Shoutbox

De shoutbox wordt geladen...

Zouten

Samenvatting Scheikunde


Niveau: 4 VWO

Taal:

Opmerking: Op sommige momenten verwijs ik naar een vergelijkign ofzo, zonder dat er eentje staat... Meestal is het dan zo dat er een witregel is waar je ze er dan nog bij kan schrijven mbv het boek (het is met pc namelijk zo lasig om al die tekentjes erbij te zetten


Bekeken: 6296 keer


Beoordeling


Dit huiswerk delen & naar vrienden sturen




2.1 Inleiding
Zouten zijn stoffen die voor een groot deel overeenkomstige eigenschappen bezitten. Ze geleiden alle elektrische stroom in de vloeibare toestand en ze hebben allemaal een hoge tot zeer hoge smelt- en kookpunten. Toch zijn er verschillen.

2.2 Toepassingen, formules en namen van zouten
Zouten zijn opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. De positieve ionen zijn normaal gesproken metaalionen, maar niet altijd. Het zout ammoniumnitraat bijvoorbeeld, bestaat uitsluitend uit de atoom soorten stikstof, waterstof en zuurstof. De bouw bepaalt of een stof een zout is: alle zouten zijn opgebouwd uit ionen.

De elektrovalentie/waardigheid van een atoomsoort geeft aan met welke lading het van het atoom afgeleide ion voorkomt in een zout.
Elektrovalenties in periodiek systeem:
- 1+ : eerste groep - 1- : groep 17
- 2+ : tweede groep (+ de meeste overige) - 2- : groep 16
- 3+ : dertiende groep

Symbool El.valentie Naam Symbool El.Valentie Naam
Ag 1+ zilverion Fe 2+ ijzer(II)ion
Ni 2+ nikkelion 3+ ijzer(III)ion
Zn 2+ zinkion Sn 2+ tin(II)ion
Cr 3+ chroom(III)ion
6+ chroom(VI)ion 4+ tin(IV)ion
Cu 1+ koper(I)ion Pb 2+ lood(II)ion
2+ koper(II)ion 4+ lood(IV)ion
Hg 1+ kwik(I)ion Mn 2+ mangaan(II)ion
2+ kwik(II)ion 4+ mangaan(IV)ion

Omdat sommige metalen twee elektrovalenties hebben, worden ze naast het symbool, ook in de naamgeving van elkaar onderscheden, zoals:
Fe^2+ : ijzer(II)ion
Fe^3+ : ijzer(III)ion

Samengestelde negatieve ionen
Niet-metalen hebben in zouten vrijwel altijd negatieve elektrovalenties.
De namen van samengestelde negatieve ionen eindigen altijd op –aat of –iet (behalve OH- ; hydroxido-ion).

Formule Naam Formule Naam
Enkelvoudige ionen
H- Hydride-ion Oxide-ion
F- Fluoride-ion Sulfide-ion
Cl- Chloride-ion Selenide-ion
Br- Bromide-ion Nitride-ion
I- Jodide-ion Fosfide-ion
Samengestelde ionen
Hydroxide-ion Carbonaation
Nitrietion Oxalaation
Nitraation Chromaation
Chloraation Fosfaation
Acetaation Waterstofcaronaation
Sulfietion Waterstofsulfietion
Sulfaation Waterstofsulfaation
Thiosulaation Monowaterstoffosfaation
Silicaation Diwaterstoffosfaation

Officiële naam Triviale naam
natriumchloride keukenzout
natriumcarbonaat soda
calciumsulfaat Gips
calciumcarbonaat kalksteen
calciumoxide ongebluste kalk
In een zout zijn de positieve en negatieve ionen in een zodanige aantallenverhouding aanwezig, dat de stof als geheel elektrisch neutraal is. De formule die deze verhouding weergeeft heet de verhoudingsformule.

Bij een naam van een zout staat het positieve ion steeds voorop, gevolgd door het negatieve ion.
Vele zouten hebben naast een officiële naam, ook nog een zgn. triviale naam (gewone namen):  

2.3 Zoutoplossingen
Hydratatie: het omringen van ionen door watermoleculen. Ionen die zijn omhuld door een mantel van watermoleculen, heten gehydrateerde ionen. De watermantel wordt weergeven door achter de formule van het ion ‘(aq)’ te zetten.
Maar lang niet alle zouten zijn oplosbaar; als het ionrooster te sterk is, zullen de watermoleculen er iet in slagen de ion ‘los te weken’.
Enkele regelmatigheden bij de oplosbaarheid van zouten in water:
- Zouten die als positieve ionsoort natrium-, kalium- of ammoniumionen
bevatten, zijn goed oplosbaar.
- Zouten die als negatieve ionsoort nitraat- of acetaationen bevatten, zijn goed
oplosbaar.
Hier volgen een aantal oplosvergelijkingen van een aantal zouten in water:



Naam van een oplossing Naam van de opgeloste stof
natronloog natriumhydroxide
kaliloog kaliumhydroxide
kalkwater calciumhydroxide
barietwater bariumhydroxide

Oplossingen van hydroxiden worden vaak met hun triviale naam aangeduid:

2.4 Neerslagreacties
In de oplosbaarheidstabel vind je bij elke combinatie van ionen die een slecht oplosbaar zout vormen, de letter ‘s’ ;
- Lost niet op in water.
- De ionen van het desbetreffende zout kunnen niet samen in één oplossing voorkomen. Worden beide ionsoorten toch bijeen gebracht, dan reageren ze onmiddellijk tot een vaste stof.
Wanneer bijeengebrachte stoffen niet met elkaar reageren is er sprake van een neerslagreactie; er is neerslag ontstaan, een vaste stof. De vergelijking die de reacie tussen de ionen weergeeft, heet een ionvergelijking.

2.5 Toepassingen van neerslagreacties
Er zijn drie verschillende toepassingen van neerslagreacties:
1 – Een ionsoort verwijderen uit een oplossing (speelt in de parktijk de grootste rol,
omdat deze van belang is bij het zuiveren van water) .
2 – Een ionsoort aantonen in een oplossing.
3 – Een zout maken.

2.6 Kristalwater
In kristallen van verschillende zouten kan water gebonden worden; kristalwater. Stoffen die watermoleculen in het kristal hebben, noem je hydraten. Stoffen die water kunnen binden (kleurverandering treedt op bij wateropname), gebruik je als droogmiddel. Ook in bouwmaterialen (gips, cement en beton) speelt kristalwater een belangrijke rol. Bij krachtige verhitting van deze hydraten verliezen de stoffen hun kristalwater, waardoor een oneensamenhangende poeder ontstaat.

2.7 Hard water
Calciumcarbonaat (kalksteen) en magnesiumcarbonaat zijn slecht oplosbare zouten, die veel in grond en gesteente voorkomen. Beide stoffen reageren met water waarin koolstofdioxide is opgelost, bijvoorbeeld met regenwater.



Bij deze reactie ontstaan oplossingen van de zouten calciumwaterstofcarbonaat en magnesiumwaterstofcarbonaat. De calcium- en magnesiumionen, die eerst gebonden in grond en gesteente zaten, bevinden zich nu in opgeloste vorm en zullen uiteindelijk in het grond- en oppervlaktewater terechtkomen. Water dat deze ionsoorten bevat, noem je hard water. Hoe hoger de concentratie van Ca^2+ (aq)- en/of Mg^2+ (aq)-ionen, des te harder is het water.

Problemen die ontstaan door verwarmd hard water:
- Er ontstaat ketelsteen in de fluitketel en het koffiezetapparaat.
- Er komt kalkaanslag op de verwarmingselementen van de wasmachine en de
vaatwasser.
- De gaatjes van het strijkijzer raken verstopt.
- De tegels en kranen in douche en badkamer krijgen witte kalkaanslag.
In al deze gevallen is het ontstaan van kalk (calciumcarbonaat) de oorzaak van het ongemak. Kalk ontstaat bij verhitting van hard water volgens de volgende vergelijking:


Calciumionen geven met negatief geladen zeepionen een neerslag die je kalkzeep noemt. Een belangrijk deel van het wasmiddel wordt zo aan het wasproces onttrokken, dus is er meer wasmiddel nodig om toch een wasactieve oplossing te krijgen.
In gebieden met hard leidingwater is het gebruikelijk om het water een paar minuten door te laten koken, voordat het voor eten/drinken gebruikt wordt. Er wordt dan gebruik gemaakt van het feit dat opgelost calciumwaterstofcarbonaat neerslaat in de vorm van calciumnitraat (ketelsteen). Deze manier is alleen maar geschikt voor huishoudelijk gebruik. Gaat het om grote hoeveelheden leidingwater, dan zou ontharding door te koken uiteraard te veel gaan koste. In de praktijk worden daarom andere onthardingsmethoden toegepast. Kenmerk van iedere onthardingsmethode is, dat de hoeveelheid Ca^2+ -ionen in het water na de onthardingsbehandeling (veel) lager is dan voorheen.
Sommige drinkwaterleidingbedrijven ontharden het water voordat het naar de consument gaat. Vaak gebeurt dit door het toe te voegen van natronloog. Reactie:

Een ionenwisselaar bestaat uit zeer kleine plastic bolletjes, waaraan zich negatief geladen atoomgroepen bevinden. Aan deze groepen zijn Na+-ionen gebonden. Waneer hard water door de stroomwisselaar stroomt , worden de Na+-ionen verdrongen door Ca^2+-ionen. Voor elk calciumion dat zo uit het water verdwijnt, komen er twee natriumionen in de plaats.
Na verloop van tijd zijn alle Na+-ionen vervangen door Ca^2+-ionen. Er kan dan geen water meer worden onthard. De ionenwisselaar wordt nu uitgespoeld met een zeer geconcentreerde NaCl-oplossing, waardoor vrijwel alle Ca^2+-ionen weer van de plastic bolletjes worden verdreven. Het proces waarbij de ionenwisselaar weer bruikbaar wordt gemaakt heet regenereren. Ionwisselaars zitten o.a. in vaatwassers.

Zeolieten(stoffen waarvan de moleculen bestaan uit een netwerk van Na+, AlO4^5- en SiO4^4- -ionen) worden nu als waterontharders toegepast in wasmiddelen. Net als ionwisselaars, bezitten zeolieten de eigenschap dat zij Ca^2+ -ionen kunnen binden en daarvoor in de plaats Na+ -ionen kunnen loslaten.

In het kort: In hard water zijn zouten van calcium en/of magnesium opgelost. Bij het ontharden van water worden Ca^2+- en/of Mg^2+-ionen verwijderd.

2.8 Vervuiling van water
Oppervlaktewater; de rivier de Rijn (neemt 70% van de zoetwatervoorziening van ons land voor zijn rekening).
Industrie is vaak de oorzaak van de vervuiling. Het hoge chloorpercentage (de ‘chloorvracht’) is te danken aan de industriële lozingen. Dit geeft problemen voor de land- en tuinbouw.
Massale vissterfte kan ontstaan als gevolg van lozing van een koolstofverbinding. Hierbij gaat het vooral om zgn. ‘gechloreerde koolwaterstoffen’. Deze stoffen worden o.a. toegepast als gewasbeschermings- en bestrijdingsmiddelen (pesticiden).
Ook ionen van zware metalen verontreinigen het Rijwater. Het gaat hierbij vooral om:

Die ionen zij vooral gebonden aan zwevende deeltjes van vaste stoffen; slechts een klein deel komt ongebonden in het water voor. De grootste ‘boosdoeners’ zijn de kwik(II)- en de cadmiunionen. Deze zijn intussen dan ook op de internationale lijst geplaatst en dus krijgen bedrijven geen officiële vergunning om afvalwater met deze stoffen te lozen.
De zware metalen komen uiteindelijk in het havenslib van de Europoort terecht. Het hoge zoutgehalte (opdringend zeewater) heeft het samenklonteren van de zwevende vaste-stofdeeltjes tot gevolg. De groter geworden deeltjes kunnen nu niet meer door de stroming worden meegenomen en zakken naar de bodem. Dit proces heet uitvlokken.
Eutrofiëring treedt op als oppervlaktewater met o.a. fosfaten en nitraten vervuild is (‘overbemest’). Er is dan en ‘explosieve’ algengroei, waardoor het natuurlijk evenwicht verstoord wordt.

Vervuiling van het oppervlaktewater wordt minder, als het aantal lozingen kleiner wordt en als het afvalwater zuiveringsbewerkingen ondergaat. Afvalwaterzuiverungsinstallatie: in zo’n installatie treden de volgende processen op:
- Verwijdering van drijvende verontreiniging (hout, plastic, olie etc.) en voorbezinking van de grotere zwevende bestanddelen.
- Beluchten van het verontreinigde water en inbrengen van bacteriekolonies. Hierdoor kan het aanwezige anorganische oxidatief worden afgebroken.
- Nabezinking en slibvorming; afhankelijk van de aanwezige stoffen (veel/weinige zware metalen etc.) kan het slib worden verwerkt tot compost of tot meststof voor de akkerbouw. Soms moet het worden gestort op een gifbelt.
- Defosfatering van het gezuiverde water. Toepassing van deze zuiveringsstap wordt slechts hier en daar toegepast.
Het uiteindelijk gezuiverde water is van behoorlijke kwaliteit. Het is echter beslist niet geschikt om zonder verdere bewerking het water als drinkwater te gebruiken. In een waterleidingbedrijf ondergaat ingenomen oppervlaktewater nog een groot aantal zuiveringen, voordat het water naar de consument gaat. In een waterleidingbedrijf blijven de zware metalen (die in opgeloste vorm aanwezig zijn) buiten schot. Hetzelfde geld voor opgeloste zouten zoals natriumchloride. Wil een waterleidingbedrijf gebruik maken van rivierwater als ‘grondstof’, dan moeten de desbetreffende gehaltes in het ingenomen water beslist niet te hoog zijn.