Chemie Overal 5e ed/FLEX - Hoofdstuk 2 - Bouwstenen van stoffen oefentoetsen & antwoorden

Isotopen zijn atomen van een bepaald element met verschillende massa’s. De kerndeeltjes, protonen en neutronen, bepalen de massa van een atoom. Aangezien isotopen van hetzelfde element zijn, zijn het aantal protonen hetzelfde en verschillen het aantal neutronen.De elektronenconfiguratie geeft de verdeling van de elektronen van een atoom over verschillende schillen weer.Valentie-elektronen zijn de elektronen die zich in de buitenste elektronenschil van een atoom bevinden.Zoek in Binas 99 de gemiddelde atoommassa’s van C, H en O op:C: 12,01 u; H: 1,008 u; O: 16,00 uVermenigvuldig deze met het aantal keer dat elke atoomsoort in het molecuul voorkomt. C: 6 x 12,01 =72,06 u; H: 8 x 1,008 = 8,064 u; O: 6 x 16,00= 96,00 uTel de totale massa’s van de atomen bij elkaar op:Molecuulmassa C6H8O6  is:  72,06 + 8,064 + 96,00 =176,12 u. 1 L = 1 dm3 = 1 x 10-3 m326 mL = 26 x 10-3 L = 26 x 10-6 m3In de wetenschappelijke notatie is dit: 2,6 x 10-5 m3 Chloor heeft atoomnummer 17 en heeft dus 17 elektronen. Chloor staat in het periodiek systeem in periode 3 en groep 17.De 17 elektronen zijn verdeeld over 3 schillen, 2 in de K-schil, 8 in de L-schil en 7 valentie-elektronen in de M-schil.De elektronenconfiguratie is 2, 8, 7.Het groepsnummer bepaalt de elektrovalentie. Barium staat in groep 2 en heeft dus 2 valentie-elektronen.Om aan de octetregel te voldoen, staat barium 2 elektronen af aan een ander atoom. Een barium-ion heeft dus een positieve lading van 2+.Een positief geladen ion ontstaat door het afstaan van elektronen. Een Al3+ ion heeft dus drie elektronen minder dan een Al atoom. De massa van een elektron is verwaarloosbaar klein t.o.v. de kerndeeltjes dus de ionmassa van Al3+ is gelijk aan de atoommassa van Al.Isotopen verschillen in het aantal neutronen in de kern. Neutronen hebben een massa van 1 u. 14N en 15N hebben een massagetal van respectievelijk 14 en 15. 15N heeft een neutron meer en is dus 1 u zwaarder dan 14N.In een reactievergelijking staat de deeltjesverhouding waarin verschillende stoffen reageren en ontstaan. De mol is een eenheid voor een hoeveelheid deeltjes (1 mol = 6,022 x 1023 deeltjes), daarmee kun je dus direct hoeveelheden van verschillende stoffen met elkaar vergelijken.Elke stof heeft zijn eigen molaire massa, waardoor massa’s van stoffen in gram niet direct zeggen of er relatief veel of weinig deeltjes van zijn.  Het atoomnummer is het aantal protonen, dus kalium heeft 19 protonen.Een atoom is neutraal geladen en heeft dus evenveel elektronen als protonen. Kalium heeft dus 19 elektronen. Het massagetal geeft het totaal aantal kerndeeltjes (protonen en neutronen) weer die voor de massa zorgen. 39K heeft dus 39 kerndeeltjes waarvan 19 protonen en dus (39-19=) 20 neutronen.Een kalium-ion ontstaat als een kaliumatoom zijn enige valentie-elektron afstaat aan een ander atoom. Het kalium-ion heeft dan een proton meer dan het aantal elektronen. De elektrovalentie van kalium is dus altijd 1+.Een elektron in de valentieschil. Volgens de octetregel zoekt kalium naar atomen waar hij dit elektron aan kan geven om een volle buitenste schil te krijgen. Dit verklaart de hoge reactiviteit van zuiver kalium. In een zout zoals kaliumchloride is kalium een ion (K+) omdat deze zijn valentie-elektron heeft afgestaan aan chloor. Hierdoor krijgen zowel kalium als chloor een volle valentieschil en ontstaat er een stabiele verbinding.Bereken met Binas 99 de molaire massa van KCl. K: 39,10 u Cl: 35,45 u. Molaire massa van KCl = 39,10 + 35,45 = 74,55 g mol-1 Deel de massa  door de molaire massa van KCl. 23 mg = 23 x 10-3 g;  23 x 10-3 g / 74,55 g mol-1 = 3,1 x 10-4 mol KCl.Of gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)74,5523 x 10-3 x = (1,00 (mol) x  23 x 10-3 (g)) / 74,55 (g mol-1) = 3,1 x 10-4 mol KClEr zit 1 mol kaliumionen per mol KCl, dus 3,1 x 10-4 mol kaliumionen. Zoek in Binas 99 de gemiddelde atoommassa van C, H en Br en vermenigvuldig deze met het aantal van elk atoom in het molecuul. C: 12,01 u; H: 1,008 u; Br: 79,9 uMolecuulmassa is 12,01 + (2 x 1,008) + (2 x 79,9) = 173,83 uEr zitten twee broomatomen in dibroommethaan. Dit zijn in ongeveer 50% van de gevallen ‘lichte’ isotopen met een massa van 79 u en de andere 50%  ‘zware’ isotopen met een massa van 81 u. Er zijn dus moleculen die twee lichte isotopen bevatten, moleculen die een van beide isotopen bevatten (deze moleculen zijn dus 2 u zwaarder), en moleculen die twee zware isotopen bevatten (deze zijn nog eens 2 u zwaarder).In Binas 99 staan de gemiddelde atoommassa’s. Deze is berekend door de massa van elk isotoop te vermenigvuldigen met het percentage dat ze in de natuur voorkomen en vervolgens te delen door 100. Hiermee bereken je dus de gemiddelde molecuulmassa. In het aantal mol wat je hiermee uitrekent, zit de percentuele verdeling van de moleculen met verschillende massa’s door isotopen dus verwerkt.Zet de stoffen aan de juiste kant van de pijl...CH4 + .. Br2 → ..CH2Br2 + ..HBrMaak de vergelijking kloppend door het aantal van elk atoom links en rechts van de pijl gelijk te maken. Een 2 voor HBr om het aantal H atomen gelijk te maken en een 2 voor Br2.CH4 + 2 Br2 → CH2Br2 + 2 HBr Om een massa van een zuivere stof om te rekenen naar mol moet je het aantal gram delen door de molaire massa. De molaire massa heeft dezelfde getalwaarde als de molecuulmassa maar met de eenheid g mol-1.Reken eerst de massa om naar gram: 225 mg = 225 x 10-3 g = 0,225 g. Deel de massa door de molaire massa van dibroommethaan. M CH2Br2 : 173,83  g mol-1 (zie opgave 3a). 0,225 (g) / 173,83 (g mol-1) = 0,00129 mol.Of gebruikt een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)173,830,225 x = 1,00 mol x 0,225 g/ 173,83 g = 0,00129 molGeef je antwoord in de wetenschappelijke notatie: 1,29 x 10-3 mol. Elementen met dezelfde eigenschappen staan in het periodiek systeem in dezelfde groep (kolom). Fosfor is een niet-metaal in groep 15. Stikstof (N) is ook een niet-metaal in groep 15 en heeft dus dezelfde chemische eigenschappen als fosfor.Fosfor heeft atoomnummer 15 en heeft dus 15 protonen en 15 elektronen. Het massagetal is 32. Dit zijn het aantal protonen en neutronen in de kern. Fosfor-21 heeft dus (32-15=) 17 neutronenEr verandert een neutron in een elektron, die wordt uitgestraald, en een proton. Het aantal protonen in de kern neemt dus met 1 toe. Er ontstaat dus een element met atoomnummer 16, dit is zwavel (S). Het massagetal blijft hetzelfde want een neutron verdwijnt en er komt een proton bij en deze hebben dezelfde massa. Er ontstaat dus zwavel-32 (32S).De atoommassa van fosfor-32 is 32 u. Binas 7 geeft: 1 u = 1,66054 x 10-27 kg = 1,66054 x 10-24 g  32 x 1,66054 x 10-24 = 5,3 x 10-23 gDeel de massa door de massa van een atoom in gram berekend in opgave 3d. 82 µg = 82 x 10-6 g82 x 10-6 (g) / 5,3 x 10-23 (g/atoom) = 1,5 x 1018 atomenUit elke atoomkern wordt 1 elektron uitgestraald. Dit zijn dus 1,5 x 1018 elektronen. Het getal van Avogadro geeft het aantal deeltjes in een mol. Deel het aantal elektronen door het getal van Avogadro.1,5 x 1018 (deeltjes)/ 6,022 x 1023 (deeltjes/mol) = 2,6 x 10-6 molx = 1,00 mol x 6,022 x 1023 deeltjes / 1,5 x 1018 deeltjes = 2,6 x 10-6 mol (zie onderstaande verhoudingstabel)hoeveelheid stof (mol)1,00xaantal deeltjes6,022 x 10231,5 x 1018 Een zuurstofatoom heeft 6 elektronen in de valentieschil. Zuurstof heeft atoomnummer 8, dus heeft 8 elektronen in totaal, waarvan 2 in de K-schil.De 6 valentie-elektronen bevinden zich dus in de L-schil.Om aan de octetregel, acht elektronen in de buitenste schil, te voldoen, heeft zuurstof nog twee elektronen nodig. Bij het opnemen van twee elektronen zal het oxide-ion twee elektronen meer hebben dan protonen en dus een lading van 2- hebben.De lading wordt veroorzaakt door het opnemen van twee elektronen. Er wordt altijd een geheel aantal elektronen opgenomen of afgestaan. De negatieve lading van 2 is dus een telwaarde.In Al2O3 zitten drie oxide-ionen met elk een lading van 2-. De totale negatieve lading van 6-, moet dus opgeheven worden door twee aluminium-ionen. Deze hebben elk dus een lading van 3+. Hieruit kan je afleiden dat aluminium 3 valentie-elektronen heeft. Een oxide-ion (O2-) heeft in totaal (8+2=) 10 elektronen. Drie oxide-ionen in Al2O3 hebben dus in totaal 30 elektronen.De concentratie van een oplossing in mol L-1 geeft aan hoeveel mol van een stof is opgelost in een liter oplosmiddel. Je berekent eerst het aantal mol Al2O3 in 10,2 g. Hiervoor heb je de molaire massa van Al2O3 nodig. Deze staat in Binas 98: 101,96 g mol-1.Deel de massa door de molaire massa.  10,2 (g)/ 101,96 (g mol-1) = 0,100 mol Al2O3.  Of gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)101,9610,2 x = 1,00 mol x 101,96 g/ 10,2 g = 0,100 molDeze hoeveelheid is opgelost in 200 mL (=0,200 L) oplosmiddel.De concentratie is dus 0,100 (mol)/0,200 (L) = 0,500 mol L-1.Een zuurstofatoom zal ernaar streven om twee elektronen van andere atomen in zijn valentieschil te krijgen om aan de edelgasconfiguratie, een volle buitenste schil, te voldoen. Hiervoor zal zuurstof twee van zijn eigen valentie-elektronen delen met deze atomen, waardoor er twee atoombindingen ontstaan.Om de hoeveelheid mol te berekenen moet eerst de massa van 25 mL mierenzuur berekend worden. Uit het gegeven dat 1 mL een massa van 1,220 g heeft volgt: 25 (mL) x 1,220 (g mL-1) = 30,5 gVervolgens moet deze massa gedeeld worden door de molaire massa van mierenzuur. Zoek om de molaire massa te berekenen in Binas 99 de atoommassa’s van C, H en O en vermenigvuldig deze met het aantal van elk atoom.  Atoommassa C: 12,01 u; H: 1,008 u; O: 16,00 uMolaire massa van CH2O2:  12,01 + (2 x 1,008) + (2 x 16,00) = 46,03 g mol-130,5 (g) / 46,03 (g mol-1) = 0,66 molof gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)46,0330,5 x= 1,00 mol x 46,03 g / 30,5 g = 0,66 mol