Concept 2.1 Elementen en chemische verbindingen Colour coding:
(compounds).
Alle organismen bestaat uit materie:
Colour = Head topic
o Materie is gemaakt van elementen.
Een chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende Colour = Subtopic
elementen in een vaste verhouding.
- Bijvoorbeeld: H2O Colour = Terms
EssenAële elementen = noodzakelijk voor levende organismen.
Trace elementen = weinig van nodig, specifiek voor specifieke organismen. Colour = Examples
- Trace elementen (Na, Cl…)
Colour = Other
EssenAele elementen:
Koolstof (C):
- Aantal protonen: 6
- Atoommassa: 12 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 4
- Biologische rol: bouwsteen van organische moleculen.
- InteracAes: vormt covalente bindingen met waterstof, zuurstof, sAkstof en andere
koolstofatomen.
Waterstof (H):
- Aantal protonen: 1
- Atoommassa: 1 u
- ElektronenconfiguraAe: 1
- Biologische rol: belangrijk in zuur-basechemie en energieoverdracht.
- InteracAes: vormt waterstoTruggen met zuurstof en sAkstof.
Zuurstof (O):
- Aantal protonen: 8
- Atoommassa: 16 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 6
- Biologische rol: onmisbaar voor ademhaling en in organische verbindingen.
- InteracAes: vormt waterstoTruggen en polaire covalente bindingen.
SAkstof (N):
- Aantal protonen: 7
- Atoommassa: 14 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 5
- Biologische rol: belangrijk bestanddeel van aminozuren en nucleïnezuren.
- InteracAes: vormt covalente bindingen in aminozuren en basen.
Fosfor (P):
- Aantal protonen: 15
- Atoommassa: 31 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 8, 5
- Biologische rol: component van nucleïnezuren (DNA, RNA) en ATP.
- InteracAes: vormt fosfodiësterbindingen in nucleïnezuren.
Zwavel (S):
- Aantal protonen: 16
- Atoommassa: 32 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 8, 6
- Biologische rol: stabiliseert eiwi`en door disulfidebruggen te vormen.
- InteracAes: vormt disulfidebindingen in aminozuren.
1
,Concept 2.2 Atomen.
Atomen bestaan uit:
1. Protonen = posiAef geladen deeltje.
2. Neutronen = neutraal deeltje.
3. Elektronen = negaAef geladen deeltje.
Protonen + neutronen in de atoomkern
- Elektronen in “wolk” om de atoomkern.
Massa getal = protonen + neutronen
- Linksboven in periodiek systeem.
Atoomnummer = aantal protonen
- Atomen met een gelijk atoomnummer:
o Zelfde chemische eigenschappen.
o Zelfde element.
Isotopen = zijn atomen met hetzelfde aantal protonen, maar verschillende aantal neutronen.
- Meeste isotopen zijn stabiel, sommige zijn onstabiel = radioacAeve isotopen.
- Vervalsnelheid uitgedrukt in halfwaardeAjd.
Elektronen
Chemische eigenschappen van een atoom worden bepaald door de verdeling van elektronen in de
elektronenschillen.
- ValenAe elektronen = elektronen in de buitenste schil (valenAeschil).
Atomen proberen hun buitenste schil vol te krijgen à 8 elektronen in de valenAeschil, octetregel).
- Elementen met een volle valenAe schil zijn chemisch inert (reageren nauwelijks).
Concept 2.3 bindingen.
Atomen met een incomplete valenAeschil (geen 8 elektronen in de schil): proberen schil vol te krijgen.
1. Elektronenparen delen tussen twee atomen = covalente binding.
- InteracAe tussen atomen.
- Elektronen ‘tellen’ nu mee in de valenAeschil.
Molecuul = 2 of meer atomen gebonden door covalente bindingen.
- Enkele covalente binden: 1 elektronenpaar gedeeld.
- Dubbele covalente binding: 2 elektronenparen gedeeld.
- Drievoudige covalente binding: 3 elektronenparen gedeeld.
Covalente bindingen:
Elektronen worden niet alAjd eerlijk gedeeld.
- Aiankelijk van elektronegaAviteit van het atoom.
a) Niet-polaire covalente binding: elektronen worden gelijk verdeeld
o Verschil elektronegaAviteit <0,5
b) Polaire covalente binding: elektronen liggen dichter bij 1 van de 2 atomen.
o Verschil elektronegaAviteit 0,5<>1,6
o Zorgt voor parAële ladingen (δ+ en δ-) in het molecuul.
2. Elektronen overdragen: ion binding.
Atomen nemen elektronen geheel over van hun bindend partneratoom.
- Na de overdracht à beide atomen geladen.
- Geladen atoom/molecuul = ion
o KaAon = posiAef geladen.
o Anion = negaAef geladen.
- Chemische verbindingen die ion bindingen vormen = zouten.
2
,Zwakke chemische interacAes:
1. WaterstoTruggen
- Waterstofatoom (H)
- Covalent gekoppeld aan sterk elektronegaAef atoom.
- Aangetrokken tot ander elektronegaAef atoom.
2. Van der Waals krachten
- Door toeval elektronen niet gelijkmaAg verdeeld over molecuul.
- Daardoor aantrekkingskrachten tussen moleculen die erg dicht bij elkaar zijn.
Zorgen dat veel grote biologische moleculen in vorm blijven.
Concept 2.4 chemische reac>es en bindingen.
Chemische reacAes: maken en breken chemische bindingen.
- Start moleculen: reactanten of substraat.
- Eind moleculen: producten.
Alle reacAes zijn (theoreAsch) reversibel
- ReacAe loopt tot er een chemisch evenwicht is.
Concept 3.1 polariteit water.
Polaire covalente binding
- O trekt sterker aan de elektronen dan H.
o Lading is ongelijk verdeeld.
Concept 3.2 water eigenschappen.
Cohesie eigenschappen van water
- Door waterstoTruggen blijven watermoleculen bij elkaar.
- Aantrekking tussen verschillende stoffen = adhesie.
- Oppervlaktespanning door waterbruggen.
Thermische energie = de kineAsche energie van de moleculen.
- Komen 2 objecten met elkaar in aanraking à thermische energie gaat van warme object naar
kouder object.
- Water kan grote hoeveelheid energie absorberen.
o Heeq hoge specifieke warmte (calorie).
§ Heeq veel warmte-energie nodig om op te warmen of af te koelen.
- Door de waterbruggen
o Hi`e absorberen = H-bruggen breken.
o Hi`e afgeven = H-bruggen vormen.
Oplossing is een vloeistof met een homogene mix van stoffen.
- Solvent = oplosmiddel.
- Solute = opgeloste stof.
Water is een uitstekend oplosmiddel.
- Vanwege het polaire karakter van water (O- + H+).
- Voor ionen en polaire moleculen of grote moleculen met ionische en polaire regio’s.
Een hydrofiele stof = stof met affiniteit voor water (lost goed op).
Een hydrofobe stof = stof met geen affiniteit voor water (lost niet goed op).
- Geen polaire of ionische ladingen.
Concept 3.3 pH.
Waterstofatoom (H): van de ene waterstofmolecuul ‘overspringen’ op de andere waterstof
molecuul.
- Waterstof-ion (H+) wordt overgedragen
3
, - 2 H2O ↔ H3O+ + OH-
- Hydronium ion H3O+ (H+) en hydroxide-ion OH-.
- In puur water alAjd chemisch evenwicht.
Door toevoegen van zuren en basen verandert het evenwicht.
- pH = -log[H+], de mate van hoeveel H+ er is.
- Neutrale condiAes [H+] is 10-7 à pH = -(-7) = 7
- pH + pOH = 14
Zure oplossing veel H+
- Lage pH 0 tot 7
Basische oplossing weinig H+
- Hoge pH 7 tot 14
Door het toevoegen van zuren en basen verandert het evenwicht.
- Zuur = een stof die [H+] laat sAjgen.
o Stof die een H+ kan afstaan (proton donor).
- Base = een stof die [H+] laat dalen.
o Stof die een H+ kan opnemen (proton acceptor).
Een buffer houdt pH stabiel:
- Bufferoplossing bestaat uit: zwak zuur en geconjugeerde base.
- pH verandert nauwelijks bij toevoegen van kleine hoeveelheden zuur of base.
Concept 4.1 organische chemie.
Moleculen met koolstofatomen = organisch.
Koolstof kan 4 bindingen vormen met andere atomen
- oneindig veel mogelijkheden.
Concept 4.2 koolstoBindingen.
Elektronen configuraAe bepaald wat de eigenschappen van het atoom zijn.
- C heeq 4 valenAe elektronen in zijn valenAe (buitenste) schil.
- Vormt met andere elementen de bouwstenen voor de moleculen van het leven.
Koolstofstructuren
Koolstoveten zijn skelet van veel organische moleculen.
- Koolwaterstoffen is uitsluitend = C + H.
- Is een niet polaire covalente binding, er is geen ladingsverschil.
- Lost niet goed op in water (hydrofoob).
Isomeren = stoffen met dezelfde molecuulformule, maar met andere structuren en eigenschappen.
- Structuurisomerren = verschil in hoe de atomen aan elkaar zijn verbonden (covalent).
- Cis-trans isomeren = zelfde verbinding maar ruimtelijk anders georiënteerd.
- EnanAomeren = isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn.
o Meestal maar 1 vorm effecAef (acAef).
Concept 4.4 func>onele groepen.
Die funcAe van organische molecuul wordt bepaald door:
1. Vorm koolstof skelet.
2. FuncAonele groepen (R) aan het koolstofskelet.
FuncAonele groepen:
1. Hydroxyl groep OH à alcohol
- Zorgt dat het polair wordt, kan een groep waterstoTruggen vormen.
2. Carbonyl groep C=O à keton of aldehyde
- Suikers
o Keton à verbonden aan 2 x C
4
(compounds).
Alle organismen bestaat uit materie:
Colour = Head topic
o Materie is gemaakt van elementen.
Een chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende Colour = Subtopic
elementen in een vaste verhouding.
- Bijvoorbeeld: H2O Colour = Terms
EssenAële elementen = noodzakelijk voor levende organismen.
Trace elementen = weinig van nodig, specifiek voor specifieke organismen. Colour = Examples
- Trace elementen (Na, Cl…)
Colour = Other
EssenAele elementen:
Koolstof (C):
- Aantal protonen: 6
- Atoommassa: 12 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 4
- Biologische rol: bouwsteen van organische moleculen.
- InteracAes: vormt covalente bindingen met waterstof, zuurstof, sAkstof en andere
koolstofatomen.
Waterstof (H):
- Aantal protonen: 1
- Atoommassa: 1 u
- ElektronenconfiguraAe: 1
- Biologische rol: belangrijk in zuur-basechemie en energieoverdracht.
- InteracAes: vormt waterstoTruggen met zuurstof en sAkstof.
Zuurstof (O):
- Aantal protonen: 8
- Atoommassa: 16 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 6
- Biologische rol: onmisbaar voor ademhaling en in organische verbindingen.
- InteracAes: vormt waterstoTruggen en polaire covalente bindingen.
SAkstof (N):
- Aantal protonen: 7
- Atoommassa: 14 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 5
- Biologische rol: belangrijk bestanddeel van aminozuren en nucleïnezuren.
- InteracAes: vormt covalente bindingen in aminozuren en basen.
Fosfor (P):
- Aantal protonen: 15
- Atoommassa: 31 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 8, 5
- Biologische rol: component van nucleïnezuren (DNA, RNA) en ATP.
- InteracAes: vormt fosfodiësterbindingen in nucleïnezuren.
Zwavel (S):
- Aantal protonen: 16
- Atoommassa: 32 u
- ElektronenconfiguraAe: 2, 8, 6
- Biologische rol: stabiliseert eiwi`en door disulfidebruggen te vormen.
- InteracAes: vormt disulfidebindingen in aminozuren.
1
,Concept 2.2 Atomen.
Atomen bestaan uit:
1. Protonen = posiAef geladen deeltje.
2. Neutronen = neutraal deeltje.
3. Elektronen = negaAef geladen deeltje.
Protonen + neutronen in de atoomkern
- Elektronen in “wolk” om de atoomkern.
Massa getal = protonen + neutronen
- Linksboven in periodiek systeem.
Atoomnummer = aantal protonen
- Atomen met een gelijk atoomnummer:
o Zelfde chemische eigenschappen.
o Zelfde element.
Isotopen = zijn atomen met hetzelfde aantal protonen, maar verschillende aantal neutronen.
- Meeste isotopen zijn stabiel, sommige zijn onstabiel = radioacAeve isotopen.
- Vervalsnelheid uitgedrukt in halfwaardeAjd.
Elektronen
Chemische eigenschappen van een atoom worden bepaald door de verdeling van elektronen in de
elektronenschillen.
- ValenAe elektronen = elektronen in de buitenste schil (valenAeschil).
Atomen proberen hun buitenste schil vol te krijgen à 8 elektronen in de valenAeschil, octetregel).
- Elementen met een volle valenAe schil zijn chemisch inert (reageren nauwelijks).
Concept 2.3 bindingen.
Atomen met een incomplete valenAeschil (geen 8 elektronen in de schil): proberen schil vol te krijgen.
1. Elektronenparen delen tussen twee atomen = covalente binding.
- InteracAe tussen atomen.
- Elektronen ‘tellen’ nu mee in de valenAeschil.
Molecuul = 2 of meer atomen gebonden door covalente bindingen.
- Enkele covalente binden: 1 elektronenpaar gedeeld.
- Dubbele covalente binding: 2 elektronenparen gedeeld.
- Drievoudige covalente binding: 3 elektronenparen gedeeld.
Covalente bindingen:
Elektronen worden niet alAjd eerlijk gedeeld.
- Aiankelijk van elektronegaAviteit van het atoom.
a) Niet-polaire covalente binding: elektronen worden gelijk verdeeld
o Verschil elektronegaAviteit <0,5
b) Polaire covalente binding: elektronen liggen dichter bij 1 van de 2 atomen.
o Verschil elektronegaAviteit 0,5<>1,6
o Zorgt voor parAële ladingen (δ+ en δ-) in het molecuul.
2. Elektronen overdragen: ion binding.
Atomen nemen elektronen geheel over van hun bindend partneratoom.
- Na de overdracht à beide atomen geladen.
- Geladen atoom/molecuul = ion
o KaAon = posiAef geladen.
o Anion = negaAef geladen.
- Chemische verbindingen die ion bindingen vormen = zouten.
2
,Zwakke chemische interacAes:
1. WaterstoTruggen
- Waterstofatoom (H)
- Covalent gekoppeld aan sterk elektronegaAef atoom.
- Aangetrokken tot ander elektronegaAef atoom.
2. Van der Waals krachten
- Door toeval elektronen niet gelijkmaAg verdeeld over molecuul.
- Daardoor aantrekkingskrachten tussen moleculen die erg dicht bij elkaar zijn.
Zorgen dat veel grote biologische moleculen in vorm blijven.
Concept 2.4 chemische reac>es en bindingen.
Chemische reacAes: maken en breken chemische bindingen.
- Start moleculen: reactanten of substraat.
- Eind moleculen: producten.
Alle reacAes zijn (theoreAsch) reversibel
- ReacAe loopt tot er een chemisch evenwicht is.
Concept 3.1 polariteit water.
Polaire covalente binding
- O trekt sterker aan de elektronen dan H.
o Lading is ongelijk verdeeld.
Concept 3.2 water eigenschappen.
Cohesie eigenschappen van water
- Door waterstoTruggen blijven watermoleculen bij elkaar.
- Aantrekking tussen verschillende stoffen = adhesie.
- Oppervlaktespanning door waterbruggen.
Thermische energie = de kineAsche energie van de moleculen.
- Komen 2 objecten met elkaar in aanraking à thermische energie gaat van warme object naar
kouder object.
- Water kan grote hoeveelheid energie absorberen.
o Heeq hoge specifieke warmte (calorie).
§ Heeq veel warmte-energie nodig om op te warmen of af te koelen.
- Door de waterbruggen
o Hi`e absorberen = H-bruggen breken.
o Hi`e afgeven = H-bruggen vormen.
Oplossing is een vloeistof met een homogene mix van stoffen.
- Solvent = oplosmiddel.
- Solute = opgeloste stof.
Water is een uitstekend oplosmiddel.
- Vanwege het polaire karakter van water (O- + H+).
- Voor ionen en polaire moleculen of grote moleculen met ionische en polaire regio’s.
Een hydrofiele stof = stof met affiniteit voor water (lost goed op).
Een hydrofobe stof = stof met geen affiniteit voor water (lost niet goed op).
- Geen polaire of ionische ladingen.
Concept 3.3 pH.
Waterstofatoom (H): van de ene waterstofmolecuul ‘overspringen’ op de andere waterstof
molecuul.
- Waterstof-ion (H+) wordt overgedragen
3
, - 2 H2O ↔ H3O+ + OH-
- Hydronium ion H3O+ (H+) en hydroxide-ion OH-.
- In puur water alAjd chemisch evenwicht.
Door toevoegen van zuren en basen verandert het evenwicht.
- pH = -log[H+], de mate van hoeveel H+ er is.
- Neutrale condiAes [H+] is 10-7 à pH = -(-7) = 7
- pH + pOH = 14
Zure oplossing veel H+
- Lage pH 0 tot 7
Basische oplossing weinig H+
- Hoge pH 7 tot 14
Door het toevoegen van zuren en basen verandert het evenwicht.
- Zuur = een stof die [H+] laat sAjgen.
o Stof die een H+ kan afstaan (proton donor).
- Base = een stof die [H+] laat dalen.
o Stof die een H+ kan opnemen (proton acceptor).
Een buffer houdt pH stabiel:
- Bufferoplossing bestaat uit: zwak zuur en geconjugeerde base.
- pH verandert nauwelijks bij toevoegen van kleine hoeveelheden zuur of base.
Concept 4.1 organische chemie.
Moleculen met koolstofatomen = organisch.
Koolstof kan 4 bindingen vormen met andere atomen
- oneindig veel mogelijkheden.
Concept 4.2 koolstoBindingen.
Elektronen configuraAe bepaald wat de eigenschappen van het atoom zijn.
- C heeq 4 valenAe elektronen in zijn valenAe (buitenste) schil.
- Vormt met andere elementen de bouwstenen voor de moleculen van het leven.
Koolstofstructuren
Koolstoveten zijn skelet van veel organische moleculen.
- Koolwaterstoffen is uitsluitend = C + H.
- Is een niet polaire covalente binding, er is geen ladingsverschil.
- Lost niet goed op in water (hydrofoob).
Isomeren = stoffen met dezelfde molecuulformule, maar met andere structuren en eigenschappen.
- Structuurisomerren = verschil in hoe de atomen aan elkaar zijn verbonden (covalent).
- Cis-trans isomeren = zelfde verbinding maar ruimtelijk anders georiënteerd.
- EnanAomeren = isomeren die elkaars spiegelbeeld zijn.
o Meestal maar 1 vorm effecAef (acAef).
Concept 4.4 func>onele groepen.
Die funcAe van organische molecuul wordt bepaald door:
1. Vorm koolstof skelet.
2. FuncAonele groepen (R) aan het koolstofskelet.
FuncAonele groepen:
1. Hydroxyl groep OH à alcohol
- Zorgt dat het polair wordt, kan een groep waterstoTruggen vormen.
2. Carbonyl groep C=O à keton of aldehyde
- Suikers
o Keton à verbonden aan 2 x C
4
