Samenvatting – Chemie
Hoofstuk 1 – Opbouw van atomen
Chemische geschiedenis van tandheelkunde
1900: Chemische industrie op gang zonder dat men wist hoe atomen & moleculen eruit zagen
1925: Schrödinger = waarschijnlijkheid dat elektronen zich op bepaalde plaats rond kern
bevinden, beschreven aan de hand van golffuncties
VANAF TOEN snelle ontwikkeling van chemische industrie ® chemisch onderzoek ®
chemisch inzicht ® snel nieuwe ontwikkelingen
Atoomtheorie – elektromagnetische golven
Licht beschreven als een elektromagnetische golf ® ontstaan kwantum- en
relativiteitstheorie
§ Licht golfkarakter: golven kunnen interfereren met elkaar en aanleiding geven tot interferentiepatronen
§ Licht = elektromagnetische golf met als kenmerken:
Golflengte l met als eenheid m
Loopsnelheid c met als eenheid m/s
Periode T met als eenheid s
Frequentie v met als eenheid Hz of s-1
Belangrijke formules:
Energie van lichtglof is evenredig met de frequentie: 𝐸 = 𝐻. 𝑣
h = constante van Planck
E = foton of lichtdeeltje
1900 Planck: energie van 1 lichtgolf is evenredig met frequentie
¾ Dergelijke pakketje energie = lichtdeeltje of foton DUS licht zowel licht- als golfkarakter
¾ Licht = stroom deeltjes met zekere energie-inhoud ® belang bij foto-elektrisch effect en fluorescentie
1905 Einstein: vergelijking behoort tot relativiteitstheorie, legt equivalentie tss
massa en energie
¾ c = lichtsnelheid
¾ v = snelheid
¾ l = golflengte
¾ h = constante van Planck
1
,Atoomtheorie – golffuncties en golfvergelijkingen
1925 Schrödinger: grondslag voor kwantummechanica
§ H-atoom bestaat uit negatief geladen elektron dat zich beweegt in aantrekkingsveld van proton
§ Deze beweging beschreven door golffunctie die een oplossing is van golfvergelijking
Een golf kan beschreven worden door een sinusfunctie (= golffunctie: oplossing van een
golfvergelijking)
De Schrödinger vergelijking
3 dimensionale beweging van een e- rond een p+ ® 3 dimensionale golfvergelijking
De totale energie van een bewegend geladen deeltje is de som van kinetische en potentiële E
(Etot = Ekin + Epot)
Kwadraat van golffuncties Y = Y2 (waarschijnlijkheidsdichtheidsfunctie ® orbitalen) in een
bepaald punt (x,y,z) stelt de waarschijnlijkheid voor om een elektron te vinden in een
elementair volume dV op dat punt.
2
,Atoomtheorie – Randvoorwaarden
Randvoorwaarden bij oplossen van Schrödingervergelijking: elektronen moeten in buurt van
kern blijven
GEVOLG alleen voor bepaalde discrete waarden van energie bestaan oplossingen die aan die
randvoorwaarde voldoen en dus fysisch zinvol zijn
Nodaal vlak of knoopvlak = denkbeeldig vlak in een orbitaal waar de waarschijnlijkheid om een
e- aan te treffen nul is. Ze doen ons denken aan staande golven en hebben randvoorwaarden.
Bij het oplossen van de Schrödingervergelijking worden ook randvoorwaarden opgelegd
OMDAT elektronen in de buurt van de kern moeten blijven
Hoofdkwantumgetal (n)
§ HOE dichte bij de kern HOE lager het energieniveau
§ HOE lager de energie HOE stabieler
§ Komt overeen met de schil waarom een elektron zich bevindt
® K, L, M, N, O, P, Q worden voorgesteld als 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
§ Aantal nodale vlakken = n – 1
Andere kwantumgetallen
§ Nevenkwantumgetal (l): bepaalt vorm van een orbitaal
® 0 ≤ l ≤ n – 1 wordt voorgesteld als s, p, d en f
§ Magnetisch kwantumgetal (m): bepaalt de richting in de ruimte van een orbitaal
® -l ≤ m ≤ +l wordt voorgesteld als x, y en z
§ Spinkwantumgetal (s): geeft weer of het elektron in tegenwijzer- of wijzerzin rond zijn as draait
® -1/2 of +1/2
Voorbeeld
3
, Samenvatting
Hoofdkwantumgetal Nevenkwantumgetal
¾ hoofdschil waar elektronen zich bevinden ¾ l = 0,1,2,3… komt overeen met s,p,d..
¾ bepaalt energieniveau ¾ vorm orbitaal
¾ bepaalt uitgestrektheid van orbitaal ¾ voor één-elektronsystemen is energie
(hogere n = meer uitgestrekt) afhankelijk van n
¾ bepaalt aantal nodale vlakken (n-1) ¾ voor meer-elektronsystemen energie
afhankelijk van n en l
Magnetisch kwantumgetal Spinkwantumgetal
¾ richting in ruimte van orbitaal ¾ elektronen rond as in wijzerzin (+1/2) of
¾ orbitalen met gelijk nevenkwantumgetal tegenwijzerzin (-1/2)
hebben dezelfde energie in afwezigheid ¾ draairichting bepaalt richting van het
van een magneetveld, daar is de energie magneetveld
afhankelijk van de richting van het ¾ ongepeaarde elektronen gedragen zich als
orbitaal tov. magneetveld en dus van m magneetjes en geven aanleiding tot
paramagnetische eigenschappen
¾ als alle elektronen gepaard zijn is de stof
diamagnetisch (geen aantrekking tot
magneet)
Elektronenconfiguratie van één-elektronensysteem
¾ Eén elektron kan zich in alle orbitalen bevinden, elk orbitaal is dus een invulbaar plaatsje
¾ Grondtoestand = toestand met laagste energie
¾ Aangeslagen toestand = elekton bevindt zich in orbitalen van andere schil (hoger energetisch)
4
Hoofstuk 1 – Opbouw van atomen
Chemische geschiedenis van tandheelkunde
1900: Chemische industrie op gang zonder dat men wist hoe atomen & moleculen eruit zagen
1925: Schrödinger = waarschijnlijkheid dat elektronen zich op bepaalde plaats rond kern
bevinden, beschreven aan de hand van golffuncties
VANAF TOEN snelle ontwikkeling van chemische industrie ® chemisch onderzoek ®
chemisch inzicht ® snel nieuwe ontwikkelingen
Atoomtheorie – elektromagnetische golven
Licht beschreven als een elektromagnetische golf ® ontstaan kwantum- en
relativiteitstheorie
§ Licht golfkarakter: golven kunnen interfereren met elkaar en aanleiding geven tot interferentiepatronen
§ Licht = elektromagnetische golf met als kenmerken:
Golflengte l met als eenheid m
Loopsnelheid c met als eenheid m/s
Periode T met als eenheid s
Frequentie v met als eenheid Hz of s-1
Belangrijke formules:
Energie van lichtglof is evenredig met de frequentie: 𝐸 = 𝐻. 𝑣
h = constante van Planck
E = foton of lichtdeeltje
1900 Planck: energie van 1 lichtgolf is evenredig met frequentie
¾ Dergelijke pakketje energie = lichtdeeltje of foton DUS licht zowel licht- als golfkarakter
¾ Licht = stroom deeltjes met zekere energie-inhoud ® belang bij foto-elektrisch effect en fluorescentie
1905 Einstein: vergelijking behoort tot relativiteitstheorie, legt equivalentie tss
massa en energie
¾ c = lichtsnelheid
¾ v = snelheid
¾ l = golflengte
¾ h = constante van Planck
1
,Atoomtheorie – golffuncties en golfvergelijkingen
1925 Schrödinger: grondslag voor kwantummechanica
§ H-atoom bestaat uit negatief geladen elektron dat zich beweegt in aantrekkingsveld van proton
§ Deze beweging beschreven door golffunctie die een oplossing is van golfvergelijking
Een golf kan beschreven worden door een sinusfunctie (= golffunctie: oplossing van een
golfvergelijking)
De Schrödinger vergelijking
3 dimensionale beweging van een e- rond een p+ ® 3 dimensionale golfvergelijking
De totale energie van een bewegend geladen deeltje is de som van kinetische en potentiële E
(Etot = Ekin + Epot)
Kwadraat van golffuncties Y = Y2 (waarschijnlijkheidsdichtheidsfunctie ® orbitalen) in een
bepaald punt (x,y,z) stelt de waarschijnlijkheid voor om een elektron te vinden in een
elementair volume dV op dat punt.
2
,Atoomtheorie – Randvoorwaarden
Randvoorwaarden bij oplossen van Schrödingervergelijking: elektronen moeten in buurt van
kern blijven
GEVOLG alleen voor bepaalde discrete waarden van energie bestaan oplossingen die aan die
randvoorwaarde voldoen en dus fysisch zinvol zijn
Nodaal vlak of knoopvlak = denkbeeldig vlak in een orbitaal waar de waarschijnlijkheid om een
e- aan te treffen nul is. Ze doen ons denken aan staande golven en hebben randvoorwaarden.
Bij het oplossen van de Schrödingervergelijking worden ook randvoorwaarden opgelegd
OMDAT elektronen in de buurt van de kern moeten blijven
Hoofdkwantumgetal (n)
§ HOE dichte bij de kern HOE lager het energieniveau
§ HOE lager de energie HOE stabieler
§ Komt overeen met de schil waarom een elektron zich bevindt
® K, L, M, N, O, P, Q worden voorgesteld als 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
§ Aantal nodale vlakken = n – 1
Andere kwantumgetallen
§ Nevenkwantumgetal (l): bepaalt vorm van een orbitaal
® 0 ≤ l ≤ n – 1 wordt voorgesteld als s, p, d en f
§ Magnetisch kwantumgetal (m): bepaalt de richting in de ruimte van een orbitaal
® -l ≤ m ≤ +l wordt voorgesteld als x, y en z
§ Spinkwantumgetal (s): geeft weer of het elektron in tegenwijzer- of wijzerzin rond zijn as draait
® -1/2 of +1/2
Voorbeeld
3
, Samenvatting
Hoofdkwantumgetal Nevenkwantumgetal
¾ hoofdschil waar elektronen zich bevinden ¾ l = 0,1,2,3… komt overeen met s,p,d..
¾ bepaalt energieniveau ¾ vorm orbitaal
¾ bepaalt uitgestrektheid van orbitaal ¾ voor één-elektronsystemen is energie
(hogere n = meer uitgestrekt) afhankelijk van n
¾ bepaalt aantal nodale vlakken (n-1) ¾ voor meer-elektronsystemen energie
afhankelijk van n en l
Magnetisch kwantumgetal Spinkwantumgetal
¾ richting in ruimte van orbitaal ¾ elektronen rond as in wijzerzin (+1/2) of
¾ orbitalen met gelijk nevenkwantumgetal tegenwijzerzin (-1/2)
hebben dezelfde energie in afwezigheid ¾ draairichting bepaalt richting van het
van een magneetveld, daar is de energie magneetveld
afhankelijk van de richting van het ¾ ongepeaarde elektronen gedragen zich als
orbitaal tov. magneetveld en dus van m magneetjes en geven aanleiding tot
paramagnetische eigenschappen
¾ als alle elektronen gepaard zijn is de stof
diamagnetisch (geen aantrekking tot
magneet)
Elektronenconfiguratie van één-elektronensysteem
¾ Eén elektron kan zich in alle orbitalen bevinden, elk orbitaal is dus een invulbaar plaatsje
¾ Grondtoestand = toestand met laagste energie
¾ Aangeslagen toestand = elekton bevindt zich in orbitalen van andere schil (hoger energetisch)
4
