Samenvattingen · ScheikundeNL · HAVO

Chemische reacties en reactievergelijkingen

Dit onderwerp behandelt wat er bij een chemische reactie op deeltjesniveau gebeurt: atomen worden herschikt, beginstoffen veranderen in reactieproducten en de totale massa blijft behouden. Je leert reactievergelijkingen kloppend maken met coëfficiënten en toestandsaanduidingen, de belangrijkste soorten reacties herkennen en met de oplosbaarheidstabel uit BINAS voorspellen welke stoffen ontstaan. Dit is centraal-examenstof (CE) scheikunde HAVO en de basis voor het chemisch rekenen.

4 Onderdelen~21 min leestijd4 VaardighedenNiveau Standaard 4

T·0555 / 15

Examenprofiel

Een chemische reactie op deeltjesniveau beschrijven en de wet van behoud van massa toepassen.Reactievergelijkingen kloppend maken met coëfficiënten en toestandsaanduidingen, bijvoorbeeld \ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}.De soorten reacties (verbranding, ontleding, synthese, neerslag, zuur-base, redox) herkennen en benoemen.Met de oplosbaarheidstabel (BINAS) voorspellen of er een neerslag ontstaat en de netto-ionvergelijking geven.

Operatoren:berekenleg uitverklaartoon aanberedeneerinterpreteergeef de reactievergelijkingstel opnoem

basisniveau

Zorg dat je elke gegeven reactievergelijking foutloos kloppend kunt maken met toestandsaanduidingen en de reactietypen kunt benoemen.

verhoogd niveau

Stel zelf reactievergelijkingen op vanuit een context, voorspel producten (verbranding, neerslag, gasontwikkeling) en geef netto-ionvergelijkingen.

Diepte

Tekst

Inhoud · 4 onderdelen

Chemische reacties en reactievergelijkingen

De chemische reactie op deeltjesniveau#

Standaardexamenblad-nl

Een chemische reactie is een proces waarbij de ene of meer stoffen — de beginstoffen — worden omgezet in één of meer nieuwe stoffen: de reactieproducten. We noteren dat met een pijl, die je leest als „reageert tot”:

\text{beginstoffen} \rightarrow \text{reactieproducten}

. Het kenmerkende is dat er echt nieuwe stoffen ontstaan met andere eigenschappen dan waar je mee begon. Dat maakt een chemische reactie wezenlijk anders dan een natuurkundige (fysische) verandering zoals smelten, verdampen of oplossen: bij het smelten van ijs verandert alleen de toestand, maar de stof blijft water. Bij een reactie verandert de stof zelf. In dit hele hoofdstuk kijken we niet alleen naar wát er verandert, maar vooral naar wat er op het niveau van de allerkleinste deeltjes — de atomen en moleculen — gebeurt.

Op deeltjesniveau is een chemische reactie een herschikking van atomen. De atomen zelf blijven bestaan; ze worden niet gemaakt en niet vernietigd. Wat wél verandert, zijn de bindingen tussen de atomen: bestaande bindingen in de beginstoffen worden verbroken en er worden nieuwe bindingen gevormd, waardoor de atomen in andere combinaties terechtkomen. Neem de vorming van water uit waterstofgas en zuurstofgas,

\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}

. De

\ce{H-H}

-bindingen in de waterstofmoleculen en de dubbele band in de zuurstofmoleculen gaan open, en dezelfde waterstof- en zuurstofatomen groeperen zich opnieuw tot watermoleculen. In de figuur (Afb. 1) zie je precies dat: links de beginstoffen, rechts de reactieproducten, met exact dezelfde atomen, alleen anders gerangschikt.

Vorming van water op deeltjesniveau

Afb. 1Afb. 1 — De reactie 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O op deeltjesniveau. Links de beginstoffen (twee H₂-moleculen en één O₂-molecuul), rechts de reactieproducten (twee H₂O-moleculen). Vóór en na de reactie zijn er vier waterstofatomen en twee zuurstofatomen: de atomen worden alleen herschikt, hun aantal blijft gelijk.

Omdat je een reactie vaak niet rechtstreeks aan de deeltjes kunt zien, gebruik je kenmerken om te herkennen dát er een chemische reactie is opgetreden. Het duidelijkste teken is dat er een nieuwe stof met nieuwe eigenschappen ontstaat: een andere kleur, een andere geur, een neerslag die uit een heldere oplossing valt, of gasbelletjes die opborrelen. Een tweede belangrijk kenmerk is het energie-effect. Vrijwel elke reactie gaat gepaard met opname of afgifte van energie, meestal in de vorm van warmte, soms ook licht. Geeft de reactie energie af aan de omgeving — het reactiemengsel wordt warmer — dan noem je de reactie exotherm; neemt de reactie juist energie op en koelt het mengsel af, dan is ze endotherm. Dat energie-effect werk je later kwantitatief uit bij de energieberekeningen.

De sleutel tot dit hele onderwerp is dat atomen behouden blijven, en daaruit volgt direct de wet van behoud van massa (de wet van Lavoisier): bij een chemische reactie in een gesloten systeem is de totale massa van de beginstoffen precies gelijk aan de totale massa van de reactieproducten. De redenering is eenvoudig maar dwingend: als er voor en na de reactie exact dezelfde atomen zijn — alleen anders gecombineerd — en elk atoom zijn eigen massa houdt, dan kan de totale massa niet veranderen. In formulevorm:

m_{\text{beginstoffen}} = m_{\text{reactieproducten}}

. Wat je op de weegschaal wél kunt zien, is dat massa lijkt te „verdwijnen” wanneer er een gas ontsnapt of juist bij lijkt te komen wanneer er een gas uit de lucht wordt opgenomen; in een open systeem klopt de balans dan pas als je dat gas meetelt.

Deze twee principes — herschikking van atomen en behoud van massa — vormen samen het fundament voor de rest van de scheikunde. Ze verklaren waarom je een reactie altijd met een kloppende reactievergelijking beschrijft: aan beide kanten van de pijl moeten van elk element evenveel atomen staan, anders zou je atomen laten verdwijnen of ontstaan, wat onmogelijk is. En ze verklaren waarom je, zodra je de vergelijking hebt, kwantitatief kunt rekenen: uit de behouden atomen volgen de verhoudingen waarin stoffen reageren. In de volgende paragraaf maken we die stap: van het idee „atomen blijven behouden” naar een concreet stappenplan om elke reactievergelijking kloppend te maken.

\text{beginstoffen} \rightarrow \text{reactieproducten}

algemene reactie

De pijl lees je als „reageert tot”: de beginstoffen worden omgezet in nieuwe reactieproducten.

m_{\text{beginstoffen}} = m_{\text{reactieproducten}}

wet van behoud van massa (Lavoisier)

In een gesloten systeem is de totale massa vóór en na de reactie gelijk, omdat de atomen alleen worden herschikt.

Uitgewerkt voorbeeld

Behoud van massa bij de vorming van water

In een gesloten vat reageert $4{,}0\ \text{g}$ waterstofgas volledig met $32\ \text{g}$ zuurstofgas tot water, volgens $\ce{2H2 + O2 -> 2H2O}$ . Bereken de massa van het gevormde water.

Stap 1 — Kies de juiste wet
De reactie verloopt in een gesloten vat, dus geldt de wet van behoud van massa: de massa vóór en na de reactie is gelijk.
$m_{\text{beginstoffen}} = m_{\text{reactieproducten}}$
Stap 2 — Tel de massa's van de beginstoffen op
Alle waterstof en zuurstof reageert tot water, dus de massa water is de som van de ingezette massa's.
$m_{\ce{H2O}} = m_{\ce{H2}} + m_{\ce{O2}} = 4{,}0 + 32$
Stap 3 — Reken uit
Tel de twee massa's bij elkaar op.
$m_{\ce{H2O}} = 36\ \text{g}$

Resultaat: Resultaat: er ontstaat $36\ \text{g}$ water. Omdat de atomen alleen worden herschikt, is de totale massa behouden: $4{,}0 + 32 = 36\ \text{g}$ .

Veelgemaakte fouten

Denken dat atomen bij een reactie verdwijnen of nieuw ontstaan; alleen de bindingen veranderen, de atomen blijven behouden.
Een fase-overgang (smelten, verdampen, oplossen) aanzien voor een chemische reactie — daarbij ontstaat geen nieuwe stof.
Concluderen dat massa is verdwenen omdat een gas ontsnapt; in een gesloten systeem blijft de massa gelijk, je moet het gas meetellen.

Actieve herhaling

Bij het verbranden van $12\ \text{g}$ koolstof in voldoende zuurstof ontstaat koolstofdioxide volgens $\ce{C + O2 -> CO2}$ . Leg op deeltjesniveau uit waarom de massa van het gevormde $\ce{CO2}$ groter is dan $12\ \text{g}$ , en welke wet je hierbij gebruikt.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma scheikunde (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Reactievergelijkingen kloppend maken#

Standaardexamenblad-nl

Een reactievergelijking is de symbolische, kwantitatieve beschrijving van een reactie: links van de pijl staan de molecuulformules van de beginstoffen, rechts die van de reactieproducten. In zo'n formule betekenen twee getallen iets heel verschillends. De index — het kleine getal ná een atoomsoort, zoals de

2

\ce{H2O}

— hoort bij de stof zelf en zegt hoeveel atomen van dat element in één molecuul zitten; die mag je nooit veranderen, want dan schrijf je een andere stof op. De coëfficiënt — het grote getal vóór een formule, zoals de

2

\ce{2H2O}

— zegt hoeveel van die moleculen er meedoen. Alleen aan de coëfficiënten mag je sleutelen om de vergelijking kloppend te maken.

Een vergelijking is kloppend (gebalanceerd) wanneer van elk element aan de linkerkant precies evenveel atomen staan als aan de rechterkant. Dat is niets anders dan de wet van behoud van massa in symbolen: er mogen geen atomen bijkomen of verdwijnen. Je bereikt dat door slim coëfficiënten te kiezen. Een coëfficiënt werkt door op álle atomen in de formule erachter:

\ce{2H2O}

bevat dus

2 \times 2 = 4

waterstofatomen en

2 \times 1 = 2

zuurstofatomen. Verander je een coëfficiënt, dan verander je in één klap het aantal van elk element in die stof. Dat maakt balanceren tot een puzzel die je systematisch kunt oplossen in plaats van met gokken.

Het stappenplan dat op het examen altijd werkt, gaat zo. Stap 1: schrijf de juiste molecuulformules van alle begin- en eindstoffen op — die staan vast en mag je later niet meer aanpassen. Stap 2: tel per element hoeveel atomen er links en rechts staan. Stap 3: kies coëfficiënten om de aantallen gelijk te maken; begin met een element dat maar in één stof links en één stof rechts voorkomt, en bewaar losse elementen als zuurstof (

\ce{O2}

) en waterstof vaak tot het laatst, omdat je die met een enkele coëfficiënt makkelijk kunt bijsturen. Stap 4: controleer élk element opnieuw. Stap 5: vereenvoudig zo nodig tot de kleinste gehele getallen, zodat er geen gemeenschappelijke deler overblijft.

Naast de coëfficiënten geef je bij een reactievergelijking vaak de toestandsaanduiding (fase) van elke stof aan, tussen haakjes direct achter de formule:

(s)

voor een vaste stof (solidus),

(l)

voor een vloeistof (liquidus),

(g)

voor een gas en

(aq)

voor een stof die is opgelost in water (aqua, een oplossing). Die aanduidingen zijn niet alleen versiering: ze vertellen bijvoorbeeld dat een neerslag als vaste stof

(s)

uit een oplossing valt, of dat een product als gas

(g)

ontsnapt. Op het CE wordt gevraagd ze correct te noteren; vergeet ze niet wanneer de opgave er expliciet om vraagt. Een voorbeeld met fasen is de volledige verbranding van methaan:

\ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(l)}

Laten we het stappenplan volgen voor de verbranding van propaan,

\ce{C3H8}

, want dat is een klassieke examenreactie. De formules zijn

\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}

. Balanceer eerst koolstof: links

3

C, dus rechts

\ce{3CO2}

. Dan waterstof: links

8

H, dus rechts

\ce{4H2O}

(want

4 \times 2 = 8

). Tel nu de zuurstof rechts:

3 \times 2

(uit

\ce{CO2}

) plus

4 \times 1

(uit

\ce{H2O}

) is

10

zuurstofatomen, dus links

\ce{5O2}

. De kloppende vergelijking is

\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}

. In de figuur (Afb. 2) staat de bijbehorende atoombalans: van elk element evenveel links als rechts. Zo weet je zeker dat je niets bent vergeten.

Atoombalans van de propaanverbranding

Afb. 2Afb. 2 — De atoombalans van

\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}

. Voor elk element is het aantal atomen links gelijk aan het aantal rechts; daarmee is de vergelijking kloppend.

\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}

volledige verbranding van propaan

Kloppend: $3$ C links en rechts, $8$ H links en rechts, $10$ O links en rechts.

\ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(l)}

verbranding van methaan met toestandsaanduidingen

Voorbeeld met fasen: het aardgasbestanddeel methaan verbrandt tot koolstofdioxide en water.

Uitgewerkt voorbeeld

De verbranding van propaan kloppend maken

Maak de vergelijking $\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}$ kloppend en geef de toestandsaanduidingen (propaan en zuurstof zijn gassen, water is vloeibaar).

Stap 1 — Schrijf de formules op
De molecuulformules staan vast; alleen de coëfficiënten mag je nog kiezen.
$\ce{C3H8 + O2 -> CO2 + H2O}$
Stap 2 — Balanceer koolstof en waterstof
Links zitten 3 C en 8 H. Zet dus 3 vóór CO2 (3 C) en 4 vóór H2O (4 × 2 = 8 H).
$\ce{C3H8 + O2 -> 3CO2 + 4H2O}$
Stap 3 — Balanceer zuurstof
Rechts staan nu 3 × 2 + 4 × 1 = 10 zuurstofatomen. Links heb je dus 5 O2 nodig (5 × 2 = 10).
$\ce{C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O}$
Stap 4 — Controleer en voeg de fasen toe
C: 3 = 3. H: 8 = 8. O: 10 = 10. Alles klopt; noteer nu de toestandsaanduidingen.
$\ce{C3H8(g) + 5O2(g) -> 3CO2(g) + 4H2O(l)}$

Resultaat: Resultaat: $\ce{C3H8(g) + 5O2(g) -> 3CO2(g) + 4H2O(l)}$ . Voor elk element staan links en rechts evenveel atomen (C 3, H 8, O 10).

Veelgemaakte fouten

Indices in een formule veranderen om te balanceren (van $\ce{H2O}$ ineens $\ce{H2O2}$ maken); dat verandert de stof en mag niet — alleen coëfficiënten zijn vrij.
Vergeten dat een coëfficiënt op alle atomen in de formule werkt, zodat je bij $\ce{2H2O}$ maar $2$ in plaats van $4$ waterstofatomen telt.
De vergelijking niet vereenvoudigen tot de kleinste gehele getallen, of halve coëfficiënten laten staan.
De toestandsaanduidingen weglaten terwijl de opgave er expliciet om vraagt.

Actieve herhaling

Geef de kloppende reactievergelijking, met toestandsaanduidingen, voor de volledige verbranding van propaan ( $\ce{C3H8}$ , een gas) tot koolstofdioxide en water.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma scheikunde (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Soorten reacties#

Standaardexamenblad-nl

Er bestaan ontelbaar veel reacties, maar voor het examen is het handig dat ze in een klein aantal typen vallen. Herken je het type, dan weet je vaak meteen welke soort producten je kunt verwachten en hoe je de vergelijking opstelt. In deze paragraaf lopen we de belangrijkste soorten langs: verbranding, ontleding, synthese, neerslagreactie, zuur-basereactie en — als vooruitblik — de redoxreactie. In de figuur (Afb. 3) staat een overzichtstabel met per type het kenmerk en een voorbeeld; gebruik die als geheugensteun. Onthoud dat elk van deze reacties, hoe verschillend ook, altijd voldoet aan behoud van atomen en dus kloppend te maken is.

Overzicht van de reactietypen

Afb. 3Afb. 3 — De belangrijkste reactietypen met hun kenmerk en een voorbeeld. Herken je het type aan de begin- en eindstoffen, dan weet je vaak meteen welke producten je kunt verwachten.

Een verbranding is een reactie van een stof met zuurstof, waarbij vrijwel altijd energie in de vorm van warmte (en vaak licht) vrijkomt: verbranding is een uitgesproken exotherme reactie. Bij de volledige verbranding van een koolwaterstof — een stof die alleen uit koolstof en waterstof bestaat, zoals methaan

\ce{CH4}

— ontstaan koolstofdioxide en water:

\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}

. Is er te weinig zuurstof, dan verloopt de verbranding onvolledig en ontstaan er naast

\ce{CO2}

ook het giftige koolstofmono-oxide

\ce{CO}

en soms roet (fijne koolstofdeeltjes). Dat onderscheid tussen volledige en onvolledige verbranding is examenstof en verklaart bijvoorbeeld waarom een slecht afgestelde verwarming gevaarlijk kan zijn.

Bij een ontledingsreactie (analyse) valt één stof uiteen in twee of meer eenvoudigere stoffen; daarvoor is bijna altijd energie nodig, en naar de energiebron benoem je het type: thermolyse bij verhitten (warmte), elektrolyse bij een elektrische stroom, en fotolyse bij licht. Een voorbeeld van thermolyse is het kalkbranden,

\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}

, en van elektrolyse het ontleden van water,

\ce{2H2O -> 2H2 + O2}

. Een synthese (of opbouwreactie) is precies het omgekeerde: uit twee of meer stoffen wordt één nieuwe stof gevormd, zoals bij de vorming van ammoniak,

\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}

. Ontleding en synthese zijn dus elkaars tegenpolen — het aantal stoffen neemt toe of juist af.

Twee reactietypen spelen zich vooral in water af. Bij een neerslagreactie meng je twee heldere zoutoplossingen en ontstaat er een onoplosbaar zout dat als vaste stof neerslaat; je herkent het aan de troebeling of het bezinksel, en je noteert de nieuwe stof met een

(s)

\ce{Ag+ + Cl- -> AgCl(s)}

. Bij een zuur-basereactie (neutralisatie) draagt een zuur een waterstof-ion — een proton

\ce{H+}

— over aan een base; het bekende voorbeeld is de reactie van zoutzuur met natronloog,

\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}

, waarbij een zout en water ontstaan. Beide typen komen uitgebreider terug bij zuren en basen, maar je moet ze nu al aan de begin- en eindstoffen kunnen herkennen.

Ten slotte de redoxreactie, hier alvast kort als vooruitblik. Bij een redoxreactie worden elektronen overgedragen van de ene stof (de reductor, die elektronen afstaat) naar de andere (de oxidator, die elektronen opneemt). Veel bekende processen zijn redoxreacties: het roesten van ijzer, de reactie in een batterij, en ook een verbranding is in wezen een snelle redoxreactie met zuurstof. Een eenvoudig voorbeeld is de reactie van zink met koper(II)-ionen,

\ce{Zn + Cu^2+ -> Zn^2+ + Cu}

, waarbij zink elektronen afstaat aan de koperionen. Bij redox let je niet alleen op behoud van atomen maar ook op behoud van lading. Zink, oxidatoren, reductoren en halfreacties werk je later volledig uit; voor nu is het genoeg dat je het type herkent.

\ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}

verbranding (van methaan)

Volledige verbranding van een koolwaterstof: reactie met zuurstof tot koolstofdioxide en water, sterk exotherm.

\ce{2H2O ->[{elektrolyse}] 2H2 + O2}

ontledingsreactie (elektrolyse)

Eén stof valt uiteen in twee eenvoudigere stoffen; hier levert een elektrische stroom de energie.

\ce{N2 + 3H2 -> 2NH3}

synthese (van ammoniak)

Uit twee stoffen ontstaat één nieuwe stof; het omgekeerde van een ontledingsreactie.

Uitgewerkt voorbeeld

Thermolyse van kalksteen benoemen en kloppend maken

Kalksteen ( $\ce{CaCO3}$ ) wordt sterk verhit en valt uiteen in ongebluste kalk ( $\ce{CaO}$ ) en een gas. Noem het type reactie, geef de kloppende vergelijking en benoem het gas.

Stap 1 — Benoem het type
Eén stof valt onder invloed van warmte uiteen in twee stoffen: dit is een ontledingsreactie, en omdat de energiebron warmte is, heet ze thermolyse.
$\ce{CaCO3 ->[\Delta] CaO + CO2}$
Stap 2 — Controleer de atoombalans
Ca: 1 = 1. C: 1 = 1. O: links 3, rechts 1 (uit CaO) + 2 (uit CO2) = 3. De vergelijking is al kloppend.
$\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$
Stap 3 — Benoem het gas
Het gas dat ontsnapt is CO2, koolstofdioxide.
$\ce{CO2}\ \text{(koolstofdioxide)}$

Resultaat: Resultaat: het is een ontledingsreactie (thermolyse), $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ , en het gas is koolstofdioxide $\ce{CO2}$ .

Veelgemaakte fouten

Verbranding en ontleding verwarren; beide kunnen een gas geven, maar verbranding is een reactie mét zuurstof en ontleding is uiteenvallen van één stof.
Denken dat elke exotherme reactie een verbranding is; er zijn veel exotherme reacties zonder zuurstof.
Bij een onvolledige verbranding het koolstofmono-oxide $\ce{CO}$ (en eventueel roet) vergeten.
Synthese en ontleding omdraaien: bij synthese neemt het aantal stoffen af, bij ontleding neemt het toe.

Actieve herhaling

Kalksteen ( $\ce{CaCO3}$ ) wordt sterk verhit en valt uiteen in ongebluste kalk ( $\ce{CaO}$ ) en een gas. Noem het type reactie, geef de kloppende reactievergelijking en benoem het gas dat ontstaat.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma scheikunde (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Reacties herkennen en voorspellen#

Standaardexamenblad-nl

Op het examen krijg je vaak een situatie beschreven — je verhit iets, je mengt twee oplossingen, je druppelt zuur op een stof — en de vraag is: wélke stoffen ontstaan er? Om dat te voorspellen redeneer je vanuit het reactietype uit de vorige paragraaf. Weet je eenmaal welke producten ontstaan, dan kun je de kloppende reactievergelijking opstellen, en daarmee (in het volgende onderwerp) ook rekenen. Voorspellen is dus geen giswerk maar een kwestie van patronen herkennen. In deze paragraaf oefenen we drie veelvoorkomende voorspellingen: verbrandingsproducten, neerslagvorming en gasontwikkeling. Telkens is de aanpak hetzelfde: bepaal welk reactietype je voor je hebt, leid daaruit de producten af, en controleer je vergelijking ten slotte op behoud van atomen en lading.

Verbrandingsproducten voorspel je vanuit de samenstelling van de brandstof. Verbrandt een koolwaterstof volledig, dan gaat alle koolstof naar koolstofdioxide

\ce{CO2}

en alle waterstof naar water

\ce{H2O}

. Bevat de brandstof ook zwavel, dan ontstaat zwaveldioxide

\ce{SO2}

; bevat ze stikstof of verloopt de verbranding zeer heet, dan kunnen stikstofoxiden ontstaan. Is er te weinig zuurstof, dan verloopt de verbranding onvolledig en krijg je (mede) het giftige

\ce{CO}

en roet. Voor een gegeven koolwaterstof stel je de vergelijking op door eerst de producten

\ce{CO2}

\ce{H2O}

neer te zetten en daarna te balanceren, precies zoals bij de propaanverbranding.

Neerslagvorming voorspel je met de oplosbaarheidstabel uit BINAS. De aanpak is vast: bepaal welke ionen er na het mengen in de oplossing zweven, bekijk welke nieuwe combinaties van een positief en een negatief ion mogelijk zijn, en zoek in de tabel op of zo'n combinatie slecht oplosbaar is. Is dat zo, dan slaat dat zout als vaste stof

(s)

neer. In de figuur (Afb. 4) staan enkele vuistregels: nitraten en de zouten van natrium, kalium en ammonium zijn vrijwel altijd goed oplosbaar, terwijl bijvoorbeeld zilverchloride

\ce{AgCl}

en bariumsulfaat

\ce{BaSO4}

juist slecht oplosbaar zijn. Meng je een oplossing van zilvernitraat met een oplossing van keukenzout, dan is

\ce{AgCl}

het onoplosbare zout dat neerslaat.

Vuistregels voor oplosbaarheid

Afb. 4Afb. 4 — Enkele vuistregels uit de oplosbaarheidstabel (BINAS). Een slecht oplosbare combinatie slaat als vaste stof neer; die vind je door na te gaan welke ionparen na het mengen mogelijk zijn.

Gasontwikkeling herken je aan het bruisen of opborrelen dat optreedt, en je koppelt dat aan een paar standaardsituaties. Druppel je een zuur op een carbonaat — bijvoorbeeld zoutzuur op kalksteen — dan komt koolstofdioxide vrij:

\ce{CaCO3(s) + 2HCl(aq) -> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)}

. Laat je een onedel metaal reageren met een zuur, dan ontstaat waterstofgas, zoals bij zink in zoutzuur:

\ce{Zn(s) + 2HCl(aq) -> ZnCl2(aq) + H2(g)}

. Het opborrelende gas is dus een aanwijzing voor het producttype:

\ce{CO2}

bij een carbonaat,

\ce{H2}

bij een onedel metaal. Zo vertaal je een waarneming (belletjes) naar een concrete reactievergelijking.

Bij het opschrijven van een neerslagreactie kun je kiezen tussen twee notaties. De molecuul- of totaalvergelijking noteert alle stoffen volledig, inclusief de ionen die niet meedoen (de zogenoemde toeschouwer-ionen). De netto-ionvergelijking laat die toeschouwers weg en toont alleen de deeltjes die echt reageren — het meest to-the-point. Voor het mengen van zilvernitraat en keukenzout is de totaalvergelijking

\ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)}

en de netto-ionvergelijking

\ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)}

. Let bij de netto-ionvergelijking op behoud van lading: links

+1

-1

samen

0

, rechts een neutrale vaste stof, dus ook

0

. In het uitgewerkte voorbeeld doorlopen we deze voorspelling stap voor stap; daarna ben je klaar voor het chemisch rekenen.

\ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)}

neerslagreactie (totaalvergelijking)

Zilverchloride is slecht oplosbaar en slaat als vaste stof neer; natriumnitraat blijft opgelost.

\ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)}

netto-ionvergelijking

Alleen de deeltjes die echt reageren; de toeschouwer-ionen $\ce{Na+}$ en $\ce{NO3-}$ laat je weg. Lading links en rechts is $0$ .

\ce{CaCO3(s) + 2HCl(aq) -> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)}

gasontwikkeling: carbonaat + zuur

Een carbonaat reageert met een zuur onder vorming van koolstofdioxidegas; het bruisen is het herkenningspunt.

Uitgewerkt voorbeeld

Neerslag voorspellen bij zilvernitraat en keukenzout

Voorspel of er een neerslag ontstaat als je een oplossing van $\ce{AgNO3}$ mengt met een oplossing van $\ce{NaCl}$ , en geef de totaal- en netto-ionvergelijking.

Stap 1 — Bepaal de ionen in de oplossing
Beide zouten zijn opgelost, dus in het mengsel zweven vier soorten ionen los in het water.
$\ce{Ag+},\ \ce{NO3-},\ \ce{Na+},\ \ce{Cl-}$
Stap 2 — Zoek de mogelijke nieuwe zouten op
De nieuwe combinaties zijn AgCl en NaNO3. Volgens de oplosbaarheidstabel is NaNO3 goed oplosbaar, maar AgCl slecht oplosbaar — dat zout slaat neer.
$\ce{AgCl}\ \text{slecht oplosbaar} \Rightarrow \ce{AgCl(s)}$
Stap 3 — Schrijf de totaalvergelijking
Noteer alle stoffen met hun fase; het neergeslagen zout krijgt (s).
$\ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)}$
Stap 4 — Geef de netto-ionvergelijking
Laat de toeschouwers Na+ en NO3- weg. Controleer de lading: links +1 −1 = 0, rechts 0.
$\ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)}$

Resultaat: Resultaat: er ontstaat een witte neerslag van zilverchloride. Totaal: $\ce{AgNO3(aq) + NaCl(aq) -> AgCl(s) + NaNO3(aq)}$ ; netto: $\ce{Ag+(aq) + Cl-(aq) -> AgCl(s)}$ .

Veelgemaakte fouten

Bij een neerslagreactie alle betrokken ionen als vaste stof schrijven, in plaats van alleen het onoplosbare zout een $(s)$ te geven.
De oplosbaarheidstabel verkeerd lezen en goed/slecht oplosbaar verwisselen.
De toestandsaanduiding $(s)$ bij de neerslag vergeten.
De ionladingen niet kloppend maken in de formule van het zout, bijvoorbeeld $\ce{AgCl2}$ schrijven in plaats van $\ce{AgCl}$ .

Actieve herhaling

Je mengt een oplossing van zilvernitraat ( $\ce{AgNO3}$ ) met een oplossing van natriumchloride ( $\ce{NaCl}$ ). Voorspel met de oplosbaarheidstabel of er een neerslag ontstaat, geef de kloppende totaalvergelijking met toestandsaanduidingen én de netto-ionvergelijking.

Actief ophalen

Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.

Bronnen: Examenprogramma scheikunde (HAVO) (CvTE / Examenblad)

Referenties en bronnen

Bronnen

CvTE / Examenblad

Examenprogramma scheikunde (HAVO)

Chemische reacties en reactievergelijkingen

Kernpunten

Behoud van massa bij de vorming van water

Kernpunten

De verbranding van propaan kloppend maken

Kernpunten

Thermolyse van kalksteen benoemen en kloppend maken

Kernpunten

Neerslag voorspellen bij zilvernitraat en keukenzout

Bronnen