MTG Chemistry Afr

Mind the Gap Fisiese Wetenskap Deel 2 Chemie Studiegids Chemie k a p l 2 Die Mind the Gap-studiegidsreeks help jou om die sprong te maak deur hard te t e n s D e e Graad e We studeer om sukses in die Graad 12-eksamen te behaal. Fis i e s Hierdie publikasie mag nie verkoop word nie. Chemie 12 Studiegids © Kopiereg Departement van Basiese Onderwys www.education.gov.za Dié publikasie is gepubliseer met ’n Creative Commons Attribution NonCommercial ShareAlike-lisensie. Inbelsentrum 0800 202 933 Departement: Departement: Basiese Onderwys Basiese Onderwys REPUBLIEK VAN SUID-AFRIKA REPUBLIEK VAN SUID-AFRIKA

© Departement van Basiese Onderwys 2015 s e We t e nskap GRAAD Fis i e Deel 2 Che mie Studiegids 12 basiese onderwys Departement: Basiese Onderwys REPUBLIEK VAN SUID-AFRIKA

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Die inhoud mag nie verkoop of vir kommersiële doeleindes aangewend word nie. Kurrikulum- en Assesseringsbeleidsverklaring (KABV) Graad 12 Mind the Gap-studiegids vir Fisiese Wetenskap Deel 2: Chemie ISBN 978-1-4315-1937-8 Dié publikasie is gepubliseer met ’n Creative Commons Attribution NonCommercial ShareAlike-lisensie. Jy kan die inhoud gebruik, modifiseer, oplaai en aflaai, en ook met ander deel, maar slegs met toepaslike erkenning aan die Departement van Basiese Onderwys, die outeurs en die bydraers. As jy enige aanpassings aan die inhoud maak, moet die Departement van Basiese Onderwys daarvan in kennis gestel word. Die inhoud mag nie verkoop of vir kommersiële doeleindes aangewend word nie. Vir meer inligting oor die lisensievoorwaardes, besoek die webwerf: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/. Kopiereg © Departement van Basiese Onderwys 2015 Strubenstraat 222, Pretoria, Suid-Afrika Kontakpersoon: Dr Patricia Watson E-pos: watson.p@dbe.gov.za Tel: (012) 357 4502 http://www.education.gov.za Oproepsentrum: 0800202933 Eerste uitgawe, gepubliseer in 2012, vir die Hersiene Nasionale Kurrikulumverklaring (HNKV) Graad12 Mind the Gap-studiegidse vir Rekeningkunde, Ekonomie, Aardrykskunde en Lewenswetenskappe; die tweede uitgawe, gepubliseer in 2014, het die titels aangepas by die Kurrikulum- en Assesseringsbeleidsverklaring (KABV) en meer titels in 2015 tot die reeks toegevoeg, ingesluit die KABV Graad 12-Mind the Gap-studiegids vir Fisiese Wetenskap Deel 2: Chemie. ISBN 78-1-4315-1937-8 Mind the Gap-span: Projekbestuurder van reeks: Dr Patricia Watson Produksiekoördineerders: Lisa Treffry-Goatley en Radha Pillay Produksie-assistente: Nomathamsanqa Hlatshwayo en Motshabi Mondlane Outeurs: Fisiese Wetenskap: Mariaan Bester, Nkosinathi Michael Khathi, Karen Yvonne Kornet, Jenny Koster, Mosala Daniel Leburu, Karen Reynecke, Lerato Mabogatsu Mphachoe, Thabiso Precious Ndaba, Gilberto Izquierdo Rodriguez, Meshack Jabu Sithole, Kumar Kuttan Pillai Suresh en Sehubedu Jerry Tladi Vakkundige lesers: Morongwa Masemolo, Prof Mundslamo Fathuwani, Dr T.D.T Sedumedi, Veena Maharaj, John Ostrowick en Karen van Niekerk Proeflesers: John Ostrowick, Sehubedu en Angela Thomas Ontwerpers: Sonja McGonigle, Erika van Rooyen en Adam Rumball Illustreerders: Michele Dean, Vusi Malindi, Khosi Pholosa, John Ostrowick, Kenneth Tekane Omslagontwerp: Alastair Findlay Afrikaanse vertaler: Marga Vos en Johan Steenkamp Werkswinkel- en IT-ondersteuning op perseel: Wayne Cussons Spesiale dank aan Denzil Hollis, Hoof Uitvoerende Beampte van Winning Teams, vir die organisasie se vakkundige kennis en werkswinkelondersteuning. Winning Teams se bordspel-fasiliteerders: Mantse Khoza en Sue Jobson

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Ministeriële voorwoord Die Departement van Basiese Onderwys is verheug om die tweede uitgawe van die Mind the Gap-studiegidsreeks vir Graad 12-leerders bekend te stel. Die studiegidse is ’n voortsetting van die Departement van Basiese Onderwys se innoverende en toegewyde poging om die akademiese prestasie van Graad 12-kandidate in die Nasionale Senior Sertfikaat- (NSS) eksamen te verbeter. Die studiegidse is geskryf deur ’n span vakkundiges wat bestaan uit onderwysers, eksaminators, moderators, vakadviseurs en vak-koördineerders. Navorsing wat in 2012 begin het, toon dat die Mind the Gap-reeks sonder twyfel ’n positiewe bydrae tot prestasieverbetering gelewer het. Dit is my vurige wens dat die Mind the Gap-studiegidse sal verseker dat geen leerder agtergelaat word nie, veral in die lig van vooruitstrewing tydens die viering van 20 jaar van demokrasie. Matsie Angelina Motshekga, LP Die tweede uitgawes van Mind the Gap is in ooreenstemming met die 2014 Minister van Basiese Onderwys Kurrikulum en Assesseringbeleidsverklaring (KABV). Dit beteken die skrywers het die Nasionale Beleid van toepassing op die program, en bevordering en protokol vir assessering van die Nasionale Kurrikulumverklaring vir Graad 12 in 2014 in ag geneem. Die Mind the Gap-studiegidsreeks spruit deels voort uit die 2013 Nasionale Diagnostiese verslag oor leerderprestasie en is ook gebaseer op die Graad 12-eksamineringsriglyne. Elk van die Mind the Gap-studiegidse verskaf omskrywings van basiese terminologie en eenvoudige verduidelikings en voorbeelde van tipiese vrae wat leerders in die eksamen kan verwag. Voorgestelde antwoorde is ook ingesluit om leerders te help om beter te verstaan. Leerders word ook verwys na spesifieke vrae in vorige nasionale eksamenvraestelle en eksamenmemorandums wat op die Departement se webwerf beskikbaar is by www.education.gov.za. Die KABV-uitgawes sluit in Rekeningkunde, Ekonomie, Geografie, Lewenswetenskappe, Wiskunde, Wiskundige Geletterdheid en Fisiese Wetenskappe. Die reeks is in Engels en Afrikaans gepubliseer. Daar is ook nege Engels Eerste Addisionele Taal-studiegidse. Dit sluit in EFAL Paper 1 (Language); EFAL Paper 3 (Writing) en ’n studiegids vir elk van die voorgeskrewe litaratuurstudies vir Graad 12. Dit sluit in Short Stories, Poetry, To Kill a Mockingbird, A Grain of Wheat, Lord of the Flies, Nothing but the Truth en Romeo and Juliet. (Onthou asseblief wanneer jy vir die EFAL Paper 2 voorberei, dat jy net die voorgeskrewe werke wat jy in die EFAL-klasse op skool behandel het, moet bestudeer.) Die studiegidse is doelmatig saamgestel om leerders wat onderpresteer as gevolg van te min blootstelling aan die inhoudsvereiste van die kurrikulum te ondersteun, en om die gaping tussen slaag en druip te oorkom deur leemtes in die leerders se kennis van algemene konsepte te oorbrug, sodat leerders kan slaag. Al wat nou nodig is, is dat ons Graad 12-leerders soveel moontlik tyd gebruik om toegewyd voor te berei vir die eksamens. Leerders, maak ons trots – studeer hard. Ons wens julle alle sterkte toe met julle Graad 12-eksamens. _______________________________ Matsie Angelina Motshekga, LP Minister van Basiese Onderwys 2015

© Departement van Basiese Onderwys 2015

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Inhoud Beste Graad 12-leerder..............................................................viii Hoe om hierdie studiegids te gebruik........................................ ix Top 10 studiewenke. ..................................................................... x Geheuerympies. ............................................................................xi Geheuekaarte...............................................................................xii Op eksamendag..........................................................................xiii Sleutelwoorde wat jou help om vrae te beantwoord............. xiv Woordelys...................................................................................... xv Algemene terme........................................................................... xv Tegniese terme.......................................................................... xviii Die wiskundige vaardighede wat jy nodig het. ................... xxxiv Bronnebladsye ............................................................................xlii Formules ..................................................................................... xliv Standaard reduksiepotensiale.................................................. xlv Eenheid 1: Organiese bindings en makromolekule. ............... 1 1.1 Organiese bindings. ..................................................................... 1 1.2 Fisiese eienskappe en struktuur............................................... 15 1.3 Fisiese eienskappe van organiese bindings. ........................... 18 1.4 Faktore wat die fisiese eienskappe van organiese bindings beïnvloed. .................................................. 19 1.5 Soliede stowwe, vloeistowwe en gasse. ................................... 24 1.6 Chemiese eienskappe van organiese bindings. ...................... 25 1.7 Reaksies van organiese bindings. ............................................ 29 1.8 Reaksies van verskillende homoloë-reekse............................. 31 1.9 Skep van een koolwaterstof van ’n ander een......................... 37 1.10 Plastieke en polimere. ............................................................... 40 1.11 Plastieke en besoedeling........................................................... 46 Eenheid 2: Tempo en omvang van reaksies. .......................... 49 2.1 Opsomming. ............................................................................... 49 2.2 Energieveranderinge tydens chemiese reaksies. .................... 49 2.3 Aktiveringsenergie en die geaktiveerde kompleks. ................. 50 2.4 Katalisators. ............................................................................... 50 2.5 Energieveranderinge gedurende chemiese reaksies: ∆H....... 50 2.6 Endotermiese en eksotermiese reaksies................................. 51 2.7 Reaksietempo’s.......................................................................... 54 2.8 Faktore wat reaksietempo beïnvloed........................................ 55 © Departement van Basiese Onderwys 2015 INHOUD v Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 2.9 Die Botsingsteorie...................................................................... 55 2.10 Die meganisme van reaksies.................................................... 56 2.11 Metingstempo’s van reaksies. .................................................. 59 Eenheid 3: Chemiese ewewig. ..................................................78 3.1 Opsomming. ............................................................................... 78 3.2 Sleutelkonsepte. ........................................................................ 78 3.3 Faktore wat chemiese ewewigsposisie beïnvloed. .................. 82 3.4 Le Châtelier se Beginsel. ........................................................... 82 3.5 Die ewewigskonstante (Kc) (Die Wet van massa-aksie)........... 90 3.6 Interpretasie van grafieke vir chemiese sisteme in dinamiese ewewig....................................................................103 3.7 Toepassing van ewewigsbeginsels in die chemiese nywerheid.................................................................................. 117 Eenheid 4: Sure en basisse. ....................................................122 4.1 Opsomming. .............................................................................122 4.2 Eienskappe van sure en basisse. ........................................... 124 4.3 Algemene sure. ........................................................................125 4.4 Algemene basisse....................................................................126 4.5 Mono- en poliprotiese sure...................................................... 127 4.6 Gekonjugeerde suur-basispare............................................... 127 4.7 Amfoliet (amfiprotiese) stowwe. .............................................. 131 4.8 Southidrolise. ...........................................................................132 4.9 Suur-basisindikators. ...............................................................134 4.10 Suur-basistitrasies (volumetriese analise)............................. 137 4.11 Berei ’n standaardoplossing voor. .......................................... 137 4.12 Verdunning van oplossings......................................................139 4.13 Suur-basistritrasieberekeninge...............................................140 4.14 Die Ewewigskonstante (Kc) (Die Wet van Massa-aksie). .......144 4.15 Ka en Kb waardes......................................................................145 4.16 Die verhouding tussen Ka en Kb vir ’n vaste stof....................146 4.17 Outo-ionisasie van water. ........................................................ 147 4.18 Ewewigskonstante vir water (Kw)............................................. 147 4.19 Die pH-skaal. ............................................................................ 147 4.20 pH Berekeninge vir sterk sure en basisse..............................149 4.21 Opsomming: Sterk en swak sure en basisse. ........................150 4.22 Opsomming: Gekonsentreerde en verdunde sure en basisse...................................................................................... 151 Eenheid 5: Elektrochemie........................................................155 5.1 Opsomming. .............................................................................155 5.2 Sleutelkonsepte: Definisies en terminologie..........................155 5.3 Elektrochemiese selle.............................................................. 157 5.4 Elektrolitiese selle....................................................................159 5.5 Toepassing van elektrolise. ..................................................... 161 5.6 Voltaïese (Galvaniese) selle. ...................................................169 5.7 Selnotasie................................................................................. 171 5.8 Standaard elektrodepotensiale............................................... 173 vi INHOUD  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 5.9 Die standaard waterstofelektrode. ......................................... 178 5.10 Die emk van ’n elektrochemiese sel.......................................180 Eenheid 6: Die chloor-alkali-industrie....................................193 6.1 Opsomming. .............................................................................193 6.2 Definisies en terminologie.......................................................194 6.3 Die chloor-alkali-industrie – reagense en produkte...............195 6.4 Die chloor-alkali-industrie – nywwerheidsprosesse...............196 Eenheid 7: Die kunsmis-industrie...........................................202 7.1 Voedingstowwe wat plante nodig het......................................202 7.2 Funksies en bronne van die primêre minerale voedingstowwe.........................................................................203 7.3 Die industriële vervaardiging van kunsmis. ...........................206 7.4 Vloeidiagram: Die industriële vervaardiging van kunsmis. ... 207 7.5 N:P:K kunsmis.......................................................................... 210 7.6 Oormatige gebruik van kunsmis en die omgewing................ 213 7.7 Alternatiewe vir anorganiese kunsmis.................................... 215 © Departement van Basiese Onderwys 2015 INHOUD vii Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Ons is oortuig daarvan dat Beste Graad 12-leerder hierdie Mind the Gap- Hierdie Mind the Gap-studiegids is ontwerp om jou met jou voorbereiding studiegids jou kan help om goed voor te berei vir die eindeksamen in KABV Gr. 12 te help. sodat jy die eindeksamen sal slaag. Hierdie studiegids dek NIE die totale kurrikulum nie, maar fokus op die kernkonsepte van elk van die kennisareas en wys jou in watter areas jy maklik punte kan verdien. Jy moet deur die studiegids werk om jou kennis te verbeter, jou swakpunte te identifiseer en jou eie foute te korrigeer. Om ’n goeie slaagsyfer te verseker, beveel ons aan dat jy jou handboek en klasnotas gebruik om self deur die ander seksies van die kurrikulum te werk. Oorsig van die Graad 12-eksamen Elk van die TWEE eksamenvraestelle aan die einde van die jaar sal bestaan uit die volgende onderwerpe: Kognitiewe Beskrywing Vraestel 2 vlak (Chemie) 1 Onthou/Herroep 15% 2 Verstaan/Begryp 40% 3 Toepassing en analisering 35% 4 Evaluering en skepping (sintese) 10% Vraestel Tipe vrae Duur Totaal Datum Nasiening Chemie 10 multi-keuse 2 vrae – 20 punte 3 ure 150 Oktober/November Ekstern Gestruktureerde – vrae – 130 punte Vraestel 2: Chemie-fokus Inhoud Punte Totaal Duur Weging van kognitiewe vlakke Chemiese verandering 84 150 3 ure 15 40 35 10 punte viii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Hoe om hierdie studiegids te Let op vir hierdie ikone in die studiegids. gebruik Hierdie studiegids dek slegs sekere aspekte van die verskillende temas van die KABV Graad 12-kurrikulum in die volgorde waarin dit gewoonlik deur die jaar onderrig word. Die geselekteerde aspekte van elke tema word soos volg aangebied: PAY SPECIAL ATTENTION • ’n Verduideliking van terme en konsepte; NB NB • Uitgewerkte voorbeelde om te verduidelik en te demonstreer; • Aktiwiteite met vrae wat jy moet beantwoord, enPAY SPECIAL ATTENTION • Antwoorde wat jou in staat stel om jouNB werk te kontroleer. NB HINT! wenk Wenke om jou te help om ’n konsep te Skenk spesiale Uitgewerkte bv. PAY SPECIAL ATTENTION HINT! EG - worked examples NB NB onthou of om jou te aandag wenk lei om probleme op voorbeelde te los HINT! exams wenk Stapsgewyse bv. EG - worked examples Verwys jou na vorige Aktiwiteite met vrae wat jy moet instruksies eksamenvraestelle beantwoord bv. EG - worked examples exams activity ACTIVITIES boy and girl-left and exams • Die aktiwiteite is op tipiese eksamenvrae gebaseer. Maak die right of page Gebruik hierdie antwoorde toe en beantwoord eers die vraag op jou eie. Kontroleer activity studiegids as ’n werkboek. dan jou antwoorde. Beloon jouself vir die dinge wat jy reg doen. As jy activity Maak notas, teken prente enige verkeerde antwoorde het, maak seker dat jy verstaanACTIVITIES waarom boy en lig belangrike konsepte met ’n merkpen uit. dit verkeerd is voordat jy met die volgende afdeling aangaan. activity and girl-left and right of page comment comment • Die wiskundige begrippe, in besonder algebra en grafieke, wat jy ACTIVITIES boy and girl-left and activity Step by step moet ken, word in hierdie inleidende bladsye hanteer. Dit is kritiese right of page activity vaardighede wat jy sal benodig vir enige vak waarin wiskundige toepassings gebruik word. Maak dus seker dat jy die inhoud van hierdie bladsye ten volle begryp voor jy verder gaan. comment comment • Besoek www.education.gov.za en laai vorige comment comment eksamenvraestelle Step by step af vir jou om mee te oefen. Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING ix Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Top 10 studiewenke 1. Hou al die skryfbehoeftes wat jy nodig het om te studeer, soos penne, potlode, glanspenne en papier, ensovoorts, byderhand. Probeer hierdie wenke om die leerproses te vergemaklik 2. Wees positief. Maak seker dat jou brein die inligting vaslê deur jouself voortdurend te herinner hoe belangrik dit is om die werk te onthou en die punte te kry. 3. Stap nou en dan buite rond. ’n Verandering van omgewing sal jou leervermoë stimuleer. Jy sal verbaas wees hoeveel meer jy inneem nadat jy ’n bietjie vars lug geskep het. 4. Deel jou leertyd in hanteerbare eenhede op. As jy probeer om alles op een slag te leer, sal dit net jou brein moeg, ongefokus en angstig maak. 5. Hou jou studietye kort maar effektief, en beloon jouself met kort, konstruktiewe ruspouses. 6. Verduidelik die konsepte wat jy geleer het aan enigeen wat bereid is om te luister. Dit kan dalk aan die begin vreemd voel, maar dit is beslis die moeite werd om jou hersieningsnotas hardop te lees. 7. Prente en verskillende kleure help jou brein om te leer. Gebruik dit oral waar jy kan. 8. Volstaan met die leerareas wat jy goed ken, en fokus jou breinkrag op die afdelings wat jy sukkel om te onthou. 9. Herhaling is die sleutel om die werk wat jy ken, te onthou. Hou die pas vol en moenie opgee nie. 10. Slaap elke nag ten minste 8 uur lank, eet gesond en drink baie water – dit is alles belangrike dinge wat jy kan doen om jou brein te ondersteun. Voorbereiding vir die eksamen is amper soos harde fisiese oefening, en daarom moet jy fisies voorbereid wees. As jy dit nie eenvoudig kan verduidelik nie, verstaan jy dit nog nie goed genoeg nie. Albert Einstein x INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Geheuerympies ’n Geheuerympie is ’n nuttige tegniek om inligting wat moeilik is om te onthou, in jou geheue vas te lê. Hier is die mees nuttige geheuerympie vir Wiskunde, Wiskundige Geletterdheid en Fisiese Wetenskappe: HODMOA: H – Hakies O – Orde: magte, wortel, ens. D – Deel Geheuerympies kodeer inligting en maak dit makliker om dit te onthou. M– Maal O – Optel A – Aftrek Jy sal regdeur die studiegids nog geheuerympies teëkom om inligting mee te onthou. Hoe meer kreatief jy is en jou ‘kodes’ koppel aan bekende dinge, hoe nuttiger sal jou geheuerympies wees. Opvoeding help ’n mens om nie deur vreemde situasies bedreigd te voel nie. Maya Angelou © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xi Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Breinkaarte Verskeie breinkaarte (ook genoem geheuekaarte) is ingesluit in die Mind the Gap- studiegidse wat die werk in sommige afdelings opsom. PIER draai dwars verbind idees TAKK PA E middel NAAM verskillende kleure BREINKAART IDEES REELS prent W E OO geniet! NT RD sleute l PRE E skryf op oral! lyn Breinkaarte werk omdat dit inligting wat ons moet leer aanbied op dieselfde wyse as waarop ons brein die inligting ‘sien’. Terwyl jy die breinkaarte in hierdie studiegids bestudeer, kan jy prente vir elke vertakking byvoeg om jou te help om die inhoud te onthou. Ontwikkel jou eie breinkaarte soos wat jy elke afdeling voltooi. Hoe om jou eie breinkaart te ontwikkel: 1. Draai die vel papier dwars sodat jou breinkaart in alle rigtings kan uitsprei. 2. Besluit op ’n beskrywende naam vir die breinkaart wat die inligting wat jy daarop gaan plaas, bondig saamvat. Plasing van notas op ’n breinkaart 3. Skryf die naam in die middel en teken ’n sirkel, borrel of raam maak hulle meer rondom die naam. interessant en 4. Skryf net sleutelwoorde op die sytakke neer, nie volsinne nie. Hou dit makliker om te kort en kragtig. onthou. 5. Elke tak moet ’n ander idee toon. Gebruik ’n ander kleur pen vir elke idee. Verbind die inligting wat saamhoort. Dit sal jou help om die konsepte in te skerp en te verstaan. 6. Geniet dit om prente by te voeg net waar jy kan; dit maak nie saak as jy nie goed kan teken nie. xii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Op eksamendag 1. Sorg dat jy al die skryfbehoeftes vir jou eksamen byderhand het, byvoorbeeld pen, potlood, uitveër, liniaal en sakrekenaar (met vars batterye). Bring ook jou ID-dokument en eksamentoelatingsbrief. 2. Wees betyds, arriveer ten minste ’n uur voordat die eksamen begin by die eksamenlokaal. 3. Gaan toilet toe voordat jy die eksamenlokaal binnegaan. Jy wil nie waardevolle tyd verloor deur gedurende die eksamen die lokaal te moet verlaat nie. 4. Gebruik die tien minute leestyd om die instruksies noukeurig deur te lees. Dit help jou om die inligting in jou brein te ‘ontsluit’. Begin met die maklikste vraag om jou denkprosesse aan die gang te sit. 5. Breek die vraag in kleiner dele op om seker te maak jy verstaan presies wat gevra word. As jy die vraag nie behoorlik beantwoord nie, sal jy nie punte daarvoor kry nie. Kyk na die sleutelwoorde in die vraag vir riglyne oor hoe jy dit moet beantwoord. Sien die volgende bladsye van die studiegids vir lyste van sleutelwoorde. 6. Probeer om al die vrae te beantwoord. Elke vraag het sekere maklike punte; maak dus seker jy doen ten minste ’n deel van elke vraag in die eksamen. 7. Moenie paniekerig raak nie, selfs al lyk die vraag aanvanklik STERKTE! moeilik. Dit sal wel verband hou met iets wat jy geleer het. Vind die verband. 8. Bestuur jou tyd versigtig. Moenie tyd mors met vrae waaroor jy onseker is nie. Beweeg aan en kom terug as die tyd dit toelaat. Doen eerste die vrae waarvan jy die antwoorde ken. 9. Skryf groot en duidelik. Jy sal meer punte kry as die nasiener jou antwoord maklik kan lees. Toon jou bewerkings tussen hakies, soos in hierdie studiegids voorgestel word. 10. Kyk na waardes – hoeveel punte aan elke antwoord toegeken word. Die regmerkies in hierdie studiegids se antwoorde gee jou ’n riglyn van hoe punte toegeken word. Moet nie meer of minder inligting gee as wat vereis word nie. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xiii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Sleutelwoorde wat jou help om vrae te beantwoord Dit is belangrik om die aksiewoorde (die woorde wat jou sê wat om te doen) te identifiseer en te begryp sodat jy presies weet wat die eksaminator verwag. Gebruik die verduidelikings in die tabel as riglyn wanneer jy vrae beantwoord. Vraagwoord Wat van jou verwag word Analiseer Verdeel; ondersoek en interpreteer Benaming Identifiseer op ’n diagram of skets Benoem Gee die naam (naamwoord) van iets Bepaal Om iets te bereken, of ’n antwoord te vind deur gegewens te ondersoek Bereken Dit beteken ’n numeriese antwoord word verwag – gewoonlik moet jy bewerking toon, veral wanneer twee of meer stappe gevolg word Bespreek Oorweeg alle inligting en kom tot ’n gevolgtrekking Definieer Gee ’n kort en duidelike omskrywing Differensieer Gebruik verskille om kategorieë te kwalifiseer Identifiseer Noem die essensiële kenmerke GEE SPESIALE AANDAG Klassifiseer Groepeer dinge gebaseer op soortgelyke kenmerke Lys Stel ’n lys items sonder enige addisionele besonderhede saam Omskryf Beskryf in woorde (gebruik diagramme waar toepaslik) OMKRING die die hoof kenmerke van ’n struktuur/proses/fenomeen/ aksiewoord en onderstreep ondersoek enige ander belangrike Stel voor Bied ’n verduideliking of ’n oplossing aan sleutelwoorde in die eksamenvraag. Hierdie Stel Skryf die inligting sonder ’n bespreking neer woorde sê jou presies wat gevra word. Tabuleer Stel ’n tabel op en dui die antwoorde as direkte pare aan Verduidelik Maak duidelik, interpreteer, sit uiteen Vergelyk Lig uit of toon ooreenkomste en verskille tussen goed, konsepte of fenomene Vermeld Verwys na relevante punte xiv INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Woordelys B Die woordelys hieronder bevat al die moeilike Beginsel Basiese riglyn waarvolgens woorde wat in Mind the Gap-Wiskunde, -Wiskundige iemand leef en optree. Geletterdheid en -Fisiese Wetenskappe gebruik Bekom Kry. word. Ons stel voor dat jy die lys ’n paar keer Bepaal Uitwerk, gewoonlik met deurgaan en seker maak dat jy elke term verstaan. eksperiment of berekening. Maak ’n regmerk langs elke term wat jy verstaan Bevinding Resultaat van ’n eksperiment of sodat jy weer aandag aan die ongemerktes kan berekening. gee. Bewerkstellig Uitvoer, in werking stel. SLEUTEL Bots Om in iets vas te beweeg. Afkorting Betekenis (afk.)) afkorting D (bnw.) byvoeglike naamwoord: beskrywende woord soos ‘groot’ Data Inligting, informasie. (bw.) bywoord: beskrywende woord vir werkwoord, soos ‘vinnig’ Definieer Met woorde omskryf. (ekv.) enkelvoud, een van Definisie Die term vir dit wat gedefinieer word. (mv.) meervoud: meer as een van Diskreet Versigtig, beleefd; apart. (nw.) naamwoord: benamingswoord soos ‘persoon’ E (voors.) voorsetsel: ’n woord wat plek of posisie beskryf, soos ‘op’, ‘by’ (ww.) werkwoord: doen- of aksiewoord Effek Resultaat. soos ‘loop’ Eksklusief Uitsluiting van ander dinge; gereserveer vir een person of Algemene terme groep. Term Betekenis F A Fabriek Waar goedere vervaardig of Aandui Iets aantoon, bv. spore. aanmekaar gesit word. Aanvaar Saamstem, ja sê vir, iets verdra. Faktor ’n Omstandigheid, feit of invloed wat bydra tot ’n resultaat. Aanvanklik Eerste. Familielid Bloedverwant. Affekteer Verskil maak, emosies aantas. Nie verwar met effek. Sien ‘effek’. Fenomeen Verskynsel; buitengewone gebeurtenis. Afkort Korter maak. Formaat Uitleg of patroon,soms ook Aflei Met beredenering tot ’n grootheid (afmetings). gevolgtrekking kom. Afleiding Gevolgtrekking. G Aflewer Om te bring en te oorhandig. Agtereenvolgend Een na die ander sonder Gelyktydig Op dieselfde tyd. onderbreking. Gevaar Iets wat skade kan doen. Analiseer Iets in besonderhede ondersoek. Globaal Regoor die wêreld. Anti- Teen iets wees, bv. anti-rassisme. Grootheid Die omvang van iets: oppervlak, Arbitrêr Ewekansig gebaseer; oningeperk probleem, heelal. en outokraties. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xv Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 H N Heterogeen Ongelyksoortigheid. Naastenby Amper, nie perfek nie, min of Hipotese ’n Teorie of veronderstelling. meer. Hipoteties Teoreties, wag op verdere Negeerbaar Klein en onbelangrik, kan duidelikheid. geïgnoreer word. Homogeen Gelyksoortig. Numeries Hou verband met syfers, volgorde. Hoof Belangrikste. O I Omgekeerd Die teenoorgestelde. Identifiseer Iets of iemand herken, uitken of Omvang Hoe groot of baie; area gedek. eien. Onderskeidelik In volgorde, soos genoem, Illustreer ’n Voorbeeld gee van wat bedoel repektiewelik. word; teken. Ondersoek Bestudeer, navorsing doen. Impliseer Skimp, sonder om reguit te sê wat Onvoldoende Nie genoeg nie. bedoel word. Ooglopend Duidelik, soos iets voorkom. Inisieer Aksie van iets begin; iemand Oorsaak Rede vir iets wat gebeur het. toelaat tot ’n organisasie. Oorsaaklikheid Verband van oorsaak en gevolg. Oorsig Algemene siening, ondersoek; K verskeie opsies. Oorskrei Verder gegaan as toepaslik. Kategorie Groep goed. Oorvloedig Meer as genoeg. Kompleks Bestaan uit verskillende dele; nie Oorweeg Iets bedink. maklik verstaanbaar. Opereer Werk, aandryf, beheer. Komponent ’n Deel; onderdeel. Oplos Iets finaliseer, tot ’n Kontras Die verskil tussen twee goed wat gevolgtrekking bring, duidelik met mekaar vergelyk word. maak. Kwaliteit Standaard van iets gemeet teen Optimaal Beste; voordeligste. iets soortgelyks; karakter van mense. Optimum Toppunt. Kwessies ’n Probleem of debatteerbare punt. P L Prinsipaal Skoolhoof; ook volmaggewer, vernaamste punt. Langsaan Langs iets. Rekenskap gee Verduidelik hoekom. Ligging Plek. R M Rekordhouding Iets aanteken vir latere gebruik of verwysing. Makroskopies Groot genoeg om met blote oog te sien. Relatief In verhouding tot iets anders, in vergelyking. Manipuleer Hanteer, behandel, knoei, oneerlik beïnvloed. Respekteer Met agting, eerbied, bejeën. Menigte Baie. Mikroskopies Te klein om met blote oog te sien. xvi INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 S Voorbeeld ’n Goeie of tipiese iets. Voorberei Regmaak voor ’n gebeurtenis; Saamstel Verskillende onderdele bymekaar dinge bymekaar kry. bring. Voorkom Blyk te wees; gebeur. Strem Benadeel of verswak. Voorsien Beskikbaar stel vir gebruik. Surplus Meer as nodig. Voorvoegsel Lettergreep wat self nie ’n woord is nie, maar saam met ’n woord gevoeg, ’n nuwe betekenis vorm, T bv. prehistories. Vrygestel Onthef word van belasting of ’n Teenreaksie Optrede teen iets om dit te stop. plig. Teenwerk Optree teen iets om dit te stop. Tendens Neighing, geneigdheid, gewoonte. W Tersiêr Derde vlak. Toestand Omstandigheid waarin iets is. Waarneem Kyk na, raaksien. Waterlewend Groei of leef in water. U Wederkerig Iets gee of doen in reaksie. Uitgesluit Nie ingesluit. Uitruilbaar Kan omgeruil word met iets anders. Tegniese Uitskiet Iets met geweld uitforseer; uitgooi. Uitsluitlik Slegs, niks of niemand anders terminologie ingesluit nie. A Uniform Voorgeskrewe kleredrag, bv. soldate, verpleegsters; bnw.: gelykvormig, met dieselfde vorm, Aanduider Chemie: ’n stof wat gebruik word algemeen geldend. om pH-vlakke te toets, en wat van Universeel Oraloor gevind, toepaslik en waar. kleur verander na gelang van die pH. Sien ‘suur’, ‘basis’, ‘pH’. Aantrek Om iets nader te bring. V Absorpsie Proses van iets inneem, opsuig. Vas Nie beweegbaar nie. Aërosol ’n Oplossing van stowwe in lug of ’n ander gas, bv. in ’n Vasstel Bewys, iets ondersoek en seker aërosolkannetjie. maak. Affiniteit Hou van iets; aantrekking tot iets; Veelvuldig Baie. tendens om met iets te reageer Verbinding Wanneer twee of meer dinge (chemies). Sien ‘paraffien’. bymekaar kom by dieselfde punt. Afhang Deur iets beheer of bepaal word; Verifieer Bewys as waar, bevestig. nodigheid dat iets anders eers Verkry Kry, bekom. moet bestaan of gebeur. Verloop Wat verbygegaan het, bv. tyd. Afhanklike ’n Veranderlike waarvan die Veroorsaak Iets wat iets anders laat gebeur. veranderlike waarde afhanklik is van ’n ander veranderlike, dit wat uit Versus Teen, afk.: ‘vs’ of ‘v’. ’n eksperiment voorkom, die Verteenwoordig Namens iets of iemand optree of effek, die resultate. Sien ook praat; beeld van iets. ‘onafhanklike veranderlike’ Vertoon Wys, uitgestal. en ‘kontrole afhanklike’. Die afhanklike veranderlike het Vice versa Omgekeerd. waardes wat afhang van die Vind Ontdek of bepaal. onafhanklike veranderlike en ons Voldoende Genoeg. stip dit op die vertikale as. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xvii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Aktiveer Proses van aktivering. Amfiliet ’n Stof wat ’n suur of ’n basis kan ‘Aktiveringsenergie’, die benodigde wees. Sien ‘suur’, ‘basis’. energie om ’n geaktiveerde Amfiprotiek Sien ‘amfiliet’. kompleks te skep. Ammoniak NH3. Aktivering In werking stel. Chemie: Iets verskuif in ’n onstabiele hoër- Ammonium NH4+, kom voor as ’n katioon of energievlak of toestand in. as deel van ’n sout. Sien ‘sout’ en Gewoonlik ‘geaktiveerde ‘katioon’. kompleks’, die kombinasie van Anioon ’n Negatiewe ioon. Sien ‘katioon’, reaktanse net voor hulle produkte ‘ioon’. word. Sien ‘reaktans’, ‘reagens’, Anode Die negatiewe elektrode (pool) ‘produk’. van ’n sel of stroomverskaffer, Aldehied Enige organiese molekuul die positiewe elektrode van wat -CHO bevat, gevorm deur ’n elektrolitiese sisteem, trek oksiderende alkohole. Sien negatiewe ione aan. Sien ‘alkohol’ en ‘organies’. ‘elektrode’, ‘katode’. Alge ’n Waterlewende plant sonder blare, Anorganies Wat nie koolstof bevat nie; stingels of wortels. mineraal. Uitsonderings is C, CO, Algebra ’n Wiskundige sisteem waar CO2, wat hoewel hulle koolstof onbekende getalle deur letters bevat, nie as organies beskou voorgestel word en wat gebruik word nie omdat hulle geproduseer word om komplekse berekenings kan word gedurende anorganiese volgens sekere reëls te doen. chemiese reaksies. Alkali Sien ‘basis’. Apparaat Toerusting, deel van ’n wetenskaplike eksperiment. Alkaan ’n Organiese molekuul, verbinding of stof wat slegs enkelverbindings Arrhenius Arrhenius se teorie van sure en tussen koolstowwe bevat. Sien basisse: dat sure H+ of H3O+ in ‘organies’. water produseer, en basisse produseer OH-.Sien ‘Brønsted- Alkeen ’n Onversadigde organiese Lowry’. molekuul, verbinding of stof wat minstens een dubbelverbinding As ’n Lyn waarop punte gestip kan tussen koolstowwe bevat. Sien word en wat aandui hoe ver dit van ‘organies’ en ‘onversadigde’. ’n sentrale punt (die oorsprong) af is. Sien ‘oorsprong’. ‘Vertikale as’ Alkiel ’n Voorvoegsel wat aandui dat of ‘y-as’ verwys na hoe hoog (of die woord daaraan geheg ’n hoe laag) ’n punt bo of onder die alkielgroep is, deur verwydering oorsprong is. ‘Horisontale as’ of ‘x- van een waterstofatoom uit die as’ verwys na hoe ver regs of links alkaan. ’n punt van die oorsprong is. Alkohol In algemene gebruik, etanol Asbes Vuurbestande, veselagtige stof wat C2H5OH. Tegnies, enige organiese silikoon bevat en aangewend word stof of molekuul wat ’n -OH-groep vir vuurwering. bevat. Sien ‘organies’. Asbestosis Longsiekte as gevolg van Alkyn ’n Onversadigde organiese inaseming van asbesvesels, kan molekuul, verbinding of stof wat tot kanker lei. minstens een driedubbelverbinding tussen koolstowwe bevat. Sien Asetileen C2H2. Word in sweispype gebruik. ‘organies’ en ‘onversadigde’. Sien ‘alkeen’ Amalgaam Gewone gebruik: ’n Mengsel. In Asetoon Propanoon. CH3COCH3; die ketoon chemie: spesifiek ’n kwikallooi. van asynsuur. Sien ‘ketoon’. Amied Organiese verbinding wat die groep Asyn Met betrekking tot asyn; ’n -C(O)NH2 bevat; ’n anorganiese organiese molekuul wat twee verbinding wat die groep NH2- koolstowwe bevat. Sien ‘organies’, bevat. ‘eti-’ vir meer. Amien Dieselfde as ’n amied, behalwe dat atm. Afkorting vir drukatmosfeer (1 atm die -NH2 tot enigiets gevoeg kan = 101,3 kPa). Lugdruk by seevlak, word en dit het nie die CO-groep dieselfde as ‘bar’ (barometriese soos hierbo nie. druk). xviii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Atmosfeer Die lug of die gasse wat ’n planeet Bensoë Bevat benseen of ’n benseenring. omhul; die lug; as ’n meeteenheid Bepaal Om te veroorsaak, iets te verseker, (sien ‘atm’). (oorsaaklike op te stel sodat, oorsaak uitvind. Atmosferies Te doen met die atmosfeer. verband) Atoom Die kleinste deeltjie van ’n Bi- (voorv). Twee. chemiese element wat as dit verder Bikarbonaat Enige sout wat die ion -HCO3 bevat. verdeel word, nie meer op dieselfde So genoem omdat die karbonaat chemiese manier funksioneer nie. (CO32-) heg aan ’n ander ioon en die Bevat ’n positiefgelaaide kern en ’n waterstof (twee verbindings). Die negatiefgelaaide elektronwolk wat naam ‘waterstofkarbonaat’ is tans die kern omhul. Sien ‘kern’. verkieslik. Avogadro 6,023 x 1023 deeltjies; een mol Verbinding Die proses om een chemikalie (konstant of (grammolekuul). (chemie) of mengsel met ’n ander te nommer) verbind. Bv. stikstofverbinding is die verbinding van vrye N2 met B organiese chemikalieë. Biodegradeerbaar Kan deur natuurlike prosesse Bakeliet Soort harde, brokkelrige plastiek afgebreek word, bv. bakterieë, wat nie gesmelt kan word nadat dit fungi, swamme, ens. geset het of vorm aangeneem het Biodiesel Diesel gemaak van plante eerder nie (termoverhardend), gemaak as van fossielbrandstof (steenkool, van fenol C6H5OH en formaldehied olie). (metanaal), CH2O. Boskrif ’n Syfer bo die res van die reël Balans Maak twee dinge gelyk, skaal plaas, bv. πr2. om voorwerpe te weeg. Chemie: Breedte Hoe wyd iets is. om twee kante van ’n chemiese Bromied Iets wat broom bevat, gewoonlik vergelyking te vergelyk en seker een ioon. Sien ‘ioon’. te maak dat daar aan elke kant ’n Bromium- Iets wat broom bevat. gelyke hoeveelhede atome is. Bromothymol Tipe suurbasis indikator wat Basis Proton-akseptor, of stof wat in OH- (blou) gebruik word om vas te stel of iets ioniseer wanneer opgelos in water; ’n suur of ’n basis is. Word blou in stof met bitter smaak, korroderend, ’n basis en geel in ’n suur. pH bo 7. Sien ‘suur’. Moenie verwar met alledaagse gebruik vir ‘bodem’ Brønsted-Lowry ’n Teorie oor sure en basisse wat of ‘laag’ nie. sê dat sure protonskenkers is Basies Bitter of gemaak van ’n basis. (hulle gee protons weg) en basisse (alkalies) Moenie verwar met ‘laag’, is protonakseptors (hulle ontvang ‘eenvoudig’ of ‘kru’ nie. protons). Aangesien H+ slegs ’n proton is, beteken dit nie iets Band Verbinding. In fisika en chemie anders as die Arrhenius-teorie tussen atome en molekule. dat ’n suur ’n stof is wat in H+ Battery ’n Aantal elektriese selle wat in water oplos nie. Sien ‘proton’, in serie (positief aan negatief) ‘Arrhenius’. gekoppel is. Sien ‘sel’. ’n But- Voorv.: Vier koolstowwe, bv. butaan Flitsbattery is in werklikheid ’n is ’n vierkoolstof alkaan. elektriese sel. ’n Motor se battery Bytend- Basies, ’n basis. Korroderend. Sien het ’n reeks selle. ‘basis’. Behouding ’n Wet wat iets beskryf wat nie verander nie, bv. die behoud van materie-energie bepaal dat materie-energie nie geskep of vernietig kan word nie, slegs kan transformeer van een vorm in ’n ander vorm. Daar is etlike ander behoudings, bv. beweging en wringkrag. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xix Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 C Diafragma Dun vel van enige stof wat ’n gaping oordek. Biologie: die spier Cartesiaans Enigiets voorgestel deur Rene onder die longe wat beweeg Descartes. In besonder die x- en om asemhaling te fasiliteer. y-as koördinaatsisteem. Elektrochemie: ’n dun vel binne ’n sel wat die elektrodes skei. Dit CFK ’n Chloorfluoorkoolstof. ’n Stof wat is poreus en laat oplossings wat koolstof, chloor en fluoor bevat. ione bevat deur, maar dien om Verantwoordelik vir afbreek van gasprodukte te skei. osoon (O3) wat ons beskerm teen Diamien Stof wat twee amiengroepe bevat. te veel UV-straling van die son. Sien ‘amien’. Chloor- Sien ‘CFK’. Diammonium Het twee ammoniumgroepe (NH4). fluoorkoolstof Sien ‘ammonium’. Chloro- Voorv.: Bevat chloor. Dinamies Verander dikwels. Verband met Chlorofil Bladgroen. Groen stof kom voor magte wat beweging produseer. in plante wat fotosintese (in breë Teenoorgestelde van staties. Sien terme, generering van voedsel ‘staties’ en ‘elektrostaties’. uit CO2) moontlik maak. Sien Diode ’n Halfgeleiertoestel met twee ‘fotosintese’. terminale (elektrodes), laat Chloroform CHCℓ2. ’n Vloeistof wat vroeër as gewoonlik toe dat ’n stroom net in narkose gebruik is. een rigting vloei. Diol ’n Molekuul met twee alkohol/ hidroksied- (OH) groepe. D Dipool Gepolariseerde molekuul met ’n duidelike positief- en duidelike Dampdruk Die druk bo ’n vloeistof wat negatiefgelaaide punt. veroorsaak word deur molekule wat van die vloeistofoppervlak Diproties Het twee protons. verdamp en in fase-ekwilibrium Distilleer Te suiwer deur herhaalde verhitting is (net soveel molekule as wat van ’n vloeistof en die verdamping verdamp, kondenseer weer terug te kondenseer. Onsuiwerhede bly in die vloeistof). agter in die houer. Deeltjie Enige klein deel, bv. ’n proton, Domein Die moontlike reeks x-waardes atoom, molekuul. vir ’n grafiek van ’n funksie. Sien Degradeerbaar Kan self afbreek of afgebreek ‘reeks’. word. Dompel Om met vloeistof te bedek. In Dehidrogenasie Proses om waterstof uit ’n stof te vloeistof druk. verwyder. Drempel Fisiese Wetenskap: die omvang Dehidrohaloge- Proses om waterstof en ’n of beperking van iets, wat as nasie halogeen uit ’n stof te verwyder. dit oorskry word iets anders sal Sien ‘halogeen’. veroorsaak, bv. loslating van Deler Die getal onder die breuklyn; die bestraling, ’n chemiese reaksie, getal wat die getal bo die breuklyn ens.; die minimum energie benodig verdeel. Sien ‘teller’, ‘noemer’. om iets te veroorsaak. Medisyne: die maksimum veiligheidsvlak van Deposito Finansies: om geld in ’n rekening ’n dosis. te plaas. Fisiese wetenskap: om die oppervlak van een stof Druk ’n Kontinue krag uitgeoefen op’n met ’n ander stof te bedek, bv. voorwerp oor ’n sekere oppervlak, metaalplatering op ’n elektrode. gemeet in pascal, Pa. N/m2. Sien ‘pascal’. Deurdruk Om iets deur ’n gietvorm (matrys) te druk, gewoonlik ’n vloeistof of Duursaam Taai, iets wat kan verduur. jel deur ’n gat, om ’n nuwe vorm te skep. E Di- Voorv.: Twee. Eenheid ’n Subverdeling van ’n skaal. Sien ‘skaal’. xx INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Ekosisteem ’n Geïntegreerde, komplekse, Elektrolise Splits van ’n chemikalie in interaktiewe, onderling afhanklike ione. (Die chemikalie word lewende sisteem of omgewing. gewoonlik opgelos in water of Ekso- Buite wees. ’n ander oplosmiddel.) Dit word deur elektrisiteit gedoen. Sien Eksotermies Gee hitte af, ΔH < 0. Sien ‘elektrochemies’. ‘entalpie’, ‘endotermies’. Elektromoto- Gewoonlik elektromotoriese krag Eksponent Die magsaanwyser. Wanneer ’n ries of ‘emk’. Die potensiële verskil getal tot ’n mag verhef word, bv. wat deur elektromagnetisme met dit self gemaal word soveel veroorsaak word, wat ’n stroom keer as wat die mag (die klein laat vloei. Skep ’n stroom met getal bo die basisgetal) aanwys. elektromagnetisme. Sien ‘emk’. Dus, 23 beteken 2 × 2 × 2. Sien ook ‘kubeer’. Elektron ’n Fundamentele negatiefgelaaide fisiese deeltjie wat ongeveer 9 Ekstrapolasie Om ’n grafieklyn te verleng × 10−28g weeg, en wat rondom na waardes wat nie empiries atoomkerne gevind word in areas gedokumenteer is nie, om ’n genaamd ‘orbitale’ (wentelbane). toekomstige gebeure of resultaat Verantwoordelik vir elektrisiteit en te projekteer. In omgangstaal: om chemiese reaksies. Simbool e-. te sê wat gaan gebeur gebaseer Sien ‘proton’ en ‘kern’. op vorige resultate wat met eksperimente en metings verkry Elektroplateer Die bedekking van ’n minder is. As jy ’n grafiek het wat sekere waardevolle oppervlak met ’n meer resultate gedokumenteer het waardevolle metaal deur middel (bv. verandering teenoor tyd) van elektrolise. en jy verleng die grafieklyn in Element Wiskundig: deel van ’n stel syfers. dieselfde kurwe om te sien watter Fisika: ’n suiwer grondstof wat toekomstige resultate verwag betaan uit slegs atome van kan word, word dit ekstrapolasie dieselfde soort, met dieselfde genoem. Sien ’voorspelling’. aantal protone in elke atoomkern. Ekwilibrium Toestand van in balans wees. ’n Element kan nie verder Chemie: wanneer die voorwaartse afgebreek word sonder dat die reaksie gelyk is aan die chemiese eienskappe verloor word terugwaartse reaksiekoers. Sien nie. Elke element het ’n unieke ‘Le Chattelier se Beginsel’. atoomgetal wat die aantal protone in sy kern is. Sien ‘kern’, ‘atoom’, Elektries Bevat elektrisiteit (elektrone). ‘isotoop’. Algemene gebruik: deel Elektrode Algemene gebruik: die punt van. waar elektrone ’n kragbron of Elimineer Om te verwyder of van ontslae stroombaan ingaan of verlaat. te raak. Wiskundig: om ’n faktor Spesifiek (Elektrochemie): Deel aan een kant van ’n vergelyking van ’n stroombaan gedoop in ’n te kanselleer deur met die faktor oplossing om elektrone te ontvang regdeur te deel, of om te vervang of vry te laat. Sien ‘anode’ en met ’n ander formule of waarde ‘katode’. wat gelyk is. Chemie: om ’n kleiner Elektrochemies Waar chemiese reaksies die stof as ’n byproduk deur reaksie vrystelling van elektrone moontlik van meer komplekse stowwe te maak, gewoonlik in ’n stroombaan produseer, gewoonlik water of CO2; in. Algemene gebruik: enigiets in die sin van: verwyder daardie verwant aan eletriese en chemiese molekule uit die reaksie. fenomene. emk Afkorting vir elektromotoriese krag. Elektroliet ’n Stof (gewoonlik vloeistof of ’n Altyd met klein letters geskryf. jeloplossing) wat ’n verbinding bevat wat deur elektrisiteit gesplits kan word. Ioniseerbare oplossings of komponente. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxi Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Empiries Verwys na die sintuie of na dinge Fahrenheit ’n Temperatuurskaal wat jy kan sien, voel, proe, ens. gebaseer op menslike Chemies: empiriese formule: liggaamstemperatuur. Water vries ’n formule wat die hoeveelheid teen 32°F en kook by 212°F elemente teenwoordig in ’n in standaardomstandighede. verbinding aangee, maar nie die Die omskakelingsformule na werklike aantal of rangskikking van honderdgradig/Celsius: (˚F – 32) × atome nie, die laagste verhouding 5/9 = ˚C. van elemente sonder dat struktuur Fase Tyd, periode, die toestand van of hoeveelhede daarvan gegee materie (solied, vloeistof, gas), word. die verwantskap oor tyd tussen Emulsie Klein deeltjies of druppeltjies siklusse van ’n sisteem (soos ’n van ’n stof of vloeistof wat nie wisselende elektriese stroom, of in ’n ander vloeistof oplos nie; ’n lig- of klankgolf); of ’n vaste gesuspendeer of drywend in verwysingspunt, of die toestand daardie vloeistof, bv. om olie en of siklusse van ’n ander sisteem watter te meng deur dit op te skud. waarmee dit in sinchronisasie is Endotermies Wat hitte inneem, ΔH > 0. Sien of nie (gelyktydig). Bv. as twee ‘entalpie’,‘eksotermies’. sisteme op dieselfde tyd en teen dieselfde koers vibreer, is hulle ‘in Energie Werk of die vermoë om te kan fase’. werk. Daar is verskeie vorms van Fermentasie Gisting. Die omskakeling van ’n energie: beweging, ligenergie suiker of koolhidraat na ’n alkohol, (foton), elektriese energie, ens. gewoonlik by wyse van ’n gismiddel Energie kan nie geskep of vernietig of bakterie. word nie, slegs omskep word van een vorm na ’n ander. Sien Fiksasie Proses om op iets of iemand te ‘bewaring’. fikseer. Energiek Om baie energie te hê, in staat om Fluoresserend Helder, kleurvol, weens ’n klomp werk te doen. verandering in energievlakke van elektrone, soos gesien in Entalpie Die totale hitte-inhoud van ’n fluoresseerbuise, ligte, ens. Sien sisteem, H, ingesluit die chemiese ‘weerkaatsend’. energie. Fotosintese Die proses om CO2 te omskep Erodeer Om weg te slyt as gevolg van in koolhidrate deur middel van wrywing (skuring). atmosferiese CO2, chlorofil en lig. Ester ’n Organiese mengsel geproduseer Fraksie Wiskundig: Nie ’n heelgetal; ’n deur verbinding van ’n alkohool voorstelling van ’n verdeling. ’n met ’n karboksiel- (organiese) Deel. Bv. die derde verdeling van suur, deur ontwatering. Sien 2 is 0,666 of ⅔, dit is twee gedeel ‘karboksiel’, ‘organies’, ‘alkohool’, in drie dele. Chemie: ’n deel van ‘ontwatering’. Verantwoordelik vir ’n oplossing of mengsel uitverdeel vrugtegeure en baie aangename deur distilering. Sien ‘distilleer’. geure (reuke). Funksie Wiskundig: wanneer twee Esterfikasie Die produksie van esters. eienskappe of hoeveelhede Et- Bevat twee koolstowwe. korreleer. As y verander namate x verander, dus y = Eutrofikasie Oortollige nutriënte in water f(x). Sien ‘korrelasie’, ‘grafiek’, veroorsaak uitermatige plantgroei ‘Cartesiaans’, ‘as’, ‘koördinaat’. en vergroeiing van waterweë. Ook: ’n verhouding met meer as Ewekansig Onvoorspelbaar. Gedoen sonder een veranderlike (wiskundig). beplanning. Chemies: funksionele groep: molekuledeel wat die stof sy F chemiese eienskappe gee in ooreenstemming met ander soortgelyke chemikalieë. xxii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 G Halfreaksie Die vergelyking vir die chemiese reaksie wat in ’n halfsel voorkom. Galsterig Ruik sleg weens fermentasie of Halfsel Een van die kante van ’n verrotting, gewoonlik gesê van elektrochemiese sel, een van vleis, olie of botter die elektrodes en die chemiese Galvanies Hou verband met stroombane oplossing daarom. wat deur ’n chemiese reaksie Halied Chemiese verbinding wat ’n enkel veroorsaak word. Sien halogeen bevat, bv NaCℓ. Sien ‘elektrochemies’. ‘halogeen’. Galvanisering Om te beskerm deur Halo- Bevat ’n halogeen. Sien ‘halogeen’. elektroplatering, bv. bedek yster Haloalkaan ’n Alkaan verbind met ‘n halogeen. met sink om teen roes te beskerm. Sien ‘halogeen’. Gas Die derde fase van materie. Halogeen Enige van die elemente fluoor (F), Wanneer ’n soliede stof verhit chloor (Cℓ), bromied (Br), jodium word, word dit ’n vloeistof, en (I) en astaat (At) in die groep VIIA verhitte vloeistof verander in gas. (17) op die periodiese tabel. Hulle Geleidelik Om stadig te verander of te beweeg. kombineer met metale om soute te Gemiddeld Wiskundig: Die som van die dele vorm. Sien ‘sout’. gedeel deur die aantal dele. In Halogenering Toevoeging van ’n halogeen. omgangstaal: nie baie goed, Hardheid Water: Bevat soute, gewoonlik sterk, ens. nie, maar ook nie kalsiumkarbonaat. As water te veel baie sleg, swak, ens. nie; in die van dié soute bevat, skuim seep nie middel. Fisiese Wetenskap en en werk dit nie behoorlik nie. ‘Water Wiskundig: As jy gevra word om die se hardheid word bepaal deur die gemiddeld te bereken, moet jy dit konsentrasie van multivalente met die gegewe inligting bereken. (meerwaardige) katione in die water. Byvoorbeeld, die gemiddeld van Multivalente katione is katione (1;2;3) is 2, omdat (1+2+3)/3 = 2. (positiefgelaaide metaalkomplekse) Sien ook ‘mediaan, modus’. met ’n lading groter as 1+. Gestandaard- Chemie: ’n oplossing of bekende Gewoonlik het die katione ’n lading iseer konsentrasie, bv. 1 grammolekuul van 2+. Algemene katione gevind (1mol/dm3). in water sluit in CA2+ en MG2+.’ Gips Kalsiumsulfaat. (Wikipedia.) Grafiek ’n Diagram wat eksperimentele of Hemoglobien ’n Verbinding wat yster bevat, wiskundige waardes of resultate kom voor in rooibloedselle, verteenwoordig. Sien ‘Cartesiaans’. verantwoordelik vir suurstofvervoer. Grafies ’n Diagram of grafiek. Algemeen: Hidrasie Water bygevoeg. Sommige soute is duidelik, helder of merkwaardig. gehidreer; dit beteken hulle is met Algemene gebruik: om iets baie ’n aantal watermolekule verbind duidelik te verduidelik. wat met hitte verwyder kan word. Verhitting van ’n gehidreerde sout Grammolekuul ’n Eenheid wat hoeveelheid stof verander die kleur, maar nie die beskryf. 6,023 x 1023 molekule of chemiese reaksies wat dit sal atome van die stof. Bv. 18 g water ondergaan nie. Sien ‘sout’. is 1 grammolekuul water (H =1, O = 16, H2O =18). Hidrochloor Enige chemikalie wat HCℓ bevat. Grondwater Water opgegaar in die grond. Hidrohaloge- Toevoeging van ’n waterstof- en nering halogeenatoom tot ’n molekuul. H Haber (proses) ’n Industriële proses waardeur ammoniak uit stikstof geproduseer word met gebruik van ’n ysterkatalisator teen hoë temperatuur en druk. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxiii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Hidrolise Waterontleding. Splits deur reaksie Intermediêr ’n Toestand tussenin. met water. Van toepassing op Intermolekulêr Tussen molekule. Sien ‘molekuul’, soute en organiese chemikalieë. ‘intramolekulêr’. Bv. ’n haloalkaan plus water of ’n verdunning NaOH produseer ’n Intramolekulêr Binne ’n molekuul. Sien ‘molekuul’. alkohol en of ’n hidrohalied of ’n Inversie Chemie: iets onderstebo keer. natriumsout. Oplos van ’n sout Ionies ’n Binding waarin elektrone in water kan as hidrolise beskou (verbinding) verplaas is van een kant van die word. molekuul na die ander sodat die Hidroksied OH-ioon. Hierdie gebruik is resultaat ’n katioon en ’n anioon is spesifiek van toepassing op wat dan aantrek. Bv. NaCℓ. basisse (sien ‘suur’, ‘basis’). In Ionisasie Die proses van ionisering. Sien organiese molekule is OH- ’n ‘ioniseer’. alkohol-funksionele groep, genoem die hidroksielgroep. Sien ‘alkohol’, Ioniseer Om in ’n ioon om te skakel. Sien ‘hidroksiel’, ‘diool’. ‘ioon’. Hidroksielam- ’n Amien met ’n hidroksielgroep. Ioon ’n Atoom of molekuul of deel van ’n ien molekuul wat ’n elektriese lading Hidroksiel Sien ‘hidroksied’. het weens verkryging of verlies van een of meer elektrone. Hidronium H3O+ ioon. Isoleer Te skei of af te sonder. Gewone Hitte Fisika: ’n maatstaf van die gebruik in Fisisese Wetenskap gemiddelde kinetiese energie beteken een chemikalie van ’n van die molekule of atome in ’n ander te skei. stof; die energie van ’n voorwerp Isomeer ’n Stof met dieselfde empiriese as molekulêre beweging. formule, maar ’n verskillende Alternatiewelik, infrarooi uitstraling strukturele formule. Sien (hitte-uitstraling) afkomstig van ’n ‘empiriese’, ‘strukturele’. liggaam. Sien ‘liggaam’. Isotoop ’n Element wat ’n ander getal HODMOA Hakies, ordes (magte, vierkante, neutrone het as die gewone getal ens.), deel, maal, optel, aftrek. neutrone in die element. Bv. 12C ’n Geheuerympie vir die regte het 6 protone en 6 neutrone, maar volgorde om wiskundige 14 C het 8 neutrone en 6 protone, berekenings te doen. en is radioaktief. Hoeveelheid Getal, hoeveel. IVSTC Engels: IUPAC. Homoloog Gelyksoortig. Wat tot dieselfde Internasionale Vereniging groep behoort; analoog. Biologie: vir Suiwer en Toegepaste ’n vinpoot is homoloog met ’n Chemie. Standaardiseer arm of been. Chemie (organies): benoemingskonvensies vir behoort tot dieselfde reeks chemikalieë. molekule; bv. alkane: metane, etane, propane; het dieselfde funksionele groepering. J Houer Enigiets waarin iets gehou word, vloeistofhouer. Joule Energie-eenheid. I K Ideaal Nie soos dit in werklikheid is nie; Kalibreer Om ’n meetinstrument of afmeting teoreties. Ideale gas: ’n hipotetiese aan te pas volgens ’n bewese gas waarvan die molekule geringe akkurate meetinstrument om te spasie opneem en geen interaksie verseker dat die meetinstrument het nie, en wat daarom presies aan of mates akkuraat is; om ’n die gaswette voldoen (PV = nRT). meetinstrument of mate te Indigo Die kleur tussen pers en blou, kontroleer sodat akkuraat gemeet perserige blou. kan word volgens ’n standaardskaal soos cm, mm, mℓ, ens. Inhibeerder Iets wat keer of vertraag. xxiv INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Karbonaat -CO32-. Koers Hoe dikwels per sekonde (of per (geaktiveerde) enige ander tydsduur). Fisika: Karboniel Bevat dubbelververbindings aantal gebeure per sekonde; sien koolstof en suurstof: =C=O. ‘frekwensie’. Karboksiel Bevat -COOH. Kompleks Sien ‘aktivering’. Karboksilies Bevat karboksiel. Kondensasie Wanneer ’n damp of gas afkoel Karteer Om ’n diagram te teken om en begin om druppels te vorm; waardes op die Cartesiaanse asse die veranderingsfase van ’n te vergelyk. damp of gas na ’n vloeistof. Katalisator ’n Stof wat die chemiese Kondensasiereaksie: om ’n groter reaksiekoers verander sonder om molekuul van twee kleineres te self in die reaksie opgeneem te vorm. word. Sonder kwalifikasie, of as Konsentrasie Die aantal molle (grammolekule) ‘positiewe katalisator’ iets wat ’n van ’n stof per eenheidvolume. chemiese reaksie begin of versnel. Sien ‘mol’. Hoe ‘sterk’ ’n oplossing ’n ‘Negatiewe’ katalisator vertraag is. Sien ‘oplossing’. ’n reaksie. Konstant Sien ‘koëffisiënt’. Beteken Katalities Bevat of gebruik ’n katalisator. nieveranderlik. Katioon ’n Positiefgelaaide ioon. Sien Kontamineer Chemie: om onsuiwerhede of ‘anioon’, ‘ioon’. ander stowwe by te voeg wat nie Katode Positiewe elektrode van ’n sel deel is van ’n chemiese reaksie of stroomverskaffer; negatiewe nie. elektrode van ’n elektrolitiese Kontrole Om seker te maak iets verander sisteem, trek positiewe ione aan. nie sonder dat dit toegelaat word Sien ‘elektrode’, ‘anode’, ‘ioon’. nie. In ’n eksperimentele situasie: Katodies Betrek van ’n katode. Katodiese enersyds word niks verander beskerming: Gebruik van ’n meer nie ten einde te vergelyk met ’n reaktiewe metaal om ’n minder eksperiment waarin gepoog word reaktiewe metaal te beskerm teen om iets te verander. Die kontrole oksidasie. Sien ‘anode’, ‘katode’, word met die eksperimentresultaat ‘ioon’. vergelyk om te bepaal of iets Kelvin Temperatuureenheid, met verander het. absolute zero die punt waar geen Kontroleveran- ’n Veranderlike wat konstant molekulêre beweging plaasvind derlike gehou word ten einde die nie, by -273,15˚C. Dus, die verwantskap tussen twee vriespunt van water is 273,5 K. Let ander veranderlikes vas te stel. op dat daar geen graadsimbool Dit moet nie verwar word met voor K is nie. ‘gekontroleerde veranderlike’ nie Kern Die middel van iets (algemeen), (sien ‘onafhanklike veranderlike’). spesifiek die middel van ’n atoom Kook Fisika: om deur verhitting te wat minstens een proton bevat veroorsaak dat ’n vloeistof se (waterstof), of twee protone en gasdruk hoër styg as die gas se twee neutrone (helium). druk in die houer, maar dit kan Ketoon ’n Organiese verbinding met ook deur verlaging van die gasdruk die karbonielgroep = C = O. plaasvind. Sien ‘dampdruk’. In Geproduseer deur oksidering van algemene gebruik, om ’n vloeistof sekondêre alkohole. Bv. asetoon. te verhit totdat dit borrel. Ketting Chemie: ’n lang reeks atome Koolhidraat Organiese verbindings wat koolstof met mekaar verbind, gewoonlik en waterstof bevat. Kom voor koolstof. in voedsel en lewende weefsel en bevat suikers, stysel en Koëffisiënt Standvastige faktor geplaas sellulose. Hulle bevat waterstof en langs ’n algebraïese simbool as suurstof in dieselfde verhouding ’n vermenigvuldiger. Dieselfde as as water (2:1). Nie dieselfde as ‘konstant’. Of: ’n vermenigvuldiger koolwaterstowwe nie wat enige of meetfaktor, bv. koëffisiënt van stowwe is wat meestal waterstof wrywing. en koolstof bevat. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxv Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Koolsuur Enigiets wat koolstof bevat, of L spesifiek CO2. Koolwaterstof Enige ververbinding wat Lading Chemie: te veel of te min (mees hoofsaaklik waterstof en koolstof algemeen) elektrone hê wat bevat. Vergelyk ‘koolhidraat’. veroorsaak dat ’n stof ioniseer. Koördinaat Die x- of y-ligging van ’n punt op ’n ’n Positiewe lading is weens te Cartesiaanse grafiek, gegee as ’n min elektrone, en ’n negatiewe x- of y-waarde. Koördinate word as lading weens te veel elektrone. ’n ordepaar gegee (x, y). Fisika: ’n basiese eienskap van Korrelasie Wedersydse betrekking tussen alle fisiese elektromagnetiese twee dinge, sonder bewys dat die deeltjies, behalwe bv. neutrone een die ander veroorsaak. en fotons wat geen lading het nie. Alle protone het ’n positiewe lading Korreleer Om ’n wedersydse verwantskap en alle elektrone het ’n negatiewe tussen twee dinge te sien of waar lading. te neem. Lakmoes ’n Tipe suur-/basisindikator. Korrespondeer Om goed af te paar in ’n Sien ‘aanduider’. Rooi wanneer gekorreleerde verwantskap. Vir blootgestel aan suur, en blou twee dinge om ooreen te stem of wanneer blootgestel aan ’n basis. te pas. Bv. A korrespondeer met 1, B met 2, ens. Liggewend Gee lig af as resultaat van verhitting. Korrodeer Chemie: om te vernietig met geleidelike chemiese aksie. Verwys Loodreg Normaal; reghoekig met 90˚. gewoonlik na suuraksie. Vergelyk Loog Wanneer ’n stof uit die grond met erodeer. Algemene gebruik: wegdreineer, bv. in riviere in. om geleidelik te vernietig. Korrodering ’n Proses of stof wat korrodeer; M blootgestel aan korrosie. Sien ‘bytend’. Kovalent Chemie: ’n verbinding wat Magenta ’n Helder purperrooi kleur. ontstaan uit deling van elektrone Makromolekuul Groot molekuul, gewoonlik ’n tussen atome. Vergelyk ioniese polimeer of proteïen. verbindings. Kraking Proses om ’n komplekse organiese Makroskopies Groot genoeg om met die blote molekuul in eenvoudiger eenhede menslike oog te kan sien; groot op te breek met behulp van hitte genoeg om gesien te kan word. en druk. Manipuleer Om iets te verander of te Kubeer Tot derde mag; drie maal met dit herrangskik. In Wiskunde beteken self gemaal. dit gewoonlik om ’n formule te herrangskik om vir iets op te los, ’n Kubiek Vorm soos ’n kubus, drie maal met antwoord te verkry. dit self gemaal. Materiaal Enige substans, nie slegs lap nie. Kunsmis ’n Stof wat in grond ingewerk word vir voedingdoeleindes van Materie Stof, materiaal. Teenoorgestelde gewasse. van vakuum (niks). Kwalitatief Verwys na die kwaliteit of Mediaan Wiskundig: die middelste getal van eienskappe van iets. ’n ’n reeks getalle geskryf in ’n ry of Kwalitatiewe analise analiseer volgorde. die veranderinge in eienskappe, Mengsel Wanneer stowwe gemeng word soos kleur, wat nie in syfers sonder dat ’n chemiese reaksie uitgedruk kan word nie. Dikwels plaasvind. Die gemengde stowwe gekontrasteer met kwantitatief. bly apart en verbind nie. Verskil Kwantitatief Hou verband met, of in vergelyking van verbinding. Sien ‘verbinding’, met, hoeveelhede. Dikwels ‘reaksie’. gekontrasteer met kwalitatief. ’n Meta- Bevat een koolstof. Van Latyn Kwantitatiewe analise vergelyk ‘formica’: mier. Verwys na getalle, waardes en afmetings. metanoësuur wat in ’n mier voorkom. xxvi INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Metaal ’n Stof wat pletbaar is (kan met N hamer platgeslaan word), rekbaar is (kan tot ’n draad gerek word) en wat elektrisiteit en hitte goed Neigings Wiskundig: gereelde patrone binne kan gelei en weerkaatsend is data. (meeste lig wat dit tref word weer Neutraal Chemie: pH 7,0. Nie suur uitgestraal). Die meeste elemente of basis nie. Algemeen: Nie is metale, behalwe die enkeles aan bevooroordeeld. Sien ‘vooroordeel’. die regterkant van die periodetabel Neutraliseer Om iets neutraal te maak; om ’n wat begin met Boron (B) en suur/basis te triteer. diagonaal afloop tot Astaat (At). Neutron ’n Subatomiese deeltjie met geen Meta- Voorv. Het een koolstof. lading, massa ongeveer dieselfde Metilaat Byvoeging van ’n enkelkoolstof of as ’n proton, wat aangetref word metielgroep. in die kern van ’n atoom. Simbool n0. As daar te veel neutrone in ’n Metriek ’n Metingstelsel wat ’n basis van kern is, sal die stof radioaktief 10 gebruik, al die eenhede is deur wees terwyl dit alfadeeltjies 10 deelbaar. Die VSA gebruik (heliumdeeltjies, kerns, 2p+ + 2n0) die Imperiale stelsel, wat nie in loslaat. wetenskap gebruik word nie. Die Imperiale stelsel is gebaseer op Niemetaal Enige element wat nie ’n metaal 12. Voorbeelde: 2,54 cm (metriek) is nie, bv. Boron (B), Silikoon (Si), = 1 duim (imperiaal). 1 voet = 12 Swawel (S), Suurstof (O), ens. duim = ongeveer 30 cm; 1 meter Nitraat Bevat NO3-. = 100 cm. 1 Vl.Oz (vloeistofons) = Nitriet Bevat NO2-. ongeveer 30 mℓ. Mikroskopies Te klein om met die blote menslike Noemer Gemeenskaplike faktor. oog te kan sien. Nomenklatuur ’n Stelsel om iets te beskryf, ’n Minimum Kleinste hoeveelheid moontlik. benoemingstelsel, ontwikkel om ’n Modaal Met betrekking tot die wyse naam uniek en ondubbelsinnig te van voorstelling of metode. Kan maak. beteken: die wiskundige modus of metode gebruik. Sien ‘modus’. O Modus Wiskundig: die mees algemene syfer in ’n reeks syfers. Sien ook -oaat Agterv. ’n Ester. ‘gemiddeld’, ‘mediaan’. Oksaal (suur) Chemiese formule: (C2H2O4) Mol Afk. Grammolekuul. Oksidasie Spesifiek om ’n suurstofatoom tot Molekulêr Aangaande molekuul. Sien ’n molekuul by te voeg. Algemeen: ‘molekuul’. Verloor van elektrone van enige Molekuul Kleinste hoeveelheid van ’n stof, stof in ’n redoks-reaksie. ’n enkel deeltjie saamgestel Oksideer Om ’n suurstof by te voeg of uit die komponente waaruit elektrone van ’n stof te verwyder. die stof bestaan. Bv. in water bestaan die kleinste deeltjie uit Oksied Verbinding wat ’n suurstofatoom twee waterstofatome en een bevat, veral as dit nie voorheen suurstofatoom. een bevat het nie, bv. yster (metaal) vs. ysteroksied (roes). Molêr Aangaande ’n grammolekuul, Onafhanklike Dit wat optree as inset tot ’n Mono- Voorv. Een-. veranderlike eksperiment, die moontlike Monomeer Deel van ’n makromolekuul; die oorsake. Ook die gekontroleerde eenvoudigste herhalende eenheid. veranderlike genoem. Die Monomere verbind en vorm onafhanklike veranderlike word nie polimere. deur ander faktore verander nie Monoproties Het een proton. en dit word op die horisontale as gestip. Sien ‘kontrole’, ‘afhanklike veranderlike’. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxvii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Onderskrif ’n Syfer geplaas onder die lyn, bv. Opgewonde ’n Toestand van hoër energie en CO2. bewussyn. Onomkeerbaar Kan nie omgekeer word nie. Oplosbaar Sien ‘oplosbaarheid’. Word gesê van sekere chemiese Oplosbaarheid Hoe maklik iets oplos (meng in ’n reaksies, in welke geval dit vloeistof). spesifiek beteken dat die reaksie nie spontaan omkeer nie (nie Oplosmiddel Die vloeistof wat die stof daarin ’n ekwilibriumreaksie nie). Die geplaas, oplos. Bv. water. reaksie gaan net voort in een Oplossing ’n Mengsel van ’n oplosstof en ’n rigting. Voorbeeld: ontbranding. oplosmiddel. ’n Vloeistof waarin ’n Onoplosbaar Kan nie opgelos word nie. stof opgelos is. Wiskundig: stap- vir-stap vertoon van berekenings Onsuiwer Hoofchemikalie bevat verskeie om ’n antwoord te kry. Algemene addisionele chemikalieë in kleiner gebruik: die antwoord op ’n hoeveelhede. probleem, in die sin van ’n Onstabiel Chemie of Kernfisika: onderhewig probleem verwyder. aan disintegrering of reaksie. Oplosstof Die stof wat jy in ’n vloeistof Ontbind Om op te breek in ione binne ’n (oplosmiddel) plaas om op te los. oplossing (gewoonlik water): om Bv. sout. Sien ‘oplosmiddel’. iets solied (gewoonlik poeier) Organies Bevat koolstof, behalwe C, CO, CO2. te meng in ’n vloeistof om ’n Optimaal Beste, meeste. oplossing te vorm. Sien ‘oplossing’, ‘ioon’. Omgangstaal: tot ’n einde bring. P Ontbranding Die proses van verbranding, gewoonlik met suurstof. Vinnige Paraffien Enige wasagtige organiese stof, oksidasie. voorheen die algemene naam vir Ontsteking Die begin van ’n alkane. Formule strek van C20H42 ontbrandingsreaksie. Algemene tot C40H82. gebruik: aanskakel van ’n Parallel Eweredige afstand wat tussen motorenjin (wat ’n interne twee dinge behou word. Wiskundig: ontbrandingsenjin is). Sien ‘enjin’, twee lyne wat langs mekaar loop ‘ontbranding’. en op dieselfde afstand van Ontvlambaar Dieselfde as vlambaar, ontbrand mekaar weg bly. maklik. Pascal Drukeenheid, afgekort Pa, Ontwater Die proses van verwydering van eenhede: N/m2 water uit ’n stof. Pekel Versadigde soutoplossing in water Ontwatering Om water te onttrek. ’n (niks meer sout sal oplos nie). (agent) ‘Ontwateringsagent’ is ’n stof wat Pent- Voorv. Vyf. water kan onttrek uit ’n ander stof. Bv. H2SO4, etanol. Per Vir elke, in ooreenstemming met. Chemie: die maksimum moontlike Onversadig Organiese chemie: dubbel- of hoeveelheid van ’n element vir die trippelververbindings is aanwesig. aantal verbindings beskikbaar. Onvoldoende Nie genoeg nie. Sien bv ‘peroksied’. Oordra Om van een plek na ’n ander te Peroksied H2O2. beweeg. Chemie:verwys gewoonlik Pi π, 16de Griekse letter (p), die na skuif van een elektron van een verhouding van die omtrek van ’n verbinding na ’n ander. Finansies: sirkel tot sy deursnee. ’n Konstante verwys gewoonlik na ’n betaling of sonder eenhede, waarde ongeveer krediet. 3,14159. Oorsprong Wiskundig: die middel van ’n Plastiek ’n Kunsmatige stof gemaak van Cartesiaanse koördinaatstelsel. hidrokoolstofpolimere wat dikwels Algemene gebruik: die bron van buigsaam en vormbaar is en ’n enigiets, waar dit vandaan kom. swak elektriese geleier is. Opbrengs Die hoeveelheid stof wat met ’n chemiese reaksie produseer word, Poli- Voorv. Baie. produkte van ’n proses. xxviii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Poliëster ’n Polimeer gemaak van esters. Proton Die positiefgelaaide deeltjie wat die middelpunt van ’n atoomkern Polimeer ’n Sintetiese stof gemaak van baie vorm, en wat 1 836 keer meer monomere (herhalende eenhede). weeg as ’n elektron, maar Sien ‘monomeer’. dieselfde en teenoorgestelde Polimerisasie Maak van ’n polimeer. lading het. Simbool p+. Sien ‘kern’, ’neutron’, ‘elektron’. Poliprotonies Bevat baie protons. Pomp ’n Masjien wat energie gebruik om ’n vloeistof oor te plaas van een R plek na ’n ander. In Biologie word sellulêre pompe aangetref wat Reageer Chemie: wanneer twee of biologiese masjiene is wat ione en meer elemente of verbindings voedingstowwe oordra. saamgebring word in ’n mengsel Poreus Het baie gate wat vloeistof en chemiese verbindings vorm deurlaat. waardeur nuwe verbindings ontstaan. Positief Baie protone nie gepaar met eletrone; ’n tekort aan elektrone. Reagens ’n Reaktans in die bottel of houer, voor dit gemeng word. Potensiaal Moontlikheid aan energie, produksie, prestasie. Elektrisiteit: Reagerend Neig om maklik te reageer. grootheid wat in elke punt die Reaksie Chemie: Die reageringsproses: spanning van ’n elektriese veld ’n toestand waarin chemikalieë aangee, of emk (elektromotoriese reageer. Sien ‘endotermies’ krag, stroomspanning). Algemene en ‘eksotermies’. Fisika (kern): gebruik: potensiaal bestaan Wanneer ’n atoomkern afbreek wanneer daar ’n energieverskil en gevolglik energie vrystel tussen twee punte is, bv. weens en/of verbind met ’n ander swaartekrag of elektriese lading. kern. In die eerste geval is In elektriese konteks word dit dit atoomsplitsingreaksie en verstaan as stroomspanning. in die tweede geval ’n fusie- Presipitaat Chemie: Produk van ’n reaksie wat (verenigende) reaksie. nie kan oplos nie en op die bodem Reaktans Chemikalie voor dit met ’n ander van die reaksiehouer versamel as chemikalie verbind. Sien ‘reagens’. neerslag. Produk Chemie: die stof of verbinding as Reaktiwiteit Hoe reaktief ’n stof is (niereaktief resultaat van ’n chemiese reaksie. of reaktief). Sien ‘reaksie’. Wiskundig: die Redoks Afk. Chemie: reduksie- resultaat van vermenigvuldiging oksidasiereaksie; ’n chemiese van twee getalle. reaksie waartydens een stof Projek ’n Projek is ’n plan van aksie of ’n gereduseer word (kry elektrone langtermyn aktiwiteit met die doel by), en ’n ander word geoksideer om iets te produseer of ’n doelwit (verloor elektrone). Sien ‘reduksie’, te bereik. ‘oksidasie’, ‘anode’, ‘katode’, ‘elektrode’, ‘elektrochemie’. Prop- Drie koolstowwe. Reduseer Om kleiner te maak. Chemie: om Proporsie Verhouding. Deel van iets in elektrone by te kry (negatiewe verhouding tot volume, grootheid, ladings). ens. Verandering namate iets anders verander. Sien ‘korrelasie’. Reeks Wiskundig: die stel waardes wat aan ’n funksie voorsien kan word. Proteïen ’n Groot, komplekse organiese Die stel moontlike y-waardes in ’n molekuul wat stikstof bevat, maak grafiek. Sien ‘domein’. gewoonlik strukturele elemente van lewende dinge op (boublokke of selle, teenliggaampies, ens.) Protolities In staat om ’n proton te verwyder; protonoordrag. Vergelyk suur. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxix Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Refraksie Buig van lig wanneer dit van Sout In gewone gebruik, NaCℓ. Chemie: een medium (bv. lug) in ’n ander enige verbinding gevorm deur medium (bv. water of glas) reaksie van ’n suur met ’n basis, beweeg. Verandering van die met die waterstof van die suur verspreidingrigting van enige vervang deur ’n metaal of ander golf as gevolg van beweging katioon. ’n Nie-metaalioon gebind teen verskillende snelhede met ’n metaalioon. by verskillende punte op die Spontaan Ewekansig, sonder aanstigting of golffront. Sien ‘Huygens-beginsel’, oorsaak of vooraf beplanning. ‘diffraksie’. Stabiel Chemies en Kernfisika: Rekening Finansies: Rekord van inkomste en onwaarskynlik dat ’n stof verder sal uitgawes. afbreek of reageer. Reuk Iets wat jy ruik. STD (afk).Standaardtemperatuur en -druk; 101,3 kPa en 25˚C. S Stip Om punte op ’n Cartesiaanse koördinaatsisteem aan te dui; om ’n grafiek te trek. Saamgepers Aan drukking blootgestel, platgedruk. Stoom Waterdamp, mikroskopiese druppeltjies water. Nie ’n gas nie, Saamvoeg Om bymekaar te bring. Chemie: ’n suspensie van water in die lug. twee dinge wat bymekaar Sien ‘suspensie’. ‘gas’, ‘vloeistof’, hoort, bv. saamvoeging van ‘fase’. suurbasispare. Stroom Vloei van elektrone. Sel ’n Apparaat wat elektrisiteit genereer deur elektrochemie. ’n Stroomspan- Die meting van volt. Flitsbattery is in werklikheid ’n ning elektriese sel. ’n Motor se battery Struktureel Met betrekking tot struktuur; het ’n reeks selle binne ’n houer. (isomeer) ’n reeks molekule waarvan die SI (afk). Système International. Die strukture verskil, maar hulle internasionale stelsel van metrieke chemiese of empiriese formules is eenhede wat deur wetenskaplikes dieselfde. gebruik word. Sien ‘metriek’. Sublimaat Verandering van materiefase direk Sigbaar Kan gesien word met die menslike van solied in ’n gas sonder die oog, teenoorgestelde van intermediêre vloeistoffase. Sien onsigbaar. Vergelyk mikroskopies, die geval van droë ys (CO2). makroskopies. Substans Materie. Fisiese dinge. Sintese Die proses van iets vervaardig. Substituent Chemie: ’n Ioon of funksionele Chemie: om kleiner molekule saam groep atome wat ’n waterstof op ’n te bind om een groter molekuul organiese molekuul vervang. te skep, bv. metanol van CO en H2. Sintetiese gas: ’n gasmengsel Substitusie Die proses van iets met iets anders (bv. CO, H2) wat wanneer dit verhit vervang. Wiskundig: vervanging word, ’n nuwe verbinding vorm, bv. van ’n algebraïese simbool in ’n etanol. formule met ’n bekende waarde of ’n ander formule om die Sinteties Kunsmatig, mensgemaak. vergelyking te vereenvoudig. Sien Sisteem Enige naverwante en interverwante ‘vereenvoudig’. Chemies: om ’n of interafhanklike groep goed; ’n (substituent) vervangingstof met ’n stel goed wat saamwerk. Chemie: stof te laat bind. ’n houer wat ’n chemiese reaksie Substituut Iets wat iets anders vervang. bevat. Suiwer Bevat slegs die verbinding of Skatting Om ’n naastenby waarde te element ter sprake sonder enige raai van die werklike waarde, ’n ander verbindings of elemente onnoukeurige berekening. daarby ingemeng. Sien ‘onsuiwer’. Suiwering Proses om onsuiwerhede te verwyder. Sien ‘distilleer’. xxx INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Suur ’n Protonskenker of stof wat Toets Chemie: om ’n eksperiment te ioniseer in H+ of H3O+ wanneer herhaal, iterasie, of spesifieke opgelos in water, stof wat suur poging met ’n eksperiment. proe, korroderend; pH onder 7. Toksies, Giftig, gif. Sien ook ‘basis’ en ‘alkali’. toksien Suurgraad Asiditeit; hoe suur iets is. Traag Chemie: ’n chemikalie of element wat nie reageer nie of moeilik is om te laat reageer, bv. Ne, Xe, He. T N2 word soms beskryf as traag, maar is nie deel van die groep edel Teensuur Suurbinder. ’n Stof wat suur gasse nie. Algemene gebruik: lui, neutraliseer (bind), bv. kryt. Sien onwillig om te beweeg. ‘suur’, ‘neutraliseer’. Tri- Drie. Teenwerk Teenstaan of weerstaan. Triprotries Het drie protons. Teller Die teenoorgestelde van ’n Troebelheid Hoe modderig, opaak of versteur ’n noemer, die getal bo die breuklyn. vloeistof is. Teorie Gewoonlik ’n wiskundige Tweeledig Molekuul met twee identiese dele. voorstelling van ’n verklaring (dimer) Sien ‘polimeer’. van iets in die wetenskappe wat nie afhanklik is daarvan dat dit bewys word nie. ’n Teorie U verskil van ’n wet daarin dat ’n teorie blootgestel is aan Uiteengaan Om uit te sprei, bv. gas. empiriese (visuele of meetbare) Termodinamika (Energie): om weerlegging (afwysing) as energie te verloor as hitte. bewyse gevind word dat die Populêre gebruik: verdwyn. teorie verkeerd is. Sien ‘wet’. Uitgeput Opgebruik, niks meer oor nie Terminaal Finaal; eindpunt. Uitskieter Statistiek: ’n datapunt heeltemal Terminering Tot ’n einde kom. buite verwante of nabye datapunte. Termoplasties Chemie: sal smelt wanneer verhit. Uitstraal Om los te laat. Termoverhard Wanneer geset in ’n vorm, kan nie Uitstraling Iets losgelaat, bv. gas, lig, hitte. weer gesmelt word. Universeel ’n Chemikalie wat kan aandui Terugvloei ’n Stof wat terugvloei in die houer hoe suur of basies ’n oplossing ná dit uitgekom het. Chemie: is, strek van rooie (suur) na perse die proses om’n vloeistof te (basies), ingesluit meeste van die kook sodat enige damp weer kleurspektrum. kondenseer en terugvloei in die Ureum CO(NH2)2. Die stof wat gebruik houer. word om surplus stikstof uit Tetra- Voorv. Vier. diere te verwyder deur urinering. Bruikbaar as bemesting. Tiosulfaat Sout wat die anioon S2O32- bevat Titreer Om ’n reagens presies druppel vir druppel af te meet in ’n houer wat V ’n ander reagens bevat, om die konsentrasie van die reagens in Verbinding ’n Stof opgemaak uit molekule die houer uit te werk. wat meer as een verskillende tipe Toeskouer Chemie: ’n verbinding of atome bevat, chemies verbind chemikalie wat nie in ’n chemiese in ’n konstante verhouding. Bv. reaksie betrokke raak nie. water (H2O) is ’n verbinding, maar Toestande Fisika en Chemie: hoe die swawelpoeier (S) is nie. In ’n (STD) omgewing se temperatuur en verbinding het die oorspronklike druk is. STD (standaard druk en chemikalieë (reaktanse) gereageer temperatuur is 25˚C en 1 atm). of verbind om ’n nuwe stof te vorm. Vergelyk met mengsel. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxxi Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Veranderlike ’n Letter wat gebruik word om ’n Vloeistof Enige stof wat kan vloei en die onbekende getal in algebra te vorm van ’n houer aanneem; verteenwoordig; ’n hoeveelheid water, sommige jelle en vloeibare wat verander; onderworpe aan gas. verandering. Vloeitraagheid Die taaiheid van ’n vloeistof. ’n Verdamp Veranderingsfase van vloeistof na Taai vloeistof vloei stadig, bv. ’n gas. Vergelyk sublimering en stroop. kook. Vlugtigheid Hoe maklik iets verdamp. Bv. eter Verdun Om die konsentrasie van ’n (C2H5OC) is meer vlugtig as water. oplossing te verminder. Sien Volt Eenheid van potensiële verskil ‘oplossing’ en ‘konsentrasie’. in elektrisiteit. Die verskil van Verdunning Teenoorgestelde van konsentrasie; potensiaal (Ep) wat een ampère hoe laag ’n konsentrasie is, stroom teen een ohm rweerstand gemeet in mol/dm3; die proses om sal dra. Dieselfde as emk. te verdun. Sien ‘emk’, ‘weerstand’, ‘ohm’, Vereenvoudig Om eenvoudiger te maak. ‘ampère’. Wiskundig: om deurgaans te deel Voltaïes Produksie van elektrisiteit met ’n gemeenskaplike faktor in ’n sel. Sien ‘battery’, ‘sel’, (getal of algebraïese letter) wat die ‘elektrochemie’, ‘elektrode’, vergelyking eenvoudiger sal maak ‘katode’, ‘anode’, ‘galvanies’. om te lees en te bereken. Voltooiing Chemie: wanneer ’n reaksie nie Verhinder Strem, steur, vertraag. verder verloop nie, omdat een of meer van die reaktanse opgeraak Ver- ’n Breuk; hoe een getal verband het. Sien ‘reaktans’, ‘reaksie’. houdingsgetal hou met ’n ander getal; presiese verhouding. As daar vyf vroue vir Volume Meting van die ruimte wat ’n elke vier mans is, is die verhouding voorwerp opneem, gelyk aan van vroue tot mans 5:4, geskryf lengte x breedte x hoogte. met ’n dubbelpunt (:). Hierdie Voorkeur Verkieslik. Chemie: in ’n chemiese verhouding kan voorgestel word reaksie, die rigting van die reaksie as die breuk 5/4 of 11/4, of 1,25; ná die ekwilibrium verbreek is. of ons kan sê daar is 25% meer Voorspel Algemeen: om vooruit te sien. vroue as mans. Fisiese Wetenskap: om ’n stelling Verlig Om te belig, met lig of duidelik te te maak oor wat sal gebeur, maak. gebaseer op ’n wet. Sien ‘wet’. Verplaas Om iets op ’n ander plek te sit. Vrugbaarma- Die proses om nutriënte in die king grond by te voeg. Biologie: die Versadig Organiese chemie: Het nie versmelting van manlike en beskikbare verbindings nie of vroulike gamete (geslagselle) in slegs enkel verbindings. Algemene ’n sigoot (groep selle wat ’n fetus gebruik: kan nie meer inneem of ander lewende organisme sal nie, gewoonlik gesê van ’n lap en word). vloeistof. Verskil Wiskundig: aftrekking. Omgangstaal: In watter opsig twee dinge nie dieselfde is nie. Verspreiding Hoe iets oor ’n gebied verdeel is. Wiskundig: die reeks en verskeidenheid van getalle soos gesien op ’n grafiek. Versteur Chemie: om ’n mengsel of vloeistof te roer, dit op te skud. Versuring Wat suur gemaak is. xxxii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 W Waterig Oplosbaar in water. Wet ’n Formule of verklaring in Fisiese Wetenskappe wat afgelei (ontdek) is deur waarneming (sien). Die formule of verklaring voorspel dan dat onder dieselfde omstandighede dieselfde uiteinde altyd sal plaasvind. Bv. die eerste wet van termodinamika stel dat materie en energie nie vernietig kan word nie, maar slegs verander van een vorm in ’n ander. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxxiii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Die wiskunde wat jy benodig Hierdie afdeling rus jou toe met die basiese wiskundige vaardighede wat jy benodig om enige vak waar wiskundige beginsels gebruik word, te slaag. Of jy Fisiese Wetenskap, Wiskunde of Wiskundige Geletterdheid bestudeer, is hierdie basiese vaardighede van kritiese belang. Sorg dat jy hierdie afdeling eers baasraak voordat jy die res van die boek aanpak. 1. Basiese aanwysers • As ’n formule nie ’n maalteken (x) of ’n punt-produk (·) bevat nie, maar twee simbole is langs mekaar, beteken dit “maal”. Dus, m1m2 beteken massa 1 maal massa 2. Dit kan ook geskryf word as m1 × m2, or m1·m2 • ’n Komma beteken dieselfde as ’n desimale punt op jou sakrekenaar (bv. 4,5 = 4.5). Moenie die desimale punt verwar met punt-produk 1 (maal) nie: 4,5 = 4​ __ 2 ​maar 4.5 = 20. Vermy eerder om hierdie rede om die punt-produk te gebruik. • Dit is algemeen in wetenskap om delers met ’n eksponent te skryf. Dit beteken, byvoorbeeld, dat 0.5 meter per sekonde gewoonlik geskryf word as 0.5 m.s–1 eerder as 0.5 m/s. Altwee notasies is egter heeltemal korrek en jy kan enigeen gebruik. Dit is egter belangrik dat jy of –1 of / gebruik. As jy net 0.5 ms skryf, beteken dit 0.5 millisekondes, wat nie ’n snelheid (spoed in ’n rigting) is nie, dit is ’n tyd. • ’n Veranderlike is iets wat varieer (verander). Byvoorbeeld, die weer is ’n veranderlike wat jou besluit om winkelsentrum toe te gaan, beïnvloed. Veranderlikes in wetenskap en wiskunde word deur letters voorgestel, soms genoem algebraïese veranderlikes. In wiskunde is die mees algemene een x, waarskynlik gevolg deur y, y. Veranderlikes in wetenskap word lettersimbole gegee volgens wat hulle verteenwoordig, dus byvoorbeeld, M of m word vir massa gebruik (hoeveelheid substans in kilogramme); v is vir snelheid (spoed in ’n spesifieke rigting); a word gebruik vir versnelling (verandering in snelheid), ens. Meeste van die tyd kan jy van die lettersimbool aflei wat die veranderlike is; so is V stroomspanning (voltage), R is weerstand (resistance), P is druk (pressure), ens. 2. Onderwerp van formule of “los op vir” In wetenskap en wiskunde moet jy dikwels “iets die onderwerp van ’n formule maak” of “oplos vir”. Dit verwys na bepaling van die waarde van ’n onbekende hoeveelheid as ander hoeveelhede en die formule wat die verhouding tussen hulle aantoon, gegee is. xxxiv INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! © Departement van Basiese Onderwys 2015 wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples John het 5 appels. Hy gee daarvan vir Joanna en hou 2 appels oor. Hoeveel appels het exams hy vir Joanna gegee? Die formule om die antwoord te kry, sal so lyk: 5–x=2 Om vir x op te los, moet ons die x en die 2 omruil. Wat ons in werklikheid doen, is om “x” by te tel aan albei kante: 5–x+x=2+x dit word dan: activity 5=2+x ACTIVITIES boy dan trek ons 2 by elke kant af om dieand 2 oor teand girl-left skuif: right of page 5–2=2 PAY– 2 + xATTENTION SPECIAL NB 5 – 2 = x NB activity 3=x ... Dus, John het 3 appels vir Joanna gegee. Dieselfde proseduresHINT! is van toepassing ongeag hoe ingewikkeld die formule lyk. Skuif items rond met deurgaans slegs bytel, aftrek, kwadreer, vierkantswortel, maal of deel. wenk comment comment Step by step bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples Laat ons ’n voorbeeld uit Elektrisiteit neem: V = IR. Dit beteken die stroomspanning in ’n exams stroombaan is gelyk aan die spanning in die stroombaan maal die weerstand. Veronderstel ons weet die spanning is 12 V, en die weerstand is 3 Ω. Wat is die stroom? V = IR 12 = activity 3×I deel deurgaans met 3 om I te isoleer ACTIVITIES boy (3) 3 12 ​= ​ ​ _ ​ __ 3 ​  ​ I and girl-left and right of page onthou: enigiets deur dit self gedeel, is 1, dus: activity ​  12 ​= (1) × I ... en ​ __ __ 12 ​= 4 ... dus 3 3 4 = I of I = 4 A ... Die stroombaan se stroom is 4 ampère. comment comment Hoe om hierdie vergelykings op te los, kan onthou word deur die driehoek- Step by step geheuevoorbeeld te gebruik soos getoon: V As jy wil oplos vir V, hou V toe met jou hand. I langs R beteken dan maal R, of IR. Dus, V = IR. As jy oplos vir R, hou R toe met jou hand. V is bo I. Dus R = _​ V ​. Hoewel dit I ’n makliker manier is om te doen, moet jy onthou dat baie formules nie uit slegs drie I R dele bestaan nie. Dit is dus beter om te weet hoe om iets die onderwerp van ’n formule te maak, of vir iets op te los. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxxv Mind the Gap Chemie 

HINT! © Departement van Basiese Onderwys 2015 wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 3 EG - worked examples Hier is ’n moeiliker voorbeeld. Gegee exams Kc = 4,5 [SO3] = 1,5 mol/dm3 [SO2] = 0,5 mol/dm3 (x – 48) [O2] = ​ ______​ mol/dm3 64 Los op vir x.activity ACTIVITIES(1,5) _________ 2 boy [SO3]2 and​  (0,5) girl-left 2 (x -and 48) ​ Kc = ​ _______ ​ ∴ 4,5 = ​  ________ right of page ​ [SO2]2[O2] 64 activity ∴ x = 176 g Hoe het ons die antwoord gekry? comment comment Stap-vir-Stap Step by step Laat ons kyk hoe dit werk. Eerste, los op vir die eksponente (magte): 2,25 4,5 = _________ ​  (x – 48) ​ (0,25) ​ ______​ 64 Nou sien ons dat 2,25 en 0,25 soortgelyke getalle is (veelvoude van vyf), laat ons hulle dus deel soos aangetoon. 4,5 = (2,25 / 0,25) × ( (x – 48) / 64 ) Dit laat ons met 4,5 = 9 × ( (x – 48) / 64 ) Maar, as ons ’n deler deel, kan die tweede deler na die boonste ry skuif. Hier volg ’n eenvoudige voorbeeld: 1 ÷ (2 ÷ 3) = ​ ___12 ​ ​  ​ 3 ×3 = ​  1____ ​ 2 = ​ _3 ​ = 1,5 2 Probeer dit vinnig op jou sakrekenaar as jy twyfel: 1 ÷ (2 ÷ 3) ... dit beteken een gedeel deur twee-derdes. Twee-derdes is 0,6667, wat amper een is. Hoeveel twee-derdes is nodig om een op te maak? Die antwoord is een en ’n half twee-derdes. d.w.s. 0,6667 + (0,6667 ÷ 2) = 1. Daarom die antwoord van 1,5. Dus, terug na die oorspronklike probleem: ons kan die 64 na die boonste lyn bring en met 9 maal: 4,5 = 9 × ( (x – 48) / 64 ) 4,5 = ​  9 × _____64 ​ x – 48 4,5 = ​  576 ​ _____ x – 48 Nou kan ons die hele vergelyking invers om die x bo te kry: 48 1 ​ = x – ​ ___ ​ ___ ​ 4,5 576 xxxvi INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Nou maal ons elke kant met 576 om die 576 van die onderste ry te verwyder 576 ________ (x – 48) 576 ​ ___ ​ = ​  ​ 4,5 576 En ons kanselleer die 576’e aan die regterkant soos hierbo getoon. Dus, as 576 ÷ 4,5 = 128, dan is 128 = x – 48 Nou tel ons 48 by aan elke kant om die 48 oorkruis te verwyder 128 + 48 = x – 48 + 48 ... dus, 128 + 48 = x = 176. 3. Statistieke Baie wetenskaplike eksperimente en baie ekonomiese verslae maak gebruik van statistieke. Jy moet daarom minstens die volgende ken: Afhanklike veranderlike: Die resultaat van ’n eksperiment, die effek bereik uit die eksperiment. Onafhanklike veranderlike(s): Die elemente wat as inset dien vir die eksperiment, die moontlike oorsake. Dit word ook die gekontroleerde veranderlike(s) genoem. Kontrole veranderlike: ’n Veranderlike wat konstant gehou word ten einde die verwantskap tussen twee ander veranderlikes te bepaal. “Kontrole veranderlike” moet nie verwar word met “gekontroleerde veranderlike” nie. Dit is belangrik om te verstaan dat korrelasie nie oorsaaklikheid beteken nie. Dit wil sê wanneer twee veranderlikes lyk of hulle met mekaar korreleer, hulle nie noodwendig mekaar veroorsaak nie. ’n Veranderlike veroorsaak slegs ’n ander veranderlike as die een ’n funksie f(x) van die ander is. Dit sal duideliker wees wanneer ons grafieke behandel. Gemiddeld: Die gemiddelde. In die reeks 1, 3, 5, 7, 9, is die gemiddeld 1 + 3 + 5 + 7 + 9 gedeel deur 5, omdat daar 5 datadele is. Die gemiddeld in hierdie geval is 5. Mediaan: Die datapunt (enkel datadeel) presies in die middel van ’n datareeks. In die reeks 1, 3, 5, 7, 9 is die mediaanwaarde 5. Modus: Die mees algemene datadeel. In die reeks 1, 1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 5, is die modus 3. Dit word dikwels in wetenskaplike formules gesê dat goed proporsioneel tot mekaar is. Ons kan egter nie die waarde van ’n krag of energie-uitset of massa bereken as ons slegs weet dat goed proporsioneel (d.i. watter dinge korreleer) tot mekaar is nie. Kom ons neem momentum as voorbeeld. Momentum (hoe kragtig iets beweeg, min of meer), is proporsioneel tot snelheid (spoed in ’n rigting). Dus, hoe vinniger iets beweeg, hoe meer momentum het dit. Maar p (momentum) kan nie bereken word as ons net weet wat die snelheid is nie, ons moet ook weet wat die massa is. Hoekom? Omdat momentum ook proporsioneel tot massa is; hoe groter iets is, hoe meer momentum het dit. Dus, om ontslae te raak van die proporsionaliteitteken (∝), moet ons ’n formule daarstel. Baie wetenskaplike eksperimente se doel is om uit te vind wat die verwantskap tussen twee veranderlikes is, dws of hulle slegs gekorreleer – proporsioneel – is, en of hulle oorsaaklik verwant is. In die © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxxvii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 geval van momentum is dit maklik, omdat daar nie verdere veranderlikes is nie: p = mv. Dit is egter in die geval van swaartekrag of elektriese of magnetiese kragvelde nie so maklik nie. In hierdie gevalle moet iets wat ons ’n “konstant” noem, ingebring word. ’n Konstant is ’n vaste waarde wat altyd in ’n vergelyking in vermenigvuldig word. Konstante word dikwels geskryf as k. Sekere spesifieke konstante, soos in die Swaartekragwet, het egter ’n eie simbool, in dié geval, G. Hierdie konstante word later in die tabelle in hierdie studiegids gegee. 4. Grafieke Baie van die werk in wetenskap behels interpretering van grafieke. Daar is vele soorte grafieke: beweging, koerse, chemiese reaksies, afstand, relatiewe sterkte van kragvelde, ens. Voor mens al hierdie grafieke kan interpreteer, is dit die beste om met Cartesiaanse koördinate te begin. PAY SPECIAL ATTENTION NB is getalle wat van ’n sentrale punt, “Koördinate” NB die “oorsprong”, verwys na die afstand op ’n lyn, op ’n oppervlak, of in die ruimte. Grafieke waarmee jy te doen sal hê, het net twee dimensies (rigtings). Die punte se posisies op hierdie grafieke word beskryf deur gebruik van twee koördinate: hoe ver die punt van linksHINT! na regs is, genoem die x-koördinaat, en hoe ver dit op of wenk af van die punt op die bladsy is, genoem die y-koördinaat. bv. Uitgewerkte voorbeeld 4 EG - worked examples Beskou die volgende grafiek. Dit toon ses punte in ’n reguit lyn. exams y 3 2 1 activity -x ACTIVITIES boy x –2 –1 and girl-left and 1 2 3 right of page activity –1 –2 –3 -y comment comment Die aangetoonde koördinate kan beskryf Step by step word deur wat “geordende pare” genoem word. Byvoorbeeld, die verste punt op hierdie grafiek is 3 eenhede na regs op die x-as of horisontale lyn. Net so is dit ook 3 eenhede na bo op die y-as, of vertikale lyn. Dus, die koördinate is (3;3). Die punt net onder die sentrale punt of “oorsprong” is een eenheid na onder van die x-as af, en een eenheid links van die y-as. Dus is die koördinate (-1;-1). Let op dat enigiets links van of onder die oorsprong voorafgegaan word met ’n minusteken. In meeste gevalle in wetenskap sal grafieke positiewe asse hê, aangesien meeste grafieke met tyd te doen sal hê. xxxviii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Hierdie reeks punte lyk asof hulle aan mekaar verwant is, omdat dit in ’n reguit lyn lê. As jy so ’n resultaat teëkom in ’n eksperimentele situasie, beteken dit gewoonlik dat jy kan voorspel wat die volgende punt sal wees, naamlik (4;4). Dié tipe voorspelling word “ekstrapolering” genoem. As jy die eksperiment uitvoer en vind dat die resultaat (4;4) is, het jy bepaal dat daar ’n sterk verwantskap of korrelasie is. Jy kan dus begin dink aan ’n formule om jou bevindings te beskryf. Byvoorbeeld, dit kan ’n grafiek wees wat die meting van ’n stroom (x) aantoon teenoor ’n meting van weerstand (y). ’n Ander manier om te sê dat x verwant is met y, of dat x proporsioneel is tot y, is om te sê dat y ’n funksie is van x. Dit word geskryf as y = f(x). Dus, in die voorbeeld hierbo gegee, is stroom PAY ’n funksie SPECIAL van weerstand. Maar hoe is y verwant aan x ATTENTION in hierdie grafiek? Dit blyk in ’n 1 tot 1 verhouding teNB NB wees: y = x. Daarom is die formule vir hierdie grafiek y = x. In hierdie geval het ons net met twee faktore te doen; x en y. Jy sal vind dat in ander grafieke meer faktore betrokke kan wees, soos versnellingsgrafieke wat eenhede van m/s2 het. Moenie daaroor bekommerd wees nie, jy hanteer dit op dieselfde HINT! manier (byvoorbeeld, m/s2 vs. tyd). wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 5 EG - worked examples Kom ons kyk na ’n effens meer gekompliseerde geval soos hieronder geïllustreer. exams In die volgende grafiek sien mens dat waar x ook al gelyk is aan iets, is y plus 1. Dus, trek met jou vinger van die punt onder links opwaarts. Dit ontmoet die x-as by punt -3. Doen dieselfde vir dieselfde punt na die y-as. Jy sal sien dat dit die y-as by -2 ontmoet. Jy sal sien die volgende koördinate is (-2;-1), dan (-1;0), dan (0;1), (1;2), en laastens (2;3). Dis duidelik dat wat x ook al is, y is een meer. Dus, y =x + 1 is die formule vir hierdie lyn. activity ACTIVITIES boy and girl-left and y right of page 3 activity 2 1 comment comment –xx Step by step –3 –2 –1 1 2 3 –1 –2 –3 –y © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xxxix Mind the Gap Chemie 

HINT! © Departement van Basiese Onderwys 2015 wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 EG - worked examples Kom ons bekyk nog ’n geval. In hierdie geval sien ons die volgende waardes: waar x ’n exams sekere waarde het, het y dubbel die waarde. Laat ons dit tabuleer. y 3 2 activity 1 ACTIVITIES boy and girl-left and –xx right of page –3 –2 –1 1 2 3 activity –1 –2 comment –3 comment –y Step by step x y 1,5 3 1 2 0,5 1 0 0 –0,5 –1 1 –2 –1,5 –3 Dus, as x 1,5 is, is y 3, as x 1 is, is y 2. Die formule vir hierdie lyn is dus: y = 2x. Die waarde langs x word die “helling” of “gradiënt” van die lyn genoem. Hoe groter die waarde langs x is, dus hoe groter die gradiënt is, hoe steiler is die helling. Die gradiënt kry dikwels die simbool “m” wanneer dit onbekend is. Hoe dit nou toegepas word in wetenskap is eintlik eenvoudig: as ons byvoorbeeld kyk na ’n grafiek van ’n chemiese reaksie sal die x-as gewoonlik tyd verteenwoordig en die y-as sal gewoonlik die hoeveelheid (aantal) geproduseerde stof wees. Dus, as ons ’n grafiek het van ’n chemiese reaksie met ’n groot gradiënt, beteken dit die reaksie is vining, ’n klomp stof (y) word geproduseer oor ’n kort tydsduur (x). As ons byvoorbeeld die reaksie verhit en waarneem dat die gradiënt nog meer toeneem, sal dit bewys dat hitte die chemiese reaksie verhoog, of dat reaksiekoers proporsioneel tot hitte is. Net so, as die gradiënt afwaarts gaan, sal dit aantoon dat die reaksie oor tyd afgeneem het, omdat y, die hoeveelheid stof geproduseer, afgeneem het namate x (tyd) toegeneem het, dalk omdat die reaktans opgebruik was. xl INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! © Departement van Basiese Onderwys 2015 wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 7 EG - worked examples Ons doen nog een geval. In hierdie geval kan ons sien dat y ’n funksie is van x, examsdit ’n reguit lyn grafiek is. Dit is egter nie so maklik om die verwantskap aangesien tussen x en y te sien nie. Ons kan sien dat die gradiënt dieselfde is as in die vorige grafiek, so dit moet iets wees soos y = 2x. Dit maak egter nie heeltemal sin nie, aangesien 2(-1,5) is nie -2 nie. Ons sien dat waar x nul is (by die oorsprong), is y by 1. Maar die helling is dieselfde, daarom moet dit wees y = 2(0) + 1. Dus is die formule: y = 2x + 1.. activity y 3 ACTIVITIES boy and girl-left and right of page 2 activity 1 –xx comment comment –3 –2 –1 1 2 3 Step by step –1 –2 –3 –y x y 2x + 1 –1,5 –2 2(–1,5)+1 = –3+1 = –2 –1 –1 2(–1)+1 = –2+1 = –1 Soos jy kan sien, is dit waar wiskundiges die algemene vergelyking vir ’n –0,5 0 2(–0,5) +1 = –1+1 = 0 reguit lyn gekry het, y = mx + c. (“c” staan vir “konstant”) 0 1 2(0)+1 = 0+1 = 1 0,5 2 2(0,5)+1 = 1+1 = 2 1 3 2(1)+1 = 2+1 = 3 © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xli Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Brondokumente Die volgende inligtingsdokumente sal in die eksamen aan jou voorsien word. Dis nie nodig vir jou om dit te memoriseer nie. SI-Eenhede: Vermenigvuldigers Prefiks Simbool Waarde Uitgeskryf tera T 10 12 1 000 000 000 000 giga G 109 1 000 000 000 mega M 106 1 000 000 kilo k 10 3 1 000 hekto h 10 2 1 00 deka da 10 1 1 desi d 10 –1 0,1 senti c 10–2 0,01 milli m 10–3 0,00 1 mikro µ 10 –6 0,00 000 1 nano n 10 –9 0,00 000 000 1 piko p 10 –12 0,00 000 000 000 1 femto f 10 –15 0,00 000 000 000 000 1 Konstante Name SI Unit Symbol Approximate Value Easier to Understand STD (Standaard nie toepaslik, twee 1 ATM (101,3 kPa), 25°C Gewoonlik word ’n Temperatuur en Druk), toestande (298 Kelvin (K)) karband twee atm (bar) (in Fisika). gepomp, d.w.s. die druk is twee keer die atmosferiese druk. Standaardtoestande Nie toepaslik, drie STP plus 1 mol/dm3 Soos hierbo (Chemie) toestande Gaskonstant R 8,3 J / mol⋅K Die R in PV = nRT Molêre gasvolume by STD V0 22,4 dm3 / mol 22,4 liter gas word gemaak van ’n mol van ’n stof. Avogrado se konstant NA 6,022045 × 1023 6 022 000 000 000 000 eenhede/mol 000 000 000 deeltjies is een mol xlii INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 TABEL 3: PERIODIEKETABEL VAN ELEMENTE © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xliii Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Formules Molle, Gaswette, Chemiese Equilibriums: R = gaskonstant n = aantal molle m = massa T = temperatuur V = volume c = konsentrasie, ook [ ] m n m n = ​ __ M ​ c = ​ __ V ​ c = ​ ___ MV ​ p1V1 p2V2 PV = nRT ​ ____ ____ T ​ = ​  T ​ 1 2 2P + 3R ⇋ 2S + 4T [S]2 × [T]4 Kc = ________ ​  2 [P] × [R]3 ​ Waar [S] die konsentrasie is van S mol/dm3 Notas: • In die meeste gevalle in chemie, verwys die onderskrifte na hoeveel atome daar is; bv. H2O = twee atome van H & 1 atoom van O. xliv INLEIDING  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

© Departement van Basiese Onderwys 2015 Standaard reduksiepotensiale Notas: Halfreaksies E0(V) • Eθ beteken dieselfde as E0. • Daar is twee weergawes van hierdie tabel; hulle is identies behalwe dat een omgekeerd is. Memoriseer net dat Fluoor (F) die grootste oksidasievermoë het. • ’n Sterk reduksieagent sal ’n swakker reduksieagent van sy sout vervang. • Begin altyd met die oksidasie halfreaksie. Toenemende reduksievermoë • ’n Redoks-reaksie sal Toenemende oksideringsvermoë plaasvind wanneer ’n reduksieagent reageer met ’n oksideringagent. • Balanseer die elektronlading van elke halfreaksie deur elk met ’n toepaslike koëffisiënt te maal. • Tel die twee halfreaksies bymekaar, elimineer elektrone van albei kante. • Elimineer algemene ione of molekule van albei kante van die vergelyking, bv. H+ en H2O. • Jy kan dan die E0- spannings kombineer om die totale spanning van die sel te bepaal. Gebruik die waardes presies soos dit is, moenie afrond nie. E0sel = E0katode – E0anode OF E0sel = E0oksideringagent – E0reduksieagent • ’n Positiewe antwoord beteken dat die reaksie spontaan sal voortgaan van links na regs. ’n Negatiewe waarde beteken dat dit nie spontaan is nie. © Departement van Basiese Onderwys 2015 INLEIDING xlv Mind the Gap Chemie 

© Departement van Basiese Onderwys 2015

Eenheid 1 Organiese bindings en makromolekule Organiese chemie is die chemie van koolstofbindings in lewende en dooie sisteme. Organiese molekule: molekule wat koolstofatome bevat. Nota: Koolstofdioksied (CO2), koolstofmonoksied (CO), karbonate (CO32–) en sianiede (CN–) is uitsonderings omdat hulle as anorganiese bindings beskou word. Organiese bindings het tipies ’n struktuur van verbinde koolstofatome waaraan ander atome saambind. 1.1 Organiese bindings 1.1.1 Chemiese binding Die organiese bindings wat ons bestudeer bestaan uit Koolstof, Waterstof, Suurstofatome en die Halogene ( -Br, -Cl, -I ), wat dikwels kollektief voorgestel word as –X). PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Koolstof is altyd omring deur PRESIES vier bindings HINT! hint Suurstof is altyd omring deur PRESIES twee bindings Waterstof is altyd verbind aan PRESIES een binding e.g. EG - worked examples Halogeen is altyd verbind aan PRESIES een binding exams activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 1 Mind the Gap Chemie Step by step comment comment

1 Eenheid 1.1.2 Die homoloë-reeks PAY SPECIAL ATTENTION NB NB DEFINISIES ’n Homoloë-reeks is ’n reeks bindings (molekule) wat dieselfde algemene formule en HINT! funksionele groep het. Elke lid van ’n homoloë-reeks verskil van die vorige lid deur ’n hint – CH2-groep. Versadigde: Bindings waarin daar nie meervoudige bindings tussen koolstofatome in hulle koolwaterstofkettings is nie. Onversadigde: Bindings met een of meer meervoudige bindings tussen koolstofatome e.g. EG - worked examples in hulle koolwaterstofkettings. ’n Funksionele groep is ’n binding, ’n atoom of ’n groep atome wat die fisiese en chemiese eienskappe van ’n groep organiese bindings bepaal. exams Klassifikasie van organiese molekule volgens homoloë-reekse Homoloë- Algemene Funksionele Agter- Voorbeeldnaam Strukturele Gekondenseer- Molekulêre reeks formule groep voegsel formule de formule formule activity | | Alkane CnH2n+2 ─c─c─ -ane propaan CH3CH2CH3 C3H8 Koolwaterstowwe ACTIVITIES boy | and and girl-left | right of page activity Alkane CnH2n -ene propeen CH2=CHCH3 C3H6 Alkane CnH2n–2 -yne propyn CH≡CCH3 C3H4 bynH Step C 2n+1X step comment comment Haloalkane/ -ane 2-bromopropaan CH3CHBrCH3 C3H7Br alkielhaliede (X = F, Cℓ, Br, I) Alkohole CnH2n+1OH -ol propaan-2-ol CH3CHOHCH3 C3H7OH CnH2nO Aldehiede -el propanaal CH3CH2CHO C3H6O n =1, 2, ... CnH2nO Ketone -one propanoon CH3COCH3 C3H6O n = 3, 4, ... CnH2nO2 -iese Karbolsure propanoësuur CH3CH2COOH C3H6O2 suur n = 1, 2, ... CnH2nO2 Esters -oaat etielmetanoaat CH3CH2OOCH C3H6O2 n = 2, 3, ... 2 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Nota: Alkane het die algemene formule CnH2n+2 In propaan is n = 3 en daarom is die algemene formule C3H2(3)+2 = C3H8 In ’n strukturele formule word al die bindings in die binding getoon. As enige van dié bindings uitgelaat word, word dit ’n gekondenseerde strukturele formule genoem. Bv. strukturele formule vir propaan moontlike gekondenseerde strukturele formule vir propaan 1.1.3 Isomere PAY SPECIAL ATTENTION In isomere word dieselfde atome gebruik in verskillende bindings, maar NB hulle word saamgestel of verbind op verskillende wyses. Daar is verskillende soorte isomere in organiese chemie. Strukturele isomere verwys na die DEFINISIES volgorde waarin verskillende atome in ’n binding saamgebind is. 1. Strukturele isomere is Ons gaan op drie soorte strukturele isomere fokus, naamlik kettingisomere, bindings met dieselfde HINT! posisionele isomere en funksionele isomere. hint formules, molekulêre maar verskillende strukturele formules. 2. Kettingisomere: EG - worked examples Strukturele formule: struktuur 1 Strukturele formule: struktuur 2 e.g. Molekule met dieselfde molekulêre formule en in dieselfde homoloë-reeks maar verskillende tipes exams Kettingisomere kettings, bv. butaan en metielpropaan. IUPAC-naam: butaan 3. Posisionele isomere: Molekule met dieselfde Molekulêre formule: C4H10 IUPAC-naam: 1-metielpropaan molekulêre formule en Molekulêre formule: C4H10 in dieselfde homoloë- reeks, maaractivity die posisie van die funksionele groep ACTIVITI and girl- Strukturele formule Strukturele formule verskil (bv. butaan-1-ol right of p en butaan-2-ol) of die activity substituent of sykettings verskil. 4. Funksionele isomere: Posisionele isomere Molekule met dieselfde molekulêre formule,Step maar by step com in verskillende homoloë- IUPAC-naam: butaan-1-ol IUPAC-naam: butaan-2-ol reekse, of het verskillende Molekulêre formule: C4H10O Molekulêre formule: C4H10O funksionele groepe, bv. ketone en aldehiede. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 3 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid AL ATTENTION Strukturele formule Strukturele formule NB Nommering van die koolstofketting: Funksionele isomere Met benaming van die organiese binding, word die Homoloë-reeks: ketoon Homoloë-reeks: ketoon langste koolstofketting so benoem dat die -OH-groep IUPAC-naam: butanoon IUPAC-naam: butanal verbind is aan die koolstof ed examples waaraan die kleinste getal Molekulêre formule: C 4 H8 O Molekulêre formule: C 4 H8 O toegeken is. Daarom word die eerste organiese binding in In hierdie voorbeeld bestaan albei organiese bindings uit dieselfde aantal hierdie voorbeeld butaan-1-ol koolstof, waterstof en suurstofatome, maar in die eerste binding se genoem. struktuur is die (=) verbind aan die middel van die koolstofketting, dus ’n ketoon. In die tweede voorbeeld is die (=) verbind aan die begin van die koolstofketting, dus ’n aldehied. Aktiwiteit 1 ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Vir elk van die volgende isomere: a) Skryf die strukturele formule neer. b) Identifiseer die tipe isomeer. 1. 2-metielpentaan en 3-metielpentaan. 2. 1-chloorbutaan en 1-chloor-2-metielpropaan. p comment comment 3. Propanoësuur en etielmetanoaat  (13) [13] Oplossings 1. a) 3 3 3 3 2-metielpentaan 3-metielpentaan 1. b) Posisionele isomere 3 2. a) 3 3 3 1-chloorbutaan 1-chloor-2-metielpropaan 4 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 2. b) Kettingisomere 3 PAY SPECIAL ATTENTION NB N 3. a) 3 3 HINT! 3 wenk propanoësuur etielmetanoaat Strukturele isomere het IUPAC-name en fisiese 3 b) Funksionele isomere 3 bv. EG - worked examples eienskappe wat verskil. [13] 1.1.4 Nomenklatuur (benamingkonvensies exams of -reëls) Elke IUPAC-naam bestaan uit drie dele: PAY SPECIAL ATTENTION Voorvoegsel: Wortel: Agtervoegsel: NB Posisie en name van Aantal C-atome in die Bepaal deur die activity sustituente (sykettings), hoof C-ketting. homoloë-reeks. Bepaal die wortel van die ACTIVITIES boy alfabeties gelys. naam vanaf die aantal and girl-left and right of page C-atome in die langste (hoof) HINT! activity Organiese bindings word benoem volgens die IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) -sisteem. hint C-ketting. 1 = met- 2 = et- 3 = prop- Algemene stappe in die IUPAC- 4 = but-e.g. EG - worked examples comment co 5 = pent- benaming van alle organiese 6 = hex- Step by step bindings 7 = hept- Stap 1: exams 8 = okt- 9 = nie- Identifiseer die funksionele groep in die binding en die homoloë-reeks Nota: ou name: 1 = vorm- ; waartoe dit behoort. Dit bepaal die agtervoegsel (einde). Voorbeeld: 2 = ase- Benaming van 2-metielprop-1-een activity ACTIVIT and girl In hierdie geval is daar net koolstowwe en waterstowwe, met ’n dubbel right of binding tussen die koolstowwe. Dit dui daarop dat hierdie binding ’n alkeen is en dus eindig met die agtervoegsel -een. activity Stap 2: • Bepaal die langste koolstofatoomketting. Dit moet die funksionele groep insluit en hoef nie in ’n reguit lyn te wees nie. Step by step com • Nommer die koolstofatome in hierdie ketting van die sy naaste aan die funksionele groep, bv. ’n dubbel- of trippelbinding, ’n hidroksielgroep, ’n karbonielgroep of ’n karboksielgroep. • In die geval van alkene of haloalkene, begin nommering van die koolstof naaste aan ’n substituent (syketting), bv. ’n alkielgroep of halogeenatoom. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 5 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid • Dui die posisie aan van die funksionele groep (behalwe in die geval van die alkane). Gee die kleinste van die aantalle C-atome wat tussen die dubbel- en trippelbindings bestaan vir die alkene en alkyne. Voorbeeld: Benaming van 2-metielprop-1-een Voorbeeld: : Die langste ketting wat die funksionele groep insluit, is benoem soos in die voorbeeld hierbo. Aangesien die dubbelbinding aan die regterkant van die voorbeeld is, nommer ons die langste ketting van regs na links. Die langste ketting met die funksionele groep bevat drie koolstowwe en ons weet dit moet ’n propeen wees. Aangesien die dubbelbinding verbind is aan die eerste koolstof, moet dit ’n prop-1-een wees. Stap 3: • Stel vas of daar enige substituente is. • Tel die aantal C-atome in die substituent om die voorvoegsel te bepaal en eindig dit met -iel. • Skryf die getal van die C-atoom op die hoofketting waar die alkielgroep geheg is, vooraan die alkielnaam. • Skei die getal en die naam met ’n koppelteken, bv. 2-metiel. • As ’n substituent meer as een keer voorkom, gebruik die toepaslike voorvoegsel: tweekeer – di; driekeer – tri; vierkeer – tetra, bv. 3,4-dimetiel. • As daar meer as een substituent is, skryf hulle name en posisies in alfabetiese volgorde neer. Voorbeeld: Die metielgroep is aan die tweede koolstof geheg, dus is die naam 2-metiel prop-1-een Stap 4: Benoeming van die organiese verbinding met substituent(e) voor die moederketting. Voorbeeld: die IUPAC-naam van die verbinding hierbo bespreek: 2-metielprop-1-een 6 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 1 bv. Uitgewerkte EG - worked examples voorbeeld 1 Gee die IUPAC-naam vir die volgende binding: exams Stap 1: Identifiseer die funksionele groep en die homoloë-reeks waartoe hierdie binding behoort. Daar is slegs C-atome en H-atome teenwoordig, dit is dus ’n koolwaterstof. Daar is slegs enkelbindings tussen die C-atome, dus is dit ’n alkaan en die agtervoegsel sal -aan wees. activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity comment comment Stap 2: Bepaal die langste C-ketting en tel die C-atome daarin, begin met die sy naaste aan die funksionele groep. Dit is ’n alkaan, dus begin ons nommer Step byvan stepdie sy naaste aan ’n substituent af. Stap 3: Kyk na die substituente. Tel die C-atome in elke substituent, bepaal die voorvoegsel en eindig met -iel. Die alkielgroepe moet alfabeties gelys word, dus skryf ons die etiel voor die metiel. Daar is 2 C-atome in die Daar is 1 C-atoom in die substituent, dus is dit etiel. substituent, daarom is dit metiel. Dit is gebind aan Dit is geheg aan koolstofnommer 2; koolstofnommer 3, dus is dit dus is dit 2-metiel. 3-etiel. PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Final name•of Getalle compound: HINT! en letters van die alfabet word geskei met ’n koppelteken wenk 3-ethyl 2-methyl pentane (bv. 2-metielpropaan) • Getalle word geskei deur ’n komma, en geen spasie tussen die substituent(e) en die oorsprongketting nie (bv. 2,2-dichloorpentaan) bv. EG - worked examples © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 7 exams Mind the Gap Chemie

HINT! 1 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples Gee die IUPAC-naam van die volgende haloalkeen: exams Stap 1 Daar is ’n Br-atoom as ’n substituent. Stap 3 Substituent met 1 C-atoom Dus is die binding deel van die haloalkaan of aan die 3de koolstof, dus die alkielhaliede homoloë-reeks. Die Br-atoom is aan die 2de koolstofatoom, dus word die substituent as 2-bromo benaam. activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Stap 2 Die langste C-ketting het 6 C-atome. Tel vanaf die sy naaste aan die Br-atoom. PAY SPECIAL ATTENTION NB NB comment comment Step by step Stap 3 ’n Ander substituent met 1 C-atoom aan die 3de koolstof, dus ook metiel. Die twee identitiese substituente word dimetiel benaam en hulle posisies HINT! word deur ’n komma geskei: 3,3-dimetiel. wenk bv. Uitgewerkte EG - worked examples voorbeeld 3 Gee die IUPAC-naam van die volgende alkeen: exams Stap 1 Die dubbelbinding tussen die twee C-atome dui aan dat dit ’n alkeen is. Stap 2 Tel die langste C-ketting vanaf die sy naaste aan die funksionele groep, d.i. die dubbelbinding. Daar is 4 C-atome, dus but-; die activity dubbelbinding begin by die 1ste C-atoom, dus but-1-een. ACTIVITIES boy and girl-left and Stap 3 Substituent right of page met 1 C-atoom aan die 2 koolstof, dus 2-metiel. de activity Oplossing: Die binding is dus 2-metielbut-1-een. comment comment Step by step 8 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 1 bv. Uitgewerkte EG - worked examples voorbeeld 4 exams activity Stap 1 Die hidroksiel-groep dui aan boy ACTIVITIES dat die binding ’n alkohol is. and girl-left and right of page Stap 2 Daar is 4 C-atome, dus but-. Tel van links af. Stapactivity 3 Die alkokol is gebind met die 1ste atoom, dus -1-ol. Oplossing: butan-1-ol comment comment Step by step Stap1 Die hidroksiel-groep dui aan dat die binding ’n alkohol is. Stap 2 Daar is 4 C-atome, dus but-. Tel van links af. Stap 3 Die alkokol is gebind met die 2 atoom, dus -2-ol. Oplossing:: butan-2-ol © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 9 Mind the Gap Chemie

HINT! 1 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte EG - worked examples voorbeeld 5 Gee die IUPAC-naam vir die volgende karboksielsure: exams activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Stap 1 Die karboksiel-groep (-COOH) dui aan dat die binding ’n karboksielsuur is (-oësuur). Stap 2 Daar is 2 C-atome, dus eti-. Tel van regs af. Stap 3 Die C-atoom in die karboksiel-groep word altyd as die 1ste koolstofatoom getel, en die syfer word nooit ingesluit by die naam nie. comment comment Step by step Oplossing: Etanoësuur Stap 1 Die karboksiel-groep (-COOH) dui aan dat die binding ’n karboksielsuur is (-oësuur). Stap 2 Daar is 3 C-atome, dus prop-. Tel van regs af. Stap 3 Die C-atoom in die karboksiel-groep word altyd as die 1ste koolstofatoom getel, en die syfer word nooit ingesluit by die naam nie. Daar is ’n metiel-groep aan die 2de C-atoom, the substituent word geskryf as 2-metiel. Oplossing: 2-metielpropanoësuur 10 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 1 bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 EG - worked examples Gee die IUPAC-naam vir die volgende aldehied: exams Stap 1 Die karboniel-groep aan die eind C-atoom dui aan dat die binding ’n aldehied (-al) is. Stap 2 Daar is 3 C-atome, dus prop-. Tel van regs af. PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Stap 3 Die C-atoom in die karboniel-groep word activity altyd as die 1ste koolstof getel, en die syfer is nooit ACTIVITIES boy ingesluit by die naam nie. and girl-left and right of page HINT! wenk activity Oplossing: propanaal bv. Uitgewerkte comment voorbeeld comment7 EG - worked examples Step by step Gee die IUPAC-naam vir die volgende ketoon: exams Stap 1 Die karboniel-groep aan die middel C-atoom dui aan dat die binding ’n ketoon (-oon) is. Stap 2 Daar is 5 C-atome, dus pent-. Stap 3 Tel van die sy naaste aan die karboniel- groep af (in dié geval, van links af) en dui die syfer activity van die C-atoom of die karboniel-groep (in dié geval die 2de) in die naam aan. ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Oplossing: pentan-2-oon activity comment comment Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 11 Mind the Gap Chemie

HINT! wenk 1 Eenheid bv. Uitgewerkte EG - worked examples voorbeeld 8 Gee die IUPAC-naam vir die volgende ester: exams Stap 1. Vind die funksionele groep. Die funsionele groep is gebind aan twee koolstofkettings. activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Stap 3. Die ander koolstofketting comment sal eindig comment Stap 2. Die koolstofketting verbind aan die =O sal met -iel. Tel die aantal koolstofatome in die eindig met -anoaat. Tel die aantal koolstofatome in die ketting. In dié geval is ditStep2,bydus step etiel. ketting.In dié geval is dit 4, dus butanoaat. Stap 4. Finaal. Die ketting wat eindig met -iel vorm die eerste deel van die naam en die ketting wat met -anoaat eindig, die laaste deel. Die ester word etielbutanoaat genoem. Aktiwiteit 2 Skryf die IUPAC-name vir die volgende organiese molekule neer. 1. CH3–CH2–CH2–CH2–C≡C–CH–CH3 | CH3 (1) 2. (1) 3. C3H7COC2H5 (1) 4. (1) 12 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 5. (1) 6. (1) 7. (1) [7] Oplossings 1. 2-metielokt-3-yn 3 (1) 2. butan-2-ol 3 (1) 3. butanal 3 (1) 4. hexan-3-oon 3 (1) 5. 3-metiel-butanoësuur 3 (1) 6. metielbutanoaat 3 (1) 7. 1-bromo-2,2-dimetiel-propaan 3 (1) [7] BELANGRIK OM TE ONTHOU: • Wanneer haloalkane benoem word, kry die halogeenatome nie voorkeur bo alkiedgroepe nie – nommering moet begin van die sy naaste aan die eerste substituent, óf die alkiedgroep óf die halogeen. By halogene waar bv. ’n Br en ’n Cℓ dieselfde syfer het wanneer van verskillende sye af genommer word, kry Br alfabetiese voorkeur. • Wanneer IUPAC-name geskryf word, verskyn substituente as alfabetiese voorvoegsels (bromo, chloro, etiel, metiel), maar die voorvoegsels di- en tri- moet nie gebruik word om die alfabetiese volgorde te bepaal nie. • By molekule waar die funksionele groep ALTYD aan die eerste koolstof is (soos in die geval van karboksielsuur, aldehiede is daar GEEN getal bygevoeg om die posisie van die funksionele groep aan te dui nie, bv etanoësuur of pentanaal). © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 13 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Aktiwiteit 3 1. Watter EEN van die volgende formules verteenwoordig ’n alkaan? A C2H2 B C3H4 C C3H6 D C3H8(2) 2. ’n Organiese binding se strukturele formule is soos hieronder getoon: Die korrekte sistematiese (IUPAC) naam vir die binding is … A but-1-een. B but-2-een. C metielpropeen. D metielpropaan. (2) 3. Watter EEN van die volgende bindings kan as isomeer bestaan? A A C D  (2) 4. ’n Voorbeeld van ’n onversadigde koolwaterstof is: A C2HCℓ3 B C3H6 C C2H6 D C2H5OH  (2) [8] Oplossings 1. D33 (2) 2. C33 (2) 3. B33 (2) 4. B33 (2) [8] 14 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Aktiwiteit 4 Beskou die volgende lys organiese bindings: 1. Deur strukturele formules te gebruik, skryf ’n vergelyking vir die voorbereiding van ’n ester. Kies die reaktanse uit die lys hierbo.  (5) 2. Skryf die letters neer wat TWEE bindings verteenwoordig wat isomere is.  (2) 2.1 C 2.2 D  (2) 3. Skryf die letter neer wat die binding verteenwoordig wat gevorm word wanneer etanol geoksideer word.  (1) 4. Gee een gebruik van esters.  (1) [11] Oplossings 1. 3 3 33 3 2. A 3 & F 3 (5) 2.1 etielmetanoaat 3 (2) 2.2 but-2-een 3 (2) 3. B 3 (1) 4. Vervaardiging van parfume/geurmiddels 3 (1) [11] 1.2 Fisiese eienskappe en struktuur Die struktuur van ’n organiese binding – wat insluit die volgorde waarin atome verbind is in die binding, asook die kragte teenwoordig tussen verskillende molekule – beïnvloed die fisiese eienskappe van die binding. Dié fisiese eienskappe sluit in kookpunte, smeltpunte en die dampdruk bo ’n vloeibare organiese binding. In die volgende afdeling word die invloed van die molekulestruktuur op hulle fisiese eienskappe bespreek. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 15 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid 1.2.1 Intermolekulêre kragte in organiese bindings Sleutel van hierdie afdeling:: Koolstof Suurstof Waterstof Intermolekulêre kragte wat tussen VERSKILLENDE molekule inwerk, word Van der Waals-kragte genoem. In die organiese chemie wat ons bestudeer, is daar primêr twee soorte kragte, naamlik Waterstofbindings en Dipool- dipool kragte. Van der Waals-krag Waterstofbinding Geïnduseerde dipool- (sterk) kragte (swakker) Geïnduseerde dipool-krag: Wanneer twee molekule baie naby mekaar kom, beweeg die elektrone en die verspreiding van die elektrone in die molekule verskuif tydelik sodat daar ’n effense positiewe en effense negatiewe sy van elke molekuul is. Die twee molekule trek mekaar aan met ’n swak krag. NOTA: Die sketse wat die kragte tussen atome relatief tot die grootte van die atome verteenwoordig is NIE volgens ’n Voorbeeld van geïnduseerde dipool- skaal nie. In werklikheid is kragte tussen twee butaanmolekule molekule baie na aan mekaar en die intermolekulêre kragte Dipool-dipool-kragte: Wanneer ’n molekuul ’n effens positiewe sy het en ’n werk in oor kort afstande. ander molekuul het ’n effense negatiewe sy, sal die twee molekule mekaar met ’n swak krag aantrek. Intermolekulêre bindings vorm tussen molekule sodat vloeistowwe of soliede ’n Voorbeeld van dipool-dipool-kragte stowwe gevorm kan tussen twee propanaalmolekule word. Waterstofbindings: ’n Sterker soort dipool-dipool-krag. Die definisie van waterstofbinding was deeglik bespreek in Graad 11, maar ter wille van die organiese strukture wat in Graad 12 bestudeer word, is dit van hulp om waar te neem dat waterstofbindings meestal gevind word tussen verskillende molekule waar minstens een molekuul ’n -OH-groep (hidroksiedgroep) het. Waterstofbindings bestaan tussen die -O-atoom verbind aan een molekuul (wat effens negatief is) en die -H-atoom van ’n ander molekuul (wat effens positief is 16 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 PAY SPECIAL ATTENTION NB NBwaterstofbindings tussen twee ’n Voorbeeld van pentaan-1-ol molekule Soos aangedui in hierdie voorbeeld, kan meer as een soort krag tegelykertyd inwerk op molekule. HINT! . wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 9 EG - worked examples Identifiseer die intermolekulêre kragte gevind in propaan. exams activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Oplossing activity PAY SPECIAL ATTENTION Die NB NBmolekule van propaan is intermolekulêre kragte gevind tussen die geïnduseerde dipool-kragte. Die Van der Waals-kragte (geïnduseerde dipool-kragte in hierdie geval) tussen molekuleHINT! is baie swak en comment word maklik gebreek. Dit lei tot alkane comment se relatiewe lae kookpunte. wenk Step by step bv. Uitgewerkte voorbeeld 10 EG - worked examples Identifiseer die intermolekulêre kragte gevind in water. exams H H O H O 0 H H waterstofbindings H sterkste intermolekulêre krag activity Oplossing ACTIVITIES boy and girl-left and Die intermolekulêre kragte gevind tussen watermolekule is water- right of page stofbindings. activity Die watermolekule is sterk tot mekaar aangetrek deur die waterstofbindings. Water het ’n relatiewe hoë kookpunt weens die aanwesigheid van die waterstofbindings. comment comment Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 17 Mind the Gap Chemie

HINT! 1 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 11 EG - worked examples Identifiseer die intermolekulêre kragte gevind tussen die molekule van etanol. exams H sterk waterstofbindings O H O H–C–H H–C–H H–C–H H–C–H H activity swak Van der Waals-kragte H ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Oplossing Daar is activity waterstofbindings tussen die hidroksielgroepe (-OH) van die verskillendePAY SPECIAL molekule.ATTENTIONDaar is dipool-dipool-kragte tussen die NB waterstofmolekule NB molekule. verbind aan die verskillende Beide waterstofbindings en dipool-dipool-kragte bestaan tussen alkoholmolekule. Die waterstofbindings comment comment bestaan tussen die polêre OH- groepe en die HINT! dipool-dipool-kragte bestaan tussen die nie-polêre Step by step IAL ATTENTION wenk waterstofdele. NB DEFINISIES Dampdruk: Die dampdruk bv. Uitgewerkte voorbeeld 12 EG - worked examples van ’n vloeistof is die ekwilibriumdruk van ’n damp Identifiseer die intermolekulêre kragte teenwoordig in metanoësuur. bo sy vloeistof; dit is die druk exams van die damp as gevolg van O H–O– verdamping van ’n vloeistof bo = ed examples ’n hoeveelheid van die vloeistof H–C– C–H in ’n geslote houer. O–H O= Kookpunt: Die temperatuur waar die dampdruk van ’n activity Oplossing vloeistof gelyk is aan die Daar is waterstofbindings tussen dieboymolekule van metanoësuur. ACTIVITIES atmosferiese druk. Hoe sterker and girl-left and die intermolekulêre kragte, Intermolekulêre kragte tussenright karboksielsure of page is sterker as dié in alkohol omdat die molekule verbind is deur twee waterstofbindings. hoe hoër die kookpunt. Die activity kookpunt van ’n stof is die temperatuur waarop dit verander van ’n vloeistof in ’n gas en word bereik wanneer dampdruk ACTIVITIES boy 1.3 Fisiese eienskappe van comment boand and girl-left right of page ’n vloeistof gelyk is aan die atmosferiese druk. organiese bindings Step by step comment Smeltpunt: Die smeltpunt • Elke chemiese binding het fisiese eienskappe soos die fase, van ’n stof is die temperatuur smeltpunt, kookpunt, dampdruk, vloeitraagheid, digtheid en waarop dit verander van ’n vaste oplosbaarheid. Let op dat die tipe binding al hierdie eienskappe stof na ’n vloeistof. affekteer. • Die eienskappe word geaffekteer deur die sterkte van die ep comment comment intermolekulêre kragte tussen die molekule in die bindings. 18 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Wanneer die intermolekulêre kragte tussen die molekule van ’n stof sterk is: PAY SPECIAL ATTENTION NB • word baie energie benodig om die intermolekulêre aantrekkingskragte te oorkom; ONTHOU • word die molekule nie maklik van mekaar geskei nie. In die algemeen: As die sterkte van die HINT! hint kragte intermolekulêre 1.4 Faktore wat die fisiese TOENEEM: • Minder damp word eienskappe van organiese geproduseer, dus e.g. EG - worked examples dampdruk bo die vloeistof bindings beïnvloed VERMINDER; • Smelt- en kookpunte In die Graad 12-eksamen sal jy gevra word om te verduidelik hoekom die VERHOOG. fisiese eienskappe (smeltpunt, kookpunt, dampdruk) van verskillende exams organiese bindings verskil. Ten einde vas te stel hoekom die fisiese eienskappe verskil, moet jy antwoorde op een of meer van die volgende vrae vind: 1. Wat is die invloed van die tipe intermolekulêre krag teenwoordig tussen die molekule van die organiese binding op die fisiese eienskappe? activity ACTIVITIE and girl-l Min energie benodig om right of p intermolekulêre kragte te breek en Swak intermolekulêre Lae kookpunt/ kragte molekule weg van mekaar te laat beweeg. smeltpunt activity (byvoorbeeld geïnduseerde dipool-, dipool-dipool- Min energie benodig vir molekule kragte) om weg te breek uit vloeistof en Hoê dampdruk damp te vorm. Step by step com Baie energie benodig om intermolekulêre kragte te breek en Hoë kookpunt/ Sterk intermolekulêre molekule weg van mekaar te laat smeltpunt kragte beweeg. (byvoorbeeld waterstofbindings) Baie energie benodig vir molekule om weg te breek uit vloeistof en Lae dampdruk damp te vorm. 2. Wat is die invloed op die fisiese eienskappe van die tipe funksionele groep wat gevind word in die molekuul? In organiese bindings waar hidroksielgroepe (-OH) teenwoordig is (byvoorbeeld alkohole, karboksielsure) sal waterstofbindings en geïnduseerde dipool-kragte teenwoordig wees. In organiese bindings waar hidroksielgroepe nie teenwoordig is nie (byvoorbeeld, alkane, alkene, haloalkane, aldehiede, ketone en esters) sal geïnduseerde dipool- of dipool-dipool-kragte gevind word. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 19 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Minder energie om bindings te Laer kook-/ Alkane breek smeltpunt Alkene Swak Alkyne intermolekulêre Haloalkane kragte Minder energie vir molekule om Hoër dampdruk Esters te verdamp Ketone Aldehiede Meer energie om bindings te Hoër kook-/ Sterk breek smeltpunt intermolekulêre Alkohole kragte Karboksielsure Meer energie vir molekule om te Laer dampdruk verdamp 3. Wat is die invloed van die kettinglengte van die molekule op die fisiese eienskappe? As die lengte van die koolstofketting in die organiese binding toeneem, sal die aantal plekke waar intermolekulêre kragte voorkom, ook toeneem. Dus, hoe langer die koolstofketting, hoe sterker die intermolekulêre kragte tussen die molekule. Minder plekke waar Meer plekke waar intermolekulêre intermolekulêre kragte kragte voorkom voorkom Minder energie om Laer kook-/ bindings te breek smeltpunt Swak Korter intermolekulêre koolstofkettings kragte Minder energie vir molekule om te Hoër dampdruk verdamp Meer energie om Hoër kook-/ bindings te breek smeltpunt Sterk Langer intermolekulêre koolstofkettings kragte Meer energie vir molekule om te Laer dampdruk verdamp 20 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 4. Wat is die invloed van die molekulêre massa van ’n organiese binding op die fisiese eienskappe? Meer energie benodig om Lae kook-/ Klein molekule weg van mekaar te laat smeltpunt molekulêre massa beweeg en intermolekulêre kragte te breek Hoër dampdruk Hoër kook-/ Meer energie benodig om smeltpunt Groter molekule weg van mekaar te laat molekulêre beweeg en intermolekulêre kragte massa te breek Laer dampdruk 5. Wat sal die invloed op die fisiese eienskappe van ’n organiese binding wees as die binding saamgestel is van vertakte koolstofbindings? As die aantal vertakkings (alkielgroepe) toeneem, verander die vorm van die molekuul na ’n meer kompakte, sferiese vorm met ’n kleiner oppervlakarea, gevolglike kleiner kontakarea tussen die molekule en swakker netto Van der Waals-kragte. In albei stowwe het die molekule dieselfde aantal koolstowwe kort of vertakte kettings bied ’n kleiner lang kettinglengtes bied ’n groter oppervlakarea oppervlakarea waarop intermolekulêre waarop intermolekulêre kragte kan inwerk kragte kan inwerk Laer kook-/ Minder energie om smeltpunt bindings te breek Molekule waar Swak koolstofkettings intermolekulêre vertak is kragte Minder energie vir molekule om te Hoër dampdruk verdamp Meer energie om Molekule Hoër kook-/ bindings te breek met reguit Sterk smeltpunt koolstofbindings intermolekulêre bindings Meer energie vir molekule om te verdamp Laer dampdruk © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 21 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Aktiwiteit 5 1.1 Die kookpunte van vertakte alkene is laer as dié van reguitlyn alkene wat dieselfde aantal koolstofatome bevat, want vertakte alkeenkettings het A Groot molekulêre massa B Langer kettinglengtes C Meer elektrone D Kleiner effektiewe molekulêre oppervlakareas  (2) 1.2 Watter EEN van hierdie bindings het die hoogste dampdruk teen kamertemperatuur? A Propaan B Etaan C Etanol D Fluooretaan  (2) 2. Sal die kookpunt van heksaan HOËR AS of LAER AS dié van pentaan wees? Verwys na MOLEKULÊRE STRUKTUUR, INTERMOLEKULÊRE KRAGTE en ENERGIE benodig om die antwoord te verduidelik. (4) 3. Hoe vergelyk die kookpunt van ’n ISOMEER van Butaan met dié van Butaan? Skryf neer HOËR AS, LAER AS of GELYK AAN. Verwys na MOLEKULÊRE STRUKTUUR, INTERMOLEKULÊRE KRAGTE en die ENERGIE benodig om die antwoord te verduidelik.  (4) 4. Beskou die kookpunte van bindings propaan-1-ol (97˚C) en etanoësuur (118˚C). 4.1 Gee ’n rede vir hierdie verskil in kookpunte deur te verwys na die intermolekulêre kragte teenwoordig in ELKEEN van hierdie bindings.(3) 4.2 Watter EEN van die bindings propaan-1-ol of etanoësuur het ’n hoër dampdruk? Verwys na hulle kookpunte om ’n rede te verskaf vir die antwoord.  (3) [18] 22 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Oplossings 1.1 D 3 3 (2) 1.2 A 3 3 (2) 2 Hoër 3 Struktuur: Heksaan het ’n langer kettinglengte as pentaan. OF Heksaan bevat meer C-atome as pentaan. OF Heksaan het ’n groter molekulêre grootte as pentaan. OF Heksaan het ’n groter oppervlakarea as pentaan. 3 Intermolekulêre kragte: Tussen die verskillende heksaanmolekule is sterker of meer intermolekulêre kragte as tussen verskillende pentaanmolekule. 3 Energie: Meer energie benodig om intermolekulêre kragte tussen heksaanmolekule te oorkom of te breek as benodig tussen pentaanmolekule. 3(4) 3. Laer as 3 Isomere van Butaan: Meer vertakking / Kleiner oppervlakarea (waarop die intermolekulêre kragte inwerk). 3 Swakker / Minder intermolekulêre kragte. 3 Minder energie benodig om intermolekulêre kragte te oorkom. 3(4) 4.1 Etanoësuur: Twee plekke vir waterstofbinding/vorm dimere 3 Propaan-1-ol: Een plek vir waterstofbinding. 3 Dus sal meer energie benodig word om die bindings tussen die etanoësuurmolekule te breek as om die bindings tussen die propaan-1-ol molekule te breek, 3 wat verduidelik waarom etanoësuur die laer kookpunt het. (3) 4.2 Propaan-1-ol het die hoogste dampdruk. 3Omdat propaan-1-ol ’n laer kookpunt het beteken dit minder energie word benodig om die binding tussen die deeltjies van propaan-1-ol te breek 3en daarom sal meer molekule in die dampfase teenwoordig wees en sal die dampdruk toeneem. 3(3) [18] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 23 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid 1.5 Soliede stowwe, vloeistowwe en gasse Soliede stowwe, vloeistowwe en gasse is almal materiefases. SOLIEDE STOWWE VLOEISTOWWE GASSE Sterk Swakker Baie swak intermolekulêre intermolekulêre intermolekulêre kragte kragte kragte Het ’n spesifieke Deeltjies beweeg Deeltjies beweeg vorm vryer, vloeistof neem vrylik, gas pas aan by houervorm aan houervorm Alkane van C18 en Alkane-lede van C5 Die eerste vier lede groter is wasagtige – C17 is vloeistowwe van die alkane C1 – C4 soliede stowwe by by STD (metaan of butaan) is STD gasse by STD Alkene van C15 en Alkene-lede van C5 Die eerste drie lede groter is soliede – C15 is vloeistowwe van die alkene C2 – C4 stowwe by STD by STD (eteen tot buteen) is gasse by STD Haloalkane is meestal vloeistowwe en soliede ’n Paar haloalkane- stowwe by STD. gasse bestaan by kamertemperatuur. SOLIEDE STOWWE VLOEISTOWWE Die groter molekule van alkohole, Die kleiner molekule van aldehiede, ketone, eters, alkohole, aldehiede, ketone, karboksielsure en esters is soliede eters, karboksielsure en esters is stowwe, weens die toenemende vloeistowwe by STD. sterkte van die Van der Waals- kragte. 24 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 1.6 Chemiese eienskappe van organiese bindings Alkane is ons belangrikste fossielbrandstof en is goeie hitte- en energiebronne. 1.6.1 KOOLWATERSTOWWE ALKANE ALKENE ALKYNE CnH2n+2 CnH2n CnH2n−2 • Is versadigde • Is onversadigde • Hoogs onversadigde koolwaterstowwe en koolwaterstowwe en koolwaterstowwe daarom relatief nie- daarom reaktief. en daarom baie reaktief. reaktief. • Het lae kookpunte en • Etene, C2H4, is die • Etien verdamp maklik. eenvoudigste alkeen. • Veroorsaak • Meeste word versmoring met geproduseer inaseming. deur breking van • Het kenmerkende alkane. Breking reuke. word verderaan gedefinieer. • Voorheen bekend as die “paraffiene” (bedoelende sonder affiniteit of reaktiwiteit). • Swak Van der Waals- intermolekulêre kragte • Nie-polêr. • Almal is vlugtig, plofbaar en vlambaar en word as brandstof gebruik want hulle oksidasie (met suurstof) is eksotermies en stel groot hoeveelhede energie vry. • Butaan word in • Eteen word in • Eteen was bekend aanstekers gebruik. vervaardiging van as asetileen en • “Handigas” (in plastiek (polimeer word op groot skaal gasbottels) is van etaan) gebruik. gebruik as brandstof ’n mengsel van vir die oksi-asetileen propaan en butaan. blaaslamp om metaal te sny of • Petrol is ’n mengsel te sweis. Wanneer van verskillende eteen in die alkane, hoofsaaklik teenwoordigheid van iso-oktaan en suurstof brand, kan heptaan. ’n vlamtemperatuur van 2 800 ˚C bereik word. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 25 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid 1.6.2 HALOALKANE Is • alkane met halogeen (Br, Cℓ of I) substituente; • versadig en dus • relatief nie-reaktief. Is • verbind deur swak Van der Waals-intermolekulêre kragte • giftig • meestal vloeistowwe by kamertemperatuur. Hoe meer halogeenatome op ’n haloalkaan, • hoe giftiger is die verbinding en • hoe minder vlambaar, bv CH3Cℓ → CH2Cℓ2 → CHCℓ3 → CCℓ4 Tetrachloormetaan CCℓ4 is Ander haloalkane is • nie-polêre molekuul; • baie effens polêr en het • bruikbaar as ’n nie-polêre • effens sterker dipool-dipool Van oplosmiddel; der Waals-intermolekulêre kragte • onoplosbaar in water; • onontvlambaar en het • baie swak Londen Van der Waals- intermolekulêre kragte. • Tetrachloormetaan CCℓ4 was gebruik in droogskoonmaak, maar is giftig, ook genoem “koolstoftetrachloried”. • Trichloormetaan (chloroform) CHCℓ3 was gebruik as ’n verdowingsmiddel. • Tetrachlooreteen (persolve), C2H4, is ’n haloalkaan wat in die droogskoonmaakbedryf gebruik word. HET JY GEWEET? Chloorfluoorkoolstowwe (CFKs) soos dichloordifluoormetaan (CCℓ2F2) was voorheen gebruik vir verkoeling en as aandrywers in aerosolkannetjies vanweë hulle lae kookpunt. CFKs het bygedra tot die vermindering van die osoonlaag wat ons teen die skadelike UV-sonstraling beskerm en wat bygedra het tot globale verwarming. Hulle gebruik word dus uitgefaseer. Chloortrifluooreteen Dichloordifluooreteen Deur Jynto en Ben Mills (Openbare domein), via Wikipedia Commons 26 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 1.6.3 ALKOHOLE CnH2n+1OH Is • versadig en • het ’n hidroksiel funksionele groep Is • verbind deur sterk waterstofbindings en swak Van der Waals-kragte; • minder polêr namate die aantal C-atome in die molekule toeneem; • oor die algemeen oplosbaar in polêre en nie-polêre oplosmiddels; • vlambaar; • meestal vloeistowwe by kamertemperatuur. As die koolstof wat aan die hidroksielgroep (-OH) verbind is, verbind is aan: EEN ander C-atoom TWEE ander C-atome DRIE ander C-atome is dit ’n is dit ’n is dit ’n PRIMÊRE ALKOHOL SEKONDÊRE ALKOHOL TERSIÊRE ALKOHOL CH3 propaan-1-ol propaan-2-ol metiel propaan-2-ol • Metanol (CH3OH): • ’n giftige vloeistof wat blindheid kan veroorsaak; • gebruik as ’n oplosmiddel en verkoop as brandspiritus. • Etanol (CH3CH2OH) • ’n kleurlose vloeistof wat in alkoholiese dranke soos bier en wyn voorkom; • gemaak deur fermentasie van stysels (bier) en suikers (wyn): ensieme C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 gis 1.6.4 KETONE 1.6.5 ALDEHIEDE CnH2nO Is versadigde molekule met Is versadigde molekule met • ’n karboniel funksionele groep • ’n karboniel funksionele groep (-C-) • op ’n sentrale C-atoom. In hierdie strukture vind mens dikwels ’n R verbind aan ’n deel van • op die eerste C-atoom. die koolstofketting. R verwys na die res van die molekuul. Dit kan (maar nie daartoe beperk nie) ’n ketting van koolstofatome of substituente wees © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 27 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Is Is • funksionele isomere van die • funksionele isomere van die ketone; aldehiede; • vloeistowwe by kamertemperatuur • vloeistowwe by kamertemperatuur; behalwe metanaal wat gasagtig is; • oorvloedig van aard en het dikwels • verantwoordelik vir aangename geure aangename geure (reuke); • (lang C-ketting aldehiede) en reuke • gebruik in vervaardiging van (onaangename geure) in kortketting- parfume. aldehiede. Intermolekulêre kragte: Intermolekulêre kragte: • swak geïnduseerde dipoolkragte • swak geïnduseerde dipoolkragte en en • sterker dipool-dipoolkragte. • sterker dipool-dipoolkragte. Oplosbaarheid in H2O: Oplosbaarheid in H2O: • Kort C-ketting ketone vorm • Kort C-ketting aldehiede vorm waterstofbindings met H2O- waterstofbindings met H2O-molekule ∴ molekule ∴ is oplosbaar in H2O; is oplosbaar in H2O; • Lang C-ketting ketone is • Lang C-ketting aldehiede is onoplosbaar in H2O. onoplosbaar in H2O. Propanoon is ook bekend as asetoon en word aangewend as naellakverwyderbaar. 1.6.6 KARBOKSIELSURE 1.6.7 ESTERS CnH2nO2 Is versadigde molekule Is versadigde molekule met met • ’n ester funksionele groep. • ’n karboksiel funksionele groep. Is Is • funksionele isomere van die esters; • funksionele isomere van die • vloeistowwe by kamertemperatuur; karboksielsure; • swak sure; • vloeistowwe by kamertemperatuur; • baie polêre molekule. • ontstaan wanneer ’n alkohol reageer met ’n karboksielsuur; • verantwoordelik vir aangename geure (lang C-ketting esters); • vlugtig (verdamp maklik). Intermolekulêre kragte: Intermolekulêre kragte: • swak geïnduseerde dipoolkragte en • swak geïnduseerde dipoolkragte en • waterstofbindings. • sterker dipool-dipoolkragte, maar • Oplosbaar in H2O weens • GEEN waterstofbindings. waterstofbindings tussen die • Olierig en vererger wanneer die C-ketting karboksielsuur en H2O-molekule. in lengte toeneem weens sterker netto intermolekulêre kragte. • Slegs kort C-ketting esters is oplosbaar in H2O. 28 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Kookpunte: Kookpunte: • Soortgelyk aan dié van aldehiede • Soortgelyk aan dié van aldehiede en en ketone met soortgelyke ketone met soortgelyke molekulêre molekulêre massa. massa; • Laer as dié van alkohole en karboksielsure met soortgelyke molekulêre massa weens afwesigheid van waterstofbindings. Gebruik en Voorkoms: Gebruik in vervaardiging van: • Metanoësuur (CHOOH) is • parfume (aangename reuk) • bekend as mieresuur (Latyn: • oplosmiddels Formica = mier); • kunsmatige vrugtegeure. Bv. • kom voor in brandnetel en in gif butanoësuur + etanol gekataliseer PAY SPECIAL ATTENTION van miere wanneer hulle byt. deur H2SO4 lewer etiel butanoaat, ook NB • Etielasetaat (CH3COOH), ook bekend as appelgeur. bekend as asynsuur, is asyn. WOORDESKAT (Latyn: Acetum = asyn). • galsterig: oud, suur en • Butanoësuur (CH3CH2CH2COOH) is met onaangename reukHINT! • ook bekend as bottersuur en • gee galsterige botter die • hint preserveermiddel: onaangename reuk. voorkom dat voedsel • Bensoësuur word gebruik as verderf of verrot • geredelik: maklik voedselpreserveermiddel. e.g. EG - worked examples 1.7 Reaksies van organiese exams bindings 1.7.1 Tipes chemiese reaksies Organiese bindings ontstaan in verskillende tipes reaksies wat gegroepeer kan word in: activity • Oksidasie- ACTIVITI • Substitusie- and girl- right of p • Addisie- en • Eliminasiereaksies. activity 1.7.1.1 Oksidasiereaksies: Reaksie met suurstof (O2) Eksotermies (stel energie vry) Step by step com Oorskot O2 alkaan + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) + energie 1.7.1.2 Substitusiereaksies: • Vind plaas wanneer versadigde bindings reageer en ’n atoom gebind aan die koolstofketting gesubstitueer word deur ’n ander atoom of ’n ander groep atome. • Produseer produkte wat ook versadig is. • Dit is stadig. • Gebeur nie spontaan nie – bykomende energie (bv. sonlig hf of hitte Δ) is nodig om die reaksies te laat plaasvind. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 29 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid SUBSTITUSIE- Reaksie- Reaksievergelykings REAKSIES kondisies Endotermies: Halogenering sonlig of hitte hf hf of ∆ Alkaan + halogeen ____→ haloalkaan + HX of ∆ Endotermies Haloalkaan + H2O → alkohol + HX BAIE stadig Hidrolise Stadig Haloalkaan + NaOH (verdun) → alkohol + NaX AL ATTENTION NB 1.7.1.3 Addisiereaksies: • Vind plaas wanneer atome gebind aan die dubbel- of trippelbinding ONTHOU van ’n onversadigde binding (alkene of alkyne) die dubbel- of Markovnikov se reël: Twee trippelbinding tydens die reaksie breek. produkte ontstaan tydens • Vorm produkte wat meer versadig is as die reaktanse. addisie van water of HX tot ’n • Is vinniger as substitusiereaksies. alkeen. • Is gewoonlik spontaan. Die hoofproduk ontstaan ed examples wanneer die H-atoom van die toegevoegde molekuul bind Reaksie- ADDISIE-REAKSIES Reaksievergelykings kondisies met die C-atoom wat reeds gebind is met die meeste Katalisator: Hidrogenering alkeen + H2(g) Pt → alkaan ander H-atome. Pt, Pd of Ni Die sekondêre produk Geen ontstaan wanneer die Halogenering alkeen + X2 → haloalkaan katalisator H-atoom van die toegevoegde molekuul met die C-atoom Geen Hidrohalogenering alkeen + HX → haloalkaan bind wat met die minste katalisator ander H-atome gebind is. Gekonsen- Hidrasie H2SO4 (gekons) treerde H2SO4 alkeen + H2O alkohol ACTIVITIES boy and girl-left and right of page 1.7.1.4 Eliminasiereaksies: • Kom voor wanneer twee atome of groepe atome verwyder word van aanliggende koolstofatome in ’n versadigde binding (soos ’n alkaan, ’n haloalkaan of ’n alkohol) om twee bindings te vorm; • is altyd endotermies, d.w.s. die reaktans moet verhit word. p comment comment ELIMINASIE- Reaksie- Reaksievergelykings REAKSIES kondisies Katalisator (Pt), Pt∆ Kraking alkaan alkeen + alkaan Hitte (lang kettings vorm korter strukture) Katalisator (Pt), Pt∆ Dehidrogenering alkaan alkeen + H2 Hitte Gekonsentreerde Dehidrohalogenering sterk basis haloalkaan NaOH(c)∆ alkeen + HX (NaOH), Hitte Gekonsentreerde H SO ∆ Dehidrasie alkohol 2 4(c) alkeen + H2O H2SO4, Hitte 30 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 1.8 Reaksies van verskillende homoloë-reekse 1.8.1 Reaksies van die ALKANE Omdat alkane versadigde hidrokoolstowwe is, is hulle relatief nie-reaktief. PAY SPECIAL ATTENTION NB Alkane brand in oormaat suurstof om koolstofdioksied te produseer en in beperkte suurstof om koolstofmonoksied te produseer. In albei gevalle Zaitsev se reël*: word waterdamp geproduseer en albei reaksies is endotermies (ΔH < 0). Alkane is dus energiebronne en kan as brandstof gebruik word. As meer as een eliminasieproduk moontlik is: HINT! STAPPE om reaksievergelykings van oksidasie van alkane, alkene en alkyne te hintdie hoofproduk • ontstaan balanseer. wanneer die H-atoom 1. Skryf die standaard reaksievergelyking neer met die korrekte formule vir die alkaan. verwyder word van die C-atoom met die EG minste alkaan + (oormaat) O2(g) → CO2(g) + H2O(g) + energie PAY SPECIAL ATTENTION e.g. - worked examples H-atome daaraan gebind, NB ’n 2 voor die alkaan, alkeen of alkyn. 2. Plaas NB en 3. Bring die C-atome aan die regterkant in ewewig. • die sekondêre produk 4. Bring die H-atome aan die regterkant in ewewig. wanneer examsdie H-atoom 5. Bring die O-atome aan die linkerkant in ewewig. verwyder word van die HINT! 6.wenk Maak seker dat die ewewigsverhouding in die eenvoudigste vorm is. C-atoom met die meeste H-atome daaraan gebind. * Wanneer jy hierdie reël aanlyn soek, kan jy vind dat bv. Uitgewerkte Voorbeeld 13 EG - worked examples dit ook ‘Saytseff’activity gespel word. ACTIVIT and girl Skryf die gebalanseerde reaksie neer met gebruik van molekulêre formules vir etaan right of exams wat in oormaat suurstof brand. activity Oplossing C2H6(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) + energie (ongebalanseerd) 2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g) + 6H2O(g) + energie (gebalanseerd) Step by step com activity ACTIVITIES boy • Alkane reageer met and girl-left right of page and halogene X (X = Br, Cℓ) wanneer 2 verhit (aangedui met Δ) of in die teenwoordigheid van activity lig (aangedui met hf). • Die reaksie voeg ’n halogeenatoom toe tot die halogenering molekuul, dus is dit bekend as halogenering. SUBSTITUSIE Voorbeeld: 1. Skryf ’n gebalanseerde reaksie vir die reaksie comment ( + X2, hf, ∆ ) comment van metaan met chloorgas neer met gebruik van Step by step molekulêre formules. Benoem die produkte. Oplossing: hf or ∆ CH4(g) + Cℓ2(g) CH3Cℓ(g) + HCℓ(g) metaan chloormetaan chloorwaterstofsuur (soutsuur) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 31 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid • Dit sluit in opbreek van groot alkaanmolekule in kleiner en meer bruikbare molekule. • Reaksiekondisies: • hoë druk en • hoë temperatuur sonder ’n katalisator (termiese SUBSTITUSIE kraking), of KRAKING • laer temperature en druk in teenwoordigheid van ’n katalisator (Pt) (katalitiese kraking). ( ∆, Pt ) Voorbeelde: Pt∆ • CH3CH2CH2CH3 H2 + CH2=CHCH2CH3 butaan waterstof + but-1-een Pt∆ • CH3CH2CH2CH3 CH2=CH2 + CH3CH3 butaan eteen + etaan 1.8.2 Reaksies van die ALKANE Pt∆ alkeen + H2(g) alkaan • Die alkeen moet eers opgelos word in ’n nie-polêre oplosmiddel (bv. CCℓ4) • Katalisator: Pt, Pd of Ni • Margarien word vervaardig deur hidrogenering van onversadigde plantolies soos sonneblomolie in die teenwoordigheid van platinum as die katalisator. Die onversadigde olies word dan omgeskakel in versadigde, sagte vaste stowwe. Voorbeelde: 1. Skryf ’n vergelyking vir hidrogenering van etaan met HIDROGENERING AL ATTENTION NB gebruik van gekondenseerde strukturele formules. ADDISIE Benoem die produk. ONTHOU ( + H2, Pt ) Oplossing: • Die reaksie van ’n Pt∆ CH2=CH2 + H2 CH3–CH3 haloalkaan met water om ’n alkohol te vorm word eteen etaan hidrolise genoem. Enige 2. Skryf ’n vergelyking vir die hidrogenering van splitsing van ’n molekuul propeen, met gebruik van strukturele formules. ed examples deur water word ook Benoem die produk. hidrolise genoem. • Ander reaksies tussen Oplossing: organiese bindings en water word egter hidrasiereaksies genoem omdat die waterstof van die water deel word van propeen propaan die produk. PAY SPECIAL ATTENTION NB ONTHOU NB • Versadigde binding eliminasie onversadigde binding ACTIVITIES boy and girl-left and alkaan / haloalkaan / alkohol alkeen right of page • Onversadigde binding addisie versadigde binding HINT! alkeen alkaan / haloalkaan / alkohol hint 32 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015 ep  comment comment e.g. EG - worked examples Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 alkeen + X2 → haloalkaan (X = Cℓ, Br, F, I) • GEEN katalisator word benodig – die reaksie is spontaan. • Die reaksie met fluoor is hoogs eksotermies en plofbaar. Voorbeelde: 1. Skryf ’n vergelyking vir die addisie van bromied tot eteen met gebruik van strukturele formules. Benoem die produk. Oplossing: HALOGENERING CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br ADDISIE eteen 1,2-dibromoetaan ( + X2 ) 2. Skryf ’n vergelyking vir die addisie van chloor tot propeen met gebruik van strukturele formules. Benoem die produk. Oplossing: propeen 1,2-dichloropropaan alkeen PAY SPECIAL+ HX → haloalkaan (X = F, Cℓ, Br, I) ATTENTION NB NB • GEEN katalisator benodig – die reaksie is spontaan. • Die reaksie moet plaasvind in afwesigheid van water. HINT! Pas Markovnikov se reël toe soos vroeër bespreek om die hoofproduk te wenk bepaal! Voorbeelde: bv. EG - worked examples 1. Skryf ’n vergelyking tussen eteen en waterstoffluoried met gebruik van gekondenseerde strukturele formules. Benoem die produk. HIDROHALOGENERING Oplossing: exams CH2=CH2 + HCℓ → CH3CH2Cℓ ADDISIE eteen chloroetaan ( + HX ) 2. Skryf ’n vergelyking vir die reaksie van propeen met waterstofchloried (chloorwaterstofsuur) met gebruik van strukturele formules. Benoem die twee produkte en identifiseer die hoofproduk. activity Oplossing: ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity propeen 2-chloropropaan 1-chloropropaan Hoofprodukcomment comment (pas Step by step Markovnikov toe) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 33 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid H2SO4 (gekons.) alkeen + H2O alkohol PAY SPECIAL ATTENTION NB NB • Katalisator: gekonsentreerde sterk suur: H2SO4 of H3PO4 • Die reaksie moet in oormaat H2O plaasvind. HINT! Pas Markovnikov se reël toe soos vroeër bespreek ten wenk einde die hoofproduk te identifiseer! HIDRASIE Voorbeelde: bv. 1. Skryf ’n vergelyking EG - workedvir die reaksie van eteen en water met gebruik van examples gekondenseerde strukturele formules. Benoem die produk. ADDISIE Oplossing: H2SO4 (gekons.) ( + H2O, H2SO4 gekonsentreerd) CHexams 2=CH2 + H2O CH3 CH2OH 2. Skryf ’n vergelyking vir die hidrasie van propeen met gebruik van strukturele formules. Benoem die twee produkte en identifiseer die hoofproduk. Oplossing: activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page propeen activity propaan-2-ol propaan-1-ol Hoofproduk 1.8.3 Reaksies van die HALOALKANE comment comment haloalkaan + NaOH (verdun) → alkohol + NaX Step by step • Reaksies met verdunde sterk basisse (KOH of NaOH) produseer alkohole. • Die haloalkaan moet opgelos word in etanol voor behandeling met verdunde seepsoda (aq) of kaliumhidroksied (aq). • Die halogeenatoom word verwyder van die haloalkaan en word vervang deur die OH-ioon van die KOH of NaOH. MET VERDUNDE STERK BASIS (NOH of KOH) • Die K+ of Na+ -ioon bind aan die gesubstitueerde halogeenatoom en vorm NaX as ’n neweproduk. Voorbeelde: 1. Skryf ’n vergelyking vir die reaksie van broommetaan met verdunde seepsoda met gebruik van gekondenseerde strukturele formules. Benoem die produkte. SUBSTITUSIE Oplossing: CH3Br + NaOH → CH3OH + NaBr OM ’N ALKOHOL TE PRODUSEER broommetaan metanol natriumbromied 2. Skryf ’n vergelyking vir die reaksie van 2-bromopropaan met verdunde kaliumhidroksied met gebruik van strukturele formules. Benoem die produkte. Oplossing: natriumbromied propaan-2-ol 34 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 AL ATTENTION NB ONTHOU Die reaksie van ’n haloalkaan met water om ’n PAY SPECIAL ATTENTION alkohol te vorm, word hidrolise genoem. In die NB NB algemeen word splitsing van ’n molekuul met water ook hidrolise genoem. WOORDESKAT Ander reaksies tussen organiese bindings en water Verhitting onder terugvloeiing: ’n Oplossing word word egter hidrolisereaksies genoem, veral wanneer verhit en die damp word HINT! verkoel sodat dit kondenseer ed examples OH tot die binding toegevoeg word. hintin die houer. en terugvloei Haloalkaan + H2O → alkohol + HX e.g. EG - worked examples HIDROLISE • Reaksies met water (+ hitte) produseer alkohole. • Die haloalkaan moet eers in etanol opgelos word. • Die reaksie is stadiger as die reaksie tussen ’n haloalkaan en ’n sterk basis. • Die halogeenatoom word verwyder van die exams haloalkaan en word vervang met die OH- van die watermolekule. • Die H+ -ioon van die water bind dan met die gesubstitueerde halogeenatoom en HX ontstaan as neweproduk. SUBSTITUSIE Voorbeeld: ACTIVITIES boy and girl-left and 1. Skryf ’n vergelyking met gebruik van gekondenseerde strukturele formules right of page activity vir die reaksie van chlooretaan met ’n verdunde natriumhidroksiedoplossing. HIDROLISE MET WATER (H2O) OM ALKOHOLE TE PRODUSEER Benoem die produkte. ACTIVITIES boy Oplossing: and girl-left and right of page CH3CH2Cℓ + NaOH(dil) → CH3CH2OH + NaCℓ etanol activity natriumchloried p comment comment 2. Skryf ’n vergelyking met gebruik van gekondenseerde strukturele formules vir die reaksie van 1-broompropaan met water. Benoem die produkte. Oplossing: CH3CH2CH2Br + H2O → CH3CH2 CH2OH + HBr Step by step comment comment propan-1-ol waterstofbromied NaOH(c)∆ Haloalkaan alkeen + HX (X = Cℓ, Br, I) • Verhitting van ’n haloalkaan onder terugvloeiing in ’n gekonsentreerde oplossing van NaOH/KOH in suiwer etanol as die oplosmiddel (warm etanoliese PAY SPECIAL ATTENTION NaOH/KOH) NB produseer ’n alkeen. NB • Die halogeenatoom word geëlimineer van die haloalkaan. • ’n Waterstofatoom word geëlimineer van ’n naburige C-atoom. DEHIDROHALOGENERING HINT! Pas Zaitsev se reël toe soos voorheen bespreek ten einde die hoofproduk wenk ELIMINASIE te bepaal! (NaOH (c), ∆) Voorbeeld: bv. EG - worked examples Skryf ’n vergelyking met gebruik van strukturele formules vir die reaksie van 2-chloorbutaan met gekonsentreerde natriumhidroksied wanneer verhit onder terugvloeiing. Toon slegs die hoof organiese produk, benoem dit asook die neweproduk. Oplossing: exams H H H H H H H H NaOH (c), ∆ H C C C C H → C=C C C H + H Cℓ waterstofchloried H Cℓ H H H H H 2-chloorbutaan but-1-een © Departement van Basiese Onderwys 2015 activity EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 35 Mind the Gap Chemie ACTIVITIES boy and girl-left and right of page

1 Eenheid 1.8.4 Reaksies van ALKOHOLE alkohol + NaX → haloalkaan + H2O 1. Tersiêre alkohole reageer met HX (X = Cℓ, Br) om haloalkane en water te produseer. 2. Sekondêre en primêre alkohole reageer stadig en teen hoë temperature. Voorbeeld: Skryf ’n vergelyking met gebruik van strukturele formules vir die reaksie van propaan-2-ol HALOGENERING met waterstofbromied. Benoem die produkte. SUBSTITUSIE Oplossing: (+ NaX) propaan-2-ol 2-broombutaan water H SO (c)∆ alkohol 2 4 alkeen + H2O • Suurgekataliseerde dehidrasie vind plaas wanneer ’n alkohol verhit word in teenwoordigheid van ’n dehidrasie-katalisator PAY SPECIAL ATTENTION NB • Dehidrasie-katalisator: NB H2SO4. Gekonsentreerde swaelsuur, • Die hidroksielgroep word geëlimineer van die alkohol DEHIDRASIE • ’n Waterstofatoom word geëlimineer van ’n naburige C-atoom. ELIMINASIE HINT! Pas Zaitsev se reël toe soos vroeër bespreek ten einde die hoofproduk te bepaal! wenk (H2SO4 gekonsentreerd) Voorbeeld: Skryf ’n vergelykingEG - met gebruik examplesvan gekondenseerde strukturele formules vir die bv. worked eliminasiereaksie van butan-2-ol. Toon en benoem slegs die hoof organiese produk en die neweproduk. Oplossing: H SO (c)∆ CH3 exams CH2CHOHCH3 2 4 CH3 CH=CHCH3 + H2O butan-2-ol but-2-een water 1.8.5 Reaksies van ESTERS • Esterfikasie vind plaas wanneer ’n alkohol en ’n karboksielsuur verhit word in activity teenwoordigheid van gekonsentreerde H2SO4 (c). ESTERFIKASIE • Die reaksie is ’n suurgekataliseerde ACTIVITIESkondensasiereaksie. boy and girl-left and • Water word tydens die reaksie geproduseer. right of page • Die produkactivity is ’n ester bekend as ’n alkiel alkanoaat. • Die alkiel word gevorm van die C-ketting in die alkohol. (alkohol + karboksielsuur, H2SO4 • Die alkanoaat word gevorm van die C-ketting in die karboksielsuur. comment gekonsentreerd) comment Step by step alkohol karboksielsuur alkiel alkanoaat • -iese suur -oaat 36 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Voorbeelde: 1. Watter ester word gevorm tydens die suurgekataliseerde reaksie van etanol en propanoësuur? Oplossing: PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Etiel propanoaat Watter twee bindings moet verhit word in teenwoordigheid van gekonsentreerde swaelsuur ten einde butiel metanoaat te vorm? HINT! ONTHOU Oplossing: wenk • Reaksiekondisies in Addisie, Eliminasie en butanol + metanoësuur Substitusie • Die rol van swaelsuur in Esterfikasie, bv. EG - worked examples Addisie en Eliminasie. 1.9 Skep van een koolwaterstof exams van ’n ander een Die diagram hieronder illustreer hoe om Eliminasie-, Substitusie- en Addisiereaksies te gebruik om een koolwaterstof van ’n ander een te skep. cx - cx Haloalkaan activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity +H2 Halogenering + Su X2 ( Addisie bs son tit lig us ) ie comment comment Step by step +HX (geen H2O) Hidrohalogenering Addisie C–C Addisie C=C C – CX Alkaan Alkeen Haloalkaan + H2 (opgelos in Eliminasie nie-polêre +HX (hitte + NaOH) katalisator + Pt) in Etanol Dehidro- +H2O (suur + hitte +H2SO4 of alkoholdampe oor Hidrogenering halogenering +H2O (sterk suur of H2PO4) +K OH op Hidrasie Su ge Eliminasie +B sti los (pr r (t tus im ers ie in AℓO3) = Hidrasie êr i a eta en êr), H lbe i no l Addisie se 2 S rig ko O tin nd 4 (g gs êr) ek = H ons idr .) + og Na en Br eri ng C - C – OH Alkohol © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 37 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Aktiwiteit 6 1. Onversadigde plantolies word verhard om margarien te produseer. Die reaksie wat tydens die verhardingsproses plaasvind, kan beskryf word as: I Addisie II Hidrogenering III Substitusie A I en II B II en III C Slegs I D Slegs II (2) 2. Watter EEN van die volgende pare bindings het die hoogste smeltpunt? A Butaan B Buteen C 1-bromobutaan D 1-metielpropaan  (2) 3. Watter EEN van die volgende pare bindings stel die bindings gevorm tydens die VOLLEDIGE ontbranding van Oktaan voor? A CO en H2O B CO en H2 C CO2 en H2 D CO2 en H2O(2) 4. Meeste organiese bindings kan substitusie- of addisie- of eliminasiereaksies ondergaan om ’n verskeidenheid organiese bindings te produseer. Sommige onvolledige reaksies word hieronder getoon: Reaksie Reaksie Reaksie hitte 38 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

4.1 Benoem die tipe reaksie voorgestel deur Reaksie III. (1) 4.2 Beide Reaksies | en II is voorbeelde van addisiereaksies. Benoem die tipe addisiereaksie wat voorgestel word by elke reaksie. (2) 4.3 Skryf die IUPAC-naam neer van die hoofproduk gevorm deur Reaksie I. (1) 4.4 Reaksie | vind slegs plaas in teenwoordigheid van ’n katalisator. Skryf die formule neer van die katalisator gebruik in Reaksie |. (1) 4.5 Skryf die strukturele formule neer van die IUPAC-naam van die hoofproduk in Reaksie II. (3) 4.6 Aan watter homoloéreeks behoort die organiese produk wat in Reaksie III gevorm is? (1) [15] Oplossings 1 AVY (2) 2. CVV (2) 3. DV (2) 4.1 Eliminasie / (1) 4.2 |-hidrasie / ll- hidrohalogenering / (2) 4.3 Butan-2-ol / (1) 4.4 H,SO, / (1) 4.5 2-bromo-2-metielpentaan / (3) H H H BrH v | | | I I H-C-C-C-C-C-H | | | | H H H H H-C-H | v H 4.6 Alkeen / (1) [15] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE 39 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid 1.10 Plastieke en polimere 1.10.1 Polimere PAY SPECIAL ATTENTION NB NB DEFINISIE Polimere: HINT! • is ’n tipe makromolekule wat hint • vorm wanneer monomere chemies aan mekaar bind • om groot molekule te produseer wat opgebou word deur kettings herhalende eenhede • wat in lengte varieer na gelang van die aantal monomere wat bind. e.g. EG - worked examples Baie polimere kom voor in die natuur (hout, koolhidrate, proteïene, ens.) terwyl ’n groot aantal sinteties (meeste is plastieke) geproduseer word omdat dit baie bruikbaar is. exams 1.10.2 Sintetiese polimere: Plastieke • Almal bevat koolstof in hulle basiese struktuur. • Is lig omdat hulle ’n minder digte struktuur het as ander soliede stowwe. • Langer polimere het sterker intermolekulêre kragte tussen hulle. • Kruisbinding tussen molekule versterk hulle. activity • Gelei nie hitte of elektrisiteit nie. • Is veelsydig en kan as skuim gebruik word, en kan gevorm of deurgedruk ACTIVITIES boy word and girl-left and in vesels. right of page activity Sintetiese polimere (plastieke) kan verdeel word in twee hoofgroepe, naamlik termoplastiese en termoverhardende polimere. TERMOPLASTIESE POLIMERE TERMOVERHARDENDE POLIMERE Step by step Kan comment herhaaldelik comment saggemaak word Word gesmelt wanneer hulle met verhitting en verhard word deur geproduseer word en geset in ’n afkoeling en kan in verskillende harde, onoplosbare massa, maar vorms geset word en kan dus kan nie weer saggemaak word hersikleer word. nie en kan dus nie herset word in verskillende vorms nie, en kan dus nie hersikleer word nie. • Bevat lang kettings • Kruisskakels in die molekule • wat verby mekaar gly tydens • verhinder dat molekule verby smelting. mekaar gly. Bron: Wikimedia Bron: Wikimedia 40 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Voorbeelde: Voorbeelde: Melamien http://en.wikipedia.org/wiki/Melamine http://en/wikipedia.org/ wiki?File:Recyclables.JPG Bakeliet http://en.wikipedia.org/wiki/Bakelite 1.10.3 Eienskappe van plastieke, nylon en poliësters Plastieke Nylon Poliësters Word deur addisie- Word deur Word gevorm deur polimerisasie gevorm kondensasie- kondensasie- polimerisasie tussen ’n polimerisasie tussen dikarboksielsuur en ’n ’n dikarboksielsuur en diamien gevorm. ’n diol. • As die kettings • Molekulêre kettings • Kan sterker of opgelyn is in ’n word in dun vesels swakker wees as reëlmatige manier is getrek. nylon na gelang van die plastiek hard en • Is baie sterk. die ketting. sterk. • As die kettings onreëlmatig is of daar is baie sykettings, is die plastiek sagter en kan dit gebuig word. Voorbeelde: Voorbeelde: Voorbeelde: • Politeen • Nylon (toue, matte, • Gebruik vir (plastieksakke, klere) materiaalvesels inkopiesakke, • koeldrankbottels plastiese houers) • Polipropoleen Hard (Pype, bottelkratte) • PVC (waterpype, kunsleer) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 41 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Polimere se eienskappe word bepaal deur die intermolekulêre kragte tussen die kettings. Polimere • met karbonielgroepe kan sterk waterstofbindings vorm en is sterk met hoë smeltpunte; • soos poliësters, het dipool-dipoolbindings (wat swakker is as waterstofbindings) tussen die kettings, en het dus laer smeltpunte en is meer buigbaar; • met slegs Van der Waals-kragte tussen die kettings het lae smeltpunte en is buigbaar. 1.10.4 Polimerisasie Polimerisasie • is ’n chemiese proses waartydens monomere kombineer en polimere vorm; • vind plaas in drie stappe: –– inisiasie (die stap wat die reaksie begin) –– propagasie (die stap wat die reaksie toelaat om voort te gaan) en –– terminasie (die stap wat die reaksie beëindig); • is of addisie-polimerisasie of kondensasie-polimerisasie. ADDISIE-POLIMERISASIE KONDENSASIE-POLIMERISASIE • Die monomeer moet onversadig • In plaas van dubbelbindings wees – dit moet ’n dubbel- of het hierdie monomere trippelbinding bevat, bv. ’n funksionele groepe alkeenagtige eteen. soos ’n alkohol (-diol) of • Dit is die direkte addisie van dikarboksielsuur. dieselfde monomeermolekule • Elke monomeer moet twee of om ’n enkel produk te vorm. meer aktiewe groepe hê – om • Tydens die reaksie word geen die molekule aanmekaar te atome verloor of verkry nie. skakel. • Die empiriese (eenvoudigste) • Is die reaksie tussen formules van die monomeer en monomere wat nie altyd van die polimeer is dieselfde. dieselfde is om twee produkte te vorm nie – die polimeer en • Die ketting is gebind met sterk ’n molekuul soos H2O of HCℓ. kovalensiebindings. • Die polimere wat gevorm word, is • poliësters of • nylon. • Reaksiekondisies • Reaksiekondisies: • Hoë temperatuur (± 200 °C) • Hoë temperatuur • Hoë druk (± 1000 atm) • Gekonsentreerde swaelsuur • ’n Klein hoeveelheid van ’n H2SO4 baie reaktiewe inisieerder. 42 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Voorbeeld: Voorbeeld: Polimerisasie van eteen om Polimerisasie om poliësters te poliëtileen te vorm produseer, word esterfikasie • N(CH2═CH2) → (−CH2−CH2−) genoem • waartydens ’n watermolekuul H2O geëlimineer word en • die organiese produk bevat ’n ester funksionele groep. • Die naam van die polimeer word • Die polimeernaam word afgelei van die monomeer wat afgelei van die name van die 2 gebruik is. bindingsmolekule – ’n organiese • Bv. as die monomeer eteen is, alkohol en ’n karboksielsuur. sal die polimeer politeen wees. 1.10.5 Addissie-polimerisasie van eteen om politeen te produseer Voorbeeld 1: (Nota: Hierdie is die enigste addisie-polimerisasie wat jy moet ken.) Politeen is ook bekend as poliëtileen. monomeer monomeer polimeer eteen eteen politeen • Die lengte van die politeen makromolekule hang af van die aantal eteenmonomere wat bind. • Die strukturele formule van die polimeer-politeen kan daarom soos volg verkort word: waar n die aantal monomere is wat gebind is. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 43 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Daar is twee tipes politeen Lae densiteit poli-etileen Hoë densiteit poli-etileen LDPE HDPE Relatiewe sterkte Swak Sterk Aantal takke op die polimeer Baie Min Maksimum bruikbare temperatuur 85 120 (°C) Vriessakkies Inkopiesakke Sagte bottels Plastiese kratte Buigbare bottels Plastiekpype Speelgoed Gebruike: http://en.wikipedia.org/wiki/ http://commons.wikimedia.org/wiki/ Hose_%28tubing%29 File:Plastic_beads2.jpg • Kan maklik gevorm word. • Kan in enige kleur vervaardig word. • Lig. • Hardheid kan tydens vervaardiging gemanipuleer word. • Nie deur water, lug, ens. geaffekteer nie. • Kan vir voedselverpakking gebruik word – higiënies. 44 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 1.10.6 Kondensasie-polimerisasie om ’n poliëster te produseer • Die alkohol het ’n hidroksielgroep aan elke punt van die koolstofketting, dit is dus ’n -diol. • ’n H-atoom word verwyder van die hidroksielgroep op die alkohol en die dikarboksielsuur verloor ’n hidroksielgroep. • Die -H- en die -OH bind om ’n watermolekule H2O te vorm. • ’n Nuwe binding vorm tussen die O-atoom op die alkohol en die C-atoom op die karboksielsuur. Dit is ’n esterskakeling. • Die karboksielgroep aan die ander punt van die dikarboksielsuur kan nou verder reageer met ’n ander -diol, terwyl die hidroksiel aan die ander punt van die -diol nou met ’n ander dikarboksielsuur kan reageer. • Die gevolg is ’n lang kettingagtige binding – ’n polimeer. • Hierdie polimeer is bekend as poliëster. Voorbeeld: • Daar is baie verskillende poliësterweefsels met ’n wye reeks gebruike. Kevlar en Mylar is twee voorbeelde. KEVLAR MYLAR Eienskappe • Baie sterker as nylon of staal • Gerekte poliësterfilm • Vuurbestand • Hoë breekweerstand • Deursigtig Gebruike • Koeëlvaste onderbaadjie • Heliumballonne • Lugvaartindustrie • Ruimte / reddingsbaadjie • Isolators http://en.wikipedia.org/wiki http://en.wikipedia.org/wiki/ /File:Balloonsanimals.jpg File:Kevlar-vest-ct-wiki.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/ http://en.wikipedia.org/wiki/File: File:Kevlar_canoe_algonquin.JPG RescueFoil.jpg © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 45 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid 1.11 Plastieke en besoedeling 1.11.1 Nadele van polimeergebruike Hoewel sintetiese plastieke lig is, maklik gevorm word en relatief goedkoop is, bestaan wydverspreide teenstand teen die gebruik van hierdie materiale. • Meeste is nie biodegradeerbaar nie. • As dit verbrand word om daarmee weg te doen, kan giftige gasse ontstaan. • Opvulareas gebruik grond en word vinnig gevul. • Afval veroorsaak ekologiese probleme. 1.11.2 Hersiklering • Biodegradeerbare plastieke kan meeste probleme oplos, maar is duur. http://en.wikipedia.org/wiki/ • Verantwoordelike hersikleerbaarheid is noodsaaklik. File:Canal-pollution.jpg http://www.flickr.com/photos/dave- goodman/3609172860/ Probleme met hersiklering: • Nie moontlik in veraf landelike gebiede. • Hoë koste. • Nie alle plastieke kan hersikleer word nie. • Gemeenskappe is nie almal bewus van die probleme nie. Hoë digtheid politeen (HDPE) Lae densiteit politeen (LDPE) Hersikleer om Hersikleer om • plastiese hout vir tuinmeubels, • weefsels vir klerasie, en • afvalhouers, en • plastiekvoeringsakke vir • liniale afvalhouers te produseer. te produseer. 46 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 1 Aktiwiteit 7 1. Gee die definisie vir ’n makromolekuul. (1) 2. Verduidelik die verskil tussen ’n monomeer en ’n polimeer. (2) 3. Wat word die chemiese reaksie genoem waartydens monomeermolekule bind om ’n polimeer te vorm? (1) 4. Die polimeer hieronder is die produk van ’n polimerisasiereaksie 4.1 Wat is die IUPAC-naam van die monomeer wat gebruik is om hierdie polimeer te vorm? (1) 4.2 Gee die strukturele formule van die monomeer wat gebruik is om hierdie polimeer te vorm.  (2) 4.3 Is hierdie ’n voorbeeld van addisie- of kondensasie-polimerisasie? Gee ’n rede vir jou antwoord. (2) 5. ’n Karboksielsuur-monomeer en ’n amien-monomeer het gebind in ’n amied-skakeling soos hieronder getoon. adipic-suur 1,6-diaminoheksaan Noem die tipe polimerisasie wat in die vergelyking voorkom. Gee ’n rede vir jou antwoord. (2) 6. Skryf die vergelyking vir polimerisasie van eteen om politeen te vorm. (2) 7. Is (6) ’n voorbeeld van addisie- of kondensasie-polimerisasie? Gee ’n rede vir jou atwoord.  (2) 8. Noem minstens drie industriële gebruike van politeen.  (3) [18] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKU LE 47 Mind the Gap Chemie

1 Eenheid Oplossings 1. ’n Molekuul wat ’n groot aantal atome bevat. 3(1) 2. ’n Polimeer is ’n groot molekuul wat opgemaak is met kleiner eenhede, in kovalensie aan mekaar gebind in ’n herhalende patroon. 3 Elke kleiner eenheid word ’n monomeer genoem.3(2) 3. Polimerisasie 3(1) 4.1 prop-(1)-yn (1) 4.2 3 3 (2) 4.3. Addisie-polimerisasie 3 monomere gekombineer deur addisiereaksie. 3(2) 5. Kondensasie-polimerisasie. Twee monomere met verskillende funksionele groepe bind 3 en wanneer hulle bind, lei dit tot die “verlies” van ’n klein molekuul, in dié geval, water. 3(2) 6. 3 3 (2) 7. Addisie-polimerisasie 3 monomere kombineer deur ’n addisiereaksie. 3(2) 8. Enige van die volgende: toebroodjiesakkies, 3kleefplastiek 3 motorbedekkings, 3 spuitbottels, belyners vir damme en poele, vogwering in konstruksie, vriessakke, waterpype, draad- en kabelisolasie.(3) [18] Hou aan! 48 EENHEID 1 ORGANIESE BINDINGS EN MAKROMOLEKULE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies 2.1 Opsomming Reaksie- Geaktiveerde Aktiverings- warmte kompleks energie Positiewe katalisator Energie en Definisies van verandering Nie-spontane reaksies Teken/interpreteer sketsgrafieke van reaksies Klassifiseer Spontane Eksotermiese Endotermiese insluitend reaksie reaksies reaksies reaksies gekataliseerde, as endo-/ ongekataliseerde, eksotermies endo-/ eksotermies 2.2 Energieveranderinge tydens chemiese reaksies Gedurende ʼn chemiese reaksie, reageer die reagense (wat aan die linkerkant van die vergelyking geskryf word) om produkte te produseer (wat aan die regterkant van die Reagense Produkte vergelyking geskryf word). Chemiese reaksies vind in stappe plaas Stap 1: Die reagensdeeltjies het energie nodig sodat die bestaande bindings (kovalente, ioniese of metallurgiese bindings) tussen die deeltjies in die reagense kan breek; Stap 2: Die geskeide deeltjies wat in die geaktiveerde kompleks teenwoordig is beweeg en bots; Stap 3: Energie word vrygestel deur die deeltjies soos nuwe bindings gevorm word wanneer die produkte geproduseer word. Endotermiese reaksies, soos ons later sal sien, neem energie op uit die omgewings soos hulle voltooiing nader. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 49 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid AL ATTENTION NB 2.3 Aktiveringsenergie en die geaktiveerde kompleks DEFINISIES Aktiveringsenergie word gewoonlik geabsorbeer in die vorm van warmte, Aktiveringsenergie is die lig of meganiese energie en moet in ʼn geaktiveerde kompleks in reagense minimum kinetiese energie verander. Dit is die energie wat vereis word om die bindings in die wat vereis word vir ’n reagensdeeltjies te breek om die geaktiveerde kompleks te vorm. chemiese reaksie om plaas te vind. • Spontane reaksies vind plaas wanneer die reagense genoeg energie Die geaktiveerde kompleks het om die reaksie te begin sonder addisionele warmte. ed examples PAY SPECIAL ATTENTION is ’n tydelike, onstabiele, hoë • NBNie-spontane reaksies vind plaas NB wanneer die reagense self nie energie tussenfase tussen die genoeg energie het om ʼn reaksie te begin nie, en addisionele reagense en die produkte. energie bygevoeg moet word. HINT! “Spontaan” beteken “vanself” of “uit jou eie” of “sonder inmenging”. wenk PAY SPECIAL ATTENTION NB NB ’n Spontane reaksie vind plaas sonder enige byvoeging van 2.4 bv. Katalisators EG - worked examples energie. HINT! ʼn Positiewe katalisator verhoog die tempo waarteen ʼn reaksie plaasvind hint Die massa ACTIVITIES boy van ’n katalisator terwyl ʼn negatiewe katalisator (wat ook ʼn inhibeerder genoem word) die bly konstant tydens ’n and girl-left and right of page exams reaksietempo verlaag. chemiese reaksie. As jy hoor iemand praat van `n“katalisator”, bedoel hulle gewoonlik `n positiewe katalisator. e.g. EG - worked examples AL ATTENTION NB Positiewe katalisators verhoog die tempo van ʼn chemiese reaksie ... comment exams • activity deur ʼn alternatiewe roete te voorsien vir die reaksie om plaas te vind p DEFINISIES comment • wat minder energie vir die reagense vereis om in die geaktiveerde ACTIVITIES boy ’n Katalisator is ’n stof and girl-left and kompleks te verander right of page wat die tempo van `n • deur die aktiveringsenergie te verlaag. chemiese reaksie verander activity sonder om ’n permanente verandering tydens die 2.5 Energieveranderinge d examples activity reaksie te ondergaan, deur gedurende chemiese die aktiveringsenergie van die comment reaksies: ∆H ACTIVITIES boy comment reaksie te verlaag. and girl-left and right of page Step by step Die reaksiewarmte of entalpie (∆H) isactivity die netto Ons weet dat energie verandering in energie in ’n • deur die reagensdeeltjies geabsorbeer word wanneer die chemiese sisteem wanneer ’n intramolekulêre bindings breek om die geaktiveerde kompleks te chemiese reaksie plaasvind. vorm • vrygestel word wanneer die deeltjies in die geaktiveerde kompleks comment Step by step comment nuwe bindings vorm wanneer die produkte gevorm word. In simbole: ACTIVITIES boy and girl-left and ∆H = Energie van produkte – Energie van reagense right of page = Eprodukte – Ereagense = Efinaal – Eaanvanklik OF ∆H = Hprodukte – Hreagense = Hfinaal – Haanvanklik p comment comment 50 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 2.6 Endotermiese en eksotermiese reaksies Wanneer ons na ʼn omkeerbare reaksie verwys, word die entalpie (ΔH) altyd vir die voorwaartse reaksie genoem. Dit is belangrik: • om die verskille tussen eksotermiese en endotermiese reaksies te ken • om in staat te wees om te identifiseer wanneer ʼn gegewe reaksie eksotermies of endotermies is en • om in staat te wees om grafieke vir eksotermiese en endotermiese reaksies te interpreteer. • Endo- beteken “in” of “inwaarts”, en “ekso-“ beteken “uitwaarts”; so, “endotermies” beteken warmte gaan in (die reaksiehouer sal koud voel nadat die reaksie voltooi is), terwyl “eksotermies” beteken “warmte gaan uit”, so die reaksiehouer sal warm voel wanneer die reaksie voltooi is. 2.6.1 EKSOTERMIESE REAKSIES 2.6.2 ENDOTERMIESE REAKSIES Meer energie word vrygestel wanneer die nuwe Meer energie word geabsorbeer wanneer die bindings vorm as wat geabsorbeer word wanneer bestaande bindings breek as wat vrygestel word die bestaande bindings breek. wanneer die nuwe bindings gevorm word. • Ereagense > Eprodukte • Ereagense < Eprodukte • ∆H is negatief ∆H < 0 • ∆H is positief ∆H > 0 • ∆H = Eprodukte – Ereagense < 0 • ∆H = Eprodukte – Ereagense > 0 • Netto energie word vrygestel aan die omgewings • Netto energie word geabsorbeer uit die in die vorm van warmte. omgewings in die vorm van warmte. • Die temperatuur van die reaksiemengsel verhoog. • Die temperatuur van die reaksiemengsel verlaag. Byvoorbeeld: vuur: C(steenkool) + O2(in lug) → CO2 Byvoorbeeld: los ammoniumnitraat op in water. Skryfkonvensies: Skryfkonvensies: CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) ΔH = – 226 kJ·mol–1 H2O(ℓ) → H2O(g) ΔH = 41 kJ·mol–1 CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) ΔH < 0 H2O(ℓ) → H2O(g) ΔH > 0 CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) + Energie H2O(ℓ) + Energy → H2O(g) CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) + 226 kJ·mol–1 H2O(ℓ) + 41 kJ·mol–1 → H2O(g) Grafiese voorstelling: Grafiese voorstelling: Potensiële energie Potensiële energie Tyd(s) Tyd(s) Sleutel tot die simbole op die grafieke: A: reagense (vir die voorwaartse reaksie)/produkte (vir die F: aktiveringsenergie van die voorwaartse reaksie (met ʼn terugwaartse reaksie) katalisator) B: produkte (vir die voorwaartse reaksie)/reagense (vir die G: aktiveringsenergie van die terugwaartse reaksie (sonder terugwaartse reaksie) ʼn katalisator) C: geaktiveerde kompleks (sonder ʼn katalisator) H: aktiveringsenergie van die terugwaartse reaksie (met ʼn D: geaktiveerde kompleks (met ʼn katalisator) katalisator) E: aktiveringsenergie van die voorwaartse reaksie (sonder ʼn katalisator) © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 51 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid 2.6.3 Die wet van die behoud van energie Die vrystelling van energie in chemiese reaksies vind plaas wanneer die reagense hoër chemiese energie het as die produkte. Die chemiese energie in ʼn stof is ʼn soort potensiële energie wat in die stof geberg word. Hierdie gebergde chemiese potensiële energie is die warmte-inhoud of entalpie van die stof. Daar word na die versameling van stowwe wat betrokke is in ʼn chemiese reaksie verwys as ʼn sisteem en enigiets anders word die omgewings genoem. As die entalpie afneem tydens ʼn chemiese reaksie, moet die ooreenstemmende hoeveelheid energie aan die omgewings vrygestel word. Omgekeerd, as die entalpie tydens ʼn reaksie verhoog, moet ʼn ooreenstemmende hoeveelheid energie van die omgewings opgeneem word. Dit is eenvoudig die Wet van die behoud van energie. Om ʼn chemiese binding te breek, vereis energie. Party stowwe het meer energie nodig en party stowwe het minder energie nodig om die binding te breek – afhangende van die bindingsenergie (mate van die bindingssterkte van die chemiese binding) d.i. potensiële energie van die bindings van aanvanklike reagense. Party reagense verkry die energie wat vereis word om die bindings te breek van die omgewings, wat die energie kan insluit wat PAY SPECIAL ATTENTION vrygestel NB word wanneer die bindings in dieNB produkte gevorm word. Om ʼn binding te vorm, stel energie vry; wanneer die binding in die produk gevorm word, stel die produk energie vry waarvan party energie “teruggegee” word om die bindings van die reagense te breek − sodat dit kan breek! Vir ons doeleindes is dit genoeg om net te praat van die HINT! “totale energie wat vrygestel word” wanneer die produkte in ʼn wenk eksotermiese reaksie gevorm word, is meer (entalpie verlaag) as die hoeveelheid energie wat vereis word om die aanvanklike reagense se bindings te breek. bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples Wanneer daar `n beperkte voorraad suurstof is, soos in `n kar wat nie behoorlik ingestel exams is nie, verbrand oktaan onvolledig om (onder andere) koolstofmonoksied te produseer. Die grafiek hieronder verteenwoordig die energieveranderinge wat plaasvind tydens hierdie reaksie en die gebalanseerde chemiese vergelyking word gegee: Geaktiveerde kompleks activity Potensiële energie (KJ.mol-1) ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Reagense Produkte comment comment Reaksieverloop Step by step 2C8H18(ℓ) + 17O2(g) ⇌ 16CO(g) + 18H2O(ℓ) ∆H < 0 1. Wat is die aktiveringsenergie vir die voorwaartse reaksie? 2. Wat is die aktiveringsenergie vir die terugwaartse reaksie? 3. Wat is die reaksiewarmte vir hierdie reaksie? 52 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 4. Is hierdie reaksie eksotermies of endotermies? Motiveer. 5. Gebruik die chemiese vergelyking op die vorige bladsy en gee ’n rede waarom voertuie met enjins wat nie behoorlik ingestel is nie ’n gesondheidsgevaar is. 6. Deel van die aksie van ’n voertuig se katalisator is om die volledige oksidasie van koolstofmonoksied (CO) en petrol (C8H18) van enjins wat verkeerd ingestel is, na CO2 te versnel. Waarom moet mense wetgewing ondersteun wat vereis dat katalisators `n noodsaaklike komponent van die uitlaatstelsels van voertuie is? 7. Die grafiek hieronder verteenwoordig die verwantskap tussen potensiële energie en reaksieverloop vir ’n sekere chemiese reaksie. Potensiële energie (KJ) Reaksieverloop Die aktveringsenergie van hierdie reaksie is: A 1kJ B 2kJ C 3kJ D 4kJ Oplossings 1. EGeaktiveerd = EGeaktiveerde kompleks – Ereagense = 1 500 – 900 = 600 kJ·mol–1 2. EGeaktiveerd = EGeaktiveerde kompleks – Ereagense = 1 500 – 300 = 1 200 kJ·mol–1 3. ∆H = Eprodukte – Ereagense = 300 – 900 = – 600 kJ·mol–1 4. Die reaksie is eksotermies want ∆H is negatief. 5. CO is giftig.  6. Katalisators verseker die herleiding van produkte na CO2 sodat die gevaar van CO-vergiftiging verminder word.  7. EGeaktiveerd = EGeaktiveerde kompleks – Ereagense =5–3=2 (B): 2kJ  © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 53 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid 2.7 Reaksietempo’s , Definieer n positiewe Definieer reaksietempo , katalisator as n stof as verandering in die wat die reaksietempo konsentrasie van ’n , verhoog sonder om n reagens of produk per permanente verandering eenheidstyd te ondergaan. Tempo van Chemiese Bereken die reaksietempo uit gegewe data. reaksies Verduidelik in terme van die botsingsteorie Tempo minus verandering hoe verskeie faktore die in konsentrasie gedeel reaksietempo beïnvloed deur tyd Beantwoord en inter- Interpreteer grafieke van die preteer data oor verskil- Doen alle uitgewerkte verspreiding van molekules Lys die faktore wat die lende eksperimentele voorbeelde en om te verduidelik hoe reaksietempo beïnvloed tegnieke om die tempo oefeninge in vorige katalisators, temperatuur , en konsentrasie die van n gegewe reaksie eksamenvraestelle te meet reaksietempo beïnvloed In simbole: NB Waar: PAY SPECIAL ATTENTION NB ∆[reactants] [reagense] rr : reaksietempo (mol·dm–3·s–1) rr = __________ ​  ∆t ​ DEFINISIE ∆[reagense] : verandering in konsentrasie van OF reagense (mol·dm–3) Die reaksietempo is ∆[products] [produkte] die verandering in die HINT! rr = _________ ​  ∆t ​ ∆[produkte] : verandering in konsentrasie van hintvan reagense of konsentrasie produkte (mol·dm–3) produkte per eenheidstyd. ∆t : Verandering in tyd (s) e.g. EG - worked examples Aktiwiteit 1 exams H2 + I2 → 2HI (∆H < 0) 1. Is hierdie reaksie eksotermies of endotermies? (1) 2. Gee ʼn rede vir jou antwoord in 1. (1) 3. Hoe vergelyk die energie van die produkte met die energie van die reagense? (2) activity [4] ACTIVITIES boy and girl-left and Oplossings right of page activity 1. Eksotermies (reaksie). 3 (1) 2. ∆H < 0 3 (1) 3. Die energie van die produkte is minder as die energie van die reagense. 3 (2) Step by step comment comment [4] 54 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 2.8 Faktore wat reaksietempo beïnvloed Die tempo waarteen ʼn chemiese reaksie plaasvind, hang af van die reaksietoestande. In die nywerheid is dit belangrik om seker te maak dat die chemiese reaksies plaasvind teen die hoogste tempo wat veilig en ekonomies moontlik is. Die 5 faktore wat die tempo van ʼn chemiese reaksie beïnvloed is: FAKTOR EFFEK OP REAKSIETEMPO • Die aard van die reagense. • Hoe hoër die reaktiwiteit van ʼn reagens, hoe hoër is die reaksietempo (Bv. reaktiewe metale soos Mg reageer vinniger as metale soos Cu). • Anorganiese reaksies is vinniger as organiese reaksies. • Die konsentrasie van die reagense vir gasse (g) en • Hoe hoër die konsentrasie van ʼn reagens, hoe hoër waterige oplossings (aq). is die reaksietempo. • Die druk van gas (g) reagense. • Hoe hoër die druk van ʼn gasreagens, hoe hoër is die konsentrasie en hoe hoër is die reaksietempo. • Die reaksie-oppervlakte (toestand van • ʼn Poeier het ʼn groot reaksie-oppervlakte. verdeeldheid) van soliede reagense (gemerk (s)). • Klonte en stroke het ʼn kleiner reaksie-oppervlakte. • Hoe groter die reaksie-oppervlakte, hoe hoër die reaksietempo. • Die temperatuur van die reaksiesisteem. • Hoe hoër die temperatuur van die reaksiesisteem, hoe hoër is die reaksietempo. As die temperatuur egter te hoog raak, kan ʼn ander reaksie plaasvind (bv. die reagense kan verbrand in plaas daarvan om te reageer soos verwag is). • Die druk van ʼn geskikte katalisator. • ʼn Geskikte positiewe katalisator verhoog die reaksietempo. 2.9 Die Botsingsteorie Die botsingsteorie word toegepas om te verduidelik hoe hierdie faktore die tempo’s van chemiese reaksies beïnvloed. PAY SPECIAL ATTENTION • Volgens die Kinetiese Molekulêre Teorie, is die deeltjies in ʼn NB N reaksiemengsel in ʼn toestand van ewigdurende onreëlmatige beweging en bots dus met mekaar. • Slegs effektiewe botsings tussen reagensdeeltjies lei tot chemiese HINT! reaksies en die vorming van nuwe produkte. wenk ONTHOU ʼn Effektiewe botsing tussen reagensdeeltjies vind plaas indien: As ’n reaksie vinnig is, het • die botsende deeltjies genoeg kinetiese energie het om ʼn dit ’n kort reaksietyd, maar ’n geaktiveerde kompleks te vorm, d.i. as die energie van die botsende deeltjies gelyk is aan meer as die aktiveringsenergie vir die reaksie bv. hoë reaksietempo. EG - worked examples EN • die deeltjies korrek georiënteer is wanneer hulle bots. exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 55 Mind the Gap Chemie activity ACTIVITIES boy

2 Eenheid Die tempo van ʼn chemiese reaksie hang af van die aantal effektiewe botsings tussen die reagensdeeltjies per sekonde; die aantal botsings waarvoor die deeltjies energie het wat meer is of gelyk is aan die PAY SPECIAL ATTENTION NB NB aktiveringsenergie en van die aantal botsings wat korrek georiënteerd is. Derhalwe reageer kleiner deeltjies, bv. stof of gas, heftiger as groter deeltjies, bv. kristalle, aangesien die reagense deegliker kan meng en dus die aantal effektiewe botsings kan verhoog. Vergelyk byvoorbeeld die HINT! ontploffingsgehalte van kruit met byvoorbeeld klonte soliede bestanddele wenk ONTHOU soos swael, kaliumnitraat en steenkool. Hoe meer effektiewe botsings In simbole: tussen die reagensdeeltjies reaksietempo ∝ (aantal effektiewe botsings per eenheidstyd) bv. EG - worked examples per sekonde plaasvind, hoe vinniger sal die reaksie ∝ (deeltjies met korrekte oriëntasie) plaasvind. ∝ (deeltjies met voldoende (genoeg) Ek) exams 2.10 Die meganisme van reaksies Die Maxwell-Boltzmann verspreidingsdiagram wat hieronder gewys word, toon die verspreiding van die kinetiese energie van die deeltjies in ʼn activity reaksiesisteem aan. Die verspreiding van die kinetiese energie van die reagensdeeltjies ACTIVITIES boy and girl-left and word gebruik om die reaksietempo in die sisteem te verduidelik. right of page activity • Die grafiek toon die aantal deeltjies (op die vertikale as) versus hulle kinetiese energie (op die horisontale as). Die ONGESKAKEERDE OPPERVLAKTE comment comment verteenwoordig die aantal deeltjies met energie < aktiveringsenergie, dus nie in Step by step staat om te reageer nie Aantal deeltjies Die GESKAKEERDE OPPERVLAKTE verteenwoordig die aantal deeltjies met energie > aktiveringsenergie, dus genoeg energie om te reageer Kinetiese energie Die waarskynlikste energie Aktiveringsenergie (EA) • Die kromme sal altyd deur die oorsprong loop − dit beteken dat geen molekules nul kinetiese energie het nie aangesien alle molekules in beweging is − tensy hulle die temperatuur van 0 K of –273 °C bereik. • Die kromme raak nie die x-as by hoë kinetiese energie nie d.i daar is altyd ʼn paar molekules met baie hoë kinetiese energie. • Die energiewaarde wat ooreenstem met die piek van die kromme verteenwoordig die waarskynlikste energie. • Die oppervlakte onder die kromme is gelyk aan die totale aantal molekules in die sisteem. 56 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 • Die geskakeerde oppervlakte onder die kromme en aan die regterkant van die aktiveringsenergie, is gelyk aan die aantal reagensdeeltjies wat genoeg energie het om effektief te bots en daarom kan reageer. • Die oppervlakte onder die kromme en aan die linkerkant van die aktiveringsenergie, is gelyk aan die aantal reagensdeeltjies wat nie effektief kan bots nie en daarom nie kan reageer nie. • As die geskakeerde oppervlakte groter is, is daar meer deeltjies wat effektief kan bots en die reaksietempo is hoër. a) Die effek van die verhoging van die NB temperatuur van die PAY SPECIAL ATTENTION NB reaksiemengsel As die temperatuur verhoog: DEFINISIE • Het die deeltjies in die steekproef ʼn hoër gemiddelde kinetiese Temperatuur is ’n mate van HINT! energie en die waarskynlikste energie is hoër as by ʼn lae die gemiddelde kinetiese temperatuur. hint energie van die deeltjies in ’n steekproef. • Die grafiek is wyer en die piek is laer. • Die totale aantal deeltjies is dieselfde, so die totale oppervlakte onder die grafiek is dieselfde. e.g. EG - worked examples • Meer deeltjies het kinetiese energie > as die aktiveringsenergie (die geskakeerde oppervlakte is groter) • ∴ meer effektiewe botsings vind per sekonde plaas en • die botsings is meer energiek exams • ∴ die reaksietempo verhoog. , By n hoër temperatuur, is die grafiek wyer, en die waarskynlikste energie is hoër Lae T activity Aantal deeltjies Aantal ADDISIONELE deeltjies met energie > aktiveringsenergie, daarom ACTIVITIES boy and girl-left and genoeg energie om te reageer right of page Hoë T activity Kinetiese energie Waarskynlikste energie Waarskynlikste energie Step by step comment comment by die lae T by die hoë T b) Die effek van die verhoging van die konsentrasie van die reagense As die konsentrasie van die reagense verhoog: • Het die deeltjies in die steekproef dieselfde gemiddelde kinetiese energie en die waarskynlikste energie is dieselfde ∴ die grafiek het dieselfde kromme/vorm • Die grafiek is hoër aangesien daar nou meer deeltjies per volume- eenheid is; • Die totale aantal deeltjies is meer, so die totale oppervlakte onder die grafiek is groter. • Meer deeltjies het energie > as die aktiveringsenergie (die geskakeerde oppervlakte is groter) • ∴ meer effektiewe botsings per sekonde vind plaas • ∴ die reaksietempo verhoog © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 57 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid Hoë c Aantal deeltjies Aantal ADDISIONELE deeltjies met Lae c energie > aktiveringsenergie, daarom genoeg energie om te reageer PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Kinetiese energie HINT! wenk ONTHOU c) Die effek van die byvoeging van ’n katalisator Deur ʼn geskikte positiewe katalisator by te voeg: Wanneer ’n geskikte katalisator bygevoeg word: • verlaag die aktiveringsenergie wat nodig is om die reagense in ʼn bv.Bly die totale aantal • EG - worked examples geaktiveerde kompleks te verander, dus • meer deeltjies het genoeg energie om ʼn geaktiveerde kompleks te reagensdeeltjies konstant en vorm • ∴ die aantal moontlike effektiewe botsings per sekonde neem toe en • Bly die gemiddelde exams • ∴ die reaksietempo verhoog. kinetiese energie van die reagensdeeltjies Aantal ADDISIONELE deeltjies met konstant aangesien die energie > aktiveringsenergie, daarom genoeg energie om te reageer Aantal deeltjies temperatuur nie verander nie Aantal deeltjies met energie > activity PAY SPECIAL ATTENTION GEKATALISEERDE EA, daarom genoeg energie om te reageer ACTIVITIES boy and girl-left and NB NB right of page ʼn Maxwell-Boltzman activity grafiek het ʼn vlak gradiënt as die reaksiekoers hoër is MAAR HINT! in ʼn grafiek van massaverlies Kinetiese energie vs tyd, beteken ʼn vlak grafiek wenk GEKATALISEERDE die reaksietempo is laer. comment comment Step by step bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 2 Oorweeg die volgende Maxwell-Boltzman verspreidingsdiagram vir `n chemiese exams en beantwoord die vrae wat volg. reaksiesisteem Breuk van molekules met ʼn activity gegewe kinetiese energie ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Kinetiese energie Minimum kinetiese energie wat nodig is vir ʼn reaksie om plaas te vind comment comment 58 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 1. Het al die molekules dieselfde kinetiese energie by `n lae temperatuur? Motiveer jou antwoord. 2. Wat stel die geskakeerde oppervlakte aan die regterkant van die vertikale lyn voor? 3. Indien `n katalisator by die reagense gevoeg word, sal dit die vertikale stippellyn links of regs laat beweeg? Verduidelik jou antwoord. Oplossings 1. Nee. Saam sal hulle dieselfde gemiddelde kinetiese energie hê, maar elke molekule se kinetiese energie word bepaal deur sy massa en die kwadraat van sy eie gemiddelde spoed (onthou, 1 Ek = ​ __ 2 ​mv ). 2 2. Dit dui die % molekules aan wat meer energie sal hê as die aktiveringsenergie by daardie temperatuur. Met ander woorde, die % van molekules wat in staat is om effektief te bots en te reageer. By die hoër temperatuur, is daar ʼn hoër % molekules wat in staat is om doeltreffend te bots (groter oppervlakte onder die grafiek). 3. Na links. Die aktiveringsenergie van die reaksie word verminder deur ʼn geskikte katalisator by te voeg. Die lyn skuif dus na links. Dit impliseer dat by beide die lae en die hoë temperature sal daar nou ʼn groter % molekules beskikbaar wees vir effektiewe botsings.  2.11 Metingstempo’s van reaksies Ons meet die reaksietempo deur die tempo waarteen (hoe vinnig) die produkte verskyn of die tempo waarteen die reagense opgebruik word terwyl die reaksie plaasvind, te bestudeer. Eksperimentele tegnieke om die tempo van ʼn gegewe reaksie te meet sluit die volgende in: • meet die gasvolumes wat geproduseer is, • troebelheid (bv. neerslagvorming), • verandering van kleur • die verandering van die massa van die reaksiehouer as ʼn gasproduk toegelaat word om daaruit te ontsnap. Eksperimentele Tegniek 1: Meet troebelheid Na2S2O3(aq) + 2HCℓ(aq) → 2NaCℓ(aq) + H2O(ℓ) + SO2(g) + S(s) Natriumtiosulfaat reageer met verdunde soutsuur om ʼn geel swaelneerslag te vorm. Die vorming van die neerslag kan gebruik word om die reaksietempo te meet. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 59 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid Apparaat: fles wit papier Metode: PAY SPECIAL ATTENTION NB NBkruis op ʼn stuk papier. 1. Teken ʼn swart 2. Voeg ʼn eksakte volume Na2S2O3 in ʼn koniese fles en sit dit op die DEFINISIES kruis. Troebelheid is die 3. Voeg HCℓ vinnig by die oplossing en druk die stophorlosie. wolkerigheid of wasigheid HINT! 4. Skommel (draai) die fles versigtig en laat die reaksie voortgaan van ’nhint vloeistof (vloeistof of totdat die swart kruis nie meer sigbaar is nie. oplossing) wat veroorsaak 5. Teken die tyd op. word deur deeltjies in die vloeistof wat verhoed dat lig In hierdie eksperiment, kan die konsentrasie van die HCℓ(aq) en e.g. deur die vloeistof gaan. EG - worked examples Na2S2O3(aq) verander word, deur die temperatuur konstant te hou OF Ondeursigtig: nie deursigtig in ʼn ander eksperiment, kan die temperatuur verander word, maar die nie, laat nie lig deur nie. konsentrasies konstant gehou word. Die tyd wat dit neem vir die oplossing exams om ondeursigtig te word, is ʼn maatstaf of aanduiding van die reaksietempo. Eksperimentele Tegniek 2: Meet die volume van `n gasproduk Oorweeg die volgende reaksies: Mg(s) + 2HCℓ(aq) → MgCℓ2(aq) + H2(g) OF activity CaCO 3(s) + ACTIVITIES 2HCℓ(aq) → CaCℓ2(aq) + H2O(ℓ) + CO2(g) OF boy and girl-left and right of page MnO2(s) 2KCℓO3(s) → 2 KCℓ(s) + 3O2(g) activity (Die gekataliseerde ontbinding van kaliumchloraat) 1. Die reaksietempo word bepaal deur die volume van die gas wat geproduseer word (die afhanklike veranderlike) in spesifieke Step by step comment tydintervalle comment (die onafhanklike veranderlike) te meet. As jy nie kan onthou wat die terme “onafhanklike” en “afhanklike veranderlikes” beteken nie, sien die inleidingsafdeling van hierdie boek. 2. Die gas word versamel in ʼn afgemerkte gasspuit of deur die afwaartse verplasing van water in ʼn buret. Die volume gas wat geproduseer word, kan akkuraat bepaal word. 3. Die stophorlosie word gedruk wanneer die reagense bygevoeg word en gestop wanneer nuwe borrels gevorm word − d.i. wanneer die volume gas wat geproduseer word konstant bly. 60 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 Metode: Meet volume met ‘n gasinspuiting Meet volume deur die afwaartse verplasing van water Gasinspuiting Leweringsbuis Gas wat Rubberstopper Leweringsbuis versamel is Koniese fles Buret Koniese fles Retortstaander OF Reagense Stophorlosie Reagense Water Grafiek van volume gas wat geproduseer is vs tyd 60 Eksperiment 1 Volume gas wat geproduseer is (cm3) 50 Eksperiment 2 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 Tyd (s) Eksperimentele Tegniek 3: Meet die totale massa van die reagense en die massa verlies: Oorweeg dieselfde reaksies as wat in Tegniek 2 gebruik is. Apparaat: Watte Reagens 1 Reagens 2 Elektroniese skaal © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 61 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Metode: • Die reaksietempo word bepaal deur die massa van die gas wat geproduseer word (die afhanklike veranderlike) in spesifieke HINT! tydintervalle (die onafhanklike veranderlike) te meet. wenk • Die reagense word by die fles gevoeg en die mond van die fles word Die mond van die fles word toegestop met bietjie watte. met watte toegestop want dit • Die massa van die reaksiesisteem (die reagense, fles en watte) word bv. is EG - worked examples poreus en laat gas uit die opgeteken aan die begin van die eksperiment en die stophorlosie reaksiesisteem uit ontsnap word gedruk. maar verhoed dat vloeibare • Die gas wat geproduseer word, gaan deur die watteprop en ontsnap damp wat tydens die reaksie uit die sisteem, so die massa (die afmeting op die skaal) verminder. exams gevorm word, kan ontsnap. • Die massa van die sisteem word in gereelde tydintervalle bv. elke 30 sekondes opgeteken. • Die stophorlosie word gestop wanneer geen nuwe borrels gevorm word nie − d.i. wanneer die massa-afmeting op die skaal konstant bly. • Die resultate word gebruik om ʼn grafiek te stip van: die massa van activity die fles en inhoud versus tyd OF massaverlies (massa van gas wat ACTIVITIES boy and girl-left andontsnap het) versus tyd. right of page activity Grafiek van massa van fles en inhoud vs. tyd Grafiek van massaverlies vs. tyd Deel 3 2 el De Massa van fles en inhoud (g) comment comment De el 1 Massaverlies (g) Step by step Dee el 1 l2 Deel 3 De PAY SPECIAL ATTENTION Tyd (s) NB NB Tyd (s) HINT! wenk • Die gradiënte van die grafieke toon die reaksietempo’s aan. • Hoe steilerEG(meer vertikaal) die gradiënt van die grafiek is, hoe hoër is die bv.reaksietempo, want meer gebeur in `n korter tyd. - worked examples Beperkende reagens: Die reagens wat opgebruik word tydens `n chemiese reaksie − alles van die reagens reageer. exams Oorskot reagens: Die reagens wat nie alles opgebruik word tydens `n chemiese reaksie nie − daar is altyd iets van hierdie reagens oor in die reaksiesisteem sodra die reaksie gestop het. activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 62 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 Interpreteer die grafieke wat Tegniek 2 en 3 gebruik: Daar word drie tydintervalle in die grafieke aangetoon: Fase in die reaksie Verduideliking Deel 1 van beide grafieke • Die konsentrasie van die reagense (gewoonlik die • het die grootste helling (gradiënt) so suur) is die hoogste en • die reaksietempo is die hoogste. • die reaksie-oppervlakte (die vaste stof) is die grootste, dus • sal die aantal effektiewe botsings wat plaasvind hoog wees • so die reaksietempo is hoog en • die volume gas wat per sekonde geproduseer word is hoog. Deel 2 toon • Die reagense word gebruik om die produkte te • ʼn geleidelike afname in die helling so produseer so • die reaksietempo neem geleidelik af. • die konsentrasie van die suur neem af en • die reaksie-oppervlakte van die vaste stof reagens neem af, dus • neem die aantal effektiewe botsings wat plaasvind af en • die reaksietempo neem af en • die volume gas wat geproduseer word per sekonde sal afneem sodat • minder gasmolekules per sekonde ontsnap en die tempo waarteen die massa verander, afneem. Deel 3 is waar Wanneer die beperkende reagens opgebruik is (alles • elke grafiek horisontaal eindig daarvan gereageer het) • wat beteken dat die reaksie voltooi is • is die reaksie voltooi en • word geen produkte meer geproduseer nie so • geen gas ontsnap uit die sisteem nie en • die massa bly konstant. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 63 Mind the Gap Chemie

HINT! wenk 2 Eenheid bv. Uitgewerkte voorbeeld 3 EG - worked examples ’n Groep leerders gebruik die reaksie tussen soutsuur en magnesiumpoeier om een van dieexams faktore te ondersoek wat die tempo van ’n chemiese reaksie beïnvloed. Die reaksie wat plaasvind is: Mg(s) + 2HCℓ(aq) → MgCℓ2(aq) + H2(g) Die leerders gebruik die apparaat en volg die metode wat hieronder aangetoon word om die ondersoek uit te voer. activity ACTIVITIES boy and girl-left and Gas Leweringsbuis right of page versamel activity Buret Koniese fles Retortstaander Reagense Water comment comment Metode vir Eksperiment 1:Step by step Stap 1:  Plaas ’n spatula (lepel) vol magnesiumpoeier in ’n koniese fles en voeg 50 cm3 HCℓ(aq) van bekende konsentrasie by. Stap 2: Druk die stophorlosie en maak terselfdertyd die fles toe met die rubberstopper waaraan die leweringsbuis vas is. Stap 3: Meet die volume van die H2(g) wat in tydintervalle van 20 sekondes gevorm word. Metode vir Eksperiment 2: Herhaal stap 1 tot 3 hierbo, maar gebruik slegs 25 cm3 van dieselfde HCℓ(aq) verdun tot 50 cm3 met gedistilleerde water. 1. Hoe verskil die konsentrasie suur wat in Eksperiment 2 gebruik is van die konsentrasie suur wat in Eksperiment 1 gebruik is? Skryf slegs meer as, minder as of gelyk aan neer.  2. Skryf `n hipotese neer vir hierdie ondersoek. 3. Waarom moet die leerders seker maak dat gelyke hoeveelhede magnesiumpoeier in elkeen van die twee eksperimente gebruik word? 4. Die leerders gebruik ’n oorskot van HCℓ(aq) vir die twee eksperimente. Watter betekenis het die term “oorskot” in hierdie situasie? Gee ’n rede waarom die oorskot HCℓ(aq) nie die resultate sal beïnvloed nie. 5. As die Mg poeier wat in Eksperiment 1 gebruik is onsuiwer was en stofdeeltjies tussen-in gehad het, beskryf en verduidelik hoe die vorm van die grafiek beïnvloed sal word. 64 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 2 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 3 (vervolg) 6. Nadat die ondersoek afgehandel is, stel die leerders die resultate wat hulle tydens exams elke eksperiment gekry het, op die grafiek hieronder voor.  Grafiek van volume waterstofgas vs tyd Eksperiment 1 Deel 3 2 el De Volume H2(g) (cm3) Eksperiment 2 activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity De el 1 Tyd (s) comment comment Skryf die volume waterstofgas neer wat tydens die eerste minuut gevorm is in: Step by step 6.1 Eksperiment 1 6.2 Eksperiment 2 7. Watter een van die eksperimente het teen ’n vinniger tempo plaasgevind? Verwys na die vorm van die krommes om jou antwoord te motiveer. PAY SPECIAL ATTENTION 8. Gee ’n rede waarom die finale volume gas wat geproduseer is dieselfde is in albei NB N eksperimente.  9. Watter gevolgtrekking kan die leerders maak uit die resultate wat verkry is?  10. Hoe sal ’n toename in die temperatuur die volgende beïnvloed? Skryf neer neem HINT! toe, neem af of bly dieselfde. wenk 10.1 Die finale volume gas wat in elke eksperiment verkry is Die hipotese moet verwys na 10.2 Die volume gas wat na 40 s in elke eksperiment verkry is die verwantskap tussen die 11. Waarom vorm albei grafieke horisontale lyne onderskeidelik by t = 60 s en t = 120 s? bv. EG - worked examples afhanklike en onafhanklike veranderlikes. Dit moet ’n 12. Gee twee redes waarom die tempo van die vorming van waterstofgas laer is by stelling wees wat korrek of t = 50 s as by t = 20 s. verkeerd bewys kan word, exams 13. Bepaal die tempo van die vorming van waterstofgas in Eksperiment 2 by t = 20 s.  dit is ’n voorspelling wat op (vorige) kennis gebaseer is. 14. In ’n derde eksperiment, Eksperiment 3, is die helfte van die massa van magnesium wat gebruik is in poeiervorm. 14.1 Hoe sal hierdie verandering die finale volume gas beïnvloed in vergelyking met Eksperiment 1 en 2? 14.2 Verduidelik jou antwoord. activity ACTIVITIES boy and girl-left and Oplossings right of page 1. Minder as of laer as (nie “minder” of “verdun” nie). activity 2. Moontlike antwoord: As die konsentrasie van die reagense in ʼn chemiese reaksie toeneem, sal die reaksietempo toeneem. 3. Die massa van die Mg is ʼn gekontroleerde veranderlike om com comment ʼn regverdige toets te verseker. Daar is net een onafhanklike veranderlike wat van die een eksperiment na die volgende Step by step verander, d.i. die konsentrasie van die suur. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 65 Mind the Gap Chemie

HINT! 2 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 3 (vervolg) 4. “Oorskot” beteken dat daar meer as genoeg soutsuur is vir die exams reaksie om plaas te vind. Wanneer die reaksie klaar is, sal al die Mg gereageer het, maar daar sal bietjie van die suur oor wees. Die Mg is die beperkende reagens en wanneer dit alles gereageer het, sal die reaksie stop. 5. Die gradiënt sal minder steil wees, wat aandui dat die reaksietempo laer is. Omdat die reaksie-oppervlakte van die activity magnesium kleiner is, is daar minder deeltjies beskikbaar om te bots en dus sal minder ACTIVITIES effektiewe boy botsings plaasvind. Die finale and girl-left and volume waterstofgas wat right gevorm of page is, sal minder wees, want die magnesium is die beperkende reagens en ʼn kleiner massa suiwer activity magnesium het gereageer, as gevolg van die vuilheid tussen-in. 6.1 60 cm 3 6.2 42 cm3 7. Eksperiment 1. Die gradiënt of helling (van die raaklyn aan die grafiek) is steiler. comment comment 8. Die massa Mg wat Step in by albei step eksperimente gebruik is, was dieselfde. Mg is die beperkende reagens en die beperkende reagens bepaal die opbrengs van die produkte. 9. As die konsentrasie van die reagense in ʼn chemiese reaksie verhoog, sal die reaksietempo toeneem. 10.1 Bly dieselfde. 10.2 Neem toe. 11. Die horisontale lyn beteken dat die reaksies voltooi is; al die magnesium het met die oorskot HCℓ gereageer. Eksperiment 1 bereik eerste voltooiing as gevolg van die hoër konsentrasie HCℓ (meer deeltjies per volume-eenheid om te reageer), dus sal meer effektiewe botsings plaasvind en die reaksietempo is hoër. 12. Teen 50 s het die konsentrasie HCℓ reeds merkbaar afgeneem en is daar minder magnesium oor, met ʼn kleiner blootgestelde reaksie-oppervlakte. Dus is die botsings minder effektief en die reaksietempo is laer. ∆y 13. Reaksietempo = helling (gradiënt) = ​ ___ ∆x ​ ∆volume H2 = ​ _________ ∆time ​ (16–0) = ​ ______ (20–0) ​ 0,8 cm3 = ​ ______ s ​ 14.1 Die finale volume waterstofgas in Eksperiment 3 sal die helfte wees van die volume waterstofgas wat in Eksperiment 1 en 2 geproduseer is. 14.2 Mg is die beperkende reagens wat die opbrengs bepaal. Uit die gebalanseerde vergelyking: 1 mol Mg(s) lewer 1 mol H2(g), 1 1 dus __ ​ 2 ​mol Mg(s) lewer __ ​ 2 ​mol H2(g) 66 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 2 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 4 `n Sekere massa kalsiumkarbonaatstukke word by `n soutsuuroplossing gevoeg in `n oopexams beker op `n skaal soos hier aangetoon. Die vergelyking vir die reaksie is as volg: CaCO3(s) + 2HCℓ(aq) → CaCℓ2(aq) + H2O(ℓ) + CO2(g) Soutsuur activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity CO2(g) word toegelaat om uit die beker te ontsnap. Die data in die tabel hieronder is verkry vir `n tydinterval van 8 minute. Tyd (min) comment comment Massa van beker en Step by step inhoud (g) 0 200,00 1 197,50 2 195,45 3 193,55 4 191,70 5 189,90 6 188,15 7 186,45 8 184,80 1. Verduidelik die term “reaksietempo”. 2. Bereken die verandering in die massa van die beker en die inhoud daarvan tydens die 8 minute. 3. Gebruik jou antwoord op Vraag 2 om te wys dat die gemiddelde reaksietempo gedurende die 8 min 1,9 g•min–1 is. 4. Bereken die massa kalsiumkarbonaat wat tydens die 8 minute gereageer het. 5. “Die gebruik van die beker in hierdie eksperiment beïnvloed die lesings en dus die berekening van die reaksietempo en massa van die CO2 wat gevorm is.” Verduidelik hierdie stelling en stel TWEE maniere voor om hierdie eksperimentele probleem reg te stel en hierdie `n redelike toets te maak. 6. Een van die produkte wat in `n chemiese reaksie gevorm word, is `n gas. Watter EEN van die volgende grafieke van volume versus tyd, stel die vorming van hierdie gas totdat al die reagense opgebruik is, die beste voor? © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 67 Mind the Gap Chemie

HINT! 2 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 4 (vervolg) exams tyd (s) tyd (s) activity ACTIVITIES boy and girl-left and tyd (s)right of page tyd (s) activity Oplossings 1. Die verandering in hoeveelheid/massa/volume/konsentrasie van produkte wat per eenheidstyd gevorm word. OF comment comment Die verandering in hoeveelheid/massa/volume/konsentrasie van reagense wat per Step by eenheidstyd step gebruik word. 2. Verandering in massa = 200 – 184,8 = 15,2 g veranderingininmass change ____________ ____ massa 15,2 3. Reaksietempo = ​    time taken ​ = ​  8 ​ tyd geneem = 1,9 g × min–1 CO2 geproduseer 4. mol CO2 gevorm: M(CO2) = 44 gmol–1 en M(CaCO3) = 100 g•mol–1 (vir al die berekende molêre massas) Massa CO2 geproduseer = ∆m = 200 – 184,8 = 15,2 g ∴ mol CO2 geproduseer: m 15,2 n = ​ __ ____ M ​ = ​  44 ​= 0,35 mol CO2 Uit die gebalanseerde vergelyking: 1 mol CaCO3 : 1 mol CO2 ∴ 0,35 mol CaCO3 : 0,35 mol CO2 So die massa CaCO3 wat gereageer het: m m ∴ n = __ ​ M ​ ∴ 0,35 = ​ ____ 100 ​ m = (0,35)(100) = 35 g 5. Gebruik ʼn koniese fles in plaas van ʼn beker en stop die mond van die fles met watte. Die prop verhoed dat die suursproei en waterdamp uit die fles ontsnap. Die CO2 gas kan deur die watte ontsnap. Waterdamp wat uit die beker ontsnap wat oorspronklik gebruik is, sal die verandering in massalesings beïnvloed en dus onakkurate meting van die reaksietempo veroorsaak. Die kalsiumkarbonaat moet in ʼn klein toetsbuis gesit word wat in die fles pas. Wanneer die fles liggies geskud word, val die NOTA: toetsbuis om en die suur reageer. Dit verhoed ook dat suursproei In die berekening is en waterdamp uitspat. Maak seker dat die stophorlosie gedruk is n = 0,3454 afgerond na 0,35 wanneer die twee reagense in kontak kom en dat dit gestop word so dat: sodra al die Mg gereageer het. Massa = m(100) = 34,54 g 6. B. 68 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 Aktiwiteit 2 1. Waterstofgas kan voorberei word deur die reaksie van sinkmetaal met verdunde soutsuur. Die chemiese vergelyking vir hierdie reaksie is: Zn(s) + 2HCℓ(aq) → ZnCℓ2(aq) + H2(g) ∆H < 0 ʼn Leerder het die volume bepaal van die waterstof wat gevorm is teenoor tyd teen twee temperature en twee grade van Zn; poeier en soliede korrels. Hy het dieselfde massa sink gebruik en dieselfde volume en konsentrasie soutsuur vir elke eksperiment en die volgende grafieke geplot. Volume van H2 gas gevorm (cm3) Tyd (s) Watter kombinasie van temperatuur en reaksie-oppervlakte word deur A voorgestel? (2) Temperatuur Toestand van Zn A Hoog Korrels B Hoog Poeier C Laag Korrels C Laag Poeier 2. Die grafieke hieronder stel die molekulêre verspreiding vir ʼn reaksie by verskillende temperature voor. Aantal molekules Kinetiese energie Watter EEN van die grafieke hierbo stel die reaksie by die hoogste temperatuur voor? (2) A P B Q C R D S [4] Oplossings 1. B 33 (2) 2. D 33 (2) [4] © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 69 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid Aktiwiteit 3 Gee EEN term vir elkeen van die volgende beskrywings deur ʼn term uit die lys hieronder te kies. Skryf net die term langs die vraagnommer neer. Oppervlakte; Katalisator; Elastiese botsing; Effektiewe botsing; Geaktiveerde kompleks; Konsentrasie; Temperatuur; Hitte van reaksie; Aktiveringsenergie 1. ʼn Chemiese stof wat die tempo van ʼn chemiese reaksie verhoog deur die netto aktiveringsenergie te verlaag.  (1) 2. ʼn Botsing waarin die molekules wat reageer genoeg kinetiese energie en korrekte oriëntasie het. (1) 3. Die faktor wat verantwoordelik is vir die toename in reaksietempo wanneer ʼn vaste stof in kleiner deeltjies opgebreek word. (1) 4. Die tydelike onstabiele toestand wat gevorm word tydens die verloop van ʼn chemiese reaksie. (1) 5. ʼn Mate van die gemiddelde kinetiese energie van die deeltjies in ʼn gas. (1) 6. Die netto hoeveelheid energie wat vrygestel of geabsorbeer word tydens ʼn chemiese reaksie. (1) [6] Oplossings 1. Katalisator. 3 (1) 2. Effektiewe botsing. 3 (1) PAY SPECIAL ATTENTION 3. NB Reaksie-oppervlakte. 3 NB (1) 4. Geaktiveerde kompleks. 3 (1) 5. Temperatuur. 3 (1) 6. Hitte van reaksie. 3 (1) HINT! [6] wenk bv. Uitgewerkte Voorbeeld 5 EG - worked examples Leerders gebruik soutsuur en `n natriumtiosulfaat (Na2S2O3) oplossing om die exams tussen die reaksietempo en temperatuur te ondersoek. Die reaksie wat verwantskap plaasvind word voorgestel deur die volgende vergelyking: Na2S2O3(aq) + 2HCℓ(aq) → 2NaCℓ(aq) + S(s) + H2O(ℓ) + SO2(g) fles activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page wit papier activity comment comment 70 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 2 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Hulle voeg dan 5 cm3 2 mol.dm-3 soutsuuroplossing by 50 cm3 natriumtiosulfaatoplossing in `n fles wat oor `n exams kruis op `n stuk wit papier staan, soos aangetoon in die diagram op bladsy 70. Die temperatuur van die mengsel is 30°C. Hulle meet hoe lank dit neem voordat die kruis onsigbaar raak. Die eksperiment word herhaal met die temperatuur van die mengsel by 40°C, 50°C en 60°C. 1. Skryf neer: 1.1 Die moontlike hipotese vir hierdie ondersoek. activity 1.2 Die NAAM of FORMULE van die produk wat in `n goed geventileerde kamer hanteer moet word. ACTIVITIES boy 1.3 Die NAAM of FORMULE van anddie produk girl-left and wat veroorsaak dat die kruis onsigbaar raak. right of page 2. Buiten die volume van die reagense, noem EEN ander veranderlike wat konstant gehou moet word activity tydens hierdie ondersoek. 3. Waarom is dit raadsaam dat dieselfde leerder dophou hoe lank dit neem voor die kruis onsigbaar raak? 4. Watter eksperimentele tegniek is gebruik om die reaksietempo in hierdie ondersoek te meet? 5. Die grafiek hieronder is uit die resultate verkry: comment comment Grafiek van versus temperatuur Step by step tyd tyd Temperatuur (°C) 5.1 Wat is die verwantskap wat deur ___ 1 ​op die vertikale as voorgestel word? ​  tyd time 5.2 Watter gevolgtrekking kan gemaak word uit die resultate wat verkry is? 6. Die leerders het gewaste en droë swael bymekaargemaak. Hulle het die droë swael geweeg en die massa daarvan was 0,12 g. Bereken die persentasie swael opbrengs. Oplossings 1.1 Bv. Die reaksietempo verhoog met ʼn styging in temperatuur.. 1.2 Swaeldioksied/SO2. 1.3 Swael/S. 2. Konsentrasie van reagense (HCℓ en Na2S2O3). 3. Verskillende mense het verskillende sigvermoëns/reaksietye. (Om te verseker dat die resultate betroubaar is). 4. Troebelheid. 5.1 Reaksietempo. 5.2 Die reaksietempo verhoog met ʼn styging in temperatuur. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 71 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid 6. Na2S2O3(aq) + 2HCℓ(aq) → 2NaCℓ(aq) + S(s) + H2O(ℓ) + SO2(g) n(HCℓ) = CV n(HCℓ) = (2)(0,005) n(HCℓ) = 0,01 mol 2 n(HCℓ) = 1 n(S) n(S) = 0, 005 mol m n = ​ __ M ​PAY SPECIAL ATTENTION NB m NB 0,005 = ​ ___ 32 ​ m(s) = 0,16 g Persentasie opbrengs = ​ ____ ​  0,16 ​  ​ × 100 ( )0,12 PersentasieHINT! opbrengs = 75 (%) wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 EG - worked examples ’n Waterstofperoksiedoplossing dissosieer stadig by kamertemperatuur volgens die exams volgende vergelyking: 2H2O2(aq) → 2H2O(ℓ) + O2(g) Tydens ’n ondersoek vergelyk leerders die effektiwiteit van drie verskillende katalisators op die tempo van ontbinding van waterstofperoksied. Hulle sit GELYKE HOEVEELHEDE genoegsame waterstofperoksied in drie aparte houers. Hulle voeg GELYKE HOEVEELHEDE van DRIE katalisators, P, Q en R in die waterstofperoksied in die drie houers activity onderskeidelik en meet die tempo waarteen suurstofgas gevorm word. 1. Vir hierdie ondersoek, skryf neer, and die: ACTIVITIES boy girl-left and 1.1 Onafhanklike veranderlike.right of page 1.2 activity Afhanklike veranderlike. Volume suurstof (cm3) comment comment Step by step Tyd (s) 2. Watter katalisator was die effektiefste? Gee `n rede vir jou antwoord. 72 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 2 bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 (vervolg) EG - worked examples 3. Verduidelik volledig, met verwysing na die botsingsteorie, hoe die katalisator die exams reaksietempo verhoog. In nog `n eksperiment verkry die leerders die volgende resultate vir die ontbinding van waterstofperoksied: TYD (s) H2O2 GEKONSENTREERD (mol·dm–3) 0 0,0200 activity 200 0,0160 ACTIVITIES boy and girl-left and 400 right of page 0,0131 600 0,0106 activity 800 0,0086 4. Bereken die GEMIDDELDE tempo van ontbinding (in mol.dm-3) van H2O2(aq) in die eerste 400s. comment comment 5. Sal die tempo van ontbinding by 600s GROTER, KLEINER of GELYK wees aan die tempo wat in VRAAG 4.4 Step by step bereken is? Gee ’n rede vir die antwoord. 6. Bereken die massa suurstof wat in die eerste 600s gevorm is indien die 50 cm3 waterstofperoksied in hierdie tydinterval ontbind. Oplossings 1.1 (Soort) katalisator. 1.2 Tempo (van reaksie) 2. R. Dit is die vinnigste reaksietempo/steilste gradiënt of helling./ Vorm suurstof in die vinnigste of kortste tyd. (Enige van hierdie redes.) 3. ʼn Katalisator verskaf ʼn alternatiewe reaksiepad met ʼn laer aktiveringsenergie. Meer molekules het voldoende/genoeg kinetiese energie. OF Meer molekules het kinetiese energie wat gelyk of groter is aan aktiveringsenergie. Meer doeltreffende botsings per eenheidstyd./Tempo van doeltreffende botsings verhoog. ∆[H2O2] 4. Gemiddelde tempo = ​ ______ ∆t ​ ( 0,0131 – 0,020 ) = ______________ ​    400-0 ​ = 1,73 × 10–5 mol·dm–3·s–1 5. Minder as. Die konsentrasie waterstofperoksied verlaag namate die reaksie voortgaan. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 73 Mind the Gap Chemie

2 Eenheid 6. OPSIE 1 n c = __ ​ V ​ n (0,0200 – 0,0106) = _________ ​ (50 × 10–3) ​ 1 1 n(O2) = __ ​ 2 ​ n(H2O2) = ​ __ 2 ​(4,7 × 10 ) –4 n(O2) = 2,35 × 10–4 mol m n = __ ​ M ​ m 2,35 × 10–4 mol = ___ ​ 32 ​ m(O2) = 0,008g ≈ 0,01g OPSIE 2 ∆c(H2O2) = (0,0200 – 0,0106) = 0,0094 1 1 ∆c(O2) = __ ​ 2 ​ n(H2O2) = ​ __ 2 ​(0,0094) 4,7 × 10 NB = ___ PAY –4 SPECIAL ATTENTION NB m c = ​ MV ​ m(O2) = cMV m(O2) = (0,0047)(3)(50 × 10–3) m(O2) = 0,008g HINT! ≈ 0,01g wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 7 Die apparaat hieronder word gebruik om die tempo waarteen waterstofgas gevorm word exams wanneer 6,5 g sink met 30 ml of 1mol·dm–3 HCℓ reageer. te ondersoek Leweringsbuis activity Stophorlosie ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Retortstaander activity Die reaksie wat plaasvind word deur die volgende gebalanseerde vergelyking voorgestel: 2HCℓ(aq) + Zn(s) → ZnCℓ(aq) + H2(g) 1. Watter eksperimentele metode word gebruik omcomment die reaksietempo in hierdie comment eksperiment te meet? Step by step 2. Watter ander eksperimentele metode kan gebruik word om die (reaksie) tempo vir hierdie reaksie te meet? 3. Bepaal die beperkende reagens (deur berekeninge te gebruik). 4. Skryf neer: 4.1 Die naam van die fles benoem Z. 4.2 EEN funksie van die apparaat benoem Y in HIERDIE ondersoek. 74 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 2 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 7 (vervolg) Twee eksperimente word uitgevoer met die apparaat op bladsy 74. Die voorwaardes vir elke exams word hieronder gegee. eksperiment Eksperiment 1 Eksperiment 2 Sink poeier poeier Soutsuur 2 mol·dm–3 2 mol·dm–3 Temperatuur 25˚C 40˚C activity 5. UIT DIE TABEL HIERBO, skryf neer: ACTIVITIES boy and girl-left and 5.1 Die onafhanklike veranderlike rightvir hierdie ondersoek. of page 5.2 EEN beheerde veranderlike. activity Die volume waterstofgas wat gevorm is, word in elke eksperiment gemeet. Die grafieke hieronder toon die resultate aan wat verkry is. comment comment Volume (dm3) Step by step Tyd (minute) 6. Watter grafiek, P of Q, verteenwoordig Eksperiment 2? Verwys na die data wat in die tabel gegee word, asook die vorm van die grafiek, om te verduidelik hoe jy by die antwoord uitgekom het. 7. Gee ’n rede waarom die tempo van waterstofproduksie teen die einde van albei eksperimente afneem. 8. Bereken die massa sink wat gebruik is om 0,024 dm3 waterstof by kamertemperatuur voor te berei. Neem aan dat 1 mol waterstofgas ’n volume van 24,04 dm3 by kamertemperatuur het. Oplossings 1. Meet die volume van ʼn gas wat gevorm is. 2. Meet verandering in massa van reagense. n 3. n = ​ __ M​ 3,25 n = ​ ____ 65 ​ n = 0,05 mol Zn + 2HCℓ → ZnCℓ2 + 2H2 ( 30 ) n = CV = (2)​ _____ ​  1000 ​  ​ n = 0,06 mol Daarom is HCℓ die beperkende agent. 4.1 Koniese/Erlenmeyer (fles). 4.2 Meet die volume gas wat gevorm is./Versamel die gas wat gevorm is. 5.1 Temperatuur (van reagense). © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 75 Mind the Gap Chemie

HINT! hint 2 Eenheid e.g. Uitgewerkte voorbeeld 7 (vervolg) EG - worked examples 5.2 Konsentrasie (van HCℓ) 6.exams P. Eksperiment 2 het die hoogste temperatuur. Dieselfde volume gas is gevorm in die kortste tyd. OF Eksperiment 2 het die hoogste temperatuur. Grafiek het die steilste helling. 7. Die activity konsentrasie van reagense neem af namate die reaksie voortgaan. ACTIVITIES boy 8. and girl-left and right of page Berekeninge Berekeninge activity V n(H ) = ​ ___​ • Vervang volume. 3 2 Vm ( 0,24 n(H2) = ​ _____ ) ​  24,01 ​  ​ • Vervang molêre volume. 3 n(H2) = 0,01 mol • 0,01mol 3 n Step by step n(H2) = ​ __ comment comment M​ • n(Zn) = n(H2) 3 m 0,01 = ​ ___ 65 ​ m = 0,65 g • Vervang 65 g•mol–1 3 • Antwoord. 3 OF 1 mol H2 gas = 24,04 dm3 0,01 mol H2 gas = 0,24 dm3 65 g Zn = 1 mol 0,65 g = 0,01 mol 76 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksies  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 2 Aktiwiteit 4 81,1 g nikotien bestaan uit 60,07 g koolstof, 14,01 g nikotien en 7,02 g waterstof. Bepaal: 1. Die Empiriese formule van nikotien. (13) 2. Die molekulêre formule van nikotien as sy molêre massa 162,26 g is. (4) [17] Oplossings 1. Bepaal die persentasie samestelling volgens molêre massa van elke element: 60,07 C = ​ _____ 81,1 ​ × 100 = 74,04% 3 14,01 N = _____ ​  81,1 ​ × 100 = 17,27% 3 7,02 H = ​ ____ 81,1 ​ × 100 = 8,65% 3 m m Element g per 100g n = __ ​ M ​ n = __ ​ M ​ Eenvoudigste vir 100g for 81,1g verhouding 74,04 n = ​ _____ 12 ​ 3 60,07 _____ C 74,07 ​  12 ​= 5 3 5 = 6,17 3 17,27 n = _____ ​  14 ​ 3 14,01 _____ N 17,28 ​  14 ​= 1 3 1 = 1,23 3 8,65 n = ​ ____ 1 ​3 7,02 ____ H 8,65 ​  1 ​= 7 3 7 = 8,65 3 Empiriese formule van nikotien is C5NH7 (13) 2. Bereken nou die molêre massa van die stof deur die empiriese formule te gebruik. M(C5NH7) = 81 g/mol 3 x(81) = 162,2 3 x = 2 (beteken elke atoom in die empiriese formule moet met 2 vermenigvuldig word) 3 Molekulêre formule van nikotien is C10N2H14 3 (4) [17]  Hou so aan! © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 2 Tempo en omvang van reaksiesS 77 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Chemiese ewewig Wanneer ʼn chemiese reaksie plaasvind, vorm die atome of ione in die reagense nuwe bindings en nuwe produkte met ander chemiese formules en verskillende chemiese eienskappe. 3.1 Opsomming Chemiese Ewewig Oop en geslote sisteme; homogene Omkeerbaarheid van en heterogene oplossings reaksies Ewewigskonstante • Faktore • Uitdrukking vir ewewigskonstante • Doen berekeninge • Betekenis Le Châtelier se beginsel 3.2 Sleutelkonsepte In hierdie afdeling gaan ons die basiese konsepte betrokke by chemiese ewewig hersien. In ʼn chemiese reaksie, is chemiese ewewig die toestand waarin beide reagense en produkte teenwoordig is in konsentrasies wat geen verdere neiging het om met verloop van tyd te verander nie. Gewoonlik is hierdie toestand die gevolg van wanneer die voorwaartse reaksie teen dieselfde tempo voortgaan as die terugwaartse reaksie. NB Dit beteken nie die reaksie het gestop nie; dit beteken eerder dat dit voortgaan om te reageer, maar die reagense en produkte word teen ʼn konstante tempo geproduseer (en gereproduseer). 78 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 HOMOGENE REAKSIES • is reaksies waar al die reagense en produkte in dieselfde fase is, • d.i. alles is vaste stowwe, of alles is vloeistowwe, of alles is gasse SO2(g) + O2(g) ⇌ SO3(g) HETEROGENE REAKSIES • Is reaksies waar al die spesies in die reaksiehouer in dieselfde fase is. CaCO3(s) + HCℓ(aq) → CaCℓ2(aq) + CO2(g) + H2O(ℓ) Die meeste chemiese reaksies is onomkeerbaar − dit beteken dat die produkte nie weer na die reagense kan verander nie. Hierdie reaksies is hoofsaaklik soos bak. Die bestanddele, wat as die reagense optree, word gemeng en gebak om ʼn koek te vorm, wat as die produk optree. Hierdie koek kan nie weer terug verander word na die reagense nie (die eiers, meel, ens.), net soos die produkte in ʼn onomkeerbare reaksie nie weer na die reagense verander kan word nie (sonder bv. menslike inmenging nie). ʼn Voorbeeld van ʼn onomkeerbare reaksie is ontbranding. Wanneer koolstof in suurstof brand om koolstofdioksied te vorm, word daar gesê die reaksie is onomkeerbaar. C(s) + O2(g) → CO2(g) Gee aandag: ʼn Onomkeerbare reaksie het ʼn enkele pyltjie, wat aandui dat die produkte nie reagense kan vorm tydens die chemiese reaksie nie. Verbranding, byvoorbeeld, behels dat ʼn organiese samestelling − soos ʼn koolwaterstof − in suurstof brand, om koolstofdioksied en water te produseer. Omdat water en koolstofdioksied stabiel is, reageer hulle nie met mekaar om verdere reagense te vorm tensy ʼn sterk eksterne invloed soos ʼn weerligstraal, ʼn elektrolitiese sel wat deur ʼn mens opgestel is, ens. ʼn uitwerking daarop het nie. Sommige chemiese reaksies is omkeerbaar. Die produkte reageer met mekaar en vorm die oorspronklike reagense onder geskikte kondisies. PAY SPECIAL ATTENTION (bv. verandering in druk, temperatuur, reagenskonsentrasie, ens.) NB N N2(g) + 3 H2(g) ⇋ 2 NH3(g) OMKEERBARE REAKSIE HINT! Voorwaartse reaksie wenk `n Omkeerbare reaksie het `n dubbele pyltjie Terugwaartse reaksie bv. EG - worked examples exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 79 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Daarom: Voorwaartse reaksie Terugwaartse reaksie N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) Reaksie 2 NH3(g) → N2(g) + 3 H2(g) N2(g) + 3 H2(g) Reagense 2 NH3(g) 2 NH3(g) Produkte N2(g) + 3 H2(g) Leer hierdie definisies. Dit word gebruik om te verduidelik wat PAY SPECIAL ATTENTION tydens 'n chemiese reaksie NB NB gebeur. DEFINISIES • Oop chemiese sisteem: reagense/produkte kan uit die reaksiehouer ontsnap • Geslote chemiese sisteem: reagense/produkte kan nie uit die reaksiehouer ontsnap nie HINT! • hint Makroskopiese veranderinge: meetbare of sigbare veranderinge, bv. veranderinge in kleur, temperatuur, druk, volume, konsentrasie • Opbrengs: die hoeveelheid van `n produk wat tydens `n chemiese reaksie gevorm word e.g. EG - worked examples • `n Oop sisteem reageer voortdurend met sy omgewing (kondisies word nie konstant gehou nie). • `n Geslote sisteem is geïsoleer van sy omgewing (kondisies word konstant gehou). • `n exams Omkeerbare reaksie vind plaas wanneer die produkte terug verander kan word na reagense. • Chemiese ewewig is dinamies wanneer die tempo van die voorwaartse reaksie gelyk is aan die tempo van die terugwaartse reaksie. • Die konsentrasie van `n oplossing of `n gas is die aantal mol van `n stof per volume eenheid (per dm3). activity • `n Dinamiese chemiese ewewig word tot stand gebring in `n geslote sisteem wanneer die voorwaartse en terugwaartse reaksies ACTIVITIES boy van `n omkeerbare chemiese and girl-left and PAY SPECIAL ATTENTION reaksie terselfdertyd en teen dieselfde tempo plaasvind. Die kondisies in die NB NB right of page stelsel moet konstant bly. activity HINT! wenk c = _​ n ​ m​ n = ​ __ ​ m ​ C = __ V waar M OF MV Step by step comment comment Jy moet die formules, eenheid en simbole gebruik om die c : konsentrasie (mol·dm–3) bv. EG - worked examples konsentrasie van `n oplossing V : volume (dm3) te bereken. M : molêre massa (g·mol–1) n : aantal mol (mol) exams m : massa (g) activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 80 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  comment comment Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 AL ATTENTION NB Jy moet verstaan wat `n chemiese ewewig is en die kondisies ken wat nodig is vir `n chemiese ewewig. Chemiese ewewig • Wanneer `n chemiese sisteem dinamiese chemiese ewewig bereik, gaan beide die voorwaartse en terugwaartse reaksies voort − hulle stop NIE. • Daar is geen makroskopiese (sigbaar met die oog) veranderinge wanneer die ed examples sisteem in ewewig is nie, maar op `n mikroskopiese (atomiese) vlak, gaan die veranderinge (reaksies) voort. • Die reagense en ook nie die produkte word ooit opgebruik in `n ewewigsisteem nie (onvoltooide reaksie − d.i. “onvoltooid” in die sin dat daar nog steeds spesies van die oorspronklike/begin spesies (reagense) is.) Wanneer ʼn omkeerbare reaksie in ʼn geslote sisteem plaasvind: vindboy ACTIVITIES die voorwaartse en terugwaartse and girl-left and reaksies terselfdertyd right of page plaas bestaan die oorspronklike neem die reagense en die produkte tempo van die en die tempo van wat gevorm word, in voorwaartse die terugwaartse dieselfde reaksiehouer reaksie geleidelik reaksie neem af want: geleidelik toe want die konsentrasies van p comment comment die konsentrasies van die reagense neem af namate dit gebruik die produkte neem toe namate dit geproduseer word om die produkte te (gemaak) word produseer (maak) totdat die voorwaartse reaksietempo gelyk is aan die terugwaartse reaksietempo en die konsentrasies van al die stowwe in die reaksiesisteem konstant bly terwyl die voorwaartse sowel as die terugwaartse reaksies voortgaan om plaas te vind Aktiwiteit 1 Skryf die naam neer van ʼn reaksie waarin alle reagense en produkte in dieselfde fase is.  (1) [1] Oplossing Homogene 3 [1] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 81 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid 3.3 Faktore wat chemiese ewewigsposisie beïnvloed Temperatuur (T): Styging of daling in die temperatuur van die ewe- wigsmengsel. Konsentrasie (c): Die byvoeging en weglating van ʼn stof uit die sisteem teen konstante volume. Dit is slegs van toepassing op oplossings (aq) en op gasse (g). Druk (p): Styging of daling van die druk op ʼn ewewigsmengsel (dit is SLEGS van toepassing op gasse). 3.4 PAY SPECIAL ATTENTION Le Châtelier se beginsel NB NB As ʼn geslote sisteem in ʼn toestand van dinamiese chemiese ewewig is en Le Châtelier se beginsel sê een van die faktore wat die ewewig beïnvloed (temperatuur, konsentrasie dat: of druk) word verander: Wanneer die ewewig inHINT! `n • sal die ewewigsposisie versteur word hint geslote sisteem versteur • sal óf die voorwaartse óf die terugwaartse reaksie begunstig word; word, sal die sisteem weer `n • sal die toegepaste verandering teengestaan word nuwe ewewig instel deur die • sal die reaksietempo’s verander en reaksie wat die versteuring sal • sal ʼn nuwe ewewig uiteindelik gevorm word e.g. teenstaan, te begunstig. EG - worked examples • sodat die voorwaartse en die terugwaartse reaksies teen dieselfde PAY SPECIAL ATTENTION tempo plaasvind. NB NB exams 3.4.1 Pas Le Châtelier se beginsel toe op HINT! veranderinge in ewewigskondisies wenk Verander die temperatuur van die reaksiemengsel (ΔT) As enige faktor verander, kan Verhoging van die temperatuur van Verlaging van die temperatuur van die reaksiesisteem (d.i. verhit dit) die reaksiesisteem (d.i. koel dit af) activity ons Le Châtelier se beginsel bv. EG - worked toepas om te bepaal watter examples • begunstig die reaksie wat die ACTIVITIES boy • begunstig die reaksie wat die verandering aan die sisteem temperatuur and girl-left and van die sisteem temperatuur van die sisteem in ewewig sal gebeur (wat die of page (warmte absorbeer) verlaag right verhoog (stel warmte vry) balans versteur). • ∴ begunstig die endotermiese • ∴ begunstig die eksotermiese exams activity reaksie. reaksie. Verander die konsentrasie van ʼn oplossing of gas reagens (∆c) Verhoging van die konsentrasie van Verlaging van die konsentrasie van Step by step comment comment ʼn (g) of (aq) reagens (of produk) ʼn (g) of (aq) reagens (of produk) activity • begunstig die reaksie wat die • begunstig die reaksie wat die ACTIVITIES boy konsentrasie van daardie stof konsentrasie van daardie stof and girl-left and right of page verlaag verhoog • ∴ die reaksie wat daardie stof • ∴ die reaksie wat daardie stof activity gebruik as ʼn reagens. as ʼn produk maak. comment comment Step by step 82 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 Verander die druk van ʼn gasagtige sisteem (∆p) Verhoging van die druk (of Verlaging van die druk (of verlaging van die volume) van ʼn verhoging van die volume) van ʼn gasagtige sisteem gasagtige sisteem • begunstig die reaksie wat die • begunstig die reaksie wat die druk van die sisteem verlaag druk van die sisteem verhoog • deur die totale aantal gasagtige • deur die totale aantal gasagtige PAY SPECIAL ATTENTION mol in die sisteem te verlaag. mol in die sisteem te verhoog. NB N Stappe om te volg HINT! wenk Volg hierdie stappe om die verandering in ʼn geslote chemiese sisteem in Met geslote bedoel ons nie `n dinamiese ewewig te voorspel: geslote houer nie. Ons bedoel bv. EG - worked examples eerder `n geslote sisteem Kontroleer dat die reaksie: waar die kondisies konstant gehou word. Stap 1: Omkeerbaar is (⇌) (inligting gegee moet aandui dit is ʼn dinamiese ewewig). exams Stap 2: Vergelyking is gebalanseerd. Stap 3: Tel die aantal gasagtige (g) mol aan elke kant van die ⇌ . Bepaal: Stap 4: Of die voorwaartse reaksie eksotermies of endotermies is. Stap 5: Of die terugwaartse reaksie eksotermies of endotermies is. activity ACTIVITIES boy Stap 6: Die verandering (watter faktor?) versteur die ewewig. and girl-left and right of page Besluit: activity Stap 7: Volgens Le Châtelier se beginsel, watter reaksie begunstig is (voorwaarts of terugwaarts)? (Volg die redenasie in die tabel hierbo.) Stap 8: Hoe die konsentrasies van die reagense en produkte verander. comment co Step by step BX2Y2 is ʼn vaste stof. Vaste stowwe in ewewigsreaksies het baie min verandering in massa, daarom word hulle geïgnoreer. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 83 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Aktiwiteit 2 Oorweeg die volgende omkeerbare reaksie wat in ewewig is in ʼn geslote sisteem (die simbole stel chemikalieë voor wat ongenoemd is; as jy simbole soos X of Y sien wat nie op die Periodieke Tabel is nie, beteken dit dikwels jy moet uitwerk watter soorte stowwe dit is). Stap 1, 2 & 3: Stap 4/5: ∆H < 0 - die voorwaartse reaksie is eksotermies - die terugwaartse reaksie is endotermies In elkeen van die volgende gevalle: • Verduidelik hoe die ewewig beïnvloed sal word (watter reaksie sal begunstig word) • Sê hoe die konsentrasie van die produk A2(g) sal verander. GEVAL 1 Die reaksiesisteem is verhit.  (3) [3] Oplossing Geval 1. As die reaksiesisteem verhit word, verhoog die temperatuur van die PAY SPECIAL ATTENTION NB sisteem. NB Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die verhoging in temperatuur van die reaksiesisteem (d.i. verhit dit) die reaksie begunstig wat die temperatuur van die sisteem verlaag. HINT! wenk ∴ begunstig die endotermiese 3 reaksie maar ∆H < 0 ∴ die terugwaartse reaksie is endotermies Jy moet in staat wees om ∴ die terugwaartse reaksie word begunstig 3 Le Châtelier se beginsel te bv. EG - worked examples gebruik om die faktor te ∴ die 3A2(g) + BX2Y2(s) reageer vinniger as wat dit geproduseer word identifiseer wat die opbrengs ∴ die konsentrasie van die A2(g) verlaag 3 van die produkte sal verhoog en watter invloed daardie (Onthou: Die teenoorgestelde is waar as die reaksiehouer exams afgekoel word.) faktor op die reaksie BY EWEWIG sal hê. [3] activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 84 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 GEVAL 2 Y2(g) word by die houer gevoeg teen konstante druk en temperatuur  (3) [3] Oplossing Geval 2. Die byvoeging van Y2(g) verhoog die konsentrasie van die Y2(g). 3 Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die verhoging in die konsentrasie van Y2(g) die reaksie begunstig wat die konsentrasie van Y2(g) verlaag ∴ die reaksie wat Y2(g) as ʼn reagens gebruik die voorwaartse reaksie word begunstig. 3 die tempo waarteen A2(g) en BX2Y2(s) geproduseer word, verhoog die konsentrasie van die A2(g) verhoog. 3 [3] GEVAL 3  A2(g) word uit die houer verwyder teen konstante druk en temperatuur.  (3) [3] Oplossing Geval 3. Die verwydering van A2(g) verlaag die konsentrasie van die A2(g). 3 Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die verlaging in die konsentrasie van die A2(g) die reaksie begunstig wat die konsentrasie van die A2(g) verhoog; die reaksie wat A2(g) as ʼn produk maak ∴ die voorwaartse reaksie word begunstig. 3 die tempo waarteen A2(g) en BX2Y2(s) geproduseer word, verlaag die konsentrasie van die A2(g) verhoog. 3 [3] GEVAL 4  ʼn Bietjie van die BX2Y2(s) word van die sisteem verwyder teen konstante druk en temperatuur. (3) [3] Oplossing Geval 4. Die verwydering van BX2Y2(s) het geen effek op die ewewig nie, aangesien dit ʼn vaste stof is. 3 Die verwydering van ʼn vaste stof uit ʼn ewewigstelsel versteur nie die konsentrasie nie. 3 (Vaste stowwe in ewewigsreaksies het baie min verandering in massa, en daarom word dit geïgnoreer) Die konsentrasie van A2(g) bly dieselfde. 3 [3] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 85 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid GEVAL 5  Die druk op die sisteem word verhoog (of die volume word verhoog)  (3) PAY SPECIAL ATTENTION [3] NB NB Oplossing Geval 5. HINT! Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die verhoging in die druk (of die wenk verlaging in die volume) van ʼn gasagtige sisteem die reaksie begunstig wat die druk van die sisteem verlaag deur die totale aantal gasagtige Daar is 4 gasagtige mol aan mol in die sisteem te verlaag. 3 die linkerkant en 3 gasagtige bv. EG - worked examples mol aan die regterkant die voorwaartse reaksie word begunstig. 3 die tempo waarteen A2(g) en BX2Y2(s) geproduseer word, word verhoog die konsentrasie van die A2(g) verhoog. 3 [3] exams Aktiwiteit 3 Sê of die stelling WAAR of VALS is: As die ewewigskonstante activity vir die reaksie A2(g) + B2(g) ⇌ 2AB(g) gelyk is aan K, dan is die ewewigskonstante vir die terugwaartse reaksie ACTIVITIES boy 2AB(g) and girl-left right of page and ⇌ A2(g) + B2(g) ook gelyk aan K. (3) [3] activity Oplossing 3 VALS. ... vir die terugwaartse reaksie, is 2AB(g) ⇌ A2(g) + B2(g) comment 1 gelyk aan __ comment ​ K ​ 3 3 OF ... kleiner as K [3] Step by step Aktiwiteit 4 Die industriële voorbereiding van waterstofgas word voorgestel deur die PAY SPECIAL ATTENTION vergelyking hieronder: NB NB CH4(g) + H2O(g) ⇌ CO(g) + 3H2(g) ∆H > 0 Die reaksie bereik ewewig by 1 000 °C in ʼn geslote houer HINT! wenk 1. Stel Le Châtelier se beginsel. (2) 2. Hoe sal ʼn toename in druk by 1 000 °C (deur die volume Daar is verskeie maniere te verlaag) die opbrengs van waterstofgas beïnvloed? Skryf slegs om Le Châtelier se beginsel neer VERHOOG, VERLAAG of GEEN EFFEK. Verduidelik bv. EG - worked examples korrek te gebruik. die antwoord. (2) 3. Gee TWEE redes waarom hoë temperature vir hierdie reaksie gebruik word. (2) exams [6] activity ACTIVITIES boy and girl-left and 86 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG right of page  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie activity

Eenheid 3 Oplossing 1. Wanneer die ewewig in ʼn geslote sisteem versteur word, sal die sisteem die ewewigsposisie skuif (OF weer ʼn nuwe ewewig instel) om die reaksie te begunstig wat die verandering OF versteuring teenstaan OF kanselleer OF teenwerk. 3 OF Wanneer ʼn stres/verandering op ʼn sisteem in ewewig geplaas word, skuif die ewewig (posisie) OF word ʼn nuwe ewewig weer ingestel om die stres/verandering te verwyder OF te kanselleer OF teen te staan. 3 (2) OF Wanneer die kondisies wat ʼn ewewig beïnvloed verander word, skuif die ewewig (posisie) op só ʼn manier dat die verandering teengestaan OF gekanselleer word. 3 (enige twee) 2. Verlaag 3 Wanneer die druk verhoog word, word die terugwaartse reaksie begunstig.3 OF Die reaksie wat die kleiner volume produseer/hoeveelheid gas word begunstig. 3 PAY SPECIAL ATTENTION OF NB N 4 mol of volumes gas produseer 3 2 mol of volumes gas. 3 (2) (enige twee) 3. Produkte vorm teen ʼn vinniger tempo.3 HINT! Hoër opbrengs van produkte. 3 (2) wenk [6] In fisiese chemie, is versadiging die punt waar bv. EG - worked examples `n oplossing of `n stof nie 3.4.2 Dinamiese chemiese ewewig in meer van daardie stof kan oplos nie. Bykomende oplossings hoeveelhede van die ʼn Dinamiese chemiese ewewig in ʼn oplossing: exams opgeloste stof sal as `n aparte • is slegs moontlik as die oplossing versadig is fase verskyn (gewoonlik • word slegs beïnvloed deur die volgende te verander as `n presipiterende vaste • konsentrasie van die ione in die oplossing of stof). Hierdie punt van • temperatuur van die oplossing maksimum konsentrasie, die versadigingspunt, is afhanklik Die gemeenskaplike iooneffek van dieactivity temperatuur en druk van die oplossing sowel as ACTIVITIES boy and girl-left and die chemiese aard van die right of page Stappe om te volg betrokke stowwe. activity Wanneer ʼn oplossing by ʼn reaksiesisteem gevoeg word: Stap 1: Identifiseer die gemeenskaplike ioon in die oplossing en com comment die sisteem. Step by step Stap 2: Verduidelik die effek van die gemeenskaplike ioon (byvoeging) op die chemiese ewewig. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 87 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Oplossing Effek op ewewigsmengsel: bygevoeg by die ewewigsmengsel H+(aq) + OH−(aq) ⇌ H2O(ℓ) • Verhoog die waterstofioonkonsentrasie, [H+] of Soutsuur hidroniumioonkonsentrasie [H3O+] HCℓ(aq) • Verhoog die chloriedioonkonsentrasie [Cℓ−] • Verlaag die hidroksielioonkonsentrasie [OH−] • Verhoog die waterstofioonkonsentrasie, [H+] of hidroniumioonkonsentrasie [H3O+] Swaelsuur • Verhoog die sulfaatioonkonsentrasie, [SO42− ] H2SO4(aq) • Verlaag die hidroksielioonkonsentrasie [OH−] PAY SPECIAL ATTENTION NB NB want: Gekonsentreerde • Onttrek water (H2O) uit die sisteem (dit staan ook swaelsuur, bekend as dehidrasie) H2SO4(ℓ) PAY SPECIAL ATTENTION HINT! NBsoos ʼn Basis • Verhoog die NB hidroksielioonkonsentrasie [OH−] wenk NaOH(aq) of KOH(aq) Wanneer twee verskillende ʼn Oplossing wat Cℓ(aq) • Verhoog die chloriedioonkonsentrasie, [Cℓ−] oplossings dieselfde ioon ione bevat, bv. • Verlaag die silwerioonkonsentrasie in ʼn oplossing bv. EG - worked examples bevat, word hierdie ioon NaCℓ(aq) HINT! want Ag+(aq) + Cℓ−(aq) → AgCℓ(s) `n gemeenskaplike ioon wenk genoem exams bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples Oorweeg die volgende ewewig: exams CoCℓ42–(aq) + 6H2O(ℓ) ⇋ Co(H2O)62+(aq) + 4Cℓ–(aq) ΔH < 0 activity blou pers-pienk pienk ACTIVITIES boy and girl-left and Wanneer kobaltchloriedkristalle (CoCℓ2⋅6H2O) in etanol (die oplosmiddel) in `n fles right of page opgelos word, word `n blou oplossing gevorm met CoCℓ42– ione. Deur water versigtig by activity die blou oplossing te voeg totdat dit pers-pienk word as gevolg van die vorming van activity die pienk Co(H2O) 6 ione, word die bogenoemde ewewig bereik. 2+ ACTIVITIES boy Vyf toetsbuise bevat elkeen `n klein hoeveelheid and girl-left and van die bogenoemde pers-pienk ewewigsoplossing. comment Beskryf en verduidelik right of die pagekleurverandering wat in elk van die comment volgende gevalle waargeneem word: Step by step activity 1. Die oplossing word afgekoel: Word pienk. Volgens Le Châtelier se beginsel, sal `n verlaging in temperatuur die eksotermiese, comment comment voorwaartse reaksie begunstig en dus die [Co(H2O)62+(aq)] verhoog wat pienk is. Step by step 2. Water word by die oplossing gevoeg: Word pienk. Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die byvoeging van H2O die produksie van meer Co(H2O)62+(aq) ione begunstig sodat die aantal H2O molekules sal verminder, en daarom word die voorwaartse reaksie begunstig. Die konsentrasie van die Co(H2O)62+(aq) ione wat pienk is, verhoog. 88 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 1 (vervolg) 3. `n Paar NaCℓ kristalle word by die oplossing gevoeg. exams Word blou. Deur NaCℓ by die ewewigsmengsel te voeg, verhoog die [Cℓ–] as `n gevolg van die gemeenskaplike ioon (Cℓ–) wat in die reaksiemengsel en in die NaCℓ aangetref word. Die terugwaartse reaksie wat die [Cℓ–(aq)], verlaag, word begunstig, en daarom word die konsentrasie van die CoCℓ42–(aq) ione wat blou is, verhoog. activity 4. Gekonsentreerde swaelsuur word by die oplossing gevoeg. Word blou. ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Gekonsentreerde swaelsuur (H SO ) is `n goeie ontwateringsagent en daarom sal 2 4 dit watermolekules (H2O) uit die mengsel onttrek. Die terugwaartse reaksie wat H2O activity molekules produseer, word begunstig en terselfdertyd word die konsentrasie van die CoCℓ42–(aq) ione wat blou is, verhoog. 5. `n Paar druppels silwernitraatoplossing word by die oplossing gevoeg. Word pienk. comment comment Wanneer die silwernitraatoplossing Step by step by die mengsel gevoeg word, reageer die silwerione Ag (aq) met die Cℓ–(aq) om `n AgCℓ(s) neerslag te vorm, en daardeur die + [Cℓ–] te verlaag. Volgens Le Châtelier se beginsel, word die voorwaartse reaksie begunstig wat die [Cℓ–] ione verhoog. Meer pienk Co(H2O)62+(aq) ione word gevorm. Aktiwiteit 5 1. Die volgende hipotetiese reaksie bereik ewewig in ʼn geslote houer by ʼn sekere temperatuur: X2(g) + Y2(g) ⇋ 2XY(g) ∆H < 0 Watter EEN van die volgende veranderinge sal die HOEVEELHEID XY(g) verhoog? A. Verlaging in temperatuur B. Verhoging in temperatuur C. Verhoging in druk D. Verlaging in druk (2) 2. Die vergelyking hieronder verteenwoordig ʼn chemiese reaksie by ewewig in ʼn geslote houer. H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) ∆H < 0 Watter EEN van die volgende veranderinge sal die opbrengs van HI(g) in die bogenoemde reaksie verhoog? A. Verhoging in temperatuur B. Verlaging in temperatuur C. Verhoging van die druk deur die volume te verlaag D. Verlaging van die druk deur die volume te verhoog (2) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 89 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid 3. ʼn Chemiese reaksie bereik ewewig. Watter EEN van die volgende stellings rakende hierdie ewewig is WAAR? A. Die konsentrasies van die individuele reagense en produkte is konstant. B. Die konsentrasies van die individuele reagense en produkte is gelyk. C. Die konsentrasies van die individuele reagense is nul. C. Die konsentrasies van die individuele produkte verhoog totdat die reaksie stop. (2) 4. Die reaksie wat voorgestel word deur die vergelyking hieronder, bereik ewewig. 2CrO24−(aq) + 2H+(aq) ⇌ Cr2O27−(aq) + H2O(ℓ) Geel Oranje Watter EEN van die volgende veranderinge aan die reaksiemengsel sal sy kleur van geel na oranje verander? A. Voeg ʼn katalisator by. B. Voeg water by die reaksiemengsel. C. Voeg ʼn paar druppels natriumhidroksied (seepsoda) by die reaksiemengsel. D. Voeg ʼn paar druppels gekonsentreerde soutsuur by die reaksiemengsel. (2) 5. Gee een woord vir die volgende frase: Die fase wat in ʼn omkeerbare chemiese reaksie bereik word wanneer die tempo van die voorwaartse reaksie gelyk is aan die tempo van die terugwaartse reaksie. (2) [10] AL ATTENTION NB Oplossing 1. A33 (2) Vaste stowwe en suiwer 2. B33 (2) vloeistowwe word uit die Kc 3. A33 (2) uitdrukking gelaat aangesien 4. D33 (2) hulle konsentrasie [1] is en 5. Dinamiese/chemiese ewewig 3 3 (2) vermenigvuldiging met 1 het PAY SPECIAL ATTENTION NB effek nie. geen NB [10] ed examples 3.5 Die ewewigskonstante (Kc) wenk HINT! (Die Wet van massa-aksie) Die konsentrasies van al die samestellings (oplossings en gasse) in ʼn Kc: ewewigskonstante (geen geslote sisteem in dinamiese chemiese ewewig word in verband gebring eenheid nie) met ʼn wiskundige vergelyking. Die numeriese waarde van hierdie bv. EG - worked examples [stof]: konsentrasie van vergelyking word die ewewigskonstante (Kc) genoem. reagens of produk (in mol·dm–3) In die hipotetiese vergelyking hieronder is die ewewigsuitdrukking vir exams mol: aantal mol van hierdie reaksie: elke samestelling in 2P + 3R ⇋ 2S + 4T die gebalanseerde ACTIVITIES boy and girl-left and reaksievergelyking. [S]2 × [T]4 Kc = ​ ________ right of page [P]2 × [R]3 ​ activity 90 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  ACTIVITIES boy Mind the Gap Chemie and girl-left and right of page

Eenheid 3 PAY SPECIAL ATTENTION NB NB • Hierdie is die korrekte manier om die Kc uitdrukking te skryf. • Die koëffisiënte is die mol van elke reagens en produk in die gebalanseerde vergelyking. HINT! • Die produk van die konsentrasie van reagense (wat nie opgetel moet word nie, maar hint vermenigvuldig moet word!!), verhef tot die mag van die aantal mol is die teller. • Die produk van die konsentrasie van produkte (wat nie opgetel moet word nie, maar vermenigvuldig moet word!!), verhef tot die mag van die aantal mol is die noemer. e.g. • Die konsentrasies wat en [produk] EG -in die Wet worked (NIE van massa-aksie gebruik word, is die [reagens] examples die aanvanklike konsentrasies nie!!, d.i. die ewewig ewewig konsentrasies van reagense en produkte in ewewig.) exams Aktiwiteit 6 Skryf Kc uitdrukkings vir elkeen van die volgende reaksies: 1. N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) (1) activity 2. CaCO3(s) ⇋ CaO(s) + CO2(g) (1) 3. P4(s) + 6Cℓ2(g) ⇋ 4PCℓ3(ℓ) ACTIVITIES boy (1) and girl-left and right of page [3] Oplossingsactivity [NH3]2 1. Kc = ​ ________ [N ]2·[H ]3 ​3 (1) 2 2 2. Kc = [CO2] 3 (1) 1 comment 3. Kc = ​ _____ Step by step comment [Cℓ2]6 ​ 3 (1) [3] 3.5.1 Faktore wat die ewewigskonstante beïnvloed Vir ʼn geslote sisteem in ewewig: • Slegs die konsentrasies van • Die waarde van Kc verander waterige oplossings (aq) en gasse WEL as die temperatuur van die (g) verskyn in die Kc uitdrukking; sisteem verander. • Vaste stowwe (s) en PAY SPECIAL suiwer ATTENTION NBvloeistowwe(ℓ) word NIE in die Kc NB uitdrukking ingesluit nie. Die waarde van Kc verander NIE as HINT! • die druk in die sisteem verander nie; wenk Jy moet die volgende weet: • die konsentrasie van ʼn reagens • kondisies en of produk in die sisteem verander • faktore nie; bv. EG - worked examples wat `n rol speel in HOE/ • ʼn katalisator by die sisteem gevoeg word nie. WANNEER Kc verander/NIE verander nie. exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 91 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid As die a) Die effek van ʼn verandering in temperatuur op Kc temperatuur Kc vir ʼn spesifieke reaksie is konstant by ʼn spesifieke temperatuur. verander, sal die Kc waarde vir die reaksie verander. As die verandering in die temperatuur van ʼn geslote ewewigsisteem: die voorwaartse reaksie begunstig: die terugwaartse reaksie begunstig: • vorm meer produkte • vorm meer reagense • vermeerder [produkte]; • verminder [produkte]; • verminder [reagense] en • vermeerder [reagense] en • verhoog Kc • verlaag Kc 3.5.2 Die betekenis van Kc-waardes Die belang van die Kc-waarde is belangrik in nywerheidsprosesse. Die ekonomiese lewensvatbaarheid van ʼn nywerheidsproses in die chemiese nywerheid is afhanklik van die vervaardigingskoste, die produkopbrengs (hoeveelheid van ʼn produk geproduseer) en die kleinhandelskoste. Hierdie faktore bepaal die wins wat ʼn maatskappy sal maak. Kc-waardes word gebruik om te bepaal of die moontlike opbrengs by ʼn AL ATTENTION spesifieke temperatuur laag of hoog is. NB As Kc klein is (Kc < 1) : As Kc groot is (Kc > 1) : Jy moet die betekenis van Kc verstaan. • is die ewewigskonsentrasies • is die ewewigskonsentrasies van die produkte relatief laag van die produkte relatief hoog Die waarde van Kc is direk in vergelyking met dié van die in vergelyking met dié van die gekoppel aan die opbrengs reagense reagense van die reaksie. • is die produkopbrengs laag • is die produkopbrengs hoog • is nywerheidsprosesse nie • kan nywerheidsprosesse ekonomies lewensvatbaar nie. ekonomies lewensvatbaar wees. ed examples 3.5.3 Berekening van die waarde van Kc vir `n geslote sisteem in dinamiese ewewig Daar is DRIE soorte berekenings wat vir jou gevra kan word om te doen. Dit sal oor die volgende paar bladsye behandel word. ACTIVITIES boy Werk deur die and girl-left and gegewe voorbeelde om seker right of page te maak dat jy die stappe wat gegee word ken en verstaan om die waarde van Kc vir ʼn spesifieke ewewigsisteem te bereken. p comment comment 92 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

NB NB Eenheid 3 PAY SPECIAL ATTENTION NB NB i) Tipe 1: DieHINT! aanvanklike hoeveelheid (mol) van elke wenk reagens word gegee HINT! `n tabel bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples wenk • Gebruik (soos aangetoon) om elkeen van die 1. Oorweeg die volgende gebalanseerde reaksie vir die vorming van swaeltrioksied, in berekeningstappe exams die tweede stap van die Kontakproses: bv. te EG wys- worked examples wanneer die aantal 2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) mol van elke Presies 8 mol SO2 en 10 mol O2 word in `n 500 cm3 reaksiehouer verseël wat verbinding by aanvanklik leeg is. Die verbindings reageer om SO3 te produseer. By ewewig, bevat exams ewewig bereken die houer 6 mol SO3. word. 1.1 Bereken die ewewigskonsentrasies van elkeen van die verbindings in die • MOENIE activity reaksiehouer. afkortings soos I, ACTIVITIES boy and girl-left and C en E in jou tabel Oplossing right of page gebruik nie. activity activity is ʼn drie-stapproses in die vervaardiging van Die Kontakproses • Toon duidelik ACTIVITIES boy swaelsuur. aan of jy met mol and girl-left and right of page of konsentrasie Stap 1: activity vir elke stof by Begin altyd deur ʼn tabel te teken met ʼn kolom vir die beskrywings en ewewig in die ʼn kolom vir elkeen van die reagensecomment comment en produkte. Vul die formules tabel werk. in van die reagense enStep by step rodukte en die aantal mol van elkeen in die gebalanseerde reaksievergelyking in die boonste ry. Die tabel moet comment com altyd bestaan uit 5 rye met name, soos aangetoon: Step by step Reagense Produkte gebalanseerde 2SO2(g) O2(g) 2 SO3(g) vergelyking aanvanklike mol Herlei altyd mol gebruik of volume na dm3: geproduseer 500 cm3 = 500 ÷ 1000 finale mol by ewewig = 0,5 dm3 finale [ ] by ewewig n c = ​ __ V​ © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 93 Mind the Gap Chemie

HINT! wenk 3 Eenheid bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 (vervolg) EG - worked examples Reagense Produkte exams gebalanseerde 2SO2(g) O2(g) 2 SO3(g) vergelyking aanvanklike mol activity mol gebruik of geproduseer ACTIVITIES boy and girl-left and finale mol by ewewig right of page activity finale [ ] by ewewig n __ c = ​ V ​ Stap 2: Vul nou al die waardes in wat in die vraag gegee comment commentword. As slegs reagense aan die begin van die reaksie Step by step bygevoeg word, is die aanvanklike mol van die produkte nul. gebalanseerde vergelyking 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) aanvanklike mol 8 10 0 mol gebruik of geproduseer finale mol by ewewig 6 n n n n n n finale [ ] by ewewig c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ Stap 3: Vind die kolom met 2 waardes. Voltooi die mol gebruik of geproduseer ry vir hierdie binding. gebalanseerde vergelyking 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) aanvanklike mol 8 10 0 mol gebruik of geproduseer 6 finale mol by ewewig 6 n n n n n n finale [ ] by ewewig c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ Stap 4: Vergelyk die verhouding van mol waarvolgens die reagense reageer en waarvolgens die produkte geproduseer word, volgens die gebalanseerde reaksievergelyking SO2 : O2 : SO3 = 2 : 1 : 2 Oorweeg die werklike mol gebruik of geproduseer vir die binding wat bekend is. Ons het sopas bereken dat 6 mol SO3 geproduseer is. Dit beteken dat die verhouding van SO2 : O2 : SO3 = 2 : 1 : 2 (gebalanseerde vergelyking) = 6 : 3 : 6 94 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 2 (vervolg) Vul hierdie waardes in. exams gebalanseerde vergelyking 2SO2(g) 1 O2(g) 2SO3(g) aanvanklike mol 8 10 0 mol gebruik of geproduseer 6 3 6 finale mol by ewewig 6 activity n n n ___ n n ___ n finale [ ] by ewewig c = __ ​ V ​ = ​ ___ 0,5 ​ c = ​ __ V ​ = ​  0,5 ​ c = ​ __ V ​ = ​  0,5 ​ ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Stap 5: activity Vir die reagense: aanvanklike mol - mol gebruik = finale mol by ewewig. Vir die produkte: aanvanklike mol + mol geproduseer = finale mol by ewewig. gebalanseerde vergelyking 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) aanvanklike mol 8comment comment 10 0 mol gebruik of geproduseerStep by step 6 3 6 finale mol by ewewig 8–6=2 10 – 3 = 7 6 n n n n 6 finale [ ] by ewewig c = __ ​ V ​ = ​ ___ 0,5 ​ c = ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ ___ ​  0,5 ​= 12 Stap 6: Vervang die finale molwaardes in die laaste ry, en bereken die finale konsentrasies. Die volgende is die antwoorde op Vraag 1.1 op bladsy 93. gebalanseerde vergelyking 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g) aanvanklike mol 8 10 0 mol gebruik of geproduseer 6 3 6 PAY SPECIAL ATTENTION NBmol by ewewig finale 2 NB 7 6 2 7 finale [ ] by ewewig ​ ___ 0,5 ​= 4 ___ ​  0,5 ​= 14 12 ∴ by ewewig: HINT! [SO2 (g)] = 4 mol·dm−3 en [O2 (g)] = 14 mol·dm−3 en [SO3 (g)] = 12 mol·dm−3 wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 3 EG - worked examples 1.2 Skryf `n uitdrukking neer vir die ewewigskonstante vir die voorwaartse reaksie en exams bereken Kc vir die voorwaartse reaksie by hierdie temperatuur. Oplossing [SO3]2 122 1. Kc = ​ ________ ​ = ​ _____​= 0,64 [SO ]2·[O ] 42.14 2 2 activity ACTIVITIES boy © Departement van Basiese Onderwys 2015 and girl-left and EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 95 Mind the Gap Chemie right of page

NB NB 3 Eenheid ii) Tipe 2: DieHINT! aanvanklike hoeveelheid (mol) van een reagens wenk en die konsentrasie van `n reagens of produk word gegee bv. Uitgewerkte voorbeeld 4 EG - worked examples 2 mol NO2(g) en `n onbekende hoeveelheid N2O4(g) word teen `n sekere temperatuur exams in `n 2 dm3 houer met `n dompelaar verseel. Die volgende reaksie vind plaas: 2NO2(g) ⇋ N2O4(g) By ewewig word daar gevind dat die NO2 konsentrasie 0,4 mol·dm–3. is. Die ewewigskonstante (Kc) by hierdie temperatuur is 2. 1. Bereken die aanvanklike hoeveelheid (in mol) N2O4(g) wat in die houer verseël is. activity Oplossing ACTIVITIES boy and girl-left and Stap 1: right of page Teken die tabel soos vantevore. Vul die formules van die reagense activity en produkte en die aantal mol van elkeen in die gebalanseerde reaksievergelyking in die boonste ry in. Vul nou al die waardes in wat in die vraag gegee is. As slegs reagense aan die begin van die reaksie bygevoeg comment is, is die aanvanklike mol van comment die produkte nul. Wanneer die aanvanklike hoeveelheid (mol) van ʼn reagens of produk NIEStepnul is nie en die waarde nie gegee is nie (in by step hierdie geval die hoeveelheid N2O4) laat hierdie hoeveelheid gelyk wees aan x. Skryf die stelling betreffende “x” neer, “Laat ... gelyk wees aan x”. Laat die aanvanklike hoeveelheid N2O4 in die reaksiehouer x wees. ʼn Minusteken word gebruik vir die gebalanseerde vergelyking 2 NO2 N2O4 reagense (in hierdie geval), want die aantal mol van die reagense aanvanklike mol 2 verminder soos dit opgebruik word. mol gebruik of geproduseer ʼn Plusteken word gebruik vir die finale mol by ewewig produkte (in hierdie geval) want die aantal mol van die produkte finale [ ] by ewewig vermeerder soos dit n 0,4 c = ​ __ V​ gevorm word. Stap 2: Gebruik die konsentrasie wat gegee is en die formule vir konsentrasie n (c = __ ​ V ​) om die aantal mol NO2 in die ewewigsmengsel te bereken. Die volume van die houer (2 dm3) is gegee. Toon die berekening aan en vervang die berekende waarde in die tabel. n n c = ​ __ V​ ∴ 0,4 = __ ​ 2 ​ ∴ n = (2)(0,4) = 0,8 mol Stap 3: Vind die kolom met 2 waardes. Voltooi die mol gebruik of geproduseer ry vir hierdie verbinding. 2 mol NO2 aanvanklik – ? mol NO2 gebruik = 0,8 mol ∴ mol NO2 aanvanklik = 1,2 mol 96 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. Uitgewerkte voorbeeld 4 (vervolg) EG - worked examples Stap 4: Uitexams die gebalanseerde vergelykingsverhouding 2 : 1 bepaal die verhouding van die mol gebruik en geproduseer. Dus, 2 : 1 word 1,2 (soos bereken in Stap 3) : 0,6 Stap 5: Vir die reagense: aanvanklike mol - mol gebruik = finale mol by ewewig. Vir die produkte: aanvanklike mol + mol geproduseer = finale mol by ewewig. activity ACTIVITIES boy Stap 6: and girl-left and right of page Vervang die finale molwaardes in die laaste ry, en bereken die finale activity konsentrasie van die N2O4. 2NO2 N2O4 gebalanseerde vergelyking 2 comment comment 1,2 0,6 aanvanklike mol Step by step (Stap 3) (Stap 4) 0,8 + 0,6 mol gebruik of geproduseer (Stap 2) (Stap 5) finale mol by ewewig 0,4 ( x + 0,6 ) ​ ______ ​  2 ​  ​ (Stap 6) Stap 7: Skryf die uitdrukking vir Kc en vervang al die bekende waardes − onthou dat die waarde van Kc gegee is. Los op vir x. [N2O4] Kc = ​ _____ ​ ∴ 2 = ( x + 0,6 ) ​ ______ ​  2 ​  ​ ______ ​  ​ [NO2]2 0,42 x + 0,6 ∴ (2)(0,42) = ​ ______ 2 ​ ∴ x = 0,4 mol Die dompelaar word nou afgedruk in die houer in en die volume van die houer verminder. 2. Hoe sal hierdie verandering die hoeveelheid nikotiendioksied by ewewig verander? Skryf slegs verhoog, verlaag of bly dieselfde. Oplossing Verlaag 3. Gebruik Le Châtelier se beginsel om jou antwoord op Vraag 2.2 te verduidelik. Oplossing Wanneer die volume van die houer verlaag, verhoog die druk. Volgens Le Châtelier se beginsel sal die reaksie wat die druk verlaag begunstig word ∴ die (voorwaartse) reaksie wat minder gasmol produseer, 2 mol (g) ⇌ 1 mol (g), word begunstig. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 97 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid iii) Tipe 3: Die aanvanklike massa van `n reagens en die waarde van Kc word gegee en die massa van die reagens wat nie reageer nie, word gevra Aktiwiteit 7 Die termiese afbreking van kalsiumkarbonaat (CaCO3) is ʼn voorbeeld van ʼn heterogene ewewig. Die afbreking wat plaasvind in ʼn geslote houer kan voorgestel word deur die volgende vergelyking: CaCO3(s) ⇌ CaO(s) + CO2(g) Aanvanklik word 5 g van CaCO3(s) in ʼn geslote 500 cm3 houer geplaas en dan verhit. Ewewig word bereik by 900 °C. 1. Waarom word daar na die bogenoemde afbreking verwys as ʼn heterogene ewewig? (1) 2. Bereken die massa CaCO3(s) wat nie gereageer het nie en in die houer agterbly by ewewig as Kc vir die reaksie 0,0108 by 900°C is. (19) 3. Daar word gevind dat die waarde van Kc verhoog wanneer die houer verhit word. Is die voorwaartse reaksie eksotermies of endotermies? Gebruik Le Châtelier se beginsel om jou antwoord te verduidelik. (5) 4. Die volume van die houer word nou verlaag na 250 cm3 terwyl die temperatuur konstant gehou word.  Hoe sal elkeen van die volgende beïnvloed word? Gee ʼn rede vir jou antwoord. 3.4.1 Die waarde van Kc. 3.4.2 Die aantal mol CaCO3(s) teenwoordig in die ewewigsmengsel. (10) 3.4.3 Die konsentrasie CO2(g) by die nuwe ewewig. 5. Meer CaCO3(s) word nou by die ewewigsmengsel in die 500 cm3 houer gevoeg. NB PAY SPECIAL ATTENTION HoeNBsal hierdie verandering die aantal mol CO2(g) in die ewewigsmengsel beïnvloed? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) [37] HINT! wenk Oplossings 1. Reagense en produkte is in verskillende fases. 3 (1) Verwys na die definisie van `n 2. Hierdie antwoord neem ses stappe. Antwoorde vir vraag 3.3 tot 3.5 heterogene ewewig. bv. EG - worked examples verskyn onder hierdie stappe. Stap 1: Herlei die massa van die reagens na mol. SLEGS mol kan in die tabel exams gebruik word. M(CaCO3) = 40 + 12 + 3(16) = 100 g·mol–1 3 m 5 n = ​ __ ____ M ​ = ​  100 ​= 0,05 mol 3 activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 98 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

PAY SPECIAL ATTENTION NB N Eenheid 3 Oplossings vir Aktiwiteit 7 (vervolg) HINT! wenk Stap 2: Skryf die uitdrukking vir Kc neer en vervang al die bekende waardes − • Herlei cm3 na dm3: onthou dat die waarde van Kc gegee is. • 500 cm3 =EG -500 ÷ 1000 Kc = [CO2] 3 bv.= 0,5 dm3 . worked examples Neem kennis: cm3 = 0,0108 = [CO2] mℓ, dm3 = ℓ. Dit is ∴ [CO2] = 0,0108 mol·dm–3 3 waarskynlik makliker om exams te onthou bv. dat as 500 Stap 3: cm3 = 500 mℓ, is dit Gebruik die berekende CO2(g) konsentrasie en die formule vir dieselfde as 0,5 ℓ = 0.5 n konsentrasie (c = __ ​ V ​) om die aantal mol CO2 in die gegewe ewewigsmengsel dm3 te bereken. Die volume van die houer (500 cm3) is gegee. Herlei die • Herlei massa na mol deur volume na dm3. Toon alle bewerkings. activity die formule ​ m ​ te n = __ M n n gebruik c = ​ __ ∴ 0,0108 = ​ ___ ACTIVITIES boy V​ ∴ 0,5 ​ n = (0,5)(0,0108) = 0,0054 mol CO2 and girl-left and right of page 3 3 activity Stap 4: Gee aandag: Vaste stowwe (s) is nie Vind die kolom met 2 waardes. Voltooi die mol gebruik of geproduseerde in die Kc uitdrukking ry vir hierdie verbinding. (0 mol CO2 aanvanklik + geproduseerde mol CO2 ingesluit nie = 0,0054 mol 3 ∴ mol CO2 geproduseer = 0,0054 mol) ∴ slegs CO2 verskyn in comment com 3 Kc. Step by step Stap 5: Uit die gebalanseerde vergelykings verhouding 1 : 1 : 1 bepaal die verhouding van die mol gebruik en geproduseer. Dus, 1 : 1 : 1 word 0,0054 (uit Stap 3): 0,0054 : 0,0054 3 Stap 6: 3 Vir die reagens CaCO3 . ... aanvanklike mol - mol gebruik = finale mol by ewewig ∴ 0,05 mol – 0,0054 = finale mol by ewewig = 0,0046 mol 3 3 gebalanseerde vergelyking CaCO3 CaO CO2 aanvanklike mol 0,05 0 0 (Stap 1) (Given) (Given) 3 mol gebruik of 0,0054 0,0054 0,0054 geproduseer (Stap 5) (Stap 5) (Stap 4) 3 finale mol by 0,05 – 0,0054 0,0054 0,0054 ewewig = 0,0046 (Stap 3) (Stap 3) 3 PAY SPECIAL ATTENTION (Stap 6) NB N n n Ekwilibriumkonsentrasie nie gevra nie nie gevra ​ __ ___ V ​ = ​  0,5 ​ n (mol·dm–3) c = ​ __V ​ nie = 0,0108 3 (Stap 2) HINT! ∴ 0,0046 mol CaCO3 reageer nie by ewewig nie wenk M(CaCO3) = 40 + 12 + 3(16) = 100 g·mol–1 • Massa is gevra, so herlei 3 die mol wat bereken is na m n = ​ __ m ∴ 0,0046 = ​ ____ ∴ bv.massa EG - worked examples M​ 100 ​ m = (0,0046)(10) = 0,46 g 3 m​ • n = ​ __ M ∴ 0,46g CaCO3 reageer nie. 3 (19) exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 99 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Oplossings vir Aktiwiteit 7 (vervolg) 3. Endotermies. 3 Kc verhoog ∴ die voorwaartse reaksie of reaksie na die regterkant word begunstig. 3 3 Volgens Le Châtelier se beginsel sal ʼn verhoging in temperatuur 3 die endotermiese reaksie begunstig; die voorwaartse reaksie of reaksie na die regterkant moet endotermies wees 3 (5) 3 3 4.1 Bly dieselfde. Slegs temperature beïnvloed die waarde van Kc. 4.2 Verhoog. 3 3 Die verlaging van die volume verhoog die druk. Volgens Le Châtelier se beginsel, as die druk verhoog, word die reaksie wat die druk verlaag deur minder mol gasprodukte te produseer begunstig. 3 As 0 mol (g) ∴ 1 mol (g), word die terugwaartse reaksie begunstig. 3 4.3 Bly dieselfde. 3 3 Kc = [CO2]. Die temperatuur bly konstant ∴ Kc bly konstant die konsentrasie 3 van CO2 sal konstant bly. 3 (10) 5. Bly dieselfde. Deur ʼn vaste stof by te voeg, beïnvloed nie die ewewig nie, dit verander nie die konsentrasie van ʼn reagens nie. 3 3 (2) PAY SPECIAL ATTENTION [37] NB NB • Wanneer ∆H > 0 beteken dit die reaksie Aktiwiteit 8 aan die regterkant (die HINT! Die vergelyking hieronder verteenwoordig ʼn ewewigsreaksie in ʼn verseëlde hint voorwaartse reaksie) is 1dm3 houer. endotermies • Wanneer ∆H < 0 is die NO2(g) + NO(g) ⇋ N2O(g) + O2(g) ΔH > 0 voorwaartse reaksie EG - worked examples e.g. eksotermies. PAY SPECIAL ATTENTION Ewewig is by ʼn sekere temperatuur bereik en die waarde van Kc was 3,93. NB NB Die konsentrasie (in mol·dm–3) van elke reagens en produk in die houer by ewewig was: exams [NO2] = 0,06 mol·dm–3 HINT! [NO] = 0,29 mol·dm–3 wenk [N2O] = 0,18 mol·dm–3 [O2] = 0,38 mol·dm–3 Hierdie is die aanvanklike konsentrasies − voor die Een van die kondisies wat die ewewig beïnvloed word verander en ʼn nuwe bv. EG - worked examples nuwe ewewig gevorm is. activity ewewig word gevorm. By die nuwe ewewig, is die konsentrasie van die V = 1 dm3 (gegee) NO2(g) gelyk aan 0,12 mol·dm–3. ACTIVITIES boy ∴ die waardes van die and girl-left and of page die Kc-waarde by die nuwe ewewig. Bereken 1. right (11) aanvanklike konsentrasies exams is gelyk aan die aanvanklike 2. Watter kondisie, konsentrasie of temperatuur, is verander? (1) aantal mol activity 3. Gee ʼn verduideliking vir die antwoord op Vraag 4.2 (1) n n c = ​ _​en c = _​  ​ [13] V 1 ∴ n = c(1) activity Step by step comment comment ACTIVITIES boy 100 EENHEID 3 CHEMIESE and girl-left and EWEWIG right of page  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie activity

Eenheid 3 Oplossings 1. NO2(g) + NO(g) + Energie ⇌ N2O(g) + O2(g) 3 3 ∆ [NO2] = [NO2]finaal − [NO2]aanvanklik = (0,12 – 0,06) = 0,06 mol NO2 word gevorm. Maar NO2 is die produk van die terugwaartse reaksie ∴ die terugwaartse reaksie word begunstig. 3 Kc het Uit die gebalanseerde reaksievergelyking, 1 NO2 : 1 NO : 1 N2O : 1 O2 GEEN EENHEID ∴ 0,06 mol N2O + 0,06 mol O2 → 0,06 mol NO2 + 0,06 mol NO 3 nie! Dus by ewewig: NO2 NO N2O O2 Aanvanklike 0,06 0,29 0,18 0,38 aantal mol 3 (Gegee) (Gegee) (Gegee) (Gegee) (mol) Aantal mol +0,06 +0,06 –0,06 –0,06 gebruik/ 3 (Stap 4) (Stap 5) (Stap 5) (Stap 5) gevorm (mol) Aantal mol by 0,12 0,35 0,12 0,32 ewewig (mol) (Step 3) (Stap 6) (Stap 6) (Stap 6) 3 Ewewigskonsentrasie n 0,35 0,12 0,32 ​ __ 1 ​= 0,12 ____ ​  1 ​= 0,35 ​ ____ 1 ​= 0,12 ____ ​  1 ​= 0,32 (mol·dm–3) 3 (Stap 2) (Stap 7) (Stap 7) (Stap 7) [N2O][O2] (0,12)(0,32) 3 Kc = ​ ________ __________ [NO2][NO] ​ = ​ (0,12)(0,35) ​ = 0,91 3 (11) 3 2. Temperatuur. 3 (1) 3. Kc was aanvanklik 3,93 (gegee) nou is dit 0,91. As die Kc-waarde verander het, moes die temperatuur verander het − slegs ʼn verandering in temperatuur kan die waarde van Kc verander. 3 (1) [13] Aktiwiteit PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Oorweeg die volgende reaksievergelyking vir die produksie van ammoniak Die Haberproses is die naam in die Haberproses. van die chemiese proses wat N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H < 0 HINT! NH3 vervaardig. In elkeen van die volgende gevalle: hint a) Sê hoe Kc verander en b) Verduidelik jou antwoord kortliks. 1. Die konsentrasie van die stikstofgas word verhoog. e.g. EG - worked examples (1) 2. Die druk in die reaksiesisteem word verlaag. (1) 3. FeO word by die reaksiesisteem gevoeg. (1) 4. Die reaksiesisteem word verhit. exams (5) [8] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 101 Mind the Gap Chemie activity ACTIVITIES boy

3 Eenheid Oplossings 1. Bly konstant want ... 3 (1) 2. ... Kc word slegs beïnvloed deur ʼn verandering in temperatuur. 3(1) 3. Kc verlaag 3 (1) 4. Verhitting van die reaksiesisteem begunstig die endotermiese, terugwaartse reaksie, 3 wat die temperatuur van die sisteem verlaag 3 ∴ die konsentrasie van die voorwaartse produk, 3 verlaag 3 terwyl die konsentrasies van die voorwaartse reagense [N2] en [H2] verhoog 3 ∴ Kc verlaag. 3 (5) [8] Aktiwiteit 10 1. Die reaksie wat verteenwoordig word deur die vergelyking hieronder bereik ewewig. Co(H2O)62+(aq) + 4Cℓ–(aq) ⇋ CoCℓ42–(aq) + 6H2O(ℓ) ΔH > 0 pienk blou Watter EEN van die volgende veranderinge aan die reaksiemengsel sal sy kleur van blou na pienk verander? A. Voeg ʼn katalisator by. B. Plaas die reaksiemengsel in ʼn houer met warm water. C. Voeg ʼn paar druppels gekonsentreerde soutsuur by die reaksiemengsel. D. Voeg water by die reaksiemengsel. (2) [2] Oplossing 1. D 33 [2] 102 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 3.6 Interpretasie van grafieke vir chemiese sisteme in dinamiese ewewig Dinamiese ewewig in ʼn chemiese sisteem kan grafies verteenwoordig word deur ʼn grafiek van: • reaksietempo versus tyd • hoeveelheid van elke reagens (aantal mol/massa/volume) • konsentrasie van elke reagens (in mol·dm–3) versus tyd. PAY SPECIAL ATTENTION NB van hierdie grafieke: Vir elkeen NB • is tyd die onafhanklike veranderlike en word daarom op die horisontale as geplaas en PAY SPECIAL ATTENTION • word óf die konsentrasie, HINT! hoeveelheid óf die reaksietempo gemeet NB N en daarom word die afhanklike veranderlike op die vertikale as wenk geplaas. HINT! bv. Uitgewerkte voorbeeld 5 EG - worked examples wenk Grafieke val saam: dit beteken Gelyke hoeveelhede SO2(g) en O2(g) reageer in `n geseëlde houer en bereik ewewig: die grafieke lê bo-op mekaar exams 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) ∆H < 0 bv. EG - worked examples Sleutel tot alle grafieke exams Gebruik die Reaksietempo: verduideliking hieronder Voorwaartse reaksie GEE AANDAG: om die grafieke wat volg Terugwaartse reaksie te interpreteer. Ons gebruik vierkantige activity Konsentrasie of hoeveelheid mol: hakies [ ] om die ACTIVITIES boykonsentrasie van `n stof and girl-left and aan te toon. right of page activity activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Stappe om te volg activity comment comment Stap 1: Ons moet elke deel van die grafiek interpreteer vir elke reagens en produk, stap vir stap soos die reaksie voortgaan en Step by step comment com Stap 2: Identifiseer wat gebeur as daar ʼn verandering in die tempo/ konsentrasie van elke stof is, wat sigbaar is deur ʼn verandering Step by step in die vorm van die grafiek. (i) Wanneer die reaksie aanvanklik begin: Aanvanklik • is die voorwaartse reaksietempo hoog want die [reagense] is aanvanklik hoog en • die terugwaartse reaksietempo is nul aangesien daar geen produkte is wat in die terugwaartse reaksie reageer nie. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 103 Mind the Gap Chemie

HINT! 3 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Namate die reaksie plaasvind • exams verlaag die konsentrasies van die reagense, [SO2] en [O2] • verhoog die konsentrasie van die voorwaartse produk [SO3] aangesien voorwaartse reaksietempo > die terugwaartse reaksietempo. Die voorwaartse reaksietempo verlaag geleidelik en die terugwaartse reaksietempo verhoog geleidelik. activity Reaksietempo vs tyd ACTIVITIES boy Konsentrasie (of mol) vs tyd and girl-left and right of page Reaksietempo activity [ ] of mol tyd tyd comment comment (ii) Die reaksie bereik Step ʼn toestand by step van dinamiese chemiese ewewig Die voorwaartse en terugwaartse reaksies vind plaas: • op dieselfde tyd • teen dieselfde tempo. die konsentrasies van die reagense en van die produkte bly konstant. Reaksietempo vs tyd Konsentrasie (of mol) vs tyd Die lyne val saam en is horisontaal Die lyne van die grafiek is almal horisontaal. Die konsentrasies is nie noodwendig gelyk nie, so die lyne val nie saam nie Reaksietempo [ ] of mol tyd tyd (iii) O2(g) word by die sisteem gevoeg. Die byvoeging van O2 (g) tot die sisteem verhoog die konsentrasie van die O2(g). O2(g) is ʼn reagens in die voorwaartse reaksie, daarom toon die tempo van die voorwaartse reaksie onmiddellik ʼn skerp verhoging. Volgens Le Châtelier se beginsel: • word die reaksie wat die verandering teenstaan en die konsentrasie van die O2(g) verlaag begunstig, so die • voorwaartse reaksie word begunstig • konsentrasies van die SO2(g) en O2(g) (voorwaartse reagense) verlaag • Konsentrasie van die SO3(g) (voorwaartse produk) verhoog. 104 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Die tempo van die exams • voorwaartse reaksie verlaag namate die [O2] en [SO2] verlaag en • terugwaartse reaksie verhoog namate die [SO3] verhoog • totdat ʼn nuwe dinamiese ewewig gevorm is wanneer die • voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s weer gelyk is en • [O2] en [SO2] asook die [SO3] weer konstant bly. activity Reaksietempo vs tydACTIVITIES boy Konsentrasie (of mol) vs tyd and girl-left and Verhoging van die konsentrasieright of pageVerhoging in die konsentrasie van die voorwaartse reagens (O2) van die O2(g) veroorsaak ʼn skerp activity veroorsaak ʼn skerp styging in die styging in sy konsentrasie. voorwaartse reaksietempo Reaksietempo comment [ ] of mol comment Step by step tyd tyd (iv) SO3(g) word uit die sisteem verwyder. Die verwydering van SO3(g) aan die sisteem verlaag die konsentrasie van die SO3(g). SO3(g) is ʼn reagens in die terugwaartse reaksie, en daarom toon die tempo van die terugwaartse reaksie onmiddellik ʼn skerp afname. Volgens Le Châtelier se beginsel: • word die reaksie wat die verandering teenstaan en die konsentrasie van die SO3(g) verhoog begunstig, so die • voorwaartse reaksie word begunstig • konsentrasies van die SO2(g) en O2(g) (voorwaartse reagense) verlaag • konsentrasie van die SO3(g) (voorwaartse produk) verhoog. Die tempo van die • voorwaartse reaksie verlaag namate die [O2] en [SO2] verlaag • terugwaartse reaksie verhoog namate die [SO3] verhoog • totdat ʼn nuwe dinamiese ewewig gevorm is wanneer die • voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s weer gelyk is • [O2] en [SO2] asook die [SO3] weer konstant bly. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 105 Mind the Gap Chemie

HINT! 3 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Reaksietempo vs tyd Konsentrasie (of mol) vs tyd exams Verlaging van die konsentrasie Verlaging van die konsentrasie van van die terugwaartse reaksie (SO3) die terugwaartse reagens (SO3) veroorsaak ʼn skerp daling in die veroorsaak ʼn skerp daling in sy terugwaartse reaksietempo konsentrasie. Reaksietempo activity [ ] of mol ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity tyd tyd (v) Die temperatuur van die ewewigsmengsel word verhoog. Die warmte van die reaksie is negatief (∆H < 0) so die comment comment • voorwaartse reaksie is eksotermies • terugwaartse reaksie isstep Step by endotermies. Die verhoging in die temperatuur van die sisteem verhoog die voorwaartse sowel as die terugwaartse reaksietempo’s. Die tempo van die endotermiese reaksie verhoog altyd die meeste as die sisteem se temperatuur verhoog, so vir hierdie reaksie, verhoog die terugwaartse reaksie die meeste. Volgens Le Châtelier se beginsel: Die reaksie wat die verandering teenstaan en die temperatuur van die ewewigstelsel verlaag, word begunstig, so • die endotermiese reaksie word begunstig en daarom word • die terugwaartse reaksie begunstig en die • konsentrasie van die SO3(g) (terugwaartse reagens) verlaag en die • konsentrasies van die SO2(g) en O2(g) (terugwaartse produkte) verhoog 106 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Die tempo van die • exams terugwaartse reaksie wat aanvanklik verhoog is, verlaag namate die [SO3] verlaag en • die voorwaartse reaksie verhoog namate die [O2] en [SO2] verhoog • totdat ʼn nuwe dinamiese ewewig gevorm is wanneer die • voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s weer gelyk is en • [O2] en [SO2] asook die [SO3] weer konstant bly. activity Reaksietempo vs tyd ACTIVITIES boy Konsentrasie (of mol) vs tyd and girl-left and right of page Albei reaksietempo’s verhoog ʼn Verandering in temperatuur aanvanklik weens die verhoging in veroorsaak nie enige skerp activity temperatuur. verhogings of verlagings in konsentrasie nie (daar is geen vertikale lyne op die grafiek nie). Reaksietempo comment comment Step by step tyd [ ] of mol Die tempo van die endotermiese reaksie verhoog die meeste wanneer ʼn ewewigsisteem tyd verhit word. In hierdie geval is die endotermiese reaksie die terugwaartse reaksie. (vi) Die temperatuur van die ewewigsmengsel word verlaag. Die warmte van die reaksie is negatief (∆H < 0) so die • voorwaartse reaksie is eksotermies • terugwaartse reaksie is endotermies Die verlaging in die temperatuur van die sisteem verlaag die voorwaartse sowel as die terugwaartse reaksietempo’s. Die tempo van die endotermiese reaksie verlaag altyd die meeste namate die sisteem se temperatuur verlaag, so vir hierdie reaksie, verlaag die terugwaartse reaksietempo die meeste. Volgens Le Châtelier se beginsel: • word die reaksie begunstig wat die verandering teenstaan en die temperatuur van die ewewigsisteem verhoog en daarom • word die eksotermiese reaksie begunstig en dus • word die voorwaartse reaksie begunstig • konsentrasies van die SO2(g) en O2(g) (voorwaartse reagense) verlaag en • konsentrasie van die SO3(g) (voorwaartse produk) verhoog en © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 107 Mind the Gap Chemie

HINT! 3 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Die tempo van die •exams voorwaartse reaksie verlaag namate die [O2] en [SO2] verlaag • terugwaartse reaksie verhoog namate die [SO3] verhoog • totdat ʼn nuwe dinamiese ewewig gevorm is wanneer • die voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s weer gelyk is en • die [O2] en [SO2] asook die [SO3] weer konstant bly. activity Reaksietempo vs tyd ACTIVITIES boy and girl-left and Konsentrasie (of mol ) vs tyd right of page Albei reaksietempo’s verlaag ʼn Verandering in temperatuur activity aanvanklik weens die verlaging in veroorsaak nie enige skerp temperatuur. verhogings of verlagings in konsentrasie nie (daar is geen vertikale lyne op die grafiek nie). PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Reaksietempo comment comment [ ] of mol Step by step HINT! wenk tyd tyd Dit is slegs van toepassing op Die tempo van die endotermiese reaksie verlaag die meeste gasse. bv. EG - worked examples wanneer ʼn ewewigsisteem afgekoel word. In hierdie geval is die endotermiese reaksie die terugwaartse reaksie. exams (vii) Die druk van die ewewigsmengsel word verhoog Uit die gebalanseerde reaksievergelyking, is die aantal gasagtige mol: 2SO2(g) + 1O2(g) ⇌ 2SO3(g) 2 + 1 = 3 mol(g) ⇌ 2 mol (g) activity Volgens Le Châtelier se beginsel: ACTIVITIES boy and girl-left and • word die reaksie begunstig wat die verandering teenstaan en die right of page druk in die ewewigsisteem verlaag, so activity • die reaksie wat die minste mol gas produseer word begunstig • daarom word die voorwaartse reaksie begunstig en • die konsentrasies van die SO2(g) en O2(g) (voorwaartse reagense) verlaag en comment •comment die konsentrasie van die SO3(g) (voorwaartse produk) verhoog Step by step en 108 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 3 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) Die tempo van die • exams terugwaartse reaksie verlaag namate die [O2] en [SO2] verlaag • terugwaartse reaksie verhoog namate die [SO3] verhoog • totdat ʼn nuwe dinamiese ewewig gevorm is wanneer • die voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s weer gelyk is en • die [O2] en [SO2] asook die [SO3] weer konstant bly. activity Reaksietempo vs tyd ACTIVITIES boy Konsentrasie vs tyd and girl-left and right of page Die verhoging van die druk in die Wanneer die druk in die sisteem sisteem begunstig die voorwaartse verhoog, verlaag die volume en activity reaksie en sy tempo verhoog die konsentrasie is omgekeerd skerp. eweredig aan die volume n∴ (c = ​ __ V​ c ∝​  1 __​) V so die konsentrasies van al die gasse in comment comment die sisteem toon aanvanklik ʼn skerp verhoging. Reaksietempo Step by step tyd tyd Daarna verander die konsentrasies soos voorspel deur Le Châtelier se beginsel. Hoeveelheid (mol) vs tyd Wanneer die druk in die sisteem verhoog, is daar geen onmiddellike verandering in die mol van elke stof wat teenwoordig is nie, so daar is geen vertikale lyne op die mol vs tydgrafiek nie. tyd Die hoeveelhede (mol) verander geleidelik soos voorspel deur Le Châtelier se beginsel. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 109 Mind the Gap Chemie

HINT! 3 Eenheid wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 5 (vervolg) (viii) Die druk van die ewewigsmengsel word verlaag (die volume word exams Dieselfde redenasie word toegepas as in die vorige voorbeeld verhoog). en die grafieke is as volg: Reaksietempo activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page tyd tyd tyd activity Die byvoeging van (ix) Die byvoeging van ʼn geskikte katalisator ʼn katalisator het GEEN effek op die ewewig nie. Die tempo Die byvoeging van ʼn katalisator het geen effek op die ewewig van die van BEIDE die voorwaartse en sisteem comment nie.comment terugwaartse reaksie word verhoog weens die teenwoordigheid van ʼn Reaksietempo vs Steptyd by step Konsentrasie vs tyd katalisator, so daar is GEEN netto Die byvoeging van ʼn katalisator Die byvoeging van ʼn katalisator verandering in die tempo van die verhoog die tempo van die versteur nie die ewewig nie, so die omkeerbare chemiese reaksie voorwaartse en die terugwaartse [O2], [SO2] en [SO3] bly konstant by ewewig nie. reaksies ewe veel. [ ] of mol Reaksietempo tyd tyd ↑ ↑ Byvoeging van die katalisator Byvoeging van die katalisator 110 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 Aktiwiteit 11 0,25 mol van A en 0,15 mol van B word in ʼn 1 dm3 houer ingevoeg. A en B reageer en bereik ʼn ewewig wat deur die volgende vergelyking voorgestel kan word: A(g) + B(g) ⇋ AB(g) ΔH < 0 PAY SPECIAL ATTENTION NB N Aantal mol HINT! wenk Maak gebruik van die grafiek om die waardes af te lees bv. EG - worked examples Tyd Die grafiek toon die aantal mol van A(g), B(g) en AB(g) vs tyd aan, onder exams uiteenlopende kondisies. 1. Wat is die konsentrasies van A(g), B(g) en AB(g) by t = 20 s? (3) 2. Hoe kan ons seker wees dat die sisteem ewewig bereik het by t = 20 s? (1) 3. Gee ʼn verduideliking vir die verandering wat plaasvind by t = 25 s (1) activity 4. Verduidelik die verandering in konsentrasies van A(g) en B(g) tussen ACTIVITIES boy and girl-left and t = 25 s en t = 35 s. (3) right of page 5. Hoe vergelyk die ewewigskonstante by t = 35 s met die ewewigskonstante by t = 25 s? (Geen berekeninge is nodig nie.) (1) activity 6. Deur aan te neem dat die volume konstant gehou is, wat is gedoen by t = 40 s wat die verandering soos aangetoon lewer? Verduidelik jou antwoord. (5) comment com 7. Vind enige reaksies plaas tydens die interval t = 30 s en t = 40 s. Verduidelik jou antwoord kortliks. (4) Step by step [18] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 111 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Oplossings 3 3 3 1. [A] = 0,15 mol·dm–3 [B] = 0,05 mol·dm–3 [AB] = 0,1 mol·dm–3 (3) 2. Die aantal mol van A, B en AB bly konstant vanaf 16 s tot 25 s. 3 (1) 3. Die hoeveelheid van B word verhoog deur B by die sisteem te voeg, en dus die [B] te verhoog. 3 (1) 4. Met die byvoeging van B, verhoog [B] en die voorwaartse reaksie word begunstig volgens Le Châtelier se beginsel, sodat sommige van B met A reageer om meer AB te vorm. Daarom verlaag die [A] en [B] en [AB] verhoog. 3 (3) 5. Kc bly konstant gegewe dat die temperatuur konstant bly. 3 (1) 6. Die temperatuur is verlaag. Dit was nie ʼn konsentrasie verandering nie, want daar is geen pieke by 25 s nie. Daarom moet dit ʼn temperatuurverandering wees. Uit die grafiek kan dit gesien word dat die voorwaartse reaksie begunstig word want daar is ʼn verhoging in die aantal mol van AB en ʼn verlaging in die aantal mol van A en B wanneer ʼn nuwe ewewig gevorm word. Volgens die inligting wat gegee is, is die voorwaartse reaksie eksotermies. Volgens Le Châtelier se beginsel, begunstig ʼn verlaging in temperatuur die eksotermiese reaksie. 3 (5) 7. Ja, maar aangesien ewewig bereik is, vind die voorwaartse en terugwaartse reaksies terselfdertyd en teen dieselfde tempo plaas, so dat geen veranderinge in die konsentrasies van A, B of AB plaasvind nie. 3 (4) [18] Aktiwiteit 12 Stikstof- en suurstofgas reageer in ʼn geseëlde houer volgens die volgende vergelyking: O2(g) + N2(g) ⇋ 2NO(g) Nadat die reaksie ewewig bereik het, word sekere veranderinge gemaak. Die volgende grafiek van reaksietempo versus tyd verteenwoordig die situasie. Tempo Tyd (minute) 1. Skryf die vergelyking neer vir die reaksie wat voorgestel word deur die stippellyn op hierdie grafiek. (2) 112 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 2. Wat word voorgestel deur die afdeling van die grafiek tussen die 10de en 15de minuut? Verduidelik jou antwoord. (2) 3. ʼn Temperatuurverandering vind plaas by t = 15 minute. 3.1 Het die temperatuur verhoog of verlaag by t = 15 minute? (1) 3.2 Verduidelik of die voorwaartse reaksie eksotermies of endotermies is. (3) 3.3 Watter effek het hierdie temperatuurverandering op die ewewigskonstante (Kc)]? Verduidelik jou antwoord (3) 4. ʼn Drukverandering word ingestel by t = 20 minute. 4.1 Is die druk verlaag of verhoog? (3) 4.2 Verduidelik hoe hierdie verandering in druk die hoeveelhede van elke gas by ewewig beïnvloed. (2) [16] Oplossing 1. 2NO(g) → N2(g) + O2(g) 3 3 (2) 2. Die sisteem is in ewewig want die tempo’s van die voorwaartse en terugwaartse reaksies is gelyk. 3 (2) 3.1 Verlaag. 3 (1) 3.2 Die tempo’s van beide die voorwaartse en terugwaartse reaksies verlaag, maar die tempo van die terugwaartse reaksie verlaag meer. Die tempo van die endotermiese reaksie sal altyd die meeste verlaag wanneer ʼn reaksiemengsel afgekoel word. Dus is die terugwaartse reaksie endotermies. Dit beteken dat die voorwaartse reaksie eksotermies moet wees en begunstig is deur die verlaging in temperatuur. 3 O2(g) + N2(g) ⇌ 2NO(g) + Energie (3) 3.3 Verhoog. 3 [NO]2 Aangesien Kc = ​ ______ [N ][O ] ​ (3) 2 2 En die voorwaartse reaksie begunstig word, wat ʼn verhoging in [NO] veroorsaak, verhoog die waarde van Kc. 3 (3) 4.1 Verhoog. Die druk word waarskynlik veroorsaak deur ʼn n volumeverlaging. Dit lei daartoe dat die konsentrasies (c = __ ​ V ​) van die reagense, asook die produkte, verhoog, wat weer ʼn gelyke verhoging in die voorwaartse en terugwaartse reaksietempo’s veroorsaak. 3 (3) 4.2 Die hoeveelheid (n) reagense en produkte verander nie, aangesien 2 mol gasagtige reagens molekules ⇌ 2 mol gasagtige produkmolekules. 3 (2) [16] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 113 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Aktiwiteit 13 ʼn Kunsmismaatskappy vervaardig ammoniak op groot skaal by ʼn temperatuur van 450 °C. Die gebalanseerde vergelyking hieronder ver- teenwoordig die reaksie wat in ʼn geseëlde houer plaasvind: N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ∆H < 0 Om te voldoen aan die toenemende vraag na kunsmis, het die bestuur van die maatskappy vir hulle ingenieur opdrag gegee om die nodige aanpassings te maak om die opbrengs van ammoniak te verhoog. In ʼn proeflopie op klein skaal in die laboratorium, maak die ingenieur aanpassings aan die TEMPERATUUR, DRUK en KONSENTRASIE van die ewewigsmengsel. Die grafieke hieronder verteenwoordig die resultate wat verkry is. Konsentrasie Tyd (minute) 1. Identifiseer die veranderinge wat aan die ewewigsmengsel gemaak is by elkeen van die volgende tye: 1.1 t1 (2) 1.2 t2 (2) 1.3 t3 (2) 2. By watter van die bogenoemde tyd/tye het die verandering wat aan die reaksiemengsel gemaak is tot ʼn hoër opbrengs van ammoniak gelei? Skryf slegs t1 en/of t2 en/of t3 neer. (2) 3. Die ingenieur spuit nou 5 mol N2 en 5 mol H2 in ʼn 5 dm geseëlde 3 leë houer in. Ewewig word bereik by 450 °C. Tydens die ontleding van die ewewigsmengsel, het hy eers gevind dat die massa van NH3 20,4 g is. Bereken die waarde van die ewewigskonstante (Kc) by 450 °C. (9) [17] 114 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 Oplossings 1. 1.1 Die konsentrasie stikstof 3 verhoog 3 /Meer stikstof 3 word bygevoeg 3 (enige twee) (2) 1.2 Die druk 3 op die sisteem word verhoog 3 (2) 1.3 Die temperatuur 3 word verhoog. 3 (2) 2. t1 3en t2 3 (2) 3. GEE AANDAG: Dit is hoe punte toegeken word vir die antwoord van hierdie Kc berekening: • Gebruik van n = __ ​ m ​ 3 M • n(NH3) by ewewig = 1,2 mol 3 • Gebruik verhouding n(N2) : n(H2) : n(NH3) = 1 : 3 : 2 3 • n(N2) by ewewig (aanvanklik - verandering) 3 • n(H2) by ewewig (aanvanklik - verandering) 3 • Deel die volume (berekening van konsentrasie) 3 • Kc uitdrukking 3 • Vervanging in Kc uitdrukking 3 • Finale antwoord 3 (9) m 20,4 n(NH3) = ​ __ ____ M ​ = ​  17 ​ 3= 1,2 mol 3 SO2 O2 SO3 Molêre verhouding 1 3 2 Aanvanklike hoeveelheid 5 5 0 (mol) Verandering (mol) 0,6 1,8 1,2 Hoeveelheid by ewewig 4,4 3,2 1,2 Konsentrasie (mol·dm–3) 0,88 0,64 0,24 [NH3] 2 (0,24) 2 Kc = ​ _______ [N ][H ]3 ​ = ​ __________ (0,88)(0,64)3 ​ = 0,25 2 2 [17] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 115 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Aktiwiteit 14 2 mol NO2(g) en ʼn onbekende hoeveelheid N2O4(g) word by ʼn sekere temperatuur in ʼn 2 dm3 houer met ʼn dompelaar verseël. Die volgende reaksie vind plaas: 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) By ewewig word gevind dat die NO2 konsentrasie 0,4 mol·dm–3 is. Die ewewigskonstante by hierdie temperatuur is 2. 1. Bereken die aanvanklike hoeveelheid (in mol) N2O4(g) wat in die houer verseël was. (8) Die dompelaar word nou in die houer ingedruk en dit veroorsaak dat die druk van die ingeslote gas verhoog deurdat die volume verlaag word. 2. Hoe sal hierdie verandering die hoeveelheid stikstofdioksied by ewewig beïnvloed? Skryf slegs neer VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. (1) 3. Gebruik Le Châtelier se beginsel om jou antwoord op Vraag 2.1.2 te verduidelik. (2) [11] Oplossings 1. 2NO2 N2O4 Aanvanklike aantal mol (mol) 2 x PAY SPECIAL ATTENTION NB Aantal NB mol gebruik/gevorm (mol) –1,23 +0,6 3 Aantal mol by ewewig (mol) 0,83 x + 0,6 3 (x + 0,6) _______ HINT! Ewewigskonsentrasie (mol·dm–3) 0,4 ​  2 ​ 3 Onthou, as jy wenk sukkel om agter te [N2O4] kom hoe hierdie Kc = ​ _____ [NO2]2 ​3 berekening werk, verwys na (x + 0,6) 2 bv. die "onderwerpEGvan formule" - worked examples 2 3 = _________ ​  (0,4)2 ​ afdeling aan die begin van hierdie boek. x = 0,04 mol 3 (8) exams 2. Verlaag 3 (1) 3. Wanneer die druk verhoog word sal die sisteem probeer om die druk te verlaag. 3 (2) [11] activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 116 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie comment comment

Eenheid 3 3.7 Toepassing van ewewigsbeginsels in die NB PAY SPECIAL ATTENTION N chemiese nywerheid • Baie nywerheidsprosesse behels omkeerbare chemiese reaksies wat ewewig bereik. HINT! • Twee faktore wat belangrik is uit ʼn ekonomiese oogpunt is die wenk opbrengs (hoeveelheid van produkte geproduseer met betrekking tot Die sukses van chemiese die hoeveelheid reagense) en die reaksietempo (tempo waarteen die prosesse in die laboratorium produkte gevorm word). bv. EG - worked examples sowel as die nywerheid is afhanklik van: • die hoeveelheid produk wat geproduseer is en exams • hoe koste-effektief hierdie produksie is PAY SPECIAL ATTENTION NB activity ACTIVITIES boy ONTHOU and girl-left and right of page Standaard atmosferiese druk activity (1 atm) is die atmosferiese HINT! hint druk by seevlak. 1 atm = 101,3 kPa = 101 325 Pa (pascal) comment com e.g. EG - worked examples Step by step exams Jy moet die volgende verstaan: 1. Die effek om die reaksiekondisies te verander (dit impliseer die verandering in die reaksietempo) en activity 2. Toepassing van ewewigsbeginsels ACTIVITIE op die Haberproses en die and girl-l Kontakproses. right of p activity Step by step com © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 117 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Haberproses Stap 2 van die Kontakproses Stikstof, N2(g) Reagense Swaeldioksied, SO2(g) Waterstof, H2(g) Suurstof, O2(g) • N2(g) : gefraksioneerde distillasie van Bron van • S (s) : swael vloeibare lug reagense • O2 (g) : gefraksioneerde distillasie van • H2(g) : gefraksioneerde distillasie van vloeibare lug vloeibare lug (CH4) • S(s) + O2(g) → SO2(g) Ammoniak, NH3(g) Produkte Swaeltrioksied, SO3(g) N2(g) + 3H2(g) ⇋ 2NH3(g) Reaksievergelyking 2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) 4 mol (g) : 2 mol (g) Gas mol 3 mol (g) : 2 mol (g) verhouding ∆H < 0 Warmte van ∆H < 0 ∴ voorwaartse reaksie is eksotermies reaksie (entalpie) ∴ voorwaartse reaksie is eksotermies • Verhoging in temperatuur Verhoog die • Verhoog die temperatuur • Verhoging van die konsentrasie van die reaksietempo • Verhoog die konsentrasie van die voorwaartse reagense N2 en H2 deur voorwaartse reagense SO2 • Voeg ʼn geskikte katalisator by en O2 • Voeg ʼn geskikte katalisator by • Verlaag die temperatuur Verhoog die • Verlaag die temperatuur • (begunstig die voorwaartse opbrengs deur • (begunstig die voorwaartse eksotermiese eksotermiese reaksie) reaksie) • Verhoog die konsentrasies van die • Verhoog die konsentrasies van die voorwaartse reagense N2 en H2 voorwaartse reagense SO2 en O2 • Verhoog die druk • Verhoog die druk • (begunstig die voorwaartse reaksie wat • (begunstig die voorwaartse reaksie wat minder gas mol produseer) minder gas mol produseer) Temperatuur: ongeveer 450 °C Optimale Temperatuur: ongeveer 450 °C Druk: ongeveer 200 atm reaksiekondisies Druk: ongeveer 1 – 2 atm Fe (yster) OF Katalisator V2O5 (vanadium pentoksied) FeO (yster(II)oksied) CIAL ATTENTION NB • Wanneer die reaksiesisteem in `n toestand van dinamiese ewewig is, sal hoë temperature die reaksietempo verhoog MAAR die opbrengs van die produkte verlaag. Albei voorwaartse reaksies is eksotermies, daarom sal hoë temperature, volgens Le Châtelier se beginsel, die terugwaartse endotermiese reaksies begunstig. Dit maak die reaksies ekonomies minder lewensvatbaar! • Temperature van ± 450 °C word gehandhaaf in beide die Haber- en Kontakprosesse. • Nywerheidsprosesse by hoë druk vereis kragtige kompressors en sterk reaksiehouers wat baie duur is. Dit maak die ked examples reaksies ekonomies minder lewensvatbaar! Nywerheidsaanlegte wat by hoë druk funksioneer hou ook veiligheidsgevare in vir die werkers. • Dit is daarom noodsaaklik om `n kompromis te vind tussen die reaksietempo’s, die opbrengs en die hoër kostes. • `n Druk van 200 keer die atmosferiese druk word in die Haberproses gehandhaaf om te verseker dat die opbrengs hoog genoeg is. • Die opbrengs van SO3 in die Kontakproses is egter meer as 90% by `n druk van 1 atm en daarom is dit ekonomies lewensvatbaar om die reaksie by atmosferiese druk te hou. Dit is noodsaaklik om hoër druk te handhaaf en dit verhoed onnodige koste. 118 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie ACTIVITIES boy and girl-left and

Eenheid 3 Aktiwiteit 15 Noem die nywerheidsproses vir die produksie van ammoniak (1) [1] Oplossing Haber (Bosch) proses 3 [1] Aktiwiteit 16 Swaelsuur is ʼn belangrike stof wat in die vervaardiging van kunsmis gebruik word. Die vergelyking hieronder verteenwoordig een van die stappe in die nywerheidsvoorbereiding van swaelsuur. 2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) ∆H < 0 1. Skryf die naam neer van die proses wat gebruik word om swaelsuur in die nywerheid voor te berei. (1) 2. Skryf die NAAM of FORMULE van die katalisator neer wat in die proses in vraag 1 gebruik word. (1) 3. Is die voorwaartse reaksie eksotermies of endotermies? Gee ʼn rede vir jou antwoord. Die reaksie bereik ewewig by ʼn sekere temperatuur in ʼn 2 dm3 geslote houer. Met die ontleding van die ewewigsmengsel, word daar gevind dat 0,6 mol SO2(g), 0,5 mol O2(g) en 0,4 mol of SO3(g) in die houer is. (1) 4. Lys DRIE veranderinge wat aan hierdie ewewig gemaak kan word om die opbrengs van SO3(g) te verhoog. (3) 5. Die temperatuur word NOU verhoog en die reaksie word toegelaat om vir ʼn tweede keer ewewig te bereik by die nuwe temperatuur. Met die ontleding van hierdie nuwe ewewigsmengsel, word daar gevind dat 0,2 mol SO3(g) in die houer is. Bereken die ewewigskonstante vir hierdie reaksie by die nuwe temperatuur. (8) [14] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 119 Mind the Gap Chemie

3 Eenheid Oplossings 1. Kontakproses 3 (1) 2. V2O5 (vanadium pentoksied) 3 (1) 3. Eksotermies ∆H < 0 3 (1) 4. Enige drie: 3 3 3 Verlaag temperatuur Verhoog druk Verhoog konsentrasie van albei/enige een van die reagense Verwyder deurlopend SO3 (3) 5. SO2 O2 SO3 Molêre verhouding 2 1 2 Aanvanklike hoeveelheid (mol) 0,6 0,5 0,4 Verandering (mol) 0,2 0,1 0,2 Hoeveelheid by ewewig 0,8 0,6 0,2 Konsentrasie (mol·dm–3) 0,4 0,3 0,1 [SO3]2 (0,1)2 Kc = ​ ________ [SO ]2[O ] ​ = ​ ________ (0,4)2(0,3) ​ = 0,21 2 2 (8) PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Dit is hoe punte toegeken word vir die antwoord op hierdie Kc berekening: • Verandering in n(SO3) = 0,2 mol 3 • Verhouding n(SO2) :HINT! n(O2) : n(SO3) = 2 : 1 : 2 3 • n(SO hint 2) by ewewig = aanvanklik + verandering 3 • n(O2) by ewewig = aanvanklik + verandering 3 • Deel drie ewewigshoeveelhede deur 2 (berekening van konsentrasie) 3 • Kc uitdrukking 3 EG - worked examples e.g. • Vervanging in Kc uitdrukking 3 • Finale antwoord 3 (8) exams [14] activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 120 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Step by step comment comment Mind the Gap Chemie

Eenheid 3 Aktiwiteit 17 Die reaksie hieronder verteenwoordig die gekataliseerde stap in die kontakproses 2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) ∆H <0 Die reaksie vind in ʼn geslote houer plaas en bereik ewewig by 427 °C. Hoe sal ʼn HOËR temperatuur elkeen van die volgende beïnvloed? Skryf slegs neer VERHOOG, VERLAAG OF BLY DIESELFDE. 1. Die tempo van die produksie van SO3(g) (2) 2. Die opbrengs van SO3(g) (2) 3. Die reaksie word op klein skaal in die laboratorium ondersoek. Aanvanklik word 4 mol SO2(g) en ʼn onbekende massa, x, O2(g) in ʼn 2 dm–3 fles verseël en toegelaat om by ʼn sekere temperatuur ewewig te bereik. By ewewig word gevind dat die konsentrasie SO3(g) in die fles 1,5 mol·dm–3 is. Bereken die massa O2(g) wat aanvanklik in die fles is indien die ewewigskonstante (Kc) by hierdie temperatuur 4,5 is. (8) PAY SPECIAL ATTENTION [12] NB N Oplossings HINT! 1. Verhoog 3 3 (2) 2. Verlaag 3 3 (2) wenk 3. Onthou, as jy sukkel om SO2 O2 SO3 agter te kom hoe hierdie bv. EG - worked examples berekening werk, verwys na Molêre die "onderwerp van formule" 2 1 2 verhouding afdeling aan die begin van Aanvanklike hierdie boek. ___ x exams hoeveelheid 4 ​  32 ​ 3 3 0 (mol) Verandering 3 1,5 33 (mol) Hoeveelheid by ___ x 1 ​  32 ​– 1,5 3 33 activity ewewig ACTIVITIES boy Konsentrasie 3 n 1 (x – 48) ​ __ 2 ​= 1,5 and girl-left and (mol·dm–3) C = ​ __ __ V ​ = ​  2 ​= 0,5 ______ ​  64 ​ right of page n (deel deur 2) 3 (C = ​ __ V ​) activity [SO3]2 (1,5)2 Kc = ​ ________ [SO ]2[O ] ​ 3 ∴ 4,5 = ​ __________ (x – 48) ​ 2 2 (0,5)2 ______ ​  64 ​ ∴ x = 176 g 3 (8) comment com [12] Step by step Hou so aan! © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 3 CHEMIESE EWEWIG 121 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Sure en basisse 4.1 Opsomming Suur (Arrhenius-teorie): is ʼn stof wat waterstofione (H+)/ hidroniumione (H3O+) produseer wanneer dit in water oplos (Brønsted-Lowry teorie): is ʼn proton (H+ ioon) skenker. Sterk suur Ioniseer volledig in water om ʼn hoë konsentrasie H3O+ ione te vorm. Voorbeelde van sterk sure is soutsuur (HCℓ), swaelsuur (H2SO4) en salpetersuur (HNO3). Swak suur Ioniseer onvolledig in water om ʼn lae konsentrasie H3O+ te vorm. Voorbeelde van swak sure is etanoësuur (CH3COOH) en oksaalsuur (COOH)2. Gekonsen- Gekonsentreerde sure bevat ʼn groot hoeveelheid (aantal treerde suur mol) suur in verhouding tot die volume water. Verdunde Verdunde suur bevat ʼn klein hoeveelheid (aantal mol) suur suur in verhouding tot die volume water. Basis (Arrhenius-teorie): is ʼn stof wat hidroksiedione (OH–) produseer wanneer dit in water oplos. (Brønsted-Lowry teorie): is ʼn proton (H+ ioon) ontvanger. Sterk basis Dissosieer (breek op) volledig in water om ʼn hoë konsentrasie OH– ione te vorm. Voorbeelde van sterk basisse is natriumhidroksied (seepsoda) (NaOH) en kaliumhidroksied (KOH). Swak basis Dissosieer/ioniseer onvolledig in water om ʼn lae konsentrasie OH– ione te vorm. Voorbeelde van swak basisse is ammoniak (NH3), kalsiumkarbonaat (CaCO3), kaliumkarbonaat (K2CO3) , en natriumwaterstofkarbonaat (NaHCO3). Gekonsen- Gekonsentreerde basisse bevat ʼn groot hoeveelheid (aantal treerde basis mol) van die basis in verhouding tot die volume water. Ekwivalensie- Die punt waar die suur/basis volledig met die basis/suur punt gereageer het. Eindpunt Die punt waar die indikator van kleur verander. Ionisasie ʼn Proses wat plaasvind wanneer ʼn kovalente verbinding met water reageer om nuwe ione te vorm OF die opbreek van ʼn molekule in gelaaide komponente (ione). In suur-basis- reaksies beteken dit gewoonlik oplossing in water. 122 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 Dissosiasie ʼn Proses wat plaasvind wanneer ʼn ioniese verbinding in water oplos en die ione in die verbinding in staat stel om te skei. Dieselfde as ionisasie. Hidrolise Ionisasie van sout in water, of, meer algemeen, die splitsing van ʼn molekule deur dit met water te laat reageer (bv. in organiese chemie). Amfoliet Is ʼn stof wat óf as ʼn suur óf as ʼn basis kan optree, (amfiproties) byvoorbeeld water (H2O) Aktiwiteit 1 1. ʼn Arrhenius-suur is ʼn stof wat A. ʼn Proton aanvaar B. ʼn Proton skenk C. H+ in ʼn waterige oplossing produseer D. OH– in ʼn waterige oplossing produseer (2) 2. Watter van die volgende is ʼn voorbeeld van ʼn sterk basis A. CaCO3 C. K2CO B. KOH D. NaHCO3(2) 3. ʼn Waterige oplossing wat meer hidroniumione as hidroksielione bevat is ʼn A. Suuroplossing C. Basisoplossing B. Neutrale oplossing D. Gestandaardiseerde(2) oplossing 4. ʼn Oplossing wat ʼn groot hoeveelheid opgeloste stowwe bevat in verhouding met die volume water A. Sterk oplossing C. Gekonsentreerde oplossing B. Swak oplossing D. Verdunde oplossing(2) [8] Oplossings 1. D33 2. B33 3. A33 4. C33 [8] © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 123 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4.2 PAY SPECIAL ATTENTION Eienskappe van sure en basisse NB NB SURE BASISSE NOTA: • Het ʼn suur smaak; • Het ʼn bitter smaak en voel • Jy moet die Arrhenius- en • Beïnvloed die kleur van seperig; die Brønsted-Lowry-HINT! indikators; • Beïnvloed die kleur van indikators; hintvir sure en definisies • Is elektrolities in oplossing; • Is elektrolities in oplossing; PROPERTIES basisse ken, MAAR ons • Verhoog die H+-ioon • Verlaag die H+-ioon (of H3O+- sal ALTYD die Brønsted- konsentrasie in ʼn oplossing; ioon) konsentrasie in ʼn Lowry-teorie gebruik vir • Verlaag die OH--ioon oplossing; e.g. EG - worked examples alle verdere besprekings konsentrasie in ʼn oplossing; • Verhoog die OH-ioon; van sure en basisse. • Verlaag die pH van ʼn oplossing. konsentrasie in ʼn oplossing; • Verhoog die pH van ʼn oplossing. exams ARRHENIUS • ʼn Suur stel H / H3O -ione vry in + + • ʼn Basis stel OH-ione vry in SUUR-BASIS TEORIEË waterige oplossings waterige oplossings • HCℓ → H+ + Cℓ− • NaOH → Na+ + OH− • HCℓ + H2O → H3O+ + Cℓ− activity BRØNSTED-LOWRY ACTIVITIES boy and girl-left and • ʼn Suur is ʼn protonskenker right of page • ʼn Basis is ʼn protonaannemer. • HCℓ + H2O → H3O+ + Cℓ− • OH− + H+ → H2O activity • NH4+ + H2O → H3O+ + NH3 • NH3 + H2O → OH− + NH4+ • Ioniseer in water om • Ioniese basisse soos NaOH REAKSIES MET WATER hidroniumione te produseer dissosieer in water om hidroksielione te vorm NaOH(s) → Na+(aq) + Cℓ−(aq) Step by step Bv. HCℓ +comment comment H2O → H3O+ + Cℓ− • Ammoniak (NH3) ioniseer in water om hidroksielione te vorm NH3 + H2O → OH− + NH4+ Oefen die reaksievergelyking van waterige oplossings van sure en basisse. Aktiwiteit 2 1. Watter van die volgende is die eienskap van ʼn suur A. Verlaag H3O+ ioonkonsentrasie in oplossing B. Verlaag OH– ioonkonsentrasie in oplossing C. Verhoog OH– ioonkonsentrasie in oplossing D. Verhoog die pH van ʼn oplossing (2) [2] Oplossing 1. B33 [2] 124 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.3 Algemene sure STERK/ SUUR FORMULE VOORBEELDE & GEBRUIKE SWAK Soutsuur HCℓ Sterk • Maagsuur (om voedsel te verteer) Gebruik • in swembaddens om die STERKSTE pH(suurgehalte) van die water te Ioniseer byna volledig in water beheer; • om metale skoon te maak om te soldeer. Swaelsuur H2SO4 Sterk Gebruik • om kunsmis te produseer • om fosforsuur te produseer • as dehidrasiemiddel • as karbatterysuur en • in goudontginning VERHOOG IN STERKTE Salpetersuur HNO3 Sterk Gebruik • om kunsmis te produseer • om plofstowwe te produseer Oksaalsuur (COOH)2 Swak Gebruik • om roes en vlekke te verwyder • as bleikmiddel Fosforsuur H3PO4 Swak Gebruik • om smaak by gaskoeldranke te Ioniseer gedeeltelik in water voeg • in tandbindmiddel • om kunsmis soos superfosfate te produseer SWAKSTE Etanoësuur CH3COOH Swak • Asyn Gebruik • om kos te geur; • plastiek te produseer; • om middels wat hare reguit maak te neutraliseer en • bloublasiebrand te behandel Koolsuur H2CO3 Swak Gebruik • om gaskoeldranke te maak PAY SPECIAL ATTENTION NB NB HINT! Sterk suur: HCℓ; H2SO4; HNO3 wenk Swak suur: CH3COOH; (COOH)2 Sterk basis: NaOH; KOH; Mg(OH)2 worked examplesNH3; NaHCO3 ; CaCO3 SwakEG -basis: bv. exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 125 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4.4 Algemene basisse STERK/ BASIS FORMULE VOORBEELDE & GEBRUIKE SWAK Seepsoda NaOH Sterk Gebruik • in die produksie van seep en • as dreinreinigingsmiddel en • om menslike hare reguit te maak Kaliumhidroksied KOH Sterk Gebruik STERKSTE • in die produksie van seep • in die produksie van biodiesel en Dissosieer volledig in water • as elektroliete in selle Magnesiumhidrok- Mg(OH)2 Sterk Gebruik sied • in teensuurmiddel (magnesiawater (Milk of Magnesia); • in lakseermiddels en • om suurafvalwater te neutraliseer VERHOOG IN STERKTE Kalsiumhidroksied Ca(OH)2 Sterk Gebruik (Bluskalk) • om water te suiwer deur deeltjies uit die water te verwyder; • om suurwater te neutraliseer sodat waterpype nie beskadig word nie en • om suurgrond te neutraliseer Natriumkarbonaat Na2CO3 Swak Gebruik (Wassoda) • om glas te vervaardig en • om water vir wasgoed te Dissosieer/Ioniseer gedeeltelik in water versag. Kalsiumkarbonaat CaCO3 Swak Word aangetref in marmer en SWAKSTE (Kalksteen) seeskulpe Gebruik • in die produksie van sement; • in kryt om mee te skryf • as ʼn teensuurmiddel Ammoniak NH3 Swak Gebruik • om salpetersuur te produseer • om kunsmis te produseer en • in skoonmaakmiddels Natriumbikarbonaat NaHCO3 Swak Gebruik (Koeksoda) • in gebak om deeg te laat rys 126 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.5 Mono- en poliprotiese sure Sure kan geklassifiseer word volgens die aantal protone (H+) wat hulle kan skenk. NB: Monoprotiese sure het slegs een proton (H+) om te skenk. Poliprotiese sure kan twee of drie protone skenk. Die protone word in stappe geskenk soos in die voorbeelde in die tabel hieronder aangetoon word. Monoprotiese sure Poliprotiese sure Kan slegs een proton Kan meer as een proton (H+) skenk (H+) skenk Diprotiese sure Triprotiese sure Kan 2 protone (H+) Kan 3 protone (H+) skenk skenk. HCℓ, HNO3, CH3COOH H2SO4, H2CO3 H3PO4 Bv. Bv. Bv. HCℓ → H+ + Cℓ− H2SO4 → H+ + HSO4− H3PO4 → H+ + H2PO4− HSO4− → H+ + SO42− H2PO4− → H+ + HPO42− HPO42− → H+ + PO43− 4.6 NB Gekonjugeerde suur-basispare PAY SPECIAL ATTENTION NB 4.6.1 Suur-basisreaksies PAY SPECIAL ATTENTION HINT! NB beteken of om `n “Gekonjugeer” kom van Latyn wat letterlik “saamtrek” NB wenk paar te wees. Suur-basisreaksies vind gelyktydig plaas. Die suur skenk `n proton aan die DEFINISIE basis, terwyl die basis die proton van die suur aanvaar. `n Suur-basis (protolitiese) bv. EG - worked examples HINT! reaksie is `n reaksie waarin `n hint proton (H+) oorgedra word. 4.6.2 Gekonjugeerde sure en basisse exams GEKONJUGEERDE SURE GEKONJUGEERDE BASISSE • Wanneer ʼn suur ʼn proton (H ) skenk, word ʼn e.g. + EG - worked examples • Wanneer ʼn basis ʼn proton (H+) ontvang, word ʼn gekonjugeerde basis geproduseer. gekonjugeerde suur geproduseer. • Die suur en sy gekonjugeerde basis word ʼn • Die basis en sy gekonjugeerde suur word ʼn gekonjugeerde suur-basispaar genoem. exams gekonjugeerde suur-basispaar genoem. activity suur ⇌ H+ + gekonjugeerde basis basis + H+ ⇌ gekonjugeerde suur ACTIVITIES boy Voorbeelde: and girl-left and Voorbeelde: right of page HCℓ ⇌ H+ + Cℓ − OH− + H+ ⇌ H2 O activity suur gekonjugeerde basis basis gekonjugeerde suur activity HSO4− + H+ ⇌ H2SO4 H2SO4 ⇌ H+ + HSO4− basis gekonjugeerde suur ACTIVITIES boy suur gekonjugeerde basis and girl-left and comment comment right of page Step by step activity Step by step comment comment © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 127 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Aktiwiteit 3 1. In die reaksie: H2SO4(aq) + H2O(ℓ) ⇌ HSO4–(aq) + H3O+(aq), is die Brønsted-Lowry-basisse: A H2O en H3O+ C HSO4– en H3O+ B H2SO4 en H3O+ D H2O en HSO4– (2) [2] Oplossing 1. D 33 [2] Aktiwiteit 4 Bepaal die gekonjugeerde basisse en gekonjugeerde sure. Om die gekonjugeerde basis van ʼn suur te bepaal, verwyder een H+ (proton) van daardie suur. Gekonjugeerde Gekonjugeerde Suur Basis Om die gekonjugeerde suur basis suur van ʼn basis te bepaal, voeg een H+ (proton) by die HCℓ Cℓ− basis. HNO3 NO3− H2SO4 HSO4− HSO4− SO42− H3PO4 H2PO4− H2PO4− HPO42− HPO42− PO43− H2CO3 HCO3− HCO3− CO32− CH3COOH SO42− (COOH)2 HSO4− H2 O OH− NH4+ NH3 H3O+ H2 O [28] Neem kennis dat party van hierdie sure en basisse in VETDRUK gemerk is. Dit is omdat hulle “amfiproties” is. Ons sal later sien wat dit beteken. 128 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 Oplossing 1. Kontroleer jou antwoorde Gekonjugeerde Gekonjugeerde Suur Basis basis suur HCℓ Cℓ − 3 Cℓ − HCℓ 3 HNO3 NO3− 3 NO3 − HNO3 3 H2SO4 HSO4 3 − HSO4 − H2SO4 3 HSO4 − SO42− 3 SO4 2− HSO4− 3 H3PO4 H2PO4− 3 H2PO4− H3PO4 3 H2PO4 − HPO4 3 2– HPO4 2− H2PO4− 3 HPO42− PO43− 3 PO43− HPO42− 3 H2CO3 HCO3− 3 HCO3− H2CO3 3 HCO3− CO32− 3 CO32− HCO3− 3 CH3COOH CH3COO− 3 SO42− HSO− 3 (COOH)2 C2 O4 H− 3 HSO4− H2SO4 3 H2 O OH 3− OH − H 2O 3 NH4 + NH3 3 NH3 NH4+ 3 H3O+ H 2O 3 H2 O H3O+ 3 [28] Het jy geweet? Waterstofkarbonate staan ook bekend as bikarbonate. Bv. NaHCO3 staan bekend as • natriumwaterstofkarbonaat OF as • natriumbikarbonaat © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 129 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Stappe om te volg wanneer jy gekonjugeerdes identifiseer 1. Bepaal die suur aan die linkerkant van die pyltjie. Noem dit suur1. 2. Bepaal die gekonjugeerde basis van hierdie suur aan die regterkant van die pyltjie. Noem dit basis1. 3. Trek ʼn hakie om aan te toon dat hierdie twee ʼn suur-basis gekonjugeerde paar PAY SPECIAL vorm. ATTENTION 4. NB Bepaal die basis aan die linkerkant vanNBdie pyltjie. Noem dit basis 2 5. Bepaal die gekonjugeerde suur van hierdie basis aan die regterkant van die pyltjie. Noem dit suur2. 6. Trek ʼn hakieHINT! om te wys dat hierdie twee ʼn suur-basis gekonjugeerde paar vorm. wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples Vir elkeen van die volgende reaksies, dui die suur-basis gekonjugeerde pare aan. 1.exams HCℓ(g) + NH3(g) ⇌ Cℓ−(aq) + NH4+(aq) 2. H2SO4(g) + H2O(ℓ) ⇌ HSO4−(aq) + H3O+(aq) 3. H3PO4(g) + OH−(aq) ⇌ H2PO4−(aq) + H2O(ℓ) Oplossings 1. activity ACTIVITIES suur-basispaar gekonjugeerde boy and girl-left and right of page activity suur1 basis2 gekonjugeerde basis1 gekonjugeerde suur2 gekonjugeerde suur-basispaar 2. comment comment gekonjugeerde Step by step suur-basispaar suur1 basis2 gekonjugeerde basis1 gekonjugeerde suur2 gekonjugeerde suur-basispaar 3. gekonjugeerde suur-basispaar suur1 basis2 gekonjugeerde basis1 gekonjugeerde suur2 gekonjugeerde suur-basispaar 130 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.7 Amfoliet (amfiprotiese) PAY SPECIAL ATTENTION NB stowwe ʼn Amfoliet: Amfoliet is `n stof wat óf as `n • tree soos ʼn basis op in die teenwoordigheid van ʼn suur en basis óf as `n suur kan optree. • tree soos ʼn suur op in die teenwoordigheid van ʼn basis. HINT! hint Voorbeeld: Water (H2O) is ʼn amfoliet: Water as ʼn suur Water as ʼn basis e.g. EG - worked examples H2O(ℓ) + NH3(g) ⇌ OH−(aq) + NH4+(aq) HCℓ(g) + H2O (g) ⇌ Cℓ−(aq) + H3O+(aq) suur1 basis2 gekonjugeerde gekonjugeerde suur1 basis2 gekonjugeerde gekonjugeerde exams basis1 suur2 basis1 suur2 Voorbeeld: Toon aan dat swaelsuurioon (HSO4−) ʼn amfoliet is. Die swaelsuurioon (HSO4−) skenk ʼn proton Die swaelsuurioon (HSO4−) aanvaar ʼn proton wanneer dit as ʼn suur optree wanneer dit as ʼn basis optree activity ACTIVIT HSO4−(aq) ⇌ H+(aq) + SO42−(aq) HSO4−(aq) + H+(aq) ⇌ H2SO4(aq) and girl right of suur gekonjugeerde basis basis gekonjugeerde suur activity Aktiwiteit 5 1. In die suur-basisewewig wat gevorm word deur HSO4– en OH– by te voeg, Step by step com is die sure: A HSO4– en H2SO4 C SO42– en H2SO– B HSO4– en H2O D SO42– en H2O (2) 2. Watter van die volgende is amfiproties in water? A SO2 C HSO3– B SO3 2– D H2SO3 (2) [4] Oplossings 1. B33 2. C33 [4] © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 131 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4.8 Southidrolise ʼn Sout word gevorm in die reaksie tussen ʼn suur en ʼn basis. Wanneer ʼn ioniese sout in water oplos, dissosieer die ione in die sout. Hierdie ione reageer met die water en nuwe ione vorm. PAY SPECIAL ATTENTION NB: Hidrolise vind plaas wanneer ʼn sout (ʼn verbinding gemaak van ʼn NB NB metaal + nie-metaaldeel) met water reageer. Hidrolise, oor die algemeen, is die splyting van enige verbinding deur dit met water te laat reageer. In hierdie hoofstuk doen ons slegs die hidrolise van soute (Sout is nie net wat jy op jou tafel gebruik nie; dit is net een soort sout, meer spesifiek NaCℓ. HINT! Enge metaal wat met enige nie-metaal verbind, is ʼn sout). wenk bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 2 Om te bepaal of die oplossings van elkeen van die volgende soute: 1. exams `n suur of basis is, en die pH van elke oplossing bo of onder 7 is. a. NH4NO3(aq) (2) b. K2SO4(aq) (2) Oplossings activity 1a: 1b: ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Stap 1 activity Stap 2 is ʼn toeskouerioon is ʼn toeskouerioon oorweeg slegs oorweeg slegs comment comment Step by step Stap 3 en 4 Stap 5 Die oplossing is suur (weens Die oplossing is ʼn basis (weens 132 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 Ter opsomming: Onthou dat sure en basisse met mekaar reageer om nuwe bindings te vorm: suur + basis → sout + water Ons kan bepaal of die soutoplossings ʼn basis of suur is deur die sterktes van die reagerende sure en basisse te vergelyk. • ʼn Sout wat gevorm word tussen ʼn sterk suur en ʼn swak basis is ʼn suursout, byvoorbeeld NH4Cℓ. • Wanneer ʼn sout met water reageer om hidroniumione (H3O+), te vorm, is die oplossing suur (pH < 7). • ʼn Sout wat gevorm word tussen ʼn swak suur en ʼn sterk basis is ʼn basissout, byvoorbeeld NaCH3COO. • Wanneer ʼn sout met water reageer om hidroksielione (OH−), te vorm, is die oplossing ʼn basis (pH > 7). • Neutrale sout word gevorm wanneer ʼn sterk suur en ʼn sterk basis in die reaksie geneutraliseer word. Om die benaderde pH van soute in southidrolise te bepaal H2O vorm H3O+ H2O vorm OH− • H2O tree op as ʼn suur; • H2O tree op as ʼn suur; • dit skenk ʼn proton (H+) en • dit skenk ʼn proton (H+) en • H3O+ ione vorm so • OH− ione vorm so • die oplossing is suur en • die oplossing is ʼn basis en • pH < 7 • pH > 7 Hidrolisereaksie: Hidrolisereaksie: Ioon + H2O ⇌ H3O+ + molekule/ Ioon + H2O ⇌ OH− + molekule/ ioon ioon ONTHOU: , • Wanneer water met n sout reageer om hidroniumione (H3O+), te vorm, is die oplossing suur (pH < 7). , , • Wanneer n sout met water reageer om hidroksielione (OH–), te vorm, is die oplossing n basis (pH > 7). • Die ione wat nie reageer nie, word toeskouerione genoem • Positiewe toeskouerione: katione van Groep I en II bv. K+ en Mg2+ • Negatiewe toeskouerione, bv. SO42–; Cℓ–; NO3–. Sout van Aard van pH in Voorbeeld oplossing waterige Suur Basis oplossing Sterk Sterk Neutraal pH = 7 NaCℓ(aq) (HCℓ + NaOH) Swak Swak Neutraal pH = 7 CH3COONH4(aq) (CH3COOH + NH3) Sterk Swak Suur pH < 7 NH4Cℓ(aq) (HCℓ + NH3) Swak Sterk Basis pH > 7 CH3COONa(aq) (CH3COOH + NaOH) © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 133 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Stap vir stap PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Stap 1: Skryf die formule van die suur en van die basis neer wat gereageer het om die sout te vorm. Stap 2: Skryf neer HINT! of die suur sterk of swak is. wenk Stap 3: Skryf neer of die basis sterk of swak is. Stap 4: Is die soutoplossing suur of (alkalies) basis? bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 3 Bepaal of elkeen van die volgende soutoplossings suur, (alkalies) basis ofexams neutraal is. a) Na2SO4(aq) b) NH4NO3(aq) Oplossing a) Suuractivity + Basis Suur + Basis H2SO4 + NaOH HNO3 + ACTIVITIES boy NH3 and girl-left and Sterk Sterk right of pageSterk + Swak ∴ neutrale oplossing ∴ suuroplossing activity AL ATTENTION NB 4.9 Suur-basisindikators Indikators: comment comment DEFINISIE • kan gebruik word om te bepaal of ʼn oplossing suur of (alkalies) basis , , is; Step by step n Indikator is n stof wat van kleur verander in die • is swak sure wat in ewewig is met hulle gekonjugeerde basisse (of , vice versa) en teenwoordigheid van n suur , • het komplekse strukture en formules wat eenvoudig voorgestel word of n basis. as HIn (H gevolg deur In vir “indikator”). ed examples Indikator in ewewig HIn ⇌ H+ + In− kleur 1 kleur 2 Indikator in suur Indikator in basis • Die hoë [H+] van die suur sal die • Die lae [H+] van die basis sal die indikatorewewig versteur. indikatorewewig versteur. • Volgens Le Châtelier se beginsel • Volgens Le Châtelier se beginsel, sal die terugwaartse reaksie, sal die voorwaartse reaksie, wat wat die [H+] verlaag, begunstig die [H+] verhoog, begunstig word. word. • Meer In- word geproduseer en die ACTIVITIES boy • Meer HIn word geproduseer en indikator sal kleur 2 vertoon (wys). and girl-left and die indikator sal kleur 1 vertoon. right of page p comment comment 134 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 4 bv. EG - worked examples Uitgewerkte voorbeeld 4 exams Broomtimolblou is ʼn suur-basisindikator. Die kleure wat dit vertoon (wys) kan as volg voorgestel word: HIn ⇌ H+ + In− geel blou ʼn Toetsbuis bevat ʼn oplossing waarby ʼn druppel broomtimolblou gevoeg activity is. Die oplossing lyk blou. ACTIVITIES boy a) Wat sal jy sien as ʼn paar and druppels girl-left and gekonsentreerde soutsuur by right of page die toetsbuis gevoeg word? activity b) Verduidelik jou antwoord. Oplossings a) Die kleur van die oplossing verander van blou na geel. verhoog comment b) Die byvoeging van soutsuur comment die konsentrasie van die H+ ione in oplossing. Volgens Le Châtelier se beginsel sal die Step by step terugwaartse reaksie, wat hierdie verandering teenstaan en die [H+] verlaag, begunstig word. Daarom verlaag [HIn] en die kleur verander na blou. Die mees algemene indikators wat in laboratoriums gebruik word, is: INDIKATOR pH-SKAAL KLEURVERANDERING metieloranje 3,1 – 4,4 rooi na oranje na geel metielrooi 4,2 – 6,2 rooi na geel lakmoes 4,5 – 8,3 rooi na blou broomtimolblou 6,0 – 7,8 geel na blou fenolftaleïen 8.3 – 10 pienk-pers (magenta) in omvang, kleurloos buite skaal universeel 3-11 rooi (3 en onder); 3-6 oranje/geel; 7 groen; 8-11 blou; 11 en bo, pers. © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 135 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Broomtimol Fenolf. Universele indikator rooi oranje geel groen blou magenta blou pers/violet sterk suur neutraal sterk basis Lakmoes Nie op skaal nie, slegs benaderde waardes. Met.O Met. Rooi Kleure is nie akkuraat vir lakmoes wat van pienkerig-rooi na blou verander nie. Kies die mees geskikte indikator vir ʼn bepaalde titrasie. As jy nie Universele Indikator het nie, moet jy hierdie stappe volg: ʼn Kleurweergawe van hierdie diagram is op die binneblad van Stap vir stap − universele hierdie boek beskikbaar. indikator Stap 1: Identifiseer die sterkte van die suur en die basis (pH-skaal maksimum en minimum). Stap 2: Teken ʼn hakie om die sterkte van die geïdentifiseerde suur en basis aan te toon (aangetoon met ʼn lyn met pylpunte aan die bokant). PAY SPECIAL ATTENTION StapNB 3: Merk die middelpunt van die NBhakie (of lyn soos hierbo aangetoon). Stap 4: Gebruik de indikatortabel om die indikator te kies wat die omvang van die pH rondom die middelpunt van daardie hakie/lyn HINT! aantoon. wenk RESULTAAT: Jy het nou die toepaslike indikator gekies om te gebruik. bv. Uitgewerkte voorbeeld 5 EG - worked examples Watter een van die indikators wat hieronder gegee word sal die mees exams geskikte een wees om in die titrasie van etanoësuur teen seepsoda te gebruik? INDIKATOR pH KLEURVERANDERING-SKAAL A broomtimolblou 6,0 – 7,8 B fenolftaleïen 8,3 – 10 C activity metieloranje 3,1 – 4,4 ACTIVITIES boy D metielrooi and girl-left and 4,2 – 6,2 right of page activity Oplossing Raadpleeg die tabel by Afdeling (3) en (4) hierbo. Ons sien etanoësuur het ʼn pH van ongeveer 2,4 (1M oplossing) en NaOH het ʼn pH van ongeveer 14. Die middelpunt tussen 2,4 en 14 is ongeveer 5,8, so enige indikator wat by ongeveer 5,8 comment van ʼn suur comment na ʼn basis verander, sal reg wees. Antwoord: D;Step by step metieloranje. 136 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.10 Suur-basistitrasies (volumetriese analise) Titrasies word gebruik om die konsentrasie van ʼn onbekende suur of basis eksperimenteel te bepaal. Wanneer die titrasieresultate gebruik word om die konsentrasie van die onbekende oplossing te bepaal, word dit ʼn volumetriese analise genoem. a) Metode en apparaat vir ʼn suur-basistitrasie STAP 1 STAP 3 , • Was die koniese fles met • Spoel die buret met n bietjie van die gedistilleerde water. suuroplossing uit. , , , • Gebruik n pipet en dra n • Gebruik n tregter en vul die buret versigtig bietjie van die basis (gewoonlik met suur. 25 cm3) oor na die koniese fles. • Neem die oorspronklike lesing op die buret. , , • Voeg n paar druppels van n geskikte indikator by. • Skommel die fles versigtig tydens die titrasie. STAP 4 • Voeg die suur van die buret stadig by die basis in die fles totdat die kleur van die STAP 2 , indikator net van kleur verander. Hierdie is die Sit n wit teël of papier onder die eindpunt van die titrasie. fles sodat die kleurverandering • Neem die finale lesing op die buret. van die indikator duidelik sigbaar • Bepaal die volume suur wat by die basis is. gevoeg is. , 4.11 Berei n standaardoplossing voor DEFINISIE , , , n Standaardoplossing het n bekende konsentrasie wat konstant bly vir n tydperk. Standaardoplossings word dikwels in laboratoriums gebruik en dit is belangrik om te weet hoe om ʼn standaardoplossing voor te berei. n KONSENTRASIE (c = ​ __ V ​) GEKONSENTREERDE VERDUNDE OPLOSSING OPLOSSING Kleiner aantal mol van stof per Groter aantal mol van stof + H2O(ℓ) volume-eenheid per volume-eenheid n n c = ​ __________ ​ ____ ​ opgeloste stof solute opgeloste stof solute nsolute V + Vwater bygevoeg= ​  V c = ​ ____ 1 water added 2 ​ opgeloste stof V 1 nverdun = ngekonsentreerd © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 137 Mind the Gap Chemie

PAY SPECIAL ATTENTION NB NB HINT! wenk 4 Eenheid HINT! wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 EG - worked examples 1 cm3 = 1 ml ; 1 dm3 = 1 l , , Doel: Om n 200 cm3 NaOH standaardoplossing met n konsentrasie van 0,5 mol∙dm–3 voor te berei. exams bv. EG - worked examples Stap 1: Bereken die massa NaOH korrels wat nodig is. M(NaOH) = 40 + 16 + 1 = 40 g·mol–1 Stap 2: Gebruik ʼn elektroniese skaal om ± 4,4 g NaOH af te meet. exams NOTA: ,n Spesifieke massa NaOH(s) kan nie altyd activity afgemeet word nie want dit bestaan uit korrels ACTIVITIES boy (en nie fyn poeier nie). and girl-left and right of page activity activity Stap 3: Teken die presiese massa NaOH op die skaal aan. ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Stap 4: Dra die NaOH korrels oor na ʼn volumetriese fles. Voeg activity ± 100 cm3 gedistilleerde water by die fles en seël dit met ʼn stopper. Skudcomment die fles comment versigtig totdat al die opgeloste stof opgelos het. Step by step Stap 5: Vul die fles versigtig tot by die kalibreermerk op die comment com nek van die fles. Step by step Stap 6: Bereken nou die presiese konsentrasie van die voorbereide oplossing − gebruik die massa wat op die skaal in Stap 3 aangeteken is. m 4,1 n 0,103 n = __ ​ M ​= ​ ___ 40 ​= 0,103 mol en c = ​ __ _____ V ​= ​  0,3 ​= 0,52 mol·dm –3 ∴ ʼn standaard NaOH(aq) oplossing met ʼn konsentrasie van 0,52 mol·dm−3 is voorberei. Opgeloste stof: Oplosmiddel: Oplossing: Die stof (gewoonlik Die stof (gewoonlik Die mengsel van ʼn vaste stof) wat in gedistilleerde water) die opgeloste stof die oplosmiddel waarin die opgeloste en die oplosmiddel. opgelos het. stof opgelos het. 138 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.12 Verdunning van oplossings Ons moet soms ʼn oplossing verdun sodat ons dit in ʼn laboratorium kan gebruik. Ons doen dit deur ʼn klein hoeveelheid van die oplossing te neem Onthou: en gedistilleerde water daarby te voeg. Wanneer ʼn oplossing verdun word, bly die aantal Wanneer ons ʼn oplossing verdun, moet ons die volgende weet: mol van die stof konstant. • die presiese hoeveelheid gedistilleerde water wat bygevoeg moet Slegs die volume van die word asook oplossing verander (daarom word n uitgelaat in hierdie • die presiese konsentrasie PAY SPECIAL ATTENTIONvan die verdunde oplossing. vergelyking). NB NB In simbole: c1 : konsentrasie 1 (mol·dm–3) c1V1 = c2V2 V1 : volume 1 (dm–3) HINT! c2 : konsentrasie 2 (mol·dm–3) wenk V2 : volume 2 (dm–3) bv. Uitgewerkte voorbeeld 7 EG - worked examples , Oplossing 1 het n konsentrasie van 0,2 mol∙dm–3. Presies 150 cm3 van oplossing A exams word oorgedra na beker 2 en 250 cm3 gedistilleerde water word by die beker gevoeg. Bereken die konsentrasie van die verdunde oplossing. Oplossing c1V1 = c2V2 (0,2)(0,15) = c2(0,4) activity (0,2)(0,15) c2 = ________ ​  0,4 ​ ACTIVITIES boy and girl-left and right of page = 0,075 mol·dm –3 activity • Die volume van die finale oplossing (V2) is: V2 = V1 + Vwater = 150 + 250 = 400 cm3 • 400 cm3 = 400 ÷ 1000 = 0,4 dm3 comment comment • herlei na dm3 Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 139 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4.13 Suur- basistritrasieberekeninge PAY SPECIAL ATTENTION In NB simbole: n NB : mol (mol) __ na ca Va ​  n ​= ​ ___​ b cbVb n c = __ ​ V ​ c : konsentrasie (mol·dm–3) m waar OF c = ___ ​ MV ​ V : volume (dm–3) m __ a : suur n = ​ M ​ HINT! wenk b : basis bv. Uitgewerkte voorbeeld 8 EG - worked examples , , Tydens n titrasie neutraliseer 20 cm3 verdunde H2SO4 presies 25 cm3 van n NaOH examsAs die konsentrasie van die H2SO4 oplossing 0,5 mol∙dm–3 is, bereken die oplossing. konsentrasie van die NaOH. Oplossing Skryf eers die gebalanseerde reaksie neer. 1 H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + H2O(ℓ) activity suur :boybasis: H2SO4 : NaOH = 1 : 2 Bepaal die molverhouding vanACTIVITIES na caVa and girl-left and ​ __ ____ nb ​ = ​ c V ​ right of page na = 1 b b (0,5)(20) 1 ​ __activity _______ 2 ​ = ​  cb (25) ​ nb = 2 Va = 20 cm3 1∙ cb (25) = (0,5)(20)(2) Vb = 25 cm3 cb = 0,8 mol∙dm –3 ca = 0,5 mol∙dm–3 comment comment cb = ? Step by step 140 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 4 bv. Uitgewerkte voorbeeld 9 EG - worked examples TITRASIEBEREKENINGE Agtexams gram (8,0 g) seepsoda word in 350 cm3 gedistilleerde water opgelos. 15 cm3 van , hierdie oplossing neutraliseer 20 cm3 van n swaelsuuroplossing. Die gebalanseerde vergelyking vir hierdie reaksie is: 2NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(ℓ) Bereken die konsentrasie van die swaelsuuroplossing. activity Oplossing STAP 1 ACTIVITIES boy and girl-left and m right of pagem c = ​ ___ MV ​ OF n = ​ __ M ​ 8activity 8 c = ​ _________ (40 × 0,35) ​ n = ___ ​ 40 ​= 0,2 mol NaOH n c = 0,57 mol·dm–3 c = ​ __ V​ 0,2 c = ​ ____ 0,35 ​ comment comment c = 0,5 mol·dm–3 Step by step Oplossing STAP 1 m m c = ​ ___ MV ​ OF n = ​ __ M ​ 8 8 c = ​ _________ (40 × 0,35) ​ n = ___ ​ 40 ​= 0,2 mol NaOH n c = 0,57 mol·dm–3 c = ​ __ V​ 0,2 c = ​ ____ 0,35 ​ c = 0,5 mol·dm–3 STAP 2 __ na caVa ​  nb ​= ​ ___ cbVb ​ Uit die gebalanseerde vergelyking 2 n(NaOH) : 1 n(H2SO4) __ 1 ​  2 ​ = (ca × 0,02) (0,57 × 0,025) ca = 0,36 mol·dm–3 © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 141 Mind the Gap Chemie

HINT! 4 Eenheid wenk ONTHOU: Om volume van cm3 bv. Uitgewerkte voorbeeld 10 EG - worked examples na dm3 te herlei (deel deur 1 000). Die titrasie van oksaalsuur met seepsoda exams Deel 1: , , Doel: Om n 250 cm3 oksaalsuur standaardoplossing met n konsentrasie van 0,08 mol∙dm voor te berei –3 Oplossing Stap 1 activity • Meet tussen 2,5 en 2,7 g suiwer oksaalsuurhidroksiedkristalle (COOH)2 · 2H2O in ʼn glasbeker af en weeg dit weer. ACTIVITIES boy • Voeg 30-60 cm3 gedistilleerde water in die glasbeker en los die and girl-left and right of page kristalle op. • Dra dieactivity oplossing oor na ʼn skoon 250 cm3 volumetriese fles. • Spoel die beker uit met 15-20 cm3 gedistilleerde water en gooi hierdie oplossing in die volumetriese fles en herhaal. Dit sal verseker dat al die oksaalsuur na die volumetriese fles oorgedra word. • Vul die volumetriese fles tot binne ongeveer comment2 cm van die merk en comment laat dit vir ʼn minuut staan. Dit sal veroorsaak dat enige water wat aan die kante van die nek vasklou in die fles dreineer. Gebruik ʼn drupper Step by step en vul die fles tot by die gekalibreerde merk met water. • Stop (sluit) die fles en meng die oplossing deur die fles herhaaldelik om te keer en te skommel. Dit vereis ongeveer 30 omkerings en neem byna 1 minuut. Stap 2 • Bereken die presiese konsentrasie van die oksaalsuuroplossing deur die massa suur wat gebruik is en die volume van die volumetriese fles te gebruik en die konsentrasie van jou oplossing op die bottel aan te teken. As jy die volgende gebruik het Massa oksaalsuurkristalle 2,6 g Finale volume oplossing 250,0 cm3 Gebruik die bogenoemde inligting om die aantal mol en konsentrasie oksaalsuurkristalle te bereken. Deel 2: Prosedure om ʼn titrasie van seepsoda met oksaalsuur uit te voer. Doel: gebruik ʼn standaardoplossing van oksaalsuur om die konsentrasie seepsoda te bepaal H2C2O4(aq) + 2 NaOH(aq) → 2 H2O(ℓ) + Na2C2O4(aq) Oplossing • Meet presies 25,00 cm3 van die oksaalsuur standaardoplossing (c = 0,084 mol·dm–3) in ʼn fles af en voeg ʼn paar druppels fenolftaleïen by. • In hierdie titrasie is die oksaalsuuroplossing suur en daarom sal fenolftaleïen kleurloos wees. 142 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HINT! wenk Eenheid 4 bv. Uitgewerkte voorbeeld 10 (vervolg) EG - worked examples • Die seepsoda-oplossing sal drupsgewys (druppel vir druppel) uit ʼn exams buret in die fles met die oksaalsuur en indikator gevoeg word. • Namate die seepsoda by die fles gevoeg word, sal dit met die oksaalsuur reageer en geneutraliseer word. • By die punt waar al die oksaalsuur gereageer het, sal die volgende druppel seepsoda die hele oplossing ʼn basis maak en dit sal pienk word. By hierdie punt het jy die titrasie voltooi. activity Resultate (As die volgende data en boy ACTIVITIES resultate verkry is na ten minste drie probeerslae) and girl-left and right of page Volume oksaalsuuroplossing 25,00 cm3 activity Volume seepsoda om te titreer 19,43 cm3 Mol seepsoda wat gereageer het: na caVa __​ ___​ ​  nb = ​ c V b b comment comment Skryf eers die gebalanseerde Step by step reaksie neer. 1 H2C2O4(aq) + 2 NaOH(aq) → 2 H2O(ℓ) + Na2C2O4(aq) Bepaal die molverhouding van suur : basis ... verhouding van H2C2O4 : NaOH = 1 : 2 __ na caVa ​  nb ​= ​ ___ cbVb ​ na = 1 __ 1 (0,084)(25) nb = 2 ​  2 ​= ​ _________ cb (25) ​ Va = 20 cm3 Vb = 25 cm3 1· cb (19,43) = (0,084)(25)(2) ca = 0,5 mol·dm–3 cb = 0,216 mol·dm–3 cb = ? Deel 3: Om die konsentrasie asynsuur in die asynoplossing te bepaal sal jy dit met die gestandaardiseerde seepsoda-oplossing titreer. Die vergelyking vir hierdie reaksie is 1 CH3COOH(aq) + 1 NaOH(aq) → H2O(ℓ) + CH3COONa(aq) Die volgende data is verkry tydens titrasie: Data Volume asynoplossing 25,00 cm3 Volume seepsoda getitreer 22,84 cm3 Berekeninge om die konsentrasie asynsuur in asyn te bepaal. Skryf eers die gebalanseerde reaksie neer. 1 CH3COOH(aq) + 1 NaOH(aq) → H2O(ℓ) + CH3COONa(aq) Bepaal die molverhouding van suur : basis ... CH3COOH : NaOH = 1 : 1 © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 143 Mind the Gap Chemie

HINT! 4 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 10 (vervolg) EG - worked examples Uit ʼn gebalanseerde vergelyking 2 n(NaOH) : 1 n(H2SO4) exams __ na caVa ​  nb ​= ​ ___ cbVb ​ na = 1 (ca)(25) nb = 1 1 ​ __ 1 ​ = ___________ ​    (0,216)(22,84) ​ Va = 25 cm3 Vb = 22,84 cm3 1· (0,216) (22,84) = ca (25)(2) cb = 0,216 mol·dm–3 activity ca = 0,197 mol·dm–3 ca = ? ACTIVITIES boy and girl-left and Om die beste presiesheid moontlik te kry, moet jy elke titrasie herhaal right of page totdat jy 3 proefnemings het wat binne 1% van mekaar af is. PAY SPECIAL ATTENTION activity NB NB Vaste stowwe en suiwer 4.14 Die Ewewigskonstante (Kc) vloeistowwe word uit die Kc (Die wet van comment massa-aksie) comment uitdrukking gelaat aangesien HINT! Die konsentrasies van alStepdie bindings (oplossings en gasse) in ʼn geslote by step hint hulle konsentrasie NB PAY [1] is, SPECIAL en ATTENTION sisteem NB in dinamiese chemiese ewewig word in verband gebring met ʼn vermenigvuldiging met 1 het geen effek nie. wiskundige vergelyking. Die numeriese waarde van hierdie vergelyking word die ewewigskonstante (Kc) genoem. e.g. HINT! EG - worked examples In die hipotetiese vergelyking hieronder is die ewewigsuitdrukking vir wenk hierdie reaksie: 2P + 3R ⇋ 2S + 4T Kc: ewewigskonstante exams (geen eenheid nie) [S]2 × [T]4 bv. EG - worked examples [stof]: konsentrasie van Kc = ​ ________ [P]2 × [R]3 ​ reagens of produk in (mol·dm–3) PAY SPECIAL ATTENTION mol: NB examsaantal mol van NB elke verbinding in activity die gebalanseerde • ACTIVITIES Hierdie boy is die korrekte manier om die Kc uitdrukking te skryf reaksievergelyking. • and Diegirl-left and koeffisiënte right of page is die mol van elke reagens en produk in die gebalanseerde HINT! vergelyking hint activity • Die produk van die konsentrasie reagense (wat nie opgetel moet word nie, maar activity vermenigvuldig moet word!!), verhef tot die mag van die aantal mol is die teller ACTIVITIES boy • Die produk van die konsentrasie produkte (wat nie opgetel moet word nie, maar and girl-left and vermenigvuldig moet word!!) verhef tot die mag van die aantal mol is die noemer right of page e.g. activity EG - worked examples Step by step • Diecomment comment konsentrasie wat in die Wet van massa-aksie gebruik word, is die [reagens]ewewig en [produk]ewewig (NIE aanvanklike konsentrasies nie!! d.i. die konsentrasies van reagense en produkte by ewewig) exams comment comment Step by step activity ACTIVITIES boy and girl-left and 144 Eenheid 4 Sure en right basisse  of page © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie activity

Eenheid 4 4.15 Ka en Kb waardes PAY SPECIAL ATTENTION NB Aangesien ionisasie van ʼn swak suur ʼn ewewig is, kan ʼn chemiese vergelyking en ʼn ewewigskonstantuitdrukking as volg geskryf word. Onthou , , n Suur of n basis se sterkte dat vierkantige hakies “konsentrasie” beteken, of mol per dm3. verwys na sy graad van [H3O+][A–] , HA + H2O ⇋ H3O+ + A– Ka = ​ _______ [HA] ​ ionisasie. n Sterk suur sal HINT! Die ewewigskonstante vir die ionisasie van ʼn suur word die hint volledig , in water ioniseer terwyl n swak suur slegs suurionisasiekonstante (Ka) genoem. gedeeltelik sal ioniseer. ʼn Soortgelyke uitdrukking kan vir basisse geskryf word: Aangesien daar verskillende A + H2O ⇋ HA+ + OH− [OH–][HA+] Kb = ​ ________ e.g. grade van ionisasie is, is EG - worked examples [A–] ​ daar verskillende vlakke van Die ewewigskonstante vir die ionisasie van ʼn basis word die swakheid. Gelukkig is daar , basisionisasiekonstante (Kb) genoem. n eenvoudige kwantitatiewe exams manier om dit uit te druk. SURE BASISSE Ionisasie van suur (HA): Ionisasie van basis (B): HA + H2O ⇋ H3O+ + A− B + H2O ⇋ OH− + BH+ (aq) [H3O+][A–] [OH–][BH+] Ka = ​ _______ [HA] ​ Kb = ​ ________ [B] ​ (NB: hier vervang ons waardes uit activity die reël hierbo!) ACTIVIT and girl right of Sterk suur → hoë Ka-waarde (>1) Sterk basis → hoë Kb-waarde (>1) Swak suur → lae Ka-waarde (<1) Swak basis → lae Kb-waarde (<1) activity Voorbeelde: HCℓ(g) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + NH3(g) + H2O(ℓ) ⇋ OH−(aq) + Cℓ−(aq) NH4+(aq) Step by step com Dissosiasie van basis: H2O(ℓ) NaOH (s) → Na+ (aq) + OH− (aq) Kb = [Na+][OH–] Aktiwiteit 6 Dink jy ʼn sterk suur sal ʼn groter of kleiner Ka-waarde hê? Verduidelik jou antwoord. (3) [3] Oplossing Die sterk suur sal ʼn groter Ka waarde hê. 3 ʼn Sterk suur is ʼn beter protonskenker, en lei tot meer produkte. 3 Aangesien die konsentrasie van die produkte in die teller van die Ka uitdrukking is, hoe sterkter die suur, hoe groter die Ka. 3 [3] © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 145 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Aktiwiteit 7 Kies die sterkste basis uit die lys hieronder deur hulle Kb waardes te vergelyk. Basis Kb A Ammoniak, NH3 1,8 × 10–5 B Hidroksilamien, HONH2 9,1 × 10–9 C Etielamien, C2H5NH2 4,3 × 10–4(2) [2] Vaste stowwe en suiwer vloeistowwe word NOOIT in die Oplossng vergelykings vir die ewewigskonstante Kc, of Ka C 3 3 [Hoe groter die Kb, hoe sterkter die basis] [2] of Kb geskryf nie aangesien hulle konsentrasie [1] is. 4.16 Die verwantskap tussen Ka en , K b vir n vaste stof Ons weet dat die sterkte van ʼn gekonjugeerde basis omgekeerd eweredig is aan die sterkte van die gekonjugeerde suur, d.i. swak sure produseer sterk gekonjugeerde basisse, en vice versa. SUUR GEKONJUGEERDE BASIS HA(aq) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + A−(aq) A−(aq) + H2O(ℓ) ⇋ HA(aq) + OH−(aq) [H3O+][A–] [OH–][HA+] Ka = ​ _______ [HA] ​ Kb = ​ ________ [A–] ​ Dan volg: [H3O ][A ] + – [HA][OH–] KaKb = ​ _______ _______ [HA] ​ × ​  [A–] ​= [H3O ][OH ] + – Maar: [H3O+][OH–] = Kw = 1 × 10–14 PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Jy is bewus daarvan dat die pH skaal van 1 tot 14 loop ... kyk nou weer na die waardes hierbo. HINT! hint e.g. EG - worked examples exams 146 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.17 Outo-ionisasie van water Water is ʼn amfoliet en kan as ʼn suur (skenk ʼn H+) of ʼn basis (aanvaar ʼn H+) reageer. Twee watermolekules kan outoprolise of outo-ionisasie ondergaan. Een watermolekule kan as ʼn suur optree en ʼn H+ aan die ander watermolekule, die basis, skenk. , , • Water is n swak suur en n swak basis. ʼn Suur: H2O ⇋ H + OH + − • Lae % outo-ionisasie vind plaas. , ʼn Basis: H O + H ⇋ H O + + • Suiwer water is n swak elektriese geleier. 2 3 Netto reaksie wat die gekonjugeerde suur-basispare aantoon: 4.18 Ewewigskonstante vir water (Kw) Uit die suur-basis reaksie vir water kan die ewewigsuitdrukking vir water geskryf word. H2O(ℓ) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + OH−(aq) Kc = [H3O+][OH−] Kw : ewewigskonstante By 25°C: Kw = [H3O ][OH ] + − vir water Kw = 1 × 10–14 Water het ʼn lae persentasie ionisasie met ʼn lae konsentrasie produkte. Die Kw-waarde sal laag wees. Omdat die simbool H+ dikwels gebruik word in plaas van H3O+, kan die ionisasiekonstante (ioonproduk) vir water ook geskryf word as: Kw = [H+][OH−] Daarom: Ioonproduk vir water Kw = [H3O+][OH−] = [H+][OH−] = 1 × 10−14 by 25 °C 4.19 Die pH-skaal Ons weet Kw = [H3O+][OH−] = [H+][OH−] = 1 × 10−14 Daarom [H3O+] = [OH−] = 10−7 of [H+] = [OH−] = 10−7 Suuroplossing Neutrale oplossing Basisoplossing [H3O ] > [OH ] + − [H3O ] = [OH ] + − [H3O+] < [OH−] OF OF OF [H ] > [OH−] + [H ] = [OH−] + [H ] < [OH−] + [H3O+] > 10−7 mol·dm–3 [H3O+] = 10−7 mol·dm–3 [H3O+] < 10−7 mol·dm–3 © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 147 Mind the Gap Chemie

HINT! 4 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 11 EG - worked examples Bepaal of die volgende oplossings suur, basis of neutraal is: exams ʼn Oplossing met [H3O+] = 10−3 mol·dm–3 1. ʼn Oplossing met [H3O+] = 10−3 mol·dm–3 10−3 mol·dm–3 > 10−7 mol·dm−3 ∴ Oplossing is suur [H3O+] = 10−12 2. ʼn Oplossing met [H3O+] = 10−12 mol·dm−3 activity mol·dm–3 10−12 mol·dm−3 < 10−7 mol·dm−3 ∴ Oplossing ACTIVITIES boy is ʼn basis and girl-left and 3. ʼn Oplossing met [OH−] = 10−7 mol·dm−3 right of page [OH−] = 10−7 mol·dm–3 [H3O+][OH−] = 10−14 activity ∴ [H3O+] (10−7) = 10−14 ∴ [H3O ] + = 10−14 ÷ 10−7 = 10−7 ∴ Oplossing is neutraal PAY SPECIAL ATTENTION 4. ʼn Oplossing met [OH−] = 10−4 mol·dm−3 comment NB NB comment [OH ] = 10 mol·dm − −4 –3 [H3O ][OH ] + − = 10−14 Step by step ∴ [H3O+] (10−4) = 10−14 DEFINISIE ∴ [H3O ] + = 10−14 ÷ 10−4 = 10−10 , pH van n oplossing is die 10 mol·dm −10 −3 < 10−7 mol·dm–3 negatiewe logaritme ofHINT!die ∴ Oplossing is ʼn basis hint hidroniumioonkonsentrasie , in n oplossing. pH = log [H3O+] Dit is moeilik om heeltyd na die hidroniumioonkonsentrasie te verwys. e.g. EG - worked examples Daarom word die pH-skaal gebruik as ʼn vereenvoudigde metode om die graad van suurheid van ʼn oplossing aan te toon. exams suur neutraal basis activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity Gekonsentreerde lab sure Gastriese (maag) sure Asyn, gaskoeldranke Wyn Suurlemoensap Tamaties Ammoniak Bleikmiddels Piesangs Kalkwater Swart koffie Reënwater comment Spuug Step by step comment Melk Bloed Eierwit, seewater Koeksoda Meer suur Meer basis 148 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.20 pH berekeninge vir sterk sure en basisse Om die pH van ʼn sterk suur of basis te bereken, moet hierdie stappe gevolg word: Suur Stap Basis 0,1 mol·dm–3 of HCℓ oplossing Byvoor- 0,5 mol·dm–3 NaOH oplossing beeld: Skryf die ionisasiereaksie vir die Skryf die dissosiasiereaksie vir suur neer 1 die basis neer. HCℓ + H2O ⇋ 1 H3O+ + Cℓ− 1NaOH(s) ⇋ Na+(aq)+OH− (aq) Bepaal die molverhouding van Bepaal die molverhouding van suur tot hidroniumione 2 basis tot hidroksielione 1 mol HCℓ : 1 mol H3O+ 1 mol NaOH : 1 mol OH− Bepaal die [H3O+] Bepaal die [OH–] [HCℓ] = 0,1 mol·dm–3 [NaOH] = 0,5 mol·dm–3 3 ∴ [H3O+] = 0,1 mol·dm–3 ∴ [OH−] = 1 (0,5) = 0,5 mol·dm–3 Bepaal die [H3O+] Geen stap 4 vir sure nie [H3O+][OH−] = 10−14 4 PAY SPECIAL ATTENTION ∴ [H3O+] (0,5) = 10−14 NB NB ∴ [H3O+] = 10−14 ÷ 0,5 = 2 × 10−14 Bereken die pH Bereken die pH pH = − log [H3O+] pH = − log [H3O+] 5 = − log 0,1 HINT! = − log (2 × 10−14) wenk = 1 = 13,7 bv. Uitgewerkte voorbeeld 12 EG - worked examples , Bereken die pH van n H2SO4 oplossing met konsentrasie 0,6 mol∙dm–3. exams Oplossings Stap 1: 1 H2SO4(g) + 2 H2O(ℓ) ⇋ 2 H3O+(aq) + SO42−(aq) Stap 2: 1 mol HCℓ : 2 mol H3O+ Stap 3: [H2SO4] = 0,6 mol·dm–3 ∴ [H3O+] = 2(0,6) = 1,2 mol·dm–3 activity Stap 4: pH = − log [H3OACTIVITIES + ] boy = − log 1,2 and girl-left and right of page = 0,08 activity comment comment Step by step © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 149 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4.21 Opsoming: Sterk en swak sure en basisse Sure ioniseer in water om ione te vorm: Voorbeelde: HCℓ(g) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + Cℓ−(aq) CH3COOH(g) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + CH3COO–(aq) STERK EN SWAK SURE Sterk sure Swak sure • Hoë % ionisasie • Lae % ionisasie • Skenk baie protone (H+) • Skenk ʼn paar protone (H+) ONTHOU: • Hoë [H3O+] of [H+] • Lae [H3O+] of [H+] Die elektriese geleiding • Lae pH • Relatiewe lae pH van enige elektroliet word • Goeie elektriese geleiers • Swak elektriese geleiers bepaal deur die aantal ione • Hoë reaksietempo’s • Lae reaksietempo’s in oplossing. Hoe groter die ioonkonsentrasie, hoe groter Voorbeelde: Voorbeelde: die geleiding. HCℓ (soutsuur) CH3COOH (asynsuur) H2SO4 (swaelsuur) (COOH)2 (oksaalsuur) Reaksietempo word bepaal deur die konsentrasie van HNO3 (salpetersuur) C6H8O7 (sitroensuur) , H2CO3 (koolsuur) n reagens. Hoe hoër die , konsentrasie ione in n Sterk suur ⇌ swak gekonjugeerde Swak suur ⇌ sterk gekonjugeerde oplossing, hoe hoër die basis + H+ basis + H+ reaksietempo. HCℓ ⇌ Cℓ− + H+ CH3COOH ⇌ CH3COO− + H+ Basisse soos: • NaOH is ionies en dissosieer in water terwyl • NH3 uit kovalente molekules bestaan wat in water ioniseer en NH4+ vorm. STERK EN SWAK BASISSE Sterk basis Swak basis • Hoë % dissosiasie • Lae % dissosiasie of ionisasie • Aanvaar baie protone (H+) • Aanvaar ʼn paar protone (H+) • Hoë [OH–] • Lae [OH–] • Baie hoë pH • Relatiewe hoë pH ONTHOU: NaOH Seepsoda NH3 Ammoniak Die pH van 'n suur is KOH Kaliumhidroksied CaCO3 Kalsiumkarbonaat afhanklik van die relatiewe konsentrasies van die H3O+ en Sterk basis + H+ ⇌ swak Swak basis + H+ ⇌ sterk OH− ione in die oplossing. gekonjugeerde suur gekonjugeerde suur OH− + H+ ⇌ H2O NH3 + H+ ⇌ NH4+ Oor die algemeen: pH 1 - 2 : sterk suur pH 12 - 14 : sterk basis pH 3 - 6 : swak suur pH 8 - 11 : swak basis pH 7 : neutraal 150 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 4.22 Opsomming: Gekonsentreerde en verdunde sure en basisse Die konsentrasie van ʼn suur of ʼn basis is ʼn aanduiding van die aantal mol opgeloste stof per volume-eenheid. Sterk sowel as swak sure en basisse kan óf gekonsentreerd óf verdun wees. Voorbeelde: 1 mol·dm–3 HCℓ(aq) : gekonsentreerde oplossing van ʼn sterk suur 0,01 mol·dm–3 HCℓ(aq) : verdunde oplossing van ʼn sterk suur 1 mol·dm–3 CH3COOH(aq) : gekonsentreerde oplossing van ʼn swak suur 0,01 mol·dm–3 CH3COOH(aq) : verdunde oplossing van ʼn swak suur 1 mol·dm–3 NaOH(aq) : gekonsentreerde oplossing van ʼn sterk basis 0,01 mol·dm–3 NaOH(aq) : verdunde oplossing van ʼn sterk basis 1 mol·dm–3 NH3(aq) : gekonsentreerde oplossing van ʼn swak basis 0,01 mol·dm–3 NH3(aq) : verdunde oplossing van ʼn swak basis Aktiwiteit 8 1. ʼn Standaardoplossing is ʼn oplossing ... A. by 25˚C B van ʼn suur of ʼn basis C waarvan die volume bekend is D waarvan die konsentrasie bekend is (2) 2. Oorweeg die volgende ionisasie-ewewig: H2O(ℓ) ⇋ H+(aq) + OH−(aq) Die ionisasiekonstante van water (Kw) in die bogenoemde reaksie verhoog van 1 × 10–14 by 25˚C tot 9,6 × 10–14 by 60˚C. Watter een van die volgende stellings is dus korrek A [H+] > [OH−] by 60˚C B Die ionisasiereaksie is eksotermies C Die pH verhoog met ʼn verhoging in temperatuur D Die pH verlaag met ʼn verhoging in temperatuur (2) 3. Oorweeg die reaksie: CH3COOH(g) + H2O(ℓ) ⇋ H3O+(aq) + CH3COO–(aq) Die ionisasiekonstante vir hierdie reaksie by 25°C is 1,8 × 10–5. Die ewewigskonstante vir hierdie reaksie by 60°C, is 3,6 × 10–7. Uit hierdie inligting kan ons aflei dat die voorwaartse reaksie ... (Verduidelik jou keuse). A endotermies is B eksotermies is C ʼn redoksreaksie is D ʼn presipitasiereaksie is (2) © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 151 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid 4. Twee bekers, A en B, bevat oplossings van dieselfde konsentrasie met ʼn pH van 2 en 4,5 onderskeidelik. Watter van die volgende kombinasies is korrek? Beker A Beker B A Swak suur Sterk suur B Sterk suur Swak suur C Sterk basis Swak basis D Swak basis Sterk basis (2) 5. Andile spoel die apparaat uit voordat ʼn suur-basistitrasie- eksperiment begin word. Watter uitspoelmetode sal waarskynlik onakkurate resultate veroorsaak? A Die Erlenmeyer (koniese) fles word met gedistilleerde water uitgespoel. B Die buret word uitgespoel met die sure waarmee dit gevul word. C Die pipet word uitgespoel met die basis waarvoor dit gebruik word. D Die volumetriese (meet) fles, wat gebruik is om die standaardoplossing van die basis te maak, word met gedistilleerde water uitgespoel. (2) 6. As basis X teenoor suur Y getitreer word, is die pH van die oplossing by die eindpunt 8. Die basis X en suur Y is onderskeidelik: X Y A NaOH CH3COOH B Na2CO3 HCℓ C NaOH H2SO4 D Na2CO3 CH3COOH (2) [12] Oplossings 1. D 33 (2) 2. D __________ ​ 9,6 × 10–14 ​= 3,1 × 10–7 mol·dm–3 3 By 60˚C: [H+] = [OH–] = √ pH = –log[H+] = –log(3,1 × 10–7) = 6,5 3 (2) 3. B3 3 Kc by 25 °C is groter as Kc by 60°C Kc = [CH3COO–][ H3O+]. as die mengsel verhit word, verlaag die Kc (2) 4. B33 Beker A het ʼn lae pH wat aandui dat dit meer H bevat,+ daarom het dit volledig geïoniseer. Terwyl beker B ʼn hoë pH het wat min H+ ione aandui, dus het dit gedeeltelik geïoniseer. (2) 5. A33 Die Erlenmeyer (koniese) fles moet met gedistilleerde water uitgespoel word. Slegs die aantal mol basis wat in die pipet gemeet is, moet geneutraliseer word. (2) 6. A33 (2) [12] 152 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 4 Aktiwiteit 9 1. Skryf neer: 1.1 Die betekenis van die term diprotiese suur. (2) 1.2 Die formule van ʼn diprotiese suur.  (1) 2. Magnesiumhidroksied (Mg(OH)2) word dikwels as medisyne gebruik om ʼn ongestelde maag te verlig. Die pH van die HCℓ(aq) in ʼn persoon se maag is 1. 2.1 Bereken die konsentrasie van die soutsuur in die persoon se maag. (3) 2.2 Sal die pH in die maag VERHOOG, VERLAAG of DIESELFDE BLY nadat ʼn dosis Mg(OH)2 geneem is? (2) 2.3 ʼn Persoon neem ʼn dosis Mg(OH)2. Skryf die gebalanseerde vergelyking neer vir die reaksie wat in die maag plaasvind. (3) 3. ʼn Handboek sê dat kalsiumsulfaat (CaSO4) effens oplosbaar is in water. Twee leerders besluit om die damwater van ʼn plaaslike munisipaliteit te toets vir kalsiumsulfaat. Hulle neem ʼn 0,5 dm3 steekproef van die damwater en behandel dit met natriumkarbonaatoplossing om die kalsiumione te presipiteer wat teenwoordig is volgens die volgende vergelyking: CaSO4(aq) + Na2CO3(aq) → Na2SO4(aq) + CaCO3(s) Die presipitaat word dan opgelos in 30 cm3 van 0,1 mol·dm–3 HCℓ oplossing wat die presipitaat na waterige kalsiumchloried, water en koolstofdioksied omskakel volgens die volgende vergelyking: CaCO3 + 2HCℓ → CaCℓ2 + CO2 + H2O Die HCℓwas oormatig. Dit het die oormatige HCℓ geneutraliseer deur 15,8 cm3 van ʼn 0,1 mol·dm–3 NaOH-oplossing by te voeg. Die vergelyking vir die reaksie is: HCℓ + NaOH → NaCℓ + H2O Bereken die massa kalsiumsulfaat wat in die steekproef damwater teenwoordig was. (10) [21] © Departement van Basiese Onderwys 2015 Eenheid 4 Sure en basisse 153 Mind the Gap Chemie

4 Eenheid Oplossings 1. ʼn Suur wat twee protone (H+) kan vrystel/skenk 33(2) 2. H2SO43 (H2S ; H2SO3 ; H2CO3 ; (COOH)2)(1) 2.1 pH = –log [H3O+] = 13 ∴ [H3O+] = 10–1 = 0,1 3 ∴ [HCℓ] = 0,1 mol·dm–33(3) 2.2 VERHOOG 33(2) 2.3 Mg(OH)2(s) + 2HCℓ(aq) → MgCℓ2(aq) + 2H2O(ℓ)  (3) 3 3 3 3. na ca Va VHCℓ (reageer met NaOH) = 15,8 cm3 ​ __ ___ nb ​= ​ cbVb ​ 3 na = nb = 1 VHCℓ (reageer met CaCO3) = 30 – 15,8 cm3 3 n(CaCO3) = 0,5 × n(HCℓ) 3 = 14,2 cm3 = 0,5 × 1,42 × 10–3 3 ∴nHCℓ (reageer met CaCO3) = 0,0142 × 0,1 = 7,1 × 10–4 mol 3 V = c V = 0,1 × 15,8 × 1 = 15,8 cm3 = 1,42 × 10–3mol 3 b b ∴ n(CaSO4) = 0,5 × n(HCℓ) 3 = 0,5 × 1,42 × 10–3 = 7,1 × 10–4 mol ∴ m(CaSO4) = nM 3 = 7,1 × 10–4 × 136 3 = 0,097 g 3 (10) [21] Hou so aan! 154 Eenheid 4 Sure en basisse  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Elektrochemie Onthou net, die Elektrochemie verwys na chemiese reaksies waartydens chemiese energie na twee halfreaksies word elektriese energie omgeskakel word, of elektriese energie word na chemiese bymekaar getel om die algehele of netto energie omgeskakel. Tydens hierdie chemiese reaksies vind oksidasie en reduksie redoksreaksie voort plaas. Dit word redoksreaksies genoem. te bring. 5.1 Opsomming redoksreaksies Elektrolitiese selle Galvaniese/voltaïese selle Verwantskap tussen stroom Verstaan die prosesse Standaard Verstaan die prosesse en spanning (PD) en tempo; en redoksreaksie wat in elektrodepotensiale bv. redoksreaksies wat in en ewewig in elektrolitiese elektrolitiese selle plaasvind galvaniese selle plaasvind selle Redoks (reduksie - oksidasie) reaksies: • Elektronoordrag vind plaas. • kan voorgestel word deur twee halfreaksies: • ʼn oksidasiehalfreaksie en • ʼn reduksiehalfreaksie 5.2 Sleutelkonsepte: Definisies en Nog ʼn naam terminologie vir ʼn galvaniese sel is ʼn voltaïese sel. ʼn Galvaniese sel het selfonderhoudende L ATTENTION elektrodereaksies. NB Elektrolise is die chemiese proses waarin elektriese energie na chemiese energie omgeskakel , word. Elektrolise is die proses waar elektriese energie gebruik word om n chemiese verandering voort te bring. ONTHOU Jy moet hierdie basiese definisies vir elektrochemie onthou: d examples • Galvaniese selle • Elektrolitiese selle • Reduseermiddel • Reduksie • Oksideermiddel • Elektroliet • Anode • Katode • Elektrolise © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 155 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid ʼn Galvaniese sel is ʼn sel waarin chemiese energie na elektriese energie omgeskakel word. ʼn Elektrolitiese sel is ʼn sel waarin elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word. Oksidasie Reduksie PAY SPECIAL ATTENTION NB Oksidasie is die NB verlies van Reduksie is die wins aan elektrone elektrone deur ʼn stof (d.i. deur ʼn deur ʼn stof (d.i. deur ʼn atoom, ʼn ONTHOU atoom, ʼn molekule of ʼn ioon). molekule of ʼn ioon). Ons definieer oksidasie Leer: VEO vir Leer: WER vir en reduksie in terme vanHINT! Verlies aan Elektrone is Oksidasie Wins aan Elektrone is Reduksie hint elektron(e-) oordrag (want wins aan elektrone is wins aan minusse, so reduksie) RED KAT: ʼn Stof wat geoksideer is (d.i. ʼn Stof wat gereduseer is (d.i. elektrone verloor) word ʼn elektrone bygekry het) word ʼn e.g. REDuksie - KATode EG - worked examples reduseermiddel genoem. oksideermiddel genoem. Die oksidasiegetal van ʼn binding Die oksidasiegetal van ʼn binding AN OKS: wat geoksideer is, verhoog (word wat gereduseer word, verlaag (word ANode exams - OKSidasie minder negatief, of word meer minder negatief, of word minder positief). positief). Die anode (-) is die elektrode waar oksidasie (+) plaasvind Die katode (+) is die elektrode waar reduksie (-) plaasvind activity Die elektrodes: • gelei elektrisiteit ACTIVITIES boy and girl-left and • right word in elektroliete geplaas wat oplossings is wat uit ione bestaan. of page activity Die elektroliet is die oplossing/vloeistof/opgeloste stof wat elektrisiteit gelei deur die beweging van ione. comment Step by step Aktiwiteit comment 1 Gee een woord vir die volgende stellings: Die vloeistof in die sel het ʼn 1. Die chemiese proses wanneer ʼn elektriese stroom deur ʼn ioniese spesiale naam. binding in oplossing of in gesmelte toestand gaan. (1) 2. ʼn Ioniese oplossing wat elektrisiteit gelei. (1) 3. Die reagens wat elektrone skenk tydens ʼn redoksreaksie.  (1) 4. Die elektrode in ʼn elektrochemiese sel waar reduksie plaasvind.(1) 5. WAAR of VALS? Die reaksies C(s) + O2(g) → CO2(g) en 2KCℓO3(s) → 2KCℓ(s) + 3O2(g) is voorbeelde van redoksreaksies.(1) 6. Die elektrode in ʼn elektrochemiese sel waar oksidasie plaasvind.  (1) 7. ʼn Stof wat ʼn verlaging in oksidasiegetal toon tydens chemiese reaksies.(1) 156 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 8. Watter van die volgende stowwe kan as ʼn elektroliet gebruik word? A. Kwik B. Gesmelte koper C. Suiker opgelos in gedistilleerde water D. Tafelsout opgelos in gedistilleerde water  (1) [8] Oplossings 1. Elektrolise3 (1) 2. Elektroliet3 (1) Albei soorte selle 3. Reduseermiddel3 (1) bevat elektrode 4. Katode3 (1) waar redoksreaksies 5. WAAR3 (1) plaasvind. 6. Anode3 (1) 7. Oksideermiddel3 (1) 8. D3 (1) [8] 5.3 Elektrochemiese selle Elektrochemiese selle laat omskakeling tussen elektriese en chemiese energie toe. Daar is twee soorte elektrochemiese selle: • Galvaniese (voltaïese) selle • Elektrolitiese selle Elektrolitiese sel Galvaniese/voltaïese sel Elektrolitiese sel Galvaniese/voltaïese sel voltmeter + elektrode Kragbron – v elektrode Katode Anode - waar - waar oksidasie reduksie plaasvind plaasvind elektrode elektroliet soutbrug elektroliet elektrodes Elektriese energie → chemiese energie Chemiese energie → elektriese energie Geen soutbrug nie Soutbrug Nie-spontane redoksreaksies Spontane redoksreaksies Endotermiese reaksie Eksotermiese reaksie Positiewe elektrode → anode → oksidasie Negatiewe elektrode → anode → oksidasie Negatiewe elektrode → katode → reduksie Positiewe elektrode → katode → reduksie emk is altyd negatief emk is altyd positief © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 157 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Aktiwiteit 2 Gee EEN woord vir die volgende stellings: 1. Die elektrode in ʼn galvaniese sel waar reduksie plaasvind. (1) 2. Anode in ʼn elektrolitiese sel. (1) 3. Die soort elektrochemiese sel waarin elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word. (1) 4. WAAR of VALS? ʼn Elektrolitiese sel skakel meganiese energie om na elektriese energie.  (1) 5. Watter EEN van die volgende halfreaksies vind by die katode plaas tydens die elektrolise van ʼn waterige CuCℓ2 oplossing? A. Cℓ2 + 2e– → 2Cℓ– B. Cu+ + e– → Cu C. 2Cℓ– → Cℓ2 + 2e– D. Cu2+ + 2e– → Cu (2) 6. Die wins aan elektrone by ʼn stof in ʼn chemiese reaksie staan bekend as … A. Oksidasie B. Reduksie C. Elektrolise D. Oksidasie en reduksie(2) [8] Oplossings Meerkeusevrae 1. Katode3 (1) tel TWEE punte in die 2. Positiewe elektrode3 (1) eksamen 3. Elektroliet3 (1) 4. Hierdie stelling is VALS. Hierdie sel skakel elektriese energie om na chemiese energie3 (1) 5. D 3 3 (2) 6. B 3 3 (2) [8] 158 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 5.4 Elektrolitiese selle Anode battery Katode Elektrode word gemaak van onreaktiewe stowwe (platinum, Pt of grafiet, C) en word in dieselfde ioniese oplossing of gesmelte ioniese binding geplaas. Die elektrone vloei in die eksterne stroombaan van die negatiewe pool van die battery na die katode (-) Negatiewe ione (anione) Positiewe ione (katione) beweeg (migreer) na die anode beweeg (migreer) na die katode waar dit geoksideer word. waar dit gereduseer word. a) Elektrolise van gesmelte ioniese bindings: • Die negatiewe ione migreer (beweeg) na die anode waar dit geoksideer word. • Die positiewe ione migreer na die katode waar dit gereduseer word. b) Elektrolise van ioniese bindings: Onthou hierdie reëls. Dit sal jou help om die proses Die anione (negatiewe ione) van die ioniese binding en die te verstaan wat binne die hidroksielione (OH–) van die water migreer na die anode (positiewe elektrolitiese sel plaasvind. elektrode). Die anione van die ioniese binding kompeteer met die hidroksiedione (OH–) van die oplossing, om geoksideer te word. Reëls: As die ioniese binding die volgende bevat: • haliedione (Cℓ–; Br– of I–), die haliedioon sal geoksideer word en NIE die hidroksiedioon nie. Die produk sal dus die ooreenstemmende halogeen wees. • sulfaat (SO42–) of nitraat (NO3–) ione, die hidroksiedioon (OH–) sal geoksideer word om suurstof, O2(g) te produseer. Die katione (positiewe ione) van die ioniese binding en die H+ ione van die water migreer na die katode (negatiewe elektrode). Die katione van die ioniese binding kompeteer met die H+ ione om gereduseer te word. Reëls: As die ioniese binding die volgende bevat: PAY SPECIAL ATTENTION NB NB • katione van metale met ʼn positiewe elektrodepotensiaal, sal hierdie katione gereduseer word om die ooreenstemmende metaal bv. Cu te vorm. Sien die tabel oor elektrodepotensiale Onthou om die lading op die ioon aan te toon wat in die inleiding van hierdie boek gegee word. HINT! • katione van metale met ʼn negatiewe elektrodepotensiaal, hint (bv. Zn2+), sal die H+ ione gereduseer word om waterstof H2(g) te vorm. Sien die tabel oor elektrodepotensiale wat in hierdie boek gegee word. e.g. EG - worked examples exams © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 159 Mind the Gap Chemie

HINT! 5 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples , 1. Verduidelik hoe die elektrolise van n koper (II) chloriedoplossing CuCℓ2(aq) exams plaasvind. Oplossing 1. Die anione Cℓ– en OH– migreer na die positiewe anode. Die Cℓ– ione word geoksideer. oksidasiehalfreaksie: 2Cℓ–(aq) → Cℓ2(g) + 2e– activity Die katione (Cu2+ en H+) migreer na die katode. Die Cu2+ ione word ACTIVITIES boy gereduseer. and girl-left and PAY SPECIAL ATTENTIONright of page NB reduksiehalfreaksie: Cu2+(aq) + 2e NB– → Cu(s) activity Die netto reaksie: Cu2+(aq) + 2Cℓ–(aq) → Cu(s) + Cℓ2(g) Die oplossing is aanvanklik blou as gevolg van die teenwoordigheid van die Cu2+ ione, maar namate dit na Cu(s) gereduseer word, word die HINT! oplossing kleurloos en rooi-bruin Cu(s) slaan op die katode neer. wenk comment comment Step by step bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples , 2. Voorspel die produkte van die elektrolise van n koper (II) sulfaatoplossing CuSO4(aq) PAY SPECIAL ATTENTION NB exams NB Oplossing 2. • By die anode: O (g) HINT! 2 •wenk By die katode: Cu(s) activity ACTIVITIES boy and girl-left and bv. Uitgewerkte voorbeeld 3 EG - worked examples right of page activity , 3. Voorspel die produkte van die elektrolise van n sinkchloriedoplossing ZnCℓ2(aq) exams Oplossing comment comment 3. • By die anode: Cℓ2(g) Step by step • By die katode: Zn(s) activity ACTIVITIES boy c) Elektrolise van water: and girl-left and right of page Water is ʼn swak elektroliet (swak elektriese geleier). ʼn Klein activity hoeveelheid verdunde swaelsuur (H2SO4) word by water gevoeg om sy geleidingsvermoë te verhoog. Wanneer ʼn elektriese stroom deur die versuurde water gaan, vind oksidasie- en reduksiereaksies plaas. comment comment Step by step 160 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 By die anode oksidasiehalfreaksie: 2H2O → O2(g) + 4H+ + 4e– E0 = +1,23 V By die katode: reduksiehalfreaksie: 2H+ + 2e– → H2(g) E0 = 0,00 V Die netto reaksie: 2H2O(ℓ) → 2H2(g) + O2(g) 5.5 Toepassing van elektrolise • Elektroplatering • Produksie van chemikalieë bv. chloorgas, waterstofgas en seepsoda (membraansel, chloor-alkali industrie) • Ontginning van metale, bv. aluminium • Raffinering (suiwering) van metale, bv. koper. a) Elektroplatering Elektroplatering is die proses waar ʼn metaallaag oor ʼn voorwerp gesit word deur elektrolitiese reaksies. Die voorwerp wat geëlektroplateer moet word, tree op as die Anode battery Katode katode (reduksie vind (silwer) (metaalvoorwerp) plaas) en word aan die Die positiewe anode negatiewe terminaal van (wat geoksideer is) die elektriese toevoer word gemaak van die gekoppel. metaal wat gebruik word om die voorwerp te bedek, bv. silwer (Ag) By die katode, word die metaalkatione van die oplossing gereduseer Die katione wat by die om die soliede metaal anode geproduseer te vorm wat dan ,n laag word, migreer deur vorm op die voorwerp wat die elektroliet na geëlektroplateer word. die katode toe (die voorwerp wat geëlektroplateer moet Elektrodes word gesuspendeer in ,n bad word). met ,n oplossing (elektroliet) van ,n geskikte sout van die metaal wat veronderstel is om geplatteer te word. Die konsentrasie van die ione in die oplossing bly konstant, aangesien hulle teen dieselfde tempo geproduseer word (deur die oksidasiehalfreaksie by die anode) namate hulle gebruik word (tydens die reduksiehalfreaksie van die katode). Elektroplatering word gebruik om metale te beskerm wat maklik oksideer, deur dit te bedek met ʼn dun laag van ʼn metaal wat nie so maklik oksideer nie, bv. chroom, silwer of goud. ʼn Relatiewe goedkoop metaal word met ʼn duur metaal bedek. Silwer word gebruik om eetgerei te bedek − dit is te duur om ʼn lepel van suiwer silwer te maak, en dit is te swak om te gebruik − terwyl chroom gebruik kan word om motoronderdele soos buffers te bedek. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 161 Mind the Gap Chemie

HINT! 5 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 4 EG - worked examples , n Aantreklike silwervoorkoms kan geskep word deur artefakte (voorwerpe) wat vanexams goedkoper metale, soos nikkel gemaak is, met silwer te elektroplateer. Die , vereenvoudigde diagram hieronder verteenwoordig n opstelling wat gebruik kan word , om n nikkelartefak met silwer te elektroplateer. Elektrode Y activity Elektrode X ACTIVITIES boy and girl-left and Ag+ oplossing right of page activity 1. Watter elektrode (katode of anode) stel die nikkelartefak voor? 2. Noem die metaal wat deur elektrode Y voorgestel word. 3. Skryf die halfreaksie neer wat verantwoordelik is vir die verandering wat by die oppervlak van die artefak plaasvind.comment comment , 4. Gee n rede waarom die Step konsentrasie by step van die elektroliet konstant bly tydens elektroplatering. 5. In die industrie word sommige plastiekartikels soms geëlektroplateer. Verduidelik waarom plastiek met grafiet bedek moet word voor elektroplatering. , , 6. Gee n rede waarom, uit n besigheidsoogpunt, dit nie raadsaam is om platinum met silwer te plateer nie. Oplossings 1. Katode 2. Silwer 3. Ag+ + e– → Ag 4. Die tempo van die oksidasie van silwer by die anode is gelyk aan die tempo van die reduksie van silwerione by die katode. 5. Plastiek is ʼn nie-geleier. Dit moet met ʼn geleidingslaag bedek word sodat dit as die katode kan optree. Grafiet is ʼn geleier. 6. Platinum is duur en is meer duursaam as ander metale. Jy sal normaalweg ʼn goedkoop metaal met ʼn duur, duursame metaal elektroplateer en nie andersom nie. 162 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Aktiwiteit 3 1. WAAR of VALS? Tydens elektroplatering van ʼn staalteelepel met silwer, is die teelepel die katode en die elektroliet is ʼn oplossing van enige geskikte verbinding. [2] Oplossing 1. VALS .3… die elektroliet is ʼn oplossing van ʼn geskikte silwerverbinding. 3 [2] b) Raffinering (suiwering) van koper Koper wat ontgin word, is onsuiwer en die kopererts kan as volg deur middel van elektrolise geraffineer word: Die elektroliet in hierdie elektrolitiese , sel, is n versuurde koper (II) sulfaatoplossing, CuSO4(aq) Onsuiwer koper (staaf/ metaal/erts) wat verbind is aan die positiewe (+) terminale. Die onsuiwer koper word geoksideer (by anodes) om Cu2+ ione te produseer. Suiwer koperkatodes (-) Die massa van elke anode Onsuiwer koperanodes (+) verlaag: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e- koper (II) sulfaatoplossing Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– anodeslyk/onsuiwerhede Suiwer koperstawe word gebruik as die negatiewe katodes. Die Cu2+ ione Onsuiwerhede soos silwer (Ag), goud wat by die anode gevorm word, migreer (Au) en platinum (Pt) wat in die kopererts , na die katodes waar dit tot Cu metaal aangetref word, vorm n slyk wat op die gereduseer word: bodem van die reaksiehouer versamel. - →– Cu(s) Hierdie onsuiwerhede word uit die Cu 2+ Cu2+(aq) + 2e (aq) + 2e → Cu(s) houer verwyder, gesuiwer en verkoop Die massa van elke suiwer koperkatode aangesien dit waardevolle, edele metale verhoog dus. is. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 163 Mind the Gap Chemie

HINT! 5 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 5 EG - worked examples Onsuiwer koper kan gesuiwer word deur die proses van elektrolise. Die vereenvoudigde , exams diagram verteenwoordig n elektrolitiese sel wat gebruik word om koper te suiwer: activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity 1. Definieer die term elektrolise. 2. Watter elektrode, P of Q, bestaan uitcomment comment die onsuiwer koper? Verduidelik hoe jy by jou antwoord uitgekom het. Step by step 3. Skryf die halfreaksies neer wat by elektrode P en Q plaasvind.  4. Tydens suiwering, vorm metale soos silwer en platinum slyk op die bodem van die houer. Verwys na die relatiewe sterktes van reduseermiddels om te verduidelik waarom hierdie twee metale nie ione vorm tydens die suiweringsproses nie. 5. Verduidelik waarom die konsentrasie van die koper (II) sulfaatoplossing konstant bly. Neem aan dat daar slegs onsuiwerhede in die koper en silwer en platinum is. 6. Waarom is die slyk van ekonomiese belang? Oplossings 1. Elektrolise is ʼn proses waartydens elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word. Dit is die proses waarin elektrisiteit gebruik word om ʼn chemiese verandering te laat plaasvind/ bindings in komponente af te breek/te ontbind. 2. P: P is die positiewe elektrode/anode. Die onsuiwer Cu word by die positiewe elektrode/anode geoksideer. 3. P: Anode: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2e– oksidasie onsuiwer Q: Katode: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) reduksie suiwer 4. Platinum en silwer is albei swakker reduseermiddels as koper en sal nie geoksideer word om ione te vorm nie. 5. Die tempo waarteen koper geoksideer word (by die anode) is gelyk aan die tempo waarteen koperione gereduseer word (by die katode). 6. Silwer en platinum is waardevolle en duur metale en kan dus teen ʼn wins verkoop word. 164 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Aktiwiteit 4 Verwys na die diagram in die uitgewerkte voorbeeld op die vorige bladsy. Een van die elektrodes bestaan uit onsuiwer koper en die ander een uit suiwer koper. 1. Watter soort kragbron word gebruik om die reaksie in hierdie sel aan te dryf? Skryf slegs AC of DC.(1) 2. Gee ʼn rede waarom die koper (II) sulfaat in water opgelos word voordat dit in hierdie sel gebruik word.(1) Wanneer ʼn elektriese stroom deur die oplossing beweeg, word elektrode P met koper bedek. 3. Is elektrode P die katode of die anode? Ondersteun jou antwoord deur die halfreaksie te skryf wat by elektrode P plaasvind.(2) 4. Skryf die halfreaksie neer wat by elektrode Q plaasvind.(2) Daar word gevind dat die onsuiwer koperplaat platinum bevat. Die platinum vorm ʼn residu op die bodem van die houer tydens elektrolise. 5. Verwys na die relatiewe sterktes van die reduseermiddels om te verduidelik waarom platinum ʼn residu op die bodem van die houer vorm.(2) 6. Hoe sal die konsentrasie van die koper (II) sulfaatoplossing verander tydens elektrolise? Skryf slegs neer VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE.(3) [11] Oplossings 1. DC 3 (1) 2. Vrye ione moet elektrisiteit gelei. 3 (1) 3. Katode. 3 Cu2+ + 2e– → Cu 3 (2) 4. Cu → Cu2+ + 2e– 3 3 (2) 5. Pt is ʼn swakker reduseermiddel as Cu 3en sal nie oksideer nie. 3 (2) OF Cu is ʼn sterkter reduseermiddel as Pt en sal geoksideer word. 6. Bly dieselfde. 3 Die tempo waarteen Cu by die anode geoksideer word is gelyk aan die tempo waarteen Cu2+(aq) by die katode gereduseer word 3 (3) [11] c) Die ontginning of winning van PAY SPECIAL ATTENTION NB aluminiummetaal uit bauxiet: Aluminium: , n Baie belangrike toepassing • is een van die volopste metale op aarde, tog is dit duur − grootliks as van elektrolise is die winning gevolg van die hoeveelheid elektrisiteit wat nodig is om dit te ontgin. van aluminium. Suid-AfrikaHINT! • het die volgende eienskappe: ʼn lae digtheid; die vermoë om korrosie , te weerstaan; is baie vervormbaar; kan in dun lae uitgerol word; is hint voer bauxiet, in. n aluminiumerts liggewig en is ʼn goeie elektriese geleier. © Departement van Basiese Onderwys 2015 e.g. EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 165 EG - worked examples Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Die proses behels: • Aluminiumoksied (Aℓ2O3) word ontgin uit die bauxiet en word dan verhit. • Die smeltpunt van Aℓ2O3 is hoër as 2 000 °C. Krioliet (Na3AℓF6) word by die erts gevoeg voordat dit verhit word. Krioliet verlaag nie die smeltpunt van Aℓ2O3 nie, maar los dit op. Aℓ2O3 wat opgelos is in ʼn gesmelte krioliet kan maklik geëlektroliseer word. Dit beteken dat minder elektrisiteit nodig is om die aluminium te ontgin, en dus die ontginningskoste verlaag. • Die ione, Aℓ3+ en O2–, word tydens die ontginning gevorm. • Die massa van die anode verlaag dus geleidelik. Die koste om die anode te vervang wanneer dit uitgeput is, dra by tot die hoë koste van die aluminiumontginning. At die By thehoë hightemperature, temperatures, Koolstofelektrodes reageer the O2 die O 2 wat by produced at die theanode geproduseer anode word reacts met with die the koolstofelektrode carbon electrodes omtoCO2 te form vorm CO 2 . C(s) + O2(g) → CO2(g) Die Aℓ3+ ione word by die katode gereduseer om te produseer _ Die TheO2O2– ione wordare ions by die katode at oxidised gereduseer the anodeomtoO2produce (g) te produseer O (g): Alumina + Krioliet 2 2O2– → O2 + 4e– Die gesmelte aluminium sak af tot op die bodem van die reaksiehouer en word nou en Die netto (algehele) reaksie is dan afgetap. • Die ekologiese impak van Aℓ ontginning: Verlies aan landskap weens die grootte van die chemiese aanleg wat benodig word; die afsetting van rooi modder (yster (III) oksied) wat tydens die ontginning van aluminiumoksied uit bauxiet gevorm word, in riviere en mere en grondwater. • Omgewingsimpak van Aℓ ontginning: Koolstofdioksied uit die verbranding van die anode dra by tot die kweekhuiseffek, wat aardverwarming veroorsaak. Fluoor en sy verbindings uit die krioliet tydens die elektroliseproses is giftig. Chemikalieë in die rooi modderdamme dreineer in die grond in en kontamineer die grondwater. Besoedeling wat veroorsaak word deur die kragopwekking (vir die elektrolitiese proses) wat steenkoolvuuraanlegte gebruik, lei tot suurreën en dra by tot die kweekhuiseffek. Geraasbesoedeling van die ontginningsaanleg. 166 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Aktiwiteit 5 Gee EEN woord vir die volgende frase: 1. Die hooferts waaruit aluminium ontgin word. (1) 2. Die naam van die chemiese stof waarin Aℓ2O3 opgelos word om sy smeltpunt tydens die industriële ontginning van aluminium te verlaag.  (1) [2] Oplossing 1. Bauxiet 3 2 Krioliet 3 [2] Aktiwiteit 6 1. In ʼn aluminiumsmelter, word aluminiummetaal uit bauxiet, ʼn gehidrateerde aluminiumoksied, via ʼn elektrolitiese proses ontgin. 1.1 Skryf die energie-omskakeling neer wat in ʼn elektrolitiese sel plaasvind.(2) 1.2 Skryf die vergelyking neer vir die halfreaksie wat verantwoordelik is vir die vorming van aluminiummetaal in ʼn smelter.(2) 1.3  Verduidelik in terme van die relatiewe sterkte van oksideermiddels waarom die elektrolitiese produksie van aluminium meer elektriese energie vereis as dié van yster of koper.(2) 1.4  Noem TWEE voordele wat die gebruik van aluminium bó dié van yster het.  (2) 2. ʼn Groot aluminiumsmelter word beplan vir Koega in die Oos-Kaap. Wanneer dit in gebruik geneem gaan word, sal dit 1 350 MW elektrisiteit of 4% van die land se totale elektriese energie verbruik. Daar word beraam dat 5 200 werksgeleenthede geskep sal word tydens die hooffase van konstruksie. Ongeveer 1 000 werkers sal op ʼn voltydse permanente basis aangestel word, en tussen 200 en 300 voltydse subkontrakteurs sal ook direk by die smelter betrokke wees. (Bron: www.engineeringnews.co.za; www.groundwork.org.za). 2.1 Neem die huidige Suid-Afrikaanse sosio-ekonomiese realiteit in ag en gee EEN rede waarom die aluminiumsmelter: (a) Nie gebou moet word nie(1) (b) Gebou moet word(1) 2.2 Gee EEN rede waarom omgewingsaktiviste die konstruksie van die smelter teenstaan.  (1) [11] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 167 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Oplossings 1.1 Elektriese energie → chemiese energie 3 3 (2) 1.2 Aℓ + 3e → Aℓ 3 3 3+ – (2) 1.3 Aluminium het ʼn laer reduksiepotensiaal (–1,66 V) 3/ Swakker oksideermiddel in vergelyking met dié van yster (–0,44 V) [en koper (+0,34 V)]. Die aluminiumione het dus ʼn groot hoeveelheid energie nodig om gereduseer te word/sal moeiliker reduseer as yster (en koper). 3 (2) 1.4 Dit is baie ligter vir dieselfde sterkte (of sterker vir dieselfde massa). 3 Dit is korrosievry. 3 (2) 2.1 (a) Dit sal ʼn groot hoeveelheid energie verbruik. 3/ (1) Dit sal kragonderbrekings veroorsaak (enige 2). (b) Dit sal werk skep3/Skep buitelandse belegging 3 (1) Dra by tot BBP (enige 3). 3 2.2 Die produksie van die groot hoeveelheid elektrisiteit wat gebruik word verhoog die kweekhuiseffek (of klimaatsverandering) 3 OF Die proses is verantwoordeik vir giftige fluoorafval OF besoedeling. (enige een). (1) [11] 168 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 5.6 Voltaïese (Galvaniese) selle ONTHOU: • , , n Galvaniese of voltaïese sel is n sel waarin chemiese energie spontaan na , elektriese energie omgeskakel word. Ons gebruik dus n chemiese reaksie om elektrisiteit op te wek. bv. standaard AA/penflitsbatterye. In die eksterne stroombaan, die geleier wat die anode en die katode verbind, vloei elektrone vanaf die anode (-) na die katode (+) anode (–) katode (+) soutbrug Oksidasie vind plaas by die Reduksie vind plaas by die anode, in die halfsel wat die katode, in die halfsel wat die sterker reduseermiddel bevat. sterker oksideermiddel bevat. Die twee halfselle word met `n soutbrug verbind wat `n elektroliet bevat (`n oplossing wat elektriese stroom gelei). Die ione in hierdie elektroliet is toeskouerione. Dit beteken dat hulle nie geoksideer en ook nie gereduseer is nie. Daar word na die twee bekers verwys as halfselle. Oorweeg ʼn koper-sinksel: Aangesien die ʼn Strook sinkmetaal word in ʼn sinkioonoplossing geplaas. ʼn Strook oksidasie- en reduksiereaksies koper word in ʼn aparte beker in ʼn waterige koper (II) ioonoplossing in twee verskillende bekers geplaas. Hierdie oplossings is die elektroliete. Aangesien hulle ione bevat plaasvind, verwys ons wat dissosieer wanneer die soute in water opgelos word, is hulle goeie na indirekte of eksterne elektronoordrag. elektriese geleiers. • Die halfreaksies wat in elke halfsel plaasvind: Zn(s) → Zn2+ + 2e– Cu2+ + 2e– → Cu(s) anode (–) katode (+) soutbrug Oksidasie Reduksie ZnSO4(aq) oplossing CuSO4(aq) oplossing bestaan uit Zn2+ + SO42- bestaan uit Cu2+ + SO42- ONTHOU Wanneer redokshalfreaksies geskryf word, moet die korrekte enkelpyltjie gebruik word. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 169 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Zn-halfsel Cu-halfsel Oksidasiehalfreaksie by die anode Reduksiehalfreaksie by die katode wat altyd die negatiewe elektrode is wat altyd die positiewe elektrode is. (e- word afgegee) AL ATTENTION NB Die sterker reduseermiddel word Die sterker oksideermiddel word geoksideer (gee elektrone af) gereduseer (ontvang elektrone) • In redoksreaksies, sukkel Zn(s) → Zn2+ + 2e– Cu2+ + 2e– → Cu(s) die meeste leerders om (lees van regs na links) (lees van links na regs) die verskil te verstaan tussen die naam van die Zn is die sterker reduseermiddel Cu2+ is die sterker oksideermiddel proses, soos oksidasie en Die anode verlaag altyd in massa as Die katode verhoog altyd in massa die stof, byvoorbeeld die die reduseermiddel ʼn vaste stof is as die gereduseerde produk ʼn vaste reduseermiddel. (Die Zn-staaf begin roes). stof is (koper slaan neer op staaf) ed examples • Wees baie versigtig Netto selreaksie: om nie reduksiemiddel • Voeg die twee halfreaksies bymekaar en elimineer die elektrone aan beide te skryf in plaas van kante. reduseermiddel nie. • Indien nodig, vermenigvuldig elke halfreaksie met geskikte koeffisiënte • Jy moet in staat wees om te verseker dat die aantal elektrone wat verloor word, gelyk is aan die om duidelik te onderskei aantal elektrone wat bygekry word. tussen die oksideermiddel Oksidasiehalfreaksie: Zn(s) → Zn2+ + 2e– en die reduseermiddel. Reduksiehalfreaksie: Cu2+ + 2e– → Cu(s) Netto selreaksie: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) ACTIVITIES boy and girl-left and a) Soutbrug - deel van elektrochemiese sel (gewoonlik ʼn buis) wat right of page elektroliet bevat en elektriese kontak tussen twee oplossings verskaf. Die soutbrug: • Voltooi die stroombaan • Hou die twee elektroliete in die twee halfselle apart sodat dit nie PAY SPECIAL ATTENTION NB meng nie.NB • Laat beweging van ione toe tussen die elektroliete, om elektriese p comment comment neutraliteit te verseker, d.i. dit tree op as ʼn ioon-uitruiler. Kaliumchloried is nie geskik , • Bevat ʼn versadigde soutoplossing (nie 1 mol⋅dm–3) nie van óf vir n silwerhalfsel nie, want AgCℓ word gevorm en HINT!hierdie KNO3 óf KCℓ. • Die elektroliet in die soutbrug moet ione bevat wat swak , hint verbinding is onoplosbaar, dus sal n presipitaat vorm. reduseermiddels en swak oksideermiddels is. Dit sal verseker dat hierdie ione nie geoksideer of gereduseer word nie, maar as toeskouerione optree. e.g. EG - worked examples b) Elektroliet: • Die sout van die bindings moet oplosbaar wees. exams • Geskikte oplosbare soute van sink en koper en sinknitraat en AL ATTENTION NB kopernitraat. • Die elektrolietoplossings in hierdie sel is Zn(NO3)2(aq) en Die nitraatsoute van ioniese Cu(NO3)2(aq). bindings is baie geskik as • Namate die Zn(s) na Zn2+(aq) geoksideer word, verhoog die , konsentrasie van die Zn2+ ione in die diagram hierbo. Dit beteken n elektroliet, aangesien die soute oplosbaar activity is in water. dat die Zn-halfsel ʼn positiewe lading sal begin opbou. Aangesien die elektrone slegs wegbeweeg van ʼn negatiewe potensiaal, sal die funksie ACTIVITIES boy van die sel benadeel word. and girl-left and right of page d examples activity 170 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 • Op dieselfde manier as wat die Cu2+ ione na Cu(s) gereduseer word, verlaag die konsentrasie van die Cu2+ ione. Dit lei daartoe dat die koperhalfsel minder positief word. Die elektrone word dus nie so sterk na die katode aangetrek nie en die funksie van die sel sal benadeel word (swakker word). • Die migrasie van die NO3– anione in die soutbrug na die anode (die Zn-halfsel) en van die K+ ione in die soutbrug na die katode (die Cu-halfsel) kanselleer hierdie opbou van ongewenste lading en handhaaf die sel se elektriese neutraliteit. Die sel kan dus voortgaan om behoorlik te funksioneer. c) Elektronstroom: • Elektrone vloei altyd vanaf die anode, deur die eksterne stroombaan, na die katode toe. • In die Cu-/Zn-sel, vloei elektrone dus vanaf die sink (Zn) na die koper (Cu) toe. 5.7 Selnotasie Die struktuur van die galvaniese sel kan ook in simbole voorgestel word. Reëls: • Begin altyd met die anode aan die linkerkant en die katode aan die regterkant. • Gebruik ʼn / om die anode of katode van sy elektroliet te skei. • Stel die soutbrug met die simbool // voor. • Onaktiewe elektrodes (gewoonlik Pt of C) en fases word gewoonlik ingesluit: Zn(s) / Zn2+(aq) // Cu2+(aq) / Cu(s) elektrode / elektroliet // elektroliet / elektrode anode (–) soutbrug katode (+) bv. Pt/reduseermiddel/geoksideerde spesie//oksideermiddel/ gereduseerde spesie/Pt Pt / Cℓ–(aq) / Cℓ2(g) // F2(g) / F–(aq) / Pt © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 171 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Aktiwiteit 7 Gee EEN woord vir die volgende frase: 1. Die elektrode in ʼn galvaniese sel waar reduksie plaasvind.(1) 2. Die komponent van ʼn galvaniese sel wat die beweging van ione tussen die halfselle in staat stel.(1) 3. Watter stelling is KORREK vir ʼn Zn-Cu galvaniese sel wat onder standaardkondisies optree? (Standaardkondisies word in die tabelle aan die begin van hierdie boek gedefinieer) A Die konsentrasie van die Zn2+ ione in die sinkhalfsel verlaag geleidelik. B Die konsentrasie van die Cu2+ ione in die koperhalfsel verhoog geleidelik. C Negatiewe ione migreer van die sinkhalfsel na die koperhalfsel. D Die intensiteit van die kleur van die elektroliet in die koperhalfsel verlaag geleidelik.(2) 4. Die reaksies hieronder vind in twee verskillende elektrochemiese selle X en Y plaas. Sel X: CuCℓ2(aq) → Cu(s) + Cℓ2(g) Sel Y: Zn(s) + CuSO4(aq) → Cu(s) + ZnSO4(aq) Watter EEN van die volgende is ʼn korrekte beskrywing van die stof wat by die KATODE van elkeen van hierdie selle vorm? Sel X Sel Y A Cℓ2(g) Cu(s) B Cu(s) Cu(s) C Cℓ2(g) ZnSO4(aq) D Cu(s) ZnSO4(aq) (2) 5. Watter een van die volgende stellings betreffende ʼn koper-silwer galvaniese sel is WAAR? A Silwer word by die anode gevorm B Koper word by die anode gevorm C Silwer word by die katode gevorm D Koper word by die katode gevorm (2) [8] Oplossings 1. Katode 3 (1) 2. Soutbrug 3 (1) 3. D 33 (2) 4. B 33 (2) 5. C 33 (2) [8] 172 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 5.8 Standaardelektrodepotensiale PAY SPECIAL ATTENTION Die Reaktiwiteitreeks is ʼn lys stowwe wat gerangskik word in volgorde van NB hulle vermoë om as reduseermiddels of as oksideermiddels op te tree. Jy sal sien dat alle ioniese Die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale lys die standaardelek- bindings, byvoorbeeld, trodepotensiale (E0 waardes) vir verskeie bindings. Daar is twee tabelle, H2SO4, HNO3 en HCℓ in ione HINT! hulle is soortgelyk, maar die inskrywings word in teenoorgestelde rigtings hint gedissosieer (ontbind) moet gerangskik. word, voordat ons die inligting in die Tabel van Standaard • Die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale kan gebruik word om: Reduksiepotensiale kan • oksideer- en reduseermiddels te identifiseer • gebalanseerde redoksreaksievergelykings te skryf e.g. gebruik. EG - worked examples • te voorspel of ʼn redoksreaksie spontaan gaan plaasvind of nie Die tabelle • die emk van ʼn voltaïese sel te bereken deur een van die word in die eksamen volgende formules te gebruik: gegee en HOEF NIE exams gememoriseer te word nie. E0sel = E0katode – E0anode OF E0sel = E0oksideermiddel – E0reduseermiddel ONTHOU Die formule moet sonder enige activity Standaard Reduksiepotensiale Halfreaksies E0(V) afkorting in die subskrif geskryf ACTIVITI and girl- word. right of p activity Toenemende oksideringsvermoë Toenemende reduksievermoë PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Step by step com Verdere inligting word bespreek op die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale (hier HINT! aangetoon sodat jy weet na watter tabel jy hint moet soek). Die tabel word aan die begin van hierdie boek gegee. Bv. Sterker reduseermiddels vervang swakker reduseermiddels, en onthou om e.g. EG - worked examples altyd met die oksidasiehalfreaksie te begin. Lees asseblief nou daardie inligting. exams activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page activity © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 173 Mind the Gap Chemie Step by step comment comment

HINT! 5 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 6 EG - worked examples , , , n Stukkie sinkmetaal (Zn) word in n beker geplaas wat koper (II) sulfaatoplossing bevat en n , exams stukkie kopermetaal (Cu) word in n beker met sink (II) sulfaatoplossing geplaas. 1. Voorspel watter redoksreaksie spontaan sal plaasvind. 2. Motiveer jou antwoord. 3. Skryf die oksidasiehalfreaksie, die reduksiehalfreaksie en die netto selreaksie vir die spontane redoksreaksie neer. activity Oplossings ACTIVITIES boy 1. Zn word geoksideer na Zn and en Cu word geoksideer na Cu. Die 2+girl-left and 2+ right of page redoksreaksie in die beker met die stukkie sink (Zn) en die koper (II) activity met Cu2+ ione is spontaan. sulfaatoplossing 2. Zn is ʼn sterker reduseermiddel as Cu (verwys na reduseervermoë op die tabel), d.i. Zn sal makliker oksideer as Cu en Cu is ʼn sterker oksideermiddel as Zn2+ (verwys na die oksidasievermoë op die tabel) d.i. Cu2+ sal makliker gereduseer comment word as Zn2+. Daarom sal Zn die Cu uit comment CuSO4 (aq) PAY verplaas. SPECIAL ATTENTION NB 3. oksidasiehalfreaksie Step by step Zn(s) NB → Zn2+(aq) + 2e– reduksiehalfreaksie: Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) algehele of netto ioniese reaksie is: HINT! Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s) wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 7 EG - worked examples 1. Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale om te bepaal of Ag die Zn2+ ione exams spontaan uit `n sinksulfaat (ZnSO4) oplossing sal verplaas. Motiveer jou antwoord. 2. Skryf die oksidasiehalfreaksie, die reduksiehalfreaksie en die netto ioniese reaksie neer wat plaasvind wanneer `n stuk koper (Cu) in `n silwernitraat (AgNO3) oplossing gedoop word. Oplossings 1. Nee, die reaksie sal nie plaasvind nie. activity Ag is ʼn swakker reduseermiddel as Zn, daarom sal dit nie die ACTIVITIES boy Zn uit die sinksulfaatoplossing kan verplaas nie. and girl-left and right of page 2. oksidasiehalfreaksie: Cu → Cu2+ + 2e– activity reduksiehalfreaksie : Ag+ + e– → Ag+ Vermenigvuldig hierdie reaksie met 2, sodat die aantal elektrone wat deur die koperatome vrygestel word gelyk is aan die aantal elektrone wat bygekry is. comment comment Step by step 2Ag+ + 2e– → 2Ag+ Netto ioniese reaksie: Cu + 2Ag+ → Cu2+ + 2Ag+ 174 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Aktiwiteit 8 1. Watter een van die volgende oplossings kan in ʼn aluminiumhouer gestoor word? (Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale) A CuSO4(aq) B ZnSO4(aq) C NaCℓ(aq) D Pb(NO3)2(aq)(2) [2] Oplossing 1. C 33 [2] Aktiwiteit 9 Die galvaniese sel wat in die diagram voorgestel word, bestaan uit ʼn Mg elektrode wat in ʼn Mg(NO3)2 oplossing gedoop is, en ʼn Pb elektrode wat in ʼn Pb(NO3)2 oplossing gedoop is. Neem aan dat die sel onder standaardkondisies funksioneer. Halfsel A Halfsel B 1. Gee TWEE standaardkondisies waaronder hierdie sel funksioneer.(2) 2. Skryf die halfreaksie neer wat in halfsel A plaasvind. (2) 3. Skryf die selnotasie vir hierdie sel neer. (2) 4. Bereken die emk van hierdie sel. (3) 5. Hoe sal elkeen van die volgende veranderinge die waarde beïnvloed van die sel se emk wat in VRAAG 2.4 bereken is? Skryf slegs neer VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE. 5.1 ʼn Verhoging in [Mg2+(aq)](1) 5.2 ʼn Verhoging in [Pb2+(aq)](1) 6. In watter rigting, vanaf halfsel A tot B of vanaf halfsel B tot A, beweeg katione binne die soutbrug om elektriese neutraliteit te handhaaf. Verduidelik hoe jy by jou antwoord uitgekom het. (3) [14] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 175 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Oplossings 1. Temperatuur : 298 K (25 °C) 33 (2) 2. Mg(s) → Mg2+(aq) +2e– 33 (2) 3. Mg(s)/Mg2+(1 mol·dm–3) 3// Pb2+(aq)(1 mol·dm–3)/Pb(s) 3 (2) 4. E0sel = E0katode – E0anode 3 = –0,13 – (–2,36) 3 = 2,23 V 3 (3) 5. 5.1 VERLAAG 3 (1) 5.2 VERHOOG 3 (1) 6. Halfsel A tot halfsel B 3 Konsentrasie van positiewe ione/katione 3/ Pb2+ ione verlaag in halfsel B 3 OF Konsentrasie van positiewe ione/katione/Mg2+ ione verhoog in halfsel A Om ʼn opbou van positiewe ione in halfsel A en negatiewe ione in halfsel B te voorkom/vir elektriese neutraliteit Positiewe ione migreer vanaf/deur die soutbrug. (3) [14] Aktiwiteit 10 Leerders voer ʼn ondersoek uit om te bepaal watter kombinasie van twee halfselle sal die grootste emk onder standaardkondisies verskaf. Drie halfselle, voorgestel as A, B en C in die tabel hieronder, is beskikbaar. Halfsel A Halfsel B Halfsel C Mg/Mg2+ Pb/Pb2+ Aℓ/Aℓ3+ Die leerders stel galvaniese selle met verskillende kombinasies van die twee bogenoemde halfselle op. 1. Skryf die standaardkondisies neer waaronder hierdie selle funksioneer.(2) 2. Skryf die afhanklike veranderlike in hierdie ondersoek neer. As jy nie kan onthou wat die afhanklike (en onafhanklike) veranderlike is nie, verwys na die inleiding aan die begin van hierdie boek. (1) 3. Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale om te bepaal watter een van die drie halfselle (A, B of C) die volgende bevat: 3.1 Sterkste reduseermiddel(1) 3.2 Sterkste oksideermiddel(1) 176 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 4. Sonder enige berekeninge, skryf die kombinasie van twee halfselle neer wat die hoogste emk sal produseer. Skryf slegs AB, BC of AC neer.(1) 5. Een groep leerders stel ʼn galvaniese sel op met halfselle A en B, soos hieronder aangetoon. X is een van die komponente van die galvaniese sel. Halfsel A Halfsel B 5.1 Skryf die NAAM of SIMBOOL van die stof neer wat as die anode in hierdie sel sal optree. Gee ʼn rede vir die antwoord.(2) 5.2 Bereken die aanvanklike emk van hierdie sel.(3) 5.3 Hoe sal ʼn verhoging in die konsentrasie van die elektroliet in halfsel B die aanvanklike emk van hierdie sel beïnvloed? Skryf slegs VERHOOG, VERLAAG of BLY DIESELFDE (1) 5.4 Verduidelik kortliks hoe komponent X elektriese neutraliteit verseker terwyl die sel funksioneer.(1) [13] Oplossings 1. Temperatuur 25 °C /298 K 3 Konsentrasie van elektroliete = 1 mol·dm–3 3 (2) 2. emk/potensiaalverskil 3 (1) 3.1 Halfsel A 3 (1) 3.2 Halfsel B 3 (1) 4. Kombinasie AB 3 (1) 5.1 Magnesium/Mg. 3Word geoksideer/verloor elektrone/ verhoging in oksidasiegetal/sterkter reduseermiddel 3 (2) 5.2 E sel = E katode – E anode 3 0 0 0 = – 0,13 – (–2,36) 3 = 2,23 V 3 (3) 5.3 Verhoog 3 (1) 5.4 Laat die migrasie van positiewe ione tot die katode halfsel toe 3 (1) OF Laat die migrasie van negatiewe ione na die anode-halfsel toe [13] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 177 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid 5.9 Die standaard waterstofelektrode Die waterstofgas/hidroniumioonelektrode is as standaardhalfsel gekies H2 (g) by 101,3 kPa `n Glasbuis waardeur waterstofgas oor `n platinumelektrode geborrel word. Waterstof word op die oppervlak van die platinum geabsorbeer om dit in staat te stel om met hierdie oplossing te reageer. Die hele elektrode word in `n suuroplossing gedompel (H+ ione). Die potensiaal van enige elektrode (E0) relatief tot Aktiwiteit 11 die standaardhalfsel kan gemeet word deur dit met hierdie standaardhalfsel te verbind as 1. Wat is die verwysingselektrode in die diagram hierbo?  (1) ʼn voltaïese sel. Die lesing op die 2. WAAR of VALS? ʼn Standaardsel met ʼn negatiewe emk kan nie as ʼn voltmeter word aan die ander galvaniese sel gebruik word nie. (2) halfsel toegeken. 3. WAAR of VALS? Die standaardkondisies wat gebruik word om standaardelektrodepotensiale te meet is: ʼn Temperatuur van 273 K, ʼn konsentrasie van 1 mol·dm–3, en ʼn druk van 101,3 kPa. (2) 4. Watter EEN van die volgende houers kan gebruik word om yster (II) sulfaatoplossing te stoor? A Aℓ B Mg C Ni D Zn(2) [7] Oplossings 1. Waterstofhalfsel 3 (1) 2. WAAR 33 (2) 3. VALS. 3 ʼn Temperatuur van 298 K (25 °C) − die vraag gee die PAY SPECIAL ATTENTION temperatuur verkeerd.3 (2) NB NB 4. C 33 (2) [7] `n Halfselpotensiaal van 0,00 V is aan die standaardwaterstofelektrode HINT! hint toegeken. Die halfselpotensiaalwaardes word aan die regterkant van die tabel gegee. e.g. EG - worked examples 178 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015 exams  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 a) Om die standaardelektrodepotensiaal van die koperhalfsel te bepaal Voltmeterlesing = 0,34 V Elektrone vloei vanaf H2(g), Pt(s) elektrode na die Cu elektrode anode katode (–) (+) H2 → 2 H+ + e– Cu2+ + 2e– → Cu KNO3 (aq) H2 (g) by by 101,3 kPa soutbrug Die standaardelektrodepotensiaal (E0) van die Cu2+ / Cu halfsel is Die standaardelektrodepotensiaal gelyk aan +0,34 V (E0) van die H2 / H+ halfsel is gelyk aan +0,00V elektroliet (Cu2+) (1 mol.dm–3 Netto selreaksie: Selnotasie: b) Om die standaardelektrodepotensiaal van die sinkhalfsel te bepaal Elektrone vloei vanaf Zn(s) na die Voltmeterlesing = 0,76 V H2(g), Pt(s) elektrode. katode anode (+) (–) 2 H + e– → H2 + Zn + 2e– → Zn 2+ KNO3 (aq) H2 (g) by by 101,3 kPa Die standaardelektrodepotensiaal soutbrug (E0) van die Zn2+ / Zn halfsel is gelyk aan –0,76V Die standaardelektrodepotensiaal (E0) van die H2 / H+ halfsel is gelyk aan +0,00V elektroliet elektroliet (Zn2+) (1 mol.dm–3 Netto selreaksie: Selnotasie: © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 179 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid , 5.10 Die emk van n NB elektrochemiese NBsel PAY SPECIAL ATTENTION • ʼn Voltmeter wat verbind is aan die sink/kopersel het ʼn lesing van 1,1 V. Dit gee die verskil tussen die elektriese potensiale van die twee aparte elektrodes. HINT! • Daar kan ook na hierdie lesing van 1,1 V verwys word as die wenk potensiaalverskil of selpotensiaal of emk van die sel. AL ATTENTION NB bv. Uitgewerkte voorbeeld 8 EG - worked examples Gebruik altyd die waardes Gebruik die Cu/Zn sel as `n voorbeeld: presies soos dit op die tabel exams E0sel = E0katode – E0anode staan; moenie dit afrond nie. = +0,34 – (–0,76) = +0,34 + 0,76 = +1,1 V ed examples Nou weet jy • Die selpotensiaal (stroomspanning) is nie afhanklik van die reaksie- waarom stroomspanning oppervlakte van die elektrode nie. potensiaalverskil genoem activity • Hoe groter die reaksie-oppervlakte van die elektrode, hoe groter is word. ACTIVITIES boy die stroom wat deur die seland girl-left opgewek and word. • Oor die algemeen verhoog right dieofselpotensiaal page effens met ʼn verhoging activity in temperatuur. • Die reaksie in die sel bereik ewewig wanneer die sel heeltemal ontlaai (dood of pap) is. Dit beteken gewoonlik dat die konsentrasie van die katione in die reduksiehalfsel (d.i. by die katode) tot nul verlaag. comment comment Gebruik die Tabel van Step Standaard by step Reduksiepotensiale om te voorspel of ʼn ACTIVITIES boy and girl-left and redoksreaksie spontaan sal wees of nie: right of page • Neem aan dat die reaksie sal plaasvind soos dit in die vraag voorgestel is. • Identifiseer die reduseermiddel en die oksideermiddel volgens die gegewe vergelyking. • Bereken die selpotensiaal vir hierdie reaksie. comment • As die selpotensiaal positief is, sal die reaksie spontaan wees, d.i. dit p comment sal plaasvind sonder die byvoeging van enige vorm van energie. As dit negatief is, sal die reaksie nie spontaan plaasvind nie. • As die twee halfreaksies baie naby mekaar op die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale lê, kan die verhitting van die reaksiemengsel genoeg addisionele energie voorsien vir die reaksie om plaas te vind. Stappe Stap 1. Gebruik die Reduksiepotensiale om te bepaal of ʼn reaksie spontaan sal plaasvind. Stap 2. As die berekende selpotensiaal ʼn positiewe waarde het sal die redoksreaksie spontaan plaasvind. 180 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 PAY SPECIAL ATTENTION NB NB H2S → S + 2H+ + 2e– OF HINT! S + 2H+ + 2e– ← H2S hintkorrekte manier om `n halfreaksie te skryf Is die enigste • Neem kennis hoe die rigting van die enkelpyltjie verander, afhangende of die reaksie `n oksidasie- of reduksiehalfreaksie is. e.g. EG - worked examples • Moet asseblief NIE die dubbelpyltjie in die halfreaksie gebruik nie. • Onthou altyd om die ladings op die ione in die halfselreaksies in te sluit. exams AL ATTENTION NB Wanneer jy die relatiewe sterkte van oksideer- en reduseermiddels moet verduidelik, skryf die verduidelikings as volg: • Cu is `n sterker oksideermiddel as Mg. MOENIE die posisie van `n stof met activity betrekking tot sy posisie in die Reduksietabel gee nie (bv. Cu lê bo Mg) ACTIVITIES boy and girl-left and • MOENIE slegs die relatiewe sterkte metright betrekking of page tot die relatiewe reaktiwiteit gee nie, byvoorbeeld, Mg is meer reaktief as Cu. Jou korrekte activity ed examples antwoord moet as volg wees: Mg is `n sterkter reduseermiddel as Cu en daarom sal Mg in staat wees om Cu2+ ione na Cu te reduseer. OF PAY SPECIAL ATTENTION NB Verduidelik Step by step die relatiewe commentNB comment sterkte van die oksideer- en reduseermiddels met betrekking tot hulle relatiewe sterkte as elektron-ontvanger en -skenker. Mg is `n sterker reduseermiddel as Cu want Cu het `n sterkter geneigdheid om elektrone te aanvaar as Mg. OF Mg het `n sterkter geneigdheid om HINT! elektrone aan Cu te skenk as wat Cu het om elektrone aan Mg te skenk. wenk ACTIVITIES boy and girl-left and bv. right of page Uitgewerkte voorbeeld 9 EG - worked examples Batterye bestaan uit een of meer galvaniese selle. `n Galvaniese sel is `n kombinasie van exams twee halfselle. John wil bepaal watter een van Opsie A of B, wat hieronder aangetoon word, gebruik kan word om `n galvaniese sel met die hoogste potensiaalverskil op te stel. p comment comment Opsie Kombinasie van halfselle A Ag(s) in AgNO3(aq) & Ni(s) in Ni(NO3)2(aq) B Mg(s) in Mg(NO3)2(aq) & Ag(s) in AgNO3(aq) activity ACTIVITIES boy 1. Teken `n volledig benoemde diagram van and and girl-left die galvaniese sel wat John kan gebruik right of page om die potensiaalverskil vir die sel in Opsie B te meet. Gebruik `n positiewe (+) en activity negatiewe (-) teken om die positiewe en negatiewe elektrodes onderskeidelik aan te dui. © Departement van Basiese Onderwys 2015 comment comment EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 181 Mind the Gap Chemie Step by step

5 Eenheid , 2. Skryf die oksidasie- en reduksiehalfreaksies asook n gebalanseerde chemiese vergelyking neer, uitsluitend die toeskouerione, vir die netto (algehele) selreaksie vir die galvaniese sel in Opsie B. 3. Bereken die aanvanklike potensiaalverskil wat onder standaardkondisies verkry kan word vir die galvaniese sel in Opsie B. 4. Noem TWEE standaardkondisies waaraan John moet voldoen tydens die eksperiment, om te verseker dat die gemete potensiaalverskil dieselfde is as die berekende potensiaalverskil. 5. Skryf die selnotasie vir die galvaniese sel in Opsie A neer. 6. Sonder om enige berekeninge te doen, bepaal watter een van Opsie A of Opsie B die galvaniese sel met die hoogste potensiaalverskil sal gee. Verwys na die relatiewe sterktes van die twee reduseermiddels, asook na die twee oksideermiddels wat betrokke is, om jou antwoord te verduidelik. 7. Hoe sal elkeen van die volgende veranderinge die waarde beïnvloed van die sel se emk wat in Vraag 3 bereken is? , 7.1 n Verhoging in [Mg2+(aq)]. , 7.2 n Verhoging in [Ag+(aq)]. 8. In watter rigting, vanaf halfsel Mg2+ / Mg tot Ag + / Ag, of vanaf halfsel Ag + / Ag tot Mg2+ / Mg, beweeg katione binne die soutbrug om elektriese neutraliteit te handhaaf? Verduidelik hoe jy by jou antwoord uitgekom het. 9. Gee twee funksies van die soutbrug. 10. Noem die katode en die anode vir die galvaniese sel in opsie B. , 11. Watter elektrode sal n verhoging in massa vir die galvaniese sel in opsie B aantoon? 12. Gedistilleerde water word by die Ag+ oplossing vir die galvaniese sel in Opsie B gevoeg. Hoe sal die emk van die sel beïnvloed word? Verduidelik jou antwoord. 13. Oorweeg die galvaniese sel in Opsie B. As 0,6 mol elektrone vanaf die anode na die katode vloei, wat sal die verlaging in massa van die anode wees? , 14. n 2 V-gloeilamp word aan die sel in Opsie B in plaas van die voltmeter verbind. Sal die gloeilamp brand? Regverdig jou antwoord. 15. Oorweeg die galvaniese sel in Opsie B. Daar word waargeneem dat die lesing op die , voltmeter na n ruk daal na nul. Ons sê die sel is “pap” of “dood”. Verduidelik hierdie waarneming in terme van die konsentrasies van die oplossings in die sel. 16. Gee twee gebruike van galvaniese selle. Oplossings 1. sout- Mg (s) brug Ag (s) Mg (–) KNO3(aq) Mg (+) – Anode + katode Cathode Mg(NO3)2(aq) Ag(NO3)(aq) 2. oksidasie: Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– reduksie: Ag+(aq) + e– → Ag(s) netto reaksie: Mg(s) + 2Ag+(aq) → Mg2+(aq) + 2 Ag(s) 182 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 3. E0sel = E0katode – E0anode = 0,80 – (–2,36) = 3,16 V 4. Verseker ʼn temperatuur van 25 °C en Mg2+, Ni2+ en Ag+ oplossings van konsentrasie 1 mol·dm3. 5. Ni(s) / Ni2+(aq) (1 mol·dm–3) // Ag(s)+(aq) (1 mol·dm–3) /Ag(s) 6. Opsie B. Die reaksie wat lei tot die hoogste emk (of potensiaalverskil) sal tussen die sterkste reduseermiddel (Mg) en die sterkste oksideermiddel (Ag+) wees. 7. ʼn Verhoging in die tempo van die voorwaartse reaksie sal die emk van ʼn galvaniese sel verhoog. 7.1 verlaag; die terugwaartse reaksie word begunstig 7.2 verhoog; die voorwaartse reaksie word begunstig 8. Halfsel Mg2+ / Mg na Ag + / Ag Konsentrasie van positiewe ione of katione; [Ag+] ione verlaag in halfsel Ag + / Ag, OF Konsentrasie van positiewe ione of katione; [Mg2+] ione verhoog in halfsel Mg2+ / Mg. Om ʼn opbouing van positiewe ione in halfsel Mg2+ / Mg en negatiewe ione in halfsel Ag+ / Ag te voorkom. Vir elektriese neutraliteit, migreer positiewe ione vanaf/deur die soutbrug na die katode toe. 9. Enige twee: Dit voltooi die stroombaan. Dit verseker elektriese neutraliteit deur die migrasie van ione deur die soutbrug toe te laat. Dit skei die elektroliete. 10. katode = Ag anode = Mg 11. katode = Ag 12. Deur water by die oplossing te voeg, sal die [Ag+] verlaag. Dus word die terugwaartse reaksie begunstig en emk verlaag. 13. Mg(s) → Mg2+(aq) + 2e– (anode) Uit die gebalanseerde vergelyking 1 mol Mg → 2 mol e– dus 0,3 mol Mg → 0,6 mol e– m __ n = ​ M ​ m = n × M molêre massa (M) van Mg = 24 g·mol–1 m = 0,3 × 24 = 7,2 g molêre verlies 7,2 g 14. Die gloeilamp sal brand, aangesien die emk van die sel 3,16 V is wat meer is as die vereiste 2 V. 15. Terwyl die sel funksioneer, verlaag die konsentrasie van die katione in die reduksiehalfsel Ag+(aq). Terselfdertyd verhoog die konsentrasie van die katione in die oksidasiehalfsel Mg2+(aq). Die resultaat is ʼn geleidelike verlaging in die selpotensiaal totdat daar geen verdere verandering in die konsentrasie is nie en ewewig bereik is, en die selpotensiaal sal nul wees. 16. Enige twee: Flitsselle, karbatterye, batterye in speelgoed en klein toestelle soos afstandbeheerders. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 183 Mind the Gap Chemie

HINT! 5 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 10 EG - worked examples , Roes is n ongewenste redoksreaksie. Yster roes wanneer dit aan suurstof en vog exams word. Die ongebalanseerde ioniese vergelyking vir een reaksie wat tydens blootgestel roes plaasvind word hieronder voorgestel. Fe(s) + O2(g) + H2O(ℓ) → Fe2+(aq) + OH–(aq) Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale om die volgende vrae vir hierdie reaksie te beantwoord: activityen reduksiehalfreaksies neer. 1. Skyf die oksidasie- 2. Skryf die NAAM van die stof neer wat gereduseer word. ACTIVITIES boy , and girl-left and 3. Doen n berekening om te bevestigrightdat hierdie reaksie spontaan is of page activity Oplossing 1. oksidasie: Fe → Fe2+ + 2e– reduksie: 2H2O + O2 + 4e– → 4OH– 2. suurstof PAY SPECIAL ATTENTION comment comment NB NB 3. oksidasie: Fe → Fe 2+ + 2e– Step by step E0anode = –0,44 V reduksie: 2H2O + O2 + 4e– → 4OH– E0katode = 0,40 V E0sel = E0katode – E0anode = 0,4 – (–0,44) = 0,84 V Want E0sel isHINT! positief, die reaksie is spontaan. wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 11 EG - worked examples Magnesium word gebruik om ondergrondse ysterpype teen roes te beskerm (katodiese , , exams Die diagram hier toon n ysterpyp wat aan n magnesiumstaaf verbind is. beskerming). Grondvlak Verbindingsdraad Ysterpyp activity Magnesiumstaaf Vogtige grond ACTIVITIES boy and girl-left and right of page 1. Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale om te verduidelik waarom magnesiumactivity , gebruik kan word om n ysterpyp teen roes te beskerm. , 2. Die ysterpyp in kontak met die magnesiumstaaf vorm n elektrochemiese sel. Wat dien as die soutbrug van hierdie sel? , , 3. Gee n rede waarom die magnesiumstaaf na n ruk vervang moet word. , comment comment 4. Skryf n halfreaksie neer om jou antwoord op Vraag 3 te staaf. Step by step 5. Noem TWEE ander metodes wat gebruik kan word om ysterpype teen roes te beskerm. 6. Noem EEN voordeel en EEN nadeel om plastiekpype in plaas van ysterpype te gebruik. 184 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Oplossings 1. Mg is ʼn sterker reduseermiddel (as Fe) en sal makliker geoksideer word as Fe wat ʼn swakker reduseermiddel is. 2. Die soute wat in die vogtige grond opgelos is. 3. Mg word voortdurend geoksideer na Mg2+ en daarom verlaag sy massa, d.i. dit word opgebruik. 4. Mg → Mg2+ + 2e– 5. Enige twee: Verf; elektroplatering bv. galvanisering; olie of waterdigting; plastiekbedekking 6. Voordele: Plastiek is goedkoper; plastiek roes nie. Nadele: Plastiek is nie bioafbreekbaar nie; plastiek is nie so sterk soos yster nie. Aktiwiteit 12 Gee EEN woord vir die volgende frase: 1. Die proses wat in ʼn sel plaasvind wanneer ʼn elektriese stroom deur sy elektroliet gaan, lei tot chemiese reaksies by sy elektrodes. (1) 2. WAAR of VALS? ʼn Battery gemerk as 3 000 mA·h kan ʼn stroom van 500 mA vir 6 ure lewer. (2) [3] Oplossings 1. Elektrolise 3 (1) 2. Waar. 33 (2) [3] Aktiwiteit 13 1. Die mees algemene vulsel vir tandbederf is “tandamalgaam” − ʼn vaste stof van tin en silwer in kwik. As jy op ʼn stukkie aluminiumfoelie byt wat in kontak is met ʼn tandvulsel in jou mond, sal jy ʼn pynlike sensasie voel want A die aluminiumfoelie is hard B ʼn tydelike galvaniese sel is opgestel terwyl die aluminium en die vulsel gekoppel het C elektrone word na die aluminium oorgedra D ʼn tydelike elektrolitiese sel is opgestel terwyl die aluminium en vulsel in kontak is. (2) 2. Watter een van die volgende kan as ʼn redoksreaksie geklassifiseer word? A NH3(g)+ HNO3(g) →NH4NO3(s) B FeS(aq)+ 2HCℓ(aq) → FeCℓ2(aq) + H2S(g) C Aℓ(s) + Cℓ2(g) →AℓCℓ3(s) D Mg(NO3)2(s) → Mg2+(aq) + 2NO3–(aq) [met H2O katalisator] (2) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 185 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid 3. ʼn Silwer (Ag) lepel word in ʼn beker met kopernitraat, Cu(NO3)2, gelos. Wat sal na ʼn ruk waargeneem word? A Die lepel sal met ʼn dun lagie koper bedek word. B Die nitraat sal NO2 gas vorm en koper sal in die beker vorm. C Die lepel sal begin erodeer en sy massa sal verlaag. D Daar sal geen reaksie wees nie.  (2) [6] Oplossings 1. B. 33 (2) 2. C. 33 (2) 3. D. 33 (2) [6] Aktiwiteit 14 1. ʼn Groep leerders stel ʼn elektrochemiese sel op met lood- en koperhalfselle. 1.1 Watter EEN van koper of lood sal die negatiewe elektrode wees? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 1.2 Gebruik die Tabel van Standaard Reduksiepotensiale en skryf die reduksie halfreaksie neer wat in hierdie sel sal plaasvind. (2) 1.3 ʼn 2 V gloeilamp word aan die sel gekoppel. Sal die gloeilamp brand? Regverdig jou antwoord met ʼn berekening. (5) 1.4 ʼn Voltmeter word nou aan die sel gekoppel in plaas van die gloeilamp. Daar word waargeneem dat die lesing op die voltmeter na ʼn ruk tot nul daal. Ons sê die sel is “pap” of “dood”. Verduidelik hierdie waarneming in terme van die konsentrasies van die oplossings in die sel. (3) 2. ʼn Sel soos die een wat hierbo beskryf is, is nie baie nuttig nie. Die beginsel word egter in batterye vir karre, flitse, rekenaars, ensovoorts gebruik. Hierdie batterye word sekondêre selle genoem. Een so battery is ʼn kwiksel. Die halfreaksies wat in hierdie sel plaasvind word hieronder aangetoon. Zn(s) + 2OH–(aq) → ZnO(s) + H2O + 2e–……… (i) HgO(s) + H2O + 2e– → Hg(ℓ) + 2OH–(aq)….….. (ii) 2.1 Skryf die algehele selreaksie neer. (3) 2.2 Waarom hou die gebruik van hierdie battery ʼn omgewingsgevaar in? (1) [16] 186 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Oplossings 1.1 Lood. 3 Sterker reduseermiddel 3 OF Is geoksideer verkieslik (2) 1.2 Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) 33 (2) 1.3 E0sel = E0katode − E0anode 3 = 0,34– (–0,13) 3 = 0,47 V 3 (5) Gloeilamp sal nie brand nie, energie van die sel is nie genoeg nie 3 OF emk van sel is baie minder as 2 V wat nodig is vir die gloeilamp 33 1.4. Terwyl die sel funksioneer, verlaag die konsentrasie van die reagense (Cu2+(aq). Terselfdertyd verhoog die konsentrasie van die produkte (Pb2+(aq). Die resultaat is ʼn geleidelike verlaging in die selpotensiaal totdat daar geen verdere verandering in konsentrasie is nie en ewewig bereik is waar die selpotensiaal nul sal wees. 3 (3) 2.1 Zn(s) + HgO(s) → ZnO(s) + Hg(ℓ) 333 (3) 2.2 Kwik is giftig3 (1) [16] Aktiwiteit 15 Die ontdekking van elektrochemiese selle het ʼn ommekeer in ons lewenswyse veroorsaak. Die diagram hieronder verteenwoordig ʼn elektrochemiese sel. 1. Noem die soort elektrochemiese sel wat chemiese energie na elektriese energie omskakel. (1) 2. As die elektrochemiese sel opgestel is soos geïllustreer, sal daar geen lesing op die voltmeter wees nie. Gee ʼn rede vir hierdie waarneming. (1) 3. Skryf die waarde van die standaard emk van die elektrochemiese sel neer wanneer dit funksioneer. (1) 4. Skryf die voltmeterlesing neer wanneer die netto selreaksie in die bogenoemde elektrochemiese sel ewewig bereik.  (1) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 187 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid 5. Skryf die vergelyking neer vir die reaksie wat by die anode plaasvind.  (1) 6. Nog ʼn elektrochemiese sel word onder standaardkondisies opgestel deur die standaard waterstofhalfsel met ʼn standaard magnesiumhalfsel te vervang. 6.1 Watter elektrode sal ʼn verlaging in massa ondergaan? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (2) 6.2 Bereken die aanvanklike emk van hierdie elektrochemiese sel onder standaardkondisies. (3) 6.3 Na ʼn rukkie verlaag die emk van hierdie elektrochemiese sel. Verduidelik hierdie waarneming deur na die konsentrasie van die elektroliete te verwys. (2) 7. Elektrochemiese selle soos motorkarbatterye met plastiekomhulsels kan die omgewing beskadig as dit nie veilig weggedoen word nie. Stel TWEE maniere voor hoe motorkarbatterye veilig weggedoen kan word. (2) [14] Oplossings 1. Galvaniese/voltaïese sel 3 (1) 2. Onvolledige stroombaan/Geen soutbrug nie 3 (1) 3. 0,76 V 3 (1) 4. Nul 3 (1) 5. Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e– 3 (1) 6.1 Mg. 3 Mg word geoksideer 3 (2) 6.2 E sel = E katode – E anode 3 = 0,76 – (–2,36) 3 = 1,6 V 3 0 0 0 (3) 6.3 Soos die sel funksioneer, verlaag die konsentrasie van die sinkione (reagense) met betrekking tot die standaardkondisies en die konsentrasie magnesiumione (produkte) verhoog met betrekking tot standaardkondisies. Die terugwaartse reaksie begin die voorwaartse reaksie teenstaan en veroorsaak dat die emk verlaag met betrekking tot standaardkondisies.3 (2) 7. Neutraliseer suur voor dit weggedoen word.3 Herwin plastiekomhulsel en loodelektrodes. 3 (2) [14] Aktiwiteit 16 In 1780 het Luigi Galvani ontdek dat wanneer koper en sinkmetaal met mekaar gekoppel word en as elke vrye punt verskillende dele van dieselfde senuwee van ʼn padda se poot op dieselfde tyd raak, trek die padda se poot saam. Hy het dit “dierelektrisiteit” genoem. 1. Verduidelik kortliks wat hierde “dierelektrisiteit” werklik was. (1) Die diagram toon ʼn elektrochemiese sel wat onder standaardkondisies opgestel is deur aluminium (Aℓ) en nikkel (Ni) elektrodes te gebruik. AℓCℓ3(aq) en NiCℓ2(aq) word as die elektroliete gebruik, en ʼn oplossing van natriumnitraat word in die soutbrug gebruik. 188 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 Beantwoord elkeen van die volgende vrae oor hierdie elektrochemiese sel: Metaal X Metaal Y Sout- brug Elektroliet A Elektroliet B 2. Die diagram dui aan dat elektrone vanaf metaal X na metaal Y vloei. Identifiseer: 2.1 Metaal X (1) 2.2 Elektroliet B (1) 3. Wat is die konsentrasie van elektroliet B? (1) 4. Skryf ʼn FORMULE neer van die stof wat na metaal Y in die soutbrug beweeg. (1) 5. Skryf die halfreaksie neer wat by die katode van hierdie sel plaasvind. (2) 6. Bereken die lesing op die voltmeter. (3) 7. Sê wat mettertyd met die konsentrasie van metaalione in die oplossing met elektroliet gebeur. (1) 8. 8.1 Oorweeg weer nommer 7 en dink terug aan jou antwoord. Watter effek het dit op die voltmeterlesing? (1) 8.2 Verduidelik kortliks jou antwoord op 8.1 (2) [14] Oplossings 1. Die chemiese reaksie tussen die sink en die koper het elektriese energie vrygestel. 3 (1) 2.1 Metaal X: Aℓ 3 (1) 2.2 Elektroliet B: NiCℓ2 3 (1) 3. 1 mol·dm–3 3 (1) 4. NO3 3– (1) 5. Ni2++ 2e– → Ni 3 3 (2) 6. E0sel= E0oksideermiddel − E0reduseermiddel3 = –0,25V–(–1,66V) 3 = 1,41 V 3 (3) 7. Verhoog 3 (1) 8.1 Die voltmeterlesing verlaag.3 (1) 8.2 Soos die [Aℓ ] verhoog, 3 word die terugwaartse reaksie in die 3+ AℓAℓ3+ halfsel: Aℓ ⇌ Aℓ3+ +3e– word begunstig.3 (2) OF Die neiging van die netto reaksie Aℓ + Ni2+ → Aℓ3+ + Ni om van links na regs voort te gaan is gereduseer. Dit verlaag die elektrodepotensiaal van hierdie halfsel, en lei tot ʼn laer selpotensiaal. [14] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 189 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Aktiwiteit 17 Tina wil die effek ondersoek van die oppervlakte van die metaalplate wat as elektrodes in ʼn galvaniese sel gebruik is op die emk van die sel. Sy stel die volgende Zn/Pb-sel onder standaardkondisies op en meet die emk. 1. Watter elektrode sal ʼn verhoging in massa aantoon wanneer hierdie sel funksioneer? (1) 2. Skryf die vergelyking neer van die halfreaksie wat by die anode plaasvind. (2) 3. Bereken die emk wat jy sou verwag Tina op die voltmeter kan aflees.  (3) 4. Noem TWEE veranderlikes wat tydens hierdie ondersoek gekontroleer moet word. (2) 5. Tina vervang nou die twee metaalplate met plate met ʼn groter reaksie-oppervlakte en neem weer die lesings. 5.1 Hoe verwag jy sal die nuwe emk met die een wat in Vraag 6.3 bereken is vergelyk? (Skryf net KLEINER AS, GROTER AS of GELYK AAN) (1) 5.2 Verduidelik jou antwoord op Vraag 5.1 (1) 6. Tina koppel nou ʼn weerstand van lae weerstand oor terminaal A en B. Sy sien dat die lesing op die voltmeter onmiddellik daal. 6.1 Gee ʼn rede vir hierdie waarneming. (1) 6.2 Na ʼn ruk sien sy ʼn verdere daling in die lesing op die voltmeter. Gee ʼn rede vir hierdie waarneming. (2) [13] Oplossings 1. Pb 3 (1) 2. Zn → Zn2+ + 2e– 33 (2) 3. E0sel = E0oksideermiddel − E0reduseermiddel 3 = –0,13 – (–0,76) 3 = 0,63 V 3 (3) 190 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 5 4. Temperatuur, 3 (aanvanklike) konsentrasie van elektroliete 3 (2) 5.1 Gelyk aan 3 (1) 5.2 Oppervlakte/grootte van elektrodes het geen effek op die emk van ʼn sel nie. Dit is steeds ʼn standaardsel.3 (1) 6.1 Die sel het interne weerstand 3 (1) 6.2 Die emk verlaag namate die konsentrasie van Pb (aq) 2+ verlaag / Die sel word pap omdat die elektrolietkonsentrasie in die Pb-selle verlaag. (enige 2) [13] Aktiwiteit 18 Elektrolise is ʼn belangrike nywerheidsproses wat gebruik word om bindings af te breek, metale uit hulle erts te ontgin en metale soos goud of koper te suiwer. Die vereenvoudigde diagram hieronder verteenwoordig ʼn elektrolitiese sel wat gebruik word om koper te suiwer. 1. Definieer die term elektrolise (2) 2. Watter elektrode, P of Q, bestaan uit die onsuiwer koper? Verduidelik hoe jy by jou antwoord uitgekom het. (2) 3. Skryf die halfreaksie neer wat by elektrode Q plaasvind. (2) 4. Tydens suiwering vorm metale soos silwer en platinum slyk op die bodem van die houer. Verwys na die relatiewe sterktes van reduseermiddels om te verduidelik waarom hierdie twee metale nie ione vorm tydens die suiweringsproses nie. (2) 5. Verduidelik waarom die konsentrasie van die koper (II) sulfaatoplossing konstant bly. Neem aan dat die enigste onsuiwerhede in die koper silwer en platinum is.  (2) 6. Waarom is die slyk van ekonomiese belang? (1) [11] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE 191 Mind the Gap Chemie

5 Eenheid Oplossings 1. Die proses waarin elektrisiteit gebruik word om ʼn chemiese verandering teweeg te bring/ontbind/breek bindings af in komponente33 (2) OF ʼn Proses waarin elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word. 2. P. 3 P is die positiewe elektrode/anode 3 (2) OF Oksidasie vind by die positiewe elektrode/anode plaas. 3. Cu2+(aq) + 2e– → Cu(s) 33 (2) 4. Pt en Ag is albei swakker reduseermiddels (as koper) en sal nie geoksideer word nie 3 (2) OF Cu is ʼn sterker reduseermiddel (as Pt en Ag) en sal geoksideer word. 5. Die tempo waarteen koper geoksideer word by die anode is gelyk aan die tempo waarteen koperione by die katode gereduseer word. 3 (2) 6. Bevat platinum en silwer wat waardevolle/duur metale is. 3 (1) [11] Hou so aan! 192 EENHEID 5 ELEKTROCHEMIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 6 Die Chloor-alkali- industrie Die chloor-alkali-industrie is ʼn groot wêreldwye multi-miljoen industrie wat bindings produseer wat noodsaaklik is vir menslike bestaan. Die industrie is gebaseer op die elektrolise van natriumchloriedoplossings. 6.1 Opsomming produksie van Ons hoef net die chloorgas elektrolise van ʼn gekonsentreerde oplossing van natriumchloried en die gebruik daarvan in die chloor- alkali-industrie te verstaan. Kom Chloor-alkali- produksie van ons bespreek die membraansel industrie waterstofgas kortliks. produksie van natriumhidroksied Chloor-alkali- industrie produksie word gedoen deur: Membraansel Diafragmasel Kwiksel Die Chloor-alkali-industrie behels die elektrolise van ʼn natriumchloriedoplossing wat die volgende produseer: • chloorgas • waterstofgas en • natriumhidroksied (aq). © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE 193 Mind the Gap Chemie

6 Eenheid 6.2 Definisies en terminologie Die betrokke prosesse is elektrolise, oksidasie en reduksie. Elektrolise: • is ʼn endotermiese reaksie • behels ʼn proses waartydens elektriese energie na chemiese energie omgeskakel word of ʼn chemiese verandering teweegbring • behels ʼn nie-spontane redoksreaksie. Oksidasie: • vind plaas wanneer elektrone afgegee word • by die anode. Reduksie: • vind plaas wanneer elektrone ontvang word • by die katode. Jy moet die volgende kan doen: Terminologie: • Identifiseer die betrokke proses Bytmiddel/bytstof: ʼn Stof wat stowwe (insluitend lewende stowwe) • Gee ʼn beskrywing van waarmee dit in aanraking kom (daaraan raak) beskadig en vernietig. die konsep of term • Gee die korrekte definisie Uitloging: Beweging van ʼn stof (soos NaOH (aq), gifstowwe of kunsmis) • Beskryf die proses en wat deur water afwaarts deur die grond tot in die ondergrondse watertafel chemikalieë wat betrokke/ vervoer word. Die watertafel is die vlak onderkant die grond wat met water geproduseer is • Noem gebruike van die deurweek is. produkte Koolstofvoetspoor: Die hoeveelheid koolstofdioksied en ander • Noem die omgewingskwessies kweekhuisgasse wat in die atmosfeer vrygestel word weens die aktiwiteite van ʼn persoon, organisasie of proses. Soutwater (pekelwater): ʼn Gekonsentreerde oplossing van NaCℓ(aq). Standaard- waarskuwingsteken vir bytstowwe 194 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 6 6.3 Die Chloor-alkali-industrie − Leer hierdie tabel. reagense en produkte Die tabel is ʼn opsomming van die produkte van REAGENSE die elektrolise van ʼn gekonsentreerde oplossing • Natriumchloriedoplossing NaCℓ(aq) van natriumchloried en • Geproduseer deur verdamping van seewater, soutmere die gebruike van hierdie produkte. PRODUKTE Chloorgas Waterstofgas Natriumhidroksied (seepsoda) Cℓ2(g) H2(g) NaOH(aq) • Geel-groen gas • Kleurlose gas • Kleurlose oplossing EIENSKAPPE & • Giftig: Moenie • Plofbaar: Geen • Hoogs wegvretend inasem nie oop vlamme of • Voorkom dat dit in elektroniese vonke die grond uitloog VOORSORGMAATREËLS naby nie • Voorkom kontak met vel en oë Reagens vir die Reagens vir die Reagens vir die produksie van: produksie van: produksie van: • soutsuur, HCℓ(aq); • soutsuur HCℓ(aq); • seep en • ontginning van • ammoniak, NH3(g), bleikmiddels; Cu, Au, Ti; • H2O2(g) (waterstof- • papier; • verf; peroksied) • tekstiele; GEBRUIKE • PVC plastiek; • nylon; • oondskoonmaak- • insekdoders en • brandstof vir middels. onkruiddoders; vuurpyle; • bleikmiddels. • margarien Gebruik om: van plantolies • afvalwater (hidrering van (rioolwater) te Gebruik om: onversadigde behandel. • water te suiwer. koolwaterstowwe). PAY SPECIAL ATTENTION NB NB Weens die eienskappe van die ONTHOU: produkte, word chloor-alkali-aanlegte Die membraansel kry voorkeur want (fabrieke) ver van woongebiede af die: gebou as ʼn veiligheidsmaatreël. HINT! • komponente van die sel is nie-giftig; hint • produkte is suiwerder en • produksiekoste is relatief laag. • Natriumchloried (tafelsout) NaCℓ(s) , e.g. EG - worked examples is n ioniese binding en is baie , oplosbaar in water ( n polêre oplosmiddel). , • NaCℓ (s) dissosieer in n waterige exams oplossing − die ione in die ioniese kristalrooster skei. • NaCℓ(s) H2O (ℓ) Na+ (aq) + Cℓ– (aq) • , n Natriumchloriedoplossing, NaCℓ (aq), staan bekend as soutwater/ pekelwater. activity ACTIVITIES boy © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 6 DIE and CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE girl-left and right of page 195 Mind the Gap Chemie activity

6 Eenheid 6.4 Die chloor-alkali-industrie − nywerheidsprosesse Die produkte van die chloor-alkali-industrie kan geproduseer word deur die volgende te gebruik: • membraansel • kwiksel • diafragmasel Membraansel Diafragmasel Kwiksel Suiwerheid en • Produseer • Produseer • Lae opbrengs opbrengs van relatief suiwer Cℓ2(g) wat met van Cℓ2(g) en geproduseerde Cℓ2(g) wat met O2(g) gemeng NaOH (aq). Cℓ2 (g) ʼn baie klein word sodat die hoeveelheid produk minder O2(g) gemeng suiwer is. word. Suiwerheid van • Hoog • Medium • Laag geproduseerde • NaOH (aq) NaOH (aq) word met NaCℓ (aq) gemeng Energieverbruik • Laagste • Relatief laag • Baie hoog (beïnvloed kostes) Omgewingsim- • Laagste • Hoog • Hoogste pak • Nie-giftig, her- • Diafragma • Kwik reageer bruikbare kom- word van met die NaCℓ ponente − lae asbes (aq) en loog in beginkoste. gemaak. die grondwater • Laagste ener- in. gieverbruik daarom klein koolstofvoet- spoor. Gesond- • Geen poten- • Diafragma • Kwik is giftig. heidsrisiko’s siële gesond- word van • Risiko’s heidsrisiko’s/ asbes gemaak weens die omgewings- − gesond- kontaminasie risiko’s weens heidsrisiko van komponente vir werkers − grondwater. nie. asbestose en (Visse, diere • H2(g) is plof- kanker. en mense baar en Cℓ2(g) • H2(g) is plof- gebruik die is giftig. baar en Cℓ2(g) water). is giftig. • H2(g) is plofbaar en Cℓ2(g) is giftig. PAY SPECIAL ATTENTION NB NB • Baie min maatskappye gebruik nog kwikselle, maar baie gebruik steeds diafragmaselle. Wanneer nuwe nywerheidsgebiede deesdae ontwikkel word, word daar meestal membraanselle HINT! gebruik. hint 196 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie EG - worked examples

CHEMIESE VERANDERING: ELEKTROCHEMIESE REAKSIES: DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE DIE MEMBRAANSEL • Elektrolitiese sel − gebruik groot hoeveelhede elektrisiteit By die anode (+) • Elektriese energie g chemiese energie By die katode (–): – • Cℓ anione word geoksideer tot Cℓ2(g) • Reagense: NaCℓ (aq), H2O(ℓ) • Die Na+(aq) katione wat deur die kationiese – • Mind the Gap Chemie 2Cℓ (aq) g Cℓ2 (g)+2e–(Eo=–0,83 V) • Produkte: Cℓ2(g), H2(g),NaOH (aq) membraan vanaf die anode kompartement • Die Cℓ2(g) word uit die kompartement verwyder migreer het en en gestoor. • die H+(aq) katione (van H2O) kompeteer om , • n Klein hoeveelheid suurstofgas, O2(g) kan gereduseer te word geproduseer word wanneer die hidroksielione • H+ (van H2O) word gereduseer tot H2(g) OH– uit die H2O oplosmiddel in die NaCℓ (aq) Chloorgas (Cℓ2) Waterstofgas (H2) , aangesien H2(g) n sterker oksideermiddel is as oplossing geoksideer word − dit verminder die © Departement van Basiese Onderwys 2015 H2O en meer geredelik gereduseer word. suiwerheid van die chloorgas. • 2H2O(ℓ)+2e–g H2(g)+2O–(aq) 2H2O(ℓ) g O2(g)+4H+(aq)+4e– (Eo=–0,83 V) • Die H2(g) word uit die kompartement verwyder en gestoor. In die anode kompartement: In die katodekompartement: • Gekonsentreerde NaCℓ (aq) word in die anode katode • Die katione H+(aq) en Na+(aq) beweeg na die kompartement ingepomp katode toe. • Die Na+(aq) katione beweeg deur die kationiese • Die Na+(aq) katione wat deur die kationiese membraan na die katode toe. membraan migreer het • Die Cℓ–(aq) anione beweeg na die anode toe • Vanaf die anodekompartement en • Die verarmde (opgeloste) NaCℓ (aq) oplossing • Die OH–(aq) anione wat nie deur die katioon- word uit die anodekompartement gepomp. uitruilmembraan na die anode kan migreer nie • Nadat meer NaCℓ(s) bygevoeg is, word , • Vorm n natriumhidroksied-oplossing, NaOH(aq) die gekonsentreerde oplossing weer in die kompartement ingepomp. Katioon-uitruilmembraan (kationiese membraan): • Laat slegs katione (+ ione) toe, daarom gaan Na+(aq) daardeur en migreer vanaf die anodekompartement na die katodekompartement toe. • Verhinder anione (- ione ∴ OH– ione) in die katodekompartement om na die anode te , migreer aangesien dit sal lei tot n gemengde produk van Cℓ2 (g) en O2(g) gevorm word. EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE 197 Netto (algehele) selreaksie Eenheid 6

HINT! 6 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples , 1. Chloor word industrieel geproduseer deur elektrolise in n elektrolitiese sel en kan as exams volg voorgestel word: 2NaCℓ(aq) + 2H2O(ℓ) → H2(g) + Cℓ2(g) + 2NaOH(aq) I 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– activity II Cℓ2 + ACTIVITIES 2eboy – → 2Cℓ– and girl-left and III 2Cℓ– right of page → Cℓ2 + 2e– IVactivityH2 + 2OH– → 2H2O + 2e– Die korrekte stelling(s) is: A I en III B Slegs I comment comment C II en IV D Slegs III Step by step , , 2. Chloor is n giftige gas wat algemeen as n bleikmiddel gebruik word. Chloor word in die nywerheid geproduseer deur die _____________. Oplossings 1. A 2. Elektrolise van soutwater 198 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 6 Aktiwiteit 1 Die elektrolise van versadigde natriumchloried kan as volg geïllustreer word: Waterstof en chloor borrel by die elektrodes uit. Cℓ2(g) H2(g) soutwater brine produk NaCℓ(ℓ) elektrode poreuse elektrode diafragma 1. Gee ʼn vergelyking om te wys hoe chloorborrels by die elektrode gevorm word. (2) 2. By watter elektrode word die chloorborrels gevorm? (1) 3. By watter elektrode word waterstofgas gevorm? (1) 4. Wat is die naam van die produk wat die sel verlaat? (1) 5. Gee TWEE toepassings van die produk wat in nommer 4 gevorm word. (2) 6. Wat is die doel van die poreuse diafragma? (2) 7. Die chloorgas wat geproduseer word, los in water op om chloorwater te vorm. Skryf ʼn gebalanseerde vergelyking neer vir die reaksie wat plaasvind. (2) [11] Hierdie vraag is Oplossings gebaseer op die elektrolise 3 3 van NaCℓ in die 1. 2Cℓ–(aq) → Cℓ2(g) + 2e– (2) diafragmasel 2. Anode 3 (1) 3. Katode 3 (1) 4. Natriumhidroksied 3 (1) 5. Maak seep en skoonmaakmiddels; papier; rayon en ander veselstowwe; kleurtekstiele (enige 2) (2) 6. Keer dat chloor deurgaan; help om natriumhidroksied van NaCℓ(aq) te skei. 3 3 (2) 7. Cℓ2 + H2O → HCℓ + HOCℓ (2) 3 3 [11] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE 199 Mind the Gap Chemie

HINT! 6 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples , Die diagram hieronder wys n soort membraansel wat in die chloor-alkali-industrie exams gebruik word. Gas A Kragtoevoer Gas B Versadigde activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Verarmde activity Kationiese membraan 1. Benoem die gasse A en B. , comment comment 2. Waarom word die membraan n kationiese membraan genoem? 3. Skryf die halfreaksie neerStep watby by stepelektrode N plaasvind. 4. Buiten die gebruik van chloor in huishoudelike produkte, noem EEN industriële gebruik van chloor. , 5. Verduidelik waarom hierdie elektrolitiese proses nie in een groot houer sonder n membraan gedoen kan word nie. Oplossings 1. A: Chloor B: Waterstof 2. Laat slegs die positiewe ione (katione) daardeur gaan. 3. 2H2O + 2e– → H2 + 2OH– 4. Vervaardig PVC, papier, dwelmmiddels, ens. Ontsmettingsmiddel vir water 5. In ʼn enkele pot sal die chloor met water reageer om chloorwater te vorm/die chloor sal met die OH– ione reageer om bleikmiddel te vorm OF die produkte wat gevorm is, sal gekontamineer wees. 200 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 6 Aktiwiteit 2 Die vereenvoudigde diagram van ʼn sel wat in die chloor-alkali-industrie gebruik word, word hieronder aangetoon. gas gas soutwater water gebruikte soutoplossing kragtoevoer 1. Skryf die CHEMIESE FORMULE vir soutwater neer. (1) 2. By watter elektrode, X of Y, word chloorgas gevorm? (1) 3. Skryf ʼn halfreaksie neer wat die vorming van waterstofgas by een van die elektrodes verduidelik. (4) 4. Die suiwerheid van die natriumhidroksied wat in die chloor-alkali- industrie gevorm word, is afhanklik van die mate waartoe dit van die chloorgas wat by hierdie sel geproduseer word, geskei word. Beskryf kortliks hoedat chloorgas en natriumhidroksied verhoed word om in hierdie sel te meng.(2) 5. Buiten die voordele en nadele van die produkte wat geproduseer word, skryf die volgende neer vir hierdie proses: 5.1 EEN positiewe impak op mense. (1) 5.2 EEN negatiewe impak op mense. (1) [10] Oplossings 1. NaCℓ (aq) 3 (1) 2. Y3 (1) 3 –3 3 3 3. 2H2O + 2e → H 2 + 2OH – (4) 4. Die membraan verhoed dat chloorione na die katode beweeg, laat slegs positiewe ione deur. 3 (2) 5.1 Werkskepping wat veroorsaak dat meer mense ʼn beter lewe het. 3 (1) 5.2 Gebruik groot hoeveelhede elektrisiteit wat lei tot beurtkrag. 3 OF  Chemiese aanlegte gebruik baie spasie wat vir behuising/tuine, ens. gebruik kon word. 3 (enige een) (1) [10] Hou so aan! © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 6 DIE CHLOOR-ALKALI-INDUSTRIE 201 Mind the Gap Chemie

7 Eenheid Die kunsmis-industrie Die behoefte aan kunsmis is aan die toeneem weens: • die groei in die wêreldbevolking − meer mense beteken meer kos word benodig en • die afname in beskikbare landbougrond − minder grond beteken die beskikbare grond moet ʼn hoër gehalte kos teen ʼn hoër tempo (vinniger) produseer. Voedingstowwe in die grond word deur die groeiende plante gebruik en hierdie voedingstowwe moet vervang word. Anorganiese kunsmis word industrieel in die Haber-, Kontak- en Ostwaldprosesse by chemiese aanlegte soos SASOL geproduseer. 7.1 Voedingstowwe wat plante nodig het MIKROVOEDINGSTOW- MAKROVOEDINGSTOWWE WE Primêre Primêre minerale Sekondêre nie-minerale Spoorelemente voedingstowwe voedingstowwe voedingstowwe • C koolstof • N stikstof • Ca kalsium • Cu koper Elemente • H waterstof • P fosfor • Mg magnesium • Fe yster • O suurstof • K kalium • S swael • Mn mangaan • Zn sink • I jodium • Uit die lug as • Geabsorbeer • Geabsorbeer uit • Geabsorbeer uit die CO2(g) en uit die grond die grond uit grond uit Bronne • In reënwater • deur die wor- • deur die wortels • deur die wortels TENTION NB as H2O(ℓ) tels • as • as wateroplosbare • as wateroplos- wateroplosbare soute bare soute soute DEFINISIES • Genoegsaam • Opgebruik en • Genoegsaam • Genoegsaam Beskikbaarheid Bevorder: om te help of beskikbaar in moet vervang beskikbaar in beskikbaar in die aan te moedig die lug word deur die grond grond Essensieel: absoluut kunsmis noodsaaklik Anorganies: nie , mples deur n lewende organisme vervaardig of geproduseer nie; bevat nie koolstof nie HET JY GEWEET? , , Mineraal: n • Beenmeel word vervaardig wanneer die bene van dooie diere gemaal word tot n poeier. anorganiese vaste stof • Kelpmeel is gedroogde seewier wat natuurlik voorkom • Granietmeel is fyngemaalde granietklip. (nie mensgemaak nie) Trae: onaktief 202 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015 ACTIVITIES boy  Mind the Gap Chemie and girl-left and

Eenheid 7 Aktiwiteit 1 1. Watter van die volgende is ʼn primêre minerale voedingstof wat plante nodig het? A) N B) C C) Mg D) Na (2) [2] Oplossing 1. A 3 3 [2] 7.2 Funksies en bronne van die primêre minerale voedingstowwe PRIMÊRE MINERALE VOEDINGSTOWWE Voedingstof (N) Fosfor (P) Kalium (K) • Bevorder groei van blare • Bevorder ontwikkeling • Verseker hoë kwaliteit van wortels en stamme; en kleurvolle blomme, • gee ʼn gesonde groen • is essensieel vir goeie vrugte en groente; kleur aan die plant; groei; • bevorder weerstand teen • is deel van chlorofil wat • is noodsaaklik vir siektes. nodig is vir fotosintese. fotosintese; • is aktief tydens die Funksie vervaardiging van olie, suiker en stysel. Bronne voor • Ghwano (mis van • Beenmeel • Houtas die Tweede seevoëls) • Ontgin in Duitsland Wêreldoorlog • Plantkompos • Dieremis • Beenmeel • Kelpmeel (gemaalde Organies • Visemulsie seewier) Bronne ná die Tweede Wêreldoorlog • Gedroogde dierebloed • Ghwano (vlermuismis) • Kompos • Nitraat (NO3−) soute en • Superfosfate • KCℓ, kaliumchloried • ammonium (NH4+) soute • CaH4(PO4)2·H2O • word ingevoer na Suid- • van ammoniak (NH3) • Monoammoniumfosfaat Afrika wat in die Haberproses (MAP) NH4H2PO4 Anorganies vervaardig word • Diammoniumfosfaat • Ook: • Bv. (DAP): (NH4)2HPO4 • KNO3 • NH4NO3 kaliumnitraat ammoniumnitraat • K2SO4 • KNO3 kaliumnitraat kaliumsulfaat • (NH4)2SO4 ammoniumsulfaat © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 203 Mind the Gap Chemie

NB exams bv. wenk 7 Eenheid  HINT! activity activity INDUSTRIËLE PRODUKSIE VAN en “gebonde” beteken “vas” Haberproses Kontakproses Ostwaldproses EG - worked examples PAY SPECIAL ATTENTION Step by step Produk Ammoniak Swaelsuur Salpetersuur ACTIVITIES boy Stikstof Swael and girl-left and Ammoniak Reagense Waterstof Suurstof comment Suurstof right of page fraksionele distillasie van swael Haberproses Bron van vloeibare lug fraksionele distillasie fraksionele distillasie van Atmosferiese stikstof is gebonde aan verbindings wat nitrate (NO3−) of reagense 204 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  stoom wat weer vorm van metaan vloeibare lug van vloeibare lug NB (CH4) van natuurlike aardgas comment Stap 1: Stap 1: Katalitiese oksidasie van ammoniak: ammoniumione (NH4+) bevat sodat plante die stikstof kan inneem en as Stap 2: Voorwaartse reaksie is eksotermies word gedroog en gesuiwer, dan: voedingstof kan gebruik. Stap 2: voorwaartse reaksie is eksotermies Stap 3: Stap 3: • Atmosferiese binding: binding deur weerlig; SO3(g) word opgelos in gekonsentreerde swaelsuur om piroswaelsuur (ook bekend as Reaksievergelyking(s) oleum) te vorm: • Biologiese binding: binding deur bakterieë in die grond en deur die Stap 4: word met water gemeng om wortels van peulplante; swaelsuur te produseer: Optimale Stap 2: • Industriële binding: binding deur industriële prosesse soos die Temperatuur: Temperatuur: Temperatuur: reaksiekondisies Druk: Druk: Druk: Stap 2: Stap 1: Katalisator Fe (yster) Mind the Gap Chemie (vanadiumpentoksied) (platinum/rodium) © Departement van Basiese Onderwys 2015 Haberproses.

Eenheid 7 1. In die Haberproses: , Stoom wat weer vorm van metaan (natuurlike gas) in die teenwoordigheid van n , platinumkatalisator om n mengsel van koolstofmonoksied (CO) en waterstof (H2) gasse (sintetiese gasse) te vorm. sintetiese gas 2. In die Kontakproses: 2.1 As SO2(g) nie voor stap 2 uitgedroog word nie, reageer dit met water , om swaelsuur H2SO3(aq) te vorm wat suurreën vorm, n soort reën , wat gevorm word as n newe-effek van menslike industriële aktiwiteite en wat wegvretend is vir strukture en skadelik is vir lewende dinge. SO2(g) + H2O(ℓ) → H2SO3(aq) 2.2 SO3(g) reageer met water om gasagtige swaelsuur H2SO4(g) te vorm wat in die atmosfeer ontsnap en suurreën vorm. SO3(g) + H2O(ℓ) → H2SO4(g) 3. In die Ostwaldproses: 3.1 Die eerste stap staan bekend as die katalitiese oksidasie van ammoniak. Pt 4NH3(g) + 5O2(ℓ) → 4NO(g) + 6H2O(g) , 3.2 NO2 (stikstofdioksied) is n bruin gas wat met water reageer om HNO3(g) te vorm wat in die atmosfeer ontsnap en suurreën vorm. Fluoorapatiet, Ca5(PO4)3F 1. word by Phalaborwa ontgin; 2. is onoplosbaar in water en kan nie deur plante se wortels opgeneem word nie; 3. reageer met swaelsuur H2SO4(ℓ) om fosforsuur H3PO4(aq) te vervaardig. Superfosfaat 1. word vervaardig wanneer fluoorapatiet met swaelsuur H2SO4 reageer en is , n mengsel van Ca(H2PO4)2·H2O en CaSO4 (gips) Drievoudige Superfosfaat 2. word vervaardig wanneer fluoorapatiet met fosforsuur H3PO4 reageer om Ca(H2PO4)2·H2O (geen CaSO4 word gevorm nie) te vorm. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 205 Mind the Gap Chemie

7 Eenheid 7.3 Die industriële vervaardiging van kunsmis Bestudeer hierdie tabel saam met die vloeidiagram op die volgende bladsy ORGANIES Ammoniumsul- Ammoniumnitraat Monoammonium- Superfosfaat Ureum faat NH4NO3 fosfaat (MAP) Ca(H2PO4)2·H2O + (NH2)2CO NH4H2PO4 Kunsmis (NH4)2SO4 CaSO4 Diammonium- Drievoudige fosfaat (DAP) superfosfaat (NH4)2HPO4 Ca(H2PO4)2·H2O NH3(g) NH3(g) NH3(g) Ca5(PO4)3F NH3(g) Ammoniak Ammoniak Ammoniak Fluoorapatiet Ammoniak (Haberproses) (Haberproses) (Haberproses) (Haberproses) Reagense H2SO4 H2SO4(ℓ) HNO3(aq) H3PO4(aq) Swaelsuur CO2(g) Swaelsuur Salpetersuur Fosforsuur (Kontakproses) Koolstofdioksied (Kontakproses) (Ostwald-proses) (byproduk van die OF Haberproses) H3PO4 Fosforsuur 2NH3(g) + NH3(g) + HNO3(aq) NH3(g) + H3PO4(aq) Nie vereis nie 2NH3(g) + CO2(g) Reaksievergelyking H2SO4(ℓ) → → NH4NO3(aq) → → (NH4)2SO4(aq) NH4H2PO4(aq) (NH2)2CO(g) + memoriseer! H2O(g) memoriseer! 2NH3(g) + H3PO4(aq) → (NH4)2HPO4(aq) • Hoogs • Hoogs • Hoogs • Oplosbaar in • Hoogs oplosbaar in oplosbaar in oplosbaar in water oplosbaar in water; water; water; • superfosfaat water; • word maklik • word maklik • word maklik verskaf ook • word maklik Eienskappe deur plante deur plante deur plante die sekondêre deur plante se wortels se wortels se wortels voedingstof S, se wortels geabsorbeer; geabsorbeer; opgeneem; swael; opgeneem; • verskaf stikstof • verskaf stikstof • verskaf stikstof • word wyd • verskaf stikstof (N) en swael (S) (N) aan plante (N) en fosfor (P) gebruik. (N) aan plante. aan plante aan plante 206 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

HABER- 7.4 PROSES Fraksionele distillasie van vloeibare lug Stoom vorm weer van metaan Ureum KONTAK- Mind the Gap Chemie PROSES Fe katalisator OSTWALD- © Departement van Basiese Onderwys 2015 PROSES Hitte Ammoniak Katalitiese oksidasie van ammoniak Katalisator Pt katalisator Ammoniumsulfaat Ammoniumnitraat Vloeidiagram: Die industriële vervaardiging Swaelsuur Monoammonium- Diammoniumfos- Salpetersuur fosfaat faat Superfosfaat + gips SLEUTEL Industriële produkte wat gebruik Fluoorapatiet word om kunsmis te vervaardig Kunsmis Drievoudige superfosfaat Fosforsuur van kunsmis EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 207 Eenheid 7

HINT! 7 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 1 EG - worked examples 1. Bestudeer die diagram hieronder wat die industriële voorbereiding van salpetersuur exams illustreer en beantwoord die vrae wat volg. , 1.1 Skryf n gebalanseerde chemiese vergelyking neer vir die vorming van produk A. activity 1.2 Noem die katalisator wat tydens die reaksie in vraag 1.1 gebruik is. ACTIVITIES boy , 1.3 Wat is die naam wat gegee and word girl-left vir and die reaksie in vraag 1.2? Gee n rede vir right of page hierdie naam. , activity 1.4 Skryf n gebalanseerde chemiese vergelyking neer vir die vorming van produk B. 1.5 Benoem die produkte A en B. , 1.6 Skryf n gebalanseerde chemiese vergelyking neer vir die vorming van produk C. 1.7 Benoem produk C. comment comment 2. Ammoniumnitraat is belangrik vir sy gebruik in kunsmis en plofstowwe. Dit kan voorberei Step by step word deur die reaksie van salpetersuur en ammoniak. , 2.1 Skryf n gebalanseerde vergelyking neer vir die voorbereiding van ammoniumnitraat. 2.2 Watter soort kunsmis is ammoniumnitraat? 2.3 Watter eienskap van ammoniumnitraat maak dit geskik om as kunsmis te gebruik? 2.4 Watter eienskap van ammoniumnitraat maak dit geskik om in plofstowwe te gebruik? , 3. Ammoniumsulfaat word dikwels as n kunsmis gebruik om tekorte aan stikstof en swael in plante aan te vul. , 3.1 Voltooi n vloeidiagram wat al die industriële stappe vir die voorbereiding van ammoniumsulfaat uit lug, natuurlike gas en swael aantoon. 3.2 Gee gebalanseerde vergelykings vir al die reaksies wat plaasvind tydens die voorbereiding van ammoniumsulfaat uit lug, metaan en swael. Oplossings Pt 1.1 4NH3(g) + 5O2(g) → 4NO(g) + 6H2O(g) 1.2 Platinum of Rodium 1.3 Katalitiese oksidasie van ammoniak 1.4 2NO(g) + O2(g) → 2NO2(g) 1.5 A: Stikstofmonoksied B: Stikstofdioksied 1.6 3NO2(g) + H2O(ℓ) → 2HNO3(aq) + NO(g) 1.7 Salpetersuur 2.1 HNO3 + NH3 → NH4NO3 2.2 Primêre minerale voedingstof 2.3 Hoë stikstofinhoud per massa 2.4 Stikstofbindings word maklik gebreek en daarom ontbind dit vinnig en maklik (ontplof) 208 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 7 Antwoorde vir 3.1 en 3.2 • O2 + N2 (lug) • CH4 (metaan) • S • Om te vervaardig: (NH4)2SO4 (ammoniumsulfaat) Stap 1: Vervaardig ammoniak NH3 in die Haberproses: Fe N2 (gedistilleerde vloeibare lug ) + 3H2 (stoom wat weer van CH4 vorm) → 2NH3 Stap 2: Vervaardig swaelsuur in die Kontakproses. a) S + O2 (van lug) + hitte → SO2 (g) b) 2SO2 + O2 V2O5 ⇌ 2SO3 (g) c) H2SO4 (ℓ) + SO3 (g) → H2S2O7 (ℓ) d) H2S2O7 (aq) + H2O → 2H2SO4 (ℓ) Stap 3: Vervaardig ammoniumsulfaat: 2NH3 (g) + H2SO4 (ℓ) → (NH4)2SO4 (aq) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 209 Mind the Gap Chemie

7 Eenheid 7.5 N:P:K kunsmis Aangesien plante ʼn groot hoeveelheid van die primêre minerale voedingstowwe (stikstof, fosfor en kalium) nodig het en dit in die grond aangevul (vervang) moet word om seker te maak dat gewasse goed groei en genoeg voedsel produseer, word NPK kunsmis, wat ʼn mengsel is van hierdie voedingstowwe, gewoonlik gebruik. Dit word vervaardig deur ʼn stikstofkunsmis, ʼn fosforkunsmis en kaliumchloried (KCℓ) te meng. Die N:P:K (stikstof : fosfor : kalium) verhouding word op die sak gedruk. • Die getal tussen hakies dui aan watter persentasie, per massa, van die sak se inhoud kunsmis is. • Die res van die sak se inhoud (100 minus die getal tussen hakies), is die persentasie van die sak se inhoud wat nie kunsmis is nie. Dit is ʼn kombinasie van trae stowwe (gips, kalk en sand) wat die kunsmis bind en help om dit egalig te versprei. Die totale massa van die inhoud van die sak word op die sak gedruk. Stap vir stap Stap 1. Bepaal die massa van die sak. Stap 2. Bepaal die persentasie (%) kunsmis in die sak (die getal tussen hakies). kunsmis in sak trae verbindings Stap 3. Bepaal die massa kunsmis in die sak. percentage kunsmis persentasie fertiliser massa van kunsmis = _______________ ​    100 ​ × massa van sak percentage kunsmis persentasie fertilizer massa van kunsmis = ​ _______________    100 ​ × massa van sak 26 = ____ ​  100 ​ × 10 kg = 2,6 kg 210 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 7 Stap vir stap (vervolg) Verwys na die stappe op die vorige bladsy Stap 4. Bepaal die totale aantal dele voedingstowwe in die sak. (Tel die getalle op wat die verhouding van elkeen van die elemente (N, P en K) verteenwoordig. Verhouding totaal = 3 + 1 + 5 = 9 van stap 2 3/ 1/ 5/ 9 dele N 9 dele P 9 dele K Stap 5. Vir elke element (N, P en K) bepaal die persentasie van die element in die kunsmis: verhouding ratio __________ element element % element = ​  total ratio totale ​ × % kunsmis verhouding verhouding ratio ________N N 3 % N = ​  totaletotal ratio ​ × % kunsmis = ​ __ verhouding 9 ​ × 26 = 8,67 verhouding ratio ________P P 1 % P = ​  totaletotal ratio ​ × % kunsmis = ​ __ verhouding 9 ​ × 26 = 2,89 verhouding ratio K K ________ 5 % P = ​  totale ​ × % kunsmis = ​ __ verhouding total ratio 9 ​ × 26 = 14,44 Stap 6. Vir elke element (N, P en K) bepaal die massa van daardie element in die sak. verhouding element ratio element % kunsmis fertiliser ​ __________ massa element = totale ​ × ​ ________ verhouding total ratio 100 ​ × massa van sak verhouding ratio N N ________ fertiliser % kunsmis 3 26 massa N = totale ​ total ratio ​ × ________ verhouding ​  100 ​ × massa van sak = ​ __ ____ 9 ​ × ​  100 ​ × 10 kg = 0,87 kg verhouding ratio P P % kunsmis fertiliser 1 26 ​ ________ massa P = totale ​ × ________ verhouding total ratio ​  100 ​ × massa van sak = ​ __ ____ 9 ​ × ​  100 ​ × 10 kg = 0,29 kg verhouding ratio KK % kunsmis fertiliser 5 26 ​ ________ massa K = totale total ratio ​ × ________ verhouding ​  100 ​ × massa van sak = ​ __ ____ 9 ​ × ​  100 ​ × 10 kg = 1,44 kg Die totale van die komponente (0,87; 0,29; 1,44) is saam 2,6 kg © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 211 Mind the Gap Chemie

HINT! 7 Eenheid wenk bv. Uitgewerkte voorbeeld 2 EG - worked examples , Op n sak kunsmis is die volgende inligting: 3 : 2 : 3 (26) 1. exams Watter inligting kan jy uit hierdie getalle aflei? 2. Bereken die persentasie samestelling van die kunsmis in die sak. Oplossings 1. Dit toon die verhouding N : P : K aan 3+2+3 3 activity = 8 daarom bestaan die kunsmismengsel uit: 2 3 ​  8 ​ dele N; ​ __ __ __ 8 ​dele P en ​ 8 ​dele K boy ACTIVITIES and girl-left and Hierdie voedingstowwe vorm right of26% page van die massa van die inhoud van die sak. activity Die ander 74% bestaan uit gips, kalk en sand. verhouding ratio ________ NN 3 2. % N = ​  total ratio totale ​ × % kunsmis = ​ __ verhouding 8 ​ × 26 = 9,75 verhouding ratio ________ P P 2 % P = ​  totale ​ × % kunsmis = ​ __ verhouding total ratio 8​ × 26 = 6,5 comment comment verhouding ratio ________ KK 3 % K = ​  totale ratio ​ × verhouding total Step% kunsmis = ​ __ by step 8 ​ × 26 = 9,75 212 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 7 7.6 Oormatige gebruik van kunsmis en die omgewing Die korrekte toediening van kunsmis aan gewasse is essensieel vir hoë kwaliteit, vinniggroeiende gewasse, maar om te veel of onnodige kunsmis te gebruik het ʼn negatiewe invloed op die omgewing. • Grondwater word gekontamineer deur kunsmisloging (verspreiding deur water) in die grond in. • Grond word suur (pH verlaag). Baie plante groei nie in suur grond nie. • Indringerplante groei buitensporig terwyl inheemse plante doodgaan. Indringerplante is ongewensde uitheemse (vreemde) plante wat te vinnig groei en plaaslike plante verdring. • Kunsmis in damme en riviere lei tot “eutrofikasie” wat hieronder gedefinieer word. • Hoë nitraatkonsentrasies in drinkwater verlaag die vermoë van hemoglobien in die bloed om suurstof te dra en lei tot “bloubabasindroom”. 7.6.1 Eutrofikasie In water (damme en riviere) Op land PAY SPECIAL ATTENTION NB • Swak beheer van afvalprodukte • Oormatige/onnodige toediening van kunsmis ONTHOU • Afvalprodukte (urine en , • Swak landboupraktyke: n Oorvloed (oormatige, te ontlasting) en Oorsake • oormatige/onnodige gebruik veel) voedingstowwe (N en HINT!P) • oormatige van kunsmis; hint in water lei tot: kunsmisvoedingstowwe • diere-afval in voeding en • die vinnige en oormatige • loog in die grondwater in en melkstalle bevat ureum en groei van alge en ander • loop in riviere en damme in. ammoniak en loog in die waterplante (dit wordEG - worked examples grondwater uit. e.g. “algebloei” genoem) en • Oormatige groei van alge; • Indringerplante groei oormatig, bakterieë , inheemse plante vrek; • veroorsaak n daling in die • Alge gaan dood; suurstofkonsentrasie in • Bakterieë leef van die alge en • Voël- en insektespesies trek weg exams die water en Effekte gebruik suurstof; en versteur die ekostelsel; • Gronderosie verhoog weens • die vrektes van vis • Suurstofvlakke in die water die afwesigheid van inheemse en ander lewende daal; plante met sterk wortelstelsels. organismes in die water. • Vis en ander lewende organismes vrek. • Streng beheer oor alle afval en • Toets grond om die behoefte activity riool moet toegepas word. aan kunsmis te bepaal − gee ACTIVITI • Afvalprodukte korrekte hoeveelheid en soort; and girl- right of p Moontlike oplossings • moet behandel word en • Plant inheemse plante langs • nie toegelaat word om in die riviere om erosie te voorkom en activity die invloei van gekontamineerde grondwater uit te loog of water te voorkom; • in riviere en damme in te loop • Bewaar natuurlike nie. moerasse wat oormatige stikstofvoedingstowwe natuurlik Step by step com afbreek; • Beheer diere-afval in voeding en melkstalle. © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 213 Mind the Gap Chemie

PAY SPECIAL ATTENTION NB NB 7 Eenheid HINT! wenk WOORDESKAT Oorvloed/oormaat: meer as wat nodig is bv. EG - worked examples Tekort nie genoeg nie , Indringerplante: plante wat nie natuurlik in n sekere gebied voorkom nie , Inheemse plante: plante wat natuurlik in n sekere gebied voorkom exams Moerasse: grond wat onbewerk is maar gewoonlik met water bedek word Erosie: grond en klip word van die Aarde se oppervlak verwyder deur wind, reën of water Dwerggroei: verminderde groei lei tot kleiner, onderontwikkelde plante activity ACTIVITIES boy and girl-left and right of page Aktiwiteit 2 activity Watter EEN van die volgende word NIE met eutrofikasie in water verbind nie? A Dooie gebiede BAlgebloei C Uitputting van suurstof comment D comment Verhoogde waterlewe Step by step (2) [2] Oplossing D 33 [2] 7.6.2 Die effek van ,n tekort of oormaat van die primêre voedingstowwe (N, P en K) op plante N (stikstof) P (fosfor) K (kalium) Tekort • Min groei • Dwerggroei • Swak gehalte • Swak stamme • Stadige groei blomme en vrugte (kleur en • Geel blare • Pers blare smaak) • Blare het bruin of geel kante Oormaat • Donkergroen • Veroorsaak te- • Veroorsaak te- blare kort aan mikro- kort aan mikro- • Swak produksie voedingstowwe voedingstowwe van saad en Fe en Zn Mg en Ca vrugte • Dwerggroei • Swak gehalte blomme en vrugte 214 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 7 7.7 Alternatiewe vir anorganiese kunsmis Hoewel kunsmis essensieel is vir die vinnige groei of hoë kwaliteit gewasse, moet die negatiewe effekte van anorganiese verbindings op die omgewing in berekening gebring word. Alternatiewe bronne van organiese voedingstowwe wat gebruik kan word om goeie gewasse te verseker: • Beenmeel; • Dieremis; • Natuurlike plantkosmos; • Vlermuisguano (ontlasting); • Visemulsies; • Kelpmeel. Leer die voordele en Voordele van organiese kunsmis: nadele van organiese • Voedingstowwe word stadiger afgebreek en vrygestel as in kunsmis anorganiese kunsmis, so daar is ʼn kleiner kans dat die kunsmis in die grond sal loog en kontaminasie van die grondwater veroorsaak. • Gewoonlik kos dit minder en • Is dikwels gratis beskikbaar. Nadele van organiese kunsmis: • Nie genoeg is beskikbaar vir gebruik op groot skaal nie; • Verskaf minder voedingstowwe − meer moet gebruik word; • Stadige vrystelling van voedingstowwe beskadig plante soms; • Stadige vrystelling kan veroorsaak dat voedingstowwe te laat in die plant se groeisiklus beskikbaar is. Aktiwiteit 3 Kunsmis stel boere in staat om jaar na jaar gewasse in dieselfde grond te verbou. Omgewingsprobleme soos eutrofikasie, word egter met die toediening van kunsmis verbind. 1. Noem EEN VOORSORGMAATREËL wat ʼn mielieboer kan tref om eutrofikasie te voorkom. (1) Salpetersuur is ʼn belangrike reagens in die vervaardiging van ammoniumnitraat, ʼn stikstofgebaseerde kunsmis. 2. Skryf die naam neer van die industriële proses vir die vervaardiging van salpetersuur. (1) 3. Skryf ʼn gebalanseerde vergelyking neer vir die voorbereiding van ammoniumnitraat uit salpetersuur. (3) [5] © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 215 Mind the Gap Chemie

7 Eenheid Oplossings 1. Gebruik kunsmis spaarsamig 3 / Moenie oorbemes nie 3 Maak gebruik van presisie (gerekenariseerde) toediening van kunsmis 3 Maak seker dat water van landerye nie in riviere/damme inloop nie 3 Laat water van landerye in reservoirs inloop/weg van riviere/ damme af (enige een) 3 (1) 2. Ostwald-proses 3 (1) 3. HNO3 3 + NH3 3 → NH4NO3 3 (3) [5] Aktiwiteit 4 Die vinnige toename in die menslike bevolking lei tot ʼn steeds toenemende vraag na voedsel. Om in hierdie behoefte te voorsien, voeg boere ELKE JAAR kunsmis by dieselfde landerye. 1. Verduidelik waarom boere elke jaar kunsmis by hulle landerye moet voeg. (1) 2. Skryf een negatiewe impak neer wat oorbemesting op mense kan hê. (1) 3. Swaelsuur is ʼn belangrike stof wat in die vervaardiging van kunsmis gebruik word. Die vergelyking hieronder stel een van die stappe in die industriële voorbereiding van swaelsuur voor. 2SO2(g) + O2(g) ⇋ 2SO3(g) ∆H < 0 3.1 Skryf die naam van die proses neer wat gebruik word om swaelsuur in die industrie voor te berei. (1) 3.2 Skryf die naam of die formule neer as die katalisator in 3.1 gebruik word. (1) 3.3 Is die voorwaartse reaksie endotermies of eksotermies? Gee ʼn rede vir jou antwoord. (1) 3.4 Skryf die naam of formule neer van die kunsmis wat gevorm word wanneer swaelsuur met ammoniak reageer. (2) [7] 216 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Eenheid 7 Oplossings 1. Kunsmis vul voedingstowwe aan wat uitgeput word as gevolg van die aanplanting van gewasse. 3 (1) 2. Skade aan gewasse 3 grond wat lei tot ʼn klein of geen oes/ minder inkomste. Oormatige kunsmis sypel in die grondwater in en kontamineer drinkwater of loop in riviere en/of damme in en veroorsaak eutrofikasie wat kan lei tot minder inkomste/ hongersnood/verhongering/swak kwaliteit drinkwater/minder ontspanningsgebiede/skade aan die omgewing/vrektes van wilde diere (enige een) (1) 3.1 Kontakproses 3 (1) 3.2 V2O5 3 vanadiumpentoksied 3 (enige een) (1) 3.3 Eksotermies aangesien as ∆H < 0 3 (1) 3.4 (NH4)2SO4 33 OF / Ammonium sulfaat 3 (2) [7] Aktiwiteit 5 Ammoniak, ammoniumnitraat en ammoniumsulfaat is drie belangrike stikstofbevattende bemestingstowwe (kunsmis). Die vloeidiagram hieronder toon aan hoe hierdie bemestingstowwe in die industrie vervaardig word. Natuurlike Lug Swael gas Proses 1 Kontakproses Stikstof Waterstof Proses 2 Verbinding Y Ostwald-proses Verbinding X Ammonium- Ammonium- nitraat sulfaat 1. Gebruik die inligting in die vloeidiagram hierbo en skryf die volgende neer: 1.1 Benoem Proses 1 (1) 1.2 Gebalanseerde vergelyking vir Proses 2 (3) 1.3 Naam van formule vir verbinding X (1) 1.4 Gebalanseerde vergelyking vir die voorbereiding van ammoniumsulfaat deur swaelsuur en verbinding Y te gebruik. (3) 1.5 Naam of simbool van die primêre voedingstof in ammoniumsulfaat (1) 2. Skryf een positiewe impak neer wat kunsmis op mense het. (1) © Departement van Basiese Onderwys 2015 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE 217 Mind the Gap Chemie

7 Eenheid 3. Skryf twee negatiewe impakte neer wat die gebruik van ammoniumnitraat as kunsmis op mense het. (2) [12] Oplossings 1.1 Fraksionele distillasie van vloeibare lug 3 (1) 1.2 N2 + 3H2 → 2NH3 (reagense 3 produkte 3 balans 3) (3) 1.3 Salpetersuur / HNO3 3 (1) 1.4 H2SO4 + 2NH3 → (NH4)2SO4 (reagense 3 produkte 3 balans 3) (3) 1.5 Stikstof/N 3 (1) 2. Versterk groei van gewasse/plante om meer voedsel vir mense te produseer/voedselsekerheid vir mense/vervaardiging of toediening van kunsmis lei tot werkskepping/verkoop van kunsmis stimuleer die ekonomie (enige een) (1) 3. (Oormatige) nitrate in water (eutrofikasie) kan lei tot bloubabasindroom of kanker. (Oormatige) nitrate/ammoniumione in water kan lei tot swak kwaliteit drinkwater of vrektes van visse of minder voedsel of minder ontspanningsfasiliteite of hongersnood weens plante/gewasse wat doodgaan van die oormaat of oormatige verandering in die pH van die grond en sodoende die vermindering van voedselproduksie. (enige twee) (2) [12] Wel gedaan! 218 EENHEID 7 DIE KUNSMIS-INDUSTRIE  © Departement van Basiese Onderwys 2015  Mind the Gap Chemie

Mind the Gap Fisiese Wetenskap Deel 2 Chemie Studiegids Chemie k a p l 2 Die Mind the Gap-studiegidsreeks help jou om die sprong te maak deur hard te t e n s D e e Graad e We studeer om sukses in die Graad 12-eksamen te behaal. Fis i e s Hierdie publikasie mag nie verkoop word nie. Chemie 12 Studiegids © Kopiereg Departement van Basiese Onderwys www.education.gov.za Dié publikasie is gepubliseer met ’n Creative Commons Attribution NonCommercial ShareAlike-lisensie. Inbelsentrum 0800 202 933 Departement: Departement: Basiese Onderwys Basiese Onderwys REPUBLIEK VAN SUID-AFRIKA REPUBLIEK VAN SUID-AFRIKA

Colour Diagrams: Acid-base Indicators* * Refer to page 136