Opdracht 4
Leg uit of de volgende bewering waar is of onwaar:
"Als je geen eenheden gebruikt is de molaire massa gelijk aan de molekuulmassa."
De massa van de materie (haar gewicht, zeg maar) zit voor het allergrootste deel in de kerndeeltjes protonen en neutronen. De elektronen wegen vrijwel niets; hun massa mag je verwaarlozen.
Dat wil dus ook zeggen dat de (molekuul)massa van een deeltje dus direct afhangt van het aantal nucleonen in dat deeltje. Vanuit die gedachte is een nieuwe eenheid ingevoerd van massa: de atomaire massa-eenheid = het gemiddelde gewicht van één kerndeeltje (nucleon)
Als dus een deeltje bijvoorbeeld 100 nucleonen bezit, dan zal de molekuulmassa van dit deeltje 100 a.m.e. zijn.
Een watermolekuul bevat 2 waterstof- en 1 zuurstofatoom;
- elk atoom waterstof bevat 1 proton in de kern
- elk zuurstofatoom bevat 8 protonen en 8 neutronen in de kern
- een watermolekull bevat dus 2 + 16 = 18 nucleonen (kerndeeltjes); dus de massa is 18 a.m.e.
Een atomaire massa-eenheid is zo'n klein beetje dat geen weegschaal op aarde die wegen kan. Om één gram materie te hebben (weegbaar op een weegschaal dus) heb je bij elkaar 6 x 1023 nucleonen nodig (dit is het getal van Avogadro)
Dit aantal is ook gedefiniëerd als: 1 MOL
een MOL is dus een eenheid van aantal, net als een paar (2), of een dozijn (12) of een gros (144)
Je kunt dus 1 MOL molekulen hebben, 1 MOL ionen, 1 MOL elektronen, 1 MOL protonen, enz.
Opdracht 5
Denk je dat het totaal aantal mensen op aarde meer of minder zal zijn dan 1 MOL? Maak een schatting.
Kontroleer:
'
Eén watermolekuul heeft 18 kerndeeltjes (nucleonen); dus één molekuul water weegt 18 a.m.e.
1 MOL water bevat 6 x 1023 molekulen;
1 MOL water bevat dus 6 x 1023 x 18 kerndeeltjes
6 x 1023 kerndeeltjes hebben een massa van 1 gram → 1 MOL water weegt 18 gram.
Dus:
- de massa van 1 watermolekuul = 18 a.m.e. = molekuulmassa
- de massa van 1 MOL watermolekulen = 18 gram = molaire massa
molekuulmassa (mikroniveau) en molaire massa (makroniveau) zijn gelijk als je de eenheden er niet bij zet.
Massagetal & atoommassa
Er is iets wat het rekenen met deze begrippen bemoeilijkt: dat is het bestaan van isotopen.
bijvoorbeeld: van het element Chloor bestaan in de natuur twee tipen: atomen met 18 neutronen en atomen met 20 neutronen.
1 MOL 35Cl heeft een massa van 35 g [atoommassa = 35]
1 MOL 37Cl heeft een massa van 37 g [atoommassa = 37]
In de natuur bevindt zich een mengsel van de twee isotopen in de verhouding van ±3 : 1 en dat betekent dat het element Chloor een gemiddelde atoommassa heeft van ongeveer 35,5
Dit geldt voor heel veel elementen. Daarom zal in de praktijk meestal de atoommassa van een element niet precies gelijk zijn aan het massagetal van één isotoop van dat element.
Opdracht 6
Bereken de molekuulmassa van keukenzout.
Opdracht 7
Molekulen kunnen veel verschillen in grootte. Zo heeft water kleine molekulen en eiwitten heel grote (macromolekulen). Amilose is een polyglucose, opgebouwd uit vele aan elkaar gekoppelde molekulen van glucose.
Stel nu dat één molekull amilose 800 monomeren heeft en de formule is C6H10O5)n, bereken dan de molekuulmassa van dit polymeer.
Het valt niet mee om je de grootte van één deeltje van een stof voor te stellen, zo fantastisch klein die zijn!
Toch bestaan er (relatief) grote verschillen tussen die deeltjes: zo heb je macromolekulen, zetmeel bijvoorbeeld, die zo groot zijn dat ze het water waarin je ze oplost een beetje troebel maken. De véél kleinere suikermolekulen zullen dat nooit doen. Een suikeroplossing blijft altijd een helder transparant mengsel, wat bij de meeste oplossingen in water het geval is.
In de praktijk kun je stoffen gewoon zien als de deeltjes dicht genoeg bij elkaar zitten, ook als die deeltjes klein zijn. Het zal duidelijk zijn dat het aantal deeltjes nodig om een stof zichtbaar te maken enorm groot moet zijn.
Opdracht 8
"Eén kristalletje suiker kan wel 100.000.000.000.000.000 molekulen C12H22O11 bevatten"
Is deze bewering waar of onwaar?
Onderstaand diagram toont de relatie tussen de eenheden op micro-nivo (atomen e.d.) en op macro-nivo (grammen e.d.) met de eenheid MOL in het centrum:
Voorbeeld 1:
Van de stof CuSO4.5H2O wordt 4 gram afgewogen.
Hoeveel MOL gehydrateerd kopersulfaat is dat? Gebruik het tabellenboek
antwoord:
Van gram naar MOL moet je de molekuulmassa gebruiken. Hier: Cu + S + 9O + 10H = 63,5 + 32,1 + 144 + 10 = 249,6
249,6 gram van de stof = 1 MOL.
1 gram = 1/249,6 MOL4 gram = 4 x 1/249,6 MOL = 0,016 MOL
4 gram CuSO4.5H2O zit dus in 0,016 MOL CuSO4.5H2O
ofwel:
0,016 MOL CuSO4.5H2O weegt vier gram
Voorbeeld 2:
Stel dat een glas bier (100 ml) 5 ml alkohol bevat (C2H5OH, dichtheid = 0,8g/ml), hoeveel gram alkohol zit er in een liter bier?
Antwoord:
We kennen het aantal ml, maar gevraagd wordt naar grammen van een vloeistof (alkohol)
dus je begrijpt, we zullen de dichtheid nodig hebben d: d = 0,8 d.w.z.: 1 ml heeft een massa van 0,8 gram.
5 ml weegt 5 x 0,8 gram (= 4 gram).
Eén glas (=100 ml bier) bevat 5 ml = 4 gr alkohol. 1 liter (=1000 ml) moet dan dus 10 x zoveel bevatten = 40 gram
Opdracht 9
Leg aan iemand uit wat elke pijl betekent in het schema.
Opdracht 10
Waar of onwaar? Leg uit!
- 12 g Koolstof bevat 1 mol atomen
- 28 g Stikstof bevat 1 mol molekulen
Antwoord
