Chemie
Chemie I
1. Inleiding
Verschillende types materie
• wat? : alles wat massa heeft en een ruimte inneemt
o vast,vloeibaar of gasfase
Materie: → mengsels = combinatie van componenten en variabele samenstelling; elk element behoud z’n chemische id.
→ zuivere stoffen = welbepaalde chemische samenstelling
→ 2 types: homogene en heterogene mengsels
* homogene mengsels: uniforme samenstelling; het homogeen gedeelte van een mengsel wordt ook fase genoemd
* heterogene mengsels: niet uniforme samenstelling; het heterogeen gedeelte van een mengsel bestaat uit meerdere fasen
die meestal goed te onderscheiden zijn
+ suspansie vast in vloeistof bv zand in water
+ sol vast of vloeistof in gas bv sigaretten rook in de lucht, spuitbus
+ aërosol alle materie die in de lucht zweeft
+ emulsie vloeistof in vloeistof bv olie in water
! emulgatoren: zorgen dat sommige niet oplosbare stoffen oplosbaar worden
• fysisch proces: samenstelling wijzigt niet
• chemisch proces: samenstelling wijzigt
Eigenschappen van materie
• intensieve eigenschappen:
o wat? Karaktristieken waardoor we ze kunnen onderscheiden van een andere
o eig? onafhankelijk van hoeveelheid materie bv. Kooktemperatuur, brekingsindex
• extensieve eigenschappen
o tegen gestelde van intensieve eigenschappen die ons niets zeggen over de id vd materie
• Chemische eigenschappen:
o Manier waarop een materie reageert met een andere stof (bv ontvlambaarheid)
• Fysische eigenschappen
o Chemische identiteit wordt niet verandert
2. Atomen, Moleculen en Ionen
Inleiding
-
atomen: kleinste deeltje die tkan tussen komen in een reactie en bevat e-, p+, n0
-
molecule: deeltje waar meerdere atomen sterk aan elkaar gebonden zijn
-
ion: deeltje bestaand uit 1 of meerdere atomen, met een lading
Atoomtheorie
• Dalton: atoommodeltheorie
o Enkelvoudige stoffen bestaan uit kleine deeltjes
Atomen van een zelfde element zijn chemisch gelijk maar niet noodzakelijk fysisch (isotoop)
o Chemische reactie is verenigen of scheiden van atomen, maar niet omzetten
o Een verbinding wordt gevormd door combinatie van 2 of meer atoomsoorten
Subatomaire deeltjes
•
Thompson + Rutherford: atomenbestaan uit e-, p+, n0
o u = 1,66. 10-24g lading (relatief / absoluut)
o e- = 0,000549 u 1- / -1,6202 . 10^-19
o p+ = 1, 0072 u 1+ / + 1,6202 . 10^-19
o n° = 1,0087 u 0 /0
Atoomsymbolen
A
Z X met X = atoom of nuclide
→ A = atoommassagetal = aantal nucleonen / kerndeeltjes = aantal protonen + aantal neutronen
→ Z = atoomnummer = aantal protonen in de kern
-1- Chemie I
, Chemie
Isotopen
• wat? Alle atomen van een bepaald element met
hetzelfde aantal protonen maar verschillend aantal
12 14
C C
neutronen in de kern en dus ook een verschillende massa. Bv. 6 en 6
hoe bepalen? Massa spectrometer
- ontneem een elektronen vd atomen
→ dus atomen worden positief geladen
- door aantrekking van een negatief geladen pool worden deeltjes versneld
- door een bocht in het systeem gaan de zwaardere deeltjes naar buiten en de lichtere deeltjes
blijven aan de binnenkant
- percentage berekenen
Periodiek systeem
- klassering via atoomnummer
- ongeveer 300 isotopen, 109 atoomsoorten
+ groep: verticale kolom → grosso modo geldt er: zelfde oxidatie getal
+ periode: horizontale rij
• 80% metalen, 20% niet-metalen
• Grens is niet scherm → men spreekt van metalloïden in discussie
gebieden
Nucleaire atoom
• rutherford ~bestralingsproven
→ kern in groot ijl volume..
1. Kern in centrum, bepaald de massa, + geladen
2. Elektronen bewegen in groot ijl volume rond kern
∅ atoom = 10^-10 ~ ruimte ∅ 1 km
∅ kern = 10^-14 ~ tennisbal
• proefopzet rutherford:
Dunne metaalfolie → bestralen met alfa deeltjes (= 2 protonen, 2 neutronen)
→ uitgezonden door metastabiele atomen die spontaan straling uitzenden
→ veranderen in atomen met andere stabielere identiteit
→ natuurlijke radioactiviteit
Vaststelling: het grootste aantal alfa deeltjes (in feite He-kernen) ongehinderd door de metaal
Folie gingen, terwijl slechts enkele afgebogen of teruggekaatst werden
Moleculen en Ionen
• Stoechiometrie = kwantitatief verband tussen de elementen in de zuiver stof of in een chemische reactie
• Molecuulformule = geeft effectieve samenstelling weer van de molecule
• Molecule: 2 of meer atomen gecombineerd in een nieuwe ongeladen entiteit. Meestal sterk gebonden atomen
• Ion: atoom die een elektron teveel of te weinig heeft is dus geladen … de zogenaamde ionen
o Anion en kation
• Ionaire bestanddelen: geometrische groepering van kationen en anionen in een kristal
Andere vormen:
- diamant: 3D kristal van elkaar covalent gebonden koolstofatomen
- kwarts: 3D kristal met Si02 als formule eenheid
- metalen: metaalatomen zijn aan elkaar gebonden via een specifieke metaalbinding
-2- Chemie I
, Chemie
3. Stoechiometrie
Atoommassa en atoommassa eenheid
• fusie → samenvoegen zonder afval
• fissi → kernsplitsing met radioactief afval
Atoommassa (AM): gewogen gemiddelde vd nuclide massa’s bij de voorkomende isotopen
Molecuulmassa (MM): som vd atoommassa’s van een molecule
OPM: Getal van Avogrado: 6,022 . 10^23 . 1u = 1, 000 g
E = mc²
Massa relaties
Procentuele samenstelling
Bv. H2O → AM (H) = 1,0087 g/mol
→ AM (O) = 16,0g/mol
→ MM (H20) = 2. 1,0087 + 16,0 = 18,0 g/mol
→ %H= 2/ 18 = 11,18 %
→ %O=16/18 = 88,82%
Minimale formule
• waT? Geeft de verhouding van de in het bestanddeel voorkomende atomen weer via de eenvoudigste getallen
4. Elektronenstructuur van atomen en het periodiek systeem
Elektromagnetische straling
Golven, bv licht beweegt zich door de ruimte als een golf en wordt gekenmerkt door volgende eigenschappen:
- golflengte: λ
- amplitude: a
- bewegingsnelheid in de ruimte c = 3. 10^8 m/s
- frequentie = aantal golven dat passeert per tijdseendheid = v = c/λ
- intensiteit: I ~ a²
Golfkarakter en deeltjes karakter
• wat? Karakter van de golven bij breking en dergelijke en karakter van fotonen
Interactie met EMS: absorptie: opnemen van EMS
Amini: afgeven van EMS
• Max Planck: stralingsenergie wordt met bepaalde hoeveelheid opgenomen of Quanta: de Quantumtheorie
• Hoeveelheid (E, DE) of quantum is evenredig met frequentie
h.c
o E= = h.v (h= cte v. Planck = 6,62. 10-24, c = lichtsnelheid, λ=golflengte)
λ
h.c 1
o mc² = E = = h.v( frequentie) <=> λ = h
λ mc(= snelheid )
• Einstein: Fotonen zijn discontinue energiedragers
• Een foton kan verdwijnen wanneer het botst op materie die de foton z’n energie kan opnemen. De fotonenergie
is overgegaan in warmte of vibratie energie. Of gewoon doorgegeven aan de elektronen resulterend in energie
toename (promotie)
Atoomspectra en opeenvolgende atoommodellen
→ spectrum = samenstelling van golflengten
→ bekomen door breking van licht via prismum en gevisualiseerd in een spectrograaf
• wit licht: gevat alle golflengten in het zichtbaar gebied en geeft een continue spectrum
Niels Bohr
Het H-atoom kan slechts welbepaalde energieën kunnen hebben en de elektronen overgangen vh ene niveau naar het
andere waren verantwoordelijke voor de Balmerlijnen
Hierbij is de kern onbelangrijk en steeds onverandert blijft
De gequantiseerde energie waarden voor het H-elektron nemen volgende waarden aan:
− cte.Z ² − Rh.Z ²
EN = = (Rh = cte v. Rydberg, Z = atoomnr, n= hoofdniveu nr)
n² n²
OPM: enkel succesvol in het verklaren van het lijnenspectrum van H-atoom
-3- Chemie I
Chemie I
1. Inleiding
Verschillende types materie
• wat? : alles wat massa heeft en een ruimte inneemt
o vast,vloeibaar of gasfase
Materie: → mengsels = combinatie van componenten en variabele samenstelling; elk element behoud z’n chemische id.
→ zuivere stoffen = welbepaalde chemische samenstelling
→ 2 types: homogene en heterogene mengsels
* homogene mengsels: uniforme samenstelling; het homogeen gedeelte van een mengsel wordt ook fase genoemd
* heterogene mengsels: niet uniforme samenstelling; het heterogeen gedeelte van een mengsel bestaat uit meerdere fasen
die meestal goed te onderscheiden zijn
+ suspansie vast in vloeistof bv zand in water
+ sol vast of vloeistof in gas bv sigaretten rook in de lucht, spuitbus
+ aërosol alle materie die in de lucht zweeft
+ emulsie vloeistof in vloeistof bv olie in water
! emulgatoren: zorgen dat sommige niet oplosbare stoffen oplosbaar worden
• fysisch proces: samenstelling wijzigt niet
• chemisch proces: samenstelling wijzigt
Eigenschappen van materie
• intensieve eigenschappen:
o wat? Karaktristieken waardoor we ze kunnen onderscheiden van een andere
o eig? onafhankelijk van hoeveelheid materie bv. Kooktemperatuur, brekingsindex
• extensieve eigenschappen
o tegen gestelde van intensieve eigenschappen die ons niets zeggen over de id vd materie
• Chemische eigenschappen:
o Manier waarop een materie reageert met een andere stof (bv ontvlambaarheid)
• Fysische eigenschappen
o Chemische identiteit wordt niet verandert
2. Atomen, Moleculen en Ionen
Inleiding
-
atomen: kleinste deeltje die tkan tussen komen in een reactie en bevat e-, p+, n0
-
molecule: deeltje waar meerdere atomen sterk aan elkaar gebonden zijn
-
ion: deeltje bestaand uit 1 of meerdere atomen, met een lading
Atoomtheorie
• Dalton: atoommodeltheorie
o Enkelvoudige stoffen bestaan uit kleine deeltjes
Atomen van een zelfde element zijn chemisch gelijk maar niet noodzakelijk fysisch (isotoop)
o Chemische reactie is verenigen of scheiden van atomen, maar niet omzetten
o Een verbinding wordt gevormd door combinatie van 2 of meer atoomsoorten
Subatomaire deeltjes
•
Thompson + Rutherford: atomenbestaan uit e-, p+, n0
o u = 1,66. 10-24g lading (relatief / absoluut)
o e- = 0,000549 u 1- / -1,6202 . 10^-19
o p+ = 1, 0072 u 1+ / + 1,6202 . 10^-19
o n° = 1,0087 u 0 /0
Atoomsymbolen
A
Z X met X = atoom of nuclide
→ A = atoommassagetal = aantal nucleonen / kerndeeltjes = aantal protonen + aantal neutronen
→ Z = atoomnummer = aantal protonen in de kern
-1- Chemie I
, Chemie
Isotopen
• wat? Alle atomen van een bepaald element met
hetzelfde aantal protonen maar verschillend aantal
12 14
C C
neutronen in de kern en dus ook een verschillende massa. Bv. 6 en 6
hoe bepalen? Massa spectrometer
- ontneem een elektronen vd atomen
→ dus atomen worden positief geladen
- door aantrekking van een negatief geladen pool worden deeltjes versneld
- door een bocht in het systeem gaan de zwaardere deeltjes naar buiten en de lichtere deeltjes
blijven aan de binnenkant
- percentage berekenen
Periodiek systeem
- klassering via atoomnummer
- ongeveer 300 isotopen, 109 atoomsoorten
+ groep: verticale kolom → grosso modo geldt er: zelfde oxidatie getal
+ periode: horizontale rij
• 80% metalen, 20% niet-metalen
• Grens is niet scherm → men spreekt van metalloïden in discussie
gebieden
Nucleaire atoom
• rutherford ~bestralingsproven
→ kern in groot ijl volume..
1. Kern in centrum, bepaald de massa, + geladen
2. Elektronen bewegen in groot ijl volume rond kern
∅ atoom = 10^-10 ~ ruimte ∅ 1 km
∅ kern = 10^-14 ~ tennisbal
• proefopzet rutherford:
Dunne metaalfolie → bestralen met alfa deeltjes (= 2 protonen, 2 neutronen)
→ uitgezonden door metastabiele atomen die spontaan straling uitzenden
→ veranderen in atomen met andere stabielere identiteit
→ natuurlijke radioactiviteit
Vaststelling: het grootste aantal alfa deeltjes (in feite He-kernen) ongehinderd door de metaal
Folie gingen, terwijl slechts enkele afgebogen of teruggekaatst werden
Moleculen en Ionen
• Stoechiometrie = kwantitatief verband tussen de elementen in de zuiver stof of in een chemische reactie
• Molecuulformule = geeft effectieve samenstelling weer van de molecule
• Molecule: 2 of meer atomen gecombineerd in een nieuwe ongeladen entiteit. Meestal sterk gebonden atomen
• Ion: atoom die een elektron teveel of te weinig heeft is dus geladen … de zogenaamde ionen
o Anion en kation
• Ionaire bestanddelen: geometrische groepering van kationen en anionen in een kristal
Andere vormen:
- diamant: 3D kristal van elkaar covalent gebonden koolstofatomen
- kwarts: 3D kristal met Si02 als formule eenheid
- metalen: metaalatomen zijn aan elkaar gebonden via een specifieke metaalbinding
-2- Chemie I
, Chemie
3. Stoechiometrie
Atoommassa en atoommassa eenheid
• fusie → samenvoegen zonder afval
• fissi → kernsplitsing met radioactief afval
Atoommassa (AM): gewogen gemiddelde vd nuclide massa’s bij de voorkomende isotopen
Molecuulmassa (MM): som vd atoommassa’s van een molecule
OPM: Getal van Avogrado: 6,022 . 10^23 . 1u = 1, 000 g
E = mc²
Massa relaties
Procentuele samenstelling
Bv. H2O → AM (H) = 1,0087 g/mol
→ AM (O) = 16,0g/mol
→ MM (H20) = 2. 1,0087 + 16,0 = 18,0 g/mol
→ %H= 2/ 18 = 11,18 %
→ %O=16/18 = 88,82%
Minimale formule
• waT? Geeft de verhouding van de in het bestanddeel voorkomende atomen weer via de eenvoudigste getallen
4. Elektronenstructuur van atomen en het periodiek systeem
Elektromagnetische straling
Golven, bv licht beweegt zich door de ruimte als een golf en wordt gekenmerkt door volgende eigenschappen:
- golflengte: λ
- amplitude: a
- bewegingsnelheid in de ruimte c = 3. 10^8 m/s
- frequentie = aantal golven dat passeert per tijdseendheid = v = c/λ
- intensiteit: I ~ a²
Golfkarakter en deeltjes karakter
• wat? Karakter van de golven bij breking en dergelijke en karakter van fotonen
Interactie met EMS: absorptie: opnemen van EMS
Amini: afgeven van EMS
• Max Planck: stralingsenergie wordt met bepaalde hoeveelheid opgenomen of Quanta: de Quantumtheorie
• Hoeveelheid (E, DE) of quantum is evenredig met frequentie
h.c
o E= = h.v (h= cte v. Planck = 6,62. 10-24, c = lichtsnelheid, λ=golflengte)
λ
h.c 1
o mc² = E = = h.v( frequentie) <=> λ = h
λ mc(= snelheid )
• Einstein: Fotonen zijn discontinue energiedragers
• Een foton kan verdwijnen wanneer het botst op materie die de foton z’n energie kan opnemen. De fotonenergie
is overgegaan in warmte of vibratie energie. Of gewoon doorgegeven aan de elektronen resulterend in energie
toename (promotie)
Atoomspectra en opeenvolgende atoommodellen
→ spectrum = samenstelling van golflengten
→ bekomen door breking van licht via prismum en gevisualiseerd in een spectrograaf
• wit licht: gevat alle golflengten in het zichtbaar gebied en geeft een continue spectrum
Niels Bohr
Het H-atoom kan slechts welbepaalde energieën kunnen hebben en de elektronen overgangen vh ene niveau naar het
andere waren verantwoordelijke voor de Balmerlijnen
Hierbij is de kern onbelangrijk en steeds onverandert blijft
De gequantiseerde energie waarden voor het H-elektron nemen volgende waarden aan:
− cte.Z ² − Rh.Z ²
EN = = (Rh = cte v. Rydberg, Z = atoomnr, n= hoofdniveu nr)
n² n²
OPM: enkel succesvol in het verklaren van het lijnenspectrum van H-atoom
-3- Chemie I
