Bio-organische chemie
1. de moleculaire structuur van koolstofverbindingen
1.1 de atoombouw
Atoomkern : protonen (+) en neutronen
rond kern : elektronen (-) à bevinden zich op specifieke energieniveaus ;
- hoofdniveaus = schillen (K,L,M,…)
- hoofdniveaus zijn onderverdeeld in subniveaus = nummer van de schil (K=1, L=2, M=3,…) à ze
Krijgen de symbolen s,p,d,…
• K-schil: 1 subniveau: 1s (max 2 e-)
• L-schil: 2 subniveaus: 2s (max 2 e-) 2p (max 6 e-)
• M-schil: 3 subniveaus: 3s (max 2 e-) 3p (max 6 e-) 3d (max 10 e-)
à s wordt niet verder opgesplitst
à p wordt driemaal opgesplitst
à d wordt vijfmaal opgesplitst
N, O = heteroatomen (= een atoom anders dan koolstof/ waterstof, dat in de structuur een plaats
inneemt waar zich ook een C-atoom kan bevinden)
Schikking van de elektronen rond de kern beschrijven met golffuncties/ Schrödingerfuncties
à geven de waarschijnlijkheid weer dat een elektron zich bevindt in een bepaald punt van de ruimte
à een orbitaal is een gevisualiseerde weergave van die functies
• s-orbitaal: bolvorm
• p-orbitaal: een halter met 1 lob langs elke kant van de kern
à p-subniveau is opgebouwd uit 3 dergelijke orbitalen die loodrecht op elkaar staan en elk 2
elektronen kunnen bevatten (zie figuur 1 p.11)
1.2 de chemische binding
Covalente bindingen à gevormd door overlappen van 2 atoomorbitalen tot 1 molecuulorbitaal
à elektronen van beide atomen bewegen niet alleen rond eigen kern, maar rond beide kernen
= vorming van bicentrisch molecuulorbitaal
- bij diwaterstofmolecule beide elektronen v/h bindingsmolecuulorbitaal gelijkmatig verdeeld rond
beide waterstofkernen
- bij waterstofchloridemolecule is dit NIET het geval:
Chloor is elektronegatiever en trekt de e- meer naar zich toe ; molecule bevat een dipool
à gevolg: ontstaan partiële ladingen in de molecule (blijft in geheel wel neutraal)
à verschijnsel van de ongelijkmatige verdeling van bindingselektronen als gevolg van
Elektronegativiteitsverschillen = inductief effect (zie p. 11 onderaan)
1
,2
,3
, 1.6 polycentrische molecuulorbitalen
à gevolg: resonantiestructuren
à geen vb. van buiten kennen MAAR kunnen verklaren waar een polycentrische molecuulorbitaal in
zit
• soms molecuulorbitalen gevormd die verdeeld zijn over 3 of meer atoomkernen
= polycentrische molecuulorbitalen (PCMO’s)
à molecuulorbitalen gevormd door overlapping van meerder evenwijdige p-orbitalen die elk
vaak 1, maar soms ook 2 of geen elektronen bevatten
Welke atomen komen in aanmerking om deel uit te maken van een PCMO?
à om P-orbitalen te bezitten moeten de deelnemende atomen een sp2 of sp- hybridisatie hebben
dat is zo in de volgende gevallen:
1) atomen die een pi-binding bezitten: voornaamste zijn dubbel of drievoudig gebonden
koolstof-, stikstof-, en zuustofatomen (zie boek p. 15)
2) heteroatomen (N,O) met vrije elektronenparen die enkelvoudig gebonden zijn op een
geconjugeerd (afwisselend dubbel-enkel-dubbel-enkel) systeem nemen ook de sp2-
hybridisatie aan en kunnen deelnemen aan PCMO (zie boek p. 16)
3) koolstof als kation (carbonkation), als anion (carbanion) of als radicaal bezit ook de sp2-
hybridiasatie (zie boek p. 16)
• polycentrisch molecuulorbitaal zegt letterlijk: p-elektronen worden gedelokaliseerd,
verspreid over meerdere atomen
à klassieke bindingsvoorstelling dus niet meer geldig
à moleculen met een PCMO daarom weergegven door een aantal resonantievormen
• verschillende vormen die de PCMO beschrijven = resonantievormen of mesomeren
verschijnsel = resonantie of mesomerie
4
1. de moleculaire structuur van koolstofverbindingen
1.1 de atoombouw
Atoomkern : protonen (+) en neutronen
rond kern : elektronen (-) à bevinden zich op specifieke energieniveaus ;
- hoofdniveaus = schillen (K,L,M,…)
- hoofdniveaus zijn onderverdeeld in subniveaus = nummer van de schil (K=1, L=2, M=3,…) à ze
Krijgen de symbolen s,p,d,…
• K-schil: 1 subniveau: 1s (max 2 e-)
• L-schil: 2 subniveaus: 2s (max 2 e-) 2p (max 6 e-)
• M-schil: 3 subniveaus: 3s (max 2 e-) 3p (max 6 e-) 3d (max 10 e-)
à s wordt niet verder opgesplitst
à p wordt driemaal opgesplitst
à d wordt vijfmaal opgesplitst
N, O = heteroatomen (= een atoom anders dan koolstof/ waterstof, dat in de structuur een plaats
inneemt waar zich ook een C-atoom kan bevinden)
Schikking van de elektronen rond de kern beschrijven met golffuncties/ Schrödingerfuncties
à geven de waarschijnlijkheid weer dat een elektron zich bevindt in een bepaald punt van de ruimte
à een orbitaal is een gevisualiseerde weergave van die functies
• s-orbitaal: bolvorm
• p-orbitaal: een halter met 1 lob langs elke kant van de kern
à p-subniveau is opgebouwd uit 3 dergelijke orbitalen die loodrecht op elkaar staan en elk 2
elektronen kunnen bevatten (zie figuur 1 p.11)
1.2 de chemische binding
Covalente bindingen à gevormd door overlappen van 2 atoomorbitalen tot 1 molecuulorbitaal
à elektronen van beide atomen bewegen niet alleen rond eigen kern, maar rond beide kernen
= vorming van bicentrisch molecuulorbitaal
- bij diwaterstofmolecule beide elektronen v/h bindingsmolecuulorbitaal gelijkmatig verdeeld rond
beide waterstofkernen
- bij waterstofchloridemolecule is dit NIET het geval:
Chloor is elektronegatiever en trekt de e- meer naar zich toe ; molecule bevat een dipool
à gevolg: ontstaan partiële ladingen in de molecule (blijft in geheel wel neutraal)
à verschijnsel van de ongelijkmatige verdeling van bindingselektronen als gevolg van
Elektronegativiteitsverschillen = inductief effect (zie p. 11 onderaan)
1
,2
,3
, 1.6 polycentrische molecuulorbitalen
à gevolg: resonantiestructuren
à geen vb. van buiten kennen MAAR kunnen verklaren waar een polycentrische molecuulorbitaal in
zit
• soms molecuulorbitalen gevormd die verdeeld zijn over 3 of meer atoomkernen
= polycentrische molecuulorbitalen (PCMO’s)
à molecuulorbitalen gevormd door overlapping van meerder evenwijdige p-orbitalen die elk
vaak 1, maar soms ook 2 of geen elektronen bevatten
Welke atomen komen in aanmerking om deel uit te maken van een PCMO?
à om P-orbitalen te bezitten moeten de deelnemende atomen een sp2 of sp- hybridisatie hebben
dat is zo in de volgende gevallen:
1) atomen die een pi-binding bezitten: voornaamste zijn dubbel of drievoudig gebonden
koolstof-, stikstof-, en zuustofatomen (zie boek p. 15)
2) heteroatomen (N,O) met vrije elektronenparen die enkelvoudig gebonden zijn op een
geconjugeerd (afwisselend dubbel-enkel-dubbel-enkel) systeem nemen ook de sp2-
hybridisatie aan en kunnen deelnemen aan PCMO (zie boek p. 16)
3) koolstof als kation (carbonkation), als anion (carbanion) of als radicaal bezit ook de sp2-
hybridiasatie (zie boek p. 16)
• polycentrisch molecuulorbitaal zegt letterlijk: p-elektronen worden gedelokaliseerd,
verspreid over meerdere atomen
à klassieke bindingsvoorstelling dus niet meer geldig
à moleculen met een PCMO daarom weergegven door een aantal resonantievormen
• verschillende vormen die de PCMO beschrijven = resonantievormen of mesomeren
verschijnsel = resonantie of mesomerie
4
