Scheikunde PTA TW3
H1 Scheiden en reageren
1.1 Zuivere stof en mengsel
Elke stof heeft unieke stofeigenschappen. Als je de stofeigenschappen bekijkt,
bestudeer je de stof op macroniveau. Dit is namelijk waar te nemen met je zintuigen.
Dit is niet het geval bij het microniveau. Als je op microniveau naar een stof kijkt,
bestaan de meeste stoffen uit moleculen. Moleculen bestaan uit atomen.
Een zuivere stof bestaat uit één soort moleculen of atomen. Als de bouwstoffen uit
één soort atomen bestaan, dan is de stof een element. Als de bouwstoffen uit
meerdere atomen bestaan, spreek je van een verbinding. De meeste stoffen in de
natuur zijn verbindingen.
Je kan onderzoeken of een stof zuiver is door een experiment te doen. Als de stof
zuiver is, dan blijft de temperatuur tijdens de faseovergang hetzelfde. De stof heeft
een smeltpunt en een kookpunt. Gaat het om een mengsel, dan loopt de
temperatuur tijdens de faseovergang langzaam op. De stof heeft een smelttraject
en een kooktraject.
Er zijn verschillende soorten mengsels:
- Een oplossing is een helder mengsel van vloeistoffen of van een vloeistof
met een vaste stof of gas.
- Een suspensie is een troebel mengsel van een vaste stof met een vloeistof.
De vaste stof lost niet op en door het verschil in dichtheid zakt het naar
beneden.
- Een emulsie is een mengsel van twee vloeistoffen die niet goed mengbaar
zijn. Het verschil in dichtheid zorgt ervoor dat er een tweelagensysteem
ontstaat. Met een emulgator kan je ervoor zorgen dat een emulsie niet
ontmengt. Een emulgatormolecuul heeft een hydrofobe staart die niet of
slecht met water mengt en een hydrofiele kop die wel met water mengt.
1.2 Scheidingsmethode
Als je maar één stof uit een mengsel nodig hebt, moet je het mengsel scheiden. Op
macroniveau maak je gebruik van het verschil in stofeigenschappen. Op
microniveau verandert de stof zelf niet, je sorteert alleen de moleculen.
Bij het scheiden van een suspensie maak je gebruik van het verschil in
deeltjesgrootte. Je kan dan filtreren. De vloeistof is het filtraat, de vaste stof is het
residu.
Als er een groot verschil in dichtheid is in een suspensie kan je de vaste stof laten
bezinken. Je kan dit proces versnellen door te centrifugeren.
Een oplossing kan je scheiden op deze manieren:
- Indampen: gebruik maken van het verschil in kookpunt. Het deel dat
verdampt wordt niet opgevangen
- Destillatie: gebruik maken van het verschil in kookpunt. Het deel dat
verdampt wordt opgevangen. Dit is het destillaat. Het deel dat niet verdampt
heet het filtraat.
, Bij een mengsel van twee vaste stoffen kan je gebruik maken van het verschil in
oplosbaarheid. Dit heet extraheren. Het oplosmiddel heet het extractiemiddel.
Kleur-, geur- en smaakstoffen kun je door middel van koolstof uit een oplossing
verwijderen. Deze methode is adsorptie.
Een scheidingsmethode die van adsorptievermogen en oplosbaarheid gebruik maakt
is chromatografie. Elke stof heeft bij een bepaalde temperatuur en een bepaalde
loopvloeistof een Rf-waarde. Om de Rf-waarde van een stof te bepalen, meet je
twee afstanden:
1. De afstand van het punt waar je de kleurstoffen hebt opgebracht tot het punt
waar een kleurstof is blijven steken. Dit noem je A.
2. De afstand van het punt waar je de kleurstoffen hebt opgebracht tot waar de
loopvloeistof is opgetrokken. Dit noem je B.
De Rf-waarde is dan A/B.
1.3 Chemische reacties
Dit zijn de kenmerken van chemische reacties:
- De beginstoffen verdwijnen en er ontstaan reactieproducten.
- De totale massa van de beginstoffen is gelijk aan de totale massa van de
reactieproducten. Dit is de wet van massabehoud.
- Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaverhouding.
- Er is een minimale temperatuur nodig: de reactietemperatuur.
- Er is een energie-effect. De energie kan vrijkomen of juist nodig zijn.
Stoffen bezitten chemische energie. Een reactie waarbij energie vrijkomt is een
exotherme reactie. Er zijn ook reacties die energie nodig hebben om te verlopen.
Dit is een endotherme reactie. Om een reactie te starten moet je eerst energie
toevoegen. Dit is de activeringsenergie.
Het energie-effect van een chemische reactie kan je weergeven in een
energiediagram. De hoeveelheid energie staat op de verticale as, de horizontale as
heeft geen grootheid en eenheid. Het verschil tussen de hoeveelheid energie van de
beginstoffen en de reactieproducten is de reactie-energie.
1.4 Snelheid van een reactie
De tijd die verstrijkt tussen het mengen van twee stoffen en het einde van de reactie
is de reactietijd. De reactiesnelheid is de hoeveelheid stof die per seconde en per
liter ontstaat of verdwijnt.
Er zijn een aantal factoren die invloed kunnen hebben op de reactiesnelheid:
- Hoe groter de verdelingsgraad, hoe fijner de stof is verdeeld, des te sneller
verloopt de reactie.
- De soort stof.
- Als de concentratie van de beginstoffen groter wordt, neemt de
reactiesnelheid toe.
- Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de reactiesnelheid.
- Je kan een hulpstof gebruiken: een katalysator. Deze wordt niet verbruikt bij
de reactie, maar laat het wel sneller verlopen. Een enzym is een katalysator
die een biologische reactie versnelt.
H1 Scheiden en reageren
1.1 Zuivere stof en mengsel
Elke stof heeft unieke stofeigenschappen. Als je de stofeigenschappen bekijkt,
bestudeer je de stof op macroniveau. Dit is namelijk waar te nemen met je zintuigen.
Dit is niet het geval bij het microniveau. Als je op microniveau naar een stof kijkt,
bestaan de meeste stoffen uit moleculen. Moleculen bestaan uit atomen.
Een zuivere stof bestaat uit één soort moleculen of atomen. Als de bouwstoffen uit
één soort atomen bestaan, dan is de stof een element. Als de bouwstoffen uit
meerdere atomen bestaan, spreek je van een verbinding. De meeste stoffen in de
natuur zijn verbindingen.
Je kan onderzoeken of een stof zuiver is door een experiment te doen. Als de stof
zuiver is, dan blijft de temperatuur tijdens de faseovergang hetzelfde. De stof heeft
een smeltpunt en een kookpunt. Gaat het om een mengsel, dan loopt de
temperatuur tijdens de faseovergang langzaam op. De stof heeft een smelttraject
en een kooktraject.
Er zijn verschillende soorten mengsels:
- Een oplossing is een helder mengsel van vloeistoffen of van een vloeistof
met een vaste stof of gas.
- Een suspensie is een troebel mengsel van een vaste stof met een vloeistof.
De vaste stof lost niet op en door het verschil in dichtheid zakt het naar
beneden.
- Een emulsie is een mengsel van twee vloeistoffen die niet goed mengbaar
zijn. Het verschil in dichtheid zorgt ervoor dat er een tweelagensysteem
ontstaat. Met een emulgator kan je ervoor zorgen dat een emulsie niet
ontmengt. Een emulgatormolecuul heeft een hydrofobe staart die niet of
slecht met water mengt en een hydrofiele kop die wel met water mengt.
1.2 Scheidingsmethode
Als je maar één stof uit een mengsel nodig hebt, moet je het mengsel scheiden. Op
macroniveau maak je gebruik van het verschil in stofeigenschappen. Op
microniveau verandert de stof zelf niet, je sorteert alleen de moleculen.
Bij het scheiden van een suspensie maak je gebruik van het verschil in
deeltjesgrootte. Je kan dan filtreren. De vloeistof is het filtraat, de vaste stof is het
residu.
Als er een groot verschil in dichtheid is in een suspensie kan je de vaste stof laten
bezinken. Je kan dit proces versnellen door te centrifugeren.
Een oplossing kan je scheiden op deze manieren:
- Indampen: gebruik maken van het verschil in kookpunt. Het deel dat
verdampt wordt niet opgevangen
- Destillatie: gebruik maken van het verschil in kookpunt. Het deel dat
verdampt wordt opgevangen. Dit is het destillaat. Het deel dat niet verdampt
heet het filtraat.
, Bij een mengsel van twee vaste stoffen kan je gebruik maken van het verschil in
oplosbaarheid. Dit heet extraheren. Het oplosmiddel heet het extractiemiddel.
Kleur-, geur- en smaakstoffen kun je door middel van koolstof uit een oplossing
verwijderen. Deze methode is adsorptie.
Een scheidingsmethode die van adsorptievermogen en oplosbaarheid gebruik maakt
is chromatografie. Elke stof heeft bij een bepaalde temperatuur en een bepaalde
loopvloeistof een Rf-waarde. Om de Rf-waarde van een stof te bepalen, meet je
twee afstanden:
1. De afstand van het punt waar je de kleurstoffen hebt opgebracht tot het punt
waar een kleurstof is blijven steken. Dit noem je A.
2. De afstand van het punt waar je de kleurstoffen hebt opgebracht tot waar de
loopvloeistof is opgetrokken. Dit noem je B.
De Rf-waarde is dan A/B.
1.3 Chemische reacties
Dit zijn de kenmerken van chemische reacties:
- De beginstoffen verdwijnen en er ontstaan reactieproducten.
- De totale massa van de beginstoffen is gelijk aan de totale massa van de
reactieproducten. Dit is de wet van massabehoud.
- Stoffen reageren en ontstaan in een vaste massaverhouding.
- Er is een minimale temperatuur nodig: de reactietemperatuur.
- Er is een energie-effect. De energie kan vrijkomen of juist nodig zijn.
Stoffen bezitten chemische energie. Een reactie waarbij energie vrijkomt is een
exotherme reactie. Er zijn ook reacties die energie nodig hebben om te verlopen.
Dit is een endotherme reactie. Om een reactie te starten moet je eerst energie
toevoegen. Dit is de activeringsenergie.
Het energie-effect van een chemische reactie kan je weergeven in een
energiediagram. De hoeveelheid energie staat op de verticale as, de horizontale as
heeft geen grootheid en eenheid. Het verschil tussen de hoeveelheid energie van de
beginstoffen en de reactieproducten is de reactie-energie.
1.4 Snelheid van een reactie
De tijd die verstrijkt tussen het mengen van twee stoffen en het einde van de reactie
is de reactietijd. De reactiesnelheid is de hoeveelheid stof die per seconde en per
liter ontstaat of verdwijnt.
Er zijn een aantal factoren die invloed kunnen hebben op de reactiesnelheid:
- Hoe groter de verdelingsgraad, hoe fijner de stof is verdeeld, des te sneller
verloopt de reactie.
- De soort stof.
- Als de concentratie van de beginstoffen groter wordt, neemt de
reactiesnelheid toe.
- Hoe hoger de temperatuur, hoe groter de reactiesnelheid.
- Je kan een hulpstof gebruiken: een katalysator. Deze wordt niet verbruikt bij
de reactie, maar laat het wel sneller verlopen. Een enzym is een katalysator
die een biologische reactie versnelt.
