Practicum: Koolstofverbindingen bouwen – alkanen en alcoholen – NaSk2 Klas 3 VMBO-T

In dit practicum voor klas 3 vmbo-t bouw je met een molecuulmodel alkanen en ethanol. Je ontdekt welk patroon in de formules zit en waarom het kookpunt van een stof verandert met de bouw van de moleculen.

Leerdoel

Na dit practicum kun je de molecuulformule van een alkaan opstellen uit het aantal koolstofatomen, het verschil tussen een alkaan en een alcohol aanwijzen en uitleggen waarom ethanol een veel hoger kookpunt heeft dan ethaan.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VMBO-T klas 3 | Vak: NaSk2 | Domein: NASK2/K/11 Bouw van de materie; NASK2/K/5 Mens en omgeving: verbranding (aardolie); concept-examenprogramma 2029 (versie 2): B1 Materie ET5, ET7 | Alkanen, alcoholen, ethanol, molecuulformule, structuurformule, kookpunt, waterstofbrug

Benodigdheden

• Toytomics Basic Set Magnetic (valentie-elektronenmodel), één set per groepje van 2 of 3 leerlingen
• Papier en potlood
• Binas of de kookpunten uit de achtergrondinformatie

Achtergrondinformatie

Alkanen zijn koolwaterstoffen met alleen enkele bindingen. Ze hebben de algemene formule C_nH_2n+2. Methaan (1 C), ethaan (2 C), propaan (3 C) en butaan (4 C) zijn de eerste vier. Ze zijn brandstoffen.

Een alcohol heeft een OH-groep. Ethanol (C₂H₅OH) lijkt op ethaan (C₂H₆), maar één waterstofatoom is vervangen door een OH-groep. Die OH-groep kan waterstofbruggen vormen met andere moleculen.

Kookpunten: methaan −162 °C, ethaan −89 °C, propaan −42 °C, butaan −1 °C en ethanol 78 °C.

Werkwijze

Deel A – Alkanen bouwen

1. Bouw methaan, ethaan, propaan en butaan. Elk koolstofatoom heeft vier bindingen.
2. Tel bij elk molecuul het aantal koolstofatomen en het aantal waterstofatomen. Vul de tabel in.
3. Voorspel de formule van pentaan (5 koolstofatomen) en controleer die met een model.

Deel B – Van ethaan naar ethanol

1. Bouw ethaan en bouw daarna ethanol. Haal daarvoor een waterstofatoom weg en vervang het door een OH-groep.
2. Teken beide structuurformules en omcirkel de OH-groep in ethanol.
3. Klap bij het waterstofatoom van de OH-groep en bij de vrije elektronenparen van zuurstof de magneetjes uit. Koppel twee ethanolmoleculen aan elkaar.

Alkanen

Verwerkingsvragen

1. Welke formule hoort bij pentaan? Welke regel gebruik je?
2. Hoe verandert het kookpunt als de koolstofketen langer wordt? Geef een verklaring.
3. Butaan is bij kamertemperatuur (20 °C) een gas. Verklaar dat met het kookpunt.
4. Ethanol (78 °C) kookt veel hoger dan ethaan (−89 °C). Verklaar dat met waterstofbruggen.

Uitwerking

Tabel: methaan CH₄ (1 C, 4 H), ethaan C₂H₆ (2 C, 6 H), propaan C₃H₈ (3 C, 8 H), butaan C₄H₁₀ (4 C, 10 H). Kookpunten zie achtergrondinformatie.

V1: C₅H₁₂. Met n = 5 geeft C_nH_2n+2 precies 5 C en 12 H.

V2: Het kookpunt stijgt. Grotere moleculen trekken elkaar sterker aan, dus is er meer energie nodig om ze uit elkaar te halen.

V3: Het kookpunt van butaan (−1 °C) ligt onder 20 °C. Bij kamertemperatuur is butaan dus al gasvormig. In aanstekers zit butaan onder druk en is het vloeibaar.

V4: Ethanolmoleculen kunnen met hun OH-groep waterstofbruggen vormen. Ethaanmoleculen niet. Om ethanol te laten koken moet je die extra bindingen verbreken, daarom is het kookpunt veel hoger.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert de Toytomics Basic Set Magnetic voor het bouwen van alkanen en alcoholen in het voortgezet scheikundeonderwijs.

Welk type molecuulmodel past bij uw les? Lees het artikel Molecuulmodellen in de scheikundeles.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.