Algemene chemie
Pieter Saegeman
,1
,Algemene chemie
Deel 1: introductie chemische begrippen
Hoofdstuk 1: elementen
1 chemische elementen
Het periodiek systeem was oorspronkelijk (19e eeuw) zo opgesteld dat de
elementen gerangschikt waren volgens stijgende atoommassa. Er zijn 7
horizontale perioden en 18 verticale groepen. De twee uiterst linkse en de zes
uiterst rechtse groepen worden de representatieve elementen genoemd.
Om een onderscheid te maken heten deze uiterst linkse de s-blok elementen en de uiterst rechtse
de p-blok elementen. Het blok hiertussen is het d-blok en het lange blok bestaande uit de
lanthaniden en actiniden is het f-blok.
Naargelang hun eigenschappen kunnen de elementen ook onderverdeeld worden in metalen en niet-
metalen. De grens hiertussen is niet scherp, de elementen rondom de grens zijn de metalloïden
(metaalachtigen / halfmetalen).
Het fundamentele verschil is dat metalen de neiging hebben valentie-elektronen af te staan en een
kation (+ion) te vormen en niet-metalen de neiging hebben valentie-elektronen op te nemen en een
anion (-ion) te vormen.
2 voorkomen en beschikbaarheid
Een eigenschap die het praktisch gebruik van een element bepaald is zijn relatief
voorkomen (abundantie) en dat wordt gedeeltelijk bepaald door de stabiliteit van
zijn kern. Geen enkel element met atoomnummer hoger dan 83 is stabiel.
H en He maken 99% uit van de atomen in het universum. Fe vertoont een
onverwacht hoge abundantie, het is de meest stabiele kern van alle
kernen. En ten slotte zijn kernen met even atoomnummers meer abundant
en hebben ze meer stabiele isotopen dan die met oneven atoomnummers.
Het meest voorkomende element op aarde is zuurstof (O2 in atmosfeer en H2O in oceanen), daarna
silicium (zand, gesteenten), aluminium (erts), ijzer (erts)…
Opvallend is het ontbreken van het aantal transitiemetalen, terwijl die voor ons juist steeds meer
belangrijk worden. Ze worden gebruikt voor bv. gsm’s en computers.
De uiteindelijke bruikbaarheid wordt bepaald door de kostprijs, die uiteraard verband houdt met zijn
abundantie, maar ook de vraag ernaar.
Weinig elementen komen in de natuur voor als enkelvoudige stoffen, meestal in gecombineerde toestand.
De manier om het element af te zonderen is afhankelijk van de aard van het element, de aard van de
verbinding waarin het voorkomt en de aard van de andere verbindingen waarmee het in erts geassocieerd
is.
Een erts is een natuurlijk voorkomend materiaal waaruit je metaal kan halen, meestal ontgonnen
in een mijn. Een mineraal is een bestandsdeel dat ontgonnen wordt. Metalen worden uit erts
2
, gewonnen door metallurgie. Het raffineren / zuiveren van deze metalen gebeurt door elektrolyse,
gefractioneerde destillatie en zonesmelten.
Het bereidingsproces van niet-metalen is meer uiteenlopend. Stikstof en zuurstof worden
bekomen door het vloeibaar maken van lucht, waarna ze door gefractioneerde destillatie van elkaar
gescheiden worden. Waterstof kan gemaakt worden door elektrolyse van water, maar wordt
meestal gemaakt uit methaangas en stoom…
De verdeling van elementen in levende materie is anders dan die in bv. de aardkorst. Bv. een menselijk
lichaam van 60 kg: 11kg koolstof, 6 kg waterstof, 39 kg zuurstof, 2 kg stikstof, 1 kg calcium… P, K , S, Na, Cl,
Mg, Fe, I, Cu, Zn…
Hoofdstuk 2: atoomtheorieën
1 atoomtheorie van Dalton
In 1803 presenteert John Dalton een atoomtheorie waarin staat dat alle materie is opgebouwd uit kleine
ondeelbare partikels, iedere atoomsoort een karakteristieke massa heeft en dat bij chemische reacties
atomen hun identiteit behouden.
Het woord atoom is afgeleid van het Griekse woord voor ondeelbaar. Om de wetten van de chemische
veranderingen te verklaren ontwikkelde Dalton een atoomtheorie via volgende postulaten:
1. Enkelvoudige stoffen bestaan uit kleine deeltjes (atomen) en de atomen van enkelvoudige stoffen
zijn gelijk (dit is achterhaald, ze zijn chemisch gelijk, maar niet fysisch bv. door isotopen).
2. Een chemische reactie bestaat uit het scheiden of verenigen van atomen. Dus geen omzetting van
de ene atoomsoort in de andere!
3. Een verbinding is het resultaat van een combinatie van twee of meerdere atomen.
De kwantitatieve aspecten leidde Dalton af uit de gekende wetten voor chemische veranderingen:
Wet van behoud van In een gesloten systeem blijft de totale massa behouden,
massa (door Antoine ongeacht de chemische reacties die plaatsvinden.
Lavoisier)
Wet van de constante Twee stoffen met dezelfde eigenschappen hebben dezelfde
samenstelling (door samenstelling, ongeacht hun oorsprong.
Joseph Louis Proust)
Wet van de veelvuldige Als twee elementen A en B meer dan één verbinding vormen, dan
verhoudingen (door John is de verhouding van de hoeveelheid A die zich met eenzelfde
Dalton) hoeveelheid B verbindt een geheel getal.
3
Pieter Saegeman
,1
,Algemene chemie
Deel 1: introductie chemische begrippen
Hoofdstuk 1: elementen
1 chemische elementen
Het periodiek systeem was oorspronkelijk (19e eeuw) zo opgesteld dat de
elementen gerangschikt waren volgens stijgende atoommassa. Er zijn 7
horizontale perioden en 18 verticale groepen. De twee uiterst linkse en de zes
uiterst rechtse groepen worden de representatieve elementen genoemd.
Om een onderscheid te maken heten deze uiterst linkse de s-blok elementen en de uiterst rechtse
de p-blok elementen. Het blok hiertussen is het d-blok en het lange blok bestaande uit de
lanthaniden en actiniden is het f-blok.
Naargelang hun eigenschappen kunnen de elementen ook onderverdeeld worden in metalen en niet-
metalen. De grens hiertussen is niet scherp, de elementen rondom de grens zijn de metalloïden
(metaalachtigen / halfmetalen).
Het fundamentele verschil is dat metalen de neiging hebben valentie-elektronen af te staan en een
kation (+ion) te vormen en niet-metalen de neiging hebben valentie-elektronen op te nemen en een
anion (-ion) te vormen.
2 voorkomen en beschikbaarheid
Een eigenschap die het praktisch gebruik van een element bepaald is zijn relatief
voorkomen (abundantie) en dat wordt gedeeltelijk bepaald door de stabiliteit van
zijn kern. Geen enkel element met atoomnummer hoger dan 83 is stabiel.
H en He maken 99% uit van de atomen in het universum. Fe vertoont een
onverwacht hoge abundantie, het is de meest stabiele kern van alle
kernen. En ten slotte zijn kernen met even atoomnummers meer abundant
en hebben ze meer stabiele isotopen dan die met oneven atoomnummers.
Het meest voorkomende element op aarde is zuurstof (O2 in atmosfeer en H2O in oceanen), daarna
silicium (zand, gesteenten), aluminium (erts), ijzer (erts)…
Opvallend is het ontbreken van het aantal transitiemetalen, terwijl die voor ons juist steeds meer
belangrijk worden. Ze worden gebruikt voor bv. gsm’s en computers.
De uiteindelijke bruikbaarheid wordt bepaald door de kostprijs, die uiteraard verband houdt met zijn
abundantie, maar ook de vraag ernaar.
Weinig elementen komen in de natuur voor als enkelvoudige stoffen, meestal in gecombineerde toestand.
De manier om het element af te zonderen is afhankelijk van de aard van het element, de aard van de
verbinding waarin het voorkomt en de aard van de andere verbindingen waarmee het in erts geassocieerd
is.
Een erts is een natuurlijk voorkomend materiaal waaruit je metaal kan halen, meestal ontgonnen
in een mijn. Een mineraal is een bestandsdeel dat ontgonnen wordt. Metalen worden uit erts
2
, gewonnen door metallurgie. Het raffineren / zuiveren van deze metalen gebeurt door elektrolyse,
gefractioneerde destillatie en zonesmelten.
Het bereidingsproces van niet-metalen is meer uiteenlopend. Stikstof en zuurstof worden
bekomen door het vloeibaar maken van lucht, waarna ze door gefractioneerde destillatie van elkaar
gescheiden worden. Waterstof kan gemaakt worden door elektrolyse van water, maar wordt
meestal gemaakt uit methaangas en stoom…
De verdeling van elementen in levende materie is anders dan die in bv. de aardkorst. Bv. een menselijk
lichaam van 60 kg: 11kg koolstof, 6 kg waterstof, 39 kg zuurstof, 2 kg stikstof, 1 kg calcium… P, K , S, Na, Cl,
Mg, Fe, I, Cu, Zn…
Hoofdstuk 2: atoomtheorieën
1 atoomtheorie van Dalton
In 1803 presenteert John Dalton een atoomtheorie waarin staat dat alle materie is opgebouwd uit kleine
ondeelbare partikels, iedere atoomsoort een karakteristieke massa heeft en dat bij chemische reacties
atomen hun identiteit behouden.
Het woord atoom is afgeleid van het Griekse woord voor ondeelbaar. Om de wetten van de chemische
veranderingen te verklaren ontwikkelde Dalton een atoomtheorie via volgende postulaten:
1. Enkelvoudige stoffen bestaan uit kleine deeltjes (atomen) en de atomen van enkelvoudige stoffen
zijn gelijk (dit is achterhaald, ze zijn chemisch gelijk, maar niet fysisch bv. door isotopen).
2. Een chemische reactie bestaat uit het scheiden of verenigen van atomen. Dus geen omzetting van
de ene atoomsoort in de andere!
3. Een verbinding is het resultaat van een combinatie van twee of meerdere atomen.
De kwantitatieve aspecten leidde Dalton af uit de gekende wetten voor chemische veranderingen:
Wet van behoud van In een gesloten systeem blijft de totale massa behouden,
massa (door Antoine ongeacht de chemische reacties die plaatsvinden.
Lavoisier)
Wet van de constante Twee stoffen met dezelfde eigenschappen hebben dezelfde
samenstelling (door samenstelling, ongeacht hun oorsprong.
Joseph Louis Proust)
Wet van de veelvuldige Als twee elementen A en B meer dan één verbinding vormen, dan
verhoudingen (door John is de verhouding van de hoeveelheid A die zich met eenzelfde
Dalton) hoeveelheid B verbindt een geheel getal.
3
