Samenvatting: algemene chemie
1 De samenstelling van de materie
1.1 Chemische en fysische eigenschappen
Chemische eigenschappen: omzettingen van een stof in een andere, interacties tussen
verschillende stoffen
Fysische eigenschappen: staan los van omzettingen van een stof in een andere vb:
verdamping van water, kleur van een bloem, uitkristalliseren van een stof uit water
1.2 Elementen, verbindingen en mengsels
Elementen: eenvoudigste soort materie: 1 enkele atoomsoort: kan monoatomisch zijn (vb:
edelgassen), diatomisch (vb: zuurstof, chloor, stikstof), of met een groot aantal atomen
(ozon, zwavel (S8), metalen (bestaan uit metalen kernen waartussen er beweegbare
elektronen zijn), grafiet en diamant (vormen van C in 2D of 3D die over een lange afstand
met elkaar verbonden zijn))
Verbinding: materie die bestaat uit 2 of meerdere atoomsoorten vb: water (H2O), NaCl,
ethanol (C2H6O)
Elementen en verbindingen (als ze als een zuivere stof voorkomen) hebben een constante
samenstelling = zuivere stoffen
1.3 Mengsel
Twee of meerdere zuivere stoffen die fysisch met elkaar gemengd zijn (= die niet met
elkaar reageren)
Het mengsel kan heterogeen of homogeen zijn
Geen chemische bindingen tussen samenstellende delen dus scheiding mogelijk door
fysisch proces
Geen constante samenstelling
1.4 De massawetten
Behoud van massa: de massa verandert niet tijdens een chemische reactie (uitzondering:
kernreacties: massa omgezet naar energie)
Constante massaverhouding: de verhouding van de massa’s van de verschillende atomen
in een verbinding is constant
Veelvuldige verhoudingen: als 2 elementen A en B verschillende verbindingen vormen, dan
verhouden de massa’s van B die met eenzelfde massa van A reageren, zich als gehele
getallen
1.5 Atoomtheorie van Dalton
Een atoom is het kleinste onderdeel van de materie
Fout: subatomaire deeltjes, kern (= protonen en neutronen), elektronen
Alle atomen van eenzelfde atoomsoort zijn hetzelfde
Fout: isotopen (H en D)
Een verbinding is een combinatie van verschillende atoomsoorten en heeft een
welbepaalde samenstelling
In een chemische reactie worden atomen herschikt zonder dat ze veranderen (= behoud
van massa)
Fout: kernreacties
,1.6 Atomen
Bestaan uit positieve kern (protonen + neutronen) en negatieve elektronen
Geladen deeltjes aangetoond door Faraday
Experimenten door Thompson: afbuigen van elektronen in kathodestraling (negatief
geladen): liet toe massa van elektron te meten
Rutherford: bestaan van een positieve kern sommige positief geladen alfa deeltjes
worden afgebogen door goudfolie
1.6.1 Karakteristieken van atomen
Naam (vb: zuurstof)
Symbool (O): meestal 1 of 2 letters
Atoomnummer (= Z): aantal protonen in kern
Massagetal (= A): som protonen + neutronen
Isotopen: zelfde Z, andere A
Relatieve atoommassa: drukt uit hoeveel keer de massa van dat atoom groter is dan de
atomaire massa-eenheid (= 1/12 van de absolute massa van het 12C atoom)
1.7 Het periodiek systeem der elementen
= tabel van Mendeljev
Horizontale rij = periode
Vertikale rij = groep
1.8 Zuivere stoffen
Alleen edelgassen bestaan uit ongebonden atomen
Covalente en ionische stoffen
o Covalente verbindingen: door gemeenschappelijke elektronen aan elkaar
gebonden
o Ionische verbindingen: elektronenoverdracht, binding is het gevolg van
aantrekking tussen anionen en kationen
1.8.1 Karakteristieken van zuivere stoffen
Chemische formule: empirische formule (geeft de verhoudingen tussen de atomen
weer), moleculeformule (geeft het aantal atomen weer aanwezig in het molecule),
structuurformule
1.9 Het begrip mol en de molaire massa
1 mol van een stof bevat evenveel deeltjes als 12 g van 12C = 6.022 * 1023 = getal van
Avogadro
1.10 Mengsels
Heterogeen: fysisch te onderscheiden delen met verschillende eigenschappen
o Colloidaal mengsel (bestaat uit kleine niet zichtbare deeltjes) vb: aerosol (gas +
deeltjes)
o Emulsie (vb: mayo zeer stabiele emulsie)/suspensie: vloeibaar/vloeibaar of
vloeibaar/vast
Homogeen mengsel (oplossing): uniforme eigenschappen: solvent (meestal water),
opgeloste stof(fen), kan ook vast of gasvormig zijn
Scheiding van mengsels: op basis van verschil in fysische eigenschappen
o Filtratie: op basis van verschil in deeltjesgrootte
o Distillatie: op basis van verschil in kookpunt/vluchtigheid
, o Kristallisatie: op basis van verschil in oplosbaarheid
o Extractie: een stof overbrengen van een vaste fase naar een vloeibare fase
o Chromatografie: zie “het GM”
1.11 Samenstelling van mengsels
Molfractie: verhouding van het aantal mol van 1 bestanddeel op het totaal aantal mol van
alle stoffen in het mengsel
Procentuele samenstelling
o Molprocent: molfractie x 100
o Massaprocent: massa van 1 bestanddeel in 100g mengsel
o Volumeprocent: V (in ml) in 100ml mengsel
Ppm en ppb = massa% x 104 of 107
Massaconcentratie: aantal g bestanddeel/liter mengsel
Molariteit: aantal mol bestanddeel/liter mengsel
Molaliteit: aantal mol bestanddeel/kg oplosmiddel
1.12 Verdunnen, mengen en verdelen van oplossingen
2 De atoomstructuur en de periodieke eigenschappen
Kwantummechanisch atoommodel van het H atoom dient als basis voor het afleiden van de
atomen met meerdere elektronen
Elektronenconfiguraties van polyelektronische atomen zijn het uitgangspunt voor de
verklaring van de periodieke eigenschappen van de atomen
2.1 Het kwantummechanisch atoommodel
Energie is gekwantificeerd en dus kan de energie van een atoom slechts bepaalde waarden
aannemen.
Elk toegelaten waarde komt overeen met een bepaalde verdeling van de elektronen
De exacte plaats en snelheid van een elektron in een atoom kunnen niet tegelijkertijd
gekend zijn (onzekerheidsprincipe van Heisenberg)
Het elektron in een atoom wordt beschreven als een golf
2.2 Golffuncties
Bestaan uit een radiaal gedeelte R en een angulair gedeelte Y
De waarde van het radiaal gedeelte R hangt enkel af van de afstand tot de
kern (r)
De waarde van het angulair gedeelte Y hangt af van de hoeken sigma en teta
tov de assen
Het kwadraat van een golffunctie is een maat voor de waarschijnlijkheid om
een elektron aan te treffen op een bepaalde plaats
, Radiale waarschijnlijkheidsverdeling: R2 x 4 pi r2 met als max. de meest waarschijnlijke
afstand tussen het elektron en de kern
De waarde van een golffunctie kan + of – zijn, en tussen positieve en negatieve gebieden
gaat de functie door een knoop met waarde 0
2.3 Atoomorbitalen en kwantumgetallen
Golffunctie van een atoom komt overeen met een atoomorbitaal (wordt gekarakteriseerd
door 3 kwantumgetallen)
o Het hoofdkwantumgetal (n) is een positief geheel getal dat in grote mate de
bijdrage van een elektron in dat orbitaal tot de energieinhoud bepaalt
o Het nevenkwantumgetal (l) onderscheidt orbitalen met hetzelfde
hoofdkwantumgetal maar met een verschillende vorm (tussen 0 en n-1) deze
orbitalen behoren tot verschillende subschillen (s, p, d, f)
o Het magnetisch kwantumgetal (m) onderscheidt orbitalen die behoren tot
dezelfde schil en subschil maar met een verschillende ruimtelijke orientatie
(tussen l en -l)
2.4 Structuur van het H atoom
2.4.1 Atoomorbitalen van het H atoom
De grondtoestand van het H atoom komt overeen met het 1s-orbitaal
Excitatie na energie-opname: promotie van het elektron naar een orbitaal die
overeenkomt met een hogere energie
2.5 Verschillende soorten orbitalen
2.5.1 S-orbitalen
Het angulair gedeelte van een 1s-orbitaal is constant (zelfde afstand tot de kern) dus
sferische symmetrie.
Het 2s-orbitaal (n= 2)is ook sferisch maar groter en heeft een radiale knoop
Twee gebieden worden afgescheiden door een sfeer met waarschijnlijkheid 0.
Andere s-orbitalen zijn ook centrosymmetrisch met n-1 radiale knopen
2.5.2 P-orbitalen
Een 2p-orbitaal heeft geen radiale symmetrie. Het angulaire gedeelte is niet hetzelfde in
alle richtingen 2px, 2py en 2pz
Het 2px-orbitaal heeft de grootste elektronendensiteit langs de x-as
Er is een angulaire knoop die overeenkomt met het yz-vlak (op alle punten gelegen op
het yz-vlak is de waarschijnlijkheid om een elektron aan te treffen 0)
Elke p-orbitaal heeft een angulaire knoop + n-2 radiale knopen
1 De samenstelling van de materie
1.1 Chemische en fysische eigenschappen
Chemische eigenschappen: omzettingen van een stof in een andere, interacties tussen
verschillende stoffen
Fysische eigenschappen: staan los van omzettingen van een stof in een andere vb:
verdamping van water, kleur van een bloem, uitkristalliseren van een stof uit water
1.2 Elementen, verbindingen en mengsels
Elementen: eenvoudigste soort materie: 1 enkele atoomsoort: kan monoatomisch zijn (vb:
edelgassen), diatomisch (vb: zuurstof, chloor, stikstof), of met een groot aantal atomen
(ozon, zwavel (S8), metalen (bestaan uit metalen kernen waartussen er beweegbare
elektronen zijn), grafiet en diamant (vormen van C in 2D of 3D die over een lange afstand
met elkaar verbonden zijn))
Verbinding: materie die bestaat uit 2 of meerdere atoomsoorten vb: water (H2O), NaCl,
ethanol (C2H6O)
Elementen en verbindingen (als ze als een zuivere stof voorkomen) hebben een constante
samenstelling = zuivere stoffen
1.3 Mengsel
Twee of meerdere zuivere stoffen die fysisch met elkaar gemengd zijn (= die niet met
elkaar reageren)
Het mengsel kan heterogeen of homogeen zijn
Geen chemische bindingen tussen samenstellende delen dus scheiding mogelijk door
fysisch proces
Geen constante samenstelling
1.4 De massawetten
Behoud van massa: de massa verandert niet tijdens een chemische reactie (uitzondering:
kernreacties: massa omgezet naar energie)
Constante massaverhouding: de verhouding van de massa’s van de verschillende atomen
in een verbinding is constant
Veelvuldige verhoudingen: als 2 elementen A en B verschillende verbindingen vormen, dan
verhouden de massa’s van B die met eenzelfde massa van A reageren, zich als gehele
getallen
1.5 Atoomtheorie van Dalton
Een atoom is het kleinste onderdeel van de materie
Fout: subatomaire deeltjes, kern (= protonen en neutronen), elektronen
Alle atomen van eenzelfde atoomsoort zijn hetzelfde
Fout: isotopen (H en D)
Een verbinding is een combinatie van verschillende atoomsoorten en heeft een
welbepaalde samenstelling
In een chemische reactie worden atomen herschikt zonder dat ze veranderen (= behoud
van massa)
Fout: kernreacties
,1.6 Atomen
Bestaan uit positieve kern (protonen + neutronen) en negatieve elektronen
Geladen deeltjes aangetoond door Faraday
Experimenten door Thompson: afbuigen van elektronen in kathodestraling (negatief
geladen): liet toe massa van elektron te meten
Rutherford: bestaan van een positieve kern sommige positief geladen alfa deeltjes
worden afgebogen door goudfolie
1.6.1 Karakteristieken van atomen
Naam (vb: zuurstof)
Symbool (O): meestal 1 of 2 letters
Atoomnummer (= Z): aantal protonen in kern
Massagetal (= A): som protonen + neutronen
Isotopen: zelfde Z, andere A
Relatieve atoommassa: drukt uit hoeveel keer de massa van dat atoom groter is dan de
atomaire massa-eenheid (= 1/12 van de absolute massa van het 12C atoom)
1.7 Het periodiek systeem der elementen
= tabel van Mendeljev
Horizontale rij = periode
Vertikale rij = groep
1.8 Zuivere stoffen
Alleen edelgassen bestaan uit ongebonden atomen
Covalente en ionische stoffen
o Covalente verbindingen: door gemeenschappelijke elektronen aan elkaar
gebonden
o Ionische verbindingen: elektronenoverdracht, binding is het gevolg van
aantrekking tussen anionen en kationen
1.8.1 Karakteristieken van zuivere stoffen
Chemische formule: empirische formule (geeft de verhoudingen tussen de atomen
weer), moleculeformule (geeft het aantal atomen weer aanwezig in het molecule),
structuurformule
1.9 Het begrip mol en de molaire massa
1 mol van een stof bevat evenveel deeltjes als 12 g van 12C = 6.022 * 1023 = getal van
Avogadro
1.10 Mengsels
Heterogeen: fysisch te onderscheiden delen met verschillende eigenschappen
o Colloidaal mengsel (bestaat uit kleine niet zichtbare deeltjes) vb: aerosol (gas +
deeltjes)
o Emulsie (vb: mayo zeer stabiele emulsie)/suspensie: vloeibaar/vloeibaar of
vloeibaar/vast
Homogeen mengsel (oplossing): uniforme eigenschappen: solvent (meestal water),
opgeloste stof(fen), kan ook vast of gasvormig zijn
Scheiding van mengsels: op basis van verschil in fysische eigenschappen
o Filtratie: op basis van verschil in deeltjesgrootte
o Distillatie: op basis van verschil in kookpunt/vluchtigheid
, o Kristallisatie: op basis van verschil in oplosbaarheid
o Extractie: een stof overbrengen van een vaste fase naar een vloeibare fase
o Chromatografie: zie “het GM”
1.11 Samenstelling van mengsels
Molfractie: verhouding van het aantal mol van 1 bestanddeel op het totaal aantal mol van
alle stoffen in het mengsel
Procentuele samenstelling
o Molprocent: molfractie x 100
o Massaprocent: massa van 1 bestanddeel in 100g mengsel
o Volumeprocent: V (in ml) in 100ml mengsel
Ppm en ppb = massa% x 104 of 107
Massaconcentratie: aantal g bestanddeel/liter mengsel
Molariteit: aantal mol bestanddeel/liter mengsel
Molaliteit: aantal mol bestanddeel/kg oplosmiddel
1.12 Verdunnen, mengen en verdelen van oplossingen
2 De atoomstructuur en de periodieke eigenschappen
Kwantummechanisch atoommodel van het H atoom dient als basis voor het afleiden van de
atomen met meerdere elektronen
Elektronenconfiguraties van polyelektronische atomen zijn het uitgangspunt voor de
verklaring van de periodieke eigenschappen van de atomen
2.1 Het kwantummechanisch atoommodel
Energie is gekwantificeerd en dus kan de energie van een atoom slechts bepaalde waarden
aannemen.
Elk toegelaten waarde komt overeen met een bepaalde verdeling van de elektronen
De exacte plaats en snelheid van een elektron in een atoom kunnen niet tegelijkertijd
gekend zijn (onzekerheidsprincipe van Heisenberg)
Het elektron in een atoom wordt beschreven als een golf
2.2 Golffuncties
Bestaan uit een radiaal gedeelte R en een angulair gedeelte Y
De waarde van het radiaal gedeelte R hangt enkel af van de afstand tot de
kern (r)
De waarde van het angulair gedeelte Y hangt af van de hoeken sigma en teta
tov de assen
Het kwadraat van een golffunctie is een maat voor de waarschijnlijkheid om
een elektron aan te treffen op een bepaalde plaats
, Radiale waarschijnlijkheidsverdeling: R2 x 4 pi r2 met als max. de meest waarschijnlijke
afstand tussen het elektron en de kern
De waarde van een golffunctie kan + of – zijn, en tussen positieve en negatieve gebieden
gaat de functie door een knoop met waarde 0
2.3 Atoomorbitalen en kwantumgetallen
Golffunctie van een atoom komt overeen met een atoomorbitaal (wordt gekarakteriseerd
door 3 kwantumgetallen)
o Het hoofdkwantumgetal (n) is een positief geheel getal dat in grote mate de
bijdrage van een elektron in dat orbitaal tot de energieinhoud bepaalt
o Het nevenkwantumgetal (l) onderscheidt orbitalen met hetzelfde
hoofdkwantumgetal maar met een verschillende vorm (tussen 0 en n-1) deze
orbitalen behoren tot verschillende subschillen (s, p, d, f)
o Het magnetisch kwantumgetal (m) onderscheidt orbitalen die behoren tot
dezelfde schil en subschil maar met een verschillende ruimtelijke orientatie
(tussen l en -l)
2.4 Structuur van het H atoom
2.4.1 Atoomorbitalen van het H atoom
De grondtoestand van het H atoom komt overeen met het 1s-orbitaal
Excitatie na energie-opname: promotie van het elektron naar een orbitaal die
overeenkomt met een hogere energie
2.5 Verschillende soorten orbitalen
2.5.1 S-orbitalen
Het angulair gedeelte van een 1s-orbitaal is constant (zelfde afstand tot de kern) dus
sferische symmetrie.
Het 2s-orbitaal (n= 2)is ook sferisch maar groter en heeft een radiale knoop
Twee gebieden worden afgescheiden door een sfeer met waarschijnlijkheid 0.
Andere s-orbitalen zijn ook centrosymmetrisch met n-1 radiale knopen
2.5.2 P-orbitalen
Een 2p-orbitaal heeft geen radiale symmetrie. Het angulaire gedeelte is niet hetzelfde in
alle richtingen 2px, 2py en 2pz
Het 2px-orbitaal heeft de grootste elektronendensiteit langs de x-as
Er is een angulaire knoop die overeenkomt met het yz-vlak (op alle punten gelegen op
het yz-vlak is de waarschijnlijkheid om een elektron aan te treffen 0)
Elke p-orbitaal heeft een angulaire knoop + n-2 radiale knopen
