H1: Chemie en materie
1.1 Een beetje geschiedenis…
- Aristoteles: alle stoffen op aarde combinatie van 4 elementen (water, vuur, lucht en aarde)
- Democritus: atomos = bouwstenen voor alle materie
- Alchemie: op zoek naar transmutatie (stofomzetting) bv. lood naar goud
- ontwikkeling chemische technieken: destillatie, filtratie, extractie,...
- kenden reeds enkele minerale zuren: HCl(zoutzuur), HNO3(salpeterzuur), H2SO4(zwavelzuur)
- link met geneeskunde
- 18e eeuw: methodiek van observatie, hypothese, experiment, theorie => ware wetenschap
- A. Lavoisier + J. Priestley: ontkrachten flogistontheorie
- Bij verbranding verdwijnt geen flogiston, maar wordt zuurstof opgenomen
- Wet van behoud van massa
- 19e eeuw: meerdere specialisaties van de chemie
1.2 Materie
= alles wat massa en volume heeft (lucht ook een materie!)
- Stof = deel van een materie
- onderverdeeld in fysische toestand en chemische samenstelling
Fysische toestand/ Aggregatietoestand
- Vast (v/s): vast volume en vaste vorm bv. ijs en diamant
- kristallijn (regelmaat) vs amorf (geen regelmaat)
- keukenzoutkristallen en diamant vs opaal en glas
- Vloeibaar (vl/l): vast volume, geen vaste vorm bv. alcohol, water,
olie
- Gasvormig (g): geen vast volume en geen vaste vorm bv. helium, stikstofgas en koolstofdioxide
Ideaal gas: geen intermoleculaire interacties en volume gereduceerd tot 0
Samenstelling
- Mengsel van verschillende componenten/ stoffen
- Heterogene mengsels: één of meer fasegrenzen (soms slechts microscopisch te zien bv. bloed)
- Homogene mengsels: geen fasegrens, componenten gemengd onder hun kleinste individuele vorm
(atomen, ionen, moleculen,…), heeft in alle punten dezelfde eigenschappen
- Oplossing (vl of v) = homogeen mengsel van 2 of meer stoffen bv. brons, NaCl in water
- Zuivere stof: vaste chemische samenstelling en welbepaalde vaste eigenschappen
- verkrijgt men uit mengsels via fysische scheidingstechnieken: filtratie, extractie, destillatie,
kristallisatie, chromatografie,...
- verder ontbinden van zuivere stoffen door elektrolyse en verwarming
- Samengestelde stoffen/ verbindingen: verschillende soorten atomen
- Elementaire/ enkelvoudige stoffen: kan je niet verder ontleden in zuiver stoffen
, Verbinding = chemische binding van 2 of meer
verschillende elementen in een vaste verhouding
(NaCl, CH4, Al2O3,...)
H2, O2, Na, Cl2, C60 = enkelvoudige stoffen, geen
verbindingen!
Enkelvoudige stof: 1 soort atomen bv. C60
Molecule: covalente binding
Formule eenheid/ionrooster: ionaire binding
1.3 Fysische en chemische omzettingen
Fysische omzetting: identiteit deeltjes verandert niet, enkel aggregatietoestand of kristalstructuur verandert
bv. koken van water
Chemische omzetting/ chemische reactie: samenstelling stoffen verandert bv. roesten
Fysische eigenschap: smeltpunt, kookpunt, kleur, elektrische geleidbaarheid, dichtheid, oplosbaarheid,...
-> chemische samenstelling verandert NIET
Chemische eigenschap: ontvlambaarheid, corrosiegevoeligheid, giftigheid,... -> samenstelling verandert
Extensieve eigenschap is afhankelijk van de hoeveelheid materie (bv. massa, volume)
Intensieve eigenschap is onafhankelijk van de hoeveelheid materie (bv. kleur, kookpunt, smeltpunt,…)
H2: 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. In een gesloten systeem blijft
de totale massa constant.
- Wet van de constante samenstelling (Proust)
Een zuivere verbinding bevat steeds exact dezelfde elementen in exact dezelfde massaverhouding,
ongeacht zijn oorsprong. Stoffen reageren steeds in een constante massaverhouding.
Postulaten van Dalton:
- Elementen zijn opgebouwd uit zeer kleine, ondeelbare en niet vernietigbare deeltjes, atomen.
- De atomen van een bepaald element zijn identiek in massa en in andere eigenschappen en zijn
verschillend van de atomen van andere elementen.
- Verbindingen zijn het resultaat van een combinatie van 2 of meerdere verschillende atoomsoorten in
een vaste en constante verhouding.
- Atomen van één element kunnen via chemische reacties niet omgezet worden in atomen van een
ander element. Een chemische reactie is louter een reorganisatie van atomen, een verandering in
onderlinge combinatie.
- Wet van de veelvuldige verhoudingen
Wanneer we twee elementen A en B combineren om meer dan één verbinding te vormen zullen de
massa’s van B die reageren met een vaste hoeveelheid van A zich altijd tot elkaar verhouden als
verhoudingen van kleine gehele getallen. (massa zuurstof: 1,000g of 1,500g en deeltje O2: 2 of 3)
,2.2 Chemische elementen
- 118 elementen, waarvan 90 natuurlijk voorkomen, de rest is gevormd in labo’s
- Slechts een klein gedeelte zijn essentieel voor het menselijk lichaam
- 99% bestaat uit C, H, N, O (97% in massa menselijk lichaam)
- Andere elementen in zeer kleine hoeveelheden, WEL ESSENTIEEL
2.3 Atoomtheorieën
- 19e eeuw: bepalen atoommassa van elementen t.o.v. atoommassa H; omdat individuele atomen zeer
klein zijn
- massa zuurstof is 8X groter dan massa waterstof => massa 1 O-atoom is 16x zwaarder dan
massa 1 H-atoom.
- Guy-Lussac: 2 volumes waterstofgas + 1 volume zuurstofgas => 2 volumen waterdamp (P= cst en T=cst)
- Avogrado: gelijke volumina van verschillende gassen bevatten evenveel moleculen (P= cst en T=cst)
- Eind 19e eeuw: “ondeelbaar atoom” is niet langer houdbaar
- Thomson: kathodestralen bestaan uit geladen deeltjes, de elektronen (=>
e/m = -1,76 x 10^8 C/g)
- Atoom in zijn geheel is elektrisch neutraal, dus moeten er
eveneens positieve ladingen zijn.
- atoom= sferisch, homogene, diffuse wolk van positieve materie,
waarin de negatieve elektronen lukraak zijn ingebed =>
“Plumpudding” model
- Millikan: bepaalt elektrische lading en massa van elektron (=> e
(coulomb), m(gram))
- massa elektron = 2000x kleiner dan massa van H
- Rutherford:
- grootste deel van de massa en alle positieve lading is
geconcentreerd in een kern met een hoge dichtheid
- negatieve elektronen bevinden zich buiten de kern en bewegen
hier zeer snel in een ijle ruimte die relatief zeer groot is t.o.v. de
atoomkern
- aangezien atoom elektrisch neutraal is, zijn er evenveel negatief
geladen elektronen buiten de kern als er positief geladen deeltjes
aanwezig zijn in de kern.
- Chadwick: He moest bijkomende massa bezitten => neutronen
= neutrale, ongeladen deeltjes met een massa vergelijkbaar met die van de protonen
- neutronen + protonen = nucleonen
u = atoommassa-eenheid
, - Atoommodel van Rutherford-Bohr
- atomen: kern (massarijke protonen en neutronen) + elektronenmantel (energie-inhoud)
- Kwantumtheorie: enkel welbepaalde energie-inhouden elektronen zijn mogelijk
- Elektron gaat over van hogere naar lagere energietoestand => straling
- Hoe verder van kern, energie nadert naar 0
- Hoe dichter bij kern, hoe negatiever energie elektron
- 7 schillen of hoofdenergieniveaus
- Maximum aantal elektronen per schil = 2n^2 of 32 elektronen
- Verdeling elektronen:
- elektronen liefst zo dicht mogelijk bij kern
- op buitenste schil nooit meer dan 8 elektronen, op voorlaatste
max 18 elektronen
2.4 Samenstelling van atomen
- Subatomaire deeltjes
Atoomnummer (Z) =
# protonen/ # elektronen
Massagetal (A) =
neutronen + protonen;
ook wel nucleonengetal
A-Z = # neutronen
Massagetal A is verschillend voor de verschillende isotope nucliden van het element.
Isotope nucliden:
Isotopen = nucliden van hetzelfde element met eenzelfde aantal protonen en een verschillend aantal
neutronen.
Isotopen hebben dezelfde chemische eigenschappen (bepaald door elektronen), maar verschillen in massa
(bepaald door verschillend aantal neutronen).
Isotopen komen in de natuur in een constante verhouding voor => natuurlijk voorkomen/ abundantie.
Isotopensamenstelling van elk element in de natuur is constant.
Atoommassa en atoommassa-eenheid (u):
Ar = relatieve atoommassa
1.1 Een beetje geschiedenis…
- Aristoteles: alle stoffen op aarde combinatie van 4 elementen (water, vuur, lucht en aarde)
- Democritus: atomos = bouwstenen voor alle materie
- Alchemie: op zoek naar transmutatie (stofomzetting) bv. lood naar goud
- ontwikkeling chemische technieken: destillatie, filtratie, extractie,...
- kenden reeds enkele minerale zuren: HCl(zoutzuur), HNO3(salpeterzuur), H2SO4(zwavelzuur)
- link met geneeskunde
- 18e eeuw: methodiek van observatie, hypothese, experiment, theorie => ware wetenschap
- A. Lavoisier + J. Priestley: ontkrachten flogistontheorie
- Bij verbranding verdwijnt geen flogiston, maar wordt zuurstof opgenomen
- Wet van behoud van massa
- 19e eeuw: meerdere specialisaties van de chemie
1.2 Materie
= alles wat massa en volume heeft (lucht ook een materie!)
- Stof = deel van een materie
- onderverdeeld in fysische toestand en chemische samenstelling
Fysische toestand/ Aggregatietoestand
- Vast (v/s): vast volume en vaste vorm bv. ijs en diamant
- kristallijn (regelmaat) vs amorf (geen regelmaat)
- keukenzoutkristallen en diamant vs opaal en glas
- Vloeibaar (vl/l): vast volume, geen vaste vorm bv. alcohol, water,
olie
- Gasvormig (g): geen vast volume en geen vaste vorm bv. helium, stikstofgas en koolstofdioxide
Ideaal gas: geen intermoleculaire interacties en volume gereduceerd tot 0
Samenstelling
- Mengsel van verschillende componenten/ stoffen
- Heterogene mengsels: één of meer fasegrenzen (soms slechts microscopisch te zien bv. bloed)
- Homogene mengsels: geen fasegrens, componenten gemengd onder hun kleinste individuele vorm
(atomen, ionen, moleculen,…), heeft in alle punten dezelfde eigenschappen
- Oplossing (vl of v) = homogeen mengsel van 2 of meer stoffen bv. brons, NaCl in water
- Zuivere stof: vaste chemische samenstelling en welbepaalde vaste eigenschappen
- verkrijgt men uit mengsels via fysische scheidingstechnieken: filtratie, extractie, destillatie,
kristallisatie, chromatografie,...
- verder ontbinden van zuivere stoffen door elektrolyse en verwarming
- Samengestelde stoffen/ verbindingen: verschillende soorten atomen
- Elementaire/ enkelvoudige stoffen: kan je niet verder ontleden in zuiver stoffen
, Verbinding = chemische binding van 2 of meer
verschillende elementen in een vaste verhouding
(NaCl, CH4, Al2O3,...)
H2, O2, Na, Cl2, C60 = enkelvoudige stoffen, geen
verbindingen!
Enkelvoudige stof: 1 soort atomen bv. C60
Molecule: covalente binding
Formule eenheid/ionrooster: ionaire binding
1.3 Fysische en chemische omzettingen
Fysische omzetting: identiteit deeltjes verandert niet, enkel aggregatietoestand of kristalstructuur verandert
bv. koken van water
Chemische omzetting/ chemische reactie: samenstelling stoffen verandert bv. roesten
Fysische eigenschap: smeltpunt, kookpunt, kleur, elektrische geleidbaarheid, dichtheid, oplosbaarheid,...
-> chemische samenstelling verandert NIET
Chemische eigenschap: ontvlambaarheid, corrosiegevoeligheid, giftigheid,... -> samenstelling verandert
Extensieve eigenschap is afhankelijk van de hoeveelheid materie (bv. massa, volume)
Intensieve eigenschap is onafhankelijk van de hoeveelheid materie (bv. kleur, kookpunt, smeltpunt,…)
H2: 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. In een gesloten systeem blijft
de totale massa constant.
- Wet van de constante samenstelling (Proust)
Een zuivere verbinding bevat steeds exact dezelfde elementen in exact dezelfde massaverhouding,
ongeacht zijn oorsprong. Stoffen reageren steeds in een constante massaverhouding.
Postulaten van Dalton:
- Elementen zijn opgebouwd uit zeer kleine, ondeelbare en niet vernietigbare deeltjes, atomen.
- De atomen van een bepaald element zijn identiek in massa en in andere eigenschappen en zijn
verschillend van de atomen van andere elementen.
- Verbindingen zijn het resultaat van een combinatie van 2 of meerdere verschillende atoomsoorten in
een vaste en constante verhouding.
- Atomen van één element kunnen via chemische reacties niet omgezet worden in atomen van een
ander element. Een chemische reactie is louter een reorganisatie van atomen, een verandering in
onderlinge combinatie.
- Wet van de veelvuldige verhoudingen
Wanneer we twee elementen A en B combineren om meer dan één verbinding te vormen zullen de
massa’s van B die reageren met een vaste hoeveelheid van A zich altijd tot elkaar verhouden als
verhoudingen van kleine gehele getallen. (massa zuurstof: 1,000g of 1,500g en deeltje O2: 2 of 3)
,2.2 Chemische elementen
- 118 elementen, waarvan 90 natuurlijk voorkomen, de rest is gevormd in labo’s
- Slechts een klein gedeelte zijn essentieel voor het menselijk lichaam
- 99% bestaat uit C, H, N, O (97% in massa menselijk lichaam)
- Andere elementen in zeer kleine hoeveelheden, WEL ESSENTIEEL
2.3 Atoomtheorieën
- 19e eeuw: bepalen atoommassa van elementen t.o.v. atoommassa H; omdat individuele atomen zeer
klein zijn
- massa zuurstof is 8X groter dan massa waterstof => massa 1 O-atoom is 16x zwaarder dan
massa 1 H-atoom.
- Guy-Lussac: 2 volumes waterstofgas + 1 volume zuurstofgas => 2 volumen waterdamp (P= cst en T=cst)
- Avogrado: gelijke volumina van verschillende gassen bevatten evenveel moleculen (P= cst en T=cst)
- Eind 19e eeuw: “ondeelbaar atoom” is niet langer houdbaar
- Thomson: kathodestralen bestaan uit geladen deeltjes, de elektronen (=>
e/m = -1,76 x 10^8 C/g)
- Atoom in zijn geheel is elektrisch neutraal, dus moeten er
eveneens positieve ladingen zijn.
- atoom= sferisch, homogene, diffuse wolk van positieve materie,
waarin de negatieve elektronen lukraak zijn ingebed =>
“Plumpudding” model
- Millikan: bepaalt elektrische lading en massa van elektron (=> e
(coulomb), m(gram))
- massa elektron = 2000x kleiner dan massa van H
- Rutherford:
- grootste deel van de massa en alle positieve lading is
geconcentreerd in een kern met een hoge dichtheid
- negatieve elektronen bevinden zich buiten de kern en bewegen
hier zeer snel in een ijle ruimte die relatief zeer groot is t.o.v. de
atoomkern
- aangezien atoom elektrisch neutraal is, zijn er evenveel negatief
geladen elektronen buiten de kern als er positief geladen deeltjes
aanwezig zijn in de kern.
- Chadwick: He moest bijkomende massa bezitten => neutronen
= neutrale, ongeladen deeltjes met een massa vergelijkbaar met die van de protonen
- neutronen + protonen = nucleonen
u = atoommassa-eenheid
, - Atoommodel van Rutherford-Bohr
- atomen: kern (massarijke protonen en neutronen) + elektronenmantel (energie-inhoud)
- Kwantumtheorie: enkel welbepaalde energie-inhouden elektronen zijn mogelijk
- Elektron gaat over van hogere naar lagere energietoestand => straling
- Hoe verder van kern, energie nadert naar 0
- Hoe dichter bij kern, hoe negatiever energie elektron
- 7 schillen of hoofdenergieniveaus
- Maximum aantal elektronen per schil = 2n^2 of 32 elektronen
- Verdeling elektronen:
- elektronen liefst zo dicht mogelijk bij kern
- op buitenste schil nooit meer dan 8 elektronen, op voorlaatste
max 18 elektronen
2.4 Samenstelling van atomen
- Subatomaire deeltjes
Atoomnummer (Z) =
# protonen/ # elektronen
Massagetal (A) =
neutronen + protonen;
ook wel nucleonengetal
A-Z = # neutronen
Massagetal A is verschillend voor de verschillende isotope nucliden van het element.
Isotope nucliden:
Isotopen = nucliden van hetzelfde element met eenzelfde aantal protonen en een verschillend aantal
neutronen.
Isotopen hebben dezelfde chemische eigenschappen (bepaald door elektronen), maar verschillen in massa
(bepaald door verschillend aantal neutronen).
Isotopen komen in de natuur in een constante verhouding voor => natuurlijk voorkomen/ abundantie.
Isotopensamenstelling van elk element in de natuur is constant.
Atoommassa en atoommassa-eenheid (u):
Ar = relatieve atoommassa
