Algemene Chemie Theorie 8p, oefeningen 8p en practica 4p
Les 1: 27 september 2022 – inleiding
1.DE WETENSCHAPPELIJKE METHODE
= empirische methode om kennis te vergaren,
• op basis van observaties en inherent skeptisisme met betrekking tot wat waargenomen wordt
• in rekening brengende dat cognitieve assumpties over hoe de wereld werkt het gepercipieerde beïnvloeden
• waarin hypotheses worden opgesteld, op basis van hetgeen wordt waargenomen
• met experimentele verificatie van voorspellingen gemaakt op basis van deze hypotheses
Vaak hanteren we modellen om “iets” te onderzoeken of te beschrijven
“Model”
1. voorstellingswijze/ representatie van een geselecteerd deel van de wereld
bv. dubbele helix model van DNA
2. voorstellingswijze/ representatie van een theorie
bv. het ideale gas model
2.SYMBOLEN
= belangrijk om de chemie te gebruiken
p Impuls, hoeveelheid van beweging
= mv (v = snelheid)
R Positie
λ “lambda”, golflengte
v “nu”, frequentie
(≠ snelheid)
H Constante van Planck
Ek, K Kinetische energie
c, co Lichtsnelheid
L Draaiimpuls
=p x r
εo Permittiviteit van het vacuum (constante)
Vaak zijn symbolen eenduidig, maar niet altijd…
• (kleine) p = druk of impuls p = mv
• (grote) P = druk of vermogen of polarisatie dichtheid pV = nRT
Oorzaak: er zijn meer grootheden dan er letters in het alfabet z
Omgekeerd worden soms verschillende symbolen gebruikt om dezelfde grootheid aan te duiden…
• Interne energie = E of U
• Hoek = α of γ of θ of …
Oorzaak: historisch
Het consistent gebruik van symbolen is handig - maar andere symbolen gebruiken is evengoed mogelijk
,3.MATERIE
3.1 Enkele definities (geen directe theorie)
Materie: “al wat massa hee] en ruimte inneemt”
• wel: metalen, aarde, lucht, ...
• niet: elektromagnetische straling, rechtspraak, ...
We kunnen stoffen verder opdelen in verschillende klassen
= niet altijd even juist, want sommige stoffen passen in geen van deze groepen, andere in beide groepen
(zuivere) Stof: vorm van materie die gelijke chemische samenstelling hee] en die bestaat uit slechts 1 soort
moleculen
• wel: water (in zijn verschillende verschijningsvormen), ...
• niet: lucht, ...
o Enkelvoudige stof: stof opgebouwd uit atomen van slechts 1 element
• wel: waterstof, zuurstof, kwik, diamant, ...
• niet: water, kwarts, methaan, ...
o Samengestelde stof: stof opgebouwd uit meerdere elementen
• wel: water, ...
3.2 Mengen van stoffen
Er is een grens tussen hetero- en homogeen. Men gaat
kijken naar de mate waarin het gesplitst (atoom,
molecule, …)
MAAR waar ligt deze grens? Dit hangt af van de
methoden die we gebruiken om te scheiden
3.3 Neerslag
= neerslag, bezinksel, precipitaat
= vaste stof die (vaak door een chemische reactie) in een oplossing wordt gevormd en bezinkt.
Supernatant: heldere bovenstaande vloeistof
▪ Typisch voorbeeld 1: Zand in water
▪ Typisch voorbeeld 2: Voorkomen van a ionen Mb+ en b ionen Xa- van een slecht oplosbaar zout MaXb in water
boven een bepaalde kritische concentratie
PAGINA 1
,Les 2: 4 oktober 2022 – De structuur van het atoom
1.AARD VAN MATERIE
Griekse oudheid;
1. Empedocles (492 vC - 432 vC) Alles is opgebouwd uit 4 elementen;
Aarde
Vuur
Lucht
Water
= onderhevig aan de fundamentele krachten; liefde en
haat
2. Leukippos / Democritos (460 vC - 380 vC) = Alles is opgebouwd uit zeer kleine zelen die niet
langer te splitsen zijn
= Atomisme
= macroscopische eigenschappen zijn gelijk aan
microscopische eigenschappen
Uiteindelijk heeft de theorie van leukippos en deemocritos ‘gewonnen’ van de 4 elemententheorie, maar beiden
waren eigenlijn niet correct
Zosimos van Panopolis (~300 nC) Eerste scheikunde boek
Jabir Ibn Hayyan (~700 nC) Eerste “echte” scheikundige
Ibn al-Haytham (~1000 nC) Eerste theoretische fysicus
tot Renaissance: 4 elementen theorie; stoffen kunnen in elkaar “overgaan”
(“alchemie”)
Vanaf Renaissance: terugkeer naar atoomidee
(bv. “homogenea”: Isaac Beeckman, 1620)
1808 John Dalton introduceert atomen in moderne betekenis
= Zeer bekend persoon, want die heeft in heel veel gedaan in allerlei
vlakken
= chemisch systeem klopte niet veel van
= personen en data niet kennen
2.ATOOMMODELLEN
2.1Thomson atoommodel (1904)
Thomson gaat het model van dalton bekijken en uitzoeken hoe een atoom eruit zag
Proef van Thomson (1896); Een glazen buis: “Kathodestraalbuis”
= een glazen buis met een gas (helium, …) en gaat een hoge spanning invoeren en dan
ontstaat er licht.
Als je er een magneet aan toevoegt, gaat het licht afbuigen
= er moet lading zijn zodat dit verklaart kan worden (via wetten in de fysica)
Hij ondervond: als we het gas veranderen blijven de kenmerken gelijk: de lading is iets universele eigenschap
Op basis van metingen kwam hij dan tot de conclusie; negatief geladen deeltjes (elektronen) en aan de hand van de
hoeveelheid van afbuiging in functie van de steerkte van het aangelegde elektrische veld kon hij de landing bepalen
ALGEMEEN: atoom = iets + negatieve lading
DUS hij maakt een hypothese; een atoom is een vol deeltje (=massa uniform verdeeld) en het deeltje bevat negatief
geladen deeltjes, maar in z’n geheel is het neutraal dus het moet ook positief geladen deeltjes bevatten.
PAGINA 2
, • Eigenschappen kathodestralen onafhankelijk van gas in buis
of van elektrodemateriaal
• Bewijst het bestaan van negatief geladen elektronen
• Laat toe m/e van elektronen te bepalen
“Plum pudding model”→ atoom = positief geladen “soep”, met daarin uniform verdeeld de negatief geladen
elektronendeeltjes
2.2Rutherford atoommodel
Rutherford wist dat men atomen niet konden waarnemen met het gewoon licht en gaf aan dat we hiervoor kortere
golflengte nodig hadden. (= de golflengtee van zichtbaar licht is te klein)
Hiervoor gebruikt hij helium atoomkernen, want dit is de alfa- straling (=atoomkernen; helium atomen
waarvan 2 deeltjes zijn afgehaald)
Hij neemt de alfastraling en gaat deze afschieten op een goudfilm
= Als het model van Thomson zou kloppen dan zouden dit tegengehouden worden en teeruggekaatst
worden
Verklaring (1911):
Om deze verstooiing te kunnen verklaren, moet de massa grotendeels geconcentreerd zijn in een klein volume, en
positief geladen zijn
Atoom is grotendeels lege ruimte met kleine (r = 10-15 m) positief geladen nucleus omgeven door
elektronenwolk (r = 10-10 m)
MAAR dit klopt niet want: dit is niet consistent
met wat de fysica zei
= er is geeen manier om dit aan te passen
WAT doe je dan?
Hulp zoeken (andere perspectieven)
VAAK: herdenken van de aannamens en
assumpties
Ze ging ervanuit dat klassieke natuurkunde
waarheid was
= ze moesten dit loslaten om het probleem te
kunnen oplossen
RUTHERFORD ATOOM
→ Atoom is grotendeels lege ruimte met kleine (r = 10-15 m) positief geladen nucleus omgeven
door elektronenwolk (r = 10-10 m)
Voorspelling Klassieke fysica: Rutherford atoom moet instabiel zijn!
Elektron draait rond
➢ elektron wordt continu versneld
➢ elektron zendt continue EM straling uit
➢ continu verlies van energie
PAGINA 3
Les 1: 27 september 2022 – inleiding
1.DE WETENSCHAPPELIJKE METHODE
= empirische methode om kennis te vergaren,
• op basis van observaties en inherent skeptisisme met betrekking tot wat waargenomen wordt
• in rekening brengende dat cognitieve assumpties over hoe de wereld werkt het gepercipieerde beïnvloeden
• waarin hypotheses worden opgesteld, op basis van hetgeen wordt waargenomen
• met experimentele verificatie van voorspellingen gemaakt op basis van deze hypotheses
Vaak hanteren we modellen om “iets” te onderzoeken of te beschrijven
“Model”
1. voorstellingswijze/ representatie van een geselecteerd deel van de wereld
bv. dubbele helix model van DNA
2. voorstellingswijze/ representatie van een theorie
bv. het ideale gas model
2.SYMBOLEN
= belangrijk om de chemie te gebruiken
p Impuls, hoeveelheid van beweging
= mv (v = snelheid)
R Positie
λ “lambda”, golflengte
v “nu”, frequentie
(≠ snelheid)
H Constante van Planck
Ek, K Kinetische energie
c, co Lichtsnelheid
L Draaiimpuls
=p x r
εo Permittiviteit van het vacuum (constante)
Vaak zijn symbolen eenduidig, maar niet altijd…
• (kleine) p = druk of impuls p = mv
• (grote) P = druk of vermogen of polarisatie dichtheid pV = nRT
Oorzaak: er zijn meer grootheden dan er letters in het alfabet z
Omgekeerd worden soms verschillende symbolen gebruikt om dezelfde grootheid aan te duiden…
• Interne energie = E of U
• Hoek = α of γ of θ of …
Oorzaak: historisch
Het consistent gebruik van symbolen is handig - maar andere symbolen gebruiken is evengoed mogelijk
,3.MATERIE
3.1 Enkele definities (geen directe theorie)
Materie: “al wat massa hee] en ruimte inneemt”
• wel: metalen, aarde, lucht, ...
• niet: elektromagnetische straling, rechtspraak, ...
We kunnen stoffen verder opdelen in verschillende klassen
= niet altijd even juist, want sommige stoffen passen in geen van deze groepen, andere in beide groepen
(zuivere) Stof: vorm van materie die gelijke chemische samenstelling hee] en die bestaat uit slechts 1 soort
moleculen
• wel: water (in zijn verschillende verschijningsvormen), ...
• niet: lucht, ...
o Enkelvoudige stof: stof opgebouwd uit atomen van slechts 1 element
• wel: waterstof, zuurstof, kwik, diamant, ...
• niet: water, kwarts, methaan, ...
o Samengestelde stof: stof opgebouwd uit meerdere elementen
• wel: water, ...
3.2 Mengen van stoffen
Er is een grens tussen hetero- en homogeen. Men gaat
kijken naar de mate waarin het gesplitst (atoom,
molecule, …)
MAAR waar ligt deze grens? Dit hangt af van de
methoden die we gebruiken om te scheiden
3.3 Neerslag
= neerslag, bezinksel, precipitaat
= vaste stof die (vaak door een chemische reactie) in een oplossing wordt gevormd en bezinkt.
Supernatant: heldere bovenstaande vloeistof
▪ Typisch voorbeeld 1: Zand in water
▪ Typisch voorbeeld 2: Voorkomen van a ionen Mb+ en b ionen Xa- van een slecht oplosbaar zout MaXb in water
boven een bepaalde kritische concentratie
PAGINA 1
,Les 2: 4 oktober 2022 – De structuur van het atoom
1.AARD VAN MATERIE
Griekse oudheid;
1. Empedocles (492 vC - 432 vC) Alles is opgebouwd uit 4 elementen;
Aarde
Vuur
Lucht
Water
= onderhevig aan de fundamentele krachten; liefde en
haat
2. Leukippos / Democritos (460 vC - 380 vC) = Alles is opgebouwd uit zeer kleine zelen die niet
langer te splitsen zijn
= Atomisme
= macroscopische eigenschappen zijn gelijk aan
microscopische eigenschappen
Uiteindelijk heeft de theorie van leukippos en deemocritos ‘gewonnen’ van de 4 elemententheorie, maar beiden
waren eigenlijn niet correct
Zosimos van Panopolis (~300 nC) Eerste scheikunde boek
Jabir Ibn Hayyan (~700 nC) Eerste “echte” scheikundige
Ibn al-Haytham (~1000 nC) Eerste theoretische fysicus
tot Renaissance: 4 elementen theorie; stoffen kunnen in elkaar “overgaan”
(“alchemie”)
Vanaf Renaissance: terugkeer naar atoomidee
(bv. “homogenea”: Isaac Beeckman, 1620)
1808 John Dalton introduceert atomen in moderne betekenis
= Zeer bekend persoon, want die heeft in heel veel gedaan in allerlei
vlakken
= chemisch systeem klopte niet veel van
= personen en data niet kennen
2.ATOOMMODELLEN
2.1Thomson atoommodel (1904)
Thomson gaat het model van dalton bekijken en uitzoeken hoe een atoom eruit zag
Proef van Thomson (1896); Een glazen buis: “Kathodestraalbuis”
= een glazen buis met een gas (helium, …) en gaat een hoge spanning invoeren en dan
ontstaat er licht.
Als je er een magneet aan toevoegt, gaat het licht afbuigen
= er moet lading zijn zodat dit verklaart kan worden (via wetten in de fysica)
Hij ondervond: als we het gas veranderen blijven de kenmerken gelijk: de lading is iets universele eigenschap
Op basis van metingen kwam hij dan tot de conclusie; negatief geladen deeltjes (elektronen) en aan de hand van de
hoeveelheid van afbuiging in functie van de steerkte van het aangelegde elektrische veld kon hij de landing bepalen
ALGEMEEN: atoom = iets + negatieve lading
DUS hij maakt een hypothese; een atoom is een vol deeltje (=massa uniform verdeeld) en het deeltje bevat negatief
geladen deeltjes, maar in z’n geheel is het neutraal dus het moet ook positief geladen deeltjes bevatten.
PAGINA 2
, • Eigenschappen kathodestralen onafhankelijk van gas in buis
of van elektrodemateriaal
• Bewijst het bestaan van negatief geladen elektronen
• Laat toe m/e van elektronen te bepalen
“Plum pudding model”→ atoom = positief geladen “soep”, met daarin uniform verdeeld de negatief geladen
elektronendeeltjes
2.2Rutherford atoommodel
Rutherford wist dat men atomen niet konden waarnemen met het gewoon licht en gaf aan dat we hiervoor kortere
golflengte nodig hadden. (= de golflengtee van zichtbaar licht is te klein)
Hiervoor gebruikt hij helium atoomkernen, want dit is de alfa- straling (=atoomkernen; helium atomen
waarvan 2 deeltjes zijn afgehaald)
Hij neemt de alfastraling en gaat deze afschieten op een goudfilm
= Als het model van Thomson zou kloppen dan zouden dit tegengehouden worden en teeruggekaatst
worden
Verklaring (1911):
Om deze verstooiing te kunnen verklaren, moet de massa grotendeels geconcentreerd zijn in een klein volume, en
positief geladen zijn
Atoom is grotendeels lege ruimte met kleine (r = 10-15 m) positief geladen nucleus omgeven door
elektronenwolk (r = 10-10 m)
MAAR dit klopt niet want: dit is niet consistent
met wat de fysica zei
= er is geeen manier om dit aan te passen
WAT doe je dan?
Hulp zoeken (andere perspectieven)
VAAK: herdenken van de aannamens en
assumpties
Ze ging ervanuit dat klassieke natuurkunde
waarheid was
= ze moesten dit loslaten om het probleem te
kunnen oplossen
RUTHERFORD ATOOM
→ Atoom is grotendeels lege ruimte met kleine (r = 10-15 m) positief geladen nucleus omgeven
door elektronenwolk (r = 10-10 m)
Voorspelling Klassieke fysica: Rutherford atoom moet instabiel zijn!
Elektron draait rond
➢ elektron wordt continu versneld
➢ elektron zendt continue EM straling uit
➢ continu verlies van energie
PAGINA 3
