Samenvatting algemene en biologische
scheikunde
Hoofdstuk 1: De atoomstructuur van de materie
1.1 Atomen en moleculen
• Molecule = kleinste onderdeel van zuivere stof met dezelfde constante samenstelling
(zuivere stof: één soort moleculen ↔ mengsel: verschillende moleculen)
• Atoom = onderdeel van molecule = kleinste chemisch materiedeeltje behoudt zijn identiteit
in reacties
• Element = soort atoom, bepaalde eigenschappen
• Atoom = neutraal -> np = ne
• Massa atoom is ongeveer Σ (npmp + nnmn )
• Omvang atoom bepaald door omvang elektronenwolk
1.2 De chemische elementen
SAMENVATTENDE NOTATIE ELEMENT:
• Atoomnummer Z = np = ne (neutraal atoom) → Z geeft het aantal protonen in een kern, dus
kernlading in e!
• Massagetal A = Σ(np + nn )
Atoommassa m = absolute massa van een atoom
Isotoop = atoomsoort met Z = np = cte en A = np + nn ≠ cte , verschil in fysische eigenschappen door
verschil in massa
Isotopenabundantie = %-verdeling isotopen van een element
Atoommassa van een element→ meeste elementen: mengsel van isotopen, deze hebben
verschillende massa’s.
absolute massa van een element = de procentueel samengestelde som van de absolute massa’s van
de isotopen (in kg)
beter: relatieve atoommassa Ar = de procentuele samengestelde som van de relatieve atoommassa’s
van de isotopen
,Relatieve atoommassa’s ≠ gehele getallen!
1. mp = 1,672648x10-27 kg ↔ mn = 1,674954x10-27 kg
2. me = 9,109435x10-31 kg, maar wordt verwaarloosd
3. vorming van kern uit n protonen + m neutronen → massadefect, Afwijking stijgt naarmate atoom
groter wordt
Illustratie massadefect
E=mc²-> elk proces gepaard met delta e en ook met delta m
1. Chemische reactie: dE klein -> dm verwaarloosbaar
2. Kernreactie: dE groot-> M niet verwaarloosbaarµ
➔ Chemische reacties blijft massa constant
➔ Voor kernreacties geldt deze wet niet
Atomen, moleculen: klein + geringe massa → 1 g: zeer veel deeltjes
Gevolg: absolute atoommassa niet geschikt voor praktisch werk
Oplossing: schaalvergroting naar g
Eén mol van een materiesoort (atomen, moleculen, …) is een hoeveelheid van die materiesoort die
6,02215x1023 ( = getal of constante van Avogadro (NA ) entiteiten bevat.
Molaire massa van een element X, MMX , = massa van 1 mol atomen X, in g/mol
MMX = Na m= Na Ax u in g/mol
Ionen
Zijn geladen atomen of atoomgroepen
2 soorten: Kation (+)en anion(-)
Molaire massa? Relatieve ionmassa in g/mol = massa 1 mol ionen
Oefeningen dia 13
,Atoommodellen
Atoommodel van Rutherford
Voor het eerst beperkingen van beweging van elektronen
Atoommodel van bohr
➔ Elektronen bewegen in bepaalde stationaire cirkelvormige banen van welbepaalde energie rond
de kern
➔ Baanverandering = energieverandering o.v.v lichtfoton → emissie (↓) : ΔE is – → absorptie (↓) :
ΔE is +
Golfmechanisch atoommodel:
➔ Golf-partikel-dualiteit voor licht (Einstein, 1905) Licht = golffenomeen: breking, interferentie,
polarisatie, …
➔ Golf-partikel-dualiteit voor materie (de Broglie, 1924)= Alles heeft een golfkarakter
➔ Onzekerheidsprincipe van Heisenberg (1927)= Het is onmogelijk om zowel de plaats als de
energie van een zeer klein deeltje zoals een e tegelijkertijd perfect te kennen = Er is een
inherente onzekerheid omtrent de plaats én de tijd van een e-
Orbitaal: is de plaats in de ruimte om een e- met zekere waarschijnlijkheid aan te treffen
De Schrödinger-vergelijking voor een elektron in een atoom ↓
oplossing = golfvergelijking
kwadraat golfvergelijking = orbitaal op een schil
Uit randvoorwaarde aan de Schrödinger-vergelijking volgen:
• verschillen schillen
•
binnen verschillende schillen (mogelijks) verschillende orbitalen
, Regels:
Liever in x en y dan (x en z) of (y en z) anders stoten af
Elektronenstructuur van de atomen
Definitie: e - -structuur = e- - configuratie = verdeling e- over energieniveaus
Stabiliteit: hoe lager E, hoe stabieler stabiliteit stelsel ↑ als E-inhoud van stelsel ↓
Afleiden van e- -configuratie atomen:
één voor één e toevoegen, steeds aan op dat moment laagst beschikbare energieniveau
Ionen: idem als atomen, maar er worden meer/minder elektronen dan protonen toegevoegd
grootte: kation is kleiner dan iso-elektronisch atoom, anion groter. Reden: even veel elektronen,
maar bij kation (anion) meer (minder) protonen in de kern, dus elektronenwolk wordt harder
(minder hard) aangetrokken.
Regels:
1) Vul orbitalen op tot maximaal aantal toegelaten e- startende van orbitaal met het laagste
energieniveau. Ga dan verder met het orbitaal met op één na laagste energieniveau, enzovoort: 1s,
dan 2s, dan 2p, …
2) Indien er verschillende orbitalen zijn met hetzelfde energieniveau (bijvoorbeeld 2px , 2py en 2pz ),
wordt het volgende e in een op dat moment nog leeg orbitaal geplaatst. Pas als alle orbitalen 1 e-
hebben, wordt er één voor één een tweede toegevoegd.
scheikunde
Hoofdstuk 1: De atoomstructuur van de materie
1.1 Atomen en moleculen
• Molecule = kleinste onderdeel van zuivere stof met dezelfde constante samenstelling
(zuivere stof: één soort moleculen ↔ mengsel: verschillende moleculen)
• Atoom = onderdeel van molecule = kleinste chemisch materiedeeltje behoudt zijn identiteit
in reacties
• Element = soort atoom, bepaalde eigenschappen
• Atoom = neutraal -> np = ne
• Massa atoom is ongeveer Σ (npmp + nnmn )
• Omvang atoom bepaald door omvang elektronenwolk
1.2 De chemische elementen
SAMENVATTENDE NOTATIE ELEMENT:
• Atoomnummer Z = np = ne (neutraal atoom) → Z geeft het aantal protonen in een kern, dus
kernlading in e!
• Massagetal A = Σ(np + nn )
Atoommassa m = absolute massa van een atoom
Isotoop = atoomsoort met Z = np = cte en A = np + nn ≠ cte , verschil in fysische eigenschappen door
verschil in massa
Isotopenabundantie = %-verdeling isotopen van een element
Atoommassa van een element→ meeste elementen: mengsel van isotopen, deze hebben
verschillende massa’s.
absolute massa van een element = de procentueel samengestelde som van de absolute massa’s van
de isotopen (in kg)
beter: relatieve atoommassa Ar = de procentuele samengestelde som van de relatieve atoommassa’s
van de isotopen
,Relatieve atoommassa’s ≠ gehele getallen!
1. mp = 1,672648x10-27 kg ↔ mn = 1,674954x10-27 kg
2. me = 9,109435x10-31 kg, maar wordt verwaarloosd
3. vorming van kern uit n protonen + m neutronen → massadefect, Afwijking stijgt naarmate atoom
groter wordt
Illustratie massadefect
E=mc²-> elk proces gepaard met delta e en ook met delta m
1. Chemische reactie: dE klein -> dm verwaarloosbaar
2. Kernreactie: dE groot-> M niet verwaarloosbaarµ
➔ Chemische reacties blijft massa constant
➔ Voor kernreacties geldt deze wet niet
Atomen, moleculen: klein + geringe massa → 1 g: zeer veel deeltjes
Gevolg: absolute atoommassa niet geschikt voor praktisch werk
Oplossing: schaalvergroting naar g
Eén mol van een materiesoort (atomen, moleculen, …) is een hoeveelheid van die materiesoort die
6,02215x1023 ( = getal of constante van Avogadro (NA ) entiteiten bevat.
Molaire massa van een element X, MMX , = massa van 1 mol atomen X, in g/mol
MMX = Na m= Na Ax u in g/mol
Ionen
Zijn geladen atomen of atoomgroepen
2 soorten: Kation (+)en anion(-)
Molaire massa? Relatieve ionmassa in g/mol = massa 1 mol ionen
Oefeningen dia 13
,Atoommodellen
Atoommodel van Rutherford
Voor het eerst beperkingen van beweging van elektronen
Atoommodel van bohr
➔ Elektronen bewegen in bepaalde stationaire cirkelvormige banen van welbepaalde energie rond
de kern
➔ Baanverandering = energieverandering o.v.v lichtfoton → emissie (↓) : ΔE is – → absorptie (↓) :
ΔE is +
Golfmechanisch atoommodel:
➔ Golf-partikel-dualiteit voor licht (Einstein, 1905) Licht = golffenomeen: breking, interferentie,
polarisatie, …
➔ Golf-partikel-dualiteit voor materie (de Broglie, 1924)= Alles heeft een golfkarakter
➔ Onzekerheidsprincipe van Heisenberg (1927)= Het is onmogelijk om zowel de plaats als de
energie van een zeer klein deeltje zoals een e tegelijkertijd perfect te kennen = Er is een
inherente onzekerheid omtrent de plaats én de tijd van een e-
Orbitaal: is de plaats in de ruimte om een e- met zekere waarschijnlijkheid aan te treffen
De Schrödinger-vergelijking voor een elektron in een atoom ↓
oplossing = golfvergelijking
kwadraat golfvergelijking = orbitaal op een schil
Uit randvoorwaarde aan de Schrödinger-vergelijking volgen:
• verschillen schillen
•
binnen verschillende schillen (mogelijks) verschillende orbitalen
, Regels:
Liever in x en y dan (x en z) of (y en z) anders stoten af
Elektronenstructuur van de atomen
Definitie: e - -structuur = e- - configuratie = verdeling e- over energieniveaus
Stabiliteit: hoe lager E, hoe stabieler stabiliteit stelsel ↑ als E-inhoud van stelsel ↓
Afleiden van e- -configuratie atomen:
één voor één e toevoegen, steeds aan op dat moment laagst beschikbare energieniveau
Ionen: idem als atomen, maar er worden meer/minder elektronen dan protonen toegevoegd
grootte: kation is kleiner dan iso-elektronisch atoom, anion groter. Reden: even veel elektronen,
maar bij kation (anion) meer (minder) protonen in de kern, dus elektronenwolk wordt harder
(minder hard) aangetrokken.
Regels:
1) Vul orbitalen op tot maximaal aantal toegelaten e- startende van orbitaal met het laagste
energieniveau. Ga dan verder met het orbitaal met op één na laagste energieniveau, enzovoort: 1s,
dan 2s, dan 2p, …
2) Indien er verschillende orbitalen zijn met hetzelfde energieniveau (bijvoorbeeld 2px , 2py en 2pz ),
wordt het volgende e in een op dat moment nog leeg orbitaal geplaatst. Pas als alle orbitalen 1 e-
hebben, wordt er één voor één een tweede toegevoegd.
