Scheikunde: Hoofdstuk 3 (Chemisch rekenen)

Significantie, wetenschappelijke notatie en eenheden

Significante cijfers zijn cijfers die de nauwkeurigheid van een meting aangeven. Alle cijfers, behalve nullen voor een getal, tellen mee voor de significantie. Alle getallen die je gebruikt (behalve telwaarden) tellen mee voor de significantie (dus ook meetwaarden uit Binas!).
Bij optellen en aftrekken rond je het eindantwoord af op het minste aantal decimalen. Bij vermenigvuldigen en delen rond je het eindantwoord af op het minste aantal significante cijfers.
De wetenschappelijke notatie maakt het makkelijk om grote of kleine getallen overzichtelijk op te schrijven. De notatie bestaat uit een getal tussen de 1 en 10 en een macht van 10.
Soms moet je de wetenschappelijke notatie gebruiken om het juiste aantal significante cijfers te behalen.
Een eenheid is een manier om een grootheid uit te drukken in een getal. Deze moet je naar elkaar kunnen omrekenen. Binnen de scheikunde gebruik je vooral eenheden met stappen van 1000.

Dichtheid

De dichtheid (⍴) van een stof geeft het verband tussen de massa en het volume: hoeveel massa stof is er aanwezig bij een bepaald volume. Dichtheid meet je officieel in kg / m³, maar binnen de scheikunde wordt g / mL meestal gebruikt.
De dichtheden kun je vinden in Binas (tabel 8 voor metalen, 9 voor legeringen, 10 voor vaste stoffen, 11 voor vloeistoffen en 12 voor gassen). Voor de metalen, legeringen, vaste stoffen en vloeistoffen is het getal in Binas in g/mL (dus zonder de macht erboven!). Voor de gassen is het getal in Binas in g/L.

Chemische hoeveelheid

De chemische hoeveelheid (n) wordt gebruikt om aan te geven hoeveel moleculen van een bepaalde stof aanwezig zijn. De chemische hoeveelheid meet je in mol.

In berekeningen met chemische hoeveelheden gebruik je vaak de molaire massa (M): hoeveel massa heeft 1 mol. De molaire massa meet je in g / mol (of u). Deze staan in het periodiek systeem (Binas 99) en in Binas 98.
Als je de molaire massa van een molecuul wil berekenen (bijv. als deze niet in Binas 98 staat), tel je dus de molaire massa’s van alle lossen atomen bij elkaar op. De molaire massa van ethanol (C2H6O) is dus M = 2 12,01 + 6 1,008 + 1 * 16,00 = 46,068 g/mol.
Met de molaire massa kun je ook het massapercentage berekenen van een bepaald element binnen een molecuul.

Het massapercentage natrium in natriumthiosulfaat (Na2S2O3) bereken je dus als volgt: Mnatriumthiosulfaat = 2 22,99 + 2 32,06 + 3 16,00 = 158,1 u. Mnatrium = 2 22,99 = 45,98 u. m% = 45,98/158,1 * 100% = 29,1%.
Bij gassen mag je gebruik maken van het molair volume om van chemische hoeveelheid naar volume (en andersom) te gaan. Het molair volume bij een temperatuur van 0 °C (273 K) is 22,4 dm³/mol. Bij een temperatuur van 25 °C (298 K) hoort een molair volume van 24,5 dm³/mol.

Concentratie

De concentratie (c) of molariteit geeft aan hoeveel deeltjes van een bepaalde stof in een volume aanwezig zijn. De eenheid van concentratie is molair (M) of mol/L. Je kunt de concentratie noteren met vierkante haken. De concentratie van de stof C9H10O3 kun je dus schrijven als [C9H10O3].

Rekenen met reacties

De rekenregels hierboven zijn alleen toe te passen binnen 1 stof. Als je van de ene stof naar de andere wil “overstappen” heb je een reactievergelijking (of gewoon een molverhouding) nodig.
De coëfficiënten van een reactievergelijking zijn namelijk molverhoudingen. In de reactie hierboven is de verhouding H₂O : O₂ dus 2:1. 12 mol water zou dus 6 mol zuurstof geven.
In reacties bestaat geen “wet van behoud van mol”: het aantal mol voor de pijl is niet per se gelijk aan het aantal na de pijl. Er geldt wel de wet van massabehoud.
Voorbeeld: Hoeveel gram zuurstof ontstaat bij de volledige ontleding van 10,0 g water? Gebruik de reactievergelijking: 2 H₂O → 2 H₂ + O₂
Binas 99 geeft MH₂O = 18,015 g/mol
nH₂O = mH₂O / MH₂O = 10,0 / 18,015 = 0,55… mol
Volgens de reactievergelijking is de molverhouding H₂O : O₂ = 2 : 1
nO₂ = nH₂O / 2 = 0,55… / 2 = 0,27… mol
MO₂ = 32,00 g/mol → mO₂ = nO₂ × MO₂ = 0,27… × 32,00 = 8,88 g (de molverhouding telt niet mee voor significantie, omdat het geen meetwaarden zijn)

Uitgebreid schema chemisch rekenen

Om tussen de verschillende stoffen te rekenen moet je eerst naar de mol rekenen, dan “overstappen” met de molverhouding en vervolgens verder rekenen.