Algemene en biologische
scheikunde [E04C9a]
Hoofdstuk 1: De atoomstructuur van de materie
1. Atomen en moleculen
Moleculen zijn de kleinste onderdelen van een zuivere stof met een
constante samenstelling
Een zuivere stof bestaat uit 1 soort molecule
Een mengsel bestaat uit verschillende moleculen
Atomen zijn de onderdelen van een molecule en de kleinste chemische
deeltjes die hun identiteit behouden in reacties
Elementen zijn soorten atomen
Enkelvoudige stoffen bestaan uit één soort atomen
samengestelde stoffen bestaan uit meerdere soorten atomen
Atoom eigenschappen:
kleine massa
bolvormig
geen nettolading
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 1
, Samenstelling atoom
centrale kern: protonen (+1) en neutronen (0)
elektronenwolk (-1) rond kern
Atoom = neutraal: #p = #n
Omvang atoom wordt bepaald door omvang elektronenwolk
Massa atoom: (#p.mp + #n.mn)
2. De chemische elementen
Elk element heeft een symbool (X), atoomnummer (Z) en massagetal (A)
Het atoomnummer Z geeft het aantal protonen in de kern aan, het
massagetal de som van protonen en neutronen
Z = #p = #e
A = #p + #n
atoommassa: absolute massa van een atoom
Isotopen zijn atoomsoorten met hetzelfde atoomnummer Z maar verschillend
massagetal A
→ aantal isotopen verschilt van element tot element
→ isotopische samenstelling is eigen aan elk element
→ chemische eigenschappen van isotopen blijven hetzelfde: bepaald door
elektronenverdeling op buitenste schil
→ fysische eigenschappen van isotopen blijven niet hetzelfde: bepaald door
massa
Isotopenabundantie = procentuele verdeling van isotopen van een element
De relatieve atoommassa (Ar) is de procentuele samengestelde som van de
relatieve atoommassa's van de isotopen
1 mol bevat 6,02 . 10²³ entiteiten = getal van avogadro
De molaire massa (MM) is de massa van 1 mol atomen van een element in
g/mol (1.2)
3. Ionen
Ionen zijn geladen atomen of atoomgroepen
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 2
, Kationen (+) en anionen (-) ontstaan door het verliezen of opnemen van
elektronen
De molaire massa van ionen is de relatieve ionmassa in g/mol
4. Atoommodellen
4.1 Rutherford
Atomen bestaan uit een kleine, positief geladen kern omgeven door een
elektronenwolk
De meeste ruimte in een atoom is leeg, slechts een klein deel van de α-
deeltjes wordt afgebogen
Experiment:
1. Opstelling:
Bron van radioactieve α-deeltjes
Loden blok met kleine opening
Dun goudfolie
Beweegbare microscoop met zinksulfide scherm
2. Procedure:
α-deeltjes worden afgevuurd op goudfolie
Microscoop detecteert waar α-deeltjes het scherm raken
3. Waarnemingen:
a) Meeste α-deeltjes gaan ongehinderd door folie
b) Enkele deeltjes worden licht afgebogen
c) Zeer weinig deeltjes worden sterk afgebogen
d) Uitzonderlijk kleine fractie kaatst terug
4. Conclusies:
Atoom bestaat grotendeels uit lege ruimte
Kleine, positieve kern in centrum van atoom
Elektronen bewegen in ruimte rond kern
5. Belang:
Eerste model met beperkingen van elektronenbeweging
Basis voor verdere ontwikkeling van atoommodellen
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 3
, 4.2 Bohr
Elektronen bewegen in stationaire banen rond de kern (1.3.2)
Baanverandering gaat gepaard met energieverandering via
opname/uitzending van een foton
1. Emissie:
→ atoom zend foton uit
→ atoom verliest E
→ elektron komt baan dichter bij kern
2. Absorptie
→ atoom neemt foton op
→ atoom wint E
→ elektron komt in een baan verder vd kern
4.3 Schrödinger
Elektronen hebben een golf-deeltje-dualiteit
Licht heeft een golf-deeltje-dualiteit
Onzekerheidsprincipe van Heisenberg: het is onmogelijk om zowel de plaats
als de energie van een elektron te kennen
De Schrödinger-vergelijking bepaalt de waarschijnlijkheidsverdeling van
elektronen om een elektron op die plaats in een atoom aan te treffen
Orbitalen zijn plaatsen in de ruimte waar elektronen met zekere
waarschijnlijkheid aanwezig zijn
Oplossing van schrodingervergelijking = golfvergelijking: kwadraat nemen =
orbitaal op schil
→ geeft info over E en plaats van het elektron
Randvoorwaarden:
1. Er zijn verschillende schillen
2. Verschillende orbitalen op een schil
schil 1: enkel 1 s orbitaal
schil 2: 1 s orbitaal en 3 p orbitalen
in elk orbitaal: 2 elektronen met spin up en spin down
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 4
scheikunde [E04C9a]
Hoofdstuk 1: De atoomstructuur van de materie
1. Atomen en moleculen
Moleculen zijn de kleinste onderdelen van een zuivere stof met een
constante samenstelling
Een zuivere stof bestaat uit 1 soort molecule
Een mengsel bestaat uit verschillende moleculen
Atomen zijn de onderdelen van een molecule en de kleinste chemische
deeltjes die hun identiteit behouden in reacties
Elementen zijn soorten atomen
Enkelvoudige stoffen bestaan uit één soort atomen
samengestelde stoffen bestaan uit meerdere soorten atomen
Atoom eigenschappen:
kleine massa
bolvormig
geen nettolading
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 1
, Samenstelling atoom
centrale kern: protonen (+1) en neutronen (0)
elektronenwolk (-1) rond kern
Atoom = neutraal: #p = #n
Omvang atoom wordt bepaald door omvang elektronenwolk
Massa atoom: (#p.mp + #n.mn)
2. De chemische elementen
Elk element heeft een symbool (X), atoomnummer (Z) en massagetal (A)
Het atoomnummer Z geeft het aantal protonen in de kern aan, het
massagetal de som van protonen en neutronen
Z = #p = #e
A = #p + #n
atoommassa: absolute massa van een atoom
Isotopen zijn atoomsoorten met hetzelfde atoomnummer Z maar verschillend
massagetal A
→ aantal isotopen verschilt van element tot element
→ isotopische samenstelling is eigen aan elk element
→ chemische eigenschappen van isotopen blijven hetzelfde: bepaald door
elektronenverdeling op buitenste schil
→ fysische eigenschappen van isotopen blijven niet hetzelfde: bepaald door
massa
Isotopenabundantie = procentuele verdeling van isotopen van een element
De relatieve atoommassa (Ar) is de procentuele samengestelde som van de
relatieve atoommassa's van de isotopen
1 mol bevat 6,02 . 10²³ entiteiten = getal van avogadro
De molaire massa (MM) is de massa van 1 mol atomen van een element in
g/mol (1.2)
3. Ionen
Ionen zijn geladen atomen of atoomgroepen
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 2
, Kationen (+) en anionen (-) ontstaan door het verliezen of opnemen van
elektronen
De molaire massa van ionen is de relatieve ionmassa in g/mol
4. Atoommodellen
4.1 Rutherford
Atomen bestaan uit een kleine, positief geladen kern omgeven door een
elektronenwolk
De meeste ruimte in een atoom is leeg, slechts een klein deel van de α-
deeltjes wordt afgebogen
Experiment:
1. Opstelling:
Bron van radioactieve α-deeltjes
Loden blok met kleine opening
Dun goudfolie
Beweegbare microscoop met zinksulfide scherm
2. Procedure:
α-deeltjes worden afgevuurd op goudfolie
Microscoop detecteert waar α-deeltjes het scherm raken
3. Waarnemingen:
a) Meeste α-deeltjes gaan ongehinderd door folie
b) Enkele deeltjes worden licht afgebogen
c) Zeer weinig deeltjes worden sterk afgebogen
d) Uitzonderlijk kleine fractie kaatst terug
4. Conclusies:
Atoom bestaat grotendeels uit lege ruimte
Kleine, positieve kern in centrum van atoom
Elektronen bewegen in ruimte rond kern
5. Belang:
Eerste model met beperkingen van elektronenbeweging
Basis voor verdere ontwikkeling van atoommodellen
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 3
, 4.2 Bohr
Elektronen bewegen in stationaire banen rond de kern (1.3.2)
Baanverandering gaat gepaard met energieverandering via
opname/uitzending van een foton
1. Emissie:
→ atoom zend foton uit
→ atoom verliest E
→ elektron komt baan dichter bij kern
2. Absorptie
→ atoom neemt foton op
→ atoom wint E
→ elektron komt in een baan verder vd kern
4.3 Schrödinger
Elektronen hebben een golf-deeltje-dualiteit
Licht heeft een golf-deeltje-dualiteit
Onzekerheidsprincipe van Heisenberg: het is onmogelijk om zowel de plaats
als de energie van een elektron te kennen
De Schrödinger-vergelijking bepaalt de waarschijnlijkheidsverdeling van
elektronen om een elektron op die plaats in een atoom aan te treffen
Orbitalen zijn plaatsen in de ruimte waar elektronen met zekere
waarschijnlijkheid aanwezig zijn
Oplossing van schrodingervergelijking = golfvergelijking: kwadraat nemen =
orbitaal op schil
→ geeft info over E en plaats van het elektron
Randvoorwaarden:
1. Er zijn verschillende schillen
2. Verschillende orbitalen op een schil
schil 1: enkel 1 s orbitaal
schil 2: 1 s orbitaal en 3 p orbitalen
in elk orbitaal: 2 elektronen met spin up en spin down
Algemene en biologische scheikunde [E04C9a] 4
