Samenvatting - Chemie - Fase 1

Hoofdstuk 1: Voedsel is materie opgebouwd uit
chemische elementen
Inleiding
Einde 19e eeuw: voedsel bestaat voornamelijk uit C, H, O en N
Later: andere elementen zoals Ca, Fe, Na, K, Cl, P, …

Indeling van de materie




Zuivere stoffen
= verzameling van dezelfde deeltjes
- atomen: He (heliumgas), Ne (neongas), …
- moleculen: O2 (zuurstofgas), H2O (water), …

Zuivere stof kan in verschillende aggregatietoestanden voorkomen (vast, vloeibaar, gas)
Fysische eigenschappen: massa, dichtheid, hardheid
-> fysische omzetting: behoud van deeltjes (vb koken van water)
Chemische eigenschappen: reactiviteit
-> chemische omzetting: ontstaan van nieuwe deeltjes

 Enkelvoudige stoffen  Samengestelde stoffen
= 1 atoomsoort = 2 of meer atoomsoorten
bv: Hg, O2, H2 bv: H2O, NaCl, CH3COOH


Mengsels
= 2 of meer zuivere stoffen, onderling gemengd

 Heterogene mengsels
= geen perfecte menging tot op moleculair niveau
= samenstellende deeltjes zijn te onderscheiden
= eigenschappen zijn niet identiek in elk punt
 Grof mengsel: mengsel van verschillende vaste stoffen, te onderscheiden met het
blote oog (bv volkoren meel)
 Suspensie: troebel mengsel van een vaste stof in een vloeistof
(bv fijn krijt in water, cacaopoeder in water)
 Emulsie: troebel mengsel van een vloeistof in een andere vloeistof
(bv fijne oliedruppeltjes in water)
 Schuim: mengsel van gasbelletjes in een vloeistof of vaste stof
(bv schuim op bier, piepschuim)
 Nevel: mengsel van vloeistofdruppeltjes in een gas
(bv mist, wolken)
 Rook: mengsel van fijne vaste stof in een gas (sigarettenrook, rook bij roosteren)

,OPMERKINGEN BIJ HETEROGENE MENGSELS

Colloïdale emulsies en suspensies (in levensmiddelen)
- zeer kleine deeltjes (colloïdale deeltjes - colloïden) enkel te onderscheiden met elektronenmicroscoop
- colloïde = aggregaat van meerdere moleculen/zeer grote moleculen zoals bepaalde eiwitten
- zijn schijnbaar homogeen
-> bv: colloïden van vetten (vetglobulen in gehomogeniseerde melk)
-> bv: colloïden van KH (zetmeel in sauzen, pectine in confituur)
-> bv: colloïden van eiwitten (micellen van caseïne in koemelk)



Emulgator
- voorkomt spontane afscheiding van 2 niet mengbare vloeistoffen (bv olie en water)
-> bv mayonaise = olie-water mengsel met lecithine (in eierdooier) als emulgator




 Homogene mengsels / oplossingen
= perfecte menging tot op moleculair niveau
= samenstellende deeltjes niet meer te onderscheiden
= eigenschappen zijn identiek in elk punt
 Gasvormige mengsels: mengsel van ten minste 2 zuivere gassen
(bv lucht)
 Vloeibare mengsels: perfect mengbare vloeistoffen (bv alcohol in water), gas in
een vloeistof (CO2 in water), vaste stof in een vloeistof (bv keukenzout in water)
 Vaste mengsels: mengsel van ten minste 2 vaste stoffen (bv metaallegeringen)


OPMERKING BIJ HOMOGENE MENGSELS

Het begrip fase
- Ijs dat drijft in een afgesloten beker volledig gevuld met water -> mengsel bestaande uit 2 fasen: vloeibare
fase (water) en vaste fase (ijs) => er is slechts 1 stof aanwezig (water; H 2O)

- Ijs dat drijft in een afgesloten beker gedeeltelijk gevuld met water -> mengsel bestaande uit 3 fasen:
vloeibare (water), vaste (ijs), gasvormige (waterdamp boven vloeistof) => er is slechts 1 stof aanwezig (H 2O)

 een zuivere stof kan gelijktijdig in verschillende fasen voorkomen. Aangezien er verschillende fasen zijn,
zijn bovenstaande mengsels heterogeen, al is er maar 1 enkele verbinding aanwezig.

, Atomen

Samenstelling




Atoom = elementaire bouwsteen van de materie (Dalton 1808, grondlegger)
Atoom is opgebouwd uit elementaire deeltjes: proton (p), neutron (n) en elektron (e)

Atoom heeft geen lading dus: #p+ = #e-
Aantal protonen bepaald het atoomnummer



Benaming, symbool, atoomnummer, massagetal, atoommassa, molaire massa
en isotopen
Benaming: duidt op ontdekker of vindplaats of eigenschap

Symbool: meestal de eerste hoofdletter vd Latijnse of Griekse naam vh element

Atoomnummer ‘Z’ : Z = #p+ = #e-
Z-waarde bepaalt de plaats vh element in de tabel van Mendeljev

Massagetal ‘A’ : A = #p+ + #n A=Z+N A
X
Z
Atoom waarvan aantal protonen (Z) en aantal neutronen (N) gekend zijn = nuclide

Isotopen: atomen van hetzelfde chemische element, en dus met hetzelfde aantal
protonen, waarin de aantallen neutronen in de atoomkern verschillend zijn

Relatieve atoommassa ‘Ar’ :
Atomen hebben een zeer kleine massa die niet kan gewogen worden
De relatieve atoommassa ve nuclide is een onbenoemd getal dat aangeeft hoeveel keer de massa vh
nuclide groter is dan 1 u of 1 a.m.e. (1,6606 . 10 -27)
Ar is terug te vinden in het PSE
Absolute atoommassa ve element = Ar . u

Mol ‘n’ en molaire massa ‘M’ : NA . Ar . u
Hoeveelheid stof : aantal mol
exact 1 mol = 6,023 . 1023 deeltjes/mol = NA (constante van Avogadro)
massa van exact 1 mol = molaire massa of molmassa (M)
De molaire massa kan uit PSE gehaald worden (M = A r g/mol)

,De elektronenconfiguratie en de tabel van Mendeljev
Atoomstructuur :
- Atoommodel van Rutherford (1911):
Atoomkern + elektronenmantel




- Atoommodel van Bohr (1913)
Atoomkern + elektronenschillen of elektronenbanen (7)




Eerste postulaat van Bohr:
energie van plaats
elektron in bepaalde schil  bepaalde potentiële energie
K-schil: laagste energieniveau Q-schil: hoogste energieniveau

Tweede postulaat van Bohr:
Elektronen kunnen zich slechts op bepaalde afstanden van de atoomkern bewegen, in de
elektronenschillen, en daar verliezen zij geen energie.
elektron blijft in dezelfde schil  elektron behoudt dezelfde energie

Derde postulaat van Bohr:
elektronen kunnen opklimmen naar een hoger energieniveau (aangeslagen toestand) door het
opslorpen vd overeenkomstige energie.




Opmerkingen:
- schil waarin elektron zich bevindt -> bepalend voor de energie vh elektron

- schil -> nummer ‘n’ max aantal elektronen per schil = 2n²

- opvullen vd schillen met elektronen:
op deze manier zitten de elektronen allemaal zo dicht mogelijk bij de kern en dus op
het voor hen zo laagst mogelijke energieniveau = atoom in grondtoestand
grondtoestand + energie -> aangeslagen toestand (naar 1 schil hoger)
Elektron streeft naar laagste energietoestand (bij voorkeur grondtoestand)
-> energie wordt afgestaan onder de vorm van warmte of licht => oorzaak
van het emissiespectrum (lijnenspectrum) van een atoom

, - Moderne atoomtheorie
schil --> meerdere energieniveaus ==> elke elektronenschil meerdere subschillen/orbitalen
s-orbitalen bolvormig
p-orbitalen haltervormig
d-orbitalen rozetvormig
f-orbitalen complexe vorm

Vorm orbitaal: onafhankelijk vd schil
Volume orbitaal: afhankelijk vd schil, wordt groter naarmate n stijgt


s-orbitalen: maar één
p-orbitalen: steeds drie (p x, py en pz of p1, p2 en p3)
d-orbitalen: steeds vijf (d 1, d2, …………d5)
f-orbitalen: steeds zeven (f 1, f2, ……………………f7)

px, py en pz: dezelfde energie
d1, d2, …..d5: dezelfde energie
f1, f2, ………….f7: dezelfde energie


per orbitaal: maximaal 2 elektronen met tegengestelde spin