organische
scheikunde
GESCHREVEN CURSUS OP BASIS VAN POWERPOINT
Lotte De Man
BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN | UGENT 2023-2024
,H1 – STRUCTUUR EN BINDING
INLEIDING
dia 2
We gebruiken organische chemie omdat elk levend wezen bestaat uit
organische verbindingen.
Enkele voorbeelden:
- haar, huid, spieren: proteïnen
- genetisch materiaal: DNA
- geneesmiddelen: aspirine
- kleding: synthetische vezels (nylon)
- voeding: vitaminen, kleurstoffen
Organische chemie is de chemie van koolstof en zijn verbindingen. Koolstof is
een element van de 2de periode en 4de groep (groep IVa) en het bezit 6 elektronen
waarvan 4 valentie-elektronen. Koolstof vormt hierdoor 4 sterke covalente
bindingen. Er bestaat een grote diversiteit aan koolstofverbindingen.
dia 3
te kennen: de elementen in het roos aangeduid.
Pagina 1 van 38
,ATOOMSTRUCTUUR: DE KERN
dia 4
Een atoom bestaat uit negatieve elektronen, positieve protonen en neutrale
neutronen. Elektronen vormen chemische bindingen en het aantal elektronen
geeft het atoomnummer, dit atoomnummer is ook gelijk aan het aantal
protonen. Je hebt dus normaal een zelfde aantal elektronen en protonen
waardoor het atoom neutraal is. Het massagetal is de som van de neutronen en
protonen. Het kan zijn dat een atoom een ander massagetal maar hetzelfde
atoomnummer heeft, dit zijn isotopen. Isotopen hebben dus een ander aantal
neutronen.
Nog 2 belangrijke begrippen zijn de atoommassa en moleculaire massa. De
atoommassa is de gemiddelde massa van alle isotopen en de moleculaire
massa is de som van de atoommassa’s van de atomen in de molecule.
ATOOMSTRUCTUUR: ORBITALEN
dia 5
Het gedrag van een elektron kan beschreven worden door middel van een
golfvergelijking, dit is onderdeel van de kwantumchemie. De oplossingen van
deze golfvergelijking worden orbitalen genoemd, we spreken over s, p, d en f
orbitalen. Elk atoomorbitaal heeft zijn eigen vorm en energie en het beschrijft de
ruimte rond de kern waarin het bewegend elektron 95% van zijn tijd doorbrengt.
Een van de eigenschappen is dat hoe dichter het orbitaal zich bij de kern
bevindt, hoe lager de energie.
dia 6
Daar waar de golffunctie van teken verandert en de elektrondensiteit 0 is,
noemen we het knoopvlak. Het aantal van deze vlakken neemt toe met
toenemende schil.
De orbitalen van een atoom zijn geordend in meerdere schillen en afhankelijk van
in welke schil, varieert het aantal orbitalen MAAR elk orbitaal kan wel maximum
twee elektronen bevatten.
ATOOMSTRUCTUUR: ELEKTRONENCONFIGURATIES
dia 7
Een elektronenconfiguratie van een atoom geeft een beschrijving van de
orbitalen gevuld met elektronen. Het beschrijft de grondtoestand, dit is de
laagst energetische toestand. Om deze configuratie te kunnen voorspellen, moet
je rekening houden met volgende regels:
Pagina 2 van 38
, 1. Aufbau-regel
Eerst worden de orbitalen met de laagste energie-inhoud bezet.
3p < 4s < 3d
2. Exclusieprincipe van Pauli
Elk orbitaal kan maximaal gevuld worden met 2 elektronen en deze
elektronen moeten tegenovergestelde spin hebben.
3. Regel van Hund
In geval van verschillende orbitalen met dezelfde energie (bv. 3 p-
orbitalen) vullen we eerst elk van die orbitalen met 1 elektron tot alle
orbitalen halfvol zijn. Deze elektronen van de halfgevulde orbitalen hebben
op dit moment dezelfde spinoriëntatie.
CHEMISCHE BINDINGEN
dia 11
Als we kijken naar atomen dan zijn dit enkele eigenschappen:
- de laatst bezette schil is de valentie-schil met valentie-elektronen
- atomen streven naar edelgasconfiguratie, dit betekent een gevulde
valantie-schil
Daarom zijn ze gebonden met andere atomen onder de vorm van
moleculen MAAR edelgassen zijn niet gebonden omdat deze reeds over de
edelgasconfiguratie beschikken.
- afhankelijk van de soort (metalen/niet-metalen) wordt een ander type
binding gevormd
Er zijn 3 types bindingen: ionaire binding, covalente binding,
metaalbinding. Deze binding is ook verantwoordelijk voor de chemische
eigenschappen van een molecule.
IONAIRE BINDING (METAAL + NIET-METAAL)
dia 12
Als we kijken naar het voorbeeld Li+ F- dan zien we dat Li een elektron zal
verliezen zodat het de configuratie van Helium bereikt. De geleverde energie die
vrijkomt bij het verliezen van een elektron is de ionisatiepotentiaal. Deze is
gering voor alkalimetalen (elektropositieve elementen). Als we kijken naar fluor
heeft dit reeds 7 elektronen dus moet het er nog 1 opnemen zodat het de
configuratie van Neon bereikt. De vrijgekomen energie bij opname van het
Pagina 3 van 38
scheikunde
GESCHREVEN CURSUS OP BASIS VAN POWERPOINT
Lotte De Man
BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN | UGENT 2023-2024
,H1 – STRUCTUUR EN BINDING
INLEIDING
dia 2
We gebruiken organische chemie omdat elk levend wezen bestaat uit
organische verbindingen.
Enkele voorbeelden:
- haar, huid, spieren: proteïnen
- genetisch materiaal: DNA
- geneesmiddelen: aspirine
- kleding: synthetische vezels (nylon)
- voeding: vitaminen, kleurstoffen
Organische chemie is de chemie van koolstof en zijn verbindingen. Koolstof is
een element van de 2de periode en 4de groep (groep IVa) en het bezit 6 elektronen
waarvan 4 valentie-elektronen. Koolstof vormt hierdoor 4 sterke covalente
bindingen. Er bestaat een grote diversiteit aan koolstofverbindingen.
dia 3
te kennen: de elementen in het roos aangeduid.
Pagina 1 van 38
,ATOOMSTRUCTUUR: DE KERN
dia 4
Een atoom bestaat uit negatieve elektronen, positieve protonen en neutrale
neutronen. Elektronen vormen chemische bindingen en het aantal elektronen
geeft het atoomnummer, dit atoomnummer is ook gelijk aan het aantal
protonen. Je hebt dus normaal een zelfde aantal elektronen en protonen
waardoor het atoom neutraal is. Het massagetal is de som van de neutronen en
protonen. Het kan zijn dat een atoom een ander massagetal maar hetzelfde
atoomnummer heeft, dit zijn isotopen. Isotopen hebben dus een ander aantal
neutronen.
Nog 2 belangrijke begrippen zijn de atoommassa en moleculaire massa. De
atoommassa is de gemiddelde massa van alle isotopen en de moleculaire
massa is de som van de atoommassa’s van de atomen in de molecule.
ATOOMSTRUCTUUR: ORBITALEN
dia 5
Het gedrag van een elektron kan beschreven worden door middel van een
golfvergelijking, dit is onderdeel van de kwantumchemie. De oplossingen van
deze golfvergelijking worden orbitalen genoemd, we spreken over s, p, d en f
orbitalen. Elk atoomorbitaal heeft zijn eigen vorm en energie en het beschrijft de
ruimte rond de kern waarin het bewegend elektron 95% van zijn tijd doorbrengt.
Een van de eigenschappen is dat hoe dichter het orbitaal zich bij de kern
bevindt, hoe lager de energie.
dia 6
Daar waar de golffunctie van teken verandert en de elektrondensiteit 0 is,
noemen we het knoopvlak. Het aantal van deze vlakken neemt toe met
toenemende schil.
De orbitalen van een atoom zijn geordend in meerdere schillen en afhankelijk van
in welke schil, varieert het aantal orbitalen MAAR elk orbitaal kan wel maximum
twee elektronen bevatten.
ATOOMSTRUCTUUR: ELEKTRONENCONFIGURATIES
dia 7
Een elektronenconfiguratie van een atoom geeft een beschrijving van de
orbitalen gevuld met elektronen. Het beschrijft de grondtoestand, dit is de
laagst energetische toestand. Om deze configuratie te kunnen voorspellen, moet
je rekening houden met volgende regels:
Pagina 2 van 38
, 1. Aufbau-regel
Eerst worden de orbitalen met de laagste energie-inhoud bezet.
3p < 4s < 3d
2. Exclusieprincipe van Pauli
Elk orbitaal kan maximaal gevuld worden met 2 elektronen en deze
elektronen moeten tegenovergestelde spin hebben.
3. Regel van Hund
In geval van verschillende orbitalen met dezelfde energie (bv. 3 p-
orbitalen) vullen we eerst elk van die orbitalen met 1 elektron tot alle
orbitalen halfvol zijn. Deze elektronen van de halfgevulde orbitalen hebben
op dit moment dezelfde spinoriëntatie.
CHEMISCHE BINDINGEN
dia 11
Als we kijken naar atomen dan zijn dit enkele eigenschappen:
- de laatst bezette schil is de valentie-schil met valentie-elektronen
- atomen streven naar edelgasconfiguratie, dit betekent een gevulde
valantie-schil
Daarom zijn ze gebonden met andere atomen onder de vorm van
moleculen MAAR edelgassen zijn niet gebonden omdat deze reeds over de
edelgasconfiguratie beschikken.
- afhankelijk van de soort (metalen/niet-metalen) wordt een ander type
binding gevormd
Er zijn 3 types bindingen: ionaire binding, covalente binding,
metaalbinding. Deze binding is ook verantwoordelijk voor de chemische
eigenschappen van een molecule.
IONAIRE BINDING (METAAL + NIET-METAAL)
dia 12
Als we kijken naar het voorbeeld Li+ F- dan zien we dat Li een elektron zal
verliezen zodat het de configuratie van Helium bereikt. De geleverde energie die
vrijkomt bij het verliezen van een elektron is de ionisatiepotentiaal. Deze is
gering voor alkalimetalen (elektropositieve elementen). Als we kijken naar fluor
heeft dit reeds 7 elektronen dus moet het er nog 1 opnemen zodat het de
configuratie van Neon bereikt. De vrijgekomen energie bij opname van het
Pagina 3 van 38
