Introductiecursus Bouwchemie: Inleiding
1
INLEIDING
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
ORGANISATIE EN AANPAK
VOOR WIE?
Studenten met een gebrekkige voorkennis van chemie om het vak
Bouwchemie met succes te starten
D.w.z. studenten met een beperkte scheikundige vooropleiding of
studenten die het pakket scheikunde van 1 uur in het secundair
onderwijs niet beheersen
Zowel voor opleiding Architectuur als Interieur-architectuur
2
TIJDSSCHEMA
15 uur lessen en oefeningen
Maandag 09/09/2013: 9u00 – 13u00
Dinsdag 10/09/2013: 9u00 – 13u00
Donderdag 12/09/2013: 9u00 – 13u00
Vrijdag 13/09/2013: 9u00 – 12u00
3
INHOUD
1. Inleiding – moleculen en atomen
2. Atoombouw en chemische binding
3. Stoichiometrie
4. Indeling van de minerale chemie
5. (Milieuproblematiek)
6. Organische chemie
4
OPBOUW SLIDES EN LESSEN
Steeds in blauw en vet vermeld →→→→ nieuwe begrippen
• Na ieder deeltje wordt de theorie door de student toegepast
in enkele oefeningen → oefeningen staan op slides met een
lichtrode achtergrond
5
• Op het einde van elk hoofdstuk staan er enkeleherhalingsoefeningen om na te gaan of de leerstof begrepenen gekend is
• Na iedere les wordt de aanwezigheidslijst verplichtgehandtekend
Afwezigheid enkel gewettigd indien doktersattest
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
1
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 1: INLEIDING – MOLECULEN
EN ATOMEN
1
OVERZICHT
1. Zuivere stof, moleculen en atomen
2. Elementen
3. Atoomtheorie van Dalton
4. Atoommassa
5. Moleculemassa
6. De mol
7. Moleculeformules
8. Wetten van Avogadro
9. De chemische reactie
10. Het periodiek systeem
2
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
3 4
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
Heterogeen materiaal: geen homogene samenstelling,
eigenschappen kunnen verschillen van monster tot monster
Zuivere stof
• Elk monster heeft dezelfde samenstelling en eigenschappen
• Niet door fysische middelen te scheiden tot eenvoudigere stofen
Vastomlijnde eigenschappen
• Smeltpunt
• Kookpunt
• Brandbaarheid
• …
Voorbeelden
• Water
• Marmer
• Zink
• Keukenzout
• …
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
5
Onzuivere stoffen of mengsels van zuivere stoffen
= wel door fysische middelen te scheiden (bv. destillatie, filtratie,
kristallisatie,…)
Voorbeelden
• Zoutoplossing
• Melk
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
6
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
2
Zuivere stof
= verzameling van dezelfde deeltjes die de fysische en chemische
eigenschappen van die stof dragen
→→→→ moleculen of atomen
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
H2O
CaCO3NaCl
Zn
7
Zuivere stof →→→→ moleculen of atomen
Molecule bestaat uit atomen
Voorbeelden molecule
• H2O (water)
• CaCO3
(calciumcarbonaat)
• NaCl (keukenzout)
Voorbeelden atomen
• Zie periodiek systeem der elementen (PSE)
Let op notatie: aantal elementen in subscript!
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
8
9
Zuivere stof →→→→ enkelvoudige stof of samengestelde stof
Enkelvoudige stof → slechts één atoomsoort
Voorbeelden
• H2
((di)waterstof)
• O2
(zuurstof)
• Ne (neon)
Samengestelde stof → twee of meer atoomsoorten
Voorbeelden
• H2O (water)
• NaCl (keukenzout)
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
10
ZUIVERE STOF, MOLECULEN EN ATOMEN
OEFENINGEN
Waar of niet waar?
1. Een atoom kan uit meerdere moleculen bestaan.
2. Een zuivere stof kan enkel op chemische wijze gescheiden
worden.
3. Destillatie is een manier om een onzuivere stof op fysische wijze
te scheiden.
4. Een samengestelde stof bestaat steeds uit twee of meer atomen.
5. Hg (kwik) is een zuivere stof en ook een enkelvoudige stof.
11
ELEMENTEN
± 110 gekende elementen
12
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
3
ELEMENTEN
Grove indeling →→→→ metalen en niet-metalen
Metalen
• Geleiden warmte en elektriciteit
• Zijn pletbaar en rekbaar
• Kunnen positieve deeltjes vormen
Niet-metalen
• Geleiden warmte en elektriciteit nagenoeg niet (isoleren ze)
• Zijn bros
• Kunnen negatieve deeltjes vormen
13
ELEMENTEN
14
ELEMENTEN: OEFENINGEN
1. Zoek de notaties van de volgende 13 elementen en bepaal of het
een metaal of een niet-metaal is (tip: zie het PSE)
Lood, zink, waterstof, koolstof, stikstof, tin, calcium, helium,
aluminium, kalium, zwavel, koper
2. Waarvoor staan de volgende 13 symbolen? Zijn het metalen of niet-
metalen? (tip: PSE)
Cd, O, Ag, Cl, Hg, Li, Ne, Ar, Na, Fe, I, Mg, F
15
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
H2O
16
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
• “Alle materie is opgebouwd uit atomen (kleine deeltjes)”
• “Atomen zijn ondeelbaar en onafbreekbaar (noch vernietigd, noch
geschapen worden)”
• “Alle atomen van een gegeven element zijn identiek (grootte, massa,
eigenschappen). Atomen van verschillende elementen hebben een
andere massa en eigenschappen”
• “Tijdens een chemische reactie worden atomen niet gevormd,
vernietigd of omgezet in andere types atomen (atomen zijn
onveranderlijk), maar treedt er een hergroepering van atomen op”
• “Verbindingen worden gevormd door de combinatie van gehele
aantallen atomen van verschillende elementen. Dezelfde elementen
kunnen meer dan één verbinding vormen”
17
“Knikkermodel”
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
Scheikundige reactie: hergroepering van atomen om nieuwe moleculen
te vormen
Voorbeeld
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2
+ → +
18
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
4
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
Kritiek op atoomtheorie van Dalton
• Atomen zijn niet de kleinste deeltjes (bv. protonen, elektronen,
neutronen,…)
• Atomen zijn veranderlijk: bepaalde atomen kunnen in andere atomen
omgezet worden door radioactieve ontbinding (vb. uranium)
• Atomen zijn wel deelbaar (kernsplijting)
• Atomen blijven niet behouden: bepaalde atomen kunnen vernietigd
worden met vrijstelling van energie in kernreacties
• Atomen van eenzelfde element zijn niet altijd identiek in massa
aangezien er “isotopen” bestaan
Kernfysica: atoomtheorie van Dalton is onbruikbaar
Gewone scheikunde: atoomtheorie van Dalton grotendeels bruikbaar
19
ATOOMTHEORIE VAN DALTON:
OEFENINGEN
Waar of niet waar?
1. Dalton stelt dat atomen onveranderlijk zijn.
2. Dalton werkte in een kerncentrale.
3. Een scheikundige reactie is een hergroepering van moleculen.
4. Dalton stelt dat atomen ondeelbaar zijn.
20
ATOOMMASSA
Hoeveel weegt 1 atoom H?
A. 1,67 g
B. 0,00167 g = 1,67.10-3 g
C. 0,00000167 g = 1,67.10-6 g
D. 0,00000000167 g = 1,67.10-9 g
E. 0,00000000000000000000000167 g = 1,67.10-24 g
21
ATOOMMASSA
(Absolute) atoommassa m van enkele atomen
• H → 1,67 x 10-27 kg
• C → 20,04 x 10-27 kg
• N → 23,38 x 10-27 kg
→ Veel te klein om mee te werken!
Relatieve atoommassa Ar
1 unit = 1,67 x 10-27 kg = 1 u
22
ATOOMMASSA
Formules
Relatieve atoommassa
Voorbeelden
• H → 1,0079
• C → 12,011
• N → 14,0067
Absolute atoommassa
Voorbeelden
• H → 1,67 x 10-27 kg OF 1,0079 u
• C → 20,04 x 10-27 kg OF 12,011 u
• N → 23,38 x 10-27 kg OF 14,0067 u
Ar= m
atoom/u
matoom
= Ar. u
23
ATOOMMASSA: OEFENINGEN
1. Geef de relatieve atoommassa van volgende 10 elementen (Tip: PSE)
He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ag, Pb
Wat valt er op in relatie met het atoomnummer?
2. Geef de absolute atoommassa van volgende 5 elementen (Tip: PSE)
He, C, N, O, Pb
3. Hoeveel is 1,67 x 10-27 kg in g?
24
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
5
MOLECULEMASSA
(Absolute) moleculemassa m en relatieve moleculemassa Mr
Optellen van atoommassa’s naargelang aantal atomen
Voorbeeld: moleculemassa van water H2O
• Absolute atoommassa’s m
• H: 1,67.10-27 kg
• O: 26,78.10-27 kg
• Relatieve atoommassa’s Ar
• H: 1,0079
• O: 15,999
• Relatieve moleculemassa Mr
• 2 * 1,0079 + 15,999 ≈ 18
Basiskennis!
25
MOLECULEMASSA: OEFENINGEN
1. Geef de relatieve moleculemassa van volgende 5 moleculen
1. HCl (zoutzuur)
2. H2
((di)waterstof)
3. HNO3
(waterstofnitraat)
4. NaCl (keukenzout)
5. C8H18
(octaan)
2. Geef de absolute moleculemassa van volgende 2 moleculen
1. O2
(zuurstof)
2. CH4
(methaan)
26
DE MOL
Aanduiding aantal deeltjes
Welke deeltjes?
Blijft gelijk: atomen, moleculen, ionen, elektronen, ...
Massa van 1 mol deeltjes
Voorbeeld
1 mol water (H2O)
• 6,02 x 1023 deeltjes
• Relatieve moleculemassa Mr
(H2O) = 18
• M (H2O) = 18 g/mol
1 mol = 6,02 x 1023 deeltjes → getal van Avogadro NA
Massa van 1 mol deeltjes (molaire massa M) = Arof M
ruitgedrukt in g
27
DE MOL: OEFENINGEN
1. Waarvoor staan de volgende 3 symbolen
1. m
2. Mr
3. Ar
2. Wat is de eenheid van volgende 3 grootheden:
1. Molaire massa
2. Relatieve deeltjesmassa
3. Absolute deeltjesmassa
3. Hoeveel gram weegt
1. 2 mol H2
2. 4 mol HCl
3. 10 mol Pb?28
MOLECULEFORMULES
4 H2CO3
Coëfficient= aantal moleculen
Index = aantal atomen in molecule
Index
29
MOLECULEFORMULES: OEFENINGEN
1. Waar of niet waar?
1. De index wordt steeds vóór de molecule geschreven
2. De coëfficiënt geeft aan hoeveel moleculen er zijn
2. Hoeveel atomen zitten er in 3 moleculen H2SO
4?
30
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
6
WETTEN VAN AVOGADRO
1 mol is steeds 6,02 x 1023 deeltjes, van om het even welke stof
1 mol van gelijk welk gas neemt steeds eenzelfde volume in bij gelijke
temperatuur (T) en druk (p):
DUS bij 0 °C en 101300 Pa:
• 1 mol H2
neemt 22,42 liter in
• 1 mol He neemt 22,42 liter in
• 1 mol O2
neemt 22,42 liter in
• ...
22,42 l bij 0 °C en atmosferische luchtdruk (101300 Pa = 1 bar)
31
LET OP !
Diatomaire gassen
Edelgassen: niet diatomair
Diatomaire stoffen die niet gasvormig zijn
32
H2, N
2, O
2, F
2, Cl
2
Br2, I
2
He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn
WETTEN VAN AVOGADRO:
OEFENINGEN
Waar of niet waar?
1. Bij 0 Pa en 101300 °C neemt 1 mol van om het even welk gas
exact 22,42 liter in
2. Een luchtdruk van 101300 Pa komt overeen met 1 bar
33
aA + bB → cC + dD
CHEMISCHE REACTIE
Reagentia Reactieproducten
Stoichiometrische coëfficiënten
Mg + 2 HCl → MgCl2
+ H2
Evenveel atomen links als rechts!
Coëfficiënt 1 wordt weggelaten
34
CHEMISCHE REACTIE
Richtlijnen
• Eens de moleculeformules juist zijn (correcte indices), mogen deze
niet meer veranderd worden
Voorbeeld
• Vervolgens dient enkel m.b.v. de coëfficiënten het gelijk aantal atomen
links en rechts bereikt te worden
Voorbeeld
Mg en HCl reageren tot MgCl2
en H2
Mg + 2 HCl → MgCl2
+ H2
35
CHEMISCHE REACTIE
Hoe een chemische reactie balanceren?
1. Bepaal hoeveel atomen van iedere soort er links en rechts zijn
2. Zoek één atoom (of complex ion zoals SO4) dat links in slechts één
molecule staat en rechts ook in slechts één molecule staat
• Wacht met waterstof (H) en zuurstof (O) tot op ‘t laatste
3. Balanceer dat atoom
• Vermenigvuldig desnoods niet-gehele getallen (bijv. 2,5)
• Breng daarna alles naar gehele getallen (vermenigvuldig bijv. ganse
reactie met 2)
4. Zoek het volgende atoom in onevenwicht en herhaal stap 3 voor dat
atoom
36
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
7
CHEMISCHE REACTIE: OEFENINGEN
Zoek de juiste coëfficiënten bij de volgende reacties
1. HCl + NaOH → NaCl + H2O
2. CaO + H2O → Ca(OH)
2
3. HNO2
+ Ca(OH)2
→ Ca(NO2)2
+ H2O
4. Na + O2
→ Na2O
5. SO3
+ H2O → H
2SO
4
6. HNO3
+ Ca(OH)2
→ Ca(NO3)2
+ H2O
7. HF + KOH → KF + H2O
8. HBr + Ca(OH)2
→ CaBr2
+ H2O
9. Al + HCl → AlCl3
+ H2
10. P + O2
→ P2O5
37
PERIODIEK SYSTEEM
Rangschikking van de elementen
• Atomen geordend volgens toenemende atoommassa (eigenlijk
atoomnummer = aantal protonen, zie later)
• Periodisch weerkeren van eigenschappen
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca
Periode
Groep
38
PERIODIEK SYSTEEM
39
PERIODIEK SYSTEEM: GROEPEN
40
PERIODIEK SYSTEEM: PERIODEN
41
ELEMENTEN UIT HOOFDGROEPEN
42
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
8
OVERGANGSELEMENTEN
43
LANTHANIDES EN ACTINIDES
44
METALEN
45
NIET-METALEN
46
HALFMETALEN
47
EDELGASSEN
48
Introductiecursus Bouwchemie: Moleculen en atomen
9
HALOGENEN
49
ALKALIMETALEN
50
AARDALKALIMETALEN
51
PERIODIEK SYSTEEM: OEFENINGEN
Waar of niet waar?
1. Het element Zn bevindt zich in een a-groep
2. Fe, Co en Ni zitten in dezelfde groep omdat ze grote horizontale
verwantschap vertonen.
3. Elementen in één periode bezitten bepaalde overeenkomsten in
fysische en chemische eigenschappen.
4. Elementen in één groep bezitten bepaalde overeenkomsten in
fysische en chemische eigenschappen.
5. Niet-metalen staan links in het PSE.
6. De groep van alkalimetalen bevindt zich naast die van
aardalkalimetalen.
7. Het atoomnummer van een element kan afgeleid worden uit haar
plaats in het PSE.
52
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Geef de naam van de volgende elementen
1. C ………………………………
2. P ………………………………
3. Ca ………………………………
4. Ti ………………………………
5. Si ………………………………
VRAAG 2: Geef het symbool voor de volgende elementen
1. Lithium ………………………………
2. Chloor ………………………………
3. Magnesium ………………………………
53
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 3: Bepaal de molaire massa van de volgende stoffen
A. Fe2O
3………………………………
B. BF3
………………………………
C. N2O ………………………………
VRAAG 4: Hoeveel mol zitten er in 1 g van de volgende stoffen?
A. CH3OH ………………………………
B. NH4NO
3………………………………
VRAAG 5: Zoek de juiste coëfficiënten bij de reacties op p. 10 in de cursustekst
54
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
1
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 2: ATOOMBOUW EN
CHEMISCHE BINDING
OVERZICHT
1. Elementaire deeltjes
2. Elektronen in schillen
3. Ionbinding – ionverbindingen
4. De covalente binding
5. Polaire covalente binding
6. Oxidatiegetal
2
ELEMENTAIRE DEELTJES
Vorige les: Atoomtheorie van Dalton
• “Alle materie is opgebouwd uit atomen (kleine deeltjes)”
• “Atomen zijn ondeelbaar en onafbreekbaar
• “Alle atomen van een gegeven element zijn identiek (grootte, massa, eigenschappen). Atomen van verschillende elementen hebben een andere massa en eigenschappen”
• “Tijdens een chemische reactie worden atomen niet gevormd, vernietigd of omgezet in andere types atomen (atomen zijn onveranderlijk), maar treedt er een hergroepering van atomen op”
• “Verbindingen worden gevormd door de combinatie van gehele aantallen atomen van verschillende elementen. Dezelfde elementen kunnen meer dan één verbinding vormen”
3
ELEMENTAIRE DEELTJES
Vorige les: Kritiek op atoomtheorie van Dalton
• Atomen zijn niet de kleinste deeltjes (bv. protonen, elektronen,
neutronen,…)
• Atomen zijn veranderlijk: bepaalde atomen kunnen in andere atomen
omgezet worden door radioactieve ontbinding (vb. uranium)
• Atomen zijn wel deelbaar (kernsplijting)
• Atomen blijven niet behouden: bepaalde atomen kunnen vernietigd
worden met vrijstelling van energie in kernreacties
• Atomen van eenzelfde element zijn niet altijd identiek in massa
aangezien er “isotopen” bestaan
Kernfysica: atoomtheorie van Dalton is onbruikbaar
Gewone scheikunde: atoomtheorie van Dalton grotendeels bruikbaar
4
ELEMENTAIRE DEELTJES
Bouwstenen van een atoom
• Protonen p+
• Neutronen n0
• Elektronen e-
5
ELEMENTAIRE DEELTJES
Symbool e- p+ n0
Atoommassa [u] ≈ 0 ≈ 1 ≈ 1
Lading -1 +1 0
6
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
2
ELEMENTAIRE DEELTJES
Atoom is neutraal
Alle atomen van een element hebben hetzelfde aantal protonen in de kern
Kern bestaat uit protonen en neutronen
X elementsymbool
A massagetal
Z atoomnummer
Atoomnummer Z = aantal protonen in de kern van een atoom van dat element
Massagetal A = aantal protonen + neutronen in een atoom
Aantal elektronen = aantal protonen
7
ELEMENTAIRE DEELTJES
Voorbeeld
Bereken het aantal elementaire deeltjes
X elementsymboolA massagetalZ atoomnummer
8
ELEMENTAIRE DEELTJES:
OEFENINGEN
1. Wat is het massagetal van een koper-atoom met 34 neutronen?
2. Hoeveel protonen, neutronen en elektronen zitten er in een 59Ni-atoom?
3. Geef het massagetal van beryllium met 5 neutronen
4. Geef het complete symbool voor argon met 21 neutronen
9
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
Theorie van Rutherford
• Elektronen bewegen rond de kern (positieve kern trekt negatieve
elektronen aan)
� Baanbeweging
• Ze vallen niet op de kerndoor hun bewegingsenergie
10
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
Theorie van Bohr
• Elektronen in schillen (K, L, M, N, O, P, Q)
• Aantal elektronen per schil is beperkt tot 2 n2 (n = schilnummer)
K-schil n = 1 hoogstens 2 e-
L-schil n = 2 8 e-
M-schil n = 3 18 e-
N-schil n = 4 32 e-
In de volgende schillen voor bekende elementen maximaal slechts 32 e-
11
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
Naast baanbeweging (rond de kern) is er ook tolbeweging van de
elektronen rond hun eigen as (spin)
• 2 mogelijkheden: wijzerzin of tegenwijzerzin
• Aanduiding spin: ↑ of ↓
Indien 2 e- (↑ en ↓) elkaar voldoende dicht naderen
→ aantrekking die afstoting door 2 negatieve ladingen overstijgt
→ doubletten of elektronenparen
12
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
3
ELEKTRONEN IN SCHILLEN
13
ELEKTRONEN IN SCHILLEN:
OEFENINGEN
1. Waar of niet waar?
1. Rutherford beweert dat elektronen zich slechts in 7 schillen
bevinden.
2. Elektronen bewegen rond de kern van het atoom, die bestaat uit
protonen en neutronen.
2. Ga na hoeveel elektronen volgende atomen hebben in de buitenste
schil? Hoeveel van deze elektronen zijn ongepaard? (Tip: zie PSE)
Na, Ca, Al, Mg, C, N, P, O, F, Ar
Wat kan je hieruit besluiten?
14
VALENTIE-ELEKTRONEN
15
VALENTIE-ELEKTRONEN
Valentie-elektronen
= elektronen uit de buitenste schil van een atoom
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of edelgasconfiguratie
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie door bindingen aan te gaan met andere atomen
VALENTIE-ELEKTRONEN
Lewis weergave van valentie-elektronen
• Ongepaarde elektronen: punt
• Gepaarde elektronen: streepje
Eerst maximaal 4 ongepaarde elektronen, pas dan vorming van elektronenparen!
17
VALENTIE-ELEKTRONEN:
OEFENINGEN
1. Geef de Lewis-voorstelling voor volgende atomen
Ca, Mg, C, N, F, Ar
18
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
4
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of
edelgasconfiguratie
→ “tevreden”, willen niet veranderen, i.e. willen niet chemisch
reageren
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie
door bindingen aan te gaan met andere atomen
• Ionbinding
• Covalente binding
• Metaalbinding
19
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Metalen: leegmaken van buitenste schil (afgeven van e-)→ onderliggende
schil wordt buitenste schil
→ positieve ionen (kationen)
Streven naar
configuratie van Ne
Mg2+
Afgeven van 2 e-
20
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Metalen: leegmaken van buitenste schil (afgeven van e-)→ onderliggende
schil wordt buitenste schil
→ positieve ionen (kationen)
Positief éénwaardig ion
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Tweewaardig positief ion
Driewaardig positief ion
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Niet-metalen: aanvullen van buitenste schil (opnemen van e-)
→ negatieve ionen (anionen)
Streven naar
configuratie van Ar
Cl-
Opnemen van 1 e-
23
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Als atoom één of meer e- afgeeft of opneemt → niet meer neutraal → ion
• Reden: streven naar edelgasconfiguratie
Niet-metalen: aanvullen van buitenste schil (opnemen van e-)
→ negatieve ionen (anionen)
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
5
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
1. Welke ionen zullen de volgende 5 elementen vormen?
O, Mg, Cl, Al, K
2. Van welk edelgas hebben de ionen in de vorige vraag de
elektronenconfiguratie?
26
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ion
• Sommige elementen kunnen verschillende ionen vormen (met een
verschillende lading)
Voorbeeld
Fe2+ ijzer(II)-ion en Fe3+ ijzer(III)-ion
Cu+ koper(I)-ion en Cu2+ koper(II)-ion
• Polyatomische ionen = groepen van atomen met een lading
Voorbeeld
NH4
+ ammonium-ion
CO3
2- carbonaat-ion
SO4
2- sulfaat-ion
27
Te kennen!
Monoatomisch kation
= Naam van metaal + -ion
Monoatomisch anion
= Stam van niet-metaal + -ide
28
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ionbinding
Positieve ionen en negatieve ionen trekken elkaar aan → ionbinding
Ionverbinding
Verbinding waarin samenstellende deeltjes ionen zijn
Na+ Cl-
elektrontransferreactie
Na+ Cl-29
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ionverbinding is elektrisch neutraal
Som van ladingen van kationen = som van ladingen van anionen
Na+ + Cl- → NaCl
2 Na+ + O2- → Na2O
Naamgeving
<Naam kation><naam anion>
Na2O → natriumoxide
Indien meerdere ionen mogelijk van element, wordt lading in de naam vermeld
FeCl2� ijzer(II)chloride
Haakjes bij meer dan één polyatomisch anion
3 Ca2+ + 2 PO4
3- → Ca3(PO
4)
2
Formule van een ion moet de ionlading dragen
Na ≠ Na+
30
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
6
IONBINDING – IONVERBINDINGEN
Ionroosters → dichte bolstapeling
31
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
1. Welke ionverbindingen worden gevormd door volgende ionen? Geef
ook de volledige naam.
1. F- en Cu+
2. K+ en OH-
3. ClO- en Zn2+
4. Fe2+ en PO43-
5. Li+ en HSO4-
6. HSO3- en Ag+
7. SO32- en Al3+
8. NH4+ en CO
32-
9. Ca2+ en I-
10. Fe3+ en O2-
32
IONBINDING – IONVERBINDINGEN:
OEFENINGEN
2. Identificeer de samenstellende ionen en geef de naam van de ionen
1. NaF
2. Cu(NO3)2
3. Mg3(PO
4)2
3. Geef de chemische formule van
1. Kaliumsulfide
2. Ammoniumfosfaat
3. Calciumhypochloriet
33
COVALENTE BINDING
Edelgassen
8 valentie-elektronen (m.u.v. He (2 e-): stabiele octetconfiguratie of
edelgasconfiguratie
→ “tevreden”, willen niet veranderen, i.e. willen niet chemisch
reageren
Atomen van andere elementen
Minder dan 8 valentie-elektronen: streven naar edelgasconfiguratie
door bindingen aan te gaan met andere atomen
• Ionbinding
• Covalente binding
• Metaalbinding
34
COVALENTE BINDING
Ionverbinding
= uitwisselen van elektronen
Covalente binding
= in gemeenschap stellen van elektronen
Tussen atomen uit rechterbovenhoek van periodiek systeem onderling en tussen deze
atomen met waterstof
35
Vaak tussen metalen en niet-metalen
COVALENTE BINDING
Twee types
Gewone covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een ongepaard elektron van één
atoom en een ongepaard elektron met tegengestelde spin van het
andere atoom
Datief covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een elektronenpaar van het ene atoom
(donor) met een ander atoom (acceptor)
+
36
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
7
COVALENTE BINDING
Gewone covalente binding
• Covalenten binding in enkelvoudige verbindingen → bestaan uit zelfde
atomen
• Enkelvoudige binding
• Dubbele binding
• Drievoudige binding
• Covalente binding in samengestelde verbindingen → bestaan uit
verschillende atomen
37
COVALENTE BINDING
Gewone covalente binding
Aantal covalente bindingen
• Elementen uit de 7de hoofdgroep
1 ongepaard elektron
1 covalente binding
• Elementen uit de 6de hoofdgroep
2 ongepaarde elektronen
2 covalente bindingen
• Elementen uit de 5de hoofdgroep
3 ongepaarde elektronen
3 covalente bindingen
• Elementen uit de 4de hoofdgroep
4 ongepaarde elektronen
4 covalente bindingen
38
COVALENTE BINDING
Twee types
Gewone covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een ongepaard elektron van één
atoom en een ongepaard elektron met tegengestelde spin van het
andere atoom
Datief covalente binding
= gemeenschappelijk maken van een elektronenpaar van het ene atoom
(donor) met een ander atoom (acceptor)
+
39
COVALENTE BINDING: OEFENINGEN
1. Teken de volgende covalente verbindingen m.b.v. de Lewis-notatie
O2, F
2, N
2, HBr
2. Vul aan
Bij een gewone covalente binding worden .............................................
in gemeenschap gesteld; bij een datief covalente binding zijn dit
.............................................
40
POLAIRE COVALENTE BINDING
Gewone covalente binding tussen atomen van eenzelfde element
→ Gelijke aantrekkingskracht op bindend elektronenpaar
→ Bindend elektronenpaar ligt exact tussen beide atomen in
→ Binding is apolair
Gewone covalente binding tussen atomen van verschillende elementen
→ Ongelijke aantrekkingskracht op bindend elektronenpaar
→ Verschuiving van bindend elektronenpaar naar atoom met grootste
aantrekkingskracht voor elektronen
→ Binding is polair
F F
δ+
Hδ+ Clδ-
δ-
41
POLAIRE COVALENTE BINDING
Elektronegativiteitswaarde ENW
= maat voor de aantrekkingskracht van een bindend atoom om bindende
elektronen naar zichzelf toe te trekken
Onbenoemd getal tussen 0.7 en 4.1
Elektronegativiteitswaarde
42
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
8
POLAIRE COVALENTE BINDING
Voorbeeld en aanduiding
HCl
Verschuiving naar Cl toe
δ+
Hδ+ Clδ-
δ-
ENW(Cl)=2.83
ENW(H)=2.1
43
POLAIRE COVALENTE BINDING
Polair covalente binding bevindt zich tussen
• Ionbinding (uitwisseling van elektronen)
• Covalente binding (elektronenpaar zuiver gemeenschappelijk)
+ -
Na+ Cl-
Ionbinding
δ+
Hδ+ Fδ-
δ-
Polair covalente binding
F F
Covalente binding
Elektronenpaar wordt meer gelijkmatig gedeeld
Binding wordt minder ionisch en meer covalent
44
POLAIRE COVALENTE BINDING:
OEFENINGEN
1. Waarom hebben edelgassen geen E.N.W.?
2. Vul aan: metalen zijn elektro-... en niet-metalen zijn elektro-...
Waarom is dit zo?
3. Duid met behulp van de notatie met δ aan waar de polariteit ligt van
volgende bindingen
HBr, O2
45
OXIDATIEGETAL Oxidatie van een atoom
= verwijdering van elektronen uit het atoom
Reductie van een atoom
= opname van elektronen door het atoom
Oxidatiegetal of –trap van een atoom
= lading die het atoom zou hebben als alle bindingen zuiver ionisch zouden zijn (als elektronenparen in elke binding zouden worden overgedragen naar het meer elektronegatieve atoom)
= (aantal elektronen dat uit een atoom verwijderd zou worden (positief) of aantal elektronen dat aan een atoom toegevoegd zou worden (negatief))
Schrijfwijze
• Ladingen van ionen: getal + teken
• Oxidatiegetallen: teken + getal
O.T. van Cu2+ is +2 of +II
46
OXIDATIEGETAL
= elektrische lading die een atoom heeft of schijnbaar heeft volgens
onderstaande richtlijnen
� De algebraïsche som van de O.T. in een neutrale verbinding is 0, in een
polyatomisch ion gelijk aan de lading van het ion
� Voor ionen bestaande uit één enkel atoom is het O.T. gelijk aan de lading van
het ion
� Elk atoom in elementaire toestand heeft een O.T. = 0 (H2, Na)
� O.T. van H is +I (tenzij 0) in de meeste verbindingen
� O.T. van O is –II (tenzij 0) in de meeste verbindingen
� O.T. van alkalimetalen is +I (tenzij 0), aardalkalimetalen +II (tenzij 0)
47
OXIDATIEGETAL: OEFENINGEN
1. Bepaal het oxidatiegetal van het onderlijnde element
Al2O
3
H2SO
4
HClO3
PO4
3-
Ca
Fe2+
48
Introductiecursus Bouwchemie: Atoombouw en chemische binding
9
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Geef het massagetal van volgende atomen
A. Titanium met 26 neutronen …………………………………………
B. Gallium met 39 neutronen …………………………………………
VRAAG 2: Hoeveel elektronen, protonen en neutronen zitten er in een atoom
A. 40Ca …………………………………………
B. 119Sn …………………………………………
C. 244Pu …………………………………………
VRAAG 3: Geef het aantal valentie-elektronen voor Ba, As en Br. Teken de Lewis
formule voor elk element.
49
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 4: Geef de formule van
Waterstofnitraat …………………………………………
Koper(I)sulfiet …………………………………………
VRAAG 5: Geef de naam van
(NH4)2CO
3…………………………………………
Mg(NO2)2
…………………………………………
50
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 6: Welk van onderstaande formules is niet correct?
KCl
MgCl2
CuSO4
Ba+2O-2
CaS
ZnBr2
AgBr2
Al2(SO
4)3
BaOH2
51
HERHALINGSOEFENING
VRAAG 7: Vul onderstaande tabel in
52
nitraat sulfaat chloride
Na+
Ca2+
Fe3+
HERHALINGSOEFENING
VRAAG 8: Bepaal de O.T. van het onderlijnde element
MnO4-
CO32-
Cr2O72-
ClO4-
Fe
Fe2O3
H3PO
4
NO2
+
53
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
1
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 3: STOICHIOMETRIE
1
OVERZICHT
1. Basisgrootheden en eenheden
2. Berekening van het aantal mol
3. Berekening in niet-normale omstandigheden
4. Oplossingen
5. Berekeningen met reactievergelijkingen
Hoofdstuk 3: oefeningen
2
BASISGROOTHEDEN EN EENHEDEN
Herhaling
Massa
• Atoomniveau
• Absolute atoommassa m [kg], [g] of [u]
• Relatieve atoommassa Ar
Geen eenheden
Opzoeken in tabellen
• Moleculeniveau
• Absolute moleculemassa m [kg], [g], [u]
• Relatieve moleculemassa Mr
Geen eenheden
Optellen van absolute en relatieve atoommassa's
Mol
u = 1,67.10-27 kg
1 mol = 6,02 x 1023 deeltjes (Getal van Avogadro NA)
MolairemassaM �� �� ���
����������������
1 mol gas bij 0 °C en 1,013 x 105 Pa → 22,42 l = 0,02242 m³ 3
BASISGROOTHEDEN EN EENHEDEN:
OEFENINGEN
1. Vul volgende tabel aan
Grootheid Symbool Eenheden HCl NH4+
Absolute deeltjesmassa m kg, g of u ... ? ... ?
Relatieve deeltjesmassa Ar, Mr - ... ? ... ?
Molaire massa M g/mol ... ? ... ?
Tip: voor ionmassa’s neemt men de atoommassa’s van de aanwezige atomen en
houdt geen rekening met de afgestane of opgenomen elektronen, omdat hun
massa toch verwaarloosbaar is
4
BEREKENING VAN HET AANTAL MOL
Delen van massa door de molaire massa
Delen van volume (gassen) door molvolume (22,42 l/mol onder n.o.)
Delen van het aantal deeltjes door het molgetal (6,02.1023
deeltjes/mol)
n =� �� � �������
��� ���� �� =
m[g]
M[� ���� ]
n =������� �������
���������=
V[�]
VM[����� ]
n = �� ���������
������ �=
N[ �� ���������]
NA[
�� ������������� ]
5
BEREKENING VAN HET AANTAL MOL:
OEFENINGEN
1. Vul volgende formules aan
2. Hoeveel mol is 100 g NaCl?
3. Hoeveel mol is 6 l O2
onder normale omstandigheden?
4. Hoeveel mol is 20.1020
moleculen water?
6
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
2
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN
Normale omstandigheden
• Temperatuur: 0°C (273.15 K)
• Druk: 101300 Pa
• 1 mol gas → 22,42 l
Niet-normale omstandigheden: gaswet
n: aantal mol
R: universele gasconstante 8,31 J/mol.K
T: temperatuur (Kelvin) → T [K] = T [°C] + 273,15
V: volume (m³) → V [m³] = V [l] / 1000
p: druk (Pa) → p [Pa] = p [bar] x 101300
p. V � n. R. Tof
7
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN: OEFENINGEN
1. Hoeveel m³ is 10 l?
2. Hoeveel K is 20 °C?
3. Hoeveel Pa is 2 bar?
4. Wat is het volume van 1 mol O2
bij 0 °C en 101300 Pa?
5. Is het volume van 1 mol O2
bij 20 °C en 2 bar kleiner of groter dan dit
uit oefening 4?
6. Leid de waarde van de gasconstante af uit het feit dat je weet dat 1
mol gas bij 0 °C en 1 bar 22,42 l inneemt.
8
BEREKENINGEN IN NIET-NORMALE
OMSTANDIGHEDEN: OEFENINGEN
7. Waar of niet waar?
1. Bij stijgende temperatuur en gelijkblijvende druk krimpt een gas
in volume.
2. Bij stijgende druk en gelijkblijvende temperatuur neemt een gas
minder volume in.
3. Wanneer een gas bij gelijkblijvende druk compacter gemaakt
wordt, neemt de temperatuur van het gas toe.
9
BEREKENINGEN MET
REACTIEVERGELIJKINGEN
Reactievergelijking
Verhouding waarin de deeltjes met elkaar reageren of gevormd worden
Voorbeeld
Zn + 2 HCl → ZnCl2
+ H2
Hoeveel g HCl is er nodig om 5 g zink volledig te laten weg reageren?
12
BEREKENINGEN MET
REACTIEVERGELIJKINGEN:
OEFENINGEN
1. Bereken hoeveel g koolstof (C) en zuurstof (O2) er nodig is om 44 g
CO2
te vormen.
Tip: bepaal eerst de reactievergelijking en vervolgens met hoeveel mol
44 g CO2
overeenstemt
14
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Wat is de massa in g van 2.5 mol aluminium?
VRAAG 2: Hoeveel mol zit er in 454 g zwavel?
VRAAG 3: Wat is de massa in g van
1. 5 mol O2
2. 2 mol NaOH
3. 3 mol NO2
15
Introductiecursus Bouwchemie: Stoichiometrie
3
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 3: Hoeveelheid stof
Een regendrup bevat ongeveer 0.05 g water en dus
• Hoeveel moleculen water?
• Hoeveel atomen O?
VRAAG 4: Hoeveelheid stof
Vinylchloride CH2CHCl vormt de basis van verschillende belangrijke
plastics (PVC) en vezels
A. Bepaal de molaire massa
B. Hoeveel g koolstof zitten er in 454 g vinylchloride?
16
HERHALINGSOEFENINGEN
Los de volgende oefeningen op op p. 32 van de cursus
Begin met 1, 3, 7, 9, 13, 14, 15, 16
17
Introductiecursus Bouwchemie: Chemische functies
1
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 4: CHEMISCHE FUNCTIES
OVERZICHT
1. De zuren
2. De basen
3. De zouten
4. De oxiden
2
ZUREN
Zuren bevatten waterstof en vormen in water H+-ionen
Voorbeelden
HCl → H+ + Cl-
HNO3
→ H+ + NO3
-
H2SO
4→ 2 H+ + SO
4
2-
3
ZUREN
Eigenschappen en toepassingen in bouw
• Reageren met indicatoren → bepaalde kleur → kunnen zo
gedetecteerd worden
• Tasten sommige metalen aan (i.e. reageren ermee)
lakmoes fenolftaleïne
Mg + 2 HCl → MgCl2
+ H2
4
ZUREN
Eigenschappen en toepassingen in bouw
• HCl tast cementverbindingen aan → mortelresten verwijderen
• Zuren tasten CaCO3
(o.a. in marmer en kalkzandsteen) aan
5
BASEN
Basen bevatten meestal hydroxide-ion(en) en vormen in water OH--ionen
Voorbeelden
NaOH → Na+ + OH-
KOH → K+ + OH-
NH3
+ H2O → NH
4
+ + OH-
(opm.: NH3
bevat geen OH-,
maar maakt dit wel vrij in water)
6
Introductiecursus Bouwchemie: Chemische functies
2
BASEN
Eigenschappen en toepassingen in bouw
• Reageren met indicatoren → bepaalde kleur → kunnen zo
gedetecteerd worden
• Lossen vetten op → zepen
• Logen van hout
lakmoes fenolftaleïne
7
ZOUTEN
Bij zouten wordt de waterstof van de zuren vervangen door een metaal
Voorbeelden
NaCl
K2SO
4
Vorming van zouten
zuur + base → zout + H2O
HCl + NaOH → NaCl + H2O
zuur + metaal → zout + H2
2 HCl + Zn → ZnCl2
+ H2
Toepassingen in de bouw
• Gips (CaSO4)
• Hoofdbestanddeel van marmer en kalkzandsteen (CaCO3)
8
OXIDEN
Oxiden zijn binaire zuurstofverbindingen
Binair = twee atoomsoorten, waarvan één dus O
Voorbeelden
CaO: calciumoxide (ongebluste kalk)
CO2: koolstofdioxide
CO: koolstofmonoxide
Eigenschappen
Metaaloxiden + water → base
Voorbeeld: “blussen” van ongebluste kalk
CaO + H2O → Ca(OH)
2
Niet-metaaloxiden + water → zuur
Voorbeeld: SO2
→ ... → H2SO
4(zure regen)
9
HOOFDSTUK 4: OEFENINGEN
1. Waar of niet waar?
1. Zuren kunnen metalen aantasten.
2. Zuren reageren met vetten tot zepen.
3. Een zout kan met een zuur reageren tot een base.
4. Metaaloxiden vormen samen met water basen; dit komt doordat
metaalionen positief geladen zijn en de hydroxide-groep van een
base negatief geladen.
2. Schrijf de reactie tussen diwaterstofsulfaat en calciumhydroxide
10
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
1
INTRODUCTIECURSUS
BOUWCHEMIE
HOOFDSTUK 5: ORGANISCHE CHEMIE
OVERZICHT
1. Structuur van het koolstofatoom
2. Isomerie
3. De verzadigde koolwaterstoffen of alkanen
4. De alkenen
5. De alkynen
6. De alcoholen
7. Alkanalen en alkanonen, of aldehyden en ketonen
2
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM
Koolstof heeft 4 ongepaarde elektronen in buitenste schil
C zal zich omringen door 4 covalente bindingen
• met andere C’s
• met O, N, halogeen (groep VIIa, bijv. Cl), S, ...
→ Organische chemie
4 bindingsstreepjes in structuurformules !
3
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM
Meest eenvoudige structuren
Covalente bindingen van C en H → koolwaterstoffen
C’s kunnen onderling ook dubbele en zelfs driedubbele bindingen hebben
4
STRUCTUUR VAN KOOLSTOFATOOM:
OEFENINGEN
1. Op het C-atoom worden, naast H-atomen, soms ook O-, N-, S- of
halogeen-atomen gebonden. Geef de Lewis-notatie voor deze
atomen en geef aan door hoeveel bindingsstreepjes zij omringd
moeten worden.
O, N, S, Cl
2. Waarom is de binding tussen 2 koolstofatomen zuiver covalent?
5
CHEMISCHE FORMULES
Moleculaire formule
Gecondenseerde structuurformule
Structuurformules
Stereo projectie
Moleculair model
6
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
2
CHEMISCHE FORMULES:
OEFENINGEN
1. Geef de structuurformule van
CH4
CH3CH
2CH
2CH
3
CH3OH
7
ISOMERIE
Anorganische scheikunde
• Meestal eenvoudige moleculaire structuur
• Chemische formule geeft
• Atoomsoorten
• Onderlinge verhouding
• Geen aanduidingen over de manier waarop en volgorde waarin de
atomen onderling gebonden zijn
Voorbeeld
NaCl
H2SO
4
Organische scheikunde
Vaak zelfde moleculaire formule voor verschillende stoffen met totaal
verschillende eigenschappen
8
ISOMERIE
Voorbeeld: C2H
6O
Dimethylether CH3
- O - CH3
• Gas
• Behoort tot dezelfde reeks stoffen als het farmaceutische
ontsmettingsmiddel "ether"
Ethanol CH3
- CH2
- OH
• Vloeistof
• Alcohol in dranken
Isomerie
= stoffen met dezelfde moleculaire formule maar verschillende structuurformule
9
CHEMISCHE FORMULES
Moleculaire formule
Gecondenseerde structuurformule
Structuurformules
Stereo projectie
Moleculair model
11
ISOMERIE: OEFENINGEN
1. Waar of niet waar?
1. Met moleculaire formules alleen kun je in de organische
scheikunde niet altijd op eenduidige wijze een stof bepalen.
2. De moleculeformule C3H
8kan met behulp van verschillende
structuurformules worden getekend: isomerie is van toepassing.
2. Bepaal het aantal structuurisomeren van C5H
12 en teken de
structuurformules ervan.
12
= verbindingen, die uitsluitend C en H bevatten, terwijl de molecule geen
waterstofatomen meer kan opnemen en dus verzadigd is met waterstof
• Enkel C en H
• Enkel enkelvoudige bindingen
• Niet-vertakt of vertakt
CnH2n+2
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
13
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
3
Naamgeving bij niet vertakte ketens
n = 1 CH4
methaan
2 C2H
6ethaan
3 C3H
8propaan
4 C4H
10 butaan
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
Te kennen!14
Naamgeving bij niet vertakte ketens
n = 5 C5H
12pentaan
6 C6H
14hexaan
7 C7H
16heptaan
8 C8H
18octaan
9 C9H
20nonaan
10 C10
H22
decaan
Te kennen!
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
15
Alkylgroepen
= atoomgroepen, die 1 waterstofatoom minder bevatten dan de alkanen
Naamgeving
• Algemene naam: alkyl
• Uitgang -aan vervangen door -yl
Voorbeelden
• CH3- methyl-
• C2H5- ethyl-
CnH2n+1 -
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
De alkylgroepen kunnen nooit zelfstandig bestaan, komen alleen voor in een verbinding
16
Normale ketens
Vertakte koolstofketens
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
17
Geen isomerie bij
CH4
methaan
C2H
6ethaan
C3H
8propaan
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
18
Wel isomerie bij andere alkanen
19
Butaan
Kookpunt: 0,6 °C
Methylpropaan
Kookpunt: -10,2 °C
C4H10
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
19
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
4
Naamgeving bij vertakte ketens
• Hoofdketen
• Langste normale keten, die in de molecule voorkomt
• Naam is hiervan afgeleid
• Koolstofatomen van deze keten worden genummerd
• Zijketen
• Plaats van zijketen wordt aangeven door het laagste nummer van het
koolstofatoom in de hoofdketen, waaraan de zijketen verbonden is
2-methylpentaan
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN
20
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN: OEFENINGEN
1. Wat is de naam van volgende stoffen?
21
VERZADIGDE KOOLWATERSTOFFEN
OF ALKANEN: OEFENINGEN
2. Waarom?
• Waarom komen alkylgroepen nooit zelfstandig voor?
• Waarom gebruik je voor methylbutaan geen nummering om aan te
duiden waar de methylgroep zich bevindt?
3. Teken de structuurformule van volgende stoffen
3 methylpentaan
2,2,4 trimethylheptaan
22
ALKENEN
= bevatten een dubbele C-C-binding (onverzadigd)
Naamgeving
Afgeleid van alkanen: -aan vervangen door -een
n = 2 C2H
4CH
2= CH
2etheen
n = 3 C3H
6CH
3- CH = CH
2propeen
CnH2n
23
ALKENEN
2 mogelijkheden tot isomerie
• Door de plaats van de dubbele binding
CH2
= CH - CH2
- CH3
CH3
- CH = CH - CH3
• Door vertakkingen
CH3
- CH = CH - CH3
1 buteen 2 buteen
2 buteen 2 methylpropeen
24
Dubbele binding krijgt voorrang bij keuze van nummering: dubbele binding krijgt kleinste getal
en langste keten moet dubbele binding bevatten
ALKENEN
Toepassingen en eigenschappen
Polymerisatie
→ aan elkaar rijgen van monomeren: dubbele binding van monomeer valt
hierbij uit elkaar
Voorbeeld
Etheen
Na polymerisatie → PE (polyetheen of polyethyleen)
CH2
= CH2
+ CH2
= CH2
+ CH2
= CH 2
+ …
→ … CH2
- CH2
– CH2
- CH2
- CH2
… of - [ CH2
– CH2
]n
-
25
n A → An
n monomeren polymeer
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
5
ALKENEN: OEFENINGEN
1. Waarom gebruik je voor propeen geen nummering om aan te
duiden waar de dubbele binding zich bevindt?
2. Vanaf welke alkeen is dit wel noodzakelijk?
3. Teken de structuurformules van de volgende stoffen
2-penteen
2-methyl-2-buteen
26
ALKENEN
4. Geef de naam van volgende molecule
5. Stellen onderstaande formules dezelfde stoffen voor? Welke?
27
ALKYNEN
= bevatten een drievoudige C-C-binding
Naamgeving
Afgeleid van alkanen: -aan vervangen door -yn
n = 2 C2H
2ethyn
n = 3 C3H
4propyn
Isomerie mogelijk door
• Plaats van de drievoudige binding
• Vertakkingen
CnH2n-2
28
ALCOHOLEN
= alkanen waarbij 1 (of meerdere) waterstoffen vervangen zijn door
een - OH groep
CH3OH methanol
CH3
- CH2OH ethanol
CnH2n+1 - OH
29
ALCOHOLEN
Isomerie mogelijk door
• Door de plaats van de OH - groep
CH3
- CH2
- CH2
- OH 1-propanol
CH3
– CHOH - CH3
2-propanol
• Door de plaats van de vertakking
OH-groep krijgt voorrang bij keuze van nummering :
Langste keten moet OH-groep bevatten en OH-groep krijgt kleinste getal
30
ALCOHOLEN: OEFENINGEN
1. Welke van de volgende alcoholen is giftig en welke is drinkbaar:
methanol en ethanol? Schrijf de structuurformules
2. Geef de structuurformules van volgende stoffen:
1. 2-butanol
2. 3-methyl-2-butanol
3. Waarom is 3-ethyl-2-butanol geen correcte naam? Hoe heet deze
stof dan wel?
31
Introductiecursus Bouwchemie: Organische chemie
6
ALDEHYDEN (ALKANALEN)
Aldehyde groep
Naamgeving
Naam van overeenkomstige alkaan met uitgang –al
H - CO - H methanal (formaldehyde)
CH3
- CO - H ethanal (acetaldehyde)
32
KETONEN (ALKANONEN)
Carbonyl groep C=O
C-O dubbele binding
Midden in de keten
Naamgeving
Naam van overeenkomstige alkaan met uitgang -on
CH3
- CO - CH3
propanon of aceton
CH3
- CO - CH2- CH
3butanon
R R’
33
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 1: Teken de structuurformule van volgende stoffen:
• 3 ethyl 2,2,5 trimethylheptaan
• 4 ethyl 5 methyl 2 hexyn
• 4,4 dimethyl2 pentanol
VRAAG 2: Welke alcoholen beantwoorden aan de formule: C4H
9OH ?
VRAAG 3: Geef de naam van alle structuurisomeren van het alkeen C5H
10
en teken de structuurformules.
34
HERHALINGSOEFENINGEN
VRAAG 4: Welke stoffen worden voorgesteld?
35
A
B
C
D