H1: HET ATOOM: BOUWSTEEN VAN MATERIE
Materie: vormt basis van alle fysieke objecten in het
universum
1.1 Indeling van de materie
Obv opbouw en samenstelling:
- Materie is in praktijk bijna altijd mengsel (= 2 of
meer zuivere stoffen)
- Zuivere stof = atomen, ionen of moleculen
1.1.1 Zuivere stoffen
Verzameling deeltjes met allemaal dezelfde fysische en chemische eigenschappen
Enkelvoudig zuivere 1 atoomsoort
stoffen Atomen (bv. Fe, Ne, …) of moleculen (bv. N2, O3, …)
Samengestelde 2 of meer atoomsoorten in vaste verhouding
zuivere stoffen Ionrooster (bv. NaCl, MgSO4, …) of moleculen (H2O, C6H12O6, …)
- Atomaire stoffen: bestaan uit individuele atomen, altijd enkelvoudig
- Moleculaire stoffen: bestaan uit moleculen, enkelvoudig of samengesteld
1.1.2 Mengsels
2 of meer zuivere stoffen (elke stof behoudt chemische eigenschappen)
- Samenstelling varieert
- Kunnen terug gescheiden worden (bv. filtratie, destillatie, …)
Heterogene mengsels: deeltjes te onderscheiden met blote oog of microscoop
Grof mengsel Verschillende vaste stoffen, te onderscheiden met blote oog
Bv. zand
Suspensie Vaste stof in een vloeistof –> troebel, ondoorzichtig
Bv. roest in water, vruchtvlees in sap
Pasta Vloeistof in vaste stof
Bv. tandpasta (zeep + kalk)
Emulsie Verschillende niet-mengbare vloeistoffen –> troebel, ondoorzichtig
Bv. fijne oliedruppels verdeeld in water
Schuim Gasbelletjes in vloeistof of vaste stof
Bv. schuim op bier, piepschuim
Nevel Fijne vloeistofdruppels in gas –> troebel, ondoorzichtig
Bv. mist, wolken
Rook Fijn verdeelde vaste stof in een gas –> troebel, ondoorzichtig
Sigarettenrook
- Verschillende namen obv aggregatietoestand van samenstellende componenten
Homogene
mengsels: deeltjes niet te onderscheiden, ook niet met microscoop
- Fysische en chemische eigenschappen op elke plaats hetzelfde
- Bv. lucht: mengsel van O2, N2, CO2, …, suiker in water
Colloïdale deeltjes: deeltjes met diameter < 1µm
In gasvormig, vloeibaar, vast medium –> colloïdale mengsels (bv. melk, inkt, bloed)
1.2 Aggregatietoestanden
1
, Kan veranderen door condenseren, stollen, smelten, verdampen
1.2.1 Gas
Deeltjes bewegen zeer snel en verspreiden zich over beschikbare ruimte
Geen vaste vorm en volume
Deeltjes ver van elkaar verwijderd –> makkelijk samendrukbaar
1.2.2 Vloeistof
Deeltjes bewegen snel door elkaar en neemt vorm aan van recipiënt,
vult beschikbare ruimte niet volledig
Vast volume, geen vaste vorm
Deeltjes dicht bij elkaar –> niet makkelijk samendrukbaar
1.2.3 Vaste stof
Deeltjes bewegen (trillen) lichtjes rond hun evenwichtspositie,
gerangschikt in kristalstructuur
Vaste vorm en volume
Deeltjes heel dicht bij elkaar –> moeilijk samendrukbaar
1.3 Elementen
Eenvoudigste vorm van materie, bestaat uit 1 soort atomen (kleinste deeltje van element)
1.3.1 Atomen
Elementaire bouwsteen van de materie
Verschillende soorten die verschillen door hun massa
Kunnen verder opgesplitst worden in subatomaire deeltjes (atoommodel van Bohr: atoom met straal 1 Å):
- Protonen (p+), neutronen (n0), elektronen (e-)
Aantal verschilt per atoom
Nucleonen: protenen + neutronen zittin in de kern, samengehouden door sterke
kernkrachten (–> klein volume)
Atoomkern omgeven door elektronen (kleinere massa), ellipsvormige banen –>
bolvormige elektronenmantel door aantrekking + en -
Atoom = elektrisch neutraal: aantal protonen = aantal elektronen
Atoomnummer (Z)
- Aantal protonen (dus ook elektronen) in de kern –> bepaalt atoomsoort en plaats van element in PSE
Massagetal (A)
- Som van aantal protonen en neutronen –> aantal kerndeeltjes
Nuclide = atoom waarvan aantal protonen en neutronen gekend is:
1.3.2 Isotopen
Atomen van eenzelfde element (zelfde Z), maar met verschillend aantal neutronen (verschillende A) –>
verschillen van atoomkern
- Verschillende nucliden van element zijn isotopen van elkaar
- Dezelfde chemische eigenschappen (bepaald door elektronen), verschillende fysische eigenschappen
1.4 Periodiek Systeem der
Elementen (PSE)
Periodes: horizontale rijen
Groepen: verticale kolommen
2
, - S-blok + p-blok = hoofdgroepen (a-groepen)
Ia: alkalimetalen (reageren met water tot base = alkalisch)
IIa: aardalkalimetalen
IIIa: boorgroep
IVa: koolstofgroep
Va: stikstofgroep
VIa: zuurstofgroep
VIIa: halogenen
VIIIa: edelgassen (reageren niet met andere elementen
- D-blok = nevengroepen (transitiemetalen)
Meest reactieve grenzen aan s-blok en nemen meer af naarmate dichter bij p-blok
- F-blok = lanthaniden (periode 6) en actiniden (periode 7)
Andere manier van indeling:
- Metalen: links in PSE tot aan de scheidingslijn van boor (B) tot astaat
(At)
- Niet-metalen: rechts in PSE + waterstof (H)
- Metalloïden/semi-metalen: 7 elementen thv scheidingslijn die
eruitzien als metalen, maar zich gedragen als niet-metalen
1.5 Moleculen en formules
Formule-eenheid (= formule = empirische formule = verhoudingsformule)
- Eenvoudigste verhouding van deelnemende atomen in een verbinding
Molecuulformule (= brutoformule)
- Geeft aantal atomen van ieder element dat aanwezig is in 1 moleculen van de verbinding
- Kan niet voor verbindingen die voorkomen in kristalstructuur (1 groot molecule zonder duidelijke
aflijning)
NaCl: niet voorstelling van 1 molecule (kunnen verschillende grootte hebben), maar algemene
formule
1 formule-eenheid kan overeenkomen met meerdere molecuulformules
CH kan staan voor C2H2 of voor C6H6 (sterk verschillend)
1.6 Hoeveelheid stof
1.6.1 Atoommassa en molecuulmassa
Relatieve atoommassa (mr)
- Geeft aan hoeveel x de massa van het nuclide groter is dan de atomaire massa-eenheid u (1 u =
1,6606 · 10-27 kg)
m
- mr =
u
- Relatieve atoommassa van een element (Ar): geeft aan hoeveel x de massa van een gemiddeld atoom
groter is dan u rekeninghoudend met isotopenabundatie (%)
( % ⋅ A ) ⋅( % ⋅ A) = waarde in PSE
Ar =
100
Relatieve molecuulmassa (Mr)
- Geeft aan hoeveel x de massa van gemiddeld molecule groter is dan u
- Som van relatieve atoommassa’s
- M r=∑ A r
- Relatieve formulemassa (FMr): som van relatieve atoommassa’s rekeninghoudend met indices in
verhoudingsformule
F M r =∑ A r
1.6.2 Mol
SI-eenheid gebruikt om aantal deeltjes van stof aan te duiden
- 1 mol deeltjes = 6,022 ⋅ 1023 deeltjes (NA)
Molaire massa (M)
3
, - Massa van 1 mol deeltjes
- Moleculen: M =N A ⋅ M r ⋅u (in g/mol)
1.6.3 Wet van behoud van massa
Wet van Lavoisier
- De totale massa van alle stoffen voor de reactie is gelijk aan de totale massa van alle stoffen na de
reactie. Er is geen winst of verlies van massa tijdens een chemische reactie
4