ander boeke in dié reeksboeke in dié reeks · 2019. 5. 27. · energie en chemiese...

Waarskuwing!!Alle regte voorbehou volgens die Suid-Afrikaanse kopiewet. Geen gedeelte van hiedie boekmag gereproduseer word deur fotokopiëring of enige ander metode sonder skriftelike verlofvan die uitgewer en skrywer nie. Enige persoon wat enige ongemagtige optrede uitoefen inverhouding met hierdie publikasie mag onderhewig wees aan kriminele vervolging en siviele eise teen beskadiging.

Saamgestel deur A. Olivier

Uitgegee deur:

Tel: 014 592 6083Cell: 079 092 0519(no sms Vodacom)/063 133 6292(no sms MTN)Email: [email protected]/ www.amaniyah.co.zaISBN 978-0-9870153-7-2

Graad 12 Fisiese Wetenskappe Teorie en Werkboek Boek 2 (Chemie) bestaan uit twee dele. Deel 1 behandel Organiese Chemie waar deel 2 Anorganiese Chemiebehandel.

Ander boeke in dié reeksAnder boeke in dié reeksboeke in dié reeksAnder boeke in dié reeks

Help ons om ‘n beter produk te lewer met elke druk deur voorstelle te stuur aan: [email protected].

Eerste uitgawe 2015

MATERIE EN MATERIALEOnderwerp 1

ATOOMKOMBINASIES: MOLEKULÊRE STRUKTUURChemiese BindingMolekulêre Vorms Voorspel Deur Die Vsepa-ModelElektronegatiwiteit En Polêre BindingsBindingslengte En Bindingsenergie

Die Chemie Van WaterEffek Van Intermolekulêre KragteIntermolekulêre Kragte

HoofstukHoofstuk 1

141

4737

22

72

32

IDEALE GASSE EN TERMIESE EIENSKAPPEBoyle Se WetCharles Se WetGay-Lussac Se Wet

Beweging Van Deeltjies

Die Ideale Gaswet

HoofstukHoofstuk 284

117

92

125

106

INHOUDSOPGAWE

ENERGIE EN CHEMIESE VERANDERING

-Reaksies Van Sure Met Basisse-Suur-Basis Titrasies

-Oksidasiegetalle-Balansering Van Redoksreaksies

Energieveranderinge In ReaksiesEksotermiese En Endotermiese ReaksiesAktiveringsenergie En Geaktiveerde KompleksSuur-Basis Reaksies

Redoksreaksies


252

240248

260267

CHEMIESE VERANDERINGOnderwerp 2

KWANTITATIEWE ASPEKTE VAN CHEMIESE VERANDERINGHersiening Van Stoïgiometriese Konsepte Uit Graad 10

Molêre Volume Van Gasse-Persentasiesamestelling

-Berekening Van Aantal Deeltjies, Massa Of Volume

-Persentasie Opbrengs

Konsentrasie Van OplossingsStoïgiometriese Berekeninge Met Getal Deeltjies, Massa En Volume

Meer Komplekse Stoïgiometriese Berekeninge

Volume Verwantskappe In Gasreaksies


154146

168

190

159164

182

198

ONTGINNING VAN DIE LITOSFEERMynbou En Verwerking Van Minerale

Ontginning Van YsterDie Ontginning Van Goud

KalsiumkarbonaatFossielbrandstowwe

275

289282

298300

CHEMIESE STELSELSOnderwerp 3

HoofstukHoofstuk 5

1MATERIE EN MATERIALE

Hoe lyk die inhoud?

MODELLE IN WETENSKAPDie begrip model verwys na 'n voorstelling of gedagtebeeld van iets abstrak wat ons nie direk kan sien nie of moeilik is om te verstaan. Gestel iemand sit 'n klein yster albaster in 'n kartonhouertjie en verseël dit sonder om die inhoud daarvan aan jou bekend te maak. Jy moet vasstel wat in die houertjie is, sonder om dit oop te maak. Deur die houertjie in verskillende rigtings te kantel, sal jy hoor dat die voorwerp rol. As jy 'n sterk magneet nader bring, kan jy vasstel dat die voorwerp bepaalde magnetiese eienskappe het. Op grond van hierdie inligting kan jy dus sê dat die voorwerp waarskynlik sferies (of silindervormig) is en dat dit 'n metaal is wat deur 'n magneet aangetrek word. Jy sal egter nie seker wees voordat die houertjie oopgemaak word nie. In die wetenskap maak ons dikwels van modelle gebruik om sekere begrippe of verskynsels te verduidelik:��

ding waarmee ons in Graad 10 kennis gemaak het, is goeie voorbeelde hiervan.��

is 'n atoommodel met verloop van tyd ontwikkel om 'n beeld te vorm van hoe 'n atoom lyk. Die �� plaasvind.

�� In hierdie hoofstuk gaan ons meer uitvind oor die atoommodel om die chemiese bindings te verduidelik.

AANTAL VALENSELEKTRONE IN 'N ATOOM VAN DIE ELEMENTRangskik die elemente in die Periodieke TabelVolgens die huidige atoommodel bestaan 'n atoom uit 'n klein atoomkern wat deur elektrone omring word. Die kern�� !�� !�� tone (protone bepaal dus die identiteit van die element). Die elemente word op die Periodieke Tabel gerangskik volgens toenemende atoomgetal (Z) d.w.s. volgens die aantal protone in die atoomkern van die element in rye en kolomme gerangskik. Die horisontale rye word periodes en die vertikale kolomme groepe genoem. Die elemente wat in dieselfde groep voorkom, het ooreenstemmende eienskappe.In 'n neutrale atoom van 'n element is die getal protone in die kern gelyk aan die getal elektrone om die kern.

Rangskik die elemente in energievlakke en orbitale

��Hoof energievlakkeDie huidige golfmodel voorspel ook dat die elektrone van atome in vasgestelde energievlakke��"�� lakke) rondom die kern voorkom. Energievlakke word met getalle aangedui, bv. energievlak 1 (n =1 ), energievlak 2 (n = 2), ens. Die energievlak naaste aan die kern (energievlak 1) besit die laagste energie en word eerste gevul.��SubvlakkeElke hoofenergievlak bestaan uit een of meer subvlakke�� # ��$�� $�� # ��%�� %�� %��# ��&�� &��&�� &��* �� "�� Orbitale#�� bitale. Orbitale is die mees waarskynlike bewegingsruimtes van elektrone om die �� +�� -�� x, py, en pz��

n = 1

n = 2

n = 3

s -newevlak

p -newevlak

p -newevlakd -newevlak

s -newevlak

s -newevlak

een s-obitaaleen s-obitaal

een s-obitaal

drie p-obitale

drie p-obitalevyf d-obitale

1s22 elektrone2 elektrone

2 elektrone

6 elektrone

6 elektrone10 elektrone

ener

gie

2s2

3s2

2px2 2py

2 2pz2

3px2 3py

2 3pz2

Hoofstuk 1

CHEMIESE BINDING

ATOOMKOMBINASIES:MOLEKULÊRE STRUKTUUR

� �� #�� moet teenoorgestelde spin hê.

2 ONDERWERP 1

�� /�� 3 1s 2s 2px

2py

2pz 3s 3px

3py

3pz 4s

��* �� 4�� %�� 3�

eers 2px1 2py

1 2pz1 dan 2px

2 2py

1 2pz1 .

�� Ons gebruik 'n notasie wat ons die �� noem om die elektrone van 'n atoom voor te stel. Chloor (C�) het byvoorbeeld 'n atoomgetal van 17. Dit beteken dat 'n neutrale chlooratoom 17 protone en 17 neutrone het.5"�� 6�� 3

��Uitgebreide notasie: 1s2 2s2 2px2 2py

2 2pz2 3s2 3px

2 3py

2 3pz1

��Kort weergawe: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5

��Verkorte weergawe: [Ne] 3s2 3p5

Valenselektrone en kernelektrone�� -��8�� 6�� %�� &�

�� valenselektrone (buite elektrone) genoem. �� kernelektrone (binne elektrone) genoem.� 5"��"�� 6��9"��3�3s2 3p5 (of 3s2 3px

2 3py

2 3pz1 ). Chloor het 10 kernelektrone (1s2 2s2 2p6).

Die volgende twee waarnemings is van belang:��#�� "��

LEWIS-DIAGRAMME VAN ENKELATOMEIn 1916 het die Amerikaanse chemikus, G.N. Lewis, 'n nuttige manier voorgestel om die elektrone in die buitenste "�� Lewis-diagramme word ook Lewis-strukture of elektronkolstrukture genoem.� �>�� ?�� 4��@��"�� ?�� B��"�� ?�� >�� -��8��

1 2 13 14 15 16 17 18Li 3

2s1

1s2

Be 4

2s2

1s2

B 5

2s2 2p1

1s2

N 6

2s2 2p2

1s2

Be 7

2s2 2p3

1s2

O 8

2s2 2p4

1s2

F 9

2s2 2p5

1s2

Ne 10

2s2 2p6

1s2

Na 11

3s1

2s2 2p6

1s2

Mg 12

3s2

2s2 2p6

1s2

��13

3s2 3p1

2s2 2p6

1s2

Si 14

3s2 3p2

2s2 2p6

1s2

P 15

3s2 3p3

2s2 2p6

1s2

S 16

3s2 3p4

2s2 2p6

1s2

��17

3s2 3p5

2s2 2p6

1s2

Ar 18

3s2 3p6

2s2 2p6

1s2

2

3

��

��

1 18

1 �� 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 He��

2 ��

��

��

��

��O� ��

��F� ��

��Ne��

3 ��

��

��

��

��S� �

��

��Ar��

4 ��

��

��

��

��Se� �

��Br� ��

��Kr��

5 ��

��I��

��

��

��Te� ��

��I� ��

��Xe��

6 ��

��

��

��

��Po� ��

��At� ��

��Rn��

7 ��

12 ONDERWERP 1

5.5 Watter faktor (indien dit alleen sou optree) sal veroorsaak dat die potensiële energie styg soos die twee atome mekaar nader?

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

5.6 Op die volgende potensiële energiediagram toon aan en verduidelik waarom Ne2 nie vorm nie.

________________________________________________________

__________________________________________________

____________________________________________________

_____________________________________________________

________________________________________________________

____________________________________________________

6. 6.1 Tussen watter tipe deeltjies vorm 'n kovalente binding?

_____________________________________________________________________________________

6.2 Wat is 'n kovalente binding?

_______________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

7. Onderskei tussen 'n enkel, dubbel en drievoudige kovalente binding en gee 'n voorbeeld van elk.

Enkel kovalente binding: ____________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Dubbel kovalente binding: ___________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

Drievoudige kovalente binding: _______________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

8. Teken Lewis-diagramme vir die volgende molekule.

� \�� 2 8.2 NH3 8.3 H2O 8.4 H2S

� \�F��4�� \�]�� ^�!� � \�`� %q�4�� \�\� q�2

Pot

ensi

ële

ener

gie

Afstand tussenatoomkerne

H H

+

H2

0


� � \�x��^q�� \��{��2H4 8.11 H2O2 8.12 CO

� � \��<��|�4� � � \��}��|�3�� \��F��~�2O 8.16 SeO2

9. Teken Lewis-diagramme en Couper-strukture vir die volgende molekule met meervoudige bindings.

9.1 O2 9.2 N2 9.3 CO2 9.4 HCN

9.5 C2H4 9.6 C2H2 9.7 C3COOH

10. Die hidroniumioon (H3O+) vorm tydens die reaksie van 'n H+ -ioon met 'n watermolekuul (H2O). 10.1 Stel die vorming van die hidroniumioon met behulp van Lewis-diagramme voor.

10.2 Watter tipe binding vorm die H+-ioon met die watermolekuul? __________________________________

10.3 Verduidelik jou antwoord in Vraag 10.2.

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________

10.4 Gee nog een voorbeeld waar die tipe binding in Vraag 10.2 genoem, tussen die H+-ioon en 'n stikstof bevattende molekuul gevorm word.

___________________________________________________________________________________

10.5 Stel die vorming van die binding in Vraag 10.4 genoem tussen die H+-ioon en die stikstofbevattende molekuul met behulp van Lewis-diagramme voor.

14 ONDERWERP 1

MOLEKULÊRE VORM OF GEOMETRIEX�� 6��Molekulêre vorm of molekulêre geometrie behels die �� 6�� chemiese eienskappe, soos smeltpunt, kookpunt, digtheid en die soort chemiese reaksies wat dit ondergaan.* �� "�� >�� >�� U�� bruik ons 'n model wat die valensieskil-elektronpaar-afstotingsmodel (VSEPA-model) genoem word.

VALENSIESKIL-ELEKTRONPAAR-AFSTOTINGSMODEL (VSEPA-model)Die valensieskil-elektronpaar-afstotingsmodel (valence shell electron pair repulsion) (VSEPR-model) is 'nbetroubare metode om die vorms van kovalente molekules en poliatomiese ione te voorspel. �� strukturele elektronpare (bindingspare plus die alleenpare) in die buitenste energievlak van 'n atoom, mekaar afstoot. Die mees stabiele posisie vir hierdie strukturele elektronpare, wat negatief gelaai is, is wanneer hulle sover as moontlik van mekaar af is. Dit verseker die laagste potensiële energie.]�� "�� "�� "��inneem, bepaal die hoeke tussen gebonde atome in 'n molekuul.

R� �� "�� met 'n konstante bindingshoek.R� �� af as wat die bindingspare afstoot. Die bindingshoeke neem dus effens af.Om ‘n gevoel te verkry hoe bindingselektronpare mekaar afstoot, blaas ‘n paar ballonne tot dieselfde grootte op. Die ballonne stel die bindingselektronpare rondom ‘n sentrale atoom voor. Verbind twee ballonne by ‘n sentrale punt (wat die sentrale atoom in die molekuul voorstel). Die twee ballonne rangskik hulself outomaties sover as moontlik vanaf mekaar in die ruimte.

R� �� "�� 6��"�� `��"�� q�� sentrale atoom in ‘n molekule die vorm van die molekuul bepaal.B�� _+#-�� F�� geometrie en die molekulêre geometrie.Die elektronpaargeometrie verwys na die aantal elektronpare�� elektronpare bepaal die elektronpaargeometrie van die molekuul.Die molekulêre geometrie�� bepaal die molekulêre geometrie van die molekuul.Indien al die elektronpare rondom die sentrale atoom met buuratome gedeel word, is die elektronpaargeometrie dieselfde as die molekulêre geometrie. Die aantal atome wat die sentrale atoom omring, word koördinasiegetal genoem.

OktaëdriesTrigonaal bipiramidaalTetraëdriesTrigonaal planêrLineêr�� 1�� !��

�� !�� ( �� &�� 345'�

MOLEKULÊRE VORMS VOORSPEL DEUR DIE VSEPA-MODEL

,�� 345'�� "� �� !�� &�� ( �� !��


Lineêr

AX2Z��2��2, en CO2Twee bindingspare rondom diesentrale atoom.Elektronpaargeometrie is linieêrTwee atome rondom sentrale atoom.Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is linieêr.X-A-X hoek = 180°

Trigonaal planêr

AX3Z��3 en BH3Drie bindingspare rondom die sentrale atoom.Elektronpaargeometrie is trigonaal-planêr.Drie atome rondom sentrale atoom.Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is trigonaal planêr.X-A-X hoek = 120°

Tetraëdries

AX4bv. CH4 ��4Vier bindingspare rondom die sentrale atoom.Elektronpaargeometrie is tetraëdries.Vier atome rondom sentrale atoom.Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is tetraëdries.X-A-X hoek = 109,5°

Trigonaal bipiramidaal

AX5Z��|�5��|��5Vyf bindingspare rondom die sen-trale atoom.Elektronpaargeometrie is trigio-naal bipiramidaal.Vyf atome rondom sentrale atoom.Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is trigonaal bipiramidaal.Drie X-A-X hoeke = 120° en twee X-A-X-hoeke = 90°

Oktaëdries

AX6Z��%�6��%��6Ses bindingspare rondom die sentrale atoom.Elektronpaargeometrie is oktaëdries.Ses atome rondom sentrale atoom.Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is oktaëdries.X-A-X hoek = 90°

DIE VYF IDEALE MOLEKULÊRE VORMS�� _�� _+#-��ideale molekulêre vorms. In hierdie vorms is daar geen alleenpare (enkelpare)elektrone op die sentrale atoom nie, slegs bindingspare.'n Algemene formule word gebruik om die verskillende vorms van die molekules voor te stel, waar:��A gebruik word om die sentrale atoom aan te toon.��X gebruik word om 'n terminale atoom (die atoom wat aan die sentrale atoom gebind is) aan te toon.Beskou die volgende vyf ideale molekulêre vorms� ��_+#-�� bindings rondom 'n sentrale atoom.

�� (1) Teken die Lewis diagram van die molekuul.�%!�8�� sluit. �&!�8�� Y��

U �� Y�� _+#-��"��#�� $�%2)_��x �� Y��Y�� twee buuratome betrokke wees. Berilliumchloried (��2) word as voorbeeld gebruik.

_�� >�� 4�!�� geometrie is dus lineêr��4�� x �� x �9"��) betrokke.

109,5°180° 120°

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

�� X ��A

X

XX

X ��

��

��

��

��

�� X ��

A X

X

X

X

��

�� X ��

90°120°

90°

,�� #� �� 6� �� - ,�� !��

Be �)

��

�� )

180°

�� 7��6� ��

A �� X ��

�� X ��

�� X �� A

�� X ��

�� X ��

��

� �

�� X ��

�� X �� A

�� X ��

�� X ��

��

��

16 ONDERWERP 1

Gevolglik is die molekulêre geometrie van ��2 ook lineêr��x �� "�� $zK��Opsommend:��2 : Twee bindingspare rondom die sentrale atoom. Elektronpaargeometrie is lineêr. Twee atome rondom sentrale atoom. Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is lineêr. ��\{°.

&"��*��#�� $�%3)Die sentrale atoom moet deur drie elektronpare wat in kovalente bindings met buuratome betrokke is, omring wees.As voorbeeld kyk ons na boortrifluoried (BF3).

_�� >�� 4!�� Y�� x ��!��]��is die molekulêre geometrie van BF3 ook trigonaal planêr�� "�� $%K��&�K��&!�� Al vier atome is in dieselfde vlak.Opsommend:BF3 : Drie bindingspare rondom die sentrale atoom. Elektronpaargeometrie is trigonaal planêr. Drie atome rondom sentrale atoom. Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is trigonaal planêr. ��{°.

+"��*��/�� $�%4)Die sentrale atoom moet deur vier elektronpare wat in kovalente bindings met buuratome betrokke is, omring wees. As voorbeeld kyk ons na metaanmolekuul (CH4).

_�� >�� 5!�� F�� x ��!��]��is die molekulêre geometrie van CH4 ook tetraëdries met bindingshoeke van 109,5° tussen die atome. Opsommend:CH4 : Vier bindingspare rondom die sentrale atoom. Elektronpaargeometrie is tetraëdries. Vier atome rondom sentrale atoom. Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is tetraëdries. ��5��"��$K��

;"��*�� $�%5)Die sentrale atoom moet deur vyf elektronpare wat in kovalente bindings met buuratome betrokke is, omring wees. As voorbeeld kyk ons na fosforpentachloried (��5).

_�� >�� -!�� dus trigonaal bipiramidaal. Dit is twee driehoekige piramides wat by hulle basisse geheg is. Al vyf elektronpare is egter� �� 9"��5�!��]��Y�� 5 ook trigonaal-bipiramidaal. Drie van die chlooratome is in dieselfde vlak met bindingshoeke van 120° tussen hulle. Die ander twee chlooratome is bo en onder hierdie vlak en vorm bindingshoeke van 90° met atome in hierdie vlak.

109,5°

��

��

��

7��6� ��

7��6� ��

120°�� F ��

�� F ��

�) �) B

��) �� F ��

H

H

H

H C

��) ��)

�) �)

90°

120°

7��6� ��

��

��

��

��

��

��

��

��

�� P

��

�� )

��)

��)

��)

��)


90°

Opsommend:��5 : Vyf bindingspare rondom die sentrale atoom. Elektronpaargeometrie is trigonaalbipiramidaal. Vyf atome rondom sentrale atoom. Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is trigonaal bipiramidaal. ��5��-�5��"��$%K�� 5��-�5��"��K��

��<��/�� $�%6)Die sentrale atoom moet deur ses elektronpare wat in kovalente bindings met buuratome betrokke is, omring wees. As voorbeeld kyk ons na swawelheksafluoried (SF6).

_�� >�� +!�� F�� !��]��molekulêre geometrie van SF6 ook oktaëdries met bindingshoeke van 90° tussen atome. Opsommend:SF6 : Ses bindingspare rondom die sentrale atoom. Elektronpaargeometrie is oktaëdries. Ses atome rondom sentrale atoom. Molekulêre geometrie (vorm van molekuul) is oktaëdries. ��+��"��K��

NIE-IDEALE MOLEKULÊRE VORMS�� Die sentrale atoom in hierdie molekules is deur een of meer alleenpare (enkelpare) omring. Molekules met alleenpare om die sentrale atoom kan nie 'n ideale molekulêre vorm hê nie. 'n Alleenpaar neem die plek van 'n bindingspaar in�� \�� \�� voorgestel, sodoende verander die molekulêre vorm). �� stoot mekaar en bindingselektrone meer af, sodat die bindingshoeke effens toebuig.�� /�� 4-�4-!�� /�� -��-!�� /�� -�4-!��_+#-�� stotingskragte tussen die strukturele elektronpare in die volgende volgorde is:

��_�� "�� !�� atoom se molekulêre strukture is dieselfde, maar die bindingshoeke van die molekules verskil. ��_+#-�� U ��E om alleenpare aan te dui. 'n Molekule met byvoorbeeld een alleenpaar (E) op die sentrale atoom (A) gebind aan drie atome (3 × X) het die algemene vorm, AX3E1 (byvoorbeeld (NH3)).

�� Volg die volgende stappe om die molekulêre vorm van 'n molekule te bepaal wat een of meer alleenpare het:�$!�8�� >�� %!�8�� !�� U �� &!�*�� 6��Y�� Y�� die sentrale atoom.(4) Tel die aantal atome rondom die sentrale atoom om op die molekulêre geometrie te besluit. ��* �� !��"��Y�� * �� !�� paal die gewysigde molekulêre vorm.

Ons kyk nou na voorbeelde van die molekulêre vorms van verbindings met een of twee alleenpare volgens die _+#-��U �� NH3) en water (H2O) as voorbeelde.

�� 7��6� ��

��

��

��

�� F ��S

F

F

F

F

��) ��) ��) �� ) �� ) ��)�� F ��

alleenpaar afstoting > alleenpaar-bindingspaar afstoting > bindingspaar-bindingspaar afstoting (AP-AP) (AP-BP) (BP-BP)

ander boeke in dié reeksboeke in dié reeks · 2019. 5. 27. · energie en chemiese...

Documents