H1: Basisconcepten en chemische reacties.
1.1 De bouwstenen van de materie: atomen
1.1.1 Elementaire deeltjes, atoomnummer en massagetal
Een atoom is opgebouwd uit een positieve kern omgeven door negatief geladen deeltjes, elektroden
De kern is opgebouwd uit nucleonen. Er zijn twee soorten: protonen en neutronen. Samen met de
elektronen worden ze elementaire deeltjes genoemd
In een neutraal atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen zodat de negatieve en positieve
ladingen elkaar compenseren
Alle atomen met eenzelfde aantal protonen in de kern vormen samen één element. Dit aantal protonen
noemt men het atoomnummer Z
De massa van een atoom wordt bepaald door het totaal aantal deeltjes in de kern. Daarom heet het totaal
aantal nucleonen, het massagetal A
De kernlading Z, en het massagetal worden aangegeven vóór het symbool van het atoom; Z onderaan, A
bovenaan
1.1.2 Isotopen, atoommassa en relatieve atoommassa
Atomen met eenzelfde atoomnummer Z, maar met verschillend massagetal A, heten isotopen.
De atoommassa van een element in zijn geheel, is het gewogen gemiddelde van de verschillende isotopen,
met als wegingsfactor het percentage natuurlijke abundantie
De relatieve atoommassa van een element is de verhouding van de atoommassa tot de
atoommassa-eenheid: Ar = atoommassa/1u
1.2 Stoffen
1. Covalente binding: binding tussen niet-metalen
2. Ionbinding: binding tussen een metaal en een
niet-metaal
3. Metaalbinding: binding tussen metalen
1.2.1 Indeling van de materie
Een zuivere stof bestaat uit 1 soort substantie
Een enkelvoudige zuivere stof is een stof waarin maar 1
soort atoom voorkomt
Een samengestelde zuivere stof of verbinding is uit
meerdere soorten atomen samengesteld, die covalent
gebonden zijn tot moleculen of ionair kunnen zijn
Een mengsel is opgebouwd uit verschillende soorten
substanties
1
,1.3 Hoeveelheid en samenstelling van materie
1.3.1 De mol
1 mol = 6,022 x 1023 deeltjes en NA = 6,022 x 1023 mol-1
M = Ar x 1,66 x 10-27 kg x NA (mol-1)
1.3.2 Moleculemassa en molaire massa
Uit de chemische formule van een stof en de atoommassa’s van de samenstellende atomen, kan de
formule- of molecuulmassa berekend worden. Dit is de massa van een formule-eenheid of molecule in
eenheden u, en is gelijk aan de som van de massa’s van de samenstellende stoffen
De relatieve molecuulmassa Mr is de som van de relatieve atoommassa’s van alle atomen die in een
molecule aanwezig zijn
1.3.3 Verhoudingsformules en brutoformules of moleculeformules
Om de brutoformule van moleculen te bepalen, moet de samenstelling in gewichtsprocenten van de
beschouwde verbinding bepaald worden. Hieruit kan met de relatieve atomaire massa’s, de
aantallenverhouding van de atomen in de moleculen berekend worden
De eenvoudigste formule die je krijgt is de minimale formule. Als de relatieve moleculemassa bekend is,
kan de brutoformule bepaald worden
1.4 Gassen
1.4.1 Gaswetten
Het verband tussen druk (p), temperatuur (T) en volume (V) ligt voor n mol van ieder gas vast in de ideale
gaswet: pV = nRT
Gasconstante R = 8,314 J.mol-1.K-1
In een gasmengsel is de totale druk gelijk aan de som van de partiële drukken van alle aanwezige gassen
1.4.2 Volume van een mol gas of het molair volume van een gas
Onder normale omstandigheden (T = 273 K, p = 1,013 bar) bedraagt het volume van een mol gas 22,4 liter.
Het molair volume van een gas kan berekend worden uit zijn dichtheid. We kunnen de molaire massa van
een onbekend gas afleiden uit zijn dichtheid onder normale omstandigheden en het molair gasvolume:
ρ = m/Ven m = n*M en V = 22,4 L mol-1 x n
-1
Dus ρ = (n*M)/(22,4 L mol x n) en dus M = 22,4 L mol-1 x ρ
1.5 De opgeloste toestand
1.5.1 Concentraties van oplossingen
Oplosmiddel/solvent = de stof die in de grootste hoeveelheid aanwezig is
2
,Opgeloste stof = stof of stoffen die in een kleinere hoeveelheid aanwezig is
De concentratie van een oplossing geeft de verhouding weer van de hoeveelheid opgeloste stof tot de
hoeveelheid oplossing of oplosmiddel
Massa-volume procent: mV% → oplossingen van vaste stoffen in vloeistoffen
mV% is het aantal gram opgeloste stof per 100 ml oplossing
Volume-volume procent: VV% → oplossingen van vloeistoffen in vloeistoffen
VV% is het aantal ml opgeloste stof per 100 ml oplossing
Massa-massa procent: mm%
mm% is het aantal g opgeloste stof per 100 g oplossing
De massa van de oplossing is de som van de massa’s van opgeloste stof en het oplosmiddel
Molariteit: C
De molariteit, C, is het aantal mol per liter oplossing
Als n het aantal mol opgeloste stof is en Vopl het volume van de oplossing, dan is
De molariteit wordt uitgedrukt in mol per liter, mol L-1
Molfractie: X
De molfractie, X, is het aantal mol opgeloste stof gedeeld door het totaal aantal mol aanwezig
Indien er maar 2 componenten zijn, opgeloste stof (dissolutus) en oplosmiddel (solvent)
1.5.2 Analytische concentratie en evenwichtsconcentratie
De analytische concentratie (c) geeft het aantal mol per liter van de verbinding zoals ze geschreven wordt
met de molecuulformule of de verhoudingsformule. Deze concentratie is nuttig voor het noteren van het
recept voor de voorbereiding van de oplossing
De evenwichtsconcentratie (mol L-1) geeft het aantal mol per liter van elk species dat in oplossing
aanwezig is. Dit wordt voor elke substantie aangegeven door vierkante haken rond de formule
Indien echter de dissociatie volledig gebeurt, is de evenwichtsconcentratie van elk ion gelijk aan de
analytische concentratie, vermenigvuldigd met zijn voorgetal in de dissociatiereactie
1.6 Anorganische verbindingen
1.6.1 Namen en formules
Anorganische verbindingen zijn de verbindingen van alle elementen behalve koolstof. Er zijn 3 soorten:
- Binaire verbindingen, opgebouwd uit 2 elementen
- Ternaire verbindingen, opgebouwd uit 3 elementen
- Complexe verbindingen (hoeven we niet te kennen)
Binaire verbindingen
Meestal combineert een metaal M, met een niet-metaal X, waarbij waterstof H als een speciaal metaal en
zuurstof O als een speciaal niet-metaal beschouwd wordt. We hebben dus 4 bouwstenen
De naamgeving gebeurt als volgt:
3
, 1. Naam van het minst elektronegatieve element (metaal) + naam van het meest elektronegatieve
element (niet-metaal) + uitgang ide
2. Zuurstof wordt aangegeven met Ox, zwavel met sulf, stikstof met nitr, koolstof met carb en waterstof
met hydr
3. Het aantal wordt, enkel als verwarring mogelijk is, aangegeven met de prefixen: moni, di, tri, tetra,
penta, hexa, hepta, enz. voor de naam van het element
4. Soms wordt het oxidatiegetal van een metaal dat meerdere oxidatiegetallen heeft tussengevoegd in
de naam met een Romeins cijfer
1.6.2 Ternaire verbindingen
Ternaire verbindingen ontstaan door een combinatie van 3 van de 4 bouwstenen waarbij zuurstof telkens
inbegrepen is
De combinaties zijn: MOH (hydroxidebasen) HOX (oxo-zuren) MOX (zouten)
Hydroxidebasen
Naam van het metaal + hydroxide
De OH-groep wordt een hydroxide-groep genoemd en wordt ook in de naam opgenomen
Oxo-zuren en zouten
Oxo-zuren: waterstof + naam van het samengesteld ion
Zouten: metaal + naam van het samengesteld ion
De naam van het samengesteld ion is afhankelijk van het aantal zuurstofatomen dat aan het niet-metaal X
gebonden is
1. per + niet-metaal + aat 1 O meer
niet-metaal + aat normaal aantal O
niet-metaal + iet 1 O minder
hypo + niet-metaal + iet 2 O minder
2. S = sulf, N = nitr C = carbon
De meest voorkomende verbindingen zijn
BO33- boraat SO42- sulfaat
CO32 carbonaat ClO3- chloraat
-
NO3 nitraat BrO3- bromaat
3-
PO4 fosfaat IO3- jodaat
1.7 Chemische reacties en reactiestoichiometrie
1.7.1 Wat is een chemische reactie?
Bij een chemische reactie worden de reagentia, worden omgezet in nieuwe stoffen, de reactieproducten
Het is een proces waarbij een chemische verandering optreedt en dit vereist het breken van bestaande
chemische bindingen en het vormen van nieuwe bindingen. Niet elk verschijnsel waarbij bindingen
worden gebroken en nieuwe bindingen worden gevormd, is een chemische reactie. Bij fysische processen
blijven moleculen onveranderd, er wordt geen nieuwe soort stof gevormd. Enkel de interacties tussen de
moleculen wordt beïnvloed. Voorbeelden zijn: smelten, stollen, verdampen, …
1.7.2 Reactievergelijkingen en stoichiometrie
De chemische reactie wordt weergegeven in een chemische reactievergelijking.
4
1.1 De bouwstenen van de materie: atomen
1.1.1 Elementaire deeltjes, atoomnummer en massagetal
Een atoom is opgebouwd uit een positieve kern omgeven door negatief geladen deeltjes, elektroden
De kern is opgebouwd uit nucleonen. Er zijn twee soorten: protonen en neutronen. Samen met de
elektronen worden ze elementaire deeltjes genoemd
In een neutraal atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal protonen zodat de negatieve en positieve
ladingen elkaar compenseren
Alle atomen met eenzelfde aantal protonen in de kern vormen samen één element. Dit aantal protonen
noemt men het atoomnummer Z
De massa van een atoom wordt bepaald door het totaal aantal deeltjes in de kern. Daarom heet het totaal
aantal nucleonen, het massagetal A
De kernlading Z, en het massagetal worden aangegeven vóór het symbool van het atoom; Z onderaan, A
bovenaan
1.1.2 Isotopen, atoommassa en relatieve atoommassa
Atomen met eenzelfde atoomnummer Z, maar met verschillend massagetal A, heten isotopen.
De atoommassa van een element in zijn geheel, is het gewogen gemiddelde van de verschillende isotopen,
met als wegingsfactor het percentage natuurlijke abundantie
De relatieve atoommassa van een element is de verhouding van de atoommassa tot de
atoommassa-eenheid: Ar = atoommassa/1u
1.2 Stoffen
1. Covalente binding: binding tussen niet-metalen
2. Ionbinding: binding tussen een metaal en een
niet-metaal
3. Metaalbinding: binding tussen metalen
1.2.1 Indeling van de materie
Een zuivere stof bestaat uit 1 soort substantie
Een enkelvoudige zuivere stof is een stof waarin maar 1
soort atoom voorkomt
Een samengestelde zuivere stof of verbinding is uit
meerdere soorten atomen samengesteld, die covalent
gebonden zijn tot moleculen of ionair kunnen zijn
Een mengsel is opgebouwd uit verschillende soorten
substanties
1
,1.3 Hoeveelheid en samenstelling van materie
1.3.1 De mol
1 mol = 6,022 x 1023 deeltjes en NA = 6,022 x 1023 mol-1
M = Ar x 1,66 x 10-27 kg x NA (mol-1)
1.3.2 Moleculemassa en molaire massa
Uit de chemische formule van een stof en de atoommassa’s van de samenstellende atomen, kan de
formule- of molecuulmassa berekend worden. Dit is de massa van een formule-eenheid of molecule in
eenheden u, en is gelijk aan de som van de massa’s van de samenstellende stoffen
De relatieve molecuulmassa Mr is de som van de relatieve atoommassa’s van alle atomen die in een
molecule aanwezig zijn
1.3.3 Verhoudingsformules en brutoformules of moleculeformules
Om de brutoformule van moleculen te bepalen, moet de samenstelling in gewichtsprocenten van de
beschouwde verbinding bepaald worden. Hieruit kan met de relatieve atomaire massa’s, de
aantallenverhouding van de atomen in de moleculen berekend worden
De eenvoudigste formule die je krijgt is de minimale formule. Als de relatieve moleculemassa bekend is,
kan de brutoformule bepaald worden
1.4 Gassen
1.4.1 Gaswetten
Het verband tussen druk (p), temperatuur (T) en volume (V) ligt voor n mol van ieder gas vast in de ideale
gaswet: pV = nRT
Gasconstante R = 8,314 J.mol-1.K-1
In een gasmengsel is de totale druk gelijk aan de som van de partiële drukken van alle aanwezige gassen
1.4.2 Volume van een mol gas of het molair volume van een gas
Onder normale omstandigheden (T = 273 K, p = 1,013 bar) bedraagt het volume van een mol gas 22,4 liter.
Het molair volume van een gas kan berekend worden uit zijn dichtheid. We kunnen de molaire massa van
een onbekend gas afleiden uit zijn dichtheid onder normale omstandigheden en het molair gasvolume:
ρ = m/Ven m = n*M en V = 22,4 L mol-1 x n
-1
Dus ρ = (n*M)/(22,4 L mol x n) en dus M = 22,4 L mol-1 x ρ
1.5 De opgeloste toestand
1.5.1 Concentraties van oplossingen
Oplosmiddel/solvent = de stof die in de grootste hoeveelheid aanwezig is
2
,Opgeloste stof = stof of stoffen die in een kleinere hoeveelheid aanwezig is
De concentratie van een oplossing geeft de verhouding weer van de hoeveelheid opgeloste stof tot de
hoeveelheid oplossing of oplosmiddel
Massa-volume procent: mV% → oplossingen van vaste stoffen in vloeistoffen
mV% is het aantal gram opgeloste stof per 100 ml oplossing
Volume-volume procent: VV% → oplossingen van vloeistoffen in vloeistoffen
VV% is het aantal ml opgeloste stof per 100 ml oplossing
Massa-massa procent: mm%
mm% is het aantal g opgeloste stof per 100 g oplossing
De massa van de oplossing is de som van de massa’s van opgeloste stof en het oplosmiddel
Molariteit: C
De molariteit, C, is het aantal mol per liter oplossing
Als n het aantal mol opgeloste stof is en Vopl het volume van de oplossing, dan is
De molariteit wordt uitgedrukt in mol per liter, mol L-1
Molfractie: X
De molfractie, X, is het aantal mol opgeloste stof gedeeld door het totaal aantal mol aanwezig
Indien er maar 2 componenten zijn, opgeloste stof (dissolutus) en oplosmiddel (solvent)
1.5.2 Analytische concentratie en evenwichtsconcentratie
De analytische concentratie (c) geeft het aantal mol per liter van de verbinding zoals ze geschreven wordt
met de molecuulformule of de verhoudingsformule. Deze concentratie is nuttig voor het noteren van het
recept voor de voorbereiding van de oplossing
De evenwichtsconcentratie (mol L-1) geeft het aantal mol per liter van elk species dat in oplossing
aanwezig is. Dit wordt voor elke substantie aangegeven door vierkante haken rond de formule
Indien echter de dissociatie volledig gebeurt, is de evenwichtsconcentratie van elk ion gelijk aan de
analytische concentratie, vermenigvuldigd met zijn voorgetal in de dissociatiereactie
1.6 Anorganische verbindingen
1.6.1 Namen en formules
Anorganische verbindingen zijn de verbindingen van alle elementen behalve koolstof. Er zijn 3 soorten:
- Binaire verbindingen, opgebouwd uit 2 elementen
- Ternaire verbindingen, opgebouwd uit 3 elementen
- Complexe verbindingen (hoeven we niet te kennen)
Binaire verbindingen
Meestal combineert een metaal M, met een niet-metaal X, waarbij waterstof H als een speciaal metaal en
zuurstof O als een speciaal niet-metaal beschouwd wordt. We hebben dus 4 bouwstenen
De naamgeving gebeurt als volgt:
3
, 1. Naam van het minst elektronegatieve element (metaal) + naam van het meest elektronegatieve
element (niet-metaal) + uitgang ide
2. Zuurstof wordt aangegeven met Ox, zwavel met sulf, stikstof met nitr, koolstof met carb en waterstof
met hydr
3. Het aantal wordt, enkel als verwarring mogelijk is, aangegeven met de prefixen: moni, di, tri, tetra,
penta, hexa, hepta, enz. voor de naam van het element
4. Soms wordt het oxidatiegetal van een metaal dat meerdere oxidatiegetallen heeft tussengevoegd in
de naam met een Romeins cijfer
1.6.2 Ternaire verbindingen
Ternaire verbindingen ontstaan door een combinatie van 3 van de 4 bouwstenen waarbij zuurstof telkens
inbegrepen is
De combinaties zijn: MOH (hydroxidebasen) HOX (oxo-zuren) MOX (zouten)
Hydroxidebasen
Naam van het metaal + hydroxide
De OH-groep wordt een hydroxide-groep genoemd en wordt ook in de naam opgenomen
Oxo-zuren en zouten
Oxo-zuren: waterstof + naam van het samengesteld ion
Zouten: metaal + naam van het samengesteld ion
De naam van het samengesteld ion is afhankelijk van het aantal zuurstofatomen dat aan het niet-metaal X
gebonden is
1. per + niet-metaal + aat 1 O meer
niet-metaal + aat normaal aantal O
niet-metaal + iet 1 O minder
hypo + niet-metaal + iet 2 O minder
2. S = sulf, N = nitr C = carbon
De meest voorkomende verbindingen zijn
BO33- boraat SO42- sulfaat
CO32 carbonaat ClO3- chloraat
-
NO3 nitraat BrO3- bromaat
3-
PO4 fosfaat IO3- jodaat
1.7 Chemische reacties en reactiestoichiometrie
1.7.1 Wat is een chemische reactie?
Bij een chemische reactie worden de reagentia, worden omgezet in nieuwe stoffen, de reactieproducten
Het is een proces waarbij een chemische verandering optreedt en dit vereist het breken van bestaande
chemische bindingen en het vormen van nieuwe bindingen. Niet elk verschijnsel waarbij bindingen
worden gebroken en nieuwe bindingen worden gevormd, is een chemische reactie. Bij fysische processen
blijven moleculen onveranderd, er wordt geen nieuwe soort stof gevormd. Enkel de interacties tussen de
moleculen wordt beïnvloed. Voorbeelden zijn: smelten, stollen, verdampen, …
1.7.2 Reactievergelijkingen en stoichiometrie
De chemische reactie wordt weergegeven in een chemische reactievergelijking.
4
