Chemie en inleiding tot de biologische chemie
Materie en meten
Toepassing sport (vb.100m sprint)
- Buskruit
o In de pistolen voor startschot te geven
- Atletiekbaan : polyurethaan
- Startsignaal
o geluidsgolf activeert neuronen in het oor → zenuwsignalen → actie
- Spieren en energie (ATP)
- Nadrolone (steroïden)
o Stimuleert spiergroei
De wetenschappelijke methode
- Verzamel informatie door observatie van natuurkijke fenomenen, experimenten
o Vb. bij verwarmen begint water te koken
- Zoek patronen in de informatie
o Vb. water kookt rond de 100 graden, flucueert met druk
- Stel een hypthese op die de patronen verklaart
o Vb. hget kookpunt van water stijgt/daalt bij verandering in druk
- Toets de hypothese met nieuwe experimenten, verwerp/verfijn de hypothese
o Vb. varieer de druk en meet het kookpunt van water
Algemeen
- Chemische reactie : verandering in de elementaire samenstelling van de verbindingen door het
breken/maken van nieuwe bindingen
o Vb. elektrolyse van water
- Fysisch proces : proces waarbij de elementaire samenstelling van de verbindingen niet veranderr, wel het
fysisch verschijningsvorm
o Vb. smelten/verdampen van water
o Vb. suiker oplossen in water
- Chemische eigenschappen
o Samenstelling
o Brandbaar
o Oxidatie eigenschappen
- Fysische eigenschappen
o Smelt-/kookpunten
Opbouw van materie
,Chemische elementen en symbolen
*donker blauwe letters kennen
→ giftig
- Kwik (Hg) en kwikvergiftiging
o Eigenschappen van een element als zuivere stof kunnen fel afwijken van de eigenschappen van een
element in zijn verbindingen.
o Kwik is het enige metaalelement dat vloeibaar is bij kamertemperatuur.
o In verschillende verbindingen is kwik niet toxisch:
vb tandvulling op basis van Hg-amalgaam (bevat ook zilver en nog enkele andere metalen).
o Blootstelling aan kwikdampen is nadelig voor de gezondheid.
o Toxiciteit van kwik is gelinkt aan de oplosbaarheid.
Kwik damp accumuleert in de longen waar het traag omzet in oplosbare verbindingen die
door de bloedstroom getransporteerd worden.
o Opgelost kwik kan in de bloedbaan terechtkomen en interfereren met biologische processen.
- Voorkomen van elementen
Elementen zijn niet in hun vrij elementaire vorm aanwezig
maar in verbindingen (vb. zouten)
, o Periodiek systeem
Metalen
→ vast bij kamertemperatuur
→ glanzend
→ goede geleiders voor warmte en elektriciteit
Niet-metalen
→ slechte geleider van warmte en elektriciteit
Metalloïden
→ Intermediaire eigenschappen
Beduidende cijfers
- Op meetgegevens zit een inherente meetfout die kan afhankelijk zijn van de apparatuur die je gebruikt, de
persoon die de meting uitvoert
- Precisie
o Weeg een tennisbal op een personenbalans en je krijgt als readout 0 kg
Je besluit: het werkelijke gewicht zit tussen 0 en 1 kg
o Weeg een tennisbal op een digitale keukenbalans en je krijgt als uitlezing 54 gram
Dit betekent dat het echte gewicht 54 gram is + of – 1 gram
o Weeg een tennisbal op een digitale labobalans en je krijgt als uitlezing 54,1054 gram
Dit betekent dat het echte gewicht 54,1054 gram is + of – 0,0001gram
- Nullen
o in het midden van een getal zijn beduidend of significant
o in het begin van een getal zijn NIET significant
o op het einde van een getal na een komma zijn significant
o op het einde van een getal voor een impliciete komma kunnen al dan niet significant zijn
o Voorbeelden
94,072 g
→ 5 beduidende cijfers
0,0834 cm
→ 3 beduidende cijfers
0,02907 mL
→ 4 beduidende cijfers
138,200 m
→ 6 beduidende cijfers
23000 kg
→ Ambigu : van 2 tot 5 -> gebruik wetenschappelijke notatie = 2,3 x 104
- Sommige cijfers worden beschouwd als exact (= oneindig aantal significante cijfers) en hebben geen
invloed op de significantie van een berekend resultaat
- Getallen die het resultaat zijn van het tellen van objecten
o Vb. 124 studenten of 5 euro = exact telbaar getal
- Getallen gebaseerd op een definitie (bvb omrekeningsfactoren)
o Vb. 1 km = 1000 m, lichtsnelheid = 299 792 458 m/s, 1 inch = 2,54 cm
- Rekenregels
o bij de laatste stap
o Regel 1: bij vermenigvuldiging of daling = minst beduidende cijfers
o Regel 2: bij optellen en aftrekken kan het resultaat niet meer cijfers na de komma bevatten dan elk
van de originele getallen.
3,18 + 0,01315 = 3,19315 = 3,19
, - Belang
o Kennis van foutpropagatie en significantie van meetresultaten is belangrijk wanneer vb analyses
moeten vergeleken worden
o Is er een significant verschil tussen de concentratiemetingen tussen stalen
Temperatuur, warmte en energie
- Vele chemische reacties gaan gepaard met veranderingen in energie
- Energie is de capaciteit om arbeid te leveren of om warmte te leveren
- De vrijgestelde warmte kan gebruikt worden om een temperatuursverandering te laten plaatsvinden in de
omgeving
- Temperatuur uitgedrukt in graden Celsius (∘C) of in Kelvin (K, absolute temperatuur)
o Tkelvin = TCelsius + 273.15
- Energie
o SI eenheid is de joule (J)
o 1 calorie is de warmte die nodig is om 1 gram water 1 ∘C op te warmen
1 cal = 4.184 J
- Soortelijke warmte of specifieke warmtecapaciteit C
o Niet alle stoffen zullen even fel opwarmen voor eenzelfde hoeveelheid toegevoegde warmte/energie
o Warmtecapaciteit is ook functie van de aggregatietoestand
- Dichtheid en relatieve dichtheid
o Dichtheid (density) =
o Relatieve dichtheid (specific gravity) =
Geen eenheden
o Zwavelzuur (H2SO4, batterijzuur) heeft een relatieve dichtheid van 1.27
Atomen en het periodiek systeem
Atoomtheorie volgens Dalton (1808)
- Alle materie is opgebouwd uit atomen (Griekse atomos betekent ondeelbaar)
- Chemische verbindingen zijn opgebouwd uit atomen die zijn gecombineerd in specifieke verhoudingen
- Chemische reacties kunnen enkel de manier waarop atomen aan elkaar gebonden zijn veranderen, ze
kunnen niet de atomen veranderen
Mijlpalen in de ontwikkeling van het atoommodel
- Joseph John Thomson ontdekt
o het elektron in 1897
o plum pudding model in 1904
- Ernest Rutherford ontdekt in 1910 dat
o de atoommassa gecentreerd zit in de kern
o de kern positief geladen is
- Model van Niels Bohr 1913 (zie verder)
- Quantum mechanisch model van Erwin Schrödinger in 1926
- Chadwick ontdekt neutronen in 1932
- Quarks in 1964 geïntroduceerd
Materie en meten
Toepassing sport (vb.100m sprint)
- Buskruit
o In de pistolen voor startschot te geven
- Atletiekbaan : polyurethaan
- Startsignaal
o geluidsgolf activeert neuronen in het oor → zenuwsignalen → actie
- Spieren en energie (ATP)
- Nadrolone (steroïden)
o Stimuleert spiergroei
De wetenschappelijke methode
- Verzamel informatie door observatie van natuurkijke fenomenen, experimenten
o Vb. bij verwarmen begint water te koken
- Zoek patronen in de informatie
o Vb. water kookt rond de 100 graden, flucueert met druk
- Stel een hypthese op die de patronen verklaart
o Vb. hget kookpunt van water stijgt/daalt bij verandering in druk
- Toets de hypothese met nieuwe experimenten, verwerp/verfijn de hypothese
o Vb. varieer de druk en meet het kookpunt van water
Algemeen
- Chemische reactie : verandering in de elementaire samenstelling van de verbindingen door het
breken/maken van nieuwe bindingen
o Vb. elektrolyse van water
- Fysisch proces : proces waarbij de elementaire samenstelling van de verbindingen niet veranderr, wel het
fysisch verschijningsvorm
o Vb. smelten/verdampen van water
o Vb. suiker oplossen in water
- Chemische eigenschappen
o Samenstelling
o Brandbaar
o Oxidatie eigenschappen
- Fysische eigenschappen
o Smelt-/kookpunten
Opbouw van materie
,Chemische elementen en symbolen
*donker blauwe letters kennen
→ giftig
- Kwik (Hg) en kwikvergiftiging
o Eigenschappen van een element als zuivere stof kunnen fel afwijken van de eigenschappen van een
element in zijn verbindingen.
o Kwik is het enige metaalelement dat vloeibaar is bij kamertemperatuur.
o In verschillende verbindingen is kwik niet toxisch:
vb tandvulling op basis van Hg-amalgaam (bevat ook zilver en nog enkele andere metalen).
o Blootstelling aan kwikdampen is nadelig voor de gezondheid.
o Toxiciteit van kwik is gelinkt aan de oplosbaarheid.
Kwik damp accumuleert in de longen waar het traag omzet in oplosbare verbindingen die
door de bloedstroom getransporteerd worden.
o Opgelost kwik kan in de bloedbaan terechtkomen en interfereren met biologische processen.
- Voorkomen van elementen
Elementen zijn niet in hun vrij elementaire vorm aanwezig
maar in verbindingen (vb. zouten)
, o Periodiek systeem
Metalen
→ vast bij kamertemperatuur
→ glanzend
→ goede geleiders voor warmte en elektriciteit
Niet-metalen
→ slechte geleider van warmte en elektriciteit
Metalloïden
→ Intermediaire eigenschappen
Beduidende cijfers
- Op meetgegevens zit een inherente meetfout die kan afhankelijk zijn van de apparatuur die je gebruikt, de
persoon die de meting uitvoert
- Precisie
o Weeg een tennisbal op een personenbalans en je krijgt als readout 0 kg
Je besluit: het werkelijke gewicht zit tussen 0 en 1 kg
o Weeg een tennisbal op een digitale keukenbalans en je krijgt als uitlezing 54 gram
Dit betekent dat het echte gewicht 54 gram is + of – 1 gram
o Weeg een tennisbal op een digitale labobalans en je krijgt als uitlezing 54,1054 gram
Dit betekent dat het echte gewicht 54,1054 gram is + of – 0,0001gram
- Nullen
o in het midden van een getal zijn beduidend of significant
o in het begin van een getal zijn NIET significant
o op het einde van een getal na een komma zijn significant
o op het einde van een getal voor een impliciete komma kunnen al dan niet significant zijn
o Voorbeelden
94,072 g
→ 5 beduidende cijfers
0,0834 cm
→ 3 beduidende cijfers
0,02907 mL
→ 4 beduidende cijfers
138,200 m
→ 6 beduidende cijfers
23000 kg
→ Ambigu : van 2 tot 5 -> gebruik wetenschappelijke notatie = 2,3 x 104
- Sommige cijfers worden beschouwd als exact (= oneindig aantal significante cijfers) en hebben geen
invloed op de significantie van een berekend resultaat
- Getallen die het resultaat zijn van het tellen van objecten
o Vb. 124 studenten of 5 euro = exact telbaar getal
- Getallen gebaseerd op een definitie (bvb omrekeningsfactoren)
o Vb. 1 km = 1000 m, lichtsnelheid = 299 792 458 m/s, 1 inch = 2,54 cm
- Rekenregels
o bij de laatste stap
o Regel 1: bij vermenigvuldiging of daling = minst beduidende cijfers
o Regel 2: bij optellen en aftrekken kan het resultaat niet meer cijfers na de komma bevatten dan elk
van de originele getallen.
3,18 + 0,01315 = 3,19315 = 3,19
, - Belang
o Kennis van foutpropagatie en significantie van meetresultaten is belangrijk wanneer vb analyses
moeten vergeleken worden
o Is er een significant verschil tussen de concentratiemetingen tussen stalen
Temperatuur, warmte en energie
- Vele chemische reacties gaan gepaard met veranderingen in energie
- Energie is de capaciteit om arbeid te leveren of om warmte te leveren
- De vrijgestelde warmte kan gebruikt worden om een temperatuursverandering te laten plaatsvinden in de
omgeving
- Temperatuur uitgedrukt in graden Celsius (∘C) of in Kelvin (K, absolute temperatuur)
o Tkelvin = TCelsius + 273.15
- Energie
o SI eenheid is de joule (J)
o 1 calorie is de warmte die nodig is om 1 gram water 1 ∘C op te warmen
1 cal = 4.184 J
- Soortelijke warmte of specifieke warmtecapaciteit C
o Niet alle stoffen zullen even fel opwarmen voor eenzelfde hoeveelheid toegevoegde warmte/energie
o Warmtecapaciteit is ook functie van de aggregatietoestand
- Dichtheid en relatieve dichtheid
o Dichtheid (density) =
o Relatieve dichtheid (specific gravity) =
Geen eenheden
o Zwavelzuur (H2SO4, batterijzuur) heeft een relatieve dichtheid van 1.27
Atomen en het periodiek systeem
Atoomtheorie volgens Dalton (1808)
- Alle materie is opgebouwd uit atomen (Griekse atomos betekent ondeelbaar)
- Chemische verbindingen zijn opgebouwd uit atomen die zijn gecombineerd in specifieke verhoudingen
- Chemische reacties kunnen enkel de manier waarop atomen aan elkaar gebonden zijn veranderen, ze
kunnen niet de atomen veranderen
Mijlpalen in de ontwikkeling van het atoommodel
- Joseph John Thomson ontdekt
o het elektron in 1897
o plum pudding model in 1904
- Ernest Rutherford ontdekt in 1910 dat
o de atoommassa gecentreerd zit in de kern
o de kern positief geladen is
- Model van Niels Bohr 1913 (zie verder)
- Quantum mechanisch model van Erwin Schrödinger in 1926
- Chadwick ontdekt neutronen in 1932
- Quarks in 1964 geïntroduceerd
