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

Graad 12 Fisiese Wetenskappe Teorie en Werkboek Boek 2 (Chemie) bestaan uit twee dele. Deel 1 behandel Organiese Chemie waar deel 2 Energie by Chemiese Reaksies, Tempo van Chemiese Reaksies, Chemiese Ewewig, Elektrochemie asook Sure en Basisse behandel.

Saamgestel deur: A. Olivier

Uitgegee deur:

Tel: 074 278 8623/084 808 9606Faks: 086 596 1071Epos: admin@amaniyah.co.za

Ander boeke in dié reeksAnder boeke in dié reeks

DIE

PE

RIO

DIE

KE

TA

BE

L V

AN

ELE

ME

NT

E

INHOUDSOPGAWE

HERSIENING VAN MATERIALE EN KLASSIFIKASIE

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]MODULE 1

TOESTANDE VAN MATERIE EN DIE KINETIESE MOLEKUÊRE TEORIE

DIE ATOOM BASIESE BOUSTENE VAN MATERIE

DIE PERIODIEKE TABEL

CHEMIESE BINDING

1EENHEID

2EENHEID

3EENHEID

5EENHEID

4EENHEID

Die Materiale Waaruit Stowwe Saamgestel Is

Suiwer Stowwe: Elemente En VerbindingsMengsels: Homogeen En Heterogeen

Name En Formules Van StowweEienskappe Van Materiale

1-56-8

9-1718-2223-30

Drie Fases Van MaterieKinetiese Molekulêre Teorie

31-5253-57

AtoommodelleAtoommassa En Deursnee

ElektronkonfigurasieStruktuur Van Die Atoom

58-6566-6869-7677-89

Die Struktuur Van Die Periodieke TabelOoreenkomste In Chemiese Eienskappe OnderElemente Van Groepe 1, 2, 17 en 18

90-120121-130

Chemiese Binding En Die Lewis Strukture 131-150

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 2]MODULE 2

DEELTJIES WAARUIT STOWWE OPGEBOU IS1EENHEID

Deeltjies Waaruit Stowwe Opgebou Is 151-172

FISIESE EN CHEMIESE VERANDERING2EENHEID

Skeiding Van Deeltjies Tydens Fisiese En Chemiese Verandering

173-186

Behoud Van Atome En Massa 187-199Voorstelling Van Chemiese Verandering 200-212

CHEMIESE VERANDERING [DEEL 2]MODULE 3

Empiriese Formule En Persentasie SamestellingStigiometriese Berekeninge

261-270271-290

CHEMIESE VERANDERING [DEEL 1]

KWANTITIEWE ASPEKTE VAN CHEMIESE VERANDERING2EENHEID

Atoommassa En Die Mol KonsepVerskillende Molverwantskappe

245-251251-260

DIE HIDROSFEER

CHEMIESE STELSELSMODULE 4

1EENHEID

Interaksies Tussen Die Hidrosfeer En Ander Aarstelsels 290-300

REAKSIES IN WATEROPLOSSINGS1EENHEID

Ione In Wateroplossings

Soorte Chemiese Reaksies

213-216

227-244Elektroliete En Geleidingsvermoë 217-226

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 1

DIE MATERIALE WAARUIT STOWWE SAAMGESTEL IS

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]1EENHEID

HERSIENING van materie en klassifikasie

Fisiese eienskap Betekenis

SterkteOf dit ‘n swaar vrag kan ondersteun sonder om te breek, skeur of van vorm verander. Sement en staal is voorbeelde van sterk materiale terwyl papier en lap voorbeelde is van swak materiale.

Termiese geleiding

Of dit hitte gelei of nie. Metale gelei hitte en is termiese (hitte) geleiers. Nie-metale soos porselein (‘n vorm van keramiek) en plastiek gelei nie hitte goed nie. Hulle staan bekend as termiese (hitte) isolators. Kookpotte en braaipanne word gewoonlik van metale gemaak omdat metale goeie geleiers van hitte is.

MODULE 1

‘N OORSIG OOR MATERIEAlle voorwerpe wat ons in die wêreld om ons sien bestaan uit materie. Materie is enigiets wat ruimte beslaan en massa het. Materie is opgebou uit verskillende deeltjies. Hierdie deeltjies bepaal die eienskappe van materie en hoe hulle met ander stowwe reageer.Die volgende diagram toon een manier waarop materie geklassifi seer (groepeer) kan word volgens sy verskillende eienskappe.

EIENSKAPPE VAN MATERIALEMateriale is stowwe wat uit materie saamgestel is. Alles wat ons om ons sien is gemaak van ‘n soort materiaal.Verskillende voorwerpe kan van verskillende soorte materiale gemaak word. Byvoorbeeld, ‘n houtkas (‘n voor-werp) is van hout, spykers en skaniere (die materiale) gemaak. In ‘n sandduin is die materiaal waaruit die sandduin bestaan, sand. Die eienskappe van die materiale sal die eienskappe van die voorwerp beïnvloed. In die voorbeeld van die houtkas, sal die sterkte van die hout en metale die kas sterk en duursaam maak. Op dieselfde manier sal die reënjas wat jy in reënweer dra van materiaal gemaak wees wat waterbestand is. Die elektriese drade in jou huis is van metaal gemaak omdat metale ‘n soort materiaal is wat in staat is om elektrisiteit te gelei. Dit is belangrik om die eienskappe van materiale te verstaan, sodat ons dit in ons huise, in die industrie en in ander toepassings kan gebruik.Die eienskappe wat ons kan waarneem wanneer ‘n materiaal op sy eie bestudeer word, word die fi siese eien- skappe van die materiaal genoem. Die fi siese eienskappe van ‘n materiaal is makroskopiese eienskappe, d.w.s. eienskappe wat ons met ons vyf sintuie kan ervaar.

Sommige fi siese eienskappe van materiale word in die volgende tabel gegee:

Die klassifi sering van materie.

Materie

suiwer stowwe(suiker, sout, koper, swawel, silikon)

mengsels(soutwater, sand en water)

heterogenemengsels

(sand en water)

homogenemengsels

(soutwater)

verbindings(suiker, sout)

elemente(koper, swawel, silikon)

metale (koper)

metalloïede(semi-metale)

(silikon)

nie-metale(swawel)

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]2

Elektriesegeleiding

Of dit elektrisiteit gelei of nie. ‘n Materiaal wat elektrisiteit kan gelei word ‘n elektriese geleier genoem. Metale is goeie elektriese geleiers. Materiale wat nie ‘n elektriese stroom kan gelei nie word ‘n elektriese isolator genoem. Isolators word gebruik om ons te beskerm teen die gevaarlike uitwerking van elektrisiteit wat deur geleiers vloei.

Brosheid Hoe maklik dit breek (versplinter). Bros materiale breek maklik wanneer hard aan dit ge-stamp word. Erdewerk en gietyster is voorbeelde van bros materiale.

Pletbaar Hoe maklik dit in verskillende vorms gehammer of gerol kan word. Aluminium kan geham-mer word tot aluminiumfoelie.

Rekbaar Hoe maklik dit tot dun drade uitgerek kan word. Koper word gebruik om koperdraad te maak.

Magneties ofnie-magneties

Of dit ‘n magneetveld het of nie en sekere metale aantrek of nie. Magnetiese materiale het ‘n magneetveld en kan metale soos yster aantrek. Materiale wat nie deur ‘n magneet-veld aangetrek word nie is nie-magnetiese materiale, byvoorbeeld koper, aluminium en plastiek.

Digtheid Is die massa per eenheidsvolume van ‘n voorwerp. ‘n Voorbeeld van ‘n digte materiaal is beton. Metale (bv. koper, lood, silwer) het ‘n hoër digtheid as nie-metale.

Smelt punt enkook punt

Die smeltpunt van ‘n materiaal is die temperatuur waarby dit van ‘n vaste stof na ‘n vloeistof verander. Verskillende materiale het verskillende smeltpunte. Byvoorbeeld, die smeltpunt van water is 0 °C. Goud smelt by 1 063 °C terwyl suurstof by -218 °C smelt. Die kookpunt van ‘n materiaal is die temperatuur waarby dit van ‘n vloeistof na ‘n gas verander. Byvoorbeeld, die kookpunt van water is 100 °C, yster kook 2 750 °C en suurstof by -183 °

Aktiwiteit 1 DIE MATERIALE WAARUIT STOWWE SAAMGESTEL IS

1. Hier is ‘n lys van sommige van die bestanddele van drie verskillende produkte.

1.1 Watter van die bestanddele kom natuurlik voor en watter is preserveermiddels?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

1.2 Hoekom gee vervaardigers ‘n lys van bestanddele op houers?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

Hoofpynpoeiersasparienparasetamolkafeïen

Sjokoladesuiker, melkpoeier,groentevet, kakao,sout, geurmiddels

Koeldrankwater, suiker,karamel, kafeïen,fosforsuur

Chemiese eienskappe het weer te doen met hoe die materiaal reageer op ander stowwe. Sal dit brand? Sal ditroes? Sal dit met water, of met ‘n suur reageer? Hierdie vrae is belangrik, veral as die materiaal lank moet hou.

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 3

Produk Bestanddele

1.3 Waarom bevat medisyne altyd ‘n inligtingspamfl et? Hoekom dink jy is dit belangrik?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

1.4 Doen navorsing in die biblioteek of op die internet oor die veiligheids aspek van die nie-natuurlike bestand dele. Vind uit wat is die doel is van die onatuurlike bestanddeel en hoe veilig is dit om in te neem. Byvoor- beeld, sommige mense is allergies vir sekere geurmiddels en moet dit daarom vermy, terwyl mense met hoë bloeddruk en hartprobleme weer die inname van sout moet verminder.

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

1.5 Hoe is stowwe voorheen gepreserveer toe daar nog nie kunsmatige preserveermiddels beskikbaar was nie?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2. 2.1 Bestudeer die etikette van vier produkte, bv. op voedselhouers en medisyne bottels en voltooi dan die volgen- de tabel.

2.2 Wat kan ons afl ei vanaf ‘n lys van bestanddele aangaande die produk in die houer of verpakking?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2.3 Wat is ‘n preserveermiddel?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2.4 Wat is ‘n bymiddel?

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

2.5 In die voedselproduk(te) wat jy gelys het, watter preserveermiddels en bymiddels is gebruik?

_____________________________________________________________________________________

3

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]4

2.6 Is hierdie preserveermiddels en bymiddels goed vir jou? Is daar natuurlike alternatiewe (natuurlike alterna- tiewe word gewoonlik gebruik deur die mense van inheemse groepe)?

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

3. Hier is sommige woorde wat party fi siese eienskappe beskryf: elektriese geleier, termiese geleier, hoë smeltpunt, deurskynend, bros, dig, hard, pletbaar, hoë kookpunt, buig- baar, fl ambaar.

3.1 Gebruik ‘n woordeboek, handboek of die internet om die betekenis van elke word te vind.

elektriese geleier: _______________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

termiese geleier: ________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

hoë smeltpunt: __________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

deurskynend: ___________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

bros: ________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

dig: __________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

hard: _________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

pletbaar: ___ ___________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

hoë kookpunt: __________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

buigbaar: ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

fl ambaar: ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 5

3.2 Voltooi die volgende tabel vir die eienskappe van verskillende materiale.

4. Twee stowwe, X en Y, het die fi siese eienskappe soos in die tabel hieronder getoon.

4.1 Watter stof, X of Y, is ‘n metaal? Verduidelik jou antwoord.

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

4.2 Skryf drie ander fi siese eienskappe neer wat die metaal het behalwe dié wat in die tabel gelys word.

______________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

5. Noem die materiale wat gebruik word om elk van die gemerkte gedeeltes van die motorkar soos hier getoon, te vervaardig. Verduidelik hoekom hierdie materiale gebruik word.

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

Metale Nie-metale

Metale bv.: • koper • goud

Keramiek bv.:• porselein• baksteen

Plastiek bv.:• politeen• bakeliet

Vesel bv.:• sy• katoen

Fisieseeienskappe

Voorkoms

Pletbaar Smeebaar

Digtheid

Smelt- en kookpunteElektriese- en hitte geleidingHardheid, sterkte en buigsaamheid

StofDigtheid(kg.m-3)

Kookpunt(°C)

Smeltpunt(°C)

Elektriesegeleiding

Termiesegeleiding

X 1,4 -183 -214 Laag Laag

Y 4200 2270 232 Hoog Hoog

windskermmotorbak

bande

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]6

MENGSELS: HOMOGEEN EN HETEROGEEN

MENGSELSMengsels kom oral voor - daar is ‘n mengsel van vleis en groente in ‘n bredie; ‘n koppe koffi e is gewoonlik ‘n mengsel van melk, suiker, water en koffi epoeier; die lug wat ons inasem, is ‘n mengsel van verskillende gasse.

‘n Mengsel is ‘n kombinasie van twee of meer suiwer stowwewe,waar hierdie stowwe nie aanmekaar gebind (of verbind) is nie.Elke stof in die mengsel behou nog sy eie besondere eienskappe. ‘n Koffi e-en ‘n voedselmengsel.

Homogene mengsel

In ‘n homogene mengsel kom die stowwe saam in een fase voor en kan nie maklik onderskei word nie.Lug is ‘n homogene mengsel van verskillende gasse aangesien ons nie die gasse in die mengsel kan on-derskei nie.Soutwater is ook ‘n homogene mengsel aangesien ons nie die sout in die water kan sien nie. Staal, ‘n meng-sel van yster en koolstof, is ‘n homogene mengsel van twee stowwe.

Soutwater Staal (sout en water) (yster en koolstof)

Heterogene mengsels

In ‘n heterogene mengsel kom die stowwe in meer as een fase voor en kan hulle maklik onderskei word.‘n Mengsel van sand en water is heterogeen, omdat ons die water sowel as die sand in die mengsel kan sien. Ander voorbeelde van heterogene mengsels is grond-bone en rosyne, hoendernoedelsop, slaaisous en stof in die lug.

Modder Slaaisous (sand en water) (olie,asyn,water en slaaisous)

‘n Homogene mengsel is een waarvan die samestelling uniform is (dwarsdeur dieselfde

is) en die verskillende komponente van die mengsel nie gesien kan word nie.

‘n Heterogene mengsel is een waarvan die samestelling nie uniform is nie (nie dwars-deur dieselfde is nie) en die verskillende kom-ponente van die mengsel kan gesien word.

Die deeltjies van elke stof is fi sies gemeng, maar nie chemies aanmekaar verbind nie. Die lug wat ons inasem is byvoorbeeld ‘n mengsel van suurstof, stikstof en ander gasse. Vloeistowwe wat ons drink, bevat vaste stowwe en gasse.

Baie van die materiale wat ons daagliks gebruik, is mengsels. ‘n Mengsel het die volgende eienskappe:

• Die stowwe in ‘n mengsel kan in enige verhouding gemeng word. Veronderstel jy het ‘n 250 cm3 beker met water. Dit maak nie saak of jy 20 g, 40 g of 100 g of enige ander massa sand by die water gooi nie; dit sal steeds ‘n mengsel van sand en water genoem word. • Die stowwe in ‘n mengsel behou hulle afsonderlike eienskappe. In die voorbeeld wat ons gebruik het van sand en water, het nie een van die twee stowwe op enige manier verander toe hulle gemeng is nie. Alhoewel die sand in die water is, behou dit steeds dieselfde eienskappe as wat dit uit die water was. • Stowwe in ‘n mengsel kan deur meganiese skeidingsmetodes geskei word (soos fi ltrasie, verdamping, distillasie en handsortering). Om iets deur “meganiese metodes” te skei beteken dat daar geen chemiese proses betrokke is nie. In ons sand en water voorbeeld is dit moontlik om die mengsel te skei deur die water deur ‘n fi lter te gooi. Iets fi sies is met die mengsel gedoen eerder as wat iets chemies plaasgevind het.

Ons kan mengsels in twee hoofsoorte indeel, naamlik: homogene en heterogene mengsels.

HOMOGENE EN HETEROGENE MENGSELS

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 7

1. Wat is ‘n mengsel?

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

2. Noem drie eienskappe van ‘n mengsel. Gebruik telkens jou eie voorbeeld om elke eienskap toe te lig.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

3. Watter van die volgende stowwe is mengsels?

_________________________________________________________________________________________

4. Onderskei tussen ‘n homogene en ‘n heterogene mengsel.

Homogene mengsel: ________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Heterogene mengsel: _______________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

5. Maak mengsels van die volgende stowwe en voltooi die tabel:

• sand in water • kaliumdichromaatkristalle (K2Cr2O7) in water • jodium in etanol • jodium in water • olie in water • sout in water

kraanwater, brons (allooi van koper en tin), sement, aluminium, Coca cola, distilled water

Aktiwiteit 2 MENGSELS: HOMOGEEN EN HETEROGEEN

Mengsel Homogeen of Heterogeen

Is die deeltjies sigbaar ?

Sand en water

Kaliumdichromaat in water

Jodium in etanol

Jodium in water

Olie in water

Sout in water

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]8

6. Klassifi seer elk van die items in die volgende tabel as ‘n homogene mengsel of heterogene mengsel. Verstrek elke keer ‘n rede vir jou keuse.

7. Klassifi seer elk van die volgende items as ‘n homogene mengsel of heterogene mengsel

Item Homogene- of Heterogene mengsel Rede

6.1 Melk

6.2 Kraanwater

6.3 Vlekvrye staal

6.4 Lug

6.5 Bloed

6.6 Baksteen

6.7 Groentesop

6.8 Tee & Melk

6.9 Hout

6.10 8 Karaat oorring

6.11 Koffi e en suiker

6.12 Platinum erts

7.1 Skottelgoedreiniger

_________________

7.2 Coca-cola koeldrank

_________________

7.3 Yswater

_________________

7.4 Graanvlokkies

_________________

7.5 Heuning

_________________

7.6 Soutoplossing

_________________

7.7 Piouterbeker (tin)

_________________

7.8 Mengelslaai

_________________7.9 Sterling- (suiwer)

silver

_________________

7.10 Tamatiesous

_________________

7.12 Skoon lug

_________________

7.13 Bleikmiddel

_________________

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 9

SUIWER STOWWE: ELEMENTE EN VERBINDINGS

SUIWER STOWWEMaterie kan in twee kategorieë verdeel word: mengsels en suiwer stowwe. Enige materiaal wat nie ‘n mengsel is nie, word ‘n suiwer stof genoem. Suiwer stowwe sluit in elemente en verbindings. Dit is moeilik om ‘n suiwer stof in kleiner eenhede op te breek en ingewikkelde chemiese metodes is nodig om dit te kan doen.

‘n Suiwer stof is ‘n enkele stof wat nie met enige iets anders gemeng is nie. Wit suiker is ‘n suiwer stof. Die etiket op ‘n pak wit suiker sê “suiwer geraffi nieerde rietsuiker”. Dit beteken daar is geen ander stowwe teenwoordig nie. Diamant is nog ‘n voorbeeld van ‘n suiwer stof, dit bestaan net uit koolstof.Daar word baie min suiwer stowwe in die natuur gevind, die meeste is onsuiwer kom voor in die vorm van meng-sels. Die lug wat ons inasem is nie suiwer nie. Lug is mengsel van gasse soos koolstofdioksied, suurstof, stikstof en waterdamp.Dit is belangrik om die suiwerheid van ‘n stof te bepaal. Voedsel en medisyne moet getoets word vir suiwerheid voordat dit verkoop word. Onsuiwerhede daarin kan skadelik en giftig wees. In die elektroniese industrie moet mikroskyfi es van suiwer silikon gemaak word. Enige onsuiwerhede in die skyfi es kan grootliks hul effektiwiteit beïn-vloed.

1. Herkenning van suiwer stowwe‘n Manier om te bepaal of ‘n stof suiwer is, is om na sy smelt- en kookpunte te kyk of deur chromatografi e te ge-bruik.

1.1 Smelt- en kookpunte as bewys van suiwerheid‘n Suiwer stof het vaste smelt- en kookpunte. Die smeltpunt van ‘n stof is die temperatuur waarteen ‘n vaste stof in ‘n vloeistof verander. Die kookpunt van ‘n stof is die temperatuur waarteen ‘n vloeistof in ‘n gas verander.Die smelt- en kookpunte van suiwer stowwe is uniek, geen ander stof het hierdie waardes nie. Enige teenwoordig-heid van onsuiwerhede verlaag die smeltpunt van ‘n vaste stof en veroorsaak dat dit oor ‘n reeks van temperature kan smelt. ’n Voorbeeld is om sout op ys te gooi. Suiwer ys smelt by presies 0 °C (by atmosfeerdruk). Wanneer sout bygevoeg word, verlaag dit die smeltpunt van die ys na waardes tussen -5 °C tot -25 °C afhangende van die kwaliteit van die sout. Hierdie gedrag van die sout-ys mengsel is die rede waarom sout op die paaie in lande waar dit baie sneeu gegooi word, om die ys te smelt. Vaste stowwe moet baie suiwer wees om by hul ware smeltpunt te smelt. Ons kan dus uitvind of ‘n stof suiwer is deur sy smeltpunt te meet. Enige teenwoordigheid van onsuiwerhede verhoog die kookpunte van ‘n vloeistof wat veroorsaak dat die stof oor ‘n temperatuurreeks kan kook. Suiwer water kook by 100 °C (by atmosfeerdruk). Tog, wanneer sout bygevoeg word, verhoog dit water se kookpunt. Mengsels het nie vaste eienskappe nie omdat hulle samestellings kan verskil. Dus het hulle ook nie vaste smelt- en kookpunte nie. Byvoorbeeld, petrol is ‘n mengsel en het kookpunte binne die temperatuurreeks 35 °C tot 75 °C. Kerswas (parrafi enwas) is ook ‘n mengsel en het ‘n smeltpunt binne die reeks 50 °C en 60 °C. Ons kan dus ook uitvind of ‘n stof suiwer is deur sy kookpunt te meet.

1.2 Chromatografi e as bewys van suiwerheidChromatografi e is die proses waar stowwe in hul verskeie komponente geskei word. Daar is verskillende soorte chromatografi e tegnieke, soos papierchromatografi e, gaschromatografi e, vloeistofchromatografi e en kolomchromatografi e. Chromatografi e kan gebruik word om te bepaal of ‘n stof suiwer is of nie, deur byvoorbeeld ‘n mengsel van kleursels of gekleurde stowwe te skei wat in voedsel en medisyne aangetref word.Die meeste lekkers wat ons eet bevat voedselkleursel wat nie suiwer is nie maar ‘n mengsel is van kleurstowwe met verskillende kleure. Swart ink in oplosbare inkpenne is ook nie suiwer nie, maar is ‘n mengsel van verskillende kleure kleurstowwe. Papierchromatografi e kan nou gebruik word om die verskillende kleurkomponente in voedselkleursel en swart ink hul verskeie kleure te skei en te identifi seer.

Suiwer stowwe Mengsels(suiker, sout, koper, koolstof, silikon)

elemente verbindings(koper, koolstof, silikon) (suiker, sout)

Materie

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]10

• ‘n Oplossing van die voedselkleursel (of swart oplosbare ink) word op ‘n potloodlyn naby die onderkant van ‘n strook chromatografi epapier (fi ltreerpapier) geplaas.

• Die chromatografi epapier word in ‘n houer wat ‘n oplosmiddel (bv. etanol of water) bevat geplaas, met die oplossingsvlak onder die kol.

• Die oplosmiddel word deur die papier opgesuig en beweeg op in die papier. Die kleurstowwe van die kleursel op die potloodlyn los in die oplosmid-del op en beweeg in die papier op teen verskil-lende spoed.

• Die kleurselstof wat nie baie oplosbaar in die oplosmiddel is nie sal nie so ver op in die papier beweeg nie.‘n Kleurselstof wat baie goed oplosbaar is in die oplosmiddel sal verder in die papier op beweeg.

• Gekleurde kolle (verskillende kleurkolle) word op verskillende plekke op die papier waargeneem. Dit toon aan dat die kleursel nie suiwer is nie maar dat dit mengsel van verskillende kleure kleurstowwe is. Die chromatografi e- papier met die aparte kleurkomponente word ‘n chromatogram genoem.

• Indien daar slegs een kol op die chromatogram is, beteken dit dat die kleursel suiwer is en slegs een kleur bevat.

ELEMENTE1. Wat is ‘n element?Elemente is die mees basiese stowwe waaruit alle stowwe opgebou word en is die boublokke van die heelal.

Die kleinste deeltjie van ‘n element is die atoom. Atome van ‘n spesifi eke element is identies aanmekaar maar verskil van alle ander elemente. ‘n Goud atoom is anders as ‘n lood atoom, wat op sy beurt anders is as ‘n waterstofatoom.

1.2 Chemiese simbole van elemente Tans is daar is 118 elemente bekend waarvan 112 amptelik name het en 94 natuurlik voorkom. Die ander is kuns-matig deur die mens gemaak. Deur die jare het chemici ‘n tabel van elemente saamgestel wat ‘n handige hulpmid-del is om formules op te bou en die eienskappe van elemente te verstaan. Hierdie tabel word die Periodieke Tabel van Elemente genoem, waar elke element voorgestel word met ‘n chemiese simbool. ‘n Volledige stel van al die chemiese elemente word in die Periodieke Tabel voor in die boek gegee. Die simbool vir ‘n element is dikwels net een letter van die Engelse naam. Indien daar meer as een element is wat met daardie letter begin, word dan twee letters van die naam gebruik. Die eerste letter is altyd ‘n hoofl etter en die tweede ‘n kleinletter. Kyk na die voorbeelde in die linkerkantste tabel hieronder.

Sommige elemente het egter onverwagte simbole. Dit is omdat hierdie elemente, wat oor baie jare bekend is, Latynse name het wat lank gelede aan hulle gegee is en waarvan die simbole van hierdie name afgelei is. Die reg-terkantste tabel hierbo toon ‘n paar voorbeelde.

‘n Element is ‘n suiwer stof wat nie deur chemiese metodes in eenvoudiger stowwe opgebreek kan word nie.

Element Simbool Element Latynse naam SimboolKoolstof C Koper cuprum CuKalsuim Ca Yster ferrum FeSwawel S Lood plumbum PbSilikon Si Goud aurum Au

‘n Verbinding is ‘n stof wat uit twee of meer verskillende atome bestaan en wat chemies sasasaamammma --gebind is in ‘n enkele stof.

VERBINDINGS Die atome in ‘n verbinding word altyd in dieselfde verhouding teenwoordig. Byvoorbeeld, die verhouding van waterstof en suurstof in water is 2:1. ‘n Kombinasie van chemiese simbole verteenwoordig ‘n verbinding, soos water (H2O), tafelsout (NaCl), suiker (C12H22O11) en koolstofdioksied (CO2).‘n Verbinding kan soms opgebreek word tot die elemente waaruit dit bestaan deur die verbinding te verhit of om ‘n elektriese stroom daardeur te stuur. Byvoorbeeld, elektrolise ontbind water (breek water op) tot waterstof en suurstof.

Gebruik van chromatografi e om die kleure in voedselkleursel of ink te skei.

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 11

MIKROSKOPIESE VOORSTELLING VAN ELEMENTE, VERBINDINGS EN MENGSELSDit is nie altyd moontlik om na ‘n stof te kyk en dan te besluit of dit ‘n suiwer stof of ‘n homogene mengsel en of dit ‘n element of verbinding is nie. Om ‘n besluit te kan maak is dit belangrik om te weet uit watter soort atome die verbinding bestaan en hoe hulle saamgebind is. Atome en molekule bepaal ‘n stof se mikroskopiese struktuur. Mikroskopiese struktuur impliseer nie dat ons die atome deur ‘n mikroskoop kan sien nie, maar dat ons ‘n prentjie in ons brein maak (voorstelling of gedagtebeeld) van hoe die atoom of molekulêre struktuur lyk.Die enigste elemente wat as enkele atome kan bestaan is die elemente van Groep 18 (Groep VIII): helium, argon, kripton, xenon en radon. Hierdie elemente word die edelgasse genoem. ‘n Diagram van ‘n mikroskopiese voor-stelling van ‘n edelgas word in Figuur (1) getoon. Die diagram toon dat die atome ver vanaf mekaar is. Dit is altyd waar vir gasse (tensy hulle onder druk verkeer).

Waterstof, suurstof, stikstof en die Groep 17 (Groep VII) elemente bestaan uit diatomiese molekule waarin twee van dieselfde atome saamgebind is: H2, O2, N2, F2, Cl2, I2, Br2, en I2. Al hierdie elemente is gasse by kamertemperatuur, behalwe broom, wat ‘n bruin vloeistof is en jodium, wat ‘n pers vaste stof is. ‘n Mikroskopiese voorstelling van die diatomiese molekule van ‘n gasagtige element word in Figuur (2) hierbo getoon.Figuur (3) toon ‘n mikroskopiese voorstelling van molekule van ‘n gasagtige verbinding waarin twee verskillende elemente saamgebind is om ‘n diatomiese molekuul te vorm, soos HCl of HBr.Mikroskopiese voorstellings van gasagtige mengsels van (a) elemente, (b) verbindings, en (c) ‘n element en ‘n verbinding word in Figuur (4) hieronder getoon.

Figuur 4 : Gasagtige mengsels van (a) elemente, (b) verbindings en (c) ‘n element en verbinding.

Aktiwiteit 3 SUIWER STOWWE: ELEMENTE EN VERBINDINGS

Figuur (1) ‘n Mikroskopiese voorstelling van ‘n edelgas.

Figuur (2) Diatomiese molekule van ‘n gasagtige element.

Figuur (3) Diatomiese molekule van‘n gasagtige verbinding.

(a) Elemente (b) Verbindings (c) Element en Verbinding

1. Wat is ‘n suiwer stof? _________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

2. Klassifi seer die volgende stowwe as ‘n mengsel of suiwer stof.

Stof Mengsel of suiwer stof2.1 suiker2.2 melk2.3 tee met melk2.4 glas2.5 multivitamine tablet2.6 aluminiumfoelie2.7 vlekvrye staal

Stof Mengsel of suiwer stof2.8 sout opgelos in water2.9 skottelgoedwater2.10 hout2.11 sodawater2.12 lug2.13 diamant2.14 groentesop

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]12

3. Noem twee kriteria wat gebruik kan word om te bepaal of ‘n stof suiwer is of nie.

_________________________________________________________________________________________

4. Onderskei tussen die smeltpunt en kookpunt van ‘n stof.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

3. Noem twee kriteria wat gebruik kan word om te bepaal of ‘n stof suiwer is of nie.

_________________________________________________________________________________________

4. Onderskei tussen die smeltpunt en kookpunt van ‘n stof.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Gebruik die inligting en teken ‘n grafi ek van volume in cm3 (die af-hanklike veranderlike dus op die y-as) teenoor tyd in minute (die onafhanklike veranderlike, op die x-as) om aan te toon hoeveelheid water vergader is. Benoem dit lyn A.

vergruisde ysmet soutvergruisde ys

Stof Mengsel of suiwer stof2.15 sement2.16 bloed2.17 kraanwater2.18 polistireen2.19 wyn

Stof Mengsel of suiwer stof2.20 gouderts2.21 kleurstowwe2.22 koperdraad2.23 bruismeel2.24 brons

5. “Die smelt- en kookpunte van suiwer stowwe is uniek.” Lewer kommentaar op die geldigheid van hierdie stelling.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

6. Watter uitwerking het onsuiwerhede op die smelt- en kookpunte van ‘n suiwer stof? Lig jou antwoord toe met behulp van ‘n voorbeeld.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

7. Tydens ‘n bespreking oor die gebruik van sout het twee leerders die volgende te kenne gegee: “Ys smelt vinniger as sout bygevoeg word.”Om hul voorspelling te toets het hulle die volgende eksperiment gedoen:Stap 1. Twee tregters is opgestel met versgruisde ys.

2. Tafelsout is op die ys in een tregter gegooi. 3. Water van die gesmelte ys word vergader. 4. Die volume water was elke minuut genoteer.

7.1 Noem een voorsorgmaatreël wat getref moet word in Stap 1 om dit ‘n billike toets te maak.

_____________________________________________________

_____________________________________________________

7.2 Die volume water wat vergader is vanaf die ys sonder bygevoegde sout word in die volgende tabel ge-gee.

Tyd (minute)

Volume watervergader (cm3)

1 22 43 74 95 116 14

StStofof MeMengngsesell ofof ssuiuiwewerr ststtstofofoffofofoStof Mengsel of suiwer stof2.15 sement2.16 bloed2.17 kraanwater2.18 polistireen2.19 wyn

StStofof MeMengngsesell ofof ssuiuiwewerr ststtstofofoffofofofStof Mengsel of suiwer stof2.20 gouderts2.21 kleurstowwe2.22 koperdraad2.23 bruismeel2.24 brons

vergruisde ysmet soutvergruisde ys

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 13

7.3 Die volume water wat in die tweede houer vergader is bewys dat die leerders se voorspelling korrek is. Teken ‘n ander grafi eklyn (op dieselfde assestelsel) om hierdie resultaat aan te toon. Benoem dit lyn B.

7.4 Hoekom smelt die ys baie vinniger as sout daarop gegooi word?

_____________________________________________________________________________________

7.5 Noem EEN nadeel vir die gebruik van sout op ysige paaie.

_____________________________________________________________________________________

8. Doen jou eie papier-chromotografi e.

(1) Kry die volgende bymekaar: beker, potlood, houer met water, fi ltreerpapier, kleurpenne wat wateroplosbaar is (bv. transparantpenne), Smarties of M&M’s.

(2) Trek ‘n lyn met die potlood op een van die fi ltreerpapiere (ongeveer 1cm vanaf die onderkant).(3) Maak ‘n kol met ‘n kleurpen op die potloodstreep. Of maak ‘n Smartie (M&M) nat en maak daarmee ‘n kol op

die podlood streep.(4) Gooi ‘n klein hoeveelheid water in die beker. Maak seker dat die water se vlak laag genoeg is sodat die kol

op die papier bokant die watervlak is.(5) Plaas die fi ltreerpapier versigtig in die water en maak seker dat dit vertikaal is. Heg die boonste punt van die

fi ltreerpapier aan ‘n potlood of glasstafi e vas wat bo op die beker rus(6) Laat staan die fi ltreerpapier vir ‘n paar uur en neem waar wat gebeur het.(7) Herhaal met ander kleur penne (Smarties of M&M).

8.1 Vir ‘n spesifi eke kleur pen (bv. swart) of Smartie/M&M (bv. bruin), hoeveel kleure is geskei? Noem die kleure.

_____________________________________________________________________________________

8.2 Wat dien as oplosmiddel vir die ink (kleursel)? _____________________________________________________________________________________

8.3 Hoekom het party inkpenne se ink (kleursel van Smarties/M&M’s) geskei? _____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]14

8.4 Hoekom het sekere kleure ‘n groter afstand beweeg?

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

8.5 Maak ‘n gevolgtrekking.

____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________

9.1 Verduidelik hoekom ‘n potlood eerder as ‘n ander skryfi nstrument gebruik is om die beginlyn te trek

____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________ 9.2 Watter lekker(s) bevat slegs ‘n enkele kleur kleurstof in sy kleursel (is ‘n suiwer stof)?

____________________________________________________________________________________

9.3 9.3.1 Hoe is die kleur vir die groen lekkers verkry?

______________________________________________________________________________

9.3.2 Bevat die groen lekkers toelaatbare of verbode kleurstowwe?

_______________________________________________________________________________

9.4 Watter besluit moet die voedselinspekteur maak oor die verkoop van hierdie lekkers? Verduidelik jou antwoord. _________________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

10. Die voedseletiket van ‘n gekonsentreerde vrugtekoeldrank word hier getoon.

10.1 Is die koeldrank ‘n suiwer stof of ‘n mengsel? Verduidelik jou antwoord. _________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

9. ‘n Jong kind ontwikkel ‘n uitslag elke keer wanneer hy ‘n pakkie lekkers eet van ‘n spesifi eke handelsnaam waarvan die lekkers intens gekleur is. Die plaaslike voedselinspekteur besluit om papier-chromatografi e te gebruik om die lekkers te toets vir die teenwoordigheid van verbode voedselkleurstowwe. Sy gebruik etanol as ‘n oplosmiddel.

Die chromatogram wat sy verkry het word langsaan getoon.

rooi geel blou groen rooilekker

geellekker

groenlekker

oranjelekker

rooi geel blou

toelaatbare voedsel-kleurstowwe

kleurstowwe uit dielekkers onttrek

verbode voedsel-kleurstowwe

potloodlyn

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 15

10.2 As voedseltegnoloog wil jy die suiwerheid van die kleursel in die kloeldrank toets. Stel ‘n geskikte metode voor. ____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________ 10.3 Beskryf hoe jy sal weet of die kleursel suiwer is of nie.

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

10.4 Noem een voordeel deur van gebruik te maak die metode in 10.2 genoem om onbekende komponente in ‘n mengsel te identifi seer.

_____________________________________________________________________________________

11 11.1 Verduidelik die term element.

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

11.2 Skryf die simbole en name van die eerste 20 elemente op die Periodieke Tabel neer. _____ ________________________________ _____ ________________________________________ _____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

_____ ________________________________ _____ ________________________________________

12. Vitamien B12 is ‘n wateroplosbare vitamien met ‘n belangrike rol in die normale funksionering van die brein en senuweestelsel, en vir die vorming van bloed.

12.1 Skryf die simbole en name neer van die elemente wat in Vitamien B12 voorkom.

______ _______________________________

______ _______________________________

______ _______________________________

______ _______________________________

______ _______________________________

12.2 Is Vitamien B12 ‘n element of ‘n verbinding? Verduidelik.

________________________________________________

________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________

C62H87N14O14PCo

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]16

13. Wat is ‘n verbinding?

________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________

14. Klassifi seer elk van die volgende homogene mengsels, heterogene mengsels, elemente of verbindings.

15. Kies uit die volgende lys die byskrif wat by elk van die prentjies hieronder sal pas en skryf dit onder die prentjie neer. Element Mengsel van verbindings Verbinding Mengsel van elemente en verbindings Mengsel van elemente Elke sirkel stel ‘n atoom voor. Elke verskillende kleur verteenwoordig ‘n verskillende soort atoom. Wanneer twee atome raak, is hulle saamgebind.

15.1 ________________________ 15.2 _________________________ 15.3 __________________________

15.4 ________________________ 15.5 _________________________ 15.6 __________________________

Stof Mengsel:homogeen/hetrogeen

Suwer stof: element/verbinding

14.1 Koolstofdioksied (droë ys)14.2 Grond14.3 Bad olie14.4 Melk14.5 Soutwater14.6 Grondboontjies en rosyne14.7 Kraanwater14.8 Petrol14.9 Staal14.10 Koperdraad14.11 Appelpastei14.12 Koeksoda14.13 Groentesop14.14 Suiker14.15 Gedistillerde water14.16 Ink14.17 Springmielies14.18 Pizza14.19 Blik met verskillende koekies14.20 Magnesium lint

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1] 17

15.7 _________________________ 15.8 __________________________ 15.9 __________________________

15.10 ________________________ 15.11 _________________________ 15.12_________________________

15.13 ________________________ 15.14 _________________________ 15.15______________________

16. Wanneer suiker sterk verhit word, breek dit op in water en koolstof. Die chemiese formule vir suiker is C12H22O11.

16.1 Wat is ‘n atoom? ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ 16.2 Hoeveel atome is daar altesaam in een suikermolekuul? ____________________________________________________________________________________ 16.3 Noem die elemente van die atome wat in suiker teenwoordig is neer. ____________________________________________________________________________________ 16.4 Is suiker ‘n verbinding of mengsel? ____________________________________________________________________________________ 16.5 Gee twee redes vir jou antwoord in Vraag 16.4.

____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ 16.6 Noem DRIE fi siese eienskappe van suiker. ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________

MATERIE EN MATERIALE [DEEL 1]18

Ons weet reeds dat suiwer stowwe volgens hulle samestelling as elemente of verbindings geklassifi seer kan word. Omdat verbindings ‘n samestelling van die simbole van twee of meer elemente is, word verbindings voorgestel deur die samestelling van die simbole van elemente wat daarin voorkom. Dit word ‘n chemiese formule genoem.Die formule van ‘n verbinding dui aan:- die elemente waaruit die verbinding saamgestel is.- die verhouding waarin die atome van die verskillende elemente verbind het om die verbinding te vorm.• H2O is die formule vir water. Dit bestaan uit waterstof- en suurstofatome wat in die verhouding 2:1 gebind is.

formule is H2O

2 waterstofatome 1 suurstofatoom water

• CO2 is die formule vir koolstofdioksied. Dit bestaan uit koolstof- en suurstofatome wat in die verhouding 1:2 gebind is.

formule is CO2

1 koolstofatoom 2 suurstofatome koolstofdioksied

• NH3 is die formule vir ammoniak. Dit bestaan uit waterstof- en stikstofatome wat in die verhouding 3:1 gebind is.

formule is NH3

1 stikstofatoom 3 waterstofatome

ammoniak

• CaO is die formule vir kalsiumoksied met 1 kalsiumatoom en 1 suurstofatoom.• CaSO4 is die formule van kalsiumsulfaat met 1 kalsiumatoom, 1 swawelatoom en 4 suurstofatome.• Ca(OH)2 is die formule vir kalsiumhidroksied met 1 kalsiumatoom, 2 suurstofatome en 2 waterstofatome. (Die 2 vermenigvuldig alles tussen hakies. Daar is dus 2 suurstofatome en 2 waterstofatome)• NH4NO3 is die formule vir ammoniumnitraat met 2 stikstofatome, 4 waterstofatome en 3 suurstofatome.

Daar is ‘n paar algmene reëls wat ons gebruik om verbindings te benoem.

NAME EN FORMULES VAN STOWWE

(1) Baie stowwe wat reeds bekend is oor baie jare, soos water (H2O) en ammoniak (NH3) het traddsonele name (gewone name).

(2) Wanneer daar slegs twee elemente in die formule is, sal die naam op -ied eindig.

(3) Die element wat links in die Periodieke Tabel is (gewoonlik die metaal) word eerste genoem wanneer die verbinding benoem word.

Voorbeeld: In natriumchloried (NaCl), is natrium (Na) links in die tabel, terwyl chloor (Cl) regs is. Daar is slegs twee simbole in die formule van NaCl, die naam, natriumchlo-ried, eindig op -ied.

(4) Voorvoegsels (woorde wat voor die element se naam kom) word gebruik om die verhouding aan te dui waarin die elemente in die verbinding voorkom.

Voorbeeld: In stikstofdioksied (NO2) is die verhouding van stikstof tot suurstof 2:1. Vir stikstofmonoksied (NO) is daar een stikstofatoom vir elke suurstofatoom.

(5) ‘n Verbinding kan poli-atomiese ione of meeratomige ione bevat. Vir poli-atomiese ione, wanneer ‘n metaal met suurstof verbind om ‘n negatiewe ioon te vorm, sal die naam op -aat of -iet eindig. Die ioon met meer suurstofatome eindig met -aat.

Voorbeeld: Magnesiumsulfaat (MgSO4) en magnesium-sulfiet (MgSO3).

(6) Metale van die oorgangslemente kan ione met verskillende positiewe ladings vorm. Die positiewe lading word dan aangedui deur ‘n Romeinse syfer tussen hakkies direk na die naam van die metaal.

Voorbeeld: Koper(II)chloried (CuCl2) en koper(III)chloried (CuCl3).

(7) Sure het gewoonlik waterstof (H) as eerste deel van hulle chemiese formules.

Voorbeeld: Soutsuur (HCl), salpetrsuur (HNO3) en swawelsuur (H2SO4).

(8) Die hidroksiede het ‘n hidroksied (-OH) aan die einde. Voorbeeld: Natriumhidroksied (NaOH) en kaliumhidroksied

(KOH)

Voorvoegsel BetekenisMono- EenDi- TweeTri- DrieTetra- Vier Penta- Vyf

Voorvoegsels