Inleiding tot de biomoleculen
Frédérique Grootjans
2020-2021
1
,Les 1: Methoden en meten
Chemie definitie:
Leven is een open fysico-‐chemischsysteem, dat door middel van uitwisseling van energie en materie
met zijn omgeving, en dankzij een inwendig metabolisme, in staat is om zich in stand te houden, te
groeien, zich voort te planten en zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, zowel op korte
(fysiologische en morfologische adaptatie) als op lange termijn (evolutie).
Chemie is de studie van materie, de chemische en fysische eigenschappen ervan, de chemische en
fysische veranderingen die het ondergaat, en de energieveranderingen die met die processen gepaard
gaan.
Materie is alles dat massa heeft en ruimte inneemt. De veranderingen die mogelijk ondergaat, brengen
altijd energiewinst of -verlies met zich mee. Energie is het vermogen om werk te doen om enige
verandering te bewerkstelligen. Bij de studie van scheikunde komt meer kijken, energie en hun
onderlinge relatie. Materie en energie vormen de kern van chemie.
Domeinen in de chemie Chemie is een breed studiegebied dat alles omvat, van de basisonderdelen van
een atoom tot interacties tussen enorme biologische moleculen. Daarom omvat chemie de volgende
specialiteiten.
Biochemie: leef op moleculair niveau
Organische chemie: plastic, drugs
Anorganische chemie: Silicium in zonnepanelen
Analysechemie: detectie van novitsjok (Navalny)
Fysische chemie: kwantumchemie
De wetenschappelijke methode:
1. Waarneming. De beschrijving van bijvoorbeeld de kleur, smaak of geur van een stof is een
resultaat van waarneming. De meting van de temperatuur van een vloeistof of de grootte of
massa van een vaste stof is het resultaat van waarneming.
2. Formuleren van een vraag (De fundamentele nieuwsgierigheid van de mensheid), stelt vragen
over waarom en hoe dingen werken.
3. Patroon herkenning. Als een wetenschapper een oorzaak -‐‐ gevolgrelatie vindt, kan dat de
basis zijn van een algemene uitleg van stoffen en hun gedrag.
4. Theorieën ontwikkelen. Wanneer wetenschappers een fenomeen waarnemen, willen ze het
verklaren. Het proces van het verklaren van waargenomen gedrag begint met een hypothese.
Een hypothese is gewoon een poging om een waarneming, of een reeks waarnemingen, op een
gezond verstandige manier uit te leggen. Als veel experimenten een hypothese ondersteunen,
kan deze de status van een theorie hebben. Een theorie is een hypothese die wordt ondersteund
door uitgebreide tests (experimenten) die wetenschappelijke feiten verklaren en nieuwe feiten
kunnen voorspellen.
5. Experimenteren. Het aantonen van de juistheid van hypothesen en theorieën vormt de kern
van de wetenschappelijke methode. Dit wordt gedaan door zorgvuldig ontworpen experimenten
uit te voeren die de theorie of hypothese ondersteunen of ontkrachten.
6. Samenvattende informatie. Een wetenschappelijke, fysische wet is niets meer dan de
samenvatting van een grote hoeveelheid informatie. De wet van behoud van gegevens stelt
bijvoorbeeld dat gegevens niet kunnen worden gemaakt of vernietigd, maar alleen van de ene
2
, vorm naar de andere kunnen worden omgezet. Deze verklaring vertegenwoordigt een enorme
hoeveelheid chemische informatie verzameld uit experimenten.
Hypothesen, theorieën en wetten worden vaak uitgedrukt met behulp van wiskundige
gelijkwaardigheid. Deze gelijkenissen kunnen alles behalve de beste wiskundigen verwarren. Om deze
reden wordt vaak een model van een chemische eenheid of systeem gebruikt om ideeën duidelijker te
maken. Een goed model gebaseerd op alledaagse ervaringen, hoewel onvolmaakt, geeft op eenvoudige
wijze veel informatie
H2O moleculaire formule
structuur formule
Bal en stok formule
Ruimtelijke formule
Eigenschappen van materie:
worden geclassificeerd als fysisch of chemisch.
Materie en fysische eigenschappen
Er zijn drie toestanden van materie: de gasvormige toestand, de vloeibare toestand en de vaste toestand.
Een gas bestaat uit deeltjes die ver uit elkaar liggen. In feite zal een gas uitzetten om elke container te
vullen; het heeft geen duidelijke vorm of volume. Daarentegen zijn deeltjes van een vloeistof dichter
bij elkaar; een vloeistof heeft een bepaald volume maar geen bepaalde vorm; het neemt de vorm aan
van zijn houder. Een vaste stof bestaat uit deeltjes die dicht bij elkaar liggen en die vaak een regelmatig
en voorspelbaar patroon hebben (kristallijn). Een vaste stof heeft zowel een vast volume als een vaste
vorm.
De krachten die tussen alle deeltjes bestaan, zijn zeer uitgesproken in vaste stoffen en veel minder in
gassen. Water is het meest voorkomende voorbeeld van een stof die in alle drie de staten kan voorkomen
binnen een redelijk temperatuurbereik De omzetting van water van de ene toestand naar de andere
veroorzaakt een fysische verandering.
Een fysische eigenschap kan worden waargenomen of gemeten zonder de samenstelling of identiteit
van een stof te veranderen. We kunnen ook het kookpunt van water meten, wanneer vloeibaar water
een gas wordt. Zowel het smeltpunt als het kookpunt van water en van elke andere substantie zijn
fysische eigenschappen.
3
, Fysische eigenschappen kunnen worden tentoongesteld, gemeten of geobserveerd zonder enige
verandering in identiteit of samenstelling.
Materie en chemische eigenschappen
Chemische eigenschappen resulteren in een verandering in samenstelling en kunnen alleen worden
waargenomen door middel van chemische reacties. Een chemische reactie is een proces waarbij atomen
worden herschikt, vervangen of toegevoegd om nieuwe stoffen te produceren. Het proces van
fotosynthese kan bijvoorbeeld worden weergegeven als:
licht
Carbon dioxide + water -----------------> suiker + zuurstof
Chlorofyl
CO2 + H2O --------> C6H12O6 + O2
Deze chemische reactie omvat de omzetting van koolstofdioxide en water (de reactanten) in suiker en
zuurstof (de producten). De producten en reactanten zijn duidelijk verschillend. We weten dat
kooldioxide en zuurstof bij kamertemperatuur gassen zijn en dat water bij deze temperatuur een
vloeistof is; de suiker is een vast wit poeder.
Een chemische eigenschap van kooldioxide is het vermogen om onder bepaalde omstandigheden suiker
te vormen. Het proces van vorming van deze suiker is de chemische verandering.
Classificatie van materie:
Alle materie is of een pure stof of een mengsel. Een zuivere stof is een stof die maar één component
heeft. Zuiver water is een zuivere stof. Het bestaat alleen uit deeltjes die twee waterstofatomen en één
zuurstofatoom bevatten, dat wil zeggen watermoleculen (H 2O). Er zijn verschillende soorten pure
stoffen. Elementen en verbindingen zijn beide pure stoffen. Een element is een zuivere stof die door
geen enkele chemische reactie in een eenvoudiger vorm van materiaal kan worden veranderd. Waterstof
en zuurstof zijn bijvoorbeeld elementen. Anderzijds is een verbinding een stof die resulteert uit de
combinatie van twee of meer elementen op een welomlijnde, reproduceerbare manier. De elementen
waterstof en zuurstof, zoals eerder opgemerkt, kunnen worden gecombineerd om de verbinding water,
H20, te vormen.
Zuivere stof Mengsel
Enkelvoudige Samengestelde Homogeen Heterogeen
= niet te scheiden = H2O = oplossing bv lucht = zout en peper,
cement
Een mengsel is een combinatie van twee of meer zuivere stoffen waarbij elke stof zijn eigen identiteit
behoudt. Alcohol en water kunnen in een mengsel worden gecombineerd. Ze bestaan naast elkaar als
pure substanties omdat ze geen chemische reactie ondergaan; ze bestaan als grondig gemengde
afzonderlijke moleculen. Deze verzameling van ongelijke deeltjes is het mengsel. Een mengsel heeft
een variabele samenstelling; er is een oneindig aantal combinaties van hoeveelheden alcohol en water
die kunnen worden gemengd.
Een mengsel kan homogeen of heterogeen zijn. Een homogeen mengsel heeft een uniforme
samenstelling. De stukjes zijn goed gemengd of grondig vermengd. Een homogeen mengsel, zoals
alcohol en water, wordt beschreven als een oplossing. Lucht, een mengsel van gassen, is een voorbeeld
van een gasvormige oplossing. Een heterogeen mengsel heeft een ongelijkmatige samenstelling. Een
4
Frédérique Grootjans
2020-2021
1
,Les 1: Methoden en meten
Chemie definitie:
Leven is een open fysico-‐chemischsysteem, dat door middel van uitwisseling van energie en materie
met zijn omgeving, en dankzij een inwendig metabolisme, in staat is om zich in stand te houden, te
groeien, zich voort te planten en zich aan te passen aan veranderingen in de omgeving, zowel op korte
(fysiologische en morfologische adaptatie) als op lange termijn (evolutie).
Chemie is de studie van materie, de chemische en fysische eigenschappen ervan, de chemische en
fysische veranderingen die het ondergaat, en de energieveranderingen die met die processen gepaard
gaan.
Materie is alles dat massa heeft en ruimte inneemt. De veranderingen die mogelijk ondergaat, brengen
altijd energiewinst of -verlies met zich mee. Energie is het vermogen om werk te doen om enige
verandering te bewerkstelligen. Bij de studie van scheikunde komt meer kijken, energie en hun
onderlinge relatie. Materie en energie vormen de kern van chemie.
Domeinen in de chemie Chemie is een breed studiegebied dat alles omvat, van de basisonderdelen van
een atoom tot interacties tussen enorme biologische moleculen. Daarom omvat chemie de volgende
specialiteiten.
Biochemie: leef op moleculair niveau
Organische chemie: plastic, drugs
Anorganische chemie: Silicium in zonnepanelen
Analysechemie: detectie van novitsjok (Navalny)
Fysische chemie: kwantumchemie
De wetenschappelijke methode:
1. Waarneming. De beschrijving van bijvoorbeeld de kleur, smaak of geur van een stof is een
resultaat van waarneming. De meting van de temperatuur van een vloeistof of de grootte of
massa van een vaste stof is het resultaat van waarneming.
2. Formuleren van een vraag (De fundamentele nieuwsgierigheid van de mensheid), stelt vragen
over waarom en hoe dingen werken.
3. Patroon herkenning. Als een wetenschapper een oorzaak -‐‐ gevolgrelatie vindt, kan dat de
basis zijn van een algemene uitleg van stoffen en hun gedrag.
4. Theorieën ontwikkelen. Wanneer wetenschappers een fenomeen waarnemen, willen ze het
verklaren. Het proces van het verklaren van waargenomen gedrag begint met een hypothese.
Een hypothese is gewoon een poging om een waarneming, of een reeks waarnemingen, op een
gezond verstandige manier uit te leggen. Als veel experimenten een hypothese ondersteunen,
kan deze de status van een theorie hebben. Een theorie is een hypothese die wordt ondersteund
door uitgebreide tests (experimenten) die wetenschappelijke feiten verklaren en nieuwe feiten
kunnen voorspellen.
5. Experimenteren. Het aantonen van de juistheid van hypothesen en theorieën vormt de kern
van de wetenschappelijke methode. Dit wordt gedaan door zorgvuldig ontworpen experimenten
uit te voeren die de theorie of hypothese ondersteunen of ontkrachten.
6. Samenvattende informatie. Een wetenschappelijke, fysische wet is niets meer dan de
samenvatting van een grote hoeveelheid informatie. De wet van behoud van gegevens stelt
bijvoorbeeld dat gegevens niet kunnen worden gemaakt of vernietigd, maar alleen van de ene
2
, vorm naar de andere kunnen worden omgezet. Deze verklaring vertegenwoordigt een enorme
hoeveelheid chemische informatie verzameld uit experimenten.
Hypothesen, theorieën en wetten worden vaak uitgedrukt met behulp van wiskundige
gelijkwaardigheid. Deze gelijkenissen kunnen alles behalve de beste wiskundigen verwarren. Om deze
reden wordt vaak een model van een chemische eenheid of systeem gebruikt om ideeën duidelijker te
maken. Een goed model gebaseerd op alledaagse ervaringen, hoewel onvolmaakt, geeft op eenvoudige
wijze veel informatie
H2O moleculaire formule
structuur formule
Bal en stok formule
Ruimtelijke formule
Eigenschappen van materie:
worden geclassificeerd als fysisch of chemisch.
Materie en fysische eigenschappen
Er zijn drie toestanden van materie: de gasvormige toestand, de vloeibare toestand en de vaste toestand.
Een gas bestaat uit deeltjes die ver uit elkaar liggen. In feite zal een gas uitzetten om elke container te
vullen; het heeft geen duidelijke vorm of volume. Daarentegen zijn deeltjes van een vloeistof dichter
bij elkaar; een vloeistof heeft een bepaald volume maar geen bepaalde vorm; het neemt de vorm aan
van zijn houder. Een vaste stof bestaat uit deeltjes die dicht bij elkaar liggen en die vaak een regelmatig
en voorspelbaar patroon hebben (kristallijn). Een vaste stof heeft zowel een vast volume als een vaste
vorm.
De krachten die tussen alle deeltjes bestaan, zijn zeer uitgesproken in vaste stoffen en veel minder in
gassen. Water is het meest voorkomende voorbeeld van een stof die in alle drie de staten kan voorkomen
binnen een redelijk temperatuurbereik De omzetting van water van de ene toestand naar de andere
veroorzaakt een fysische verandering.
Een fysische eigenschap kan worden waargenomen of gemeten zonder de samenstelling of identiteit
van een stof te veranderen. We kunnen ook het kookpunt van water meten, wanneer vloeibaar water
een gas wordt. Zowel het smeltpunt als het kookpunt van water en van elke andere substantie zijn
fysische eigenschappen.
3
, Fysische eigenschappen kunnen worden tentoongesteld, gemeten of geobserveerd zonder enige
verandering in identiteit of samenstelling.
Materie en chemische eigenschappen
Chemische eigenschappen resulteren in een verandering in samenstelling en kunnen alleen worden
waargenomen door middel van chemische reacties. Een chemische reactie is een proces waarbij atomen
worden herschikt, vervangen of toegevoegd om nieuwe stoffen te produceren. Het proces van
fotosynthese kan bijvoorbeeld worden weergegeven als:
licht
Carbon dioxide + water -----------------> suiker + zuurstof
Chlorofyl
CO2 + H2O --------> C6H12O6 + O2
Deze chemische reactie omvat de omzetting van koolstofdioxide en water (de reactanten) in suiker en
zuurstof (de producten). De producten en reactanten zijn duidelijk verschillend. We weten dat
kooldioxide en zuurstof bij kamertemperatuur gassen zijn en dat water bij deze temperatuur een
vloeistof is; de suiker is een vast wit poeder.
Een chemische eigenschap van kooldioxide is het vermogen om onder bepaalde omstandigheden suiker
te vormen. Het proces van vorming van deze suiker is de chemische verandering.
Classificatie van materie:
Alle materie is of een pure stof of een mengsel. Een zuivere stof is een stof die maar één component
heeft. Zuiver water is een zuivere stof. Het bestaat alleen uit deeltjes die twee waterstofatomen en één
zuurstofatoom bevatten, dat wil zeggen watermoleculen (H 2O). Er zijn verschillende soorten pure
stoffen. Elementen en verbindingen zijn beide pure stoffen. Een element is een zuivere stof die door
geen enkele chemische reactie in een eenvoudiger vorm van materiaal kan worden veranderd. Waterstof
en zuurstof zijn bijvoorbeeld elementen. Anderzijds is een verbinding een stof die resulteert uit de
combinatie van twee of meer elementen op een welomlijnde, reproduceerbare manier. De elementen
waterstof en zuurstof, zoals eerder opgemerkt, kunnen worden gecombineerd om de verbinding water,
H20, te vormen.
Zuivere stof Mengsel
Enkelvoudige Samengestelde Homogeen Heterogeen
= niet te scheiden = H2O = oplossing bv lucht = zout en peper,
cement
Een mengsel is een combinatie van twee of meer zuivere stoffen waarbij elke stof zijn eigen identiteit
behoudt. Alcohol en water kunnen in een mengsel worden gecombineerd. Ze bestaan naast elkaar als
pure substanties omdat ze geen chemische reactie ondergaan; ze bestaan als grondig gemengde
afzonderlijke moleculen. Deze verzameling van ongelijke deeltjes is het mengsel. Een mengsel heeft
een variabele samenstelling; er is een oneindig aantal combinaties van hoeveelheden alcohol en water
die kunnen worden gemengd.
Een mengsel kan homogeen of heterogeen zijn. Een homogeen mengsel heeft een uniforme
samenstelling. De stukjes zijn goed gemengd of grondig vermengd. Een homogeen mengsel, zoals
alcohol en water, wordt beschreven als een oplossing. Lucht, een mengsel van gassen, is een voorbeeld
van een gasvormige oplossing. Een heterogeen mengsel heeft een ongelijkmatige samenstelling. Een
4
