Water, verrassend gewoon!



Dovnload 268.39 Kb.
Pagina9/11
Datum20.08.2016
Grootte268.39 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

§2.5 Het plaatje is compleet.


De natuur kent geen echte plotselinge overgangen. Meestal gaan allerlei verschijnselen geleidelijk in elkaar over. Zo ook met de verschillende bindingstypen tussen moleculen en atomen. Hieronder vind je een overzicht dat je deels zelf nog moet aanvullen. De sterkte van de binding loopt op. Boven in de tabel is die het zwakst, naar onderen toe wordt de binding sterker.


Type chemische binding van zwak naar sterk

In of tussen moleculen of rooster?

Waar tussen?

In welke type stoffen?

Voorbeeld van stoffen

VanderWaalsbinding





Moleculen

Moleculaire stoffen




Waterstofbruggen





Polaire moleculen met OH of NH groepen







Atoombinding











Polaire atoombinding





Atomen en vooral ….







Ionbinding





Ionen

Zouten





?

Hoeveel waterstofbruggen kan een watermolecuul vormen met andere buren?





  1. Neem bovenstaande tabel over en vul deze verder aan. Kijk eventueel terug in je leerboek.

  2. Als water wordt ontleed, welke bindingen worden dan verbroken?

  3. Water kookt pas bij 100 C. Waterdamp kan men pas bij een temperatuur van 1500C ontleden. Wat volgt hieruit voor de sterkte van de verbroken verbindingen?

  4. Als vloeibaar ammoniak verdampt, welke bindingen worden dan verbroken?

  5. Bij strijken blijken er H-bruggen te worden verbroken. Hierdoor wordt de kleding weer glad. Leg uit dat een stoomstrijkijzer 2 functies heeft in het verbreken van H-bruggen.



Informatieblok: Waarom kun je schaatsen?


Waarom kan men op ijs schaatsen? Onderzoekers hebben ontdekt dat een schaatser glijdt over een superdun laagje water. Dit superdunne laagje ontstaat doordat de eerste drie lagen moleculen enigszins trillen. Ze zijn ongeveer zo bewegelijk als in een vloeistof. Het vreemde is dat water deze eigenschap tot ver onder het vriespunt blijft behouden. In de praktijk blijkt volgens theoreticus-chemicus dr. G. Kroes van de Vrije Universiteit van Amsterdam dat tot ongeveer -20C de drie lagen moleculen nog dezelfde bewegingsvrijheid hebben als in een vloeistof. Onder die temperatuur wordt het te stroef om te schaatsen. Het blijkt dit superdunne laagje dat bij veel stoffen aanwezig is, maar bij geen enkele stof is het temperatuurverschil tussen smeltpunt en het punt waarop het stroef wordt zo groot als bij water. De reden waarom is nog volkomen onduidelijk. Water blijft een mysterieuze stof.

Figuur 2.9 Schaatsen: volkomen normaal en toch nog niet begrepen.


Hoofdstuk 3 Nog meer verrassingen?




§3.1 Alles lost op in water? Mooi niet!


W
ater is het meest gebruikte oplosmiddel ter wereld. Denk maar eens aan frisdranken, bier en wijn. Maar niet alles lost op in water. Er ontstaan al gauw troebele mengsels (vaak emulsies, maar ook suspensies), zoals melk of tomatensoep. De basis blijft echter water. Voorbeelden van emulsies zijn huidcrèmes, vloer- en meubelwas, sommige verfsoorten, mayonaise, room en boter.


Figuur 3.1 Overheerlijke patat met emulsie. Rechts een opname gemaakt met een scanning electron microscope van de bereiding van mayonaise.

In figuur 3.1 zie je een opname gemaakt met een scanning electron microscope van de bereiding van mayonaise. De donkere vlekken zijn oliedruppels. De lichtere vlekken water en eiwit.

Vanaf linksboven en met de klok mee: een eetlepel olie geeft een emulsie. Na toevoegen (rechtsboven) van meer olie ontstaan er meer gelijkmatige oliedruppels. Na toevoegen van twee en drie maal zoveel olie, worden de onderste foto’s verkregen. Eigeel dat dient als emulgator zorgt ervoor dat de olie en water gemengd blijven.

Demonstratieproef 8 Kleurrijk mengen


Er staan drie bekerglazen klaar. In de bekerglazen zit het volgende:

40 mL water en een laagje (gekleurde) olie van 0,5 cm

40 mL water, een laagje olie van 0,5 cm en een ½ spateltje emulgator

20 mL water en 40 mL olie

Er wordt gedurende enig minuten stevig geroerd


  1. Wat neem je waar, in elk bekerglas?

  2. Verklaar de verschillen in ontmenging tussen de drie bekerglazen

W


Figuur 3.2 In een vetmolecuul zijn lange apolaire staarten aanwezig. Het gehele vetmolecuul wordt als apolair beschouwd
aarom mengen vet en water niet? Dan moeten we eerst weten hoe de moleculen eruit zien waaruit het vet is opgebouwd.

Chemici vatten zeep op als een apolaire stof. Vetten en apolaire stoffen in het algemeen kunnen geen waterstofbruggen vormen.


Wordt een apolaire stof in contact gebracht met water (een polaire stof), dan verstoort deze stof de opbouw van de waterstofbruggen. Hij “voelt” zich er dan ook niet in thuis, omdat de apolaire stof “het spel van de waterstofbruggen” niet mee kan spelen. Een molecuul van een apolaire stof heeft dus sterk de neiging om zich samen met soortgelijke moleculen af te scheiden van het water. De stof vormt dan druppels in of op het water.

We noemen apolaire stoffen daarom ook wel hydrofoob, watervrezend.



(a) (b)



Figuur 3.3 Twee verschillende mengsels. Een mengsel (a) van olie in water en een mengsel (b) van water in olie.

In figuur 3.1 en 3.3 zie je dat de vloeistoffen niet met elkaar gemengd zijn. De opgenomen vloeistof is meestal in de andere verspreid in de vorm van kleine druppeltjes van 0,1 tot 1 micrometer (= 10-3 mm).


Vuistregels voor het oplossen:

  • Een stof is in water oplosbaar als de moleculen van deze stof met de watermoleculen waterstofbruggen kunnen vormen.

  • Stoffen waarbij tussen de moleculen alleen vanderwaalsbindingen heersen, zijn in het algemeen onderling goed oplosbaar.

  • Zouten lossen op in water, mits ze matig of goed oplosbaar zijn. De ionen worden dan gehydrateerd (omringd door watermoleculen).




  • Stoffen die goed oplosbaar zijn in water, noemen we hydrofiel.

  • Stoffen die niet oplosbaar zijn in water, noemen we hydrofoob.

Olie, vetten en wasbenzine zijn voorbeelden van stoffen waarbij tussen de moleculen alleen vanderwaalsbindingen heersen. Deze stoffen lossen dus niet goed op in water, maar lossen onderling wel op. Een paar voorbeelden:



  • Bij het maken van pindakaas haal je de vetten en oliën uit de pinda’s met behulp van wasbenzine als extractiemiddel. Wasbenzine is eigenlijk een mengsel van koolwaterstoffen, en heeft de formule C7H16.

  • Water en alcohol mengen in elke verhouding. Denk maar eens aan sterke dranken met een alcoholpercentage van 60% en alcoholvrij bier met een percentage van <0,1%. Alcohol heeft een apolair stuk: CH3-CH2, dat een deel is van CH3-CH2-OH. Maar alcohol bevat ook een polair deel, de OH-groep. Het apolaire deel is naar verhouding niet erg groot, zodat water en alcohol in alle verhoudingen met elkaar mengen en H-bruggen vormen.

  • Wordt het apolaire deel te groot, bijvoorbeeld in 1-hexanol, dan blijkt het niet mogelijk om beide stoffen met elkaar te mengen.

Je kunt je nu ook vast voorstellen dat er nog meer stoffen zijn die zowel polaire als apolaire groepen bevatten. Deze stoffen zijn te gebruiken als emulgator. Voorbeelden zijn eigeel in mayonaise en zeep bij het (af)wassen.


  1. Teken een mengsel van 3 moleculen water en 2 moleculen ethanol. Geef duidelijk de waterstofbruggen aan tussen de moleculen.

  2. Benzine is een mengsel van ongeveer 100 stoffen. Toch wordt benzine beschreven met C7H16. Leg aan de hand van deze molecuulformule uit waarom benzine en water niet mengen.

  3. Om gedestilleerde dranken te brouwen, gebruikt men moutwijn als beginstof. Bij de destillatie van moutwijn is het onmogelijk om zuiver alcohol te verkrijgen. Ook bij een mengsel van alcohol en water lukt dat niet. Verklaar dit.

  4. Zijn er stoffen die wel goed in water oplossen maar niet hydrofiel zijn?

  5. Bedenk een werkplan voor een experiment, waarbij je de volgende onderzoeksvraag probeert te beantwoorden: Wat is de lengte van de C-keten waarbij alcohol en water niet meer mengen?Neem aan dat er één OH groep aanwezig en dat deze aan het 1e C-atoom vastzit.



Zoals uit figuur 3.3 ook blijkt, ontstaan er druppels als twee stoffen niet goed met elkaar mengen. Maar waarom worden die bolletjes gevormd?

Een druppel, een bol, kent het kleinst mogelijke contactoppervlak. Een vierkant of een 60-hoek, de voetbal, hebben allemaal een groter oppervlak dan een bol. De apolaire delen van een molecuul of de apolaire moleculen zelf gaan bij elkaar zitten. Bij elkaar “voelen ze zich op hun gemak” en verstoren ze de vorming van de waterstofbruggen tussen de watermoleculen zo min mogelijk. Het contactoppervlak wordt zo klein mogelijk gehouden, door de bolvorm.

Moleculen verdelen zich als “soort bij soort”, en deze natuurlijke verdeling verklaart een heleboel dagelijkse verschijnselen, zoals zeepbellen, wassen, boter en vetbolletjes in de soep. Een emulgator verdeelt de druppels nog meer doordat een emulgator op het grensvlak tussen de twee niet-mengbare stoffen gaat zitten.




  1. Teken een mengsel van vet in water zonder en met emulgator. Geef door arcering of kleuren aan wat welke stof voorstelt en geef de plek waar de emulgator zit, een andere kleur.

  2. Verklaar nu je waarneming bij demonstratieproef 8, dat het eerste bekerglas met 40 ml water en 0,5 cm olie ontmengt. Geef eventueel een tekening als toelichting. Klopt dit met je eerdere verklaring?

  3. Verklaar nu waarom er bij DP8 geen ontmenging optreedt bij het derde bekerglas, met 20 ml water en 40 ml olie. Gebruik een tekening.




1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina