CEL 1 FYSISCHE EN CHEMISCHE GRONDSLAGEN – PARTIM ALGEMENE
CHEMIE
HOOFDSTUK 1: ATOMEN EN MOLECULEN: BASIS VAN BIOLOGISCHE SYSTEMEN
1.1 CHEMISCHE ELEMENTEN
Essentiële elementen in het menselijk lichaam:
Meest voorkomende niet-metalen: C, H, O, N, P, S
Meest voorkomende metalen: Ca, K, Na, Mg, Fe, Cu, Zn
Belangrijkste in menselijk lichaam (60kg): 118 elementen
Koolstof (C): 11kg - 90 natuurlijk
Waterstof (H): 6kg - 25 essentieel voor lichaam
Zuurstof (O): 39kg
Stikstof (N): 2kg 4 hoofdelementen
Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, (macromineralen)
Fe, I, Cu, Zn,… (sporen) 7 macromineralen
1.2 IONEN EN MOLECULEN
Stabiele verbinding mogelijk ⇒ chemische binding: Ionbinding >>> cov binding >>> metaalbinding
Zuivere ionbinding (M + nM)
o Ionaire bestanddelen: kationen & anionen, gerangschikt tot kristal
o Metaal + niet-metaal (bv. Na + Cl)
o Groot Δ EN
o Makkelijk oplosbaar in water
Zuiver covalente binding ( nM + nM)
o Deling van elektron door beide bindingspartners; elektronen trekken kernen aan;
stabielere associatie dan atomen afzonderlijk
o Energienulpunt: oneindige afstand tss. atomen; atomen naderen tot bindingsafstand
met evenwicht tss. bindende & afstotende bijdragen
o Verbreking van covalente binding: bindingsenergie nodig (bindingsdissociatie-
enthalpie D)
o Vorming van binding stelt energie vrij
Ionendistortie
o Positieve ion trekt elektronenwolk anion aan; ionendeformatie leidt tot
gepolariseerde covalente binding
o Afhankelijk van:
Polariserend vermogen kation ~ Z+¿ / r ¿ (neemt toe m grotere lading&kleinere
afm
Polariseerbaarheid anion ~ Z−¿∗r ¿ (hoe groter elektronenwolk, hoe
makkelijker deformeerbaar; grotere lading)
Polarisatie van covalente binding
o Δ EN ⇒ dipoolmoment (- +) (ENWp, polair karakter)
, o Elektrisch dipoolmoment p=e ⋅d
Dipolaire binding
o Coördinatiecomplexen = coördinatieverbindingen
Binding van metaalatoom of –ion met ligand (bv. Cl-, H2O, NH3)
Covalente binding met partieel ionair karakter; elektronenpaar enkel
afkomstig van ligand
Coördinatiegetal: aantal donoratomen aan metaalion gebonden in eerste
coördinatiesfeer
Polydentaat ligand/cheland: ligand met meerdere donoratomen; complex =
chelaat ↔ monodentaat ligand; bv. ethyleendiamine: 2 N-donoratomen:
H2N-CH2-CH2-NH2
Bindingssterkte tss. metaalion en liganden veel groter dan tussen complex ion
en tegenionen (bv.: bindingssterkte tss. Pt en (NH3)6 is op zich sterker dan de
bindingssterkte van [Pt(NH3)6]4+ en 4 Cl-
1.3 COMPLEXVORMING IN BIOLOGISCHE SYSTEMEN
- Myoglobine en hemoglobine: proteïnen die in staat zijn moleculaire zuurstof op een
reversibele wijze te binden (oxygenatie):
o Deoxymyoglobine + O2 oxymyoglobine
- Beide bevatten de heemgroep, d.i. een porphyrinering waarvan de 4N-donoren gesitueerd zijn
in het equatoriaal vlak van het oxtaëdrisch omringd Fe2+
, Hemoglobine voor transport
- Reversibele reactie waarbij hemoglobine
o Zowel O
o Als protonen (p+) binden (protonatie van basische groepen)
Hb.H+ + O2 HbO2 + H+
- Bij relatief lage pH
o Deoxyconformatie gestabiliseerd (in de weefsels)
- Bij relatief hoge pH (weinig zuurvormend oxide CO2) en veel O2
o Oxyconformatie gestabiliseerd (in de longen)
Koolstofmonoxide-vergiftiging
- inademen CO leidt tot verstikking
- Oorzaak: CO molecule neemt axiale plaats van O2 in
- Hoe komt dat??? CO is een veel sterker ligand: bezit naast σ-donor ook
π-acceptoreigenschappen
- Gevolg:
o Vorming van carboxyhemoglobine is irreversibel proces
o Hemoglobine niet meer beschikbaar voor zuurstoftransport
o Verstikking
HOOFDSTUK 2: INTERMOLECULAIRE KRACHTEN – GECONDENSEERDE FASEN
2.1 TYPES INTERMOLECULAIRE KRACHTEN
Intermoleculaire krachten zijn krachten tussen de moleculen (of deeltjes) onderling
Intramoleculaire krachten zijn krachten binnenin de moleculen (bv. Covalente binding)
Bij hoge T: Ekin >> attractie-energie gastoestand (mol. op zichzelf, geen interactie)
Rotatie, translatie, vibratie
Bij lagere T: Ekin attractie-energie vloeibare toestand (bewegen))
Translatie, vibratie
Bij lage T: Ekin << attractie-energie vaste toestand
vibratie
2.1.1 DIPOOL-DIPOOLINTERACTIEKRACHTEN (VDW-KRACHT)
Tussen polaire moleculen (bv. HCl)
Partieel positieve kant aangetrokken door partieel negatieve kant (e -: + -)
In binaire moleculen: voorspelling via EN
Voor meeratomige moleculen
o Dipoolmoment = Σ dipoolvectoren (- +)
CHEMIE
HOOFDSTUK 1: ATOMEN EN MOLECULEN: BASIS VAN BIOLOGISCHE SYSTEMEN
1.1 CHEMISCHE ELEMENTEN
Essentiële elementen in het menselijk lichaam:
Meest voorkomende niet-metalen: C, H, O, N, P, S
Meest voorkomende metalen: Ca, K, Na, Mg, Fe, Cu, Zn
Belangrijkste in menselijk lichaam (60kg): 118 elementen
Koolstof (C): 11kg - 90 natuurlijk
Waterstof (H): 6kg - 25 essentieel voor lichaam
Zuurstof (O): 39kg
Stikstof (N): 2kg 4 hoofdelementen
Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg, (macromineralen)
Fe, I, Cu, Zn,… (sporen) 7 macromineralen
1.2 IONEN EN MOLECULEN
Stabiele verbinding mogelijk ⇒ chemische binding: Ionbinding >>> cov binding >>> metaalbinding
Zuivere ionbinding (M + nM)
o Ionaire bestanddelen: kationen & anionen, gerangschikt tot kristal
o Metaal + niet-metaal (bv. Na + Cl)
o Groot Δ EN
o Makkelijk oplosbaar in water
Zuiver covalente binding ( nM + nM)
o Deling van elektron door beide bindingspartners; elektronen trekken kernen aan;
stabielere associatie dan atomen afzonderlijk
o Energienulpunt: oneindige afstand tss. atomen; atomen naderen tot bindingsafstand
met evenwicht tss. bindende & afstotende bijdragen
o Verbreking van covalente binding: bindingsenergie nodig (bindingsdissociatie-
enthalpie D)
o Vorming van binding stelt energie vrij
Ionendistortie
o Positieve ion trekt elektronenwolk anion aan; ionendeformatie leidt tot
gepolariseerde covalente binding
o Afhankelijk van:
Polariserend vermogen kation ~ Z+¿ / r ¿ (neemt toe m grotere lading&kleinere
afm
Polariseerbaarheid anion ~ Z−¿∗r ¿ (hoe groter elektronenwolk, hoe
makkelijker deformeerbaar; grotere lading)
Polarisatie van covalente binding
o Δ EN ⇒ dipoolmoment (- +) (ENWp, polair karakter)
, o Elektrisch dipoolmoment p=e ⋅d
Dipolaire binding
o Coördinatiecomplexen = coördinatieverbindingen
Binding van metaalatoom of –ion met ligand (bv. Cl-, H2O, NH3)
Covalente binding met partieel ionair karakter; elektronenpaar enkel
afkomstig van ligand
Coördinatiegetal: aantal donoratomen aan metaalion gebonden in eerste
coördinatiesfeer
Polydentaat ligand/cheland: ligand met meerdere donoratomen; complex =
chelaat ↔ monodentaat ligand; bv. ethyleendiamine: 2 N-donoratomen:
H2N-CH2-CH2-NH2
Bindingssterkte tss. metaalion en liganden veel groter dan tussen complex ion
en tegenionen (bv.: bindingssterkte tss. Pt en (NH3)6 is op zich sterker dan de
bindingssterkte van [Pt(NH3)6]4+ en 4 Cl-
1.3 COMPLEXVORMING IN BIOLOGISCHE SYSTEMEN
- Myoglobine en hemoglobine: proteïnen die in staat zijn moleculaire zuurstof op een
reversibele wijze te binden (oxygenatie):
o Deoxymyoglobine + O2 oxymyoglobine
- Beide bevatten de heemgroep, d.i. een porphyrinering waarvan de 4N-donoren gesitueerd zijn
in het equatoriaal vlak van het oxtaëdrisch omringd Fe2+
, Hemoglobine voor transport
- Reversibele reactie waarbij hemoglobine
o Zowel O
o Als protonen (p+) binden (protonatie van basische groepen)
Hb.H+ + O2 HbO2 + H+
- Bij relatief lage pH
o Deoxyconformatie gestabiliseerd (in de weefsels)
- Bij relatief hoge pH (weinig zuurvormend oxide CO2) en veel O2
o Oxyconformatie gestabiliseerd (in de longen)
Koolstofmonoxide-vergiftiging
- inademen CO leidt tot verstikking
- Oorzaak: CO molecule neemt axiale plaats van O2 in
- Hoe komt dat??? CO is een veel sterker ligand: bezit naast σ-donor ook
π-acceptoreigenschappen
- Gevolg:
o Vorming van carboxyhemoglobine is irreversibel proces
o Hemoglobine niet meer beschikbaar voor zuurstoftransport
o Verstikking
HOOFDSTUK 2: INTERMOLECULAIRE KRACHTEN – GECONDENSEERDE FASEN
2.1 TYPES INTERMOLECULAIRE KRACHTEN
Intermoleculaire krachten zijn krachten tussen de moleculen (of deeltjes) onderling
Intramoleculaire krachten zijn krachten binnenin de moleculen (bv. Covalente binding)
Bij hoge T: Ekin >> attractie-energie gastoestand (mol. op zichzelf, geen interactie)
Rotatie, translatie, vibratie
Bij lagere T: Ekin attractie-energie vloeibare toestand (bewegen))
Translatie, vibratie
Bij lage T: Ekin << attractie-energie vaste toestand
vibratie
2.1.1 DIPOOL-DIPOOLINTERACTIEKRACHTEN (VDW-KRACHT)
Tussen polaire moleculen (bv. HCl)
Partieel positieve kant aangetrokken door partieel negatieve kant (e -: + -)
In binaire moleculen: voorspelling via EN
Voor meeratomige moleculen
o Dipoolmoment = Σ dipoolvectoren (- +)