← Back to CoursesStemExpert
StemExpert
Intermediate · Werkboek · 13. Chemische bindingen en stofeigenschappen
StemExpert · Brecht Corbeel · schoolium.me
StemExpert
I13. Chemische bindingen en stofeigenschappen — werkboek
IIntermediate · deel I4 · Chemie en materialen

Werkboek · hoofdstuk 13Chemische bindingen en stofeigenschappen

Waarom zout breekt en koper buigt, waarom ijs drijft en olie niet oplost

Je begint met bindingen herkennen, formules opstellen, namen geven, Lewisstructuren tekenen en polariteit voorspellen. In de tweede trede onderzoek je vijf onbekende stoffen in het labo, verklaar je kookpunten, laat je een fles water bevriezen, voorspel je wat waarin oplost, reken je met de EC en programmeer je de regel van de elektronegativiteit. In de uitdagingen ontwerp je de EC-bewaking van Habitat (opdracht 13.12), vergelijk je diamant en grafiet, debatteer je over kunstmest en ontwerp je een eigen EC-meter.

5× oefenen6× toepassen4× uitdagen± 372 min0/15 gedaan
MMaterie en chemie
Kubusvormige zoutkristallen: het ionrooster van natriumchloride, zichtbaar met het blote oog.
Kubusvormige zoutkristallen: het ionrooster van natriumchloride, zichtbaar met het blote oog.
Hoe lees je een opdracht?
Drie tredenOefenen Toepassen Uitdagen

Elk hoofdstuk bouwt op: eerst oefenen (één stap, direct toepassen), dan toepassen (meerdere stappen, in een context), dan uitdagen (transfer, open problemen, andere leerlijnen erbij).

De StemExpert-schaal5

Eén moeilijkheidsschaal van 1 tot 9 over de drie niveaus heen: Fundamental loopt van 1 tot 4, Intermediate van 3 tot 7, Expert van 6 tot 9. Zo zie je dat de uitdaging van het ene niveau de oefening van het volgende is.

Oefenen

Oefenen

één stap, direct toepassen
13.1

Welke binding?

Oefenen3Begrijpen10 min
Zeg voor elke stof welk soort binding de atomen bij elkaar houdt: ionbinding, atoombinding of metaalbinding.
  1. a
    Vul in.
    stofbindingwaarom
    kaliumbromide KBr
    ammoniak NH3
    messing (koper + zink)
    calciumoxide CaO
    zwaveldioxide SO2
    aluminium
    magnesiumsulfaat MgSO4
13.2

Formules van zouten opstellen

Oefenen3Begrijpen15 min
Gebruik de ionladingen uit het periodiek systeem en de tabel met samengestelde ionen.
  1. a
    Geef de formule van: (a) kaliumsulfide, (b) magnesiumchloride, (c) aluminiumchloride, (d) calciumfosfaat, (e) natriumwaterstofcarbonaat (bakpoeder), (f) ijzer(III)hydroxide, (g) ammoniumfosfaat.
  2. b
    Een leerling schrijft voor magnesiumoxide Mg2O2. Wat is er fout?
13.3

Namen en formules

Oefenen4Begrijpen15 min
Deze stoffen kom je tegen in een tuincentrum, een keuken of een labo.
  1. a
    Geef de naam.
    formulenaam
    CaCO3
    NH4NO3
    K2SO4
    CuSO4
    Fe2O3
    N2O
    SO3
    CCl4
  2. b
    Geef de formule: kaliumnitraat, calciumnitraat, distikstoftetraoxide, koolstofmonoxide.
13.4

Lewisstructuren tekenen

Oefenen4Tekenen20 min
Volg de vier stappen uit het handboek. Tel telkens eerst alle valentie-elektronen.
  1. a
    Teken de Lewisstructuur van H2S, PH3, CCl4 en Cl2.
  2. b
    Teken de Lewisstructuur van etheen C2H4 (de twee C-atomen zitten aan elkaar) en van waterstofcyanide HCN (C in het midden).
  3. c
    Hoeveel vrije elektronenparen telt elke molecule?
13.5

Polair of apolair?

Oefenen4Analyseren15 min
Gebruik de tabel met elektronegativiteiten. De vorm van de moleculen: CCl4 en CH4 zijn regelmatige piramides; NH3 is een piramide met N bovenaan; H2S is gebogen; CS2 is recht.
  1. a
    Bereken ΔEN en geef het soort binding: C–S, N–H, C–Cl, S–H, Mg–Cl.
  2. b
    Welke van de moleculen CCl4, NH3, H2S, CS2, CH3Cl zijn polair? Leg uit.
Toepassen

Toepassen

meerdere stappen, in een context
13.6

Labo: vijf onbekende stoffen

Toepassen5Labo50 min
Je krijgt vijf genummerde potjes met een witte of grijze vaste stof. Het zijn: kaliumchloride, glucose, stearinezuur (kaarsvet), zinkpoeder (in een stukje zinkplaat) en fijn kwartszand, in een andere volgorde. Gebruik de tests uit de proef in het handboek.
  1. a
    Maak een testplan: welke tests, in welke volgorde, en wat verwacht je per soort binding?
  2. b
    Voer de tests uit en noteer.
    potjemechanischgeleidt vastin waterin olieoplossing geleidtsmelt op plaat
  3. c
    Welke stof zit in welk potje? Onderbouw elke keuze met minstens twee waarnemingen.
Zo wordt dit beoordeeld
TestplanTests gekozen die ionen, moleculen (polair en apolair), metaal en atoomrooster onderscheiden.
VeiligheidBril, kleine hoeveelheden, hete plaat en gesmolten stoffen niet aanraken.
WaarnemingenVolledige tabel, eerlijk genoteerd, ook 'twijfel'.
BesluitElk potje toegewezen met twee argumenten die uit de binding volgen.
13.7

Kookpunten verklaren

Toepassen5Analyseren20 min
Kookpunten bij 1013 hPa. Halogenen: F2 −188,1 °C; Cl2 −34,0 °C; Br2 58,8 °C; I2 184,3 °C. Edelgassen: He −268,9 °C; Ne −246,0 °C; Ar −185,8 °C; Kr −153,4 °C; Xe −108,1 °C. Verder: H2S −60,3 °C en H2O 100,0 °C.
  1. a
    Welke kracht houdt de moleculen (of atomen) van de halogenen en de edelgassen samen in de vloeistof? Verklaar de trend.
  2. b
    Welke halogenen zijn bij kamertemperatuur (20 °C) een gas, een vloeistof, een vaste stof?
  3. c
    H2S is bijna twee keer zo zwaar als H2O, en toch kookt het 160 °C lager. Verklaar.
  4. d
    Voorspel met de grafiek in het handboek: bij welke temperatuur zou water koken zonder waterstofbruggen? Leg uit hoe je schat.
13.8

Een fles water in de diepvries

Toepassen4Rekenen12 min
Een glazen fles van 1,50 L wordt gevuld met 1,45 L water van 0 °C (dichtheid 0,99984 g/cm³) en in de diepvries gelegd. IJs heeft een dichtheid van 0,9167 g/cm³.
  1. a
    Welk volume neemt het ijs in? Past het in de fles?
  2. b
    Met hoeveel procent zet water uit als het bevriest? Verklaar met de bouw van ijs.
  3. c
    Waarom barst een waterleiding in een onverwarmde garage vaak niet op de plaats waar het ijs ontstaat?
13.9

Wat lost op waarin?

Toepassen5Begrijpen15 min
Soort zoekt soort. Leg telkens uit met de polariteit of de ionen.
  1. a
    Jood I2 lost slecht op in water, maar goed in wasbenzine. Waarom?
  2. b
    Vitamine C lost op in water, vitamine A in vet. Welke van de twee moleculen heeft veel O–H-groepen?
  3. c
    Waarom verwijder je nagellak met aceton en niet met water?
  4. d
    Een emmer water met een laag olie erop: waarom helpt roeren niet, en een scheut afwasmiddel wel?
13.10

EC meten en omrekenen

Toepassen5Rekenen20 min
Een EC-meter zonder temperatuurcompensatie meet in het reservoir van Habitat. Gebruik en de ijklijn EC .
  1. a
    Zet om: 1,35 mS/cm = µS/cm; 850 µS/cm = mS/cm; 1,4 mS/cm = S/m.
  2. b
    Op een koude ochtend (16 °C) meet je 1,18 mS/cm. Moet je bijsturen?
  3. c
    De meter heeft plaatjes van 1,0 cm² op 1,0 cm afstand. Hoe groot is de weerstand tussen de plaatjes in de ijkvloeistof van 1,413 mS/cm?
  4. d
    In een verwaarloosd reservoir van 50 L meet je 2,20 mS/cm (bij 25 °C). Hoeveel regenwater moet je toevoegen om op 1,40 te komen? Past dat in een reservoir van 60 L?
13.11

Python: het soort binding

Toepassen5Programmeren25 min
Het programma binding.py uit het handboek geeft voor twee atomen het soort binding. Breid het uit.
  1. a
    Voeg broom (2,96) en jood (2,66) toe aan de tabel en test K–Br, H–I en C–Br. Wat geeft het programma?
  2. b
    Schrijf een functie molecuul_polair(bindingen_polair, symmetrisch) die True teruggeeft als een molecule polair is. Test met H₂O, CO₂ en CH₄.
  3. c
    Het programma zegt dat Al–Cl een polaire atoombinding is. Is dat een fout van het programma, van de regel, of geen fout? Leg uit.
Uitdagen

Uitdagen

transfer, open problemen, leerlijnen combineren
13.12

Habitat: de EC-bewaking van het voedingsreservoir

Uitdagen6Habitat50 min
Het reservoir van de klimaatmodule bevat 60 L voedingsoplossing (recept uit hoofdstuk 12, EC-streefwaarde 1,4 mS/cm bij 25 °C). Je plaatst een EC-sonde met temperatuursensor op de microcontroller. De planten verbruiken op een warme dag tot 6 L water. Voor bijvullen is er regenwater (0,05 mS/cm) en kraanwater (0,55 mS/cm); voor bijsturen de stamoplossingen A en B (10 mL A + 10 mL B per liter geeft 1,30 g/L).
  1. a
    Leg in drie zinnen uit waarom de EC iets zegt over de hoeveelheid voeding, en waarom de sonde met wisselspanning werkt.
  2. b
    Stel een beslisregel op: bij welke EC (bij 25 °C) doe je niets, voeg je stamoplossing toe, vul je bij met water? Hoeveel mL stamoplossing per 0,1 mS/cm te laag, voor 60 L?
  3. c
    Waarom vul je bij met regenwater en niet met kraanwater? Reken: welke EC krijgt verse oplossing (volledig recept) als je kraanwater gebruikt?
  4. d
    Schrijf in pseudocode (of Python) de lus die elk uur meet, compenseert naar 25 °C en een melding geeft. Zorg dat één uitschieter geen melding geeft.
  5. e
    Welke twee problemen ziet de EC-meting niet? Hoe los je ze op?
Zo wordt dit beoordeeld
PrincipeVrije ionen dragen de stroom; EC evenredig met de ionen; wisselspanning tegen ophoping en gasvorming.
BeslisregelGrenzen 1,2 en 1,8 rond 1,4; dosis berekend met de ijklijn (46 mL per 0,1 mS/cm, verdeeld over A en B).
WaterKraanwater verhoogt de EC met ionen die de plant niet nodig heeft; berekening 1,85 mS/cm.
CodeTemperatuurcompensatie, gemiddelde of mediaan van meerdere metingen, melding met reden.
KritischEC ziet geen individuele ionen en geen pH; verversen, analyse, pH-meting (hoofdstuk 15).
13.13

Diamant en grafiet

Uitdagen6Analyseren25 min
Diamant en grafiet bestaan allebei uit zuivere koolstof.
diamantgrafietelk C-atoom aan vier andere (in 3D)0,335 nmlagen van zeshoeken, zwak aan elkaargebonden; elk C-atoom aan drie andere
Links: in diamant is elk atoom aan vier andere gebonden. Rechts: grafiet bestaat uit lagen.
  1. a
    Diamant is het hardste natuurlijke materiaal. Verklaar met de figuur.
  2. b
    Grafiet is zacht (potlood) en toch smelt het niet in een vlam. Hoe kan dat allebei?
  3. c
    Grafiet geleidt stroom, diamant niet. In grafiet is elk C-atoom maar aan drie andere gebonden. Wat gebeurt er met het vierde valentie-elektron?
  4. d
    Grafeen is één enkele laag grafiet. Welke eigenschappen verwacht je (sterkte in het vlak, geleiding, dikte)?
13.14

Debat: kunstmest of natuurlijke mest?

Uitdagen6Argumenteren30 min
Stelling: 'Planten groeien gezonder met natuurlijke mest dan met kunstmest, want kunstmest is chemie.' Gebruik wat je weet over ionen, oplossen en de elementen die een plant nodig heeft (hoofdstuk 12).
  1. a
    In welke vorm neemt een plant stikstof op, of die nu uit compost of uit kaliumnitraat komt? Wat betekent dat voor de stelling?
  2. b
    Geef twee echte verschillen tussen natuurlijke mest en kunstmest, voor de bodem of het milieu.
  3. c
    Waarom werkt Habitat met zouten en niet met compost in het reservoir? Formuleer je standpunt in twee zinnen.
13.15

Ontwerp: een eigen EC-meter

Uitdagen7Ontwerpen50 min
Je bouwt een eenvoudige EC-meter met twee roestvaststalen schroefjes als elektroden, een microcontroller en een vaste weerstand van 1,0 kΩ in serie (een spanningsdeler, hoofdstuk 22). Je hebt ijkvloeistof van 1,413 mS/cm en regenwater.
  1. a
    Waarom mag je de schroefjes niet gewoon aan 5 V gelijkspanning leggen en de stroom meten? Hoe los je dat op met twee digitale pinnen van de microcontroller?
  2. b
    Je kent de afstand en de oppervlakte van de schroefjes niet precies. Hoe bepaal je de celconstante toch?
  3. c
    In de ijkvloeistof meet je een weerstand van 1,24 kΩ tussen de schroefjes. Hoe groot is de celconstante? Welke EC hoort bij 1,10 kΩ?
  4. d
    Welke andere foutbronnen verwacht je, en hoe test je of je meter goed genoeg is voor Habitat?
Zo wordt dit beoordeeld
PrincipeWisselspanning of korte, omgekeerde pulsen om elektrolyse en polarisatie te vermijden.
IjkingCelconstante bepaald met een ijkvloeistof; formule EC = K / R correct gebruikt.
BerekeningK = 1,75 cm⁻¹; EC bij 1,10 kΩ = 1,59 mS/cm.
KritischTemperatuur, corrosie, belletjes, afstand die verschuift; test met meerdere oplossingen en herhaling.
ZelfevaluatieKleur per doel: lukt al / bijna / nog niet