Chemie S1
Hoofdstuk 1: Mengen en scheiden
1.1 Chemie
De chemische wetenschap is zo uitgebreid dat er verschillende richtingen bestaan:
- Analytische chemie: chemische metingen, gehaltes en
concentraties
- Organische Chemie: koolstofchemie
- Fysische chemie: natuurkundige kant
- Biochemie: levende organismen
- Anorganische chemie: onderzoekt bouw en
eigenschappen van metalen, oxiden, zuren, zouten, …
(geen koolstoffen)
1.2 Chemische reacties
chemische reactie (bv. branden van een kaars, aardappelen koken)
▪ = een stof wordt omgezet in andere stoffen
▪ Eigenschappen van de reagerende stoffen verdwijnen
▪ Er ontstaan nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen → chemische eigenschappen
Fysische verschijnselen
▪ Stof is veranderd, soms zelfs verdwenen
▪ Chemische structuur = onveranderd gebleven
▪ Geen nieuwe stof ontstaan.
1.3 Toestand van de stoffen: aggregatie overgangen
Elke stof kan in principe in drie aggregatietoestanden
voorkomen:
vast, vloeibaar en gasvormig.
→ hangt af van de temperatuur, druk en de
aantrekkingskracht tussen de deeltjes.
1
, 1.3.1 Aggregatietoestanden van materie
vaste stof vloeistof gas
cohesie sterke cohesie zwakkere cohesie geen cohesie
afstand tussen de moleculen zéér klein klein zeer groot
vorm eigen vorm vorm van het recipiënt vorm van het recipiënt
volume vast volume vast volume neemt volume van recipiënt
aan
temperatuur- en volume is weinig t- en p- volume is weinig t- en p- volume is sterk t- en p-
drukafhankelijkheid van het afhankelijk afhankelijk afhankelijk
volume
1.4 Mengsel en zuivere stoffen
Een stof noemen we zuiver als alle deeltjes van de stof hetzelfde zijn. Er zijn geen vreemde deeltjes.
In de natuur komt dit niet veel voor. Stoffen zijn vrijwel altijd gemengd met andere stoffen.
Voorbeeld: Zuiver water bestaat uitsluitend uit watermoleculen
Mengsel = stof bevat verschillende andere componenten
1.4.1 Soorten mengsels
We noemen een mengsel pas homogeen als de stoffen als kleinste deeltjes volkomen gemend zijn.
Een homogeen mengsel heeft in ieder punt dezelfde samenstelling.
Voorbeelden: Lucht, oppervlaktewater, cola, thee
Een mengsel is heterogeen als niet ieder punt dezelfde samenstelling heeft. Er zijn dan grensvlakken
in het mengsel. Bijvoorbeeld een korreltje vaste stof in vloeistof. Heterogene mengsels komen veel
voor.
Voorbeelden: sinaasappelsap (vloeistof en vaste vezeltjes), grond (water, zandkorrels en plantaardig
vast materiaal)
1.4.2 Oplossingen
- Ware oplossing: deeltjes zijn heel klein (<1nm) (bv suikeroplossingen, zoutoplossingen)
- Colloïdale oplossing: grotere deeltjes, maar niet te zien met gewone microscoop (bv melk).
Colloïdale oplossingen verstrooien het licht dat er op valt. Ze zijn daardoor troebel.
- Suspensie: Nog grotere deeltjes die met microscoop of soms blote oog te zien zijn. Suspensies
bestaan uit grotere en zwaardere deeltjes waardoor de deeltjes gemakkelijk bezinken. Ze laten
zich dmv filtratie gemakkelijker vd vloeistof scheiden.
- Emulsie: een vloeistof die niet in het oplosmiddel oplost. Een emulsie bestaat uit
vloeistofdruppeltjes, verdeeld in een andere vloeistof. (bv oliën of vetten verdeeld in water of
omgekeerd, mayonaise bv)
2
, 1.5 Scheiden van mengsels
Materie bestaat uit zuivere of gemengde stoffen. De meeste materie bestaat uit mengsels. Om zuivere
stoffen te verkrijgen moet een mengsel gescheiden worden
Zo is het vaak nodig voor een chemische meting de stoffen van elkaar te scheiden. We doen dat met
fysische scheidingstechnieken. ‘Fysisch’ omdat we gebruik maken van verschillen in fysische
eigenschappen van de stoffen.
De fysische eigenschappen die hier gebruikt kunnen worden zijn:
▪ Dichtheid
▪ Kookpunt
▪ Vluchtigheid
▪ Aanhechting
▪ Grootte van de deeltjes
De belangrijkste technieken die gebruikt worden om mengsels te scheiden zijn:
BEZINKEN EN CENTRIFUGEREN
Een stof bezinkt als hij niet oplost en als hij zwaarder is dan
het oplosmiddel (zijn dichtheid is hoger dan die van het
oplosmiddel). Is het verschil in dichtheid niet groot genoeg,
dan moeten we centrifugeren.
In de centrifuge brengen we een buisjes met vloeistof. Door
een hoge draaisnelheid ontstaan een centrifugale versnelling
die groter is dan de gewone zwaartekrachtversnelling. De
zware deeltjes belanden daardoor op de bodem.
Centrifuge
KRISTALLISEREN (INDAMPEN)
Door de verlaging van temperatuur of toevoegen van oplosmiddel is het soms mogelijk een opgeloste stof minder
oplosbaar te maken, zodat hij uitkristalliseert.
3
, DESTILLEREN
Bij destillatie verdampt de meest vluchtige stof en
condenseert weer in de koeler.
EXTRACTIE
Bij extractie schudden we 2 niet mengbare vloeistoffen. De
opgeloste stoffen zitten daarna in de laag waarin ze het beste
oplossen.
ADSORPTIE
Als een stof goed hecht aan actieve koolstof, kunnen we deze verwijderen door middel van adsorptie. Adsorptie wil zeggen
dat de deeltjes hechten aan de actieve kool. Na filtratie blijven de koolstof en de verwijderde componenten in het filter.
FILTRATIE
kleine deeltjes gaan door het filter heen, grote deeltjes blijven
achter. Er bestaan filters in allerlei maten en soorten.
DIALYSE
Dialyse is de scheiding door een membraam: heel kleine
deeltjes gaan er door, iets grotere blijven achter.
CHROMATOGRAFIE
Bij dunne laag chromatografie laten we een vloeistof (eluens)
door de laag lopen. Goed oplosbare stoffen (die weinig aan
de drager hechten) gaan mee met het eluens. Andere stoffen
blijven meer of minder achter. Zo worden ze gescheiden.
4
Hoofdstuk 1: Mengen en scheiden
1.1 Chemie
De chemische wetenschap is zo uitgebreid dat er verschillende richtingen bestaan:
- Analytische chemie: chemische metingen, gehaltes en
concentraties
- Organische Chemie: koolstofchemie
- Fysische chemie: natuurkundige kant
- Biochemie: levende organismen
- Anorganische chemie: onderzoekt bouw en
eigenschappen van metalen, oxiden, zuren, zouten, …
(geen koolstoffen)
1.2 Chemische reacties
chemische reactie (bv. branden van een kaars, aardappelen koken)
▪ = een stof wordt omgezet in andere stoffen
▪ Eigenschappen van de reagerende stoffen verdwijnen
▪ Er ontstaan nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen → chemische eigenschappen
Fysische verschijnselen
▪ Stof is veranderd, soms zelfs verdwenen
▪ Chemische structuur = onveranderd gebleven
▪ Geen nieuwe stof ontstaan.
1.3 Toestand van de stoffen: aggregatie overgangen
Elke stof kan in principe in drie aggregatietoestanden
voorkomen:
vast, vloeibaar en gasvormig.
→ hangt af van de temperatuur, druk en de
aantrekkingskracht tussen de deeltjes.
1
, 1.3.1 Aggregatietoestanden van materie
vaste stof vloeistof gas
cohesie sterke cohesie zwakkere cohesie geen cohesie
afstand tussen de moleculen zéér klein klein zeer groot
vorm eigen vorm vorm van het recipiënt vorm van het recipiënt
volume vast volume vast volume neemt volume van recipiënt
aan
temperatuur- en volume is weinig t- en p- volume is weinig t- en p- volume is sterk t- en p-
drukafhankelijkheid van het afhankelijk afhankelijk afhankelijk
volume
1.4 Mengsel en zuivere stoffen
Een stof noemen we zuiver als alle deeltjes van de stof hetzelfde zijn. Er zijn geen vreemde deeltjes.
In de natuur komt dit niet veel voor. Stoffen zijn vrijwel altijd gemengd met andere stoffen.
Voorbeeld: Zuiver water bestaat uitsluitend uit watermoleculen
Mengsel = stof bevat verschillende andere componenten
1.4.1 Soorten mengsels
We noemen een mengsel pas homogeen als de stoffen als kleinste deeltjes volkomen gemend zijn.
Een homogeen mengsel heeft in ieder punt dezelfde samenstelling.
Voorbeelden: Lucht, oppervlaktewater, cola, thee
Een mengsel is heterogeen als niet ieder punt dezelfde samenstelling heeft. Er zijn dan grensvlakken
in het mengsel. Bijvoorbeeld een korreltje vaste stof in vloeistof. Heterogene mengsels komen veel
voor.
Voorbeelden: sinaasappelsap (vloeistof en vaste vezeltjes), grond (water, zandkorrels en plantaardig
vast materiaal)
1.4.2 Oplossingen
- Ware oplossing: deeltjes zijn heel klein (<1nm) (bv suikeroplossingen, zoutoplossingen)
- Colloïdale oplossing: grotere deeltjes, maar niet te zien met gewone microscoop (bv melk).
Colloïdale oplossingen verstrooien het licht dat er op valt. Ze zijn daardoor troebel.
- Suspensie: Nog grotere deeltjes die met microscoop of soms blote oog te zien zijn. Suspensies
bestaan uit grotere en zwaardere deeltjes waardoor de deeltjes gemakkelijk bezinken. Ze laten
zich dmv filtratie gemakkelijker vd vloeistof scheiden.
- Emulsie: een vloeistof die niet in het oplosmiddel oplost. Een emulsie bestaat uit
vloeistofdruppeltjes, verdeeld in een andere vloeistof. (bv oliën of vetten verdeeld in water of
omgekeerd, mayonaise bv)
2
, 1.5 Scheiden van mengsels
Materie bestaat uit zuivere of gemengde stoffen. De meeste materie bestaat uit mengsels. Om zuivere
stoffen te verkrijgen moet een mengsel gescheiden worden
Zo is het vaak nodig voor een chemische meting de stoffen van elkaar te scheiden. We doen dat met
fysische scheidingstechnieken. ‘Fysisch’ omdat we gebruik maken van verschillen in fysische
eigenschappen van de stoffen.
De fysische eigenschappen die hier gebruikt kunnen worden zijn:
▪ Dichtheid
▪ Kookpunt
▪ Vluchtigheid
▪ Aanhechting
▪ Grootte van de deeltjes
De belangrijkste technieken die gebruikt worden om mengsels te scheiden zijn:
BEZINKEN EN CENTRIFUGEREN
Een stof bezinkt als hij niet oplost en als hij zwaarder is dan
het oplosmiddel (zijn dichtheid is hoger dan die van het
oplosmiddel). Is het verschil in dichtheid niet groot genoeg,
dan moeten we centrifugeren.
In de centrifuge brengen we een buisjes met vloeistof. Door
een hoge draaisnelheid ontstaan een centrifugale versnelling
die groter is dan de gewone zwaartekrachtversnelling. De
zware deeltjes belanden daardoor op de bodem.
Centrifuge
KRISTALLISEREN (INDAMPEN)
Door de verlaging van temperatuur of toevoegen van oplosmiddel is het soms mogelijk een opgeloste stof minder
oplosbaar te maken, zodat hij uitkristalliseert.
3
, DESTILLEREN
Bij destillatie verdampt de meest vluchtige stof en
condenseert weer in de koeler.
EXTRACTIE
Bij extractie schudden we 2 niet mengbare vloeistoffen. De
opgeloste stoffen zitten daarna in de laag waarin ze het beste
oplossen.
ADSORPTIE
Als een stof goed hecht aan actieve koolstof, kunnen we deze verwijderen door middel van adsorptie. Adsorptie wil zeggen
dat de deeltjes hechten aan de actieve kool. Na filtratie blijven de koolstof en de verwijderde componenten in het filter.
FILTRATIE
kleine deeltjes gaan door het filter heen, grote deeltjes blijven
achter. Er bestaan filters in allerlei maten en soorten.
DIALYSE
Dialyse is de scheiding door een membraam: heel kleine
deeltjes gaan er door, iets grotere blijven achter.
CHROMATOGRAFIE
Bij dunne laag chromatografie laten we een vloeistof (eluens)
door de laag lopen. Goed oplosbare stoffen (die weinig aan
de drager hechten) gaan mee met het eluens. Andere stoffen
blijven meer of minder achter. Zo worden ze gescheiden.
4
