Samenvatting algemene chemie deel cel1

2020-2021 Algemene chemie




Cel 1: algemene chemie

,2020-2021 Algemene chemie


Hoofdstuk I – Atomen en moleculen: basis van biologische
systemen
1.1 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
Tabel 1.1
 Elementen
 118 gekend
 4 hoofdelementen: H, O, C, N
 7 macromineralen
 21 spoorelementen
 Evenwichtig dieet
 Voldoende hoofdelementen, nevenelementen en vitamines

1.2 Ionen en moleculen (intramoleculaire binding)

 Edelgassen: monoatomisch
 De rest: enkelvoudige bindingen, moleculen of ionen
 Stabiele verbinding mogelijk ⇒ chemische binding:
 Zuivere ionbinding
o Streven naar stabiele configuratie
o Ionaire bestanddelen: kationen & anionen, gerangschikt tot kristal
o Metaal + niet-metaal (bv. Na + Cl)
o Groot Δ EN
o Makkelijk oplosbaar in water (polair)
 Zuiver covalente binding
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
o Tussen niet-metalen
o Ideaal: identieke bindingspartners
 Ionendeformatie (= ionendistortie)
o Positieve ion trekt elektronenwolk anion aan; ionendeformatie leidt tot gepolariseerde
covalente binding



1

,2020-2021 Algemene chemie




o Afhankelijk van:

 Polariserend vermogen kation ~ Z+¿ / r ¿ (lading/ afmeting
 Polariseerbaarheid anion stijg met afmeting en lading (hoe groter
elektronenwolk, hoe makkelijker deformeerbaar)
 Polarisatie van covalente binding
o Δ EN ⇒ dipoolmoment
 Grootste EN :elektronen aantrekken=δ -
o Elektrisch dipoolmoment p=e ⋅d  dipoolvector van – naar +
o Niet-identieke atomen
 Dipolaire binding
o Coördinatiecomplexen
 Binding van metaalatoom (lewis-zuur: acceptor) of –ion met ligand (lewis
base: donor) (bv. Cl-, H2O, NH3)
 Coördinatief covalente binding met partieel ionair karakter
 Metaal-ligandbinding: gevuld orbitaal donor overlapt met ledig orbitaal
van metaal
 Zuur-base rectie
 Ligand geeft elektronenpaar aan ledig orbitaal
 Afhankelijk van het aantal en de ruimtelijke rangschikking liganden
 Coördinatiegetal: aantal donoratomen aan metaalion gebonden in eerste
coördinatiesfeer
 Polydentaat ligand/cheland: ligand met meerdere donoratomen; complex =
chelaat
 monodentaat ligand;
 Bidentaat (2): bv. ethyleendiamine: 2 N-donoratomen:
H2N-CH2-CH2-NH2
 Tridentaat (3)
 Platinachelanten met bidentate liganden
= Ethyleendiaminde, aminoacetaat en oxalaat
 Hybridisatie
 Linear
o Coördinatiegetal 2
o Sp-hybridisatie
 Trigonaal planair
o Coördinatiegetal 3
o Sp2- hybridisatie
 Tetraëdrisch
o Coördinatiegetal 4
o Sp3-hybridisatie

 Vierkant planair

2

, 2020-2021 Algemene chemie


o Coördinatiegetal 4
o dsp2-hybridisatie
 Vierkant piramidaal
o Coördinatiegetal 5
o d2sp2-hybridisatie
 Trigonaal piramidaal
o Coördinatiegetal 5
o dsp3-hybridisatie
 Octaëdrisch
o Coördinatiegetal 6
o d2sp3-hybridisatie
 Bindingssterkte tss. metaalion en liganden veel groter dan tussen complex ion
en tegenionen (bv.: bindingssterkte tss. Pt en (NH 3)6 is op zich sterker dan de
bindingssterkte van [Pt(NH3)6]4+ en 4 Cl-

1.3 Medische toepassing: complexvorming in rode bloedcellen

 Myoglobine & hemoglobine: proteïnen in staat zuurstof reversibel te binden (oxygenatie)
 Bevatten 4 ‘heemgroep’: porphyrinering met 4 N-donoren (tetradentaat ligand) in equatoriaal
vlak van octaëdrisch omringd Fe2+
 Bevatten onverzadigde macrocyclische ligandgroepen
 Metaal-ion binden
 Vijfde coördinatieplaats: N-atoom van aminozuurrest (histidine-93)
 Zesde coördinatieplaats: moleculair zuurstof (via H-brug gebonden aan histidinegroep
(histidine-64)
 Deoxymyoglobine: geen O2 gebonden
 Heemgroep in hydrofobe caviteit van myoglobinemolecule ⇒ afscherming tg. water (anders
zou Fe2+ geoxideerd worden tot Fe3+
 Vibratie: opening naar caviteit waar O2 kan doordringen of uitgestoten worden
 Stabiliteit beïnvloed door pH
 Lage pH: deoxyconformatie
 Weefsels
 CO2 hoog: O2 vrijgesteld
 Hoge pH: oxyconformatie
 Longen
 CO2 laag: O2 makkelijk opgenomen

1.4 Medische toepassing: koolstofmonoxide-intoxicatie

 Inademing CO  CO neemt plaats O2 in  verstikking
 CO is een sterker ligand (ook π – acceptoreigenschappen)  vorming carboxyhemoglobine is
irreversibel  niet beschikbaar voor zuurstoftransport




3