Chemie en inleiding tot de biochemische processen
Partim Chemie
Hoofdstuk 1: Chemie en materie
1.1. Een beetje geschiedenis…
Hoofdstuk 2: Atomen: bouwstenen van de materie
2.1. Atoomtheorie van Dalton
WET VAN BEHOUD VAN MASSA (Lavoisier)
= in een chemische reactie wordt geen massa gevormd, noch vernietigd
Gesloten systeem: totale massa = constant
WET VAN DE CONSTANTE SAMENSTELLING (Proust)
= een zuivere verbinding bevat steedse exact dezelfde elementen in exact dezelfde
massaverhouding, ongeacht zijn oorsprong
ATOOMTHEORIE DALTON
Gebaseerd op 4 postulaten
Greep terug naar het idee atomen v. Democritus
WET VAN DE VEELVULDIGE VERHOUDINGEN
Volgt rechtstreeks uit de atoomtheorie van Dalton
= wanneer 2 elementen A en B combineren om meer dan 1 verbinding te vormen zullen de
massa’s van B die reageren met een vaste hoeveelheid A zich altijd verhouden als
verhoudingen van kleine gehele getallen
2.2. Chemische elementen
118 elementen waarvan 90 natuurlijke
Slechts klein aantal essentiële elementen menselijk lichaam
› 99%: C,H, N, O
› 1% andere elementen: essentieel biochemische processen
2.3. Atoomtheorieën
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
Volgens de 4 postulaten
› Elementen opgebouwd uit zeer kleine, ondeelbare en niet vernietigbare deeltjes =
atomen
› Atomen identiek in massa en in andere eigenschappen
› Verbindingen = resultaat combo 2+ verschillende atoomsoorten i/e vaste en constante
verhouding
› Chemische reactie = reorganisatie van atomen: verandering onderlinge combo
,ATOOMMASSA
Massa = fundamentele eigenschap
› 19e E: veel onderzoek om de atoommassa te bepalen v/e element
Atoommassa relatief bepalen tov ander element
GUY-LUSSAC
2 volumes H en 1 volume O = 1 H2O
AVOGADRO
Hypothese van Avogadro: gelijke volumina van verschillende gassen bevatten evenveel
moleculen
ELEKTRON
Elementair deeltje aanwezig in alle atomen
Atoom moet ook positieve deeltjes bevatten
THOMSON
Kathodestralen bestaan uit geladen deeltjes, elektronen
PLUMPPUDING MODEL THOMPSON
Atoom = sferisch homogene diffuse wolk van positieve materie waarin de negatieve
elektronen lukraak worden ingebed
MILLIKAN
Bepaalt de elektrische lading en massa v/h elektron
NUCLEAIR ATOOMMODEL RUTHERFORD
Atomen hebben een ijle structuur => experiment metaalplaatje alfa-stralen
3 basisconcepten:
› Grootste deel massa en + lading is geconcentreerd i/d kern m/e hoge dichtheid
› -e elektronen = buiten de kern en bewegen met hoge snelheid i/e grote, ijle ruimte
› Evenveel e- als p+ aanwezig i/d kern
CHADWICK
Neutronen: zorgen voor bijkomende massa
Neutronen => neutrale, ongeladen deeltjes m/e massa vglbaar met die van protonen
Nucleonen = protonen + neutronen
RUTHERFORD-BOHR
Atomen = kern + elektronenmantel
Kern: alle massa via protonen en neutronen
Elektronenmantel: grote ijle ruimte + bewegende elektronen op banen rond de kern
Energie-inhoud = afhankelijk v/d plaats v/h elektron
, Kwantumtheorie: e- slechts op bep. Banen GEEN energie uitstralen
E- van hogere nr lagere Etoestand: uitzenden straling met golflengte en frequentie,
overeenkomstig m/d energie v/d uitgestuurde straling
Bohr-model: 7 schillen/ hoofdenergieniveaus
Max. aantal e- per schil: 2n²
2; 8; 18; 32 e- per schil, niet meer dan 32!
Bepaalde regels vr de elektronenconfiguratie:
- E- liefst zo dicht mogelijk bij de kern = laagste energie-inhoud = opvulling van binnen naar
buiten
- Buitenste schil: nooit meer dan 8 e-; voorlaatste schil: nooit meer dan 18 e-
2.4. Samenstelling van atomen
SUBATOMAIRE DEELTJES
Atomen: opgebouwd uit dezelfde elementaire deeltjes: p+; n°; e-
Atoomnummer Z: aflezen in PSE
Atomen = neutrale deeltjes => evenveel p+ als e-
Nucleonen = kerndeeltjes = p+ en n°
Massagetal A: geeft aantal nucleonen weer; niet te vinden op PSE: verschillend vr de
isotopen = som aantal p+ en n°
ISOTOPE NUCLIDEN
Isotopen: nucliden v/h zelfde element, maar met een verschillend aantal neutronen zelfde
plaats in het PSE, zelfde chemische eigenschappen, andere massa
Abundantie = natuurlijk voorkomen: percentages waarin verschillende isotopen v/e bep.
element voorkomen
ATOOMMASSA EN ATOOMMASSA-EENHEID (U)
12
C-nuclide als standaard vr de berekening van de absolute massa
Relatieve atoommassa Ar = (abs. Massa v/h atoom) / U
Ar = onbenoemde getallen; variëren sterk
Voor verschillende isotopen van 1zelfde element => Ar verschillend
Elementen in natuur = isotopenmengsels
Ar = gewogen gem. van Ar-waarden v/d voorkomend isotopen i/d natuur
2.5. Golfmechanisch atoommodel
HOOFDKWANTUMGETAL n
zegt iets over de afstand tussen de kern en het e-;
beschrijft de grootte
, afstand e- tot de kern speelt de belangrijkste rol bij de coulombse aantrekkingskracht voor
wat de energie-inhoud van het systeem betreft
Hoofdniveaus bevatten subniveaus met verschil in energie
NEVENKWANTUMGETAL l
= nummer subniveau; ligt tussen 0 en (n-1)
Beschrijft de vorm
e- hebben in elk subniveau een bep. aantal banen ter beschikking hangt af v/h
nevenkwantumgetal v/h subniveau
MAGNETISCH KWANTUMGETAL ml
= nummer voor de baan waarop de e- liggen
Beschrijft de oriëntatie
Van -l tot l
Doubletstructuur => max. 2 e- per baan
SPINKWANTUMGETAL ms
2 e- voeren een tegengestelde spinbeweging uit
Spinkwantumgetal = +1/2; -1/2
Door tollende bewegingen rond hun eigen as ontstaan zeer zwakke magneetveldjes die
tegengesteld gericht zijn tegengestelde velden trekken elkaar aan e- stoten elkaar
minder af
ORBITALEN
Aantrefkans e- in de buurt van atoomkern voorstellen met bepaalde vorm
2.6. Afbau-principe
Bepaalt hoe e- “in orbitalen worden geplaatst”
REGELS
Pauli-verbod: in eenzelfde atoom kunnen 2 e- niet dezelfde 4 kwantumgetallen hebben
minstens het ms moet verschillen
Regel van Hund: In een subniveau met een stel orbitalen wordt de elektronen-bezetting met
de laagste E bekomen als een max. aantal e- een parallelle spin heeft
Aufbau-orde van de subniveaus:
1. opvullingsvolgorde volgt hoofdkwantumgetal n
2. voor n: s > p > d > f;
3. doorkruisingen indien energieverschil tussen 2 opeenvolgende hoofdniveaus afneemt
ELEKTRONENCONFIGURATIE
Regel van de minimale E: geen e- aanwezig in bep. subniveau als niet alle voorgaande
subniveaus opgevuld zijn
Partim Chemie
Hoofdstuk 1: Chemie en materie
1.1. Een beetje geschiedenis…
Hoofdstuk 2: Atomen: bouwstenen van de materie
2.1. Atoomtheorie van Dalton
WET VAN BEHOUD VAN MASSA (Lavoisier)
= in een chemische reactie wordt geen massa gevormd, noch vernietigd
Gesloten systeem: totale massa = constant
WET VAN DE CONSTANTE SAMENSTELLING (Proust)
= een zuivere verbinding bevat steedse exact dezelfde elementen in exact dezelfde
massaverhouding, ongeacht zijn oorsprong
ATOOMTHEORIE DALTON
Gebaseerd op 4 postulaten
Greep terug naar het idee atomen v. Democritus
WET VAN DE VEELVULDIGE VERHOUDINGEN
Volgt rechtstreeks uit de atoomtheorie van Dalton
= wanneer 2 elementen A en B combineren om meer dan 1 verbinding te vormen zullen de
massa’s van B die reageren met een vaste hoeveelheid A zich altijd verhouden als
verhoudingen van kleine gehele getallen
2.2. Chemische elementen
118 elementen waarvan 90 natuurlijke
Slechts klein aantal essentiële elementen menselijk lichaam
› 99%: C,H, N, O
› 1% andere elementen: essentieel biochemische processen
2.3. Atoomtheorieën
ATOOMTHEORIE VAN DALTON
Volgens de 4 postulaten
› Elementen opgebouwd uit zeer kleine, ondeelbare en niet vernietigbare deeltjes =
atomen
› Atomen identiek in massa en in andere eigenschappen
› Verbindingen = resultaat combo 2+ verschillende atoomsoorten i/e vaste en constante
verhouding
› Chemische reactie = reorganisatie van atomen: verandering onderlinge combo
,ATOOMMASSA
Massa = fundamentele eigenschap
› 19e E: veel onderzoek om de atoommassa te bepalen v/e element
Atoommassa relatief bepalen tov ander element
GUY-LUSSAC
2 volumes H en 1 volume O = 1 H2O
AVOGADRO
Hypothese van Avogadro: gelijke volumina van verschillende gassen bevatten evenveel
moleculen
ELEKTRON
Elementair deeltje aanwezig in alle atomen
Atoom moet ook positieve deeltjes bevatten
THOMSON
Kathodestralen bestaan uit geladen deeltjes, elektronen
PLUMPPUDING MODEL THOMPSON
Atoom = sferisch homogene diffuse wolk van positieve materie waarin de negatieve
elektronen lukraak worden ingebed
MILLIKAN
Bepaalt de elektrische lading en massa v/h elektron
NUCLEAIR ATOOMMODEL RUTHERFORD
Atomen hebben een ijle structuur => experiment metaalplaatje alfa-stralen
3 basisconcepten:
› Grootste deel massa en + lading is geconcentreerd i/d kern m/e hoge dichtheid
› -e elektronen = buiten de kern en bewegen met hoge snelheid i/e grote, ijle ruimte
› Evenveel e- als p+ aanwezig i/d kern
CHADWICK
Neutronen: zorgen voor bijkomende massa
Neutronen => neutrale, ongeladen deeltjes m/e massa vglbaar met die van protonen
Nucleonen = protonen + neutronen
RUTHERFORD-BOHR
Atomen = kern + elektronenmantel
Kern: alle massa via protonen en neutronen
Elektronenmantel: grote ijle ruimte + bewegende elektronen op banen rond de kern
Energie-inhoud = afhankelijk v/d plaats v/h elektron
, Kwantumtheorie: e- slechts op bep. Banen GEEN energie uitstralen
E- van hogere nr lagere Etoestand: uitzenden straling met golflengte en frequentie,
overeenkomstig m/d energie v/d uitgestuurde straling
Bohr-model: 7 schillen/ hoofdenergieniveaus
Max. aantal e- per schil: 2n²
2; 8; 18; 32 e- per schil, niet meer dan 32!
Bepaalde regels vr de elektronenconfiguratie:
- E- liefst zo dicht mogelijk bij de kern = laagste energie-inhoud = opvulling van binnen naar
buiten
- Buitenste schil: nooit meer dan 8 e-; voorlaatste schil: nooit meer dan 18 e-
2.4. Samenstelling van atomen
SUBATOMAIRE DEELTJES
Atomen: opgebouwd uit dezelfde elementaire deeltjes: p+; n°; e-
Atoomnummer Z: aflezen in PSE
Atomen = neutrale deeltjes => evenveel p+ als e-
Nucleonen = kerndeeltjes = p+ en n°
Massagetal A: geeft aantal nucleonen weer; niet te vinden op PSE: verschillend vr de
isotopen = som aantal p+ en n°
ISOTOPE NUCLIDEN
Isotopen: nucliden v/h zelfde element, maar met een verschillend aantal neutronen zelfde
plaats in het PSE, zelfde chemische eigenschappen, andere massa
Abundantie = natuurlijk voorkomen: percentages waarin verschillende isotopen v/e bep.
element voorkomen
ATOOMMASSA EN ATOOMMASSA-EENHEID (U)
12
C-nuclide als standaard vr de berekening van de absolute massa
Relatieve atoommassa Ar = (abs. Massa v/h atoom) / U
Ar = onbenoemde getallen; variëren sterk
Voor verschillende isotopen van 1zelfde element => Ar verschillend
Elementen in natuur = isotopenmengsels
Ar = gewogen gem. van Ar-waarden v/d voorkomend isotopen i/d natuur
2.5. Golfmechanisch atoommodel
HOOFDKWANTUMGETAL n
zegt iets over de afstand tussen de kern en het e-;
beschrijft de grootte
, afstand e- tot de kern speelt de belangrijkste rol bij de coulombse aantrekkingskracht voor
wat de energie-inhoud van het systeem betreft
Hoofdniveaus bevatten subniveaus met verschil in energie
NEVENKWANTUMGETAL l
= nummer subniveau; ligt tussen 0 en (n-1)
Beschrijft de vorm
e- hebben in elk subniveau een bep. aantal banen ter beschikking hangt af v/h
nevenkwantumgetal v/h subniveau
MAGNETISCH KWANTUMGETAL ml
= nummer voor de baan waarop de e- liggen
Beschrijft de oriëntatie
Van -l tot l
Doubletstructuur => max. 2 e- per baan
SPINKWANTUMGETAL ms
2 e- voeren een tegengestelde spinbeweging uit
Spinkwantumgetal = +1/2; -1/2
Door tollende bewegingen rond hun eigen as ontstaan zeer zwakke magneetveldjes die
tegengesteld gericht zijn tegengestelde velden trekken elkaar aan e- stoten elkaar
minder af
ORBITALEN
Aantrefkans e- in de buurt van atoomkern voorstellen met bepaalde vorm
2.6. Afbau-principe
Bepaalt hoe e- “in orbitalen worden geplaatst”
REGELS
Pauli-verbod: in eenzelfde atoom kunnen 2 e- niet dezelfde 4 kwantumgetallen hebben
minstens het ms moet verschillen
Regel van Hund: In een subniveau met een stel orbitalen wordt de elektronen-bezetting met
de laagste E bekomen als een max. aantal e- een parallelle spin heeft
Aufbau-orde van de subniveaus:
1. opvullingsvolgorde volgt hoofdkwantumgetal n
2. voor n: s > p > d > f;
3. doorkruisingen indien energieverschil tussen 2 opeenvolgende hoofdniveaus afneemt
ELEKTRONENCONFIGURATIE
Regel van de minimale E: geen e- aanwezig in bep. subniveau als niet alle voorgaande
subniveaus opgevuld zijn
