Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
Opbouw
Bestudeert structuur & eigenschappen van (levende) materie en veranderingen die hierbij optreden
1. Atomen en ionvorming
1.1. De structurele basis van materie
• Def. element/atoomsoort:
een chemische stof die niet kan worden afgebroken in meer eenvoudige chemische stof die nog
stabiel is bij gewone druk & temp
! De structurele basiseenheid van een element is een atoom
• Moderne atoomtheorie:
verklaart concept dat atomen de structurele basis vormen van materie --> macroscopische
eigenschap --> verklaren op basis van structuur & eigenschappen van atoom zelf
• Indeling van materie: Materie
Zuiver bestanddeel Mengsel
Element Verbinding Homogeen Heterogeen
• Element is zuiver, bestaat uit 1 identieke stof
Sommige elementen in natuur enkel in ‘diatomische vorm’
Vb:
N2 Stikstofgas Cl2 Chloorgas
H2 Waterstofgas I2 Jodium
O2 Zuurstofgas Br2 Broom
F2 fluorgas
• Def. chemische verbinding:
Identieke deeltjes die elk uit een welbepaalde combinatie van atomen van verschillende
elementen bestaan
! in ieder identiek deeltje vd verbinding worden verschillende atomen in bepaalde combinaties
samengehouden door chemische bindingen (weergegeven in chemische formule, vb. H2O)
,Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
1.2. Veranderingen in materie
• Fysische verandering:
Samenstelling van deeltjes verandert niet
o Zie verschillende aggregatietoestanden-overgangen: vast – vloeibaar – gasverschil ligt in
ruimtelijke organisatie van moleculen: hoe verder, hoe sterker de aantrekking!
o Fysische veranderingen ~ energiewijzigingen
• Chemische veranderingen:
samenstelling vd deeltjes verandert
o Resultaat van chemische reactie: reorganisatie van identieke deeltjes vd chemische
verbinding --> resultaat is nieuwe chemische verbinding
o Vb. waterdamp wordt ontbonden, fotosynthesereactie
o Chemische reacties ~ energiewijzigingen
1.3. Het concept ‘atoom’
• Atoomtheorie:
Theoretische basis van huidig chemisch inzicht dat atomen structurele basis zijn van alle (levende)
materie
• John Dalton (18e eeuw): vader van atoomtheorie
o Eind 19e eeuw ingeburgerd, maar “massa atomen varieert per element”, “atoom is
ondeelbaar deeltje”
• Ontwikkelingen zorgen voor nieuwe vraagstellingen
o Bepaalde groepen elementen hebben gelijkaardige eigenschappen --> PSE
o Atomen van verschillende elementen zijn verschillend?
Veel experimenten voor inzicht vd bouw
Ontdekkingen van deeltjes binnen atoom: atoom IS deelbaar
Atoomtheorie samengevat in 6 stappen
1. Materie bestaat uit atomen
2. Atomen verschillende elementen --> verschillende massa
3. Atomen van verschillende elementen combineren tot chemische verbindingen
(verhoudingen ~ eenvoudige gehele getallen)
4. Chemische veranderingen: samenbrengen, scheiden of herschikken vd atomen in
de verbinding(en) die veranderingen ondergaan
5. Atomen zijn NIET ondeelbaar: subatomaire deeltjes verklaren gelijkenissen &
verschillen tss atomen
6. Op subatomaire schaal zijn atomen van 1 element niet altijd identiek --> isotopen
! Chemische eigenschappen van 1 element zijn wel identiek
,Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
1.4. De interne bouw van atomen
1.4.1. Het nucleair atoommodel
• Atomen bevatten in eerste instantie subatomaire deeltjes
o Proton (p+, positief) Massa (in ame) Rel. lading
o Elektron (e-, negatief) e- 1 -1
o Neutron (n0, ongeladen) van p+
1837
p+ 1 ame +1
! ame = atomaire massa-eenheid
n0 1 ame 0
• Protonen en neutronen bestaan uit quarks
• Experimenten tonen aan dat p+, n0 en e- op bepaalde manier verdeeld zitten in volume dat atoom
inneemt (fig 1.2)
o Alle massa (p+ en n0) is geconcentreerd in centrum van atoom
= atoomkern/nucleus, positief geladen
Enorme dichtheid
Diameter: 10-13 cm
100 000 x kleiner dan atoom
o e- in ruimte rond kern/extranucleair
e- zijn heel klein --> atoom bestaat voornamelijk uit “lege ruimte”
o “Nucleair atoommodel” of “model van Rutherford”
• Vraag: waarom gedragen verschillende atomen of elementen zich verschillend?
A: wordt bepaald door - # p+ en n0 in atoom
- ruimtelijke schikking van e- rond kern
1.4.2. Atomen van verschillende elementen hebben verschillend #p +
• Massa van atoom wordt uitgedrukt in ame
= relatieve atoommassa, uitgedrukt met A
• e- zijn verwaarloosbaar
• massa p+ + massa n0 = relatieve atoommassa A (in ame)
• In atoomtheorie: atomen worden ondescheid door verschil in massa
• Chemische eigenschappen van atoom komen overen met # p+ in kern
• Atoomnummer Z ( = # p+) bepaalt identiteit van atom en van element
• Atomen zijn elektrisch neutrale deeltjes (nettoladinig = 0)
o Bewegen niet in elektrisch veld
o Voor elk atoom geldt: # p+ = # n0
(Zie samenvatting op p 12)
, Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
Voorstellingswijze van een atoom
Relatieve atoommassa (ame)
Atoomnummer = # p+
A
Z X
1.4.3. Isotopen: atomen met zelfde # p+ maar verschillend # n0
• 1 element kan bestaan uit verschillende isotopen
o Isotopen: atoomsoorten die tot hetzelfde element behoren
Verschillen in # n0, hebben zelfde # p+ en # n0
Hebben zelfde Z, andere A
2
Ongeveer vd stabiele elementen op aarde komen voor onder andere vorm van
3
meerdere isotopen
Gevolg: A moet worden uitgedrukt in gemiddelde A vd isotopen van dit element
(rekening houden met rel. mate van voorkomen van elk isotoop)
! Isotopen worden vaak geassocieerd met radio-activiteit = radio-isotopen
--> zijn niet stabiel: ondergaan radio-actief verval: oorspronkelijk atoom wordt omgezet in ander isotoop
1.5. De perodieke tabel van de elementen
• Momenteen 118 elementen beschreven (eigenlijk veel meer!)
• J. L. Meyer (Duitse onderzoeker) en D. I. Medeliev (Russisch): hun werk ligt aan basis van PSE
• Officiële versie van PSE: IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
• Term “perodiek”: feit dat elementen geordend zijn volgens stijgend atoomnummer Z
Opbouw
• Perioden (horizontaal)
o 1: atypisch kort
• Groepen (verticaal)
o 1A: alkalimetalen
o 2A aardalkalimetalen
o 4A: koolstofgroep
o 5A: stikstofgroep
o 6A zuurstofgroep
o 7A: halogenen
o 8A: edelgassen
o A-groepen: representatieve groepen
o B-groepen: bevatten transitie-elementen --> transitiemetalen
• Perodieke tabel kan anderzijds ingedeeld worden in: metalen, metaloïden en niet-metalen
o Metalen: links
Alkalimetalen (behalve H), aardalkalimetalen, transitiemetalen (groep 3 – 12),
enkele elementen uit groep 13 – 15 (posttransitie-elementen)
Opbouw
Bestudeert structuur & eigenschappen van (levende) materie en veranderingen die hierbij optreden
1. Atomen en ionvorming
1.1. De structurele basis van materie
• Def. element/atoomsoort:
een chemische stof die niet kan worden afgebroken in meer eenvoudige chemische stof die nog
stabiel is bij gewone druk & temp
! De structurele basiseenheid van een element is een atoom
• Moderne atoomtheorie:
verklaart concept dat atomen de structurele basis vormen van materie --> macroscopische
eigenschap --> verklaren op basis van structuur & eigenschappen van atoom zelf
• Indeling van materie: Materie
Zuiver bestanddeel Mengsel
Element Verbinding Homogeen Heterogeen
• Element is zuiver, bestaat uit 1 identieke stof
Sommige elementen in natuur enkel in ‘diatomische vorm’
Vb:
N2 Stikstofgas Cl2 Chloorgas
H2 Waterstofgas I2 Jodium
O2 Zuurstofgas Br2 Broom
F2 fluorgas
• Def. chemische verbinding:
Identieke deeltjes die elk uit een welbepaalde combinatie van atomen van verschillende
elementen bestaan
! in ieder identiek deeltje vd verbinding worden verschillende atomen in bepaalde combinaties
samengehouden door chemische bindingen (weergegeven in chemische formule, vb. H2O)
,Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
1.2. Veranderingen in materie
• Fysische verandering:
Samenstelling van deeltjes verandert niet
o Zie verschillende aggregatietoestanden-overgangen: vast – vloeibaar – gasverschil ligt in
ruimtelijke organisatie van moleculen: hoe verder, hoe sterker de aantrekking!
o Fysische veranderingen ~ energiewijzigingen
• Chemische veranderingen:
samenstelling vd deeltjes verandert
o Resultaat van chemische reactie: reorganisatie van identieke deeltjes vd chemische
verbinding --> resultaat is nieuwe chemische verbinding
o Vb. waterdamp wordt ontbonden, fotosynthesereactie
o Chemische reacties ~ energiewijzigingen
1.3. Het concept ‘atoom’
• Atoomtheorie:
Theoretische basis van huidig chemisch inzicht dat atomen structurele basis zijn van alle (levende)
materie
• John Dalton (18e eeuw): vader van atoomtheorie
o Eind 19e eeuw ingeburgerd, maar “massa atomen varieert per element”, “atoom is
ondeelbaar deeltje”
• Ontwikkelingen zorgen voor nieuwe vraagstellingen
o Bepaalde groepen elementen hebben gelijkaardige eigenschappen --> PSE
o Atomen van verschillende elementen zijn verschillend?
Veel experimenten voor inzicht vd bouw
Ontdekkingen van deeltjes binnen atoom: atoom IS deelbaar
Atoomtheorie samengevat in 6 stappen
1. Materie bestaat uit atomen
2. Atomen verschillende elementen --> verschillende massa
3. Atomen van verschillende elementen combineren tot chemische verbindingen
(verhoudingen ~ eenvoudige gehele getallen)
4. Chemische veranderingen: samenbrengen, scheiden of herschikken vd atomen in
de verbinding(en) die veranderingen ondergaan
5. Atomen zijn NIET ondeelbaar: subatomaire deeltjes verklaren gelijkenissen &
verschillen tss atomen
6. Op subatomaire schaal zijn atomen van 1 element niet altijd identiek --> isotopen
! Chemische eigenschappen van 1 element zijn wel identiek
,Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
1.4. De interne bouw van atomen
1.4.1. Het nucleair atoommodel
• Atomen bevatten in eerste instantie subatomaire deeltjes
o Proton (p+, positief) Massa (in ame) Rel. lading
o Elektron (e-, negatief) e- 1 -1
o Neutron (n0, ongeladen) van p+
1837
p+ 1 ame +1
! ame = atomaire massa-eenheid
n0 1 ame 0
• Protonen en neutronen bestaan uit quarks
• Experimenten tonen aan dat p+, n0 en e- op bepaalde manier verdeeld zitten in volume dat atoom
inneemt (fig 1.2)
o Alle massa (p+ en n0) is geconcentreerd in centrum van atoom
= atoomkern/nucleus, positief geladen
Enorme dichtheid
Diameter: 10-13 cm
100 000 x kleiner dan atoom
o e- in ruimte rond kern/extranucleair
e- zijn heel klein --> atoom bestaat voornamelijk uit “lege ruimte”
o “Nucleair atoommodel” of “model van Rutherford”
• Vraag: waarom gedragen verschillende atomen of elementen zich verschillend?
A: wordt bepaald door - # p+ en n0 in atoom
- ruimtelijke schikking van e- rond kern
1.4.2. Atomen van verschillende elementen hebben verschillend #p +
• Massa van atoom wordt uitgedrukt in ame
= relatieve atoommassa, uitgedrukt met A
• e- zijn verwaarloosbaar
• massa p+ + massa n0 = relatieve atoommassa A (in ame)
• In atoomtheorie: atomen worden ondescheid door verschil in massa
• Chemische eigenschappen van atoom komen overen met # p+ in kern
• Atoomnummer Z ( = # p+) bepaalt identiteit van atom en van element
• Atomen zijn elektrisch neutrale deeltjes (nettoladinig = 0)
o Bewegen niet in elektrisch veld
o Voor elk atoom geldt: # p+ = # n0
(Zie samenvatting op p 12)
, Samenvatti ng Chemie en inleiding tot biochemie
Voorstellingswijze van een atoom
Relatieve atoommassa (ame)
Atoomnummer = # p+
A
Z X
1.4.3. Isotopen: atomen met zelfde # p+ maar verschillend # n0
• 1 element kan bestaan uit verschillende isotopen
o Isotopen: atoomsoorten die tot hetzelfde element behoren
Verschillen in # n0, hebben zelfde # p+ en # n0
Hebben zelfde Z, andere A
2
Ongeveer vd stabiele elementen op aarde komen voor onder andere vorm van
3
meerdere isotopen
Gevolg: A moet worden uitgedrukt in gemiddelde A vd isotopen van dit element
(rekening houden met rel. mate van voorkomen van elk isotoop)
! Isotopen worden vaak geassocieerd met radio-activiteit = radio-isotopen
--> zijn niet stabiel: ondergaan radio-actief verval: oorspronkelijk atoom wordt omgezet in ander isotoop
1.5. De perodieke tabel van de elementen
• Momenteen 118 elementen beschreven (eigenlijk veel meer!)
• J. L. Meyer (Duitse onderzoeker) en D. I. Medeliev (Russisch): hun werk ligt aan basis van PSE
• Officiële versie van PSE: IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry)
• Term “perodiek”: feit dat elementen geordend zijn volgens stijgend atoomnummer Z
Opbouw
• Perioden (horizontaal)
o 1: atypisch kort
• Groepen (verticaal)
o 1A: alkalimetalen
o 2A aardalkalimetalen
o 4A: koolstofgroep
o 5A: stikstofgroep
o 6A zuurstofgroep
o 7A: halogenen
o 8A: edelgassen
o A-groepen: representatieve groepen
o B-groepen: bevatten transitie-elementen --> transitiemetalen
• Perodieke tabel kan anderzijds ingedeeld worden in: metalen, metaloïden en niet-metalen
o Metalen: links
Alkalimetalen (behalve H), aardalkalimetalen, transitiemetalen (groep 3 – 12),
enkele elementen uit groep 13 – 15 (posttransitie-elementen)
