CHT 31/41
Schooljaar 2003 - 2004
In de middeleeuwen waren alchemisten voor de andere mensen tovenaars. Zij
roerden in grote potten allerlei stoffen bij elkaar en hoopten dat er goud gevormd
werd.
Dat chemici geen goud kunnen maken is voor iedereen inmiddels bekend, maar
veel mensen zien chemici nog wel als degenen die in kolven roeren, stoffen uit
reageerbuizen in elkaar overgieten, e.d. In het moderne beroepsbeeld horen
echter veel meer aan computers gekoppelde moderne apparatuur. Het
instrumentarium waarmee chemici hun werk doen is veranderd, de chemie zelf
niet. Nog steeds verandert het dagelijkse leven door chemische vindingen.
Inhoudsopgave
1. Natuurwetenschappen
1.1. Inleiding 1.2. Leerdoelen 1.3. Andere natuurwetenschappen 1.4. Overgangsgebieden1.5. Indeling van de chemie
1.6. Analyse: kwantitatief / kwalitatief 1.7. Overzicht 1.8. Nieuwe begrippen 1.9. Samenvatting 1.10. Opgaven 6 6 6 6 6 6 7 7 8 8 8
2. Stoffen
2.1. Inleiding 2.2. Leerdoelen2.3. Wat wordt verstaan onder een stof? 2.4. Toestand van de stoffen
2.5. Aggregatietoestanden 2.6. Kleinste deeltjes van een stof 2.7. Eigenschappen van moleculen 2.8. Zuivere stoffen 2.9. Fysische processen 2.10. Chemische processen 2.11. Reactieschema 2.12. Ontleding 2.12.1. Elektrolyse 2.12.2. Fotolyse 2.12.3. Thermolyse 2.13. Synthese 2.14. Verbrandingsreactie 2.15. Andere soorten reacties 2.16. Overzicht 2.17. Nieuwe begrippen 2.18. Samenvatting 2.19. Opgaven 10 10 10 10 11 11 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 14 15 15 16 16 16 16 18
3. Mengsels en scheidingsmethoden
3.1. Inleiding 3.2. Leerdoelen 3.3. Mengsels3.4. Fysische eigenschappen mengsels 3.5. Homogene mengsels 3.5.1. Oplossing 3.5.2. Gasmengsel 3.6. Heterogene mengsels 3.6.1. Suspensie 3.6.2. Emulsie 3.7. Metaalmengsels
3.8. Eigenschappen bestanddelen mengsels 3.8.1. Deeltjesgrootte 3.8.2. Dichtheid 3.8.3. Vluchtigheid 3.8.4. Oplosbaarheid 20 20 20 21 21 21 21 22 22 22 22 22 22 23 23 23 23
3.8.5. Aanhechtingsvermogen (adsorptie) 3.8.6. Lading 3.9. Scheidingsmethoden 3.9.1. Zeven 3.9.2. Filtreren 3.9.3. Decanteren 3.9.4. Bezinken 3.9.5. Centrifugeren 3.9.6. Indampen 3.9.7. Destilleren 3.9.8. Extraheren 3.9.9. Adsorptie 3.9.10. Elektroforese 3.9.11. Chromatografie 3.9.12. Overzicht 3.10. Nieuwe begrippen 3.11. Samenvatting 3.12. Opgaven 23 23 23 24 24 25 25 25 25 26 26 26 26 27 27 28 28 28
4. Stoffen nader bekeken
4.1. Inleiding 4.2. Leerdoelen 4.3. Moleculen
4.4. Elementen (op stofniveau) 4.5. Verbindingen en atoomsoorten 4.6. Atoomsoorten
4.7. Chemische notatie elementen 4.8. Elementen
4.8.1. Elementbegrip op stofniveau
4.8.2. Elementbegrip op molecuulniveau (= atoomsoort) 4.8.3. Aggregatietoestand elementen 4.9. Notatie verbindingen 4.10. Overzicht 4.11. Nieuwe begrippen 4.12. Samenvatting 4.13. Opgaven 30 30 30 30 30 31 31 31 32 32 32 32 32 33 34 34 35
5. Bouw atomen
5.1. Inleiding 5.2. Leerdoelen 5.3. Atoomkern / elektronen 5.4. Atoommodel Bohr5.5. Elektronenverdeling volgens Bohr 5.6. Valentie 5.7. Atoomnummer 5.8. Massagetal 5.9. Isotopen 5.10. Atoommassa 5.11. Molecuulmassa 5.12. Formulemassa 5.13. Overzicht 5.14. Nieuwe begrippen 5.15. Samenvatting 5.16. Opgaven 37 37 37 37 38 39 39 40 40 40 41 41 42 42 42 44 44
6. Periodiek Systeem der elementen
476.1. Inleiding 6.2. Leerdoelen
6.3. Perioden en groepen
6.4. Verdeling elementen naar eigenschappen 6.4.1. Metalen
6.4.2. Niet-metalen 6.4.3. Halfmetalen
6.5. Namen diverse groepen Periodiek Systeem 6.5.1. Alkalimetalen 6.5.2. Aardalkalimetalen 6.5.3. Halogenen 6.5.4. Edelgassen 6.5.5. Overgangsmetalen 6.6. Atoomstraal 6.7. Elektronegativiteit 6.8. Overzicht 6.9. Nieuwe begrippen 6.10. Samenvatting 6.11. Opgaven 47 47 47 48 48 48 48 49 49 49 49 49 49 50 50 50 50 51 52
7. Elektronen nader bekeken
7.1. Inleiding 7.2. Leerdoelen 7.3. Hoofdschillen 7.4. Subschillen
7.5. Opvulling subschillen
7.5.1. Schuine pijlen diagram 7.5.2. Voorbeelden van opvulling
7.5.3. Afleiden eenvoudige elektronenconfiguratie 7.6. Overzicht 7.7. Nieuwe begrippen 7.8. Samenvatting 7.9 Opgaven 54 54 54 54 54 55 55 56 57 58 58 58 59
8. Elektronenconfiguratie en Periodiek Systeem
8.1. Inleiding 8.2. Leerdoelen
8.3. Plaats van de elementen in het Periodiek Systeem 8.3.1. s-blok 8.3.2. p-blok 8.3.3. d-blok / f-blok 8.4. Overzicht 8.5. Nieuwe begrippen 8.6. Samenvatting 8.7. Opgaven 60 60 60 60 60 61 62 62 62 63 64
9. Orbitalen
9.1. Inleiding 9.2. Leerdoelen 9.3. Orbitalen 9.3.1. s-subschil 9.3.2. p-subschil 9.3.3. d-subschil 9.3.4. f-subschil 9.4. Vorm van de orbitalen9.4.1. s-orbitalen 9.4.2. p-orbitalen 9.5. Valentieschil 9.6. Overzicht 9.7. Nieuwe begrippen 9.8. Samenvatting 9.9. Opgaven 64 64 64 64 64 64 64 65 65 65 65 66 66 67 67 67
10.Totaal overzicht
11.Oefentoets
Periodiek Systeem
68 74 81 51.
Natuurwetenschappen
1.1
Inleiding
Samen met o.a. natuurkunde (fysica) en biologie, behoort de scheikunde (chemie) tot de natuurwetenschappen.
1.2
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:
5 voorbeelden van natuurwetenschappen noemen 3 overgangsgebieden van natuurwetenschappen noemen 3 werkgebieden van de chemie noemen
het onderscheid tussen schei- en natuurkunde aangeven
beschrijven wat wordt verstaan onder preperatieve chemie, analytische chemie, organische chemie en anorganische chemie
globaal beschrijven wat kwalitatieve en wat kwantitatieve analyse is globaal het werkterrein van de chemicus beschrijven
1.3
Andere natuurwetenschappen
De chemie houdt zich bezig met verandering van stoffen. De natuurkunde (= fysica) voert metingen aan stoffen uit. Er vinden in de natuurkunde geen (blijvende) verandering van stoffen plaats. In de biologie worden stoffen onderzocht afkomstig van planten, dieren en / of mensen.
Naast deze vakken zijn er nog andere natuurwetenschappen. De astronomie houdt zich bezig met de sterren en alles wat erbij hoort, de geologie met de processen in de aardkorst en de oceanologie met de processen in de zeeën.
1.4
Overgangsgebieden
De natuurwetenschappen lopen in elkaar over. Ook de chemicus meet stoffen, zonder ze te
veranderen. Dit wordt fysische chemie genoemd, een overgangsgebied van de chemie en de fysica. Zo wordt het overgangsgebied tussen de biologie en de chemie biochemie genoemd en het
overgangsgebied tussen de biologie en de fysica biofysica. Een ander voorbeeld waarbij
natuurwetenschappen worden gecombineerd is biomechanica, een overgangsgebied tussen de biologie en de mechanica.
1.5
Indeling van de chemie
De chemicus bestudeert dus processen waarin stoffen blijvend veranderen. Soms maakt de chemicus ook stoffen. Hij houdt zich dan bezig met preperatieve chemie ook wel synthese genoemd. Daarna onderzoekt hij deze stoffen.
Vaak zal een chemicus ook willen weten met welke stoffen hij te maken heeft en hoeveel hiervan aanwezig is. We noemen die chemicus dan een analytisch chemicus.
Een analytisch chemicus welke zich bezig houdt met het analyseren van stoffen in (voornamelijk) lichaamsvloeistoffen (o.a.. bloed, urine) noemt men een klinisch chemicus.
Soms wordt de chemie anders verdeeld en wel in organische en anorganische chemie. Bij de anorganische chemie worden stoffen bestudeerd waarin geen ingewikkelde koolstofverbindingen voorkomen. Bij de organische chemie worden juist de stoffen bestudeert welke ‘ingewikkelde’ koolstofverbindingen bevat. Vroeger dacht men dat deze koolstofverbindingen gemaakt werden in plantaardige, dierlijke of menselijke organismen. Heden ten dage worden dit soort verbindingen ook in chemische fabrieken gemaakt, bijvoorbeeld in de polymeerchemie, waar kunststoffen worden geproduceerd.
1.6
Analyse: kwantitatief / kwalitatief
De meeste chemici houden zich met analytische chemie bezig. Zij willen weten of een stof zich ergens in bevindt, we noemen dit kwalitatieve analyse en / of hoeveel er van een bepaalde stof bevat, we spreken dan van kwantitatieve analyse. Denk hierbij bijvoorbeeld aan de bepaling van het
chroomgehalte in staal.
Voordat de chemicus iets kan zeggen of en hoeveel er van een stof in een monster zit zal hij een groot aantal handelingen moeten doen voordat de uiteindelijke analyse kan worden uitgevoerd.
1.7
Overzicht
Natuurwetenschappen zijn o.a.: natuurkunde
biologie chemie astronomie geologie
Overgangsgebieden natuurwetenschappen zijn o.a. biochemie
fysische chemie biofysica
Werkgebieden van de chemie zijn o.a. preperatieve chemie
analytische chemie klinische chemie
Een andere indeling van de chemie is: organische chemie
anorganische chemie
1.8
Nieuwe begrippen
Scheikunde (chemie) De natuurwetenschap, die zich bezighoudt met stoffen die blijvend veranderen.
Natuurkunde (fysica) De natuurwetenschap, die zich bezighoudt met stoffen die niet veranderen.
Preperatieve chemie Chemie, die zich bezighoudt met het maken van nieuwe stoffen.
Analytische chemie Chemie, die zich bezighoudt met het bepalen hoeveel van welke stoffen er aanwezig is.
Klinische chemie Chemie, die zich bezig houdt met het bepalen van stoffen in lichaamsvloeistoffen.
Kwantitatieve analyse Het bepalen van hoeveel stof er aanwezig is. Kwalitatieve analyse Het bepalen van welke stoffen er aanwezig zijn. Organische chemie Chemie, die zich bezighoudt met de “ingewikkelde”
koolstofverbindingen.
Anorganische chemie Chemie, die zich bezighoudt met alle chemie buiten de organische chemie.
1.9
Samenvatting
Natuur- en scheikunde behoren tot de natuurwetenschappen. Naast deze vakken bestaan er ook andere natuurwetenschappen en er zijn ook overgangsgebieden. Het verschil tussen de natuur- en scheikunde wordt gevormd door het al dan niet blijvend veranderen van stoffen. Chemie kan in diverse
doelgebieden onderverdeeld worden.
1.10 Opgaven
1. Geef 5 voorbeelden van natuurwetenschappen.
2. Noem 3 overgangsgebieden tussen chemie, natuurkunde en / of biologie. 3. Leg het verschil tussen schei- en natuurkunde uit.
4. Leg uit wat wordt verstaan onder a. kwalitatieve chemie
b. kwantitatieve chemie
6. Welke natuurwetenschap houdt zich bezig met a. het verbeteren van de atoombom?
b. het bepalen van de hoeveelheid ijzer in bloed? c. het maken van medicijnen?
7. Waarin onderscheidt de klinische chemie zich van de biochemie?
8. Waarin onderscheidt de preperatieve chemie zich van de analytische chemie? 9. Hoe heet het overgangsgebied tussen de geologie en de chemie?
10. Er is een deelgebied in de chemie waarin deze wetenschap elektrische verschijnselen bestudeert in samenhang met de chemie. Dit deelgebied heeft een specifieke naam. Welke?
2.
Stoffen
2.1
Inleiding
We hebben het in hoofdstuk 1 al gehad over stoffen zonder precies aan te geven wat onder stoffen wordt verstaan. Dit hoofdstuk gaat over wat stoffen zijn en wat een fysisch- en wat een chemisch proces is.
2.2
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:
beschrijven wat onder een stof wordt verstaan
beschrijven wat onder stofeigenschappen wordt verstaan
voorbeelden geven van stofeigenschappen welke met de zintuigen kunnen worden waargenomen beschrijven wat onder fysische constanten wordt verstaan
fysische constanten opzoeken in BINAS en het handbook of Physics and Chemistry een aantal fysische constanten noemen
beschrijven wat onder cohesie, adhesie en diffusie wordt verstaan cohesie, adhesie en diffusie in praktijkvoorbeelden herkennen
beschrijven wat er met cohesie en diffusie gebeurt bij temperatuurverhoging de aggregatietoestanden, inclusief de symbolen noemen
de overgangen van de aggregatietoestanden (vast vloeibaar; vast gas; vloeibaar gas) in elkaar noemen , beschrijven en herkennen
een molecuul duidelijk beschrijven een zuivere stof beschrijven
beschrijven hoe de temperatuur verandert bij warmtetoevoer, ook bij overgangen van aggregatietoestand
beschrijven wat onder zuiverheidsgraad van een stof wordt verstaan
2 zuiverheidsaanduidingen noemen en beschrijven wat hieronder wordt verstaan
beschrijven wat onder een fysische- en wat onder een chemische verandering wordt verstaan de verschillen tussen fysische en chemische veranderingen beschrijven
fysische en chemische veranderingen herkennen
beschrijven wat onder een reactieschema wordt verstaan
beschrijven wat in een reactieschema de uitgangsstoffen en wat de reactieproducten zijn beschrijven wat onder een ontleding wordt verstaan
3 verschillende ontledingstechnieken noemen
van deze 3 ontledingstechnieken een voorbeeld noemen beschrijven wat onder een synthese wordt verstaan
beschrijven wat onder een verbrandingsreactie wordt verstaan
2.3
Wat wordt verstaan onder een stof?
In de chemie wordt onder een stof niet de deeltjes verstaan die in de lucht zweven en op kasten, tafels, enz. terecht komt. Ook wordt onder een stof niet het materiaal waarvan je kleren maakt verstaan. Nee in de chemie wordt de volgende definitie van een stof gehanteerd:
In plaats van stoffen spreekt men ook wel over materie. Een stof heeft kenmerkende stofeigenschappen.
Sommige van die stofeigenschappen kunnen we met onze zintuigen waarnemen. Voorbeelden hiervan zijn geur, kleur, hardheid, smaak, enz.
Andere eigenschappen kunnen we met bepaalde instrumenten meten. Deze stofeigenschappen noemen we fysische constanten. Voorbeelden hiervan zijn: smeltpunt, kookpunt, dichtheid, oplosbaarheid, brekingsindex.
Fysische constanten worden gebruikt om na te gaan met welke stof we te maken hebben (kwalitatief onderzoek) en met hoeveel stof we te maken hebben (kwantitatief onderzoek).
Verder kan je fysische constanten vinden in BINAS en nog beter in het Handbook of Chemistry and Physics.
Verder moet opgemerkt worden dat bijvoorbeeld vorm van een stof geen stofeigenschap is.
2.4
Toestand van de stoffen
Bij kamertemperatuur (ca. 20 °C) zijn sommige stoffen een gas, andere zijn vloeibaar en weer andere zijn vast. We noemen dit de aggregatietoestand van een stof. Bij een andere temperatuur is de toestand van een stof misschien heel anders. Zo is water bij normale luchtdruk onder de 0 °C een vaste stof, tussen 0 °C en 100 °C een vloeistof en boven de 100 °C een gas. Dit alles heeft te maken met de krachten die de deeltjes van een stof op elkaar uitoefenen.
Eén van deze krachten is de cohesiekracht, ofwel de kracht die gelijksoortige deeltjes op elkaar uitoefenen.
Anderzijds werkt op de deeltjes de diffusie. Diffusie werkt tegengesteld aan de cohesiekracht en zorgt ervoor dat stofdeeltjes uit elkaar gedreven worden.
Diffusie kunnen we waarnemen als we in een ruimte een gaskraan openzetten. Na bepaalde tijd ruiken we het gas op een heel andere plaats.
Gassen vertonen grote diffusie en er werkt een kleine cohesiekracht tussen de deeltjes. Vaste stoffen vertonen weinig diffusie en er werkt een grote cohesiekracht tussen de deeltjes.
Bij temperatuurverhoging wordt de cohesiekracht kleiner en de diffusie groter. Op een bepaald moment zal dus een stof van de vaste toestand overgaan in de vloeibare toestand en vervolgens in de gastoestand.
2.5
Aggregatietoestanden
De verschijningsvormen zijn dus: gasvormig, vloeibaar en vast. Deze verschijningsvormen kunnen worden weergegeven met een symbool:
s het engelse “solid” voor een vaste stof l het engelse “liquid” voor een vloeistof g het engelse “gas” voor een gas
Als we later reacties van stoffen gaan beschrijven moeten we vaak de toestand van een stof met dit symbool (tussen haakjes) aangeven.
Een overgang van de ene aggregatietoestand naar de andere komt in de natuur vaak voor. De verschillende overgangen zijn benoemd en aangegeven in onderstaand figuur.
11
= molecuul
= krachten tussen moleculen cohesiekrachten (niet alle krachten zijn ingetekend) = molecuul
= diffusiekracht die moleculen
uiteen drijft (niet alle krachten zijn ingetekend)
Er zijn processen waarin meerdere aggregatietoestanden na elkaar plaats. Een voorbeeld hiervan is destilleren. Hierbij gaat de stof eerst over van de vloeibare toestand naar de gasfase om vervolgens weer in de vloeibare fase terug te keren.
2.6
Kleinste deeltjes van een stof
In de chemie kennen we miljoenen stoffen. De kleinste deeltjes van een stof met nog dezelfde stofeigenschappen noemen we moleculen. Als moleculen worden gesplitst gaat de stof, met z’n stofeigenschappen verloren en krijgen we andere deeltjes die we later nog zullen bespreken. Definitie van een molecuul
2.7
Eigenschappen van moleculen
De cohesie- en diffusiekrachten zijn reeds
gemeld. Maar moleculen oefenen ook krachten op andersoortige moleculen uit. We noemen deze kracht adhesiekracht.
Zuivere stoffen hebben vaste fysische constanten zoals smeltpunt, kookpunt, dichtheid,
brekingsindex, oplosbaarheid, enz. bij bepaalde omstandigheden (zo is bijvoorbeeld het kookpunt afhankelijk van de heersende druk).
verdampen condenseren smelten stollen sublimeren vervluchtigen
GAS
VASTE STOF
VLOEISTOF
destilleren : verdampen + condenseren
sublimeren: vervluchtigen + sublimeren (dubbel begrip) rijpen : sublimeren van water
bevriezen : stollen van water
Een molecuul is het kleinste deeltje van een stof. Het deeltje heeft dan nog de bekende stofeigenschappen.
cohesie
2.8
Zuivere stoffen
Echte zuivere stoffen bestaan niet, vrijwel elke stof zal in meerdere of mindere mate verontreinigd zijn. Kleine verontreinigingen noemt men sporenverontreinigingen. Stoffen hebben dan wel een kook-en smeltpunt kook-en de fysische constantkook-en komkook-en overekook-en met de in de tabellkook-enboekkook-en opgegevkook-en waarden. Als je een bepaalde stof bij een chemicaliënfirma koopt wordt de zuiverheidsgraad aangegeven zijn, voorbeelden zijn: pro analyse (p.a.), chemisch zuiver, reinst, enz..
Afhankelijk van de toepassing moet de chemicus voor een bepaalde zuiverheid kiezen. Altijd de meest zuivere vorm kiezen kan nogal in de papieren lopen en is meestal niet noodzakelijk. In goede
voorschriften staat de gewenste zuiverheid vermeld.
2.9
Fysische processen
De fysische eigenschappen van een stof kunnen veranderen. Zo verandert water na het koken tot waterdamp en na bevriezen tot ijs. Op ijs kan je schaatsen, in water zwemmen en in waterdamp kun je lopen. De eigenschappen zijn geheel anders, maar de moleculen zijn niet veranderd, alleen anders gebonden. Bij ijs bestaat er een kristalstructuur. De “ijs”moleculen (watermoleculen) zitten stevig aan elkaar gebonden en kunnen zoals we weten ook belast worden. De cohesiekrachten zijn groot. Bij water zijn deze cohesiekrachten kleiner en de diffusie groter dan bij ijs. Bij waterdamp zijn de cohesiekrachten nog veel kleiner en de diffusie groot. Na verloop van tijd neemt de damp de hele ruimte in. Bij verandering van temperatuur kan ijs weer overgaan in water en omgekeerd.
Overgangen van aggregatietoestanden zijn fysische processen. Vaak worden deze processen dan ook als voorbeeld gegeven van fysische processen. Er wordt aangegeven dat een fysisch proces een proces is waarbij de oorspronkelijke situatie gemakkelijk terug te krijgen is.
Sommige fysische veranderingen gaan echter niet zo makkelijk terug in de oorspronkelijke toestand, zoals het breken van een vaas, maar wat in ieder geval waar is dat de oorspronkelijke moleculen niet veranderd zijn.
Het is als beginnend beroepsbeoefenaar echter nog niet altijd gemakkelijk te onderkennen of men te maken heeft met een fysisch dan wel een chemisch proces. Echter oefening baart kunst.
2.10 Chemische processen
Bij chemische processen veranderen in tegenstelling tot fysische processen de moleculen en dus de stoffen wel. De fysische constanten veranderen volledig. Een andere naam voor het plaatsvinden van een chemische proces is reactie. Reacties kunnen we in reactieschema’s en later in
reactievergelijkingen weergeven.
Bijvoorbeeld koolstof reageert met zuurstof tot koolstofdioxide. Koolstof en koolstofdioxide bestaan uit geheel andere moleculen en hebben volledig andere eigenschappen.
Voorbeelden van chemische processen zijn ontledingen, syntheses en verbrandingsreacties.
2.11 Reactieschema
De reactie van koolstof met zuurstof kunnen we als volgt schrijven:
koolstof + zuurstof koolstofdioxide
We noemen een als hierboven geschreven chemische reactie een reactieschema. Voor de reactiepijl staan de uitgangsstoffen (= reactanten) en na de reactiepijl de reactieproducten (hier reactieproduct).
2.12 Ontleding
13
Algemeen geldt dat bij fysische processen de moleculen niet veranderen.
Ontleding is een chemische reactie. Bij een ontleding ontstaat uit één stof meerdere andere stoffen. Schematisch wordt dit:
A B + C + …
Waarbij A, B en C stoffen voorstellen. A is de uitgangsstof, terwijl B, C, enz. de reactieproducten zijn. We onderscheiden 3 soorten ontledingen: elektrolyse, fotolyse en thermolyse.
2.12.1
Elektrolyse
Een ontleding onder invloed van elektriciteit noemen we elektrolyse. Een voorbeeld van een elektrolyse is:
De stof water reageert dus tot de stoffen waterstofgas en zuurstofgas. Water, de uitgangsstof, heeft totaal andere eigenschappen dan de reactieproducten waterstof en zuurstof!
2.12.2
Fotolyse
Een ontleding onder invloed van licht noemen we fotolyse. Een voorbeeld van een fotolyse is:
Deze ontleding vinden we bij fotografie. De uitgangsstof zilverbromide wordt op de fotografische plaat onder invloed van licht omgezet in de reactieproducten zilver en broom.
2.12.3
Thermolyse
Een ontleding onder invloed van warmte noemen we thermolyse. Een voorbeeld van een thermolyse is:
De uitgangsstof suiker wordt onder invloed van warmte omgezet in de uitgangsproducten koolstof en water.
Een andere spectaculaire thermolyse is:
De oranjekleurige vaste uitgangsstof ammoniumdichromaat wordt omgezet in de reactieproducten: groenkleurig vaste chroom(III)oxide en het kleurloze gas stikstof en water. Bij deze reactie zal water
-+
zuurstofmoleculen waterstofmoleculen
Water Ewaterstof + zuurstof
Zilverbromide licht zilver + broom
Suiker Tkoolstof + water + brandbare gassen
voorkomen in de vorm van waterdamp.
2.13 Synthese
Synthese is het maken van stoffen uit andere stoffen al dan niet met nevenproducten. Schematisch ziet dat er dus als volgt uit:
A + B + … C
of A + B + … C + nevenproduct(en)
De uitgangsstoffen A, B, enz. vormen dus een reactieproduct, te weten C met eventueel nevenproducten. Voorbeelden van synthese zijn:
Voorbeeld 1
Fenol + methanal polyfenolformaldehyde
Waarbij de uitgangsstoffen fenol en methanal het reactieproduct polyfenolformaldehyde vormen. Wetenswaardig is misschien dat polyfenolformaldehyde het eerste gesynthetiseerde
polymeermolecuul is. In 1907 maakte de Belg Baekeland deze stof voor het eerst. De stof wordt ook wel bakeliet genoemd. We komen deze stof nog wel eens tegen in oude schakeldozen of
lampfittingen. Voorbeeld 2
ethanol + ethaanzuur ethylacetaat + water
De uitgangsstoffen zijn ethanol en ethaanzuur. Door reactie van deze stoffen wordt ethylacetaat gesynthetiseerd. Water komt als nevenproduct vrij. Ethylacetaat is een in de chemie vaak gebruikt oplosmiddel.
2.14 Verbrandingsreactie
Een andere belangrijke chemische reactie is de verbrandingsreactie. Dit is een reactie waarbij een stof reageert met zuurstof. Bepaalde verbrandingsreacties kunnen gepaard gaan met vuurverschijnselen (vlammen). Bij verbrandingsreacties zonder vuurverschijnselen spreken chemici meestal van oxidatiereacties. Een verbrandingsreactie is natuurlijk ook een oxidatiereactie.
Een voorbeeld van een verbrandingsreactie is:
Methaan + zuurstof koolstofdioxide + water
Methaan is het hoofdbestanddeel van aardgas. Als er voldoende zuurstof aanwezig is wordt bij de verbrandingsreactie koolstofdioxide en water gevormd.
Er komt bij deze reactie zoveel warmte vrij dat er vuurverschijnselen zijn waar te nemen.
2.15 Andere soorten chemische reacties
We zullen later nog vele soorten reacties leren kennen. Soms kunnen chemische reacties tot meerdere typen reacties behoren. Het indelen van chemische reacties behoort tot de aard van mensen. De natuur houdt zich daar niet aan.
2.16 Overzicht
Stof met stofeigenschappen: zintuigen: vb. kleur, geur, enz.
Fysische constanten: vb. kookpunt, smeltpunt, brekingsindex, oplosbaarheid Krachten op stoffen: cohesie, adhesie, diffusie
Aggregatietoestanden l, g, s
Overgangen van aggregatietoestanden
stollen, smelten, verdampen, condenseren, sublimeren, vervluchtigen Moleculen: kleinste deeltjes van een stof
Fysische processen stoffen (dus ook moleculen) veranderen niet Chemische processen: moleculen veranderen wel
Reactieschema: uitgangsstoffen (in woorden) links van de reactiepijl, producten rechts Ontleding Elektrolyse Fotolyse Thermolyse Synthese Verbrandingsreactie
2.17
Nieuwe begrippen
Stof of materie Alles wat massa heeft en ruimte inneemt. Fysische constante Een stofeigenschap die gemeten kan worden.
Aggregatietoestand De toestand waarin een stof zich bevindt, dit kan zijn: vast, vloeibaar of gas.
Cohesiekracht Kracht, waarbij gelijke deeltjes elkaar aantrekken. Adhesiekracht Kracht, waarbij ongelijke deeltjes elkaar aantrekken.
Diffusie Het verschijnsel dat deeltjes spontaan uit elkaar gaan en de hele ruimte vullen.
Destilleren Overgang van vloeibaar naar gas en omgekeerd. Smelten Overgang van vast naar vloeibaar.
Stollen Overgang van vloeibaar naar vast. Sublimeren Overgang van gas naar vast. Vervluchtigen Overgang van vast naar gas. Verdampen Overgang van vloeibaar naar gas. Condenseren Overgang van gas naar vloeibaar. Sporenverontreiniging Stof met een zeer kleine verontreiniging. Uitgangsstoffen Stoffen die reageren.
Reactieschema Het weergeven van een chemische reactie: links voor de reactiepijl staan de uitgangsstoffen, gescheiden door een “+” teken en rechts van de pijl staan de reactieproducten ook gescheiden door een “+” teken.
Ontleding Een chemische reactie waarbij uit één uitgangsstof twee of meer andere stoffen ontstaan.
Elektrolyse Ontleding onder invloed van een elektrische stroom. Fotolyse Ontleding onder invloed van licht.
Thermolyse Ontleding onder invloed van warmte.
Synthese Een chemische reactie waarbij uit één stof twee of meer uitgangsstoffen ontstaan.
Verbrandingsreactie Chemische reactie, waarbij een stof reageert met zuurstof en waarbij vuurverschijnselen zijn waar te nemen.
2.18
Samenvatting
Onder een stof wordt alles verstaan wat massa heeft en ruimte inneemt. Meetbare stofeigenschappen zijn fysische constanten, hiermee kan de soort en hoeveelheid stof bepaald worden.
Een stof kan in verschillende toestanden verkeren (gas, vloeibaar of vast). Dit hangt af van de grootte van de cohesiekracht en de diffusie tussen de moleculen.
De overgangsvorm tussen deze toestanden zijn fysische processen, de moleculen veranderen niet. Als de moleculen wel veranderen spreken we van een chemische verandering of chemische reactie. Deze chemische reactie kan in een reactieschema worden weergegeven. Chemische reacties zijn o.a. ontleding, waarbij uit één stof meerdere stoffen ontstaan en synthese waarbij uit meerdere stoffen een nieuwe stof verkregen wordt.
2.19 Opgaven
1. Beschrijf wat onder een stof wordt verstaan.
2. Wat wordt onder de stofeigenschappen van een stof verstaan? Noem een aantal stofeigenschappen.
3. Wat wordt onder fysische constanten verstaan? Noem een aantal fysische constanten. 4. Leg de volgende begrippen uit
a. cohesiekrachten b. adhesiekrachten c. diffusie
5. Wat gebeurt er met de cohesiekrachten en de diffusie bij a. het stollen van kaarsvet
b. het verdampen van alcohol c. het vervluchtigen van jood d. het smelten van ijs
6. Noem 2 zuiverheidsaanduidingen. Welke aanduiding toont de zuiverste stof?
7. Ga naar de onderwijsassistent en vraag of je op het etiket van een pot natriumchloride p.a. mag kijken. Noteer de gegevens over de zuiverheid.
8. Geef het reactieschema van de ontleding van zinkoxide tot zink en zuurstof. 9. Noem 3 ontledingstechnieken.
10. Is de ontleding een chemische reactie? Verklaar het antwoord. 11. Is een synthese een chemische reactie? Verklaar het antwoord. 12. Wanneer wordt een reactie een verbrandingsreactie genoemd?
13. Is voor een ontleding energie nodig of komt er juist energie vrij? Verklaar het antwoord. 14. Noem 5 soorten stofeigenschappen welke je met je zintuigen kunt waarnemen.
15. Noem 6 fysische constanten.
16. Geef van water deze 6 fysische constanten
17. Zijn fysische constanten echt constanten? Geef aan onder welke voorwaarden fysische constanten constant zijn.
18. Wat wordt bedoeld met kwalitatief onderzoek?
19. Als de hoeveelheid van een hoeveelheid hormoon in het bloed van een wielrenner wordt bepaald. Wat voor soort onderzoek wordt dan bedoeld?
20. Kwik is een zeer gevaarlijke stof. Deze stof werd vroeger altijd in thermometers gebruikt. Als de thermometer kapot ging kwam het kwik soms op tafel terecht en vormde een bolletje. Geef een verklaring waarom dit een bolletje werd.
22. Bij welke aggregatietoestand is diffusie het grootst? 23. Geef een omschrijving van een zuivere stof.
24. Geef het verschil aan tussen een fysisch- en een chemisch proces.
25. Geef het reactieschema van de reactie waarbij propaan verbrandt tot koolstofdioxide en water (bedenk welke uitgangsstof nog meer aan de reactie deelneemt).
26. Waarom wordt bij chemische experimenten altijd gebruik gemaakt van demi-water?
27. Zoek de fysische eigenschappen van alle stoffen op die betrokken zijn bij de elektrolyse van water. Verzin van deze stoffen (uitgangsstof en reactieproducten) andere chemische reactie.
3.
Mengsels en scheidingsmethoden
3.1
Inleiding
Zoals in het vorige hoofdstuk is gemeld, hebben we nooit echt met zuivere stoffen te maken. Meestal zullen verschillende soorten moleculen tegelijkertijd voorkomen.
Bij een sporenverontreinigingen, kunnen we nauwelijks spreken van een mengsel. In zo’n geval wordt meestal gesproken van zuivere stoffen.
Als zuivere stoffen door elkaar heen zitten spreken we van een mengsel.
3.2
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:
beschrijven wat onder een sporenverontreinging wordt verstaan beschrijven wat onder een mengsel wordt verstaan
het temperatuurverloop schetsen bij verwarming van een mengsel en een zuivere stof, ook bij aggregatieovergangen
beschrijven wat een homogeen mengsel is
beschrijven wat onder een oplossing wordt verstaan beschrijven wat onder een gasmengsel wordt verstaan een voorbeeld geven van een oplossing
een voorbeeld geven van een gasmengsel beschrijven wat een heterogeen mengsel is
beschrijven wat onder emulsie en onder suspensie wordt verstaan een voorbeeld geven van een emulsie en van een suspensie een voorbeeld geven van een metaalmengsel
aangeven hoe een metaalmengsel meestal wordt genoemd beschrijven waarom mengsels worden vervaardigd beschrijven waarom een chemicus mengsels scheidt
6 fysische eigenschappen noemen waarop scheidingen zijn gebaseerd
2 chemische technieken noemen om stoffen op basis van hun deeltjesgrootte te scheiden 2 chemische technieken noemen om stoffen op basis van hun dichtheid te scheiden 2 chemische technieken noemen om stoffen op basis van hun vluchtigheid te scheiden 2 chemische technieken noemen om stoffen op basis van hun oplosbaarheid te scheiden 1 chemische techniek noemen om stoffen op basis van hun aanhechtingsvermogen te scheiden 1 chemische techniek noemen om stoffen op basis van hun lading te scheiden
een praktijkvoorbeeld noemen waarbij zeven wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij filtreren wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij bezinken wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij decanteren wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij centrifugeren wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij indampen wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij destilleren wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij extraheren wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij adsorptie wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij elektroforese wordt gebruikt een praktijkvoorbeeld noemen waarbij chromatografie wordt gebruikt bij een praktijkvoorbeeld de juiste scheidingsmethode aangeven
3.3
Mengsels
In de praktijk worden stoffen bewust bij elkaar gevoegd. Denk maar aan geneesmiddelen, waarbij een kleine hoeveelheid werkzaam medicijn wordt gemengd met een grote hoeveelheid vulstof. Dit wordt
gedaan o.a. omdat anders de pilletjes veel te klein zouden zijn. Wel is belangrijk dat de werkzame stof zo goed mogelijk over de vulstof verdeeld is.
Ook al onze dagelijkse voedingsmiddelen zijn mengsels, zoals melk, brood, limonade, wijn, enz. Zeewater is een mengsel van voornamelijk water en zout. We spreken in dit geval van een oplossing.
3.4
Fysische eigenschappen van mengsels
Als we een mengsel verwarmen zal er, zoals bij zuivere stoffen, geen smeltpunt zijn, maar een smelttraject, dit geldt ook voor het kookpunt / kooktraject.
3.5
Homogene mengsels
Als mengsels zoals zeewater, het water en het zout helemaal goed gemengd zijn en dus de
samenstelling op iedere plaats in het mengsel exact hetzelfde is, spreken we van homogene mengsels. Andere voorbeelden van homogene mengsels zijn koffie, thee, stroop en lucht.
3.5.1 Oplossing
Een oplossing is een homogeen vloeibaar mengsel waarbij de opgeloste stoffen volledig egaal verdeeld zijn. Dit kan zijn een vaste stof, gemengd (opgelost) in een vloeistof of een vloeistof gemengd (opgelost) in een andere vloeistof.
Voorbeelden zijn
suikerwater = suiker opgelost in water (zoals bij koffie en de thee) verdunde alcohol = alcohol opgelost in water (zoals bij jenever)
21 Tijd temperatuur smeltpunt Tijd temperatuur smelttraject stof begint
te smelten stof begint te smelten
stof is volledig gesmolten
stof is volledig gesmolten
3.5.2 Gasmengsel
Gassen mengen meestal homogeen. Een voorbeeld hiervan is lucht.
3.6
Heterogene mengsels
Vruchtensap, waarbij zich vruchtextract in het oplosmiddel water bevindt, is een voorbeeld van een heterogeen mengsel. We kunnen zien dat zo’n mengsel niet overal dezelfde samenstelling heeft. Als er zogenaamde grensvlakken aanwezig zijn is er altijd sprake van een heterogeen mengsel. Dit geldt ook voor bijvoorbeeld bruisend mineraalwater. Er is dan koolstofdioxide in het water opgelost. Dit zijn de belletjes die bij het inschenken in een glas te zien zijn. Er is een duidelijk scheidingsvlak tussen de belletjes en het water en dus een heterogeen mengsel.
Elke troebele oplossing is heterogeen!
3.6.1 Suspensie
Een suspensie is een heterogeen mengsel van een vaste stof in een vloeistof. Een voorbeeld hiervan is tandpasta.
3.6.2 Emulsie
Een emulsie is een heterogeen mengsel van een vloeistof in een andere vloeistof. Deze vloeistoffen mengen niet. Een voorbeeld hiervan is melk. Hierbij zijn kleine vloeibare vetbolletjes aanwezig in een waterige oplossing.
3.7
Metaalmengsels
Het mengen van metalen was reeds in de oudheid een lucratieve bezigheid. Eerst was er het ijzertijdperk. De ontdekking van ijzer veranderde de wereldgeschiedenis. Later ontstond het bronstijdperk. Men mengde het relatieve zachte koper met ca. 10 % tin en kreeg het harde brons. Brons had allerlei betere eigenschappen dan ijzer. Zo is men steeds bezig gebleven om metalen met elkaar te mengen om betere eigenschappen te verkrijgen. Men besefte wel dat bepaalde eigenschappen beter passen bij een bepaalde toepassing, terwijl andere eigenschappen weer beter bij andere
toepassingen hoorden.
Een metaalmengsel noemen we een alliage = legering. Het mengen van en het bewerken van metalen wordt metallurgie genoemd.
3.8
Eigenschappen bestanddelen van mengsels
Het mengen van stoffen wordt gedaan om betere eigenschappen te krijgen dan de afzonderlijke stoffen.
De chemicus zal echter, om de samenstelling van een monster te bepalen, het mengsel weer moeten ontmengen. We spreken echter nooit van ontmengen maar van scheiden.
Dit is een veel voorkomend werk voor een chemicus. Het heeft tenslotte de chemie, in het Nederlands, de naam scheikunde opgeleverd of wel de kunde van het scheiden. De chemicus maakt dan gebruik van een aantal eigenschappen van de samenstellende stoffen. Hieronder zullen we er een aantal noemen.
Eén van de eigenschappen van een stof is de deeltjesgrootte. Alhoewel voor de stof suiker we de stof kennen in de vorm van klontjes, gewone kristalsuiker als ook poedersuiker, zal over het algemeen toch een bepaalde stof in een mengsel een bepaalde deeltjesgrootte hebben. De stof is dan tenslotte meestal goed gemengd. Als stoffen in een mengsel verschillen in deeltjesgrootte kunnen we de stof vaak scheiden d.m.v. zeven of door filtreren.
3.8.2 Dichtheid
Een andere eigenschap van stoffen is de dichtheid ofwel de massa per volume-eenheid. Vaak wordt gezegd dat goud zwaar is. Een kg goud weegt echter evenveel als een kg veren. Het volume verschilt. En daarmee dus ook de dichtheid. In een mengsel zullen de stoffen met een grote dichtheid naar beneden zakken, terwijl de deeltjes met de kleinste dichtheid omhoog stijgen. Dit geldt voor zowel vloeistoffen als voor gasmengsels. In vaste stof mengsels geldt dit ook, doch hebben we te maken met doordringbaarheid, waardoor scheiding dan niet plaatsvindt.
In de chemie maken we gebruik van de dichtheid door bezinken en door centrifugeren.
3.8.3 Vluchtigheid
Stoffen verschillen vaak in vluchtigheid. En als het kookpunt dan in de buurt ligt van een gebied wat voor de chemicus makkelijk bereikbaar is kunnen stoffen met een verschillend kookpunt van elkaar worden gescheiden. De technieken die hiervan gebruik maken zijn destilleren en indampen.
3.8.4 Oplosbaarheid
De oplosbaarheid van een stof kan veel verschillen. Zout lost op in water, terwijl zand dit absoluut niet doet. Van dit verschil kunnen we in de chemie gebruik maken. Een chemische techniek die hier gebruik van maakt is de extractie.
3.8.5 Aanhechtingsvermogen (adsorptie)
De adhesiekrachten (adsorptie) van stoffen zijn vaak verschillend. Verschil van deze adhesiekrachten kan een scheiding opleveren. Aanhechtingsvermogen wordt in de chemie meestal adsorptie genoemd.
3.8.6 Lading
Soms hebben deeltjes een bepaalde elektrische lading. De chemicus kan gebruik maken van het verschil in lading. Een scheidingstechniek die hierop gebaseerd is, is elektroforese.
3.9
Scheidingsmethoden
In de voorgaande paragraaf zijn de meeste scheidingsmethoden reeds genoemd. In deze paragraaf zullen de verschillende technieken nogmaals onder de loep worden genomen.
Tijdens een fysische scheidingsmethode veranderen de moleculen van de stoffen niet. Het is dus een fysisch gebeuren. Het feit dat het bij de chemie wordt uitgelegd is dat de chemicus veel van deze scheidingsmethoden gebruik maakt.
3.9.1 Zeven
Goudzoekers in het wilde westen maakten van zeven gebruik om gouddeeltjes uit een modderig mengsel te krijgen.
Een andere toepassing van zeven is om fijne meeldeeltjes te verkrijgen voordat een taart wordt gebakken. De nat geworden klontjes meel worden eruit gezeefd.
23
grove zeef
In het milieuonderzoek wordt vaak grond gezeefd. Er wordt dan gebruik gemaakt van een hele serie op elkaar gezette zeven, waarbij de bovenste een zeer grove zeef is en de zeven naar beneden toe steeds fijner worden. Het grondmengsel wordt op de bovenste zeef gedaan en het geheel van zeven wordt, op een schudmachine, geschud. Op elke zeef wordt dan een fractie grond gevonden. Dit zegt iets over de samenstelling van de grond. Tevens kunnen op iedere fractie diverse analyse worden uitgevoerd.
Bij zeven wordt dus gebruik gemaakt van het verschil in deeltjesgrootte van diverse stoffen.
3.9.2 Filtreren
Ook bij filtreren wordt gebruik gemaakt van verschil in deeltjesgrootte. Bij filtreren maken we gebruik van het feit dat er sprake is van een mengsel van een vloeistof en een vaste stof. De kleine moleculen van de vloeistof gaan door het filter (filtraat) terwijl de grote korrels vaste stof op het filter achterblijven (residu).
Als het filtraat een oplossing van een vaste stof in een vloeistof is kunnen we via een andere scheidingstechniek, indampen, de vaste stof verkrijgen.
Er zijn veel verschillende filters. Het bekendst is filtreerpapier. Dit wordt buiten de chemie o.a. gebruikt bij het koffiezetten. In de chemie wordt er ook veel gebruik van gemaakt. Er wordt dan een filtreerpapiertje gevouwen in een trechter. Er is filtreerpapier met verschillende poriegrootte.
Een andere manier van filtreren is via de Büchner-trechter. We zullen dit in de praktijk vaak tegenkomen bij het zuiveren van nieuw gemaakte stoffen.
Een filterkroes is een kroes waarbij het filter wordt gevormd door gesinterd glas. Dit kan in
verschillende deeltjesgrootte worden verkregen. Het meest gebruikt is de zogenaamde G4-filterkroes. In de praktijk zal je hiermee ook diverse keren te maken krijgen.
De nieuwste ontwikkeling op filtratiegebied zijn de membraanfilters. Hiermee kunnen zeer kleine deeltjes worden gefiltreerd.
3.9.3 Decanteren
De bezonken stof kunnen we nu door middel van decanteren van de vloeistof scheiden. We gieten de bovenstaande vloeistof af en de vaste stof blijft over. Deze techniek wordt vaak in combinatie met filtreren en bezinken toegepast.
3.9.4 Bezinken
trechter filter Büchnertrechter filtreerpapier residu filtraat residu bovenstaande vloeistof afzuigerlenmeyer gaas vacuumslang rubberkurkBij deze techniek maken we gebruik van het verschil in dichtheid in een mengsel. De stof met de grootste dichtheid zakt naar beneden, terwijl de stof met de kleinste dichtheid naar boven komt. De scheiding vindt plaats door middel van decanteren.
3.9.5 Centrifugeren
Als we in bloed de bloedcellen zouden willen laten bezinken, dan moeten we geduld hebben.
Bloedcellen zullen, en dan nog maar gedeeltelijk, in ca. 24 uur uitzakken. Bij bezinken wordt gebruik gemaakt van de zwaartekracht. Als we op de deeltjes een grotere
kracht uitoefenen zal het bezinkingsproces sneller verlopen. In de praktijk gebruiken we daarvoor de centrifugale kracht. Deze kracht in normale laboratoriumcentrifuges kan wel 1000 tot 2000x zo groot zijn als de zwaartekracht. Om bijvoorbeeld bloedcellen in bloed naar de bodem van een centrifugebuis te brengen is nu slechts 5 tot 10 minuten nodig. Daarna kan men de bloedvloeistof (serum of plasma) van de bloedcellen decanteren of pipetteren.
3.9.6 Indampen
Als we een mengsel hebben van stoffen met een verschillende vluchtigheid, kunnen we de stof die het eerst verdampt verwijderen door het mengsel te verwarmen. Als we slechts geïnteresseerd zijn in de overblijvende stof is indampen een
mogelijke techniek. Uiteraard mag de
overblijvende stof door de verhitting niet kapot gaan (ontleden).
Een toepassing op grote schaal wordt in het buitenland toegepast. Op het strand wordt een bassin gegraven waar het zeewater bij vloed in loopt. Bij eb verdampt het water en kan het overblijvende zout worden weggeschept en verkocht.
3.9.7 Destilleren
Als we geïnteresseerd zijn in de stof die het eerst verdampt of in alle stoffen van het mengsel, dan is destillatie een techniek die in aanmerking komt. De vluchtigste stof wordt na verdamping gecondenseerd en opgevangen. De overgekomen stof noemen we het destillaat de niet verdampte resterende stof het residu. Voor de jeneverbereiding wordt alcohol gedestilleerd. Zo kan jenever een alcoholpercentage van 40 % krijgen. Via de normale vergistingsprocessen zoals bij wijn en bier is dit niet mogelijk omdat de gistcellen bij ca. 20 % alcohol afsterven.
3.9.8 Extraheren
25 destillaat residu koelwater koelwater indampschaalVaste stoffen kunnen in vloeistoffen oplossen. We maken hiervan gebruik door bijvoorbeeld koffie en thee in heet water te krijgen. De geur- en kleurstoffen uit de koffie en de thee extraheren in het hete water. Overblijven dus de (gemalen) koffiebonen en de theebladeren. Bij koffie wordt water gedestilleerd
en lossen de geur- en smaakstoffen op in het overgedestilleerde warme water op. Vervolgens wordt via filtratie de oplossing van het residu gescheiden. Bij thee wordt na het extraheren meestal gebruik gemaakt van filtreren / zeven.
Op het laboratorium maken we ook gebruik van deze techniek. We kunnen uit vaste stoffen bepaalde stoffen waarin we geïnteresseerd zijn oplossen in een bepaalde vloeistof. Vervolgens kunnen we met een andere techniek de opgeloste stoffen scheiden van de rest.
Bij een andere manier van extractie wordt gebruik gemaakt van twee niet mengbare vloeistoffen. Er is dan meestal sprake van een verschil in oplosbaarheid van de stof waarin we
geïnteresseerd zijn en de andere stoffen. De scheiding van de twee vloeistoffen vindt plaats in een zogenaamde scheitrechter.
3.9.9 Adsorptie
Tussen stoffen bestaan adhesiekrachten. Gelukkig maar, anders zou het bijvoorbeeld onmogelijk zijn om iets aan een vork te prikken of op een lepel te krijgen. Het nadeel is dat we na het eten ook moeten afwassen.
In plaats van adhesie spreken we meestal van adsorptie ofwel
aanhechtingsvermogen. In de praktijk maken we gebruik van stoffen met een zeer groot aanhechtingsvermogen zoals bijvoorbeeld norit. Bij voedselvergiftiging zullen de giftige stoffen aan norit binden en zo hun schadelijke werking niet of minder kunnen uitoefenen.
Ook op het laboratorium gebruiken we verschil in adsorptievermogen. Zo kunnen we bijvoorbeeld de kleurstof in spiritus verwijderen door deze aan actieve kool te binden. Na de adsorptie worden de stoffen door middel van filtratie van elkaar gescheiden. Overblijft een kleurloze vloeistof die grotendeels uit alcohol bestaat.
3.9.10
Elektroforese
Als stoffen een verschillende lading hebben kunnen we op het laboratorium deze stoffen van elkaar scheiden door middel van
elektroforese. Bij deze techniek wordt tussen twee elektrodes in een oplossing een spanning aangelegd.. De positief geladen deeltjes zullen naar de negatieve elektrode (kathode) gaan, terwijl de negatief geladen deeltjes naar de positieve elektrode (anode) zullen gaan. Deze techniek wordt veel toegepast in klinisch chemische laboratoria om eiwitten van elkaar te scheiden.
3.9.11
Chromatografie
Dit is een techniek die het eerst werd toegepast bij het scheiden van kleurstoffen. Vandaar de naam (chromos = kleur). Deze techniek berust op verschillende fysische verschijnselen. Meestal is het een
actieve kool geadsorbeerde stof
-
+
+ -Scheitrechter vloeistof 1 vloeistof 2 dichtheid vloeistof 2 is groter dan dichtheid vloeistof 1verschil in oplosbaarheid en adsorptie en dus vergelijkbaar met extractie. Karakteristiek is in ieder geval dat er één stof langs een andere beweegt. Dit kan zijn een vloeistof, we spreken dan van vloeistofchromatografie of een gas en we spreken dan van gaschromatografie. Er bestaan van deze techniek vele uitvoeringsvormen en de ontwikkeling van deze techniek is nog in volle gang. We kunnen zeer kleine hoeveelheden stof uit een mengsel hiermee scheiden. Zo kunnen we bijvoorbeeld verschillende kleurstoffen uit inkt van elkaar scheiden en in benzine meer dan 80 componenten onderscheiden. Chromatografietechnieken zijn tegenwoordig onmisbaar op het moderne laboratorium.
3.10 Overzicht
Mengsels Homogeen oplossing gasmengsel Heterogeen suspensie Emulsie Scheiden van mengsels
verschil in deeltjesgrootte zeven filteren verschil in dichtheid bezinken
centrifugeren
bij beiden + decanteren of filtreren verschil in vluchtigheid indampen
destilleren verschil in oplosbaarheid extractie
chromatografie verschil in aanhechtingsvermogen adsorptie
chromatografie verschil in lading elektroforese
3.11 Nieuwe begrippen
Mengsel Meerdere zuivere stoffen door elkaar.
Homogeen mengsel Een mengsel dat op elke plaats dezelfde fysische eigenschappen heeft. Oplossing Homogeen mengsel van een vaste stof / vloeistof (opgeloste stof) en een
vloeistof (oplosmiddel).
Heterogeen mengsel Een mengsel dat op verschillende plaatsen verschillende fysische eigenschappen heeft. Bij sprongsgewijze verandering is een grensvlak aanwezig.
Suspensie Heterogeen mengsel van vaste deeltjes in een vloeistof. Emulsie Heterogeen mengsel van vloeistofbolletjes in een vloeistof. Alliage of legering Homogeen mengsel van metalen.
Metallurgie Het mengen en bewerken van metalen. Scheiden Een mengsel omzetten in zuivere stoffen.
3.12 Samenvatting
De meeste stoffen bestaan uit mengsels. Mengsels hebben, in tegenstelling tot zuivere stoffen geen smelt- en kookpunt, maar een smelt- en kooktraject.
Mengsels kunnen onderverdeeld worden in homogeen en heterogeen en kunnen door
scheidingstechnieken bewerkt worden tot zuivere stoffen. De scheidingstechnieken zijn gebaseerd op verschillende eigenschappen van de deeltjes die in een mengsel voorkomen, zoals dichtheid, grootte, aanhechtingsvermogen en lading.
3.13 Opgaven
1. Geef een voorbeeld van a. een heterogeen mengsel b. een homogeen mengsel 2. Geef een voorbeeld van
a. een gasmengsel b. een oplossing
3. Wat voor soort mengsel is zeewater? Verklaar het antwoord. 4. Wat voor soort mengsel is bloed? Verklaar het antwoord.
5. Aceton en water zijn volledig mengbaar. We kunnen dan ook spreken van een oplossing van aceton in water. Kunnen we dit mengsel scheiden met behulp van:
a. extractie, b. destillatie, c. chromatografie?
6. Wijn bevat o.a. ethanol, water, smaakstoffen en kleurstoffen.
a. Welke scheidingsmethode kun je gebruiken om de kleurstoffen in handen te krijgen? b. Welke scheidingsmethode kun je gebruiken om de ethanol uit de wijn te verwijderen? c. Met welke scheidingsmethode kun je onderzoeken welke kleurstoffen in de wijn voorkomen? 7. Wat wordt onder een sporenverontreiniging verstaan?
8. We kennen verschillende soorten mengsels. a. Wat wordt onder een mengsel verstaan? b. Noem 3 soorten mengsels.
c. Beschrijf de verschillen tussen deze mengsels. 9. Wanneer spreken we van
a. een homogeen mengsel? Geef hiervan een voorbeeld b. een heterogeen mengsel? Geef hiervan een voorbeeld. 10. Wanneer spreken we van een oplossing?
11. Gasmengsels kunnen in vrijwel alle samenstellingen worden gemaakt. a. Noem een “natuurlijk” gasmengsel.
b. Is dit een homogeen of een heterogeen mengsel? Geef een korte verklaring. c. Hoe kunnen we de componenten dit gasmengsel van elkaar scheiden? 12. Geef een korte beschrijving van en geef een voorbeeld van
a. een suspensie b. een emulsie
13. Hoe wordt een metaalmengsel ook wel genoemd?
4.
Stoffen nader bekeken
4.1
Inleiding
In hoofdstuk 2 hebben we aangegeven dat stoffen bestaan uit moleculen en dat zuivere stoffen eigenlijk niet bestaan. In hoofdstuk 3 hebben we mengsels besproken, dus waarin verschillende stoffen naast elkaar bestaan.
In dit hoofdstuk zullen we de stoffen proberen in te delen.
4.2
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je:
beschrijven waaruit moleculen zijn opgebouwd
beschrijven wat een stof is die niet verder te ontleden is beschrijven wat een stof is die wel verder te ontleden is beschrijven wat onder een element wordt verstaan beschrijven wat onder een verbinding wordt verstaan 7 twee-atomige elementen noemen
2 elementen noemen die vloeibaar zijn en daarbij aangeven of zij tot de metalen dan wel de niet-metalen behoren
vanuit de namen van onderstaande elementen het symbool geven en vanuit het symbool de naam: waterstof, helium, lithium, beryllium, boor, koolstof, stikstof, zuurstof, fluor, neon, natrium, magnesium, aluminium, silicium, fosfor, zwavel, chloor, argon, kalium, calcium, chroom, mangaan, ijzer, kobalt, koper, zink, broom, zilver, tin, jood, barium, platina, goud, kwik en lood aangeven hoe de notatiewijze voor verbindingen is
aangeven wat onder index in een chemische formule wordt verstaan een molecuulformule beschrijven
een verhoudingsformule beschrijven
het verschil tussen een molecuulformule en een verhoudingsformule aangeven indexen binnen molecuulformules en verhoudingsformules toepassen
4.3
Moleculen
Zuivere stoffen bestaan uit moleculen. Moleculen zijn de kleinste deeltjes van een stof met nog dezelfde eigenschappen als de stof. Moleculen bestaan wel uit kleinere deeltjes, maar die deeltjes, de atomen, hebben niet meer dezelfde eigenschappen als die stof.
4.4
Elementen (op stofniveau)
Zoals we in hoofdstuk 2 hebben gezien kunnen we bepaalde stoffen ontleden. We krijgen dan uit één stof meerdere andere stoffen. Soms zijn die stoffen ook weer te ontleden. We vragen ons af hoe ver kunnen we hiermee doorgaan. Krijgen we stoffen die we niet meer kunnen ontleden? Het antwoord is ja, dit zijn stoffen die uit slechts één atoomsoort bestaan.
Stoffen die uit slechts één atoomsoort bestaan noemen we elementen. Er zijn maar een beperkt aantal elementen (ca. 100).
Stoffen die wel te ontleden zijn noemen we verbindingen. Er zijn onnoemelijk veel verbindingen.
4.5
Verbindingen en atoomsoorten
Alle verbindingen zijn opgebouwd uit atomen. Op dit ogenblik zijn er meer dan 100 verschillende atoomsoorten bekend. In de natuur komen ongeveer 90 atoomsoorten voor. Alle andere atoomsoorten zijn gemaakt in laboratoria (d.m.v. kernreacties).
Verbindingen bestaan dus uit verschillende atoomsoorten.
Water bestaat bijvoorbeeld uit de atoomsoorten waterstof en zuurstof samen en nylon bestaat uit de atoomsoorten koolstof, stikstof en waterstof samen.
Zowel bij de atoomsoorten als bij de verbindingen hebben we nog niet aangegeven uit hoeveel atomen het molecuul van een bepaalde stof is opgebouwd. We komen hier later op terug.
4.6
Atoomsoorten
Atomen van een bepaald element zijn niet helemaal precies gelijk (we komen in het volgende hoofdstuk hierop terug), maar zij hebben alle dezelfde chemische eigenschappen. Een element bevat maar één atoomsoort. De elementen kunnen worden onderscheiden in:
metalen niet-metalen
Het onderscheid tussen deze verschillende elementen wordt gemaakt op grond van de stofeigenschappen van deze elementen.
4.7
Chemische notatie elementen
Omdat alle stoffen uit elementen zijn opgebouwd had de chemicus behoefte aan een eigen symbolenschrift. Voor alle chemici op de wereld is dit gelijk. Het betreft tot op dit moment 108 elementen (ca. 90 natuurlijke en ca. 18 op laboratoria gemaakte).
De symbolen bestaan alle uit één of twee letters. De eerste letter is altijd een hoofdletter en de tweede altijd een kleine letter.
Onder kleine letter wordt verstaan geen hoofdletter. Zo is een a heel anders dan een kleine A! De notatie CA moet zijn Ca! De symbolen zijn meestal afgeleid van hun latijnse naam. Zo is het symbool voor ijzer Fe, afgeleid van ferrum en het element antimoon Sb van stibium. De symbolen van de eerste 20 elementen en een aantal andere belangrijke elementen zijn:
Naam
element
Symbool
element
Naam
Symbool
Waterstof H Kalium K Helium He Calicum Ca Lithium Li Chroom Cr Beryllium Be Mangaan Mn Boor B IJzer Fe Koolstof C Kobalt Co Stikstof N Koper Cu Zuurstof O Zink Zn Fluor F Broom Br Neon Ne Zilver Ag Natrium Na Tin Sn Magnesium Mg Jood I Aluminium Al Barium Ba Silicium Si Platina Pt Fosfor P Goud Au Zwavel S Kwik Hg Chloor Cl Lood Pb Argon Ar
4.8
Elementen
Het begrip element wordt door chemici vaak slordig gebruikt. En daarom willen we dat hier proberen duidelijk te maken.
4.8.1 Elementbegrip op stofniveau
Op stofniveau worden elementen stoffen genoemd, die slechts uit één atoomsoort bestaan. De meeste elementen zijn metalen en metaalatomen zitten (onder normale omstandigheden) meestal in een metaalrooster. Voor het gemak schrijven we deze elementen gewoon met het symbool van deze stof. Bijvoorbeeld spreekt men van ijzer (Fe), aluminium (Al), natrium (Na), enz.
Niet metalen zitten meestal niet in zo’n rooster en komen als “vrije” moleculen voor. Daarom worden de elementen op stofniveau meestal als die moleculen weergegeven.
Van alle elementen die we kennen zijn er 7 stoffen die twee-atomig zijn. Dit zijn:
waterstof H2 stikstof N2 zuurstof O2 fluor F2 chloor Cl2 broom Br2 jood I2
Edelgassen zijn altijd éénatomige stoffen dus worden éénatomig geschreven. Dus He (helium), Ne (neon), Ar (argon) ,Kr (krypton) ,Xe (xenon) en Rn (radon).
Een paar stoffen zijn zelfs meeratomig. Bekend zijn O3 (ozon), fosfor (P4) en zwavel (S8).
Van één element kunnen dus meerdere soorten moleculen voorkomen. Zo kan zuurstof bestaan uit O2,
maar ook uit O3.
4.8.2 Elementbegrip op atoomniveau (= atoomsoort)
Bij elementen op atoomniveau wordt de atoomsoort bedoeld. Dus bijvoorbeeld water bestaat uit 2 atoomsoorten en wel waterstof (H) en zuurstof (O). We zeggen dat water bestaat uit de elementen H en O. Bij het begrip element op atoomniveau worden de elementen altijd uisluitend met het symbool aangegeven. Als zodanig staan de elementen ook vermeld in het Periodiek Systeem (zie later).
4.8.3 Aggregatietoestand elementen
De metalen zijn bij kamertemperatuur en normale luchtdrukken vast op één uitzondering na. Kwik (Hg) is namelijk vloeibaar. Er zijn geen gasvormige metalen.
De niet-metalen kunnen vast, vloeibaar of gasvormig zijn. Er is slechts één niet-metaal welke vloeibaar is, namelijk broom (Br2).
4.9
Notatie verbindingen
Bij verbindingen wordt in de notatie aangegeven uit welke elementen (atoomsoort) de stof is
opgebouwd. In verbindingen komen de elementen in bepaalde verhoudingen voor. In de chemie wordt de verbinding weergegeven door een formule waarin tot uiting komt uit welke elementen de
verbinding bestaat en in welke verhouding de elementen in de verbinding voorkomen.
Water wordt gevormd uit waterstof en zuurstof, dus in de formule voor water komt het symbool van waterstof H en zuurstof O voor. Verder is de verhouding van waterstofatomen en zuurstofatomen in water 2 : 1 en dus is de formule voor water H2O. De twee als subscript geschreven onder de H noemen
we de index en onder O staat niets, de één wordt weggelaten. De index is dus één. We spreken van een verhoudingsformule.
Water bestaat uit moleculen. Elk molecuul water bestaat uit 2 atomen H en 1 atoom O. De formule H2O geeft dus niet alleen de verhouding van de atomen weer, maar ook de opbouw van het molecuul
van water. We spreken van een molecuulformule.
Niet alle stoffen bestaan uit moleculen, zoals zouten (deze bestaan uit ionen (zie later)). Aan de formule is helaas niet te zien of het een verhoudingsformule of een molecuulformule betreft. Alle stoffen hebben een verhoudingsformule, echter niet alle stoffen hebben een molecuulformule.
Bij water is de verhoudingsformule en de molecuulformule gelijk. Voorbeelden:
STOF VERHOUDINGSFORMULE MOLECUULFORMULE
Water H2O H2O
Natriumchloride (keukenzout) NaCl Bestaat niet uit moleculen
Benzeen CH C6H6
Calciumchloride CaCl2 Bestaat niet uit moleculen
Glucose CH2O C6H12O6
Aluminiumcarbide Al4C3 Bestaat niet uit moleculen
Als een stof uit moleculen bestaat wordt altijd de molecuulformule gegeven en niet de
verhoudingsformule omdat deze meer informatie geeft. De verhoudingsformule is hieruit altijd simpel af te leiden.
Voorbeeld
In een molecuul C6H6 is de verhouding van de C-atomen en de H-atomen 1 : 1. De
verhoudingsformule is dus CH.
4.10 Overzicht
Moleculen zijn de kleinste deeltjes van een stof. Moleculen bestaan uit atomen.
Te ontleden stoffen worden verbindingen genoemd. Niet meer te ontleden stoffen worden elementen genoemd. Een element bestaat uit één soort atomen.
Elementen hebben een symbool bestaande uit maximaal 2 letters. De eerste letter is een hoofdletter, de tweede letter een kleine letter.
Metalen en niet-metalen vormen verbindingen (zouten) met kristalstructuren waarbij de formule een verhoudingsformule is..
Indexen binnen een molecuulformule of een verhoudingsformule geeft het aantal betrokken atomen per molecuul / formule weer.
Scheiden is het “sorteren” van moleculen, terwijl een chemische reactie is het herschikken van atomen in moleculen
Een element op stofniveau is een niet meer te ontleden stof
Een element op molecuulniveau is een atoomsoort
4.11
Nieuwe begrippen
Element Op stofniveau: een niet meer te ontleden stof Op atoomniveau: een atoomsoort
Verbinding Zuivere stof die te ontleden is. Atoom Onderdeel van een molecuul.
Chemische formule Een notatie waarbij de atomen in een element of verbinding worden weergegeven.
Index Verhoudingsgetal binnen een chemische formule. Opmerking: als de index één is wordt deze niet genoteerd.
Verhoudingsformule Formule waarin de verhoudingen van de elementen in een stof zijn weergegeven.
Molecuulformule Formule waarin de verhoudingen van de atomen in een molecuul zijn weergegeven.
4.12
Samenvatting
Stoffen die niet meer te ontleden zijn worden elementen genoemd. De andere zuivere stoffen zijn verbindingen.
Verbindingen bestaan uit moleculen, die op hun beurt weer uit atomen bestaan.
Elementen kunnen onderverdeeld worden in metalen en niet-metalen. Atomen en elementen worden genoteerd met één of twee letters.
Bij verbindingen worden de atomen in het molecuul genoteerd, met als index het aantal. Is er geen molecuul, dan geeft de formule de verhouding van de atomen in de stof weer.
o.a. suspensie en emsulsie o.a. oplossing scheiden ontleden verbinden
Verbindingen
Elementen
Homogeen
heterogeen
Mengsels
mengen
Zuivere
stoffen
4.13 Opgaven
1. Waaruit zijn moleculen opgebouwd?
2. Welke stoffen zijn niet te ontleden? Wat hebben deze stoffen gemeen? 3. Welke stoffen zijn wel te ontleden?
4. Wat verstaat men onder a. een element? b. een verbinding?
5. Noem 7 twee-atomige elementen. 6. Geef het symbool voor
a. waterstof b. stikstof c. chloor d. fosfor e. platina f. ijzer g. goud h. kobalt i. mangaan 7. Geef de naam voor:
a. Al b. F c. O d. Sn e. Mg f. Ar g. C h. B i. Cr j. Pb
8. Beschrijf hoe men verbindingen noteert en verklaar waarom dit op deze wijze gebeurt. 9. Beschrijf wat verstaan wordt onder
a. een molecuulformule b. een verhoudingsformule
10. Beschrijf het verschil en de overeenkomst tussen een molecuulformule en een verhoudingsformule.
11. Waaraan kan men zien of men met een molecuulformule dan wel met een verhoudingsformule te maken heeft?
12. Chlorofyl A is een verbinding die in groene planten voorkomt. Eén molecuul van deze stof bestaat uit 55 atomen koolstof, 72 atomen waterstof, 5 atomen zuurstof, 4 atomen stikstof en 1 atoom magnesium. Geef de formule van Chlorofyl A.
13. Uit hoeveel atomen en van welke elementen bestaan: a. H2SO4
b. C10H12Cl2N2
c. C14H17NO3
d. C6H6O6
14. Gegeven het volgende reactieschema:
Ammoniumdichromaat chroom(III)oxide + stikstof + water Waarbij verder gegeven is dat de stoffen de volgende formule hebben:
Ammoniumdichromaat: (NH4)2Cr2O7
Chroom(III)oxide: Cr2O3
Stikstof: N2
Water H2O
a. Welke stof(fen) is / zijn dan elementen? b. Welke stoffen zijn verbindingen?
c. Tot welke elementen kunnen de verbindingen nog ontleden? d. Wat zijn de uitgangsstoffen?
5.
Bouw atomen
5.1
Inleiding
Reeds in de tijd van de oude Grieken (door Democritus) werden atomen genoemd. Ondanks dat vele geleerden van het atoombegrip gebruik maakten, was het in ca. 1800 de Engelsman Dalton die atomen uitvoerig beschreef. Hij beschreef atomen o.a. als ondeelbare deeltjes, deeltjes van de elementen. Hij stelde dat atomen afmetingen en massa bezitten, en dat atomen zich in bepaalde verhoudingen met elkaar konden verbinden tot verbindingen.
Ca. één eeuw later hebben Thomson en Rutherford het atoom nader beschreven en aangegeven dat het atoom uit een kern bestond met daarom heen cirkelende elektronen. Niet lang daarna ontwikkelde de Deense geleerde Bohr de huidige theorie over atomen.
5.2
Leerdoelen
Na bestudering van dit hoofdstuk kun je: het atoommodel van Rutherford beschrijven
aangeven welke experimenten Rutherford ter ondersteuning van zijn model uitvoerde beschrijven wat wordt verstaan onder nucleonen, protonen, neutronen en elektronen 3 soorten radio-actieve straling noemen
de 3 soorten radio-actieve straling beschrijven en de lading aangeven het atoommodel van Bohr beschrijven
de namen van de verschillende elektronenschillen, volgens Bohr, noemen het maximaal aantal elektronen per schil berekenen (met formule)
de elektronenconfiguratie (volgens Bohr) berekenen van eenvoudige elementen aangeven wat onder de valentieschil en wat onder valentie wordt verstaan beschrijven wat onder atoomnummer en massagetal wordt verstaan
uit atoomnummer en massagetal het aantal protonen, neutronen en elektronen berekenen de notatie voor atomen inclusief atoomnummer en massagetal weergeven
beschrijven wat onder isotopen wordt verstaan beschrijven wat onder atoommassa wordt verstaan de definitie voor atomaire massa-eenheid geven atoommassa’s opzoeken
molecuulmassa’s / formulemassa’s berekenen
5.3
Atoomkern / elektronen
Het atoommodel van Rutherford kan als volgt omschreven worden:
een atoom bestaat uit een positieve kern, welke vrijwel de gehele massa herbergt
de kern bestaat uit kerndeeltjes (nucleonen): (positieve) protonen en (neutrale) neutronen
op relatief grote afstand van de kern bewegen zich de negatief geladen elektronen, die samen de elektronenwolk vormen
37
protonen en neutronen
de lading van het elektron is even groot maar tegengesteld aan dat van het proton
het aantal protonen en elektronen is gelijk. Dus de totale lading van de protonen is gelijk aan de totale lading van de elektronen in een atoom.
Bij de experimenten die Rutherford uitvoerde om tot zijn model te komen gebruikte hij radio-actieve straling die hij op zeer dunne metaalfolies liet vallen. De verstrooiing van de straling kon hij meten met behulp van fotofilms. De belichting van de films gaf aan hoe de straling verstrooid was.
Uit deze verstrooing blijkt dat dat de atoomkernen zeer klein en compact zijn en dat de elektronen zich op grote afstand van de kern bevinden.
Van o.a. het echtpaar Curie was bekend dat er meerdere soorten radio-actieve straling bestond. We noemen hier:
α-straling (alfa). Deze straling was positief geladen, en bestond zoals men later ontdekte uit positieve heliumkernen.
β -straling (bèta). Deze straling was negatief geladen en bestond uit energierijke elektronen γ-straling (gamma). Deze straling is ongeladen.
Deze straling was zeer energierijk. Uit de verschillen van verstrooiing van de
verschillende soorten radio-actieve straling kon de theorie van Rutherford worden opgesteld.
5.4
Atoommodel Bohr
Bohr heeft het atoommodel van Ruhterford overgenomen, echter heeft hij gevonden dat elektronen alleen op bepaalde afstanden van de kern zich konden bevinden. Hij noemde dit elektronenschillen. De eerste schil, geteld vanaf de kern, noemde hij de K-schil. De tweede schil noemde hij de L-schil, de derde de M-schil, de vierde de N-schil, enzovoort.
5.5
Elektronenverdeling volgens Bohr
Au-folie
zeer dun
fotografische film
Radio-actieve bron met zowel -, , als -straling
uitzendende bron Loodkasteel negatieve pool
