4
DEEL A: De wereld van atomen en
moleculen
Alles ervoor moet niet gekend zijn, de leerstof begint op pagina 21.
Kwantumgetallen
De kwantumgetallen zijn oplossingen voor de Schrödingervergelijking met randvoorwaarden
Hoofdkwantumgetal: n (n=1,…)
• Bepaalt het aantal nodale vlakken1
• Bepaalt energie elektron
• Bepaalt grootte orbitaal
Nevenkwantumgetal: l (l<n)
• Er zijn meerdere nevenkwantumgetallen mogelijk voor één enkel hoofdkwantumgetal (b.v.:
n=2 dan l=0 of l=1)
• Bepaalt de vorm van het orbitaal ➔ s2, p, d of f
Magnetisch kwantumgetal: ml (-l ≤ ml ≤ +l)
• Bepaalt richting in de ruimte
• Energie buiten het magneetveld is hetzelfde voor orbitalen met éénzelfde
nevenkwantumgetal
Spinkwatumgetal: ms (= +1/2 of -1/2)
• OPGELET: geen oplossing verkregen uit de Schrödingervergelijking
• Spin up en spin down
• Beschrijft impulsmoment van een elektron
Elektronenstructuur van het waterstofatoom (= één-elektron
systeem)
Voor deze systemen is de Schrödingervergelijking exact.
• Grondtoestand = toestand dat laagste energie oplevert
• Aangeslagen toestand = meer energetische toestand ➔ bekomen door absorptie van foton
1
Nodale vlakken zijn vlakken waar geen elektronen aanwezig zijn
2
Bijzonder in een s-orbitaal is dat er zich toch meerdere nodale vlakken kunnen voordoen, deze nodale vlakken
zijn dan wel sfeer symmetrisch. Er kan zich ook geen nodaal vlak voordoen.
, 5
Elektronenstructuur van meer-elektron-systemen
Het verschil met een één-elektron-systeem is dat er bijkomend een potentiële energie is. Deze
potentiële energie bevat de repulsieterm die bepaalde wordt door de samenhang/correlatie tussen
de elektronen. ➔ repulsieterm maakt Schrödingervergelijking niet meer exact oplosbaar
• Regel van Pauli/ Uitsluitingsprincipe van Pauli/ Verbod van Pauli: elk elektron moet een
unieke set van 4 kwantumgetallen hebben
o In elk orbitaal maximaal twee elektronen
o Twee elektronen in éénzelfde orbitaal hebben een tegengestelde spin
• Aufbau-principe
o s-orbitaal heeft geen nodaal vlak dat door de kern loopt ➔ grootste
elektronendichtheid bij kern ➔ energie laag ➔ eerst opvullen
o Hoe meer nodale vlakken bij kern hoe verder dat elektronen van kern verwijdert zijn
+ afscherming van s-orbitaal ➔ zwakkere aantrekkingskracht ➔ hogere energie
o Het effect kan zeer fel worden waardoor niet altijd eerst s, dan p, dan d en dan f
opgevuld worden. = AUFBAU-PRINCIPE
• Regel van Hund: we vullen eerst de verschillende orbitalen op met elektronen met dezelfde
parallelle spin
o Want repulsie elektronen zorgt voor onderlinge afstoting van deze elektronen
Periodiciteit van atomaire eigenschappen
• Atoomstraal = helft van de afstand tussen de kernen ><covalente straal (bij niet-metalen) =
helft van de afstand tussen de kernen in een covalente binding
o Neemt af van links naar rechts: kernlading neemt toe met één proton en één
elektron ➔ elektronen komen op buitenste schil waar meer afgeschermd zijn ➔
effectieve kernlading neemt toe van links naar rechts in een periode ➔ elektronen
worden naar kern getrokken
o Neemt toe van boven naar onder in groep: orbitaal wordt groter ➔ meer schillen
• Ionstraal = helft van de afstand tussen de twee kernen
o Metalen geven elektronen af om edelgasconfiguratie aan te nemen ➔ minder
elektronen rond kern ➔ kationstraal kleiner t.o.v. atoomstraal
o Niet-metalen nemen elektronen op om edelgasconfiguratie aan te nemen ➔ meer
elektronen rond kern ➔ ionstraal groter t.o.v. atoomstraal
o Neemt af van links naar rechts, MAAR discontinuïteit bij overgang kation naar anion
o Binnen groep neemt ionstraal toe van boven naar onder ➔ aantallen schillen neemt
toe
• Ionisatie-energie IP = energie vereist om elektron aan atoom te onttrekken in de gasfase
o Neemt toe van links naar rechts in een periode ➔ atoomstraal neemt af van links
naar rechts in een periode + effectieve lading neemt toe ➔ attractieve Coulomb-
interactie wordt groter van links naar rechts in een periode ➔ meer energie nodig
om elektron te onttrekken
o Edelgassen hebben grootste IP ➔ zeer stabiel, want volledig bezette orbitalen
o Grotere IP bij volledig bezet ns²- of np³-orbitaal
o Neemt af van boven naar onder in groep ➔ atoomstraal stijgt van boven naar onder
➔ gemakkelijker om elektron te onttrekken➔ attractieve Coulombinteractie wordt
steeds geringer
DEEL A: De wereld van atomen en
moleculen
Alles ervoor moet niet gekend zijn, de leerstof begint op pagina 21.
Kwantumgetallen
De kwantumgetallen zijn oplossingen voor de Schrödingervergelijking met randvoorwaarden
Hoofdkwantumgetal: n (n=1,…)
• Bepaalt het aantal nodale vlakken1
• Bepaalt energie elektron
• Bepaalt grootte orbitaal
Nevenkwantumgetal: l (l<n)
• Er zijn meerdere nevenkwantumgetallen mogelijk voor één enkel hoofdkwantumgetal (b.v.:
n=2 dan l=0 of l=1)
• Bepaalt de vorm van het orbitaal ➔ s2, p, d of f
Magnetisch kwantumgetal: ml (-l ≤ ml ≤ +l)
• Bepaalt richting in de ruimte
• Energie buiten het magneetveld is hetzelfde voor orbitalen met éénzelfde
nevenkwantumgetal
Spinkwatumgetal: ms (= +1/2 of -1/2)
• OPGELET: geen oplossing verkregen uit de Schrödingervergelijking
• Spin up en spin down
• Beschrijft impulsmoment van een elektron
Elektronenstructuur van het waterstofatoom (= één-elektron
systeem)
Voor deze systemen is de Schrödingervergelijking exact.
• Grondtoestand = toestand dat laagste energie oplevert
• Aangeslagen toestand = meer energetische toestand ➔ bekomen door absorptie van foton
1
Nodale vlakken zijn vlakken waar geen elektronen aanwezig zijn
2
Bijzonder in een s-orbitaal is dat er zich toch meerdere nodale vlakken kunnen voordoen, deze nodale vlakken
zijn dan wel sfeer symmetrisch. Er kan zich ook geen nodaal vlak voordoen.
, 5
Elektronenstructuur van meer-elektron-systemen
Het verschil met een één-elektron-systeem is dat er bijkomend een potentiële energie is. Deze
potentiële energie bevat de repulsieterm die bepaalde wordt door de samenhang/correlatie tussen
de elektronen. ➔ repulsieterm maakt Schrödingervergelijking niet meer exact oplosbaar
• Regel van Pauli/ Uitsluitingsprincipe van Pauli/ Verbod van Pauli: elk elektron moet een
unieke set van 4 kwantumgetallen hebben
o In elk orbitaal maximaal twee elektronen
o Twee elektronen in éénzelfde orbitaal hebben een tegengestelde spin
• Aufbau-principe
o s-orbitaal heeft geen nodaal vlak dat door de kern loopt ➔ grootste
elektronendichtheid bij kern ➔ energie laag ➔ eerst opvullen
o Hoe meer nodale vlakken bij kern hoe verder dat elektronen van kern verwijdert zijn
+ afscherming van s-orbitaal ➔ zwakkere aantrekkingskracht ➔ hogere energie
o Het effect kan zeer fel worden waardoor niet altijd eerst s, dan p, dan d en dan f
opgevuld worden. = AUFBAU-PRINCIPE
• Regel van Hund: we vullen eerst de verschillende orbitalen op met elektronen met dezelfde
parallelle spin
o Want repulsie elektronen zorgt voor onderlinge afstoting van deze elektronen
Periodiciteit van atomaire eigenschappen
• Atoomstraal = helft van de afstand tussen de kernen ><covalente straal (bij niet-metalen) =
helft van de afstand tussen de kernen in een covalente binding
o Neemt af van links naar rechts: kernlading neemt toe met één proton en één
elektron ➔ elektronen komen op buitenste schil waar meer afgeschermd zijn ➔
effectieve kernlading neemt toe van links naar rechts in een periode ➔ elektronen
worden naar kern getrokken
o Neemt toe van boven naar onder in groep: orbitaal wordt groter ➔ meer schillen
• Ionstraal = helft van de afstand tussen de twee kernen
o Metalen geven elektronen af om edelgasconfiguratie aan te nemen ➔ minder
elektronen rond kern ➔ kationstraal kleiner t.o.v. atoomstraal
o Niet-metalen nemen elektronen op om edelgasconfiguratie aan te nemen ➔ meer
elektronen rond kern ➔ ionstraal groter t.o.v. atoomstraal
o Neemt af van links naar rechts, MAAR discontinuïteit bij overgang kation naar anion
o Binnen groep neemt ionstraal toe van boven naar onder ➔ aantallen schillen neemt
toe
• Ionisatie-energie IP = energie vereist om elektron aan atoom te onttrekken in de gasfase
o Neemt toe van links naar rechts in een periode ➔ atoomstraal neemt af van links
naar rechts in een periode + effectieve lading neemt toe ➔ attractieve Coulomb-
interactie wordt groter van links naar rechts in een periode ➔ meer energie nodig
om elektron te onttrekken
o Edelgassen hebben grootste IP ➔ zeer stabiel, want volledig bezette orbitalen
o Grotere IP bij volledig bezet ns²- of np³-orbitaal
o Neemt af van boven naar onder in groep ➔ atoomstraal stijgt van boven naar onder
➔ gemakkelijker om elektron te onttrekken➔ attractieve Coulombinteractie wordt
steeds geringer
