Scheikunde: Hoofdstuk 4 (Zouten)
Ionen
De zouten die we tot nu toe behandeld hebben bestaan uit enkelvoudige ionen (ionen die bestaan uit 1 atoomsoort), zoals aluminiumoxide ($\ce{Al2O3}$). Er bestaan ook ionen die uit verschillende elementen bestaan: samengestelde ionen.
| Lading | Naam | Formule |
|---|---|---|
| 1+ | Zilverion | $\ce{Ag^+}$ |
| Lithiumion | $\ce{Li^+}$ | |
| Natriumion | $\ce{Na^+}$ | |
| Kaliumion | $\ce{K^+}$ | |
| Ammonium | $\ce{NH4^+}$ | |
| 2+ | Overige metalen | - |
| 2+ / 3+ | IJzer(II)ion / IJzer(III)ion | $\ce{Fe^{2+}}$ / $\ce{Fe^{3+}}$ |
| 3+ | Aluminiumion | $\ce{Al^{3+}}$ |
| 1- | Fluoride | $\ce{F^-}$ |
| Chloride | $\ce{Cl^-}$ | |
| Bromide | $\ce{Br^-}$ | |
| Jodide | $\ce{I^-}$ | |
| Hydroxide | $\ce{OH^-}$ | |
| Nitriet | $\ce{NO2^-}$ | |
| Nitraat | $\ce{NO3^-}$ | |
| Waterstofcarbonaat | $\ce{HCO3^-}$ | |
| Acetaat / ethanoaat | $\ce{CH3COO^-}$ | |
| 2- | Oxide | $\ce{O^{2-}}$ |
| Sulfide | $\ce{S^{2-}}$ | |
| Carbonaat | $\ce{CO3^{2-}}$ | |
| Sulfiet | $\ce{SO3^{2-}}$ | |
| Sulfaat | $\ce{SO4^{2-}}$ | |
| 3- | Fosfaat | $\ce{PO4^{3-}}$ |
$\rightarrow$ Zie ook Binas 66B voor de ionen
Er is vaak nogal wat verwarring tussen ammoniak, ammonia en ammonium, dus even duidelijk:
Ammoniak: $\ce{NH3 (g)}$, het gas ammoniak
Ammonia: $\ce{NH3 (aq)}$, de oplossing van de stof ammoniak in water
Ammonium: $\ce{NH4+}$, een ion
Het maken van zoutformules met samengestelde ionen werkt op dezelfde manier als de enkelvoudige ionen: je maakt de ladingen even groot, zodat het (hele) zout elektrisch neutraal is. Ammoniumchloride is dus $\ce{NH4Cl}$.
Let op! Als je een samengesteld ion meerdere keren gebruikt, zet je het ion tussen haakjes, zodat er geen verwarring is bij de indexen. Koperhydroxide is dus $\ce{Cu(OH)2}$ en niet $\ce{CuOH2}$.
Zouten kunnen slecht oplossen in water, matig oplossen in water, reageren met water of instabiel zijn. Met reageren en instabiel hoef je verder nog geen rekening te houden.
De oplosbaarheid van zouten staat in Binas 45. Voor een aantal ionen hoef je niet eens in Binas 45 te kijken:
- Alle natriumzouten zijn goed oplosbaar in water
- Alle kaliumzouten zijn goed oplosbaar in water
- Alle nitraatzouten zijn goed oplosbaar in water
Als zouten goed oplossen in water, splitsen alle ionen zich: het zout hydrateert. Elk ion lost individueel op in water.
Je kunt het oplossen van een goed oplosbaar zout zout neerzetten in een oplosvergelijking. Het oplossen van aluminiumsulfaat ($\ce{Al2(SO4)3}$) ziet er dus als volgt uit:
Als zouten matig oplossen in water, zet je dat in de oplosvergelijking neer als pijlen in beide kanten, omdat niet alle ionen hydrateren.
\(\ce{Ca(OH)2 (s) <-->[\text{opl.}] Ca^{2+} (aq) + 2\~OH- (aq)}\) Als zouten slecht oplossen in water, is er geen oplosvergelijking, want de ionen worden niet gehydrateerd.
Als je bij het oplossen van een zout een los oxide-ion ($\ce{O^{-2}}$) krijgt, gaat deze een reactie aan met water: $\ce{O^{-2} (aq) + H2O (l) -> 2~OH- (aq)}$. Als je $\ce{Na2O}$ zou oplossen, zou je dus een natriumhydroxide-oplossing krijgen.
LET OP! Als je de oplossing van een zout wilt opschrijven, kun je niet “$\ce{\text{zout} (aq)}$” opschrijven, omdat het zout niet is opgelost, maar de losse ionen. De oplossing van bijvoorbeeld bariumchloride schrijf je op als $\ce{Ba^{2+} (aq) + Cl^- (aq)}$.
En bij een slecht oplosbaar zout kun je ook niet “$\ce{\text{zout} (aq)}$” opschrijven, omdat het zout niet is opgelost. Als je een slecht oplosbaar zout in water doet, zal er een suspentie ontstaan, en dus geen opgelost zout.
Als je een zout gaat indampen, worden de losse ionen weer samen een zout: \(\ce{2\~Al^3+ (aq) + 3\~SO4^2- (aq) ->[\text{warmte}] Al2(SO4)3 (s)}\)
Triviale namen
Sommige zouten hebben een triviale naam:
| Triviale naam | Systematische naam & formule |
|---|---|
| Keukenzout | Natriumchloride ($\ce{NaCl}$) |
| Soda | Natriumcarbonaat ($\ce{Na2CO3}$) |
Sommige zoutoplossingen hebben een triviale naam:
| Triviale naam | Oplossing |
|---|---|
| Natronloog | $\ce{Na^+ (aq) + OH^- (aq)}$ |
| Kaliloog | $\ce{K^+ (aq) + OH^- (aq)}$ |
| Kalkwater | $\ce{Ca^{2+} (aq) + OH^- (aq)}$ |
$\rightarrow$ Zie ook Binas 66A voor de triviale namen.
Ionen aantonen
Je kunt de aanwezigheid van bepaalde ionen of bepaalde zouten op 3 manieren aantonen: door te kijken naar oplosbaarheid, kleur of neerslag.
De oplosbaarheid van zouten verschilt. Als je het verschil tussen 2 zouten wil aantonen, en de oplosbaarheid is verschillend, hoef je alleen maar op te lossen in water.
De kleuren van veel ion(oplossingen) en zout(oplossing)en staan in Binas 65. Als deze verschillend zijn, hoef je alleen maar naar de kleur te kijken.
Neerslagreacties zijn reacties die kunnen ontstaan in een oplossing van ionen. Als je 2 zoutoplossingen bij elkaar voegt, kan er een suspensie (neerslag) ontstaan. Deze neerslag is een slecht oplosbaar zout (want anders zou het gewoon een heldere oplossing blijven).
Als je kaliumhydroxide-oplossing mengt met een kopernitraat-oplossing, zijn er 4 ionen opgelost in het water: $\ce{K+}$, $\ce{OH-}$, $\ce{Cu^2+}$ en $\ce{NO3^-}$ (want beide zouten lossen goed op). Uit deze ionen kun je 4 zouten maken: kaliumnitraat, kaliumhydroxide, kopernitraat en koperhydroxide. Hiervan zijn kaliumnitraat, kaliumhydroxide en kopernitraat goed oplosbaar. Koperhydroxide is slecht oplosbaar. Zodra dit zout vormt, zal het dus niet (meer) oplossen, waardoor er een neerslag ontstaat (van koperhydroxide). Als de andere zouten zouden vormen, zouden deze direct weer hydrateren.
Je kunt de oplosbaarheid van de verschillende ionencombinaties ook in een tabel zetten (eigenlijk is dit gewoon een klein gedeelte van de oplosbaarheidstabel uit Binas 45):
| $\ce{OH-}$ | $\ce{NO3^-}$ | |
|---|---|---|
| $\ce{K+}$ | g | g |
| $\ce{Cu^2+}$ | s | g |
De reactie die hier plaatsvindt, is dus $\ce{Cu^2+ (aq) + 2~OH^- (aq) -> Cu(OH)2 (s)}$. De rest van de ionen ($\ce{NO3^-}$ en $\ce{K+}$) reageren niet, dus deze komen ook niet in de reactievergelijking voor. Deze ionen (die dus niet reageren) noem je tribune-ionen.
Je kunt ook de aanwezigheid van een enkel ion aantonen met neerslagreacties.