Labo: Oplosbaarheid
1. Oplosbaarheid
2. Level 1: Lagere School
oplosbaarheid via “polair” en “apolair”:
| oplosmiddel → | polair | apolair |
|---|---|---|
| ↓ stof | (bv. water, ethanol) | (bv. olie, benzeen) |
| polair | ja | neen |
| apolair | neen | ja |
Polaire stoffen lossen op in polaire oplosmiddelen. Apolaire stoffen lossen op in apolaire oplosmiddelen.
2.1. Demo
2.2. Oplossen van olie in water.
- water is polair (permanente dipol)
- olie is apolair (lankettige verbinding met \(-C-H_i\))
Observatie: olie lost niet in water op.
Omwille van de massadichtheid drijft olie boven op het water.
2.3. zout in olie/water
(toegevoegde proef)
- Fase 1: Olie
- zout (\(NaCl\)) is polair (ionenbinding).
- olie is apolair.
maar: zout verbindt met olie!
(verklaring: zwakke, tijdelijke dipolen = VanderWaals-Krachten)
- Fase 2: Water
- zout/olie druppelt door het water
- water lost zout aan de oppervlakte van de druppels op -> doorbreekt interactie zout/olie
- oliedruppels stijgen weer naar boven
2.4. Gebruik van zeep
- zeep.
- structuur: polair- en apolair gedeelte
- observatie: zeep verbindt met water en olie (maar iets beter met water: permanente Coulomb-krachten zijn sterker).
2.5. Samenvatting
- bekijk de polariteit van stoffen (ΔEN)
- maar: de reden voor oplosbaarheid zijn intermoleculaire krachten
3. Level 2: Middelbare School
- Polariteit hangt af van \(\Delta EN\) van de bindingen; stoffen kunnen meer of minder polair zijn.
- Moleculen kunnen apolaire en polaire delen hebben (zie zeep, boven).
- Er zijn bijzondere intermoleculaire krachten (bv. waterstofbruggen).
→ Een verbinding gaat oplossen als de intermoleculaire krachten binnen de verbinding (tussen dezelfde molecules) kleiner zijn dan de intermoleculaire krachten tussen de molecules van de stof en het oplosmiddel.
We gebruiken een oplosbaarheidstabel!
| Verbindingen | Goed oplosbaar | Slecht oplosbaar |
|---|---|---|
| verbindingen met \(Na^+\) | alle | - |
| verbindingen met \(K^+\) | alle | - |
| verbindingen met \(NH_4^+\) | alle | - |
| Zouten van: | ||
| nitraat \(NO_3^-\) | alle | - |
| bromide \(Br^-\) | alle, behalve \(\rightarrow\) | \(Ag^+\), (\(Hg^+\) en \(Pb^{2+}\): matig) |
| Chloride \(Cl^-\) | alle, behalve \(\rightarrow\) | \(Ag^+\), (\(Hg^+\) en \(Pb^{2+}\): matig) |
| jodide \(I^-\) | alle, behalve \(\rightarrow\) | \(Ag^+\), (\(Hg^+\), \(Hg^{2+}\) en \(Pb^{2+}\): matig) |
| sulfaat \(SO_4^{2-}\) | alle, behalve \(\rightarrow\) | \(Ba^{2+}\), (\(Pb^{2+}\) en \(Ca^{2+}\): matig) |
| sulfiet \(SO_3^{2-}\) | \(Na^+\), \(K^+\), \(NH_4^+\) | \(Fe^{2+}\), \(Zn^{2+}\), \(Cu^{2+}\), \(Ca^{2+}\), \(Pb^{2+}\), \(Hg^+\), \(Ag^+\), (\(Mg^{2+}\): matig) |
| sulfide \(S^{2-}\) | \(Na^+\), \(K^+\), \(NH_4^+\), \(Mg^{2+}\), \(Ba^{2+}\), \(Ca^{2+}\) | alle andere |
| fosfaat \(PO_4^{3-}\) | \(Na^+\), \(K^+\), \(NH_4^+\) | alle andere |
| carbonaat \(CO_3^{2-}\) | \(Na^+\), \(K^+\), \(NH_4^+\) | alle andere |
| hydroxide \(OH^{-}\) | groep \(I_A\), beperkter voor groep \(II_A\) | andere groepen |
Bron: Genie “Chemie” 4.2, uitgeverij Van In, 2023
4. Neerslagreacties
Noot: er was een fout in mijn aantekeningen. Nitraat is eenvoudig negatief geladen: \(NO_3^-\). Loodnitraat heeft dus de onhandige formule: \(Pb(NO_3)_2\).
4.1. Demo: Loodnitraat en Kaliumiodide.
Stappenplan:
- schrijf de deelreacties!
(oplossing in water, indien oplosbaar / zie tabel)
- A. \(Pb(NO_3)_2 \longrightarrow Pb^{2+} + 2 NO_3^{-} \)
- B. \(KI \longrightarrow K^{+} + I^{-} \)
- vindt alle mogelijke reactieproducten in de oplosbaarheidstabel!
- \(Pb(NO_3)_2\) goed oplosbaar
- \(KNO_3\) goed oplosbaar
- \(KI\) goed oplosbaar
- \(PbI_2\) matig oplosbaar
De gele neerslag is Loodiodide! (verbindingen met iod zijn vaak geel/bruin)
- stel de geactievergelijking samen!
(samenvoegen van de deelreacties boven)
oplossing kan op meerdere manieren getoond worden:
- door indices: (s)/solid, (l)/liquid, (g)/gas, (aq)/in water \[Pb(NO_3)_{2(aq)} + KI_{aq} \longrightarrow PbI_{2(s)} + K^+_{(aq)} + NO^{-}_{3(aq)} \]
- door water in de RV \[Pb(NO_3)_{2} + KI + H_2O \longrightarrow PbI_{2} + K^+ + NO_3^{-} + H_2O \]
- door een neerwaardse pijl (\(\downarrow\)) \[Pb(NO_3)_{2} + KI \longrightarrow PbI_{2}\downarrow + KNO_3 \]
- door water op de reactiepijl \[Pb(NO_3)_{2} + KI \overset{H_2O}{\longrightarrow} PbI_{2} + K^+ + NO_3^- \]
4.2. Experiment: Zilvernitraat en Keukenzout.
oefening:
- schrijf de deelreacties!
- vindt alle mogelijke reactieproducten in de oplosbaarheidstabel!
- stel de geactievergelijking samen!
oplossing (of: niet-goed-oplossing): \[AgNO_{3(aq)} + NaCl_{(aq)} \longrightarrow \underline{AgCl}\downarrow + Na^+_{(aq)} + NO_{3(aq)}^- \]
- witte neerslag: zilverchloride \(AgCl\)
5. Level 3: Universiteit
(uitbreiding; niet te kennen)
- Oplosbaarheidstabellen zoals die boven zijn qualitatief.
- Oplosbaarheid hangt af van het milieu (bv. temperatuur, pH).
- Reactievergelijkingen (\(\longrightarrow\), één richting) zijn eigenlijk allemaal evenwichten (\(\rightleftharpoons\), altijd heen- en terugreactie).
→ Bijna elke stof gaat altijd ten minste een beetje in interactie met andere stoffen (bv. oplosmiddel).
- (Maar: sommige lossen inderdaad heel slecht op.)
Meer info: LibreTexts “Solubility Equilibria”. (2023, July 7). https://chem.libretexts.org/@go/page/25186
vorige les \(\quad\) les \(\quad\) volgende les