Deel 1 - Hoofdstuk 3

Question 1

Welke 3 soorten bindingen kunnen er gevormd worden tussen atomen ?

Answer 1

Ionische, covalente en metallische bindingen.

Question 2

Geef een definitie voor ‘elektronegativiteit’.

Answer 2

Een maat voor de neiging van atomen om in (ver-)bindingen de elektronen naar zich toe te trekken.

Question 3

Leg uit hoe de elektronegativiteit van bindingspartners het type binding bepaalt.

Answer 3

Ionische binding
-> Groot verschil in EN (groter dan 2)
=> Metaal en niet-metaal

Covalente binding (kleiner dan 1,8)
-> Klein verschil in EN
-> Beide bindingspartners hebben grote EN

Metaalbinding
-> Klein verschil in EN
-> Beide bindingspartners hebben kleine EN

Question 4

Wat is een covalente binding ?

Answer 4

-> Beide partners willen extra elektronen om tot edelgasconfiguratie te komen
-> Elektronen gemeenschappelijk stellen
-> Een binding tussen atomen waarin de atomen een of meer gemeenschappelijke elektronenparen hebben
-> Niet-metalen
-> EN kleiner dan 1,6 - 1,7
-> Redelijk sterke intramoleculaire bindingen

Question 4

Wat is een ionische binding ?

Answer 4

-> Een van de twee partners geeft elektronen volledig af aan de andere.
-> Ontstaan van ionen
=> Bouwstenen : kationen en anionen
-> Sterke binding omwille van de Coulomb-kracht
=> Sterke coulombinteracties

Question 5

Wat is een metaalbinding ?

Answer 5

-> Beide partners geven elektronen af
-> Bouwstenen : metaalkristallen
-> Rooster van positieve metaalionen en vrije elektron
-> bindingskrachten van zwak tot zeer sterk
(variëren)

Question 6

Wat is de sterkste ionbinding ?

Answer 6

Cesiumfloride

Question 7

Wat is het verschil tussen interdeeltjeskrachten en intramoleculaire bindingen bij ionische bindingen ?

Answer 7

Er is geen onderscheid tussen beide, er zijn enkel sterke ion-ion interacties.

Question 8

Wat kan je zeggen over ionische binding op vlak van chemische en fysische eigenschappen ?

Answer 8

-> Zeer hard
-> Weinig vervormbaar
-> Goed oplosbaar in water
=> In gesmolten toestand volledig opgesplitst in ionen : geleiden
-> Zeer stabiel
-> Weinig vluchtig
-> Hoog smelt en kookpunt

Question 9

Waarom zijn ionische bindingen weinig vervormbaar ?

Answer 9

Door een ionische stof te vervormen verandert de ionische structuur en krijg je situaties waar gelijke ladingen elkaar afstoten.

Question 10

Wat is de normale verschijningsvorm van ionische bindingen ?

Answer 10

Een kristal waarbij de kationen en anionen elkaar afwisselen in 3D.

Question 11

Bespreek de stoechiometrie en geometrie van ionische bindingen.

Answer 11

Stoechiometrie
-> Bepaald door de eis van elektrische neutraliteit

Geometrie
-> Maximale afscherming van kationen door anionen en vice versa
=> (minimale potentiële elektrostatische energie)

-> Bindingshoeken bepaald door kristalvorm en stapeling van ionen
=> (ionenstralenverhouding)

-> Bindingslengte = som van de ionenstralen

Question 12

Wat is het verband tussen bindingsenergie en de stabiliteit van een ionische binding ?

Answer 12

Hoe negatiever de bindingsenergie, hoe sterker de binding, hoe harder de ionen aan elkaar plakken

Hoe bepalen we bindingsenergie ?
-> Potentiële energie die vrijkomt bij het maken van de binding

Question 13

Wat geeft aanleiding tot de stabiele structuur van bv NaCl ?

Answer 13

Het is niet de elektronentransfer zelf die aanleiding geeft tot een stabiele structuur.

De stabiele structuur volgt uit de roosterenergie die ontstaat door de bindingsenergie die vrijkomt door de inwerkende Coulomb kracht.

Question 14

Hoe kan men beredeneren dat de elektronentransfer zelf van NaCl niet de aanleiding geeft tot een stabiele structuur.

Answer 14

Het verschil tussen de IE van Na en de AE van Cl bedraagt 146kJ/mol.
-> Dit is dus een toename van de potentiële energie en zal dus niet spontaan gebeuren

Question 15

Leg de Born-Haber cyclus uit (van NaCl).

Answer 15

1) Sublimatie energie van Na(s) -> Na(g)
=> Enthalpie stijgt (+108)
2) Sublimatie energie van Cl2 -> Cl
=> Enthalpie stijgt (+121)
3) Ionisatieenergie van Na -> Na+
=> Enthalpie stijgt (+495)
4) Affiniteitsenergie van Cl -> Cl-
=> Enthalpie daalt (-349)
5 Roosterenergie (lattice energy)
=> Enthalpie daalt (-786)

=> Totale enthalpie = 411 kJ

Question 16

Leg het verloop van de grafiek van potentiële energie uit (van Nacl).

Answer 16

Als de ionen Na+ en Cl- ver van elkaar zijn is er een kleine potentiële energie aanwezig.

Hoe dichter de ionen bij elkaar komen hoe groter de potentiële energie wordt.
=> Nog steeds negatieve potentiële energie

Wanneer de ionen elkaar te dicht benaderen stoten de twee positieve elektronen kernen elkaar af (Bornse repulsie)
=> Positieve potentiële energie

De ionen zullen zich dus op een ideale afstand van elkaar positioneren zodat de Coulombenergie maximaal is en de Bornse repulsie minimaal

=> Het minimum van de Epot curve ligt op een bepaalde bindingsafstand tussen de twee ionen en heeft een bepaalde bindingssterkte

Question 17

Van wat hangt de roosterenergie af ?

Answer 17

De roosterenergie hangt voornamelijk af van de lading van de ionen en hun groottes
=> Formule van Coulombkracht

Grotere ladingen
-> Grotere Coulombkracht
-> Sterkere roosterenergie

Kleinere ionen
-> Geraken dichter bij elkaar
-> Grotere Coulombkrachten
-> Sterkere roosterenergie

Question 18

Bespreek de hardheidsschaal van Mohs

Answer 18

Schaal van 1-10 (empirisch, relatief en niet-lineair)
-> Relatieve hardheid van een mineraal
-> Welke stof krast welke ?
-> Sclerometer
=> Mohs hardheid : diamant = 10, talk = 1
=> Absolute hardheid : diamant = 1800, talk = 1

Question 19

Uit wat bestaan covalente gebonden materialen ?

Answer 19

Covalente gebonden materialen bestaan uit moleculen waarin de atomen stevig verbonden zijn met covalente bindingen.

Question 20

Wat kan je zeggen over de intramoleculaire en interdeeltjeskrachten van covalente bindingen ?

Answer 20

-> Sterke intramoleculaire bindingen
-> Zwakke interdeeltjeskrachten
=> Zwakker van der Waals bindingen

Question 21

Wat kan je zeggen over de chemische en fysische eigenschappen van covalente bindingen ?

Answer 21

-> Altijd vluchtiger dan ionische verbindingen
-> Minder hard dan ionische verbindiingen
-> Toch stabiel door sterke intramoleculaire krachten
-> Meeste covalente bindingen al in gasvorm
=> Vaste vorm : moleculaire kristallen
-> Minder oplosbaar in water
-> Goed oplosbaar in organische solventen
-> Relatief laag smeltpunt en kookpunt
-> Klieven

Question 22

Leg uit wat er gebeurt als men twee waterstofatomen bij elkaar brengt.

Answer 22

Elektronen voelen aantrekking van de atoomkernen
-> Elektronendensiteit beweegt naar tussen de twee atomen
-> Kernen worden aangetrokken naar elkaar

Als de molecule gevormd is delen de atomen de elektronen

In het molecule zitten de atomen op een afstand zodat de aantrekkingskrachten en afstotingskrachten gebalanceerd zijn
-> De kernen worden verhinderd om uit elkaar te gaan
-> Netto aantrekkingskracht door het gedeelde elektronenpaar : covalente binding

Question 23

Van wat hangt de sterkte van de covalente binding af ?

Answer 23

-> De gemiddelde afstand tussen de kernen die door de binding worden samengehouden

-> De bindingsenergie van de atomen

Question 24

Bespreek de stoechiometrie van covalente bindingen (lewis structuren).

Answer 24

1) Bepaal welke atomen er een binding aangaan met elkaar
-> Middelste atoom = atoom met hoogste EN
-> Waterstof is altijd eindstandig

2) Tel aantal valentie-elektronen en bepaal aantal elektronenparen

3) Teken het atoomskelet

4) Completeer de octetstructuur van eindstandige atomen

5) Zet de overblijvende elektronenparen op het centrale atoom
-> Lone pairs

6)
-> Octetstructuur ?
-> FL ?
-> Hypervalentie ?

-> Soms zijn er verschillende lewisstructuren
=> Resonantievormen (resonantiehybriden)

Question 25

Geef een definitie voor ‘formele lading’.

Answer 25

Een fictieve lading die ontstaat op individuele atomen in een perfect covalente wereld, met symmetrische elektronenbijdrage van de bindende atomen.
-> Som FL = echte lading molecule/ion
-> Minste en laagste FL = meest waarschijnlijke structuur
-> Negatieve FL bij meer EN atomen

Question 26

Welke uitzonderingen bestaan er bij lewisstructuren ?

Answer 26

1) Niet-realiseerbare edelgasconfiguratie
-> Te weinig valentie-elektronen
-> Boor en Beryllium

2) Geëxpandeerde valentieschil (hypervalentie)
-> Meer dan 8 elektronen bij een atoom
-> Vanaf 3de periode
=> Energetische nabijheid van de d-orbitalen die kunnen participeren in bindingen
=> Aantal bindingen kan groepsnummer niet overschreiden

3) Oneven aantal elektronen
-> Laatste elektron als een punt bij voorkeur bij meest EN element

Question 27

Bespreek de geometrie van covalente bindingen.

Answer 27

Bindingshoeken
-> Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory
(VESPR-model)

Bindingslengten
-> Experimenteel bepaald
-> Dubbele bindingen korter dan enkelvoudige
-> Driedubbele bindingen nog korter

Question 28

Bespreek de stabiliteit van covalente bindingen.

Answer 28

Stabiliteit = bindingssterkte
-> Identiteit van atoom
-> Meervoudigheid van de binding
=> Meervoudige bindingen zijn moeilijker te breken.

Question 29

Wat is de normale verschijningsvorm van metallische bindingen ?

Answer 29

Een rooster van positieve metaalionen met daartussen vrije, beweeglijke elektronen

Question 30

Welke krachten werken er in een metaalrooster ?

Answer 30

Tussen de tegengesteld geladen ionen en elektronen heersen sterke elektrische aantrekkingskrachten.

Noch intramoleculaire noch intermoleculaire krachten
-> In een metaalrooster zijn namelijk geen moleculen te onderkennen

Question 31

Wat kan je zeggen over de chemische en fysische eigenschappen van metaalbindingen ?

Answer 31

-> Stabiele kristallen met variërend smeltpunt en kookpunt.
=> Laag : alkalimetalen
=> Hoog : refractaire metalen : tantaal, niobium, wolfraam (tungsten), molybdeen
-> Kneedbaar
-> Smeedbaar
-> Geleidbaar (warmte en elektriciteit)
-> Deuken

Question 32

Met welke 3 formules kunnen we elementaire zuivere stoffen en verbindingen aanduiden ?

Answer 32

1) Empirische formules
-> Atoomsoorten en hun verhouding

2) Moleculaire formules
-> Atomaire samenstelling

3) Structuurformules
-> Vorm en geometrie

Question 33

Voor wat wordt formaldehyde gebruikt ?

Answer 33

Formaldehyde is een vloeistof die vaak gebruikt wordt om biologisch materiaal te ‘fixeren’ en daardoor te bewaren. Het opzetten van dieren of het bewaren van organen gebeurt zo.

Question 34

Wat is het belangrijkste ingrediënt van azijn ?

Answer 34

Azijnzuur

Question 35

Waar wordt melkzuur geproduceerd en wat doet het ?

Answer 35

Melkzuur wordt in de spieren geproduceerd en zorgt voor verzuring

Question 36

Hoe wordt erythrose gevormd ?

Answer 36

Erythrose is een component die gevormd wordt bij het afbreken van suikers

Question 37

Van wat is ribose een basisonderdeel ?

Answer 37

Ribose is een basisonderdeel van de nucleïnezuren

Question 38

Wat is een voorbeeld van een suiker ?

Answer 38

Glucose

Question 39

Hoeveel procent van de elementen van de tabel van Mendeljev zijn metalen ?

Answer 39

Ongeveer 85% van de elementen in de tabel van Mendeljev zijn metalen, die dus metallische kristallen zullen vormen. Dit betekent dat slechts een beperkt aantal moleculen een covalente binding aan kunnen gaan.

Question 40

Geef een definitie voor ‘allotrope vormen’.

Answer 40

Elementen die indien ze verbindingen aangaan met zichzelf op verschillende manieren kunnen voorkomen, zij hebben verschillende allotrope vormen

Question 41

Geef een definitie voor ‘allotropie’.

Answer 41

Een speciale manier van voorkomen van een verbinding is allotropie. Allotropie is het verschijnsel dat hetzelfde chemische element in verschillende verschijningsvormen of allotropen kan voorkomen met een verschillende kristalstructuur. Het zijn dus polymorfen.

=> Alleen over verschillende vormen van elementen in dezelfde aggregatietoestand.

Question 42

Geef de allotrope vormen van fosfor.

Answer 42

-> Witte fosfor (P4)
=> Zeer reactieve vorm
=> Reageert zelfs met zuurstof
=> Bestaat uit afzonderlijke tetraëdische moleculen

-> Rode fosfor
=> Aaneenschakeling van tetraëdische moleculen
=> Minder reactief
=> Zit in strijkvlakken van luciferdoosjes

-> Zwarte fosfor
=> Wanordelijke stapeling van fosforatomen
=> Nog minder reactief

Question 43

Geef de allotrope vormen van koolstof.

Answer 43

-> Diamant
=> Wordt als delfstof aangetroffen
=> Koolstof-koolfstof verbindingen hebben een viervlakstructuur
=> Atomen zijn in 3 dimensies gebonden
=> Hardste materiaal dat in de natuur voorkomt

-> Grafiet
=> Koolstofvorm die het meeste voorkomt
=> Vlakke kristalstructuur (zesringen)
=> Schilferende laagjes en zacht
=> Hexagonale kristalstructuur
=> Goed elektrisch geleidbaar
=> Smeerbaar (niet in vacuüm)

-> Grafeen
=> Een enkele mono-atomaire grafietlaag

-> Fullerenen
=> Enkelvoudige lagen grafiet in bolvorm of in tubulaire vorm
=> Bolvormige fullerenen : bucky balls
=> Cilindrische fullerenen : bucky tubes of (koolstof) nanobuizen (nanotubes)
=> Ook vijf- en zevenringen