lOMoARcPSD|12869796
1Atomen en moleculen: basis van biologische systemen
1.1 Chemische elementen
118 gekende elementen
o 90 natuurlijk – rest synthese
o 25 essentiële voor lichaam
4 hoofdelementen: H, O, C, N
7 macromineralen: K, Mg, Na, Ca, P, S, Cl
21 sporenelementen
, lOMoARcPSD|12869796
1.2 Ionen en moleculen
-In de natuur komen alleen edelgassen voor als monoatomische deeltjes
-De rest:
o Enkelvoudige stoffen
o Verbindingen (als moleculen of als ionen)
Valentie-elektronen
basis chemische binding
herverdeling zorgt voor vorming van stabiele verbinding
buitenzijde vh atoom
elektronen die eerst in contact komen wanneer 2 atomen elkaar naderen
Ionaire bestanddelen
kationen en anionen
volgens welbepaald patroon geometrisch gerangschikt kristalsstructuur
tussen metalen en niet-metalen groot verschil in delta EN
samengehouden door de attractie tussen positieve en negatieve ionen
geen geur in vaste toestand deeltjes zijn niet in staat om te ontsnappen
lossen goed op in water
Chemische binding
krachten die de molecule bijeenhoudt
voorgesteld door horizontaal streepje tussen de gebonden atomen
komt tot stand doordat de molecule in gebonden toestand met een bedrag x kJ/mol stabieler is
dan in niet gebonden toestand
Covalente binding
- Niet-metaal + niet-metaal (zuivere covalente binding)
- Delen elektron
- identiteit van elektronen verdwijnt
- Energienulpunt: oneindige afstand tss. atomen; atomen naderen tot bindingsafstand
met evenwicht tss. bindende & afstotende bijdragen
- Verbreking van covalente binding: bindingsenergie nodig (bindingsdissociatie-enthalpie D)
- Vorming van binding stelt energie
vrij
TUSSENLIGGENDE TOESTANDEN
IONENDISTORTIE
- Positieve ion trekt elektronenwolk anion aan
- uiterste geval: ionendeformatie leidt tot gepolariseerde covalente binding
- Afhankelijk van:
o Polariserend vermogen kation:
• recht evenredig met de lading
• omgekeerd evenredig met de afmeting
o Polariserend vermogen anion:
• neemt toe met de lading
• neemt toe met de afmeting
POLARISATIE VAN COVALENTE BINDING
- Tussen 2 niet-identieke atomen elektronendichtheid niet symmetrisch verdeeld polair
karakter/dipoolmoment
- Δ EN ⇒ dipoolmoment
- hoe groter het verschil in EN, des te meer polair de binding is of hoe groter het dipoolmoment
- Elektrisch dipoolmoment: p=e⋅d
, lOMoARcPSD|12869796
1.3 De dipolaire binding
1.3.1 Coördinatiecomplexen
Een coördinatieverbinding of een complex-ion bestaat uit:
- Een centraal metaalatoom of -ion (Ag+, Cu2+, Cd2+, Ni2+)
o Lewis-zuur (e-paar-acceptor)
- omgeven door een aantal liganden
o Lewis-base (e-paar-donor)
- Binding tussen metaalion + ligand:
o liganden: neutrale moleculen of ionen die over een vrij elektronenpaar beschikken
waarlangs een covalente binding kan aangegaan
o Covalente binding met partieel ionair karakter
o Elektronenpaar enkel afkomstig van ligand (coördinatief covalente binding)
- Het coördinatiegetal van het centraal metaalion
o Aantal donoratomen dat aan het metaalion gebonden is in de eerste coördinatiesfeer
- Monodentaat ligand: 1 donoratoom per ligand (bv H2O)
- Polydentaat ligand (cheland): meerdere donoratomen per ligand
- principe: metaal-ligandbinding: coördinatief covalente binding
o gevormd doordat een gevuld orbitaal van het donoratoom overlapt met een ledig
hybrideorbitaal van het metaal(ion)
o
1.3.2 Geometrie van coördinatieverbindingen
- Hybride orbitalen die door het metaalion daartoe gebruikt worden zijn afhankelijk van
het aantal en de ruimtelijke rangschikking van de liganden
Geometrie Coördinatiegetal Hybridisatie
lineair 2 sp
trigonaal planair 3 sp2
tetraëdrisch 4 sp3
vierkant planair dsp2
vierkant piramidaal 5 d2sp2
trigonaal piramidaal dsp3
octaëdrisch 6 d2sp3
1.3.3 complexvorming in biologische systemen
- coördinatieeigenschappen van sommige metaalionen zijn essentieel
- andere werken toxisch
, lOMoARcPSD|12869796
- biomoleculen die onverzadigde macrocyclische ligandgroepen bevatten
- Myoglobine en hemoglobine: proteïnen die in staat zij moleculaire zuurstof op
een reversibele wijze te binden
- deoxymyoglobine + O2 ↔ oxymyoglobine
- Beide bevatten de heemgroep: porphyrinering met 4 N-donoren (tetradentaat ligand)
in equatoriaal vlak van octaëdrisch omringd Fe2+
- Langs axiale as: N-atoom van aminozuurrest (histidine-93)
- Zesde coördinatieplaats: moleculair zuurstof (via H-brug trouwens ook nog eens
gebonden aan histidinegroep (histidine-64)
- Deoxymyoglobine: geen O2
- Heemgroep in hydrofobe caviteit van myoglobinemolecule ⇒ afscherming tg. Water
6
1Atomen en moleculen: basis van biologische systemen
1.1 Chemische elementen
118 gekende elementen
o 90 natuurlijk – rest synthese
o 25 essentiële voor lichaam
4 hoofdelementen: H, O, C, N
7 macromineralen: K, Mg, Na, Ca, P, S, Cl
21 sporenelementen
, lOMoARcPSD|12869796
1.2 Ionen en moleculen
-In de natuur komen alleen edelgassen voor als monoatomische deeltjes
-De rest:
o Enkelvoudige stoffen
o Verbindingen (als moleculen of als ionen)
Valentie-elektronen
basis chemische binding
herverdeling zorgt voor vorming van stabiele verbinding
buitenzijde vh atoom
elektronen die eerst in contact komen wanneer 2 atomen elkaar naderen
Ionaire bestanddelen
kationen en anionen
volgens welbepaald patroon geometrisch gerangschikt kristalsstructuur
tussen metalen en niet-metalen groot verschil in delta EN
samengehouden door de attractie tussen positieve en negatieve ionen
geen geur in vaste toestand deeltjes zijn niet in staat om te ontsnappen
lossen goed op in water
Chemische binding
krachten die de molecule bijeenhoudt
voorgesteld door horizontaal streepje tussen de gebonden atomen
komt tot stand doordat de molecule in gebonden toestand met een bedrag x kJ/mol stabieler is
dan in niet gebonden toestand
Covalente binding
- Niet-metaal + niet-metaal (zuivere covalente binding)
- Delen elektron
- identiteit van elektronen verdwijnt
- Energienulpunt: oneindige afstand tss. atomen; atomen naderen tot bindingsafstand
met evenwicht tss. bindende & afstotende bijdragen
- Verbreking van covalente binding: bindingsenergie nodig (bindingsdissociatie-enthalpie D)
- Vorming van binding stelt energie
vrij
TUSSENLIGGENDE TOESTANDEN
IONENDISTORTIE
- Positieve ion trekt elektronenwolk anion aan
- uiterste geval: ionendeformatie leidt tot gepolariseerde covalente binding
- Afhankelijk van:
o Polariserend vermogen kation:
• recht evenredig met de lading
• omgekeerd evenredig met de afmeting
o Polariserend vermogen anion:
• neemt toe met de lading
• neemt toe met de afmeting
POLARISATIE VAN COVALENTE BINDING
- Tussen 2 niet-identieke atomen elektronendichtheid niet symmetrisch verdeeld polair
karakter/dipoolmoment
- Δ EN ⇒ dipoolmoment
- hoe groter het verschil in EN, des te meer polair de binding is of hoe groter het dipoolmoment
- Elektrisch dipoolmoment: p=e⋅d
, lOMoARcPSD|12869796
1.3 De dipolaire binding
1.3.1 Coördinatiecomplexen
Een coördinatieverbinding of een complex-ion bestaat uit:
- Een centraal metaalatoom of -ion (Ag+, Cu2+, Cd2+, Ni2+)
o Lewis-zuur (e-paar-acceptor)
- omgeven door een aantal liganden
o Lewis-base (e-paar-donor)
- Binding tussen metaalion + ligand:
o liganden: neutrale moleculen of ionen die over een vrij elektronenpaar beschikken
waarlangs een covalente binding kan aangegaan
o Covalente binding met partieel ionair karakter
o Elektronenpaar enkel afkomstig van ligand (coördinatief covalente binding)
- Het coördinatiegetal van het centraal metaalion
o Aantal donoratomen dat aan het metaalion gebonden is in de eerste coördinatiesfeer
- Monodentaat ligand: 1 donoratoom per ligand (bv H2O)
- Polydentaat ligand (cheland): meerdere donoratomen per ligand
- principe: metaal-ligandbinding: coördinatief covalente binding
o gevormd doordat een gevuld orbitaal van het donoratoom overlapt met een ledig
hybrideorbitaal van het metaal(ion)
o
1.3.2 Geometrie van coördinatieverbindingen
- Hybride orbitalen die door het metaalion daartoe gebruikt worden zijn afhankelijk van
het aantal en de ruimtelijke rangschikking van de liganden
Geometrie Coördinatiegetal Hybridisatie
lineair 2 sp
trigonaal planair 3 sp2
tetraëdrisch 4 sp3
vierkant planair dsp2
vierkant piramidaal 5 d2sp2
trigonaal piramidaal dsp3
octaëdrisch 6 d2sp3
1.3.3 complexvorming in biologische systemen
- coördinatieeigenschappen van sommige metaalionen zijn essentieel
- andere werken toxisch
, lOMoARcPSD|12869796
- biomoleculen die onverzadigde macrocyclische ligandgroepen bevatten
- Myoglobine en hemoglobine: proteïnen die in staat zij moleculaire zuurstof op
een reversibele wijze te binden
- deoxymyoglobine + O2 ↔ oxymyoglobine
- Beide bevatten de heemgroep: porphyrinering met 4 N-donoren (tetradentaat ligand)
in equatoriaal vlak van octaëdrisch omringd Fe2+
- Langs axiale as: N-atoom van aminozuurrest (histidine-93)
- Zesde coördinatieplaats: moleculair zuurstof (via H-brug trouwens ook nog eens
gebonden aan histidinegroep (histidine-64)
- Deoxymyoglobine: geen O2
- Heemgroep in hydrofobe caviteit van myoglobinemolecule ⇒ afscherming tg. Water
6
