Deel 1 - Hoofdstuk 6

Question 1

Wat is het verschil tussen een homogeen mengsel en een heterogeen mengsel ?

Answer 1

Een homogeen mengsel (oplossing) bestaat uit een fase.
Een heterogeen mengsel bestaat uit meerdere fases
-> Elke fase uit een heterogeen mengsel is een homogene oplossing

Question 2

Wat is het verschil tussen componenten en stofsoorten ?

Answer 2

Componenten zijn stofsoorten die voorkomen in het recept bij de bereiding van een stelsel
Stofsoorten zijn alle producten en soorten deeltjes die in het mengsel aanwezig zijn
-> Wafel
=> Componenten : bloem, eieren, boter
=> Stofsoorten : Groot aantal stofsoorten

Question 3

Wat is het verschil tussen een oplosmiddel of solvent en een opgeloste stof of solutes ?

Answer 3

De opgeloste stoffen zijn componenten of stofsoorten die in het oplosmiddel opgelost zijn
-> De oplossing neemt meestal de aggregatietoestand aan van het oplosmiddel

Question 4

Welke twee soorten opgeloste stoffen zijn er ?

Answer 4

-> Elektrolyten of niet-elektrolyten
=> Elektrolyten splitsen bij het oplossen in water geheel of gedeeltelijk in ionen. Zulke elektrolytenoplossingen zullen in meerdere of mindere maten de stroom geleiden
=> Niet-elektrolyten dissociëren niet

Question 5

Wat zegt de fasenregel van Gibbs over de toestand van homogene mengsels ?

Answer 5

De fasenregel van Gibbs stelt dat de toestand van een homogene oplossing (fase = 1) slechts eenduidig bepaald is door het specifiëren van C+1 (2+C-f) intensieve parameters, waarbij c het aantal componenten is. Naast de twee parameters druk en temperatuur die nodig zijn om de toestand van een zuivere stof in een aggregatietoestand te bepalen betekent dit dat voor een mengsel een concentratiegegeven nodig zal zijn per bijkomende component

Question 6

Wat is het verschil tussen oorspronkelijke of analyitische concentraties en evenwichtsconcentraties ?

Answer 6

Analytische concentraties zijn concentraties in termen van componenten, die betrekking hebben op het bereidingsrecept van het mengsel.
-> Concentraties voor de mogelijke reactie

Evenwichtsconcentraties zijn concentraties van de stofsoorten die aanwezig zijn bij evenwicht na het opgaan van de reacties

Question 7

Geef een definitie voor ‘concentratie’.

Answer 7

Concentratie is de maat voor de relatieve verhouding van een stof in een mengsel
-> Intensieve parameter
-> Verhouding van 2 hoeveelheden
-> Hoeveelheid opgeloste stof vs hoeveelheid oplossing

Question 8

Welke twee types van concentratiegrootheden zijn er ?

Answer 8

-> T-onafhankelijke manier : massa, mol
=> Massafractie
=> Molaliteit
=> Molaire breuken of molfractie

-> T-afhankelijke manier : volumes, …
=> G- parameter
=> molariteit
=> volumefractie

Question 9

Geef de definitie van ‘massafractie’.

Answer 9

Aantal gram van stof i gedeeld door de totale massa van het mengsel.

Question 10

Geef de definitie van ‘molaliteit’.

Answer 10

Aantal mol van de opgeloste stof per 1000g solvent.

Question 11

Geef de definitie van ‘molaire breuk of molfractie’.

Answer 11

Aantal mol van de opgeloste stof i gedeeld door het totaal aantal mol van de oplossing.

Question 12

Geef de definitie van ‘G-parameter’.

Answer 12

Aantal gram van een opgeloste stof i per liter oplossing.

Question 13

Geef de definitie van ‘molariteit’.

Answer 13

Aantal mol van een stof i per liter oplossing.

Question 14

Geef de definitie van ‘volumefractie’.

Answer 14

Het volume van component i gedeeld door het totaal volume van de oplossing.
=> Omwille van de veranderde intermoleculaire interacties in het mengsel treden er bij het mengen vaak volume-effecten op zoals volumecontracties en volume-expansies. Als gevolg daarvan is de som van alle volumefracties in een mengsel niet noodzakelijk gelijk aan 1 als men ze berekent op basis van de afzonderlijke volumes van de zuivere stoffen.

Question 15

Waarom is de gasfase in een stelsel uniek ?

Answer 15

Alle gassen zijn in alle verhoudingen perfect mengbaar
-> Geen volume-effcten in mengsels van ideale gassen

Question 16

Geef de definitie van ‘partieeldruk’.

Answer 16

De partieeldruk Pi van een component uit een gasmengsel is de druk die die ene component zou uitoefenen op de wanden van een vat, indien de component alleen aanwezig zou zijn in het totale volume.

Question 17

Wat zegt de wet van Dalton ?

Answer 17

De som van alle partieeldrukken is gelijk aan de totale druk

Question 18

Welke omrekeningsformules zijn er voor ideale gasmengesels ?

Answer 18

-> Molaire breuk (mol% )= volume fractie (vol%)
=> Uit de ideale gaswet wet van Avogadro-Ampère bewijzen

-> Verband tussen partieeldruk en molariteit
=> Pi = CiRT
=> R = 0.082057 Latm/molk
=> Anders kloppen de eenheden niet

-> Verband tussen partieeldruk en molaire breuk (yi in gasfase)
=> Pi = yi Ptot

-> Verband tussen molariteit en molaire breuk (yi in gasfae)
=> yi = Ci * (RT)/Ptot

Question 19

Wat ontstaat er bij vloeistofmengsels ?

Answer 19

In vloeistofmengsels komen stofsoorten in nauw contact met elkaar zodat nieuwe soorten interdeeltjeskrachten kunnen ontstaan

Question 20

Wat is er speciaal aan ideale mengsels ?

Answer 20

-> Geen volume-effcten
=> Volumecontracties of expansies

-> Geen mengingswarmte

Question 21

Wat zegt de vluchtigheid van een component uit een mensel ?

Answer 21

Hoe groot zal bij een bepaalde temperatuur de partieeldruk zijn van een component aanwezig in het vloeistofmengsel met een molfractie xi ?

Question 22

Hoe berekent men de vluchtigheid voor ideale mengsels ?

Answer 22

Voor ideale mengesels kan dit eenvoudig beredeneerd worden.

-> Indien de stof i zuiver is
=> Evenwichtsdruk gelijk aan dampspanning voor die temperatuur

-> Indien de stof in een ideaal mengsel verdrund is door andere componenten
=> Evenwichtsdruk neemt af evenredig met zijn molfracties.
=> Een deeltje kan nog steeds even makkelijk verdampen maar er zijn er simpelweg minder

Question 23

Wat zegt de wet van Raoult ?

Answer 23

Pi = xiPivap (t)

-> Indien de stof in een ideaal mengsel verdund is door andere componenten
=> Evenwichtsdruk neemt af evenredig met zijn molfracties.
=> Een deeltje kan nog steeds even makkelijk verdampen maar er zijn er simpelweg minder

=> De partieeldruk van elke component is een fractie van zijn dampspanning, en die fractie is gelijk aan de molfractie van deze component in de vloeistoffase.

Question 24

Wat zegt de wet van Dalton over de totale evenwichtsdruk ?

Answer 24

Ptot = som Pi = som xiPi vap (t)

Question 25

Wat is de basis voor het scheidingsprocessen destillatie ?

Answer 25

Hoe groter het verschil is tussen dampspanning van de twee componenten, des te groter het verschil is in samenstelling tussen dampfase en vloeistoffase.
=> De dampfase zal altijd rijker zijn aan de vluchtigste component
=> Terug condenseren van de damp
=> Destillatiekolommen

Question 26

Geef een definitie voor ‘Colligatieve eigenschappen’.

Answer 26

Als gevolg van nieuwe interdeeltjeskrachten kan het gedrag van (niet-ideale) mengsels complex worden.
-> Er zijn 4 eenvoudige eigenschappen van mengsels met belangrijke praktische gevolgen en met toepassingen in verschillende ingenieursdisciplines.

Question 27

Welke 4 colligatieve eigenschappen bespreken we ?

Answer 27

-> Isotherme dampspanningsverlaging
-> Isobare kookpuntsverhoging
-> Isobare vriespuntsverlaging
-> Osmotische druk

Question 28

Wanneer treden de colligatieve eigenschappen op ?

Answer 28

In een speciale evenwichtstoestand
-> oplossing (opgeloste stof en oplosmiddel (solvent) S)
-> In evenwicht met een andere fase die bestaat uit enkel zuiver solvent
=> andere fase kan zowel vast, vloeibaar als gasvormig zijn.

Question 29

Door wat wordt de grootte van het effect van colligatieve eigenschappen bepaald ?

Answer 29

De grootte van het effect wordt enkel bepaald door
-> De aard van het oplosmiddel
-> Totale concentratie aan opgeloste stoffen

=> Onafhankelijk van de identiteit van de opgeloste stoffen

Question 30

Bespreek isotherme dampspaninngsverlaging.

Answer 30

-> Treedt op wanneer een vluchtig solvent een mengsel vormt samen met een of meerdere niet-vluchtige opgeloste stoffen.

=> Opgeloste stoffen dragen niet bij tot totaaldruk
=> Partieeldruk = 0

-> De dampfase bestaat dan uit zuiver solvent in evenwicht met de vloeibare oplossing

=> Het oplosmiddel is niet aanwezig als zuivere stof in de vloeibare oplossing, maar wel verdund door de opgeloste stoffen.
=> Wet van Raoult : de partieeldruk (in dit geval gelijk aan de totale druk omwille van de niet-vluchtigheid van de opgeloste stoffen) van het solvent gedaald

Question 31

Geef een definitie voor ‘Van’t Hoff-factor’.

Answer 31

De concentratie aan opgeloste deeltjes moet letterlijk opgevat worden als de molfractie van de onafhankelijke bewegende deeltjes in de oplossing.
-> Elektrolyten splitsen in meerder ionen
=> Totale concentratie aan ionen is bepalend voor de grootte van alle colligatieve eigenschappen

=> 1 mol Nacl -> 2 mol ionen, 1 mol CaCl2 => 3 mol ionen

Question 32

Geef de definitie voor ‘kookpunt’.

Answer 32

Dampspanning bij evenwicht wordt gelijk aan omgevingsdruk (meestal 1 atm).

Question 33

Bespreek isobare kookpuntsverhoging

Answer 33

-> Logische gevolg van isotherme dampspanningsverlaging bij mengsel van een min of meer vluchtig solvent samen met een of meerdere niet-vluchtige opgeloste stoffen.
=> Damfase bestaat enkel uit zuiver solvent

-> Koken zal optreden als evenwichtsdruk gelijk wordt aan de omgevingsdruk (meestal 1 atm).

-> Omwille van de verdunning van het solvent in de vloeibare oplossing is de evenwichtsdruk verlaagd
=> Mengsel moet verwarmd worden tot een hogere temperatuur om het aan de kook te brengen

=> De temperatuur moet verhoogd worden om de evenwichtsdruk terug tot 1 atm te krijgen.

Question 34

Met wat is de kookpuntsverhoging evenredig ?

Answer 34

Met de molariteit (aantal mol/kg solvent) van de opgeloste stoffen
=> ΔTb = Tb,gemeten -Tb,s = θb som : mi
=> θb = ebullioscopische constante (stofeigenschap solvent)
=> Voor water : 0.512°C/molaal

=> 1 molaal oplossing suiker in water kookt dus bij 100.512°C
=> 1 molaal NaCl in water kookt dus bij 101.024°C
=> (Van ‘t Hoff factor i.v.m. aantal deeltjes aanwezig in de oplossing)

Colligatief :
-> Grootte enkel afhankelijk van aard van solvent (θb)
-> Concentratie van opgeloste stoffen
-> Niet aard van opgeloste stoffen

Question 35

Bespreek isobare vriespuntsverlaging.

Answer 35

-> Volledig analoog aan isobare kookpuntsverhoging

-> Bij het bevriezen van een waterige oplossing vormen er zich meestal ijskristallen van zuiver water
=> Deeltjes van de opgeloste stoffen passen meestal niet in de kristalstructuur van water-ijs
=> Vaste fase, die in evenwicht is met de oplossing bestaat uit zuiver water (zuiver solvent)

-> Smelten of bevriezen treedt op wanneer er een dynamisch evenwicht is tussen aangroeien en afsmelten van een kristal.

-> Voor zuiver solvent ontstaat dit evenwicht bij het normale vriespunt (1 atm)
=> Door de verdunning van het solvent in de vloeibare oplossing is de neiging tot fasenovergang (bevriezen) lager geworden
=> Mengsel moet afkoelen tot lagere temperatuur voor het bevriest

Question 36

Met wat is de isobare vriespuntsverlaging evenredig

Answer 36

Met de molaliteit mi van opgeloste stoffen
=>=> ΔTf = Tf,gemeten -Tf,s = -θf som : mi
=> θf = cryoscopische constante (stofeigenschap solvent)
=> Voor water : 1,86°C/molaal

=> 1 molaal suiker oplossing in water bevriest bij -1,86°C
=> 1 molaal NaCl in water bevriest bij -3,72°C (stooizout)
=> (Van ‘t Hoff factor i.v.m. aantal deeltjes aanwezig in de oplossing)

Colligatief :
-> Grootte enkel afhankelijk van aard van solvent (θf)
-> Concentratie van opgeloste stoffen
-> Niet aard van opgeloste stoffen

Question 37

Wat zijn de van ‘t Hoff factoren van Azijnzuur, NaCl, FeCl3 ?

Answer 37

Azijnzuur
-> 1

NaCl
-> 2 (Na+ en Cl-)

FeCl3
-> 4 (Fe (3+) en 3 Cl-)

Question 38

Geef een definitie voor ‘osmose’.

Answer 38

Osmose is een proces op basis van diffusie waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een zogenaamd halfdoorlatend membraan (een semipermeabele, halfdoorlatende wand) stroomt, dat wel de vloeistof doorlaat maar niet de opgeloste stoffen.

De stromingsrichting van water bij osmose is van een lage naar een hoge concentratie opgeloste stof(fen).

Question 39

Hoe gebruikt men osmose in context van colligatieve eigenschappen ?

Answer 39

-> Om een evenwicht te realiseren tussen vloeibare oplossing en het zuivere solvent S

=> Anders zouden beide fasen mengen (osmose)

-> Osmoseproces verhinderen

=> Semi-permeabel membraan dat enkel doorlaatbaar is voor de solvent-deeltjes (biologische membranen, cellofaan)
=> Uitgeoefende druk

-> In de zuivere solventfase is de chemische potentiaal van S hoger dan in oplossing.
=> Zonder uitwendige maatregelen zou het solvent dan toch nog altijd overgaan van het zuivere solvent naar de oplossing toe om zo de oplossing te verdunnen

-> De verhuis van solvent kan verhinderd worden door een verhoogde druk te leggen aan de kant van de oplossing
=> Het drukverschil tussen oplossing en solventfase dat deze migratie van solvent verhindert en zo het evenwicht realiseert tussen beide fase is de osmotische druk P van de oplossing.

=> 1 molaire oplossing van suiker in water vertoont bij 0°C een osmotische druk van 22,4 atm.
=> Osmose fenomenen komen veel voor in de natuur
=> Al onze cellen staan onder osmotische druk.

Question 40

Voor wat wordt omgekeerde osmose nog gebruikt ?

Answer 40

De zuivering van water en de ontzouting van zeewater.

Question 41

Hoe werkt het ontzouten van zeewater met behulp van omgekeerde osmose ?

Answer 41

Verschillende technologieën mogelijk
-> Verdampen van water (kost veel energie)
-> Omgekeerde osmose (spontane beweging van puur solvent door een membraan naar een oplossing toe)
=> Grotere druk uitoefenen dan dan de osmotische druk van water.

=> Zuiver water wordt geëxtraheerd uit de oplossing.

Question 42

Hoeveel procent van water is zout water ?

Answer 42

-> Ongeveer 97% van water is zout water
=> Niet drinkbaar

Question 43

Wat is de gemiddelde consumptie van water in een geïndustrialiseerd land ?

Answer 43

-> 54m^3 per jaar
=> 100 liter per dag per persoon

=> Niet alle landen hebben voldoende grondwater om drinkwater te voorzien