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

Isotopen zijn atomen van van hetzelfde element met verschillende massa’s. Het aantal protonen en neutronen is de massa van een atoom. Het aantal protonen is het atoomnummer.Aangezien isotopen van hetzelfde element zijn, hebben ze hetzelfde atoomnummer en is het aantal protonen hetzelfde.Omdat het aantal neutronen die  isotopen hebben verschillen, hebben isotopen verschillende massa’s.De lading van een proton komt overeen met het elementair ladingskwantum e. Dit is gelijk aan 1,6 x 10”-19 CValentie-elektronen zijn de elektronen die zich in de buitenste elektronenschil van een atoom bevinden.Meetwaarden zijn getallen die ontstaan door meting en hebben een bepaalde nauwkeurigheid.Telwaarden zijn getallen die een hoeveelheid aangeven in de vorm van een aantal. Het zijn exacte waarden met een oneindige nauwkeurigheid. 1 L = 1 dm3 = 1 x 10-3 m337 mL = 37 x 10-3 L = 37 x 10-6 m3In de wetenschappelijke notatie is dit: 3,7 x 10-5 m3Zoek in BINAS tabel 99 de gemiddelde atoommassa’s van H en O op: H: 1,008 u; O: 16,00 uVermenigvuldig deze met het aantal keer dat elke atoomsoort in het molecuul voorkomt: H: 2 x 1,008 = 2,016 u; O: 1 x 16,00= 16,00 uTel de totale massa’s van de atomen bij elkaar op:Molecuulmassa H2O: 2,016 + 16,00 = 18,016 u Zwavel heeft atoomnummer 16 en heeft dus 16 protonen in de kern en 16 elektronen in de elektronenschillen. De massa van een atoom is het aantal protonen plus het aantal neutronen. De massa van S-34 is 34. Het aantal neutronen in de kern is dus 34 - 16 = 18.De 16 elektronen zijn verdeeld over 3 schillen, 2 in de K-schil, 8 in de L-schil en 6 valentie-elektronen in de M-schil.Ionen van elementen uit groep 2 van het periodiek systeem hebben een lading van 2+. Magnesium staat in groep 2 van het periodiek systeem.Een magnesium 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 deeltjes verhouding 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 natrium heeft 11 protonen.Een atoom is neutraal geladen en heeft dus evenveel elektronen als protonen. Natrium heeft dus 11 elektronen. Het massagetal geeft het totaal aantal kerndeeltjes (protonen en neutronen) weer die voor de massa zorgen. 23Na heeft dus 23 kerndeeltjes waarvan 11 protonen en dus (23-11=) 12 neutronen.Een natriumion ontstaat als een natriumatoom zijn enige valentie-elektron afstaat aan een ander atoom. Het natriumion heeft dan een proton meer dan het aantal elektronen. De lading van een natriumion is dus altijd 1+.Atoomsoorten die in dezelfde groep in het periodiek systeem staan, hebben gemeenschappelijke chemische eigenschappen.Natrium staat in groep 1 in het periodiek systeem. De andere metalen die op eenzelfde manier met zuurstof uit de lucht en met water reageren als natrium zijn dus de andere metalen in groep 1.Dit zijn: lithium, kalium, rubidium, cesium en francium.Bereken met Binas 99 de molaire massa van NaCl. Na: 22,99 u Cl: 35,45 u. Molaire massa van NaCl = 22,99 + 35,45 = 58,44 g mol-1 Deel de massa  door de molaire massa van NaCl. 27 mg = 27 x 10-3 g;  27 x 10-3 g / 58,44 g mol-1 = 4,6 x 10-4 mol NaClOf gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)58,4427 x 10-3 x = (1,00 (mol) x  27 x 10-3 (g)) / 58,44 (g mol-1) = 4,6 x 10-4 mol NaCl 1 mol NaCl bevat 1 mol natriumionen, dus 4,6 x 10-4 mol natriumionen. Zoek in BINAS tabel 99 de gemiddelde atoommassa van C, H en Cl en vermenigvuldig deze met het aantal van elk atoom in het molecuul. C: 12,01 u; H: 1,008 u; Cl: 35,45 uMolecuulmassa is 12,01 + (2 x 1,008) + (2 x 35,45) = 84,93 uEr zitten twee chlooratomen in dichloormethaan. Dit zijn het lichtere chloor isotoop met een massa van 35 u en het zwaardere chloor isotoop met een massa van 37 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).Wanneer je met mol en gram werkt, werk je op macro niveau.Op macroniveau heb je niet te maken met alle isotopen van elementen die in de natuur voorkomen.De gemiddelde atoommassa’s waarmee de gemiddelde molecuulmassa berekend is bij vraag 3a, zijn 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 dat 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 + .. Cl2 → ..CH2Cl2 + ..HClMaak de vergelijking kloppend door het aantal van elk atoom links en rechts van de pijl gelijk te maken. Een 2 voor HCl om het aantal H atomen gelijk te maken en een 2 voor Cl2.CH4 + 2 Cl2 → CH2Cl2 + 2 HClOm 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: 235 mg = 235 x 10-3 g = 0,235 g. Deel de massa door de molaire massa van dichloormethaan (CH2Cl2): 84,93  g mol-1 (zie opgave 3a). 0,235 (g) / 84,93 (g mol-1) = 0,00277 mol. Of gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)84,930,235 x = 1,00 mol x 0,325 g/ 84,93 g = 0,00277 molGeef je antwoord in de wetenschappelijke notatie: 2,77 x 10-3 mol. Koolstof  heeft atoomnummer 6 en heeft dus 6 protonen en 6 elektronen. Het massagetal is 14. Dit zijn het aantal protonen en neutronen in de kern. Koolstof-14  heeft dus (14-6=) 8 neutronen.Er 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 7, dit is stikstof (N). Het massagetal blijft hetzelfde want een neutron verdwijnt en er komt een proton bij en deze hebben dezelfde massa. Er ontstaat dus stikstof-14  (14N).Elementen met dezelfde eigenschappen staan in het periodiek systeem in dezelfde groep (kolom). Stikstof (N)  is een niet-metaal in groep 15. Fosfor (P)  is ook een niet-metaal in groep 15 en heeft dus dezelfde chemische eigenschappen als fosfor.De atoommassa van koolstof-14 is 14 u. BINAS tabel 7 geeft: 1 u = 1,66054 x 10-27 kg = 1,66054 x 10-24 g  14 x 1,66054 x 10-24 = 2,3 x 10-23 gDeel de massa door de massa van een atoom in gram berekend in opgave 3d. 63 µg = 63 x 10-6 g63 x 10-6 (g) / 2,3 x 10-23 (g/atoom) = 2,7 x 1018 atomenUit elke atoomkern wordt 1 elektron uitgestraald. Dit zijn dus 2,7 x 1018 elektronen. Het getal van Avogadro geeft het aantal deeltjes in een mol. Deel het aantal elektronen door het getal van Avogadro.2,7 x 1018 (deeltjes)/ 6,022 x 1023 (deeltjes/mol) = 4,5 x 10-6 mol hoeveelheid stof (mol)1,00xaantal deeltjes6,022 x 10232,7 x 1018 x = 1,00 mol x 6,022 x 1023 deeltjes / 2,7 x 1018 deeltjes = 4,5 x 10-6 mol Een zuurstofatoom heeft 6 elektronen in de valentieschil. Zuurstof heeft atoomnummer 8, dus heeft 8 elektronen in totaal, waarvan 2 in de K-schil.In de L-schil zitten de overige 6 elektronen. Dit is de buitenste schil, dus deze 6 elektronen zijn de valentie-elektronen.Het element zuurstof staat in groep 16 van het periodiek systeem. Het oxide-ion heeft dus lading 2-.Een lading van 2- betekent dat het oxide-ion 2 elektronen meer heeft dan het zuurstof atoom.Het oxide-ion heeft dus in totaal 10 elektronen, waarvan 2 in de K-schil en 8 in de L-schil / de buitenste schil.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.CaO is 56,077 g per mol, dat staat in BINAS tabel 98.Deel de massa door de molaire massa.  3,2 (g)/ 56,077 (g mol-1) = 0,057 mol CaO.  Of gebruik een verhoudingstabel:hoeveelheid stof (mol)1,00xmassa (g)56,0773,2 x = 1,00 mol x 56,077g/ 3,2 g = 0,057 molDe concentratie van een oplossing in mol L-1 geeft aan hoeveel mol van een stof is opgelost in een liter oplosmiddel. Deze hoeveelheid is opgelost in 10 mL (=0,010 L) oplosmiddel.De concentratie is dus 0,057 (mol) / 0,010 (L) = 5,7 mol L-1.