Chemie: algemene concepten
Deel 1: Samenstelling en eigenschappen van materie
H1: Samenstelling van de materie
1.1 Chemische en fysische eigenschappen
- Chemische: omzetting van stof in een andere of interactie van stof met een andere (Vb: reactiviteit)
- Fysische: los van omzetting stof in een andere (Vb: smelttemperatuur, kookpunt)
1.2 Elementen, verbindingen en mengsels
- Element: één enkele atoomsoort; (1) individueel gebonden (vb. edelgassen)/(2) twee of meer
(vb. halogenen)/(3) groot aantal (vb. koolstof, metalen)
Meerdere moleculaire vormen (vb. dizuurstof en trizuurstof of ozon)
- Verbinding: twee of meer verschillende atoomsoorten chemisch gebonden (vb. water,
natriumchloride en acetylsalicylzuur/aspirine)
Kan door chemisch proces ontbonden worden (vb. elektrolyse van water)
Zijn zuivere stoffen
- Mengsel: twee of meer zuivere stoffen fysisch gemengd (vb. lucht)
Geen cte samenstelling (in tegenstelling tot zuivere stoffen)
Geen chemische bindingen tussen samenstellende delen, kunnen door fysisch proces gescheiden
worden (vb. koken)
1.3 De massawetten
- Wet van het behoud van massa: totale massa van de materie blijft cst tijdens chemische reactie
! Achterhaald, materie kan worden omgezet in energie: kernreacties
massa ene stof
- Wet van de constante massaverhouding: = cte
massa andere stof
(vb. verhouding v/d massa’s van natrium en chloor is 0,648)
- Wet van de veelvuldige verhoudingen: massaverhoudingen van 2 stoffen kunnen verschillen in
verschillende bindingen
1.4 De atoomtheorie van Dalton (1808)
1. Een atoom is het kleinste onderdeel van materie, is ondeelbaar
FOUT: atomen zijn wel deelbaar in een kern en elektronen
2. Alle atomen van een bepaald element zijn identiek
FOUT: Isotopen
,3. Verbindingen zijn combinaties van atomen van verschillende elementen, deze atomen komen in
bepaalde bindingen steeds in dezelfde hoeveelheden voor.
4. Chemische reactie = hergroeperen v/d aanwezige atomen; atomen behouden hun identiteit
tijdens een omzetting, ze worden niet geschapen, vernietigd of veranderd
FOUT: atomen kunnen worden vernietigd: kernreacties (1)
Bepaalde atomen kunnen worden omgezet in andere atomen waarbij radioactieve
straling vrijkomt (2)
1.5 Atomen
= positieve kern + negatieve elektronen
- Samenstelling van het atoom:
Elektrolyse-experimenten: Faraday (1833): aanwezigheid geladen deeltjes aangetoond
Afbuigen van kathodestralen: Thomson (1897): verhouding v/d massa op de elektrische
lading van het elektron = 5,7 x 10−12kg C−1
Millikan (1909): exacte lading = 1,6 x 10−19 C => Thomson => massa = 9,1 x 10−31 kg
Bestaan v/d atoomkern: Rutherford (1910): Alfadeeltjes op dunne metaalfolie
- Karakteristieken van atomen
Naam: afgeleid van de ontdekker, vindplaats, land v/d ontdekker, eigenschap, ..
Symbool: eerste hoofdletter van Latijns of Griekse naam (+ 2 e kenmerkende letter)
Atoomnummer (Z): = aantal protonen in de kern (= aantal elektronen)
Massagetal (A): = som v/d protonen en neutronen in de kern
Isotopen: zelfde aantal protonen, versch. aantal neutronen => versch. massa
Vb. waterstof: 3 isotopen: waterstof (H), deuterium (D) en tritium (T)
0 neutr. 1 neutr. 2 neutr.
Relatieve atoommassa: onbenoemd getal, drukt uit hoeveel keer de massa van een atoom
groter is dan de atomaire massaeenheid (een twaalfde v/d absolute massa van een koolstof-
12-isotoop = 1,66 x 10−24 gram)
Gemiddelde relatieve atoommassa van bepaalde atoomsoort: verhouding waarin
verschillende isotopen voorkomen in de natuur
- Het periodiek systeem
Mendeljev
Horizontale rij = periode
Verticale kolom = groep
A-groepen: hoofdgroepen (IA: alkalimetalen; IIA: aardalkalimetalen)
, B-groepen: nevengroepen (tss IIA en IIIA: transitie-elementen; 2 rijen onderaan:
inner-transitie-elementen, lanthaniden en actiniden)
Metalen: grote neiging om elektronen af te geven ter vorming van positieve ionen
Niet-metalen: neiging om elektronen op te nemen ter vorming van negatieve ionen
Metalloïden: semimetalen
1.6 Zuivere stoffen
- Covalente stof: door gemeenschappelijke elektronen gebonden, vooral niet-metalen
! Grafiet en siliciumdioxide: netwerk
- Ionische verbindingen: tussen metalen en niet-metalen, positieve en negatieve ionen,
aantrekking tussen kationen en anionen, geen individuele moleculen
(vb. natriumchloride)
- Chemische formule
Empirische formule: verhouding aantal atomen van elke atoomsoort
Moleculeformule: exacte aantal atomen in één molecule
Structuurformule: welke atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn
- Relatieve moleculemassa: som v/d relatieve atoommassa’s v/d atomen die in de
moleculeformule voorkomen
1.7 De mol en de molaire massa
- 1 mol = het aantal samenstellende deeltjes gelijk aan het aantal atomen in juist 12 gram
koolstof-12 = 6,022 x 10−23 = getal van Avogadro
- Molaire massa = benoemd getal (g/mol), zelfde numerieke waarde als de relatieve atoom-of
moleculemassa
1.8 Mengsels
- Soorten mengsels
Heterogeen mengsel: bestaat uit fysisch te onderscheiden delen met versch. eig.
Colloïdaal mengsel: heterogeen mengsel waarbij samenstellende delen heel klein zijn
Aërosol: vloeistoffen in gassen (vb. mist) of vaste stoffen in gassen (vb. rook)
Emulsie: vloeistoffen in vloeistoffen (vb. melk)
Suspensie: vaste stoffen in vloeistoffen (vb. verf)
Homogeen mengsel: uniforme eigenschappen, ‘oplossingen’
(vb. gas: lucht; vloeistof: zeewater; vast: messing)
Hoofdbestanddeel is het oplosmiddel of solvent, andere zijn opgeloste stoffen
, - Scheiding van mengsels
(berust op verschil in fysische eigenschappen v/d samenstellende componenten)
Filtratie: verschil in afmetingen
Distillatie: verschillende vluchtigheden (verwarmen: grootste vluchtigheid verdampt eerst)
Kristallisatie: verschillen in oplosbaarheid (vaste stoffen beter oplosbaar in vloeistof bij
hogere temperatuur, bij afkoeling kristallisatie)
Extractie: verschillen in oplosbaarheid (twee niet mengbare vloeistoffen)
Chromatografie: verschillen in oplosbaarheid (vloeistof op vast oppervlak ->
verschillende componenten bewegen met verschillende snelheden)
- Samenstelling van mengsels
Molfractie: aantal mol van stof over totaal aantal mol van alle stoffen in het mengsel
Som van alle molfracties in een mengsel is 1
Molprocent: hoeveelheid mol van stof op 100 mL mengsel; molfractie x 100
Massaprocent: massa van stof op 100 gram mengsel
Volumeprocent: aantal mL stof op 100 mL mengsel
Parts per million (ppm): massa stof op massa mengsel x 106 of massaprocent x 104
Parts per billion (ppb): massa stof op massa mengsel x 109 of massaprocent x 107
Massaconcentratie (in g/L): aantal gram opgeloste stof per liter oplossing
Molariteit (in mol/L): aantal mol opgeloste stof per liter oplossing
Molaliteit (in mol/kg): aantal mol opgeloste stof per kilogram oplossing
1.9 Aggregatietoestanden
- Vaste toestand: welbepaald volume en welbepaalde vorm
- Vloeibare toestand: welbepaald volume, maar vorm afhankelijk van recipient
- Gastoestand: zowel volume als vorm bepaald door recipient
Deel 1: Samenstelling en eigenschappen van materie
H1: Samenstelling van de materie
1.1 Chemische en fysische eigenschappen
- Chemische: omzetting van stof in een andere of interactie van stof met een andere (Vb: reactiviteit)
- Fysische: los van omzetting stof in een andere (Vb: smelttemperatuur, kookpunt)
1.2 Elementen, verbindingen en mengsels
- Element: één enkele atoomsoort; (1) individueel gebonden (vb. edelgassen)/(2) twee of meer
(vb. halogenen)/(3) groot aantal (vb. koolstof, metalen)
Meerdere moleculaire vormen (vb. dizuurstof en trizuurstof of ozon)
- Verbinding: twee of meer verschillende atoomsoorten chemisch gebonden (vb. water,
natriumchloride en acetylsalicylzuur/aspirine)
Kan door chemisch proces ontbonden worden (vb. elektrolyse van water)
Zijn zuivere stoffen
- Mengsel: twee of meer zuivere stoffen fysisch gemengd (vb. lucht)
Geen cte samenstelling (in tegenstelling tot zuivere stoffen)
Geen chemische bindingen tussen samenstellende delen, kunnen door fysisch proces gescheiden
worden (vb. koken)
1.3 De massawetten
- Wet van het behoud van massa: totale massa van de materie blijft cst tijdens chemische reactie
! Achterhaald, materie kan worden omgezet in energie: kernreacties
massa ene stof
- Wet van de constante massaverhouding: = cte
massa andere stof
(vb. verhouding v/d massa’s van natrium en chloor is 0,648)
- Wet van de veelvuldige verhoudingen: massaverhoudingen van 2 stoffen kunnen verschillen in
verschillende bindingen
1.4 De atoomtheorie van Dalton (1808)
1. Een atoom is het kleinste onderdeel van materie, is ondeelbaar
FOUT: atomen zijn wel deelbaar in een kern en elektronen
2. Alle atomen van een bepaald element zijn identiek
FOUT: Isotopen
,3. Verbindingen zijn combinaties van atomen van verschillende elementen, deze atomen komen in
bepaalde bindingen steeds in dezelfde hoeveelheden voor.
4. Chemische reactie = hergroeperen v/d aanwezige atomen; atomen behouden hun identiteit
tijdens een omzetting, ze worden niet geschapen, vernietigd of veranderd
FOUT: atomen kunnen worden vernietigd: kernreacties (1)
Bepaalde atomen kunnen worden omgezet in andere atomen waarbij radioactieve
straling vrijkomt (2)
1.5 Atomen
= positieve kern + negatieve elektronen
- Samenstelling van het atoom:
Elektrolyse-experimenten: Faraday (1833): aanwezigheid geladen deeltjes aangetoond
Afbuigen van kathodestralen: Thomson (1897): verhouding v/d massa op de elektrische
lading van het elektron = 5,7 x 10−12kg C−1
Millikan (1909): exacte lading = 1,6 x 10−19 C => Thomson => massa = 9,1 x 10−31 kg
Bestaan v/d atoomkern: Rutherford (1910): Alfadeeltjes op dunne metaalfolie
- Karakteristieken van atomen
Naam: afgeleid van de ontdekker, vindplaats, land v/d ontdekker, eigenschap, ..
Symbool: eerste hoofdletter van Latijns of Griekse naam (+ 2 e kenmerkende letter)
Atoomnummer (Z): = aantal protonen in de kern (= aantal elektronen)
Massagetal (A): = som v/d protonen en neutronen in de kern
Isotopen: zelfde aantal protonen, versch. aantal neutronen => versch. massa
Vb. waterstof: 3 isotopen: waterstof (H), deuterium (D) en tritium (T)
0 neutr. 1 neutr. 2 neutr.
Relatieve atoommassa: onbenoemd getal, drukt uit hoeveel keer de massa van een atoom
groter is dan de atomaire massaeenheid (een twaalfde v/d absolute massa van een koolstof-
12-isotoop = 1,66 x 10−24 gram)
Gemiddelde relatieve atoommassa van bepaalde atoomsoort: verhouding waarin
verschillende isotopen voorkomen in de natuur
- Het periodiek systeem
Mendeljev
Horizontale rij = periode
Verticale kolom = groep
A-groepen: hoofdgroepen (IA: alkalimetalen; IIA: aardalkalimetalen)
, B-groepen: nevengroepen (tss IIA en IIIA: transitie-elementen; 2 rijen onderaan:
inner-transitie-elementen, lanthaniden en actiniden)
Metalen: grote neiging om elektronen af te geven ter vorming van positieve ionen
Niet-metalen: neiging om elektronen op te nemen ter vorming van negatieve ionen
Metalloïden: semimetalen
1.6 Zuivere stoffen
- Covalente stof: door gemeenschappelijke elektronen gebonden, vooral niet-metalen
! Grafiet en siliciumdioxide: netwerk
- Ionische verbindingen: tussen metalen en niet-metalen, positieve en negatieve ionen,
aantrekking tussen kationen en anionen, geen individuele moleculen
(vb. natriumchloride)
- Chemische formule
Empirische formule: verhouding aantal atomen van elke atoomsoort
Moleculeformule: exacte aantal atomen in één molecule
Structuurformule: welke atomen in een molecule aan elkaar gebonden zijn
- Relatieve moleculemassa: som v/d relatieve atoommassa’s v/d atomen die in de
moleculeformule voorkomen
1.7 De mol en de molaire massa
- 1 mol = het aantal samenstellende deeltjes gelijk aan het aantal atomen in juist 12 gram
koolstof-12 = 6,022 x 10−23 = getal van Avogadro
- Molaire massa = benoemd getal (g/mol), zelfde numerieke waarde als de relatieve atoom-of
moleculemassa
1.8 Mengsels
- Soorten mengsels
Heterogeen mengsel: bestaat uit fysisch te onderscheiden delen met versch. eig.
Colloïdaal mengsel: heterogeen mengsel waarbij samenstellende delen heel klein zijn
Aërosol: vloeistoffen in gassen (vb. mist) of vaste stoffen in gassen (vb. rook)
Emulsie: vloeistoffen in vloeistoffen (vb. melk)
Suspensie: vaste stoffen in vloeistoffen (vb. verf)
Homogeen mengsel: uniforme eigenschappen, ‘oplossingen’
(vb. gas: lucht; vloeistof: zeewater; vast: messing)
Hoofdbestanddeel is het oplosmiddel of solvent, andere zijn opgeloste stoffen
, - Scheiding van mengsels
(berust op verschil in fysische eigenschappen v/d samenstellende componenten)
Filtratie: verschil in afmetingen
Distillatie: verschillende vluchtigheden (verwarmen: grootste vluchtigheid verdampt eerst)
Kristallisatie: verschillen in oplosbaarheid (vaste stoffen beter oplosbaar in vloeistof bij
hogere temperatuur, bij afkoeling kristallisatie)
Extractie: verschillen in oplosbaarheid (twee niet mengbare vloeistoffen)
Chromatografie: verschillen in oplosbaarheid (vloeistof op vast oppervlak ->
verschillende componenten bewegen met verschillende snelheden)
- Samenstelling van mengsels
Molfractie: aantal mol van stof over totaal aantal mol van alle stoffen in het mengsel
Som van alle molfracties in een mengsel is 1
Molprocent: hoeveelheid mol van stof op 100 mL mengsel; molfractie x 100
Massaprocent: massa van stof op 100 gram mengsel
Volumeprocent: aantal mL stof op 100 mL mengsel
Parts per million (ppm): massa stof op massa mengsel x 106 of massaprocent x 104
Parts per billion (ppb): massa stof op massa mengsel x 109 of massaprocent x 107
Massaconcentratie (in g/L): aantal gram opgeloste stof per liter oplossing
Molariteit (in mol/L): aantal mol opgeloste stof per liter oplossing
Molaliteit (in mol/kg): aantal mol opgeloste stof per kilogram oplossing
1.9 Aggregatietoestanden
- Vaste toestand: welbepaald volume en welbepaalde vorm
- Vloeibare toestand: welbepaald volume, maar vorm afhankelijk van recipient
- Gastoestand: zowel volume als vorm bepaald door recipient
