CxHy blijven
20 − 8 = 12 C-atomen en 42 − 18 = 24 H-atomen over. Deze atomen moeten over twee
moleculen worden verdeeld: x =
koolwaterstof is C6H12(l).
12
2
= 6 en y =
24
2
= 12. De molecuulformule van de tweede
7
Alkenen en halogenen
Beantwoord de volgende vragen.
a Alkenen kunnen reageren met halogenen. Zo reageert bijvoorbeeld propeen met chloor tot
1,2-dichloorpropaan.
Geef de reactievergelijking in structuurformules tussen propeen en chloor.
b
In figuur 2 zie je de structuurformule van een isomeer van het gevormde 1,2-dichloorpropaan.
Leg uit of deze isomeer van 1,2-dichloorpropaan ook kan ontstaan bij de additie van chloor
aan propeen.
Nee, want de Cl-atomen binden aan de C-atomen waartussen de dubbele binding aanwezig
is. En dat is tussen het eerste en het tweede C-atoom. Dus er wordt geen Cl-atoom
gebonden aan het derde C-atoom.
89
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
8
Additiereactie
Bij de additiereactie van broom aan een alkeen ontstaat 2,3-dibroombutaan (figuur 3).
Uit welk alkeen als beginstof is dit additieproduct ontstaan? Licht je antwoord toe.
De koolstofketen bestaat uit vier C-atomen. Dus het alkeen is buteen. De broomatomen zijn
gebonden aan het tweede en het derde C-atoom in de keten. Dus op die positie zat de
dubbele binding in buteen. Het plaatsnummer van de dubbele C=C-binding is dus 2.
De systematische naam van het alkeen is dus but-2-een.
9
Substitutie van propaan
Bij substitutie van chloor aan propaan kunnen verschillende structuren ontstaan.
Teken de structuurformules van alle isomeren die kunnen ontstaan bij de substitutie van twee Hatomen van propaan door twee Cl-atomen. Geef van elke verbinding de systematische naam.
Er zijn vier structuren mogelijk:
10
Nieuwe kunststof voor kauwgom
De gombasis van bubblegum is een synthetische rubber. In plaats van polyisobuteen dat wordt
gemaakt van isobutyleen, kan een nieuwe kunststof worden verwerkt. Chemici verwachten dat
deze nieuwe kunststof zich gemakkelijker laat verwijderen door hogedrukreiniging met water.
Deze nieuwe kunststof wordt gesynthetiseerd uit butenylalcohol.
butenylalcohol
isobutyleen
a
Leg uit voor zowel isobutyleen als butenylalcohol of de stof een alkeen is.
Isobutyleen is een koolwaterstof met één dubbele binding. De formule voldoet aan C nH2n.
Isobutyleen is dus een alkeen.
Butenylalcohol is geen alkeen. Behalve koolstof en waterstof is er ook zuurstof aanwezig. De
formule van butenylalcohol voldoet daarom niet aan de algemene formule van alkenen:
CnH2n.
90
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
b
Isobutyleen kan worden gevormd door kraken van aardolie. Het komt voor in de lichte
gasvormige C4-fractie van een kraker. Deze stroom bevat naast isobutyleen ook nog andere
koolwaterstoffen met vier koolstofatomen.
Geef de reactievergelijking voor het kraken van C24H50(l), waarbij isobutyleen en nog twee
andere koolwaterstoffen met vier koolstofatomen ontstaan. Gebruik structuurformules voor de
drie producten die ontstaan.
Een voorbeeld van een goed antwoord:
c
Butaan en isobutyleen hebben verschillende kookpunten.
Welke van deze twee stoffen zal het hoogste kookpunt hebben?
Butaan is een onvertakt molecuul. De moleculen kunnen elkaar daardoor heel dicht naderen.
Daardoor is de afstand tussen de moleculen klein. Hierdoor is de vanderwaalsbinding sterk.
Isobutyleen is een vertakt molecuul. De afstand tussen de moleculen is dan groter. Daardoor
is de vanderwaalsbinding minder sterk.
Door een sterkere vanderwaalsbinding neemt op macroniveau het kookpunt toe.
Butaan zal dus een hoger kookpunt hebben dan butyleen.
De kookpunten van de stoffen in deze fractie liggen heel dicht bij elkaar. Daardoor is het
moeilijk om isobutyleen te scheiden van de andere stoffen. Daarom laat men het gasmengsel
reageren met water via een additiereactie. De ontstane producten hebben wel een afwijkend
kookpunt, waardoor scheiding van het product van isobutyleen door destillatie kan
plaatsvinden. Als laatste stap wordt na de scheiding aan het product weer water onttrokken,
waardoor isobutyleen in zuivere vorm wordt verkregen.
Geef de twee mogelijke producten van de additie van water aan isobutyleen.
d
e
Welke functionele groepen komen voor in een molecuul butenylalcohol?
een dubbele binding en een hydroxylgroep
Kunststoffen ontstaan als alkenen met andere alkenen reageren. Hierbij addeert bijvoorbeeld een
isobutyleenmolecuul aan een ander isobutyleenmolecuul. Neem je een groot aantal
isobutyleenmoleculen, dan wordt er een heel lange keten isobutyleenmoleculen gevormd. Deze
keten heet een polymeer en de naam van het polymeer van isobutyleen is polyisobuteen.
Als drie isobutyleenmoleculen reageren tot een stukje keten van een polyisobuteenmolecuul, dan
kan de reactievergelijking als volgt worden weergegeven:
De rest van de polymeerketen wordt als ~ weergegeven. Dit type reactie wordt
additiepolymerisatie genoemd.
91
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
f
g
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
Leg uit waarom gekozen is voor de naam additiepolymerisatie.
Het is een additiereactie, want de dubbele binding verdwijnt tussen de isobuteenmoleculen.
De reactie vindt heel vaak plaats en leidt tot een polymeer. Polymerisatiereactie zal een
naam zijn voor zo’n soort reactie. Additiepolymerisatie is dan helemaal goed gekozen: een
polymerisatiereactie door additie.
Het butenylalcohol laat men polymeriseren tot kunststof. In figuur 4 zie je een stukje van de
structuurformule van deze kunststof met daarin drie eenheden butenylalcohol getekend.
Chemici verwachten dat deze kunststof zich gemakkelijker laat verwijderen door een
hogedrukreiniger met water dan polyisobuteen.
Leg uit aan de hand van de structuurformules van polyisobuteen en polybutenylalcohol
waarom chemici dat verwachten.
De polyisobuteenmoleculen zijn hydrofoob. Daardoor is de stof polyisobuteen onoplosbaar in
water. In polybutenylalcohol zijn veel hydroxylgroepen aanwezig en die groepen kunnen Hbruggen vormen met watermoleculen. Daardoor is te verwachten dat deze kunststof beter in
water zal oplossen dan polyisobuteen.
92
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
4 Condensatie en hydrolyse
OPDRACHTEN
1
Estervorming
Estervorming is belangrijk voor de geurstoffenindustrie.
Welke twee uitspraken hebben betrekking op een estervormingsreactie?
A Een van de beginstoffen is een amine.
B Een van de beginstoffen is een organisch zuur.
C Er ontstaat vaak water.
D Vóór de reactiepijl staan twee stoffen, ná de reactiepijl één.
Bij een estervormingsreactie reageert een organisch zuur met een alcohol. Hierbij ontstaan
een klein molecuul, vaak water, en een ester.
A
Een ester bevat geen stikstofatomen.
D
Er ontstaat een ester en water.
2
Structuren van karakteristieke groepen
Er is in dit hoofdstuk een aantal karakteristieke groepen behandeld. Hierna staan enkele
structuurformules. Geef per structuurformule aan welke karakteristieke groep aanwezig is.
f
a
zuurgroep (twee keer)
amidegroep
b
g
aminegroep
c
estergroep
amidegroep
d
hydroxylgroep
e
estergroep
93
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
3
Condensatie
Condensatiereacties komen veel voor in de biochemie.
Verbind de juiste termen met elkaar.
A Bij hydrolyse van deze stof ontstaat een carbonzuur
en een alcohol.
B Ontstaat bij condensatiereacties tussen meerdere
aminozuren.
C Ontstaat bij condensatiereacties van een
alkaanamine en carbonzuur.
D Ontstaat bij vrijwel alle soorten condensatiereacties.
1 eiwit
A=2
2 ester
B=1
3 peptide
C=3
4 water
D=4
4
Reacties herkennen
Esters worden gevormd door een alcohol te laten reageren met een zuur. Bij amiden reageert het
zuur met een amine. Zo zijn er in dit hoofdstuk nog meer soorten reacties behandeld.
Geef de reactievergelijking in structuurformules voor de vorming van de volgende stoffen en geef
aan wat voor soort reactie er plaatsvindt.
a het reactieproduct van methaanamine en ethaanzuur
condensatiereactie (amidevorming)
b
het reactieproduct van hex-2-een met chloor
additiereactie
c
het reactieproduct van ethanol en ethaanzuur
condensatiereactie (estervorming)
d
het reactieproduct van ethaan met broom in het licht
substitutiereactie
e
het reactieproduct van water met methylpropanoaat
hydrolysereactie
94
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
5
Esters en carbonzuren
Esters en carbonzuren zijn isomeren van elkaar. De stoffen zijn echter eenvoudig te scheiden met
behulp van destillatie, omdat de kookpunten van de stoffen veel verschillen. De kookpunten van
carbonzuren zijn namelijk veel hoger dan je op basis van de massa van de moleculen zou
verwachten. De kookpunten van esters komen wel overeen met wat je zou verwachten op grond
van hun massa.
Zo heeft de ester ethylethanoaat, C4H8O2, een kookpunt van 77,1 °C. De molaire massa van
ethylethanoaat is 88,12 g mol−1. Butaanzuur, een isomeer van ethylethanoaat, heeft een kookpunt
van 163,5 °C. Hexaan, met een molaire massa van 86,2 g mol−1, heeft een kookpunt van 69 °C.
a Leg uit op microniveau waarom het kookpunt van ethylethanoaat een vergelijkbaar kookpunt
heeft met hexaan, maar een veel lager kookpunt dan butaanzuur.
Een ester heeft geen –OH-groepen, waarmee waterstofbruggen kunnen worden gevormd
met andere estermoleculen. Daardoor wordt het kookpunt niet extra verhoogd. Er zijn alleen
maar vanderwaalskrachten tussen de estermoleculen en daarom komt het kookpunt overeen
met het alkaan met ongeveer dezelfde molaire massa. Bij het carbonzuur kunnen wel
waterstofbruggen tussen de carbonzuurmoleculen worden gevormd vanwege de aanwezige
–OH-groep in het molecuul, waardoor het kookpunt een stuk hoger ligt.
b Tijdens de vorming van een ester ontstaan twee lagen, waarbij de onderste laag water bevat.
Leg uit in welke laag de ester aanwezig is.
De ester zal in de bovenste laag aanwezig zijn. De ester mengt slecht met water, omdat er
geen –OH-groepen aanwezig zijn in het molecuul die H-bruggen kunnen vormen met de
watermoleculen.
6
Bruistablet
Wanneer je hoofdpijn hebt of pijn hebt door een ontsteking, kun je een aspirientje innemen.
Aspirientjes bevatten de stof acetylsalicylzuur:
[OLY]
Acetylsalicylzuur is een ester. In het maag-darmkanaal wordt de ester gedeeltelijk
gehydrolyseerd.
Geef de reactievergelijking van deze hydrolyse. Noteer daarin de organische deeltjes in
structuurformules.
95
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
7
Interne condensatie
Sommige condensatiereacties vinden plaats binnen één molecuul. Dit is een interne condensatie.
Zo kan er een interne ester worden gevormd als in de beginstructuur een –OH-groep en een –
COOH-groep aanwezig zijn. Er ontstaat dan water. Het molecuul vormt dan een cyclische
verbinding door middel van de estergroep.
Uit welke stof kan door een condensatiereactie de volgende verbinding ontstaan?
[OLY]
()
A
()
B
()
C
() D
A
B
C
D
Er is alleen één C=O-groep aanwezig, maar het product bevat twee C=O-groepen.
Deze structuur bevat te weinig koolstofatomen.
Hier is geen een C=O-groep aanwezig, terwijl het product er twee heeft.
Als pentaandizuur anders wordt gepositioneerd, komt de –OH-groep van het ene zuur
bij de –OH-groep van de andere zuurgroep en kan via een condensatiereactie het
product ontstaan (zie de figuur).
96
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
EINDOPDRACHT
8
Veresterde kauwgom
Kauwgom bevat allerlei zoetstoffen en geurstoffen. Deze stoffen zijn allemaal producten van
condensatiereacties. Een kunstmatige zoetstof die in kauwgom wordt gebruikt, is aspartaam.
Aspartaam is tweehonderd keer zoeter dan gewone suiker. Daardoor heb je maar heel weinig
nodig om het product zoet te laten smaken en het levert vrijwel geen energie.
a
b
c
Welke karakteristieke groepen herken je in het aspartaammolecuul? Omcirkel de groep die je
herkent, nummer deze en maak een lijstje met nummers en de bijbehorende naam van de
groep.
1
carbonzuur
2
amine
3
amide of peptide
4
ester
Er zijn verschillende soorten karakteristieke groepen die het product zijn van een
condensatiereactie.
Geef de nummers van de groepen in opdracht a, die een gevolg zijn van een
condensatiereactie.
Een juist antwoord kan er als volgt uitzien:
3
amide of peptide (van amine en carbonzuur)
4
ester (van alcohol en carbonzuurgroep)
Geef de structuurformules van de drie beginstoffen van deze condensatiereactie waaruit
aspartaam kan worden gevormd.
De structuur wordt verbroken door hydrolyse. Er ontstaan telkens een zuur en een alcohol of
een zuur en een amine.
Rechts zie je de drie structuren van de stoffen die ontstaan.
97
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
d
e
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
Aspartaam wordt afgebroken in je lichaam. Dit wordt ook wel verbranding genoemd.
Welke producten zullen ontstaan bij de verbranding van aspartaam?
koolstofdioxide (CO2) en water (H2O)
Naast een zoete smaak hebben veel kauwgoms een fruitachtige smaak. Veelgebruikte
smaakstoffen in kauwgom zijn amylacetaat en isoamylacetaat. Amylacetaat ruikt naar peren
en appel; het wordt gemaakt uit de reactie van azijnzuur met pentaan-1-ol.
Geef de structuurformule van amylacetaat.
f
Isoamylacetaat wordt wellicht nog wel het meest gebruikt in kauwgom. Als isoamylacetaat
wordt gehydrolyseerd, ontstaan er twee stoffen.
Geef de structuurformules van deze stoffen.
g
Vergelijk de structuurformules en de molecuulformules van isoamylacetaat en amylacetaat
met elkaar.
Wat zijn isoamylacetaat en amylacetaat van elkaar?
isomeren
98
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
© Uitgeverij Malmberg
Uitwerkingen
4 havo
De biodieselfabriek
OPDRACHTEN
1
Vliegtuigbrandstof
Neste produceert onder andere duurzame vliegtuigbrandstof. Voor deze productie wordt
gebruikgemaakt van hernieuwbare en duurzame grondstoffen en residu van ruwe materialen.
Neste gebruikt bijvoorbeeld frituurvet, dierlijk vet en vet uit vis afkomstig uit de
voedingsmiddelenindustrie. Daarbij moet de grondstof duurzaam zijn geproduceerd.
a Leg uit waarom dierlijk vet een hernieuwbare grondstof kan zijn.
Dieren kunnen steeds opnieuw worden gefokt. Als de dieren tijdens hun leven voedsel eten
dat duurzaam is geproduceerd, dan is het dierlijke vet ook duurzaam.
b Neste geeft aan dat het geen gebruikmaakt van plantaardige olie, zoals palmolie.
Noem een nadeel van het gebruik van plantaardige olie als palmolie.
Plantaardige oliën kunnen ook worden gebruikt als voedsel voor mensen in de
voedingsindustrie. Daardoor wordt de vraag naar deze oliën groter en zou de prijs van
voedsel kunnen stijgen. Voor landen met een tekort aan voedsel, die afhankelijk zijn van
import van voedsel, is dit nadelig.
2
Biodiesel
Vanuit de milieubeweging is er kritiek op producenten van biodiesel, omdat dit een werkelijke
energietransitie in de weg zou staan. Biodiesel zou diesel een groen imago verschaffen, terwijl er
nooit voldoende biodiesel gefabriceerd zal kunnen worden om alle fossiele brandstoffen te
vervangen. Biodieselfabrikanten betogen dat zij juist bijdragen aan een duurzamere oplossing
tijdens de overgangsfase, omdat er momenteel nog geen echt alternatief is.
Vind jij dat de overheid moet investeren in biodiesel of juist het geld moet reserveren voor
onderzoek naar een echt duurzaam alternatief? Motiveer je antwoord.
Argumenten tegen biodiesel
Investeren in biodiesel vertraagt de ontwikkeling van andere typen motoren.
Biodiesel zorgt nog steeds voor emissies, zoals NOx en fijnstof.
Niet alle grondstoffen voor biodiesel zijn duurzaam. Investeren in biodiesel stimuleert de kap
van regenwoud voor palmolieplantages.
Argumenten voor biodiesel
Biodiesel verlaagt direct de CO2-uitstoot. Er is geen tijd om langer te wachten op een beter
alternatief.
De grondstoffen voor biodiesel zijn nu afvalstromen. Waarom zou je die niet inzetten als
brandstof, ook al is het geen totaaloplossing?
Voor sommige toepassingen blijven nu eenmaal vloeibare brandstoffen nodig. Dan kun je er
maar beter een duurzaam alternatief voor ontwikkelen.
99
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)
lOMoARcPSD|45806174
Nova
H3 Organische chemie
Uitwerkingen
© Uitgeverij Malmberg
4 havo
3
Chemisch technoloog
Je weet nu meer over de rol van een chemisch ingenieur bij de ontwikkeling van een nieuwe
chemische fabriek. Daarnaast is in een bestaande fabriek een chemisch ingenieur bezig om
problemen in het productieproces op te lossen en aan te passen, zodat het proces efficiënter
wordt. Zowel om een betere opbrengst te krijgen maar ook om grondstoffen beter te benutten en
minder emissie te krijgen.
Welke aspecten van het werk van een chemisch ingenieur spreken je aan? En welke juist niet?
Voorbeelden van aspecten:
Werken in een fabriek is vies werk.
Werken in een fabriek is lekker concreet, je ziet meteen resultaat.
Technische oplossingen zoeken voor technische problemen is creatief werk.
Je werkt samen met mensen van veel verschillende opleidingsniveaus.
Het is verantwoordelijk werk met echte veiligheidsrisico’s.
100
Gedownload door Maarten Van Daalen (maartenvandaalen056@gmail.com)