Mol - Chemie - Theorie - Toelatingsexamens arts en tandarts

Mol

Voorwoord

Deze theoriehoofdstukken werden in eerste instantie samengesteld om in de theorie te voorzien die vereist is voor het afleggen van de toelatingsexamens arts en tandarts, maar heeft mettertijd een bredere bestemming gekregen, waardoor meer theorie voorzien is dan gekend moet zijn voor het toelatingsexamen. Toch is de theorie relatief beknopt gehouden: ze is vooral bedoeld voor wie het allemaal al eens gezien heeft en wil herhalen en daardoor zijn basis verstevigen. Ik denk dat ze daardoor nuttig kan zijn bij de voorbereiding van die toelatingsexamens, voor olympiades of voor een herhaling van leerstof voor het aanvangen van hogere studies. Maar als je besluit dit document te gebruiken voor welke test dan ook, check dan zelf welke leerstof gekend moet zijn op de officiële sites.
De auteur van dit document kan in geen enkel geval aansprakelijk gesteld worden voor eventuele gevolgen van of schade die kan ontstaan uit het gebruik van dit document.

De mol

Eén mol atomen (moleculen) heeft een totale massa gelijk aan de relatieve atoommassa (molecuulmassa) in gram.
Bijvoorbeeld, 1 mol NaOH (Mr=40) heeft een massa van 40 g.
Eén mol deeltjes = 6,02.1023 deeltjes (atomen of moleculen).
Het getal 6,02.1023 deeltjes/mol noemen we het getal van Avogadro (NA).
Men laat soms ook de deeltjes weg en schrijft:
NA = 6,02.1023 mol-1

Formule

We komen tot de volgende formule:
Waarbij
n = aantal mol van een stof (mol)
M = molaire massa van een stof (g/mol)
m = massahoeveelheid stof (g)
Bijvoorbeeld: 20 g NaOH komt overeen met 20/40 = 0,50 mol.

Molaire concentratie

Waarbij
c = molaire concentratie (mol/l of M(molair))
n = aantal mol
V = volume (l)
Bijvoorbeeld, 2,0 g NaOH (2,0/40 = 0,050 mol) opgelost in 500 ml heeft een molaire concentratie van 0,050/0,500 = 0,10 M.
De molaire concentratie van een oplossing wordt ook de molariteit van de oplossing genoemd.
Voor de molaire concentratie van een oplossing geldt:

Opmerking

Concentratie van een bepaalde stof A kan als cA aangeduid worden, maar ook als [A].

Voorbeeld

Men lost 9 g (C6H1206) glucose op in 100 ml water.
Hoeveel bedraagt de molaire concentratie?
Oplossing:
De molaire massa bedraagt 6x12+12x1+6x16=180 g.
Dus 9 g komt overeen met 9 g / 180 g/mol = 0,05 mol.
Dus c = 0,05 mol / 0,100 L = 0,5 M.

Verdunningen

Bij verdunningen gaat men water toevoegen aan een bepaalde oplossing.
Hierbij blijft het aantal mol opgeloste stof gelijk.
Het aantal mol opgeloste stof voor de verdunning is: c1.V1
Het aantal mol opgeloste stof na de verdunning is: c2.V2
Dus is c1.V1 = c2.V2
Waarbij de c’s de concentraties zijn en de V’s de volumes.
c1 . V1 = c2 . V2

Voorbeeld

We hebben 250 ml 2M NaOH oplossing.
Wat wordt de molariteit als we aanlengen tot 750 ml?
V1 = 250 ml en c1 = 2M
V2 = 750 ml en c2 = ?
We weten dat: c1.V1 = c2.V2
Dus: 250 ml x 2M = 750 ml x c2
Daaruit berekenen we dat c2 = 250 ml x 2M / 750 ml = 2/3 M (=0,67 M).

Andere eenheden voor concentratie

Andere eenheden voor concentratie van een oplossing:
Aantal g opgeloste stof per 100 g oplossing: massaprocent (m%).
Aantal ml opgeloste stof per 100 ml oplossing: volumeprocent (V%).
Ook wel V° of vol%.
Bij alcohol ook als ° aangeduid.
Aantal g opgeloste stof per 100 ml oplossing: procent (%).
Noemt men ook wel massa/volume%.
Een fles absinth, zeer sterke drank met 68 volume% alcohol

Andere eenheden voor concentratie

Aantal g opgeloste stof per 1000 ml oplossing: promille (‰).
Aantal deeltjes per millioen (= parts per million) noemt men ppm.
Meestal mopgeloste stof / moplossing.106
Soms Vopgeloste stof / Voplossing.106
Aantal deeltjes per miljard (= parts per billion) noemt men ppb.
Meestal mopgeloste stof / moplossing.109
Soms Vopgeloste stof / Voplossing.109

(massa)Dichtheid van een stof

Soms spreekt men van (massa)dichtheid van een stof. Dit is een fysisch begrip:
Waarbij:
m: massa in kg (of g)
V: volume in m3 (of liter)
Opm. 1 m3 = 1000 liter
De griekse letter is “rho”.

Algemene gaswet

De algemene gaswet voor ideale gassen:
Hierbij is p de druk van het gas, V het volume en T de absolute temperatuur (in kelvin!).
n is het aantal mol van het gas.
R de universele gasconstante:
= n . R
R = 8,31 J/(K.mol)
Voldoende verdunde gassen zoals waterstofgas, lucht, stikstofgas, heliumgas, benaderen deze ideale gassen.

En dus

Dus, p.V/T is een constante als de hoeveelheid stof gelijk blijft, zoals bijvoorbeeld wanneer in een ballon die we in verschillende temperaturen brengen en die dan van grootte zal veranderen.
Voorbeeld: het volume van een ballon gevuld met gas is 30,0 liter bij 27,0°C en 2,00 atm. Welk volume zal de ballon hebben bij standaard temperatuur en druk?
p1.V1.T2
30,0L(2,00atm)(273K)
1,00atm(300K)
= 54,6L

Molair gasvolume

1 mol gas neemt bij normomstandigheden (n.o.), dit is bij 273 K en 1013 hPa (=1 atm), een volume in van 22,414 liter.
V1mol (n.o.) = 22,4 l
Herrekenen naar niet-n.o. doen we dan ook met de formule:
pn.o.Vn.o.
Bijvoorbeeld: wat is het molair gasvolume bij standaarddruk maar bij 27°C (300 K)?
Wel hier geldt (p is in beide gevallen dezelfde):
Vn.o / 273K = V300K / 300K 22,4 L / 273K = V300K / 300K
V300K = 22,4 L / 273 * 300 = 24,6 L
pn.n.o.Vn.n.o
Tn.n.o.