SCHEIKUNDE
5 VWO | GYMNASIUM
UITWERKINGENBOEK
AUTEURS
I lse Landa
Joris S chouten
B as Zoon
EINDREDACTIE
A onne K erkstra
PRACTICUMBEGELEIDING
P eter V erw eij
MET DANK AAN
A . B reedv eld
M . Windmeijer
Tw eede editie
M almberg ’s-H ertogenbosch
w w w. nova-malmberg. nl
, Nova © Uitgeverij Malmberg
Inhoudsopgave
7 Zuren en basen
Tanderosie 3
1 Zure en basische oplossingen 4
2 Sterk en zwak 6
3 Bijzondere zuren en basen 10
4 Zuur-basereacties 12
5 Rekenen met zwakke zuren en basen 16
8 Ruimtelijke bouw van moleculen
Enzymen voor bio-ethanolproductie 22
1 Lewisstructuren 23
2 Ruimtelijke bouw 25
3 Cis-trans-isomerie 28
4 Spiegelbeeldisomerie 31
9 Redoxchemie
Slim elektriciteitsnetwerk 36
1 Elektronenoverdracht 37
2 Redoxreacties 39
3 Energie uit redoxreacties 46
4 Brandstofcellen 49
5 Batterijen en accu’s 53
10 Organische verbindingen
Geuren en smaken 58
1 Klassen van organische verbindingen 59
2 Reacties van alkanen, alkenen en alkynen 63
3 Condensatiereacties 66
4 Zuur-base- en redoxreacties 67
11 Reactiemechanismen
Titaan(IV)oxide, een alleskunner 71
1 Reactiemechanismen 72
2 Radicaalreacties 74
3 Nucleofiele substitutiereacties 76
4 Nucleofiele eliminatiereacties 79
5 Katalyse 81
2
, Nova © Uitgeverij Malmberg
H7 Zuren en basen
7 Zuren en basen
Tanderosie
Praktijk
1 a Bij een lagere pH bevinden zich meer H3 O+-ionen in het speeksel. Deze ionen reageren
gemakkelijk met OH−-ionen en in mindere mate ook met PO4 3−-ionen. Omdat twee ionsoorten uit
het mineralisatie-evenwicht worden weggenomen, verschuift mineralisatie-evenwicht meer naar de
kant van demineralisatie.
b Fosfaationen stimuleren het mineralisatieproces. Maar fosforzuur is een driewaardig zwak zuur,
waarbij nauwelijks fosfaationen worden gevormd. Het belangrijkste effect van opgelost fosforzuur
is dus daling van de pH, waardoor het mineralisatie-evenwicht naar de kant van de demineralisatie
verschuift.
c Koolzuurhoudende dranken bevatten veel koolstofdioxide. Koolstofdioxide is een zwak zuur
volgens de reactie:
CO2 (g) + 2 H2O(l) H3O+ (aq) + HCO3 (aq)
Dit zorgt ervoor dat de [H3 O+] stijgt, de pH daalt en er dus meer demineralisatie plaatsvindt
(zie 1a). Dit veroorzaakt meer tandbederf.
2 a 1 Fluoride-ionen reageren in mindere mate met oxoniumionen dan hydroxide-ionen doen en zijn
dus minder afhankelijk van de pH dan hydroxide-ionen. Daarom treedt er bij dalende pH
minder demineralisatie op van fluoroapatiet dan van hydroxyapatiet.
2 Fluoroapatiet is nog slechter oplosbaar in water dan hydroxyapatiet. Daardoor treedt er minder
demineralisatie op dan bij hydroxyapatiet.
b Het hydroxide-ion is een sterke base en reageert aflopend met de aanwezige oxoniumionen. Het
fluoride-ion is een zwakke base en reageert ook aflopend met oxoniumionen, alleen de reactie is
minder heftig. Het OH– -ion is de sterkste base en zal als eerste reageren. Bij een dalende pH
(hogere H3 O+-concentratie) zal de concentratie hydroxide-ionen dus sneller afnemen dan de
concentratie fluoride-ionen.
3 a
b
c Ca 2 (aq) 2 C3H3O2 Ca(C3H3O2 )2 (s)
d In glasionomeer zitten voornamelijk negatieve ionen door de vele aanwezige zuurrestionen.
Fluoride-ionen kunnen volgens Binas tabel 45A alleen door calciumionen worden gebonden tot een
slecht oplosbaar zout. Deze calciumionen zijn beperkt aanwezig doordat deze ook met de vele
zuurrestionen binden. Fluoride-ionen worden dus waarschijnlijk beperkt in glasionomeer gebonden.
3
, Nova © Uitgeverij Malmberg
H7 Zuren en basen
1 Zure en basische oplossingen
Opdrachten
1 Zure oplossingen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om kalkaanslag te verwijderen, voedsel te
conserveren of frisdrank een lekkere smaak te geven. Basische oplossingen kunnen bijvoorbeeld
worden gebruikt als gootsteenontstopper of om vettig vuil te verwijderen.
2 a Het carbonaation, CO3 2−, is een base.
b Ammoniak, NH3 , staat volgens Binas tabel 49 zowel bij de basen als de zuren. Ammoniak kan dus
zowel een base als een zuur zijn.
c Water, H2 O, staat volgens Binas tabel 49 zowel bij de zuren als de basen. Water kan dus zowel een
zuur als een base zijn.
d Het waterstofcarbonaat-ion, HCO3 −, staat in Binas tabel 49 zowel bij de zuren als de basen. Het kan
dus zowel een zuur als een base zijn.
3 a
b
c
d
4 a De pH zal dalen tot pH 7,00. Omdat zuiver water zelf pH = 7,00 heeft, zal de pH-waarde niet dalen
onder de 7,00.
b De pH zal stijgen tot pH 7,00. Omdat zuiver water zelf pH = 7,00 heeft, zal de pH-waarde niet
stijgen boven de 7,00.
5 a Volgens Binas tabel 49 is HBr(g) een zuur en reageert het in oplossing met water
volgens: HBr(g) H2O(l) Br (aq) H3O (aq)
b Kaliumoxide is volgens Binas tabel 45A een zout dat reageert met water, zoals je hebt gezien in
hoofdstuk 4 (in leerjaar 4), bij reactiviteit van metaaloxiden. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat
het O2--ion volgens Binas tabel 49 een base is die kan reageren met water. Daarbij verloopt de
reactie: K2O(s) H2O(l) 2 K (aq) 2 OH (aq) .
c Volgens Binas tabel 66B heeft perchloorzuur de formule HClO4 en volgens Binas tabel 49 is dit een
zuur. Perchloorzuur reageert bij oplossen met water
volgens: HClO4 (l) H2O(l) ClO4 (aq) H3O (aq) .
4
5 VWO | GYMNASIUM
UITWERKINGENBOEK
AUTEURS
I lse Landa
Joris S chouten
B as Zoon
EINDREDACTIE
A onne K erkstra
PRACTICUMBEGELEIDING
P eter V erw eij
MET DANK AAN
A . B reedv eld
M . Windmeijer
Tw eede editie
M almberg ’s-H ertogenbosch
w w w. nova-malmberg. nl
, Nova © Uitgeverij Malmberg
Inhoudsopgave
7 Zuren en basen
Tanderosie 3
1 Zure en basische oplossingen 4
2 Sterk en zwak 6
3 Bijzondere zuren en basen 10
4 Zuur-basereacties 12
5 Rekenen met zwakke zuren en basen 16
8 Ruimtelijke bouw van moleculen
Enzymen voor bio-ethanolproductie 22
1 Lewisstructuren 23
2 Ruimtelijke bouw 25
3 Cis-trans-isomerie 28
4 Spiegelbeeldisomerie 31
9 Redoxchemie
Slim elektriciteitsnetwerk 36
1 Elektronenoverdracht 37
2 Redoxreacties 39
3 Energie uit redoxreacties 46
4 Brandstofcellen 49
5 Batterijen en accu’s 53
10 Organische verbindingen
Geuren en smaken 58
1 Klassen van organische verbindingen 59
2 Reacties van alkanen, alkenen en alkynen 63
3 Condensatiereacties 66
4 Zuur-base- en redoxreacties 67
11 Reactiemechanismen
Titaan(IV)oxide, een alleskunner 71
1 Reactiemechanismen 72
2 Radicaalreacties 74
3 Nucleofiele substitutiereacties 76
4 Nucleofiele eliminatiereacties 79
5 Katalyse 81
2
, Nova © Uitgeverij Malmberg
H7 Zuren en basen
7 Zuren en basen
Tanderosie
Praktijk
1 a Bij een lagere pH bevinden zich meer H3 O+-ionen in het speeksel. Deze ionen reageren
gemakkelijk met OH−-ionen en in mindere mate ook met PO4 3−-ionen. Omdat twee ionsoorten uit
het mineralisatie-evenwicht worden weggenomen, verschuift mineralisatie-evenwicht meer naar de
kant van demineralisatie.
b Fosfaationen stimuleren het mineralisatieproces. Maar fosforzuur is een driewaardig zwak zuur,
waarbij nauwelijks fosfaationen worden gevormd. Het belangrijkste effect van opgelost fosforzuur
is dus daling van de pH, waardoor het mineralisatie-evenwicht naar de kant van de demineralisatie
verschuift.
c Koolzuurhoudende dranken bevatten veel koolstofdioxide. Koolstofdioxide is een zwak zuur
volgens de reactie:
CO2 (g) + 2 H2O(l) H3O+ (aq) + HCO3 (aq)
Dit zorgt ervoor dat de [H3 O+] stijgt, de pH daalt en er dus meer demineralisatie plaatsvindt
(zie 1a). Dit veroorzaakt meer tandbederf.
2 a 1 Fluoride-ionen reageren in mindere mate met oxoniumionen dan hydroxide-ionen doen en zijn
dus minder afhankelijk van de pH dan hydroxide-ionen. Daarom treedt er bij dalende pH
minder demineralisatie op van fluoroapatiet dan van hydroxyapatiet.
2 Fluoroapatiet is nog slechter oplosbaar in water dan hydroxyapatiet. Daardoor treedt er minder
demineralisatie op dan bij hydroxyapatiet.
b Het hydroxide-ion is een sterke base en reageert aflopend met de aanwezige oxoniumionen. Het
fluoride-ion is een zwakke base en reageert ook aflopend met oxoniumionen, alleen de reactie is
minder heftig. Het OH– -ion is de sterkste base en zal als eerste reageren. Bij een dalende pH
(hogere H3 O+-concentratie) zal de concentratie hydroxide-ionen dus sneller afnemen dan de
concentratie fluoride-ionen.
3 a
b
c Ca 2 (aq) 2 C3H3O2 Ca(C3H3O2 )2 (s)
d In glasionomeer zitten voornamelijk negatieve ionen door de vele aanwezige zuurrestionen.
Fluoride-ionen kunnen volgens Binas tabel 45A alleen door calciumionen worden gebonden tot een
slecht oplosbaar zout. Deze calciumionen zijn beperkt aanwezig doordat deze ook met de vele
zuurrestionen binden. Fluoride-ionen worden dus waarschijnlijk beperkt in glasionomeer gebonden.
3
, Nova © Uitgeverij Malmberg
H7 Zuren en basen
1 Zure en basische oplossingen
Opdrachten
1 Zure oplossingen kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om kalkaanslag te verwijderen, voedsel te
conserveren of frisdrank een lekkere smaak te geven. Basische oplossingen kunnen bijvoorbeeld
worden gebruikt als gootsteenontstopper of om vettig vuil te verwijderen.
2 a Het carbonaation, CO3 2−, is een base.
b Ammoniak, NH3 , staat volgens Binas tabel 49 zowel bij de basen als de zuren. Ammoniak kan dus
zowel een base als een zuur zijn.
c Water, H2 O, staat volgens Binas tabel 49 zowel bij de zuren als de basen. Water kan dus zowel een
zuur als een base zijn.
d Het waterstofcarbonaat-ion, HCO3 −, staat in Binas tabel 49 zowel bij de zuren als de basen. Het kan
dus zowel een zuur als een base zijn.
3 a
b
c
d
4 a De pH zal dalen tot pH 7,00. Omdat zuiver water zelf pH = 7,00 heeft, zal de pH-waarde niet dalen
onder de 7,00.
b De pH zal stijgen tot pH 7,00. Omdat zuiver water zelf pH = 7,00 heeft, zal de pH-waarde niet
stijgen boven de 7,00.
5 a Volgens Binas tabel 49 is HBr(g) een zuur en reageert het in oplossing met water
volgens: HBr(g) H2O(l) Br (aq) H3O (aq)
b Kaliumoxide is volgens Binas tabel 45A een zout dat reageert met water, zoals je hebt gezien in
hoofdstuk 4 (in leerjaar 4), bij reactiviteit van metaaloxiden. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat
het O2--ion volgens Binas tabel 49 een base is die kan reageren met water. Daarbij verloopt de
reactie: K2O(s) H2O(l) 2 K (aq) 2 OH (aq) .
c Volgens Binas tabel 66B heeft perchloorzuur de formule HClO4 en volgens Binas tabel 49 is dit een
zuur. Perchloorzuur reageert bij oplossen met water
volgens: HClO4 (l) H2O(l) ClO4 (aq) H3O (aq) .
4
