Chemie 7e ed/FLEX - Hoofdstuk 5 - Mengen en oplossen oefentoetsen & antwoorden

Een atoombinding is een elektronenpaar die gedeeld wordt tussen twee atomen. Doordat niet elk atoom even hard aan dit elektronenpaar trekt, ligt deze soms dichter bij het atoom wat harder trekt. Hierdoor krijgt dit atoom een kleine negatieve lading en het andere atoom een kleine positieve lading. Dit is een polaire atoombinding.Polaire bindingen zorgen voor kleine ladingsverschillen binnen een molecuul. Resulteert dit binnen een molecuul in een netto positief en negatief geladen kant (dipoolmoment) dan heb je een dipoolmolecuul. In sommige moleculen met polaire bindingen heffen de ladingsverschillen elkaar op, bijvoorbeeld door een symmetrische vorm van het molecuul. Hierdoor heeft het molecuul netto geen ladingsverschil (dipoolmoment) en is het geen dipoolmolecuul. b.Een emulgator is een molecuul met een hydrofiel en een hydrofoob deel. Het hydrofiele gedeelte mengt met water en het hydrofobe gedeelte met hydrofobe moleculen. Een emulgator bindt gelijktijdig aan de hydrofobe en hydrofiele moleculen zodat ze toch kunnen mengen. Hierbij ontstaat een emulsie.Bij het oplossen van hydrofobe moleculaire stoffen in een hydrofoob oplosmiddel ontstaan er vanderwaalsbindingen tussen de moleculaire stoffen die worden opgelost en de moleculen van het oplosmiddel.  d.Bij het verdunnen van een oplossing voeg je meer oplosmiddel toe. De hoeveelheid (mol) opgeloste stof blijft hetzelfde. Hierdoor komt de hoeveelheid opgeloste stof in een groter volume. De molariteit (mol/L) van een oplossing zal bij verdunnen dus dalen.   a. Dipoolmoleculen zijn moleculen waarin een ladingsverschil zit. Deze trekken elkaar onderling sterker aan dan apolaire stoffen door elektrostatische aantrekkingskracht tussen de negatief en positief geladen delen van de moleculen. Hierdoor is er meer energie nodig om de moleculen van elkaar los te krijgen, wat een hoger smelt- en kookpunt tot gevolg heeft.b.Mesoniveau ligt tussen micro- en macroniveau in. Hiermee worden grotere organisaties van atomen, ionen of moleculen beschreven. Voorbeelden op mesoniveau zijn structuren die worden gevormd door moleculen met zowel een hydrofiele als een hydrofobe kant, zoals een zeepbel. Ook molecuul-, ion- en metaalroosters zijn structuren op mesoniveau.c. Om de molariteit van de oplossing te berekenen, reken je eerst de massa magnesiumchloride (3 g) om naar mol door deze te delen door de molaire massa van magnesiumchloride (95,211 g/mol; Binas 98).3 (g)/ 95,211 (g/mol) = 0,03 mol MgCl2Deel vervolgens het aantal mol door het volume (in L).De molariteit van de oplossing is dus 0,03 (mol)/0,500 (L)=0,06 MDe oplosvergelijking is: MgCl2 → Mg2+ + 2 Cl-Er ontstaat dus 2 mol Cl- per mol opgelost MgCl2De concentratie Cl- is 0,06 x 2 = 0,12 mol L-1. Een N-atoom maakt drie bindingen en elk H-atoom maakt 1 binding.  In een watermolecuul heeft het O-atoom een kleine (partiële) negatieve lading en het H-atoom een kleine positieve lading door de hogere elektronegativiteit van een O-atoom t.o.v. een H-atoom (Binas 40A: Elektronegativiteit zuurstof: 3,5; waterstof: 2,1). Door de ruimtelijke vorm van een watermolecuul (niet lineair) is het een dipool met een plus kant (H-atomen) en een min kant (O-atoom).Ammoniak en water kunnen waterstofbruggen met elkaar vormen. De N- en O-atomen met kleine negatieve ladingen trekken de H-atomen met kleine positieve ladingen van naburige moleculen aan. Een voorbeeld van een goed antwoord:      Een zout bestaat uit positief en negatief geladen ionen.In de vaste fase zitten de ionen regelmatig gerangschikt in een ionrooster. De onderlinge binding tussen de positieve en negatieve ionen heet een ionbinding.Bij het oplossen van een zout worden de ionen omringd door polaire watermoleculen. Conclusie: De ionbindingen worden dus verbroken en er ontstaan ion-dipool bindingen.Water is een dipoolmolecuul, waarin het O-atoom een kleine negatieve lading heeft.Rondom het Li+ ion zullen de watermoleculen zich dus zo oriënteren zodat het O-atoom naar het positief geladen ion gericht is. Rondom het Cl- ion zullen juist de H-atomen naar het ion gericht zijn. Een voorbeeld van een goed antwoord:   De molariteit van een oplossing is het aantal mol van een opgeloste stof in een liter oplosmiddel. Om het aantal mol lithiumchloride die wordt opgelost te berekenen, deel je de massa (84,8 g) door de molaire massa van LiCl.  Molaire massa van LiCl: 42,394 g/mol (Binas 98)84,8 (g) / 42,394 (g/mol) = 2,00 mol LiClDit wordt opgelost in een volume van 500 mL = 0,5 L. De molariteit is dus 2,00 (mol)/ 0,5 (L) = 4,0 mol L-1. De structuurformule moet anders zijn dan die van dimethylether. C-atomen hebben 4 bindingen, H-atomen 1 binding en O-atomen 2 bindingen. Een voorbeeld van een goed antwoord: (de O-H groep mag ook op een andere positie getekend worden).Waterstofbruggen zijn de sterkste soort molecuulbinding waardoor er relatief veel energie nodig is om de moleculen los van elkaar te krijgen.Dimethylether heeft een veel lager kookpunt (-24 ºC) doordat deze geen waterstofbruggen kan vormen in tegenstelling tot (de OH-groep van) ethanol (kookpunt 78 ºC). Ethanol kan door de aanwezigheid van een O-H groep waterstofbruggen vormen met watermoleculen. Methoxyethaan kan dit niet, dus zal ethanol beter oplosbaar zijn in water. De carbonzuurgroep (COOH) bevat een OH-binding die waterstofbruggen kan vormen. Dit is dus de hydrofiele kant.De vetzuurstaart bestaat uitsluitend uit C- en H-atomen. C-H bindingen zijn apolair en deze kant is dus hydrofoob. Vetzuren lossen slecht op in water omdat de hydrofobe vetzuurstaart een veel groter deel van het gehele molecuul omvat. Het hydrofobe karakter overheerst dus.Hexaan (C6H14) bestaat ook alleen uit C- en H-atomen en is dus een apolair   oplosmiddel. De vetten worden omringd door hexaanmoleculen die  vanderwaalsbindingen vormen met de vetzuurstaarten, waardoor het vet oplost. Door de meer ruimtelijke structuur van onverzadigde vetzuren hebben de moleculen onderling minder contactoppervlak en dus een zwakkere vanderwaalsbinding vergeleken met verzadigde vetten. Door de zwakkere vanderwaalsbindingen tussen onverzadigde vetmoleculen kost het minder energie om de moleculen van elkaar te krijgen. Ze hebben dus een lager smeltpunt dan verzadigde vetten. Doordat oliën veel onverzadigde vetzuren bevatten zijn ze vloeibaar en zijn verzadigde vetten vast (bij kamertemperatuur).