HOOFDSTUK 1: DE
SAMENSTELLING VAN DE MATERIE
1.1.Chemische en fysische eigenschappen:
De chemische eigenschappen van een stof hebben te maken met de omzetting van die stof
in een andere stof of met de interactie van die stof met een andere. (bv. Reactiviteit)
De fysische eigenschappen van een stof staan los van de omzetting van die stof in een
andere stof. (Bv. De kleur, smelttemperatuur& dichtheid)
In een fysisch proces verandert de fysische vorm van een tof, maar treedt er geen
omzetting op in andere stoffen (bv smelten van ijs). In een chemisch proces worden
stoffen omgezet in andere stoffen.
1.2. Elementen, verbindingen en mengsels:
Een element is de eenvoudigste soort materie: het bestaat uit één enkele atoomsoort.
Sommige elementen komen in de natuur voor als een verzameling van individuele,
ongebonden atomen. Andere elementen worden aangetroffen in een moleculaire vorm
waarin twee of meerdere gelijke atomen chemisch aan elkaar gebonden zijn.
Een verbinding is een soort materie die bestaat uit twee of meerdere verschillende
atoomsoorten die chemisch aan elkaar verbonden zijn. In een verbinding komen de
samenstellende atomen in een constante massaverhouding voor. Een verbinding kan door
een chemisch proces ontbonden worden in de samenstellende elementen.
Omwille van hun constante verhouding worden elementen en verbindingen zuivere stoffen
genoemd.
Een mengsel bestaat uit twee of meerdere zuivere stoffen die fysisch met elkaar gemengd
zijn. Bv lucht: een mengsel van hoofdzakelijk distikstof en dizuurstof. In tegenstelling met
een zuivere stof heeft een mengsel geen constante samenstelling. Aangezien er in een
mengsel geen chemische bindingen tussen de samenstellende delen zijn, kunnen deze door
een fysisch proces gescheiden worden.
1.3. de massawetten:
1.3.1. de wet van het behoud van massa:
Lavoisier stelde dat de totale massa van de materie constant blijft tijdens een chemische
reactie. Deze wet is echter achterhaald sinds ontdekt is dat materie kan worden omgezet
in energie. Dit is het geval bij kernreacties en complexe biochemische processen.
1.3.2. de wet van de constante massaverhouding:
Proust toonde aan dat de elementen in een verbinding een constante massaverhouding
hebben. Bv Natrium en chloor in natriumchloride: 0.648.
,1.3.3. de wet van de veelvuldige verhoudingen:
Voorbeeld: twee verschillende verbindingen met C en O. In het eerste geval ( vorming van
CO, koolstofmonoxide) reageert 1g koolstof met 1.33 g dizuurstof. In het tweede
geval( vorming van CO2) reageert 1g koolstof met 2.66 gram dizuurstof.
Het eenvoudige verband tussen de massa’s van de twee elementen wordt ook
teruggevonden in andere reeksen verbindingen, bestaande uit twee dezelfde
atoomsoorten.
1.4. de atoomtheorie van Dalton:
1) atomen zijn de kleinste onderdelen van de materie(ze zijn niet deelbaar)
2)alle atomen van een welbepaald element zijn identiek. Atomen van verschillende
elementen verschillen van elkaar, onder meer in massa.
3)verbindingen zijn combinaties van verschillende elementen. In een bepaalde verbinding
komen de verschillende atomen steeds in dezelfde verhouding voor.
4) een chemische reactie komt neer op het hergroeperen van de atomen aanwezig in de
reagerende stoffen. Atomen behouden hun identiteit. Ze worden dus niet geschapen,
vernietigd of veranderd in een chemisch proces.
Dit verklaart de wet van de behoud van massa: atomen worden enkel gehergroepeerd. Ook
de wet van de constante massaverhouding: atomen hebben in verbinding een vaste
verhouding, dus ook een vaste massaverhouding.
Nieuwe experimenten hebben echter de visie sterk doen wijzigen:
1. Atomen zijn wél deelbaar, ze bestaan uit kern en elektronen
2. Atomen kunnen worden vernietigd, dit gebeurt in kernreacities
3. Atomen zijn veranderlijk. Een atoom kan worden omgezet in andere atomen.
Hierbij komt radioactieve straling vrij.
4. Atomen van éénzelfde element hebben niet noodzakelijk dezelfde massa. Er
bestaan isotopen: atomen van eenzelfde element, maar met een andere massa.
1.5. atomen:
1.5.1. De samenstelling van het atoom:
Atomen bestaan uit een positieve kern en negatieve elektronen.
1. Faraday: aanwezigheid van geladen deeltjes.
2. Thomson: elektrische ontladingen in gassen bij lage druk: door één van de
elektroden, de kathode, worden onzichtbare stralen uitgezonden. Bij het invallen
van deze kathodestralen op een met fosfor beklede wand van een gascontainer,
wordt er zichtbaar licht uitgezonden.Afbuigen van kathodestralen in een elektrisch
en magnetisch veld: toont aan dat kathodestralen zich gedragen als materiedeeltjes
met een negatieve lading. ( = elektron). Milikan: berekende de exacte lading van
een elektron. ( elektrisch geladen oliedruppels: kleinste verschil = lading van een
elektron)
, 3. Rutherford: sommige radioactieve stoffen zoals uranium zenden alfadeeltjes uit.
Alfadeeltjes zijn heliumkernen. Als een bundel alfadeeltjes op een dunne
metaalfolie wordt gestuurd, stelt men vast dat het grootste gedeelte ervan zonder
afbuiging door de folie heen gaat. Slechts een klein gedeelte wordt afgebogen en
nog een kleiner gedeelte wordt weerkaatst. Hij verklaarde die waarnemingen op
basis van het nucleaire atoommodel. Volgens dat model is de meeste massa van het
atoom geconcentreerd in een positief geladen kern. Rond de kern bewegen de
negatief geladen elektronen. De kern neemt echter maar een heel klein volume van
het atoom in. Daarom ontmoetten de meeste alfadeeltjes geen massa op weg door
de metaalfolie. Enkel de alfadeeltjes die in botsing komen met de kern worden
weerkaatst door de afstoting tussen de positieve ladingen.
Experimenten hebben verder aangetoond dat ook de atoomkern samengesteld is. De
kern bevat protonen, positief geladen deeltjes en neutronen: deeltjes zonder
lading.
1.5.2. Karakteristieken van atomen:
Omwille van het verschillend aantal protonen en neutronen in de kern en het verschillende
aantal elektronen rond de kern, hebben verschillende atoomsoorten verschillende
eigenschappen. 88 atoomsoorten komen voor in de natuur, de andere worden via artificiële
weg aangemaakt.
1.5.2.1. De naam:
Afgeleid van de ontdekker
1.5.2.2. het symbool:
Meestal de hoofdletter van de Latijnse of de Griekse naam van de atoomsoort.
1.5.2.3. het atoomnummer:
Het atoomnummer (Z) is een geheel getal dat het aantal protonen in de kern van een
atoom aangeeft. Aangezien een atoom het zelfde aantal protonen als elektronen bevat,
geeft het atoomnummer ook het aantal elektronen aan.
Z=P+ en e-
1.5.2.4. het massagetal:
Het massagetal (A) is de som van de protonen en neutronen in de kern van het atoom. A =
P+ + N
1.5.2.5. Isotopen:
Een atoom kan worden voorgesteld door zijn symbool met twee getallen: het massagetal A
als superscript en het atoomnummer Z als subscript:
Z X. Dit is vooral handig bij het onderscheiden van isotopen. Dit zijn atomen die hetzelfde
A
aantal protonen en elektronen hebben, maar een verschillend aantal neutronen en dus ook
een verschillende massa.
, 1.5.2.6. De relatieve atoommassa:
De absolute massa van een atoom is heel klein. In plaats van de absolute massa, gebruikt
met de relatieve atoommassa. De relatieve atoommassa (Ar) is een onbenoemd getal dat
uitdrukt hoeveel keer de massa van dat atoom groter is dan de atomaire massaeenheid. De
atomaire massaeenheid is een twaalfde van de absolute massa van een koolstof-12-isotoop
en bedraagt 1.66 x 10-24 g
De meeste atoomsoorten komen voor als mengsels van isotopen, daarom moet er een
onderscheid worden gemaakt tussen de relatieve atoommassa van één van de isotopen en
de gemiddelde relatieve atoommassa van een bepaalde atoomsoort. Relatieve
atoommassa’s van isotopen kunnen heel nauwkeurig bereknd worden met een
massaspectrometer.
Voorbeeld: berekening van de gemiddelde relatieve atoommassa van chloor:
Twee isotopen chloor: 3517Cl : 75.52 % van de chlooratomen. De relatieve atoommassa
hiervan is 34,97. 37 17Cl vertegenwoordigt 24.48% en de relatieve atoommassa is 36.96
De gemiddelde relatieve atoommassa =
(75.52 X 34.97) + (24.48 X 36.96) / 100 = 35.46
Ander voorbeeld: Gegeven: 69Ga en 71Ga met gewicht 68.9 en 70.9
Gemiddeld = 69.7
69.7 = ( X x 68.9) + ( 100-X x 70.9)/ 100
6970 = 68.9 X + 7090 – 70.9X
6970 – 7090 = 2X
X= 60 -!100 – X = 40 : 60 % 69Ga en 40% 71Ga
1.5.3. het periodiek systeem:
Mendeljev rangschikte de toen gekende elementen naar toenemende atoommassa van de
samenstelden atomen en plaatste ze in horizontale rijden, zodanig dat de elementen in
elke verticale kolom vergelijkbare eigenschappen hadden.
Een horizontale rij van het periodiek systeem is een periode, een verticale kolom is een
groep.
De groepen zijn genummerd: Groep 1: alkalimetalen Groep 2: aardalkalimetalen Groep 3:
boorgroep
Groep 4: koolstofgroep Groep 5: stikstofgroep Groep 6: zuurstofgroep Groep 7:
halogeniden Groep 8: edelgassen
Men onderscheidt metalen, niet metalen en metalloïden. Metalen vertonen de neiging
elektronen af te geven, niet metalen vertonen de eigenschap elektronen op te nemen.
Sommige atoomsoorten vertonen zowel metaal- als niet metaalkarakter. Het zijn
semimetalen of metalloïden.
1.6.zuivere stoffen :
Van de verschillende elementen komen enkel de edelgassen in de natuur voor als
ongebonden atomen. De atomen van de andere elementen hebben een sterke neiging om
bindingen te vormen met andere atomen.
SAMENSTELLING VAN DE MATERIE
1.1.Chemische en fysische eigenschappen:
De chemische eigenschappen van een stof hebben te maken met de omzetting van die stof
in een andere stof of met de interactie van die stof met een andere. (bv. Reactiviteit)
De fysische eigenschappen van een stof staan los van de omzetting van die stof in een
andere stof. (Bv. De kleur, smelttemperatuur& dichtheid)
In een fysisch proces verandert de fysische vorm van een tof, maar treedt er geen
omzetting op in andere stoffen (bv smelten van ijs). In een chemisch proces worden
stoffen omgezet in andere stoffen.
1.2. Elementen, verbindingen en mengsels:
Een element is de eenvoudigste soort materie: het bestaat uit één enkele atoomsoort.
Sommige elementen komen in de natuur voor als een verzameling van individuele,
ongebonden atomen. Andere elementen worden aangetroffen in een moleculaire vorm
waarin twee of meerdere gelijke atomen chemisch aan elkaar gebonden zijn.
Een verbinding is een soort materie die bestaat uit twee of meerdere verschillende
atoomsoorten die chemisch aan elkaar verbonden zijn. In een verbinding komen de
samenstellende atomen in een constante massaverhouding voor. Een verbinding kan door
een chemisch proces ontbonden worden in de samenstellende elementen.
Omwille van hun constante verhouding worden elementen en verbindingen zuivere stoffen
genoemd.
Een mengsel bestaat uit twee of meerdere zuivere stoffen die fysisch met elkaar gemengd
zijn. Bv lucht: een mengsel van hoofdzakelijk distikstof en dizuurstof. In tegenstelling met
een zuivere stof heeft een mengsel geen constante samenstelling. Aangezien er in een
mengsel geen chemische bindingen tussen de samenstellende delen zijn, kunnen deze door
een fysisch proces gescheiden worden.
1.3. de massawetten:
1.3.1. de wet van het behoud van massa:
Lavoisier stelde dat de totale massa van de materie constant blijft tijdens een chemische
reactie. Deze wet is echter achterhaald sinds ontdekt is dat materie kan worden omgezet
in energie. Dit is het geval bij kernreacties en complexe biochemische processen.
1.3.2. de wet van de constante massaverhouding:
Proust toonde aan dat de elementen in een verbinding een constante massaverhouding
hebben. Bv Natrium en chloor in natriumchloride: 0.648.
,1.3.3. de wet van de veelvuldige verhoudingen:
Voorbeeld: twee verschillende verbindingen met C en O. In het eerste geval ( vorming van
CO, koolstofmonoxide) reageert 1g koolstof met 1.33 g dizuurstof. In het tweede
geval( vorming van CO2) reageert 1g koolstof met 2.66 gram dizuurstof.
Het eenvoudige verband tussen de massa’s van de twee elementen wordt ook
teruggevonden in andere reeksen verbindingen, bestaande uit twee dezelfde
atoomsoorten.
1.4. de atoomtheorie van Dalton:
1) atomen zijn de kleinste onderdelen van de materie(ze zijn niet deelbaar)
2)alle atomen van een welbepaald element zijn identiek. Atomen van verschillende
elementen verschillen van elkaar, onder meer in massa.
3)verbindingen zijn combinaties van verschillende elementen. In een bepaalde verbinding
komen de verschillende atomen steeds in dezelfde verhouding voor.
4) een chemische reactie komt neer op het hergroeperen van de atomen aanwezig in de
reagerende stoffen. Atomen behouden hun identiteit. Ze worden dus niet geschapen,
vernietigd of veranderd in een chemisch proces.
Dit verklaart de wet van de behoud van massa: atomen worden enkel gehergroepeerd. Ook
de wet van de constante massaverhouding: atomen hebben in verbinding een vaste
verhouding, dus ook een vaste massaverhouding.
Nieuwe experimenten hebben echter de visie sterk doen wijzigen:
1. Atomen zijn wél deelbaar, ze bestaan uit kern en elektronen
2. Atomen kunnen worden vernietigd, dit gebeurt in kernreacities
3. Atomen zijn veranderlijk. Een atoom kan worden omgezet in andere atomen.
Hierbij komt radioactieve straling vrij.
4. Atomen van éénzelfde element hebben niet noodzakelijk dezelfde massa. Er
bestaan isotopen: atomen van eenzelfde element, maar met een andere massa.
1.5. atomen:
1.5.1. De samenstelling van het atoom:
Atomen bestaan uit een positieve kern en negatieve elektronen.
1. Faraday: aanwezigheid van geladen deeltjes.
2. Thomson: elektrische ontladingen in gassen bij lage druk: door één van de
elektroden, de kathode, worden onzichtbare stralen uitgezonden. Bij het invallen
van deze kathodestralen op een met fosfor beklede wand van een gascontainer,
wordt er zichtbaar licht uitgezonden.Afbuigen van kathodestralen in een elektrisch
en magnetisch veld: toont aan dat kathodestralen zich gedragen als materiedeeltjes
met een negatieve lading. ( = elektron). Milikan: berekende de exacte lading van
een elektron. ( elektrisch geladen oliedruppels: kleinste verschil = lading van een
elektron)
, 3. Rutherford: sommige radioactieve stoffen zoals uranium zenden alfadeeltjes uit.
Alfadeeltjes zijn heliumkernen. Als een bundel alfadeeltjes op een dunne
metaalfolie wordt gestuurd, stelt men vast dat het grootste gedeelte ervan zonder
afbuiging door de folie heen gaat. Slechts een klein gedeelte wordt afgebogen en
nog een kleiner gedeelte wordt weerkaatst. Hij verklaarde die waarnemingen op
basis van het nucleaire atoommodel. Volgens dat model is de meeste massa van het
atoom geconcentreerd in een positief geladen kern. Rond de kern bewegen de
negatief geladen elektronen. De kern neemt echter maar een heel klein volume van
het atoom in. Daarom ontmoetten de meeste alfadeeltjes geen massa op weg door
de metaalfolie. Enkel de alfadeeltjes die in botsing komen met de kern worden
weerkaatst door de afstoting tussen de positieve ladingen.
Experimenten hebben verder aangetoond dat ook de atoomkern samengesteld is. De
kern bevat protonen, positief geladen deeltjes en neutronen: deeltjes zonder
lading.
1.5.2. Karakteristieken van atomen:
Omwille van het verschillend aantal protonen en neutronen in de kern en het verschillende
aantal elektronen rond de kern, hebben verschillende atoomsoorten verschillende
eigenschappen. 88 atoomsoorten komen voor in de natuur, de andere worden via artificiële
weg aangemaakt.
1.5.2.1. De naam:
Afgeleid van de ontdekker
1.5.2.2. het symbool:
Meestal de hoofdletter van de Latijnse of de Griekse naam van de atoomsoort.
1.5.2.3. het atoomnummer:
Het atoomnummer (Z) is een geheel getal dat het aantal protonen in de kern van een
atoom aangeeft. Aangezien een atoom het zelfde aantal protonen als elektronen bevat,
geeft het atoomnummer ook het aantal elektronen aan.
Z=P+ en e-
1.5.2.4. het massagetal:
Het massagetal (A) is de som van de protonen en neutronen in de kern van het atoom. A =
P+ + N
1.5.2.5. Isotopen:
Een atoom kan worden voorgesteld door zijn symbool met twee getallen: het massagetal A
als superscript en het atoomnummer Z als subscript:
Z X. Dit is vooral handig bij het onderscheiden van isotopen. Dit zijn atomen die hetzelfde
A
aantal protonen en elektronen hebben, maar een verschillend aantal neutronen en dus ook
een verschillende massa.
, 1.5.2.6. De relatieve atoommassa:
De absolute massa van een atoom is heel klein. In plaats van de absolute massa, gebruikt
met de relatieve atoommassa. De relatieve atoommassa (Ar) is een onbenoemd getal dat
uitdrukt hoeveel keer de massa van dat atoom groter is dan de atomaire massaeenheid. De
atomaire massaeenheid is een twaalfde van de absolute massa van een koolstof-12-isotoop
en bedraagt 1.66 x 10-24 g
De meeste atoomsoorten komen voor als mengsels van isotopen, daarom moet er een
onderscheid worden gemaakt tussen de relatieve atoommassa van één van de isotopen en
de gemiddelde relatieve atoommassa van een bepaalde atoomsoort. Relatieve
atoommassa’s van isotopen kunnen heel nauwkeurig bereknd worden met een
massaspectrometer.
Voorbeeld: berekening van de gemiddelde relatieve atoommassa van chloor:
Twee isotopen chloor: 3517Cl : 75.52 % van de chlooratomen. De relatieve atoommassa
hiervan is 34,97. 37 17Cl vertegenwoordigt 24.48% en de relatieve atoommassa is 36.96
De gemiddelde relatieve atoommassa =
(75.52 X 34.97) + (24.48 X 36.96) / 100 = 35.46
Ander voorbeeld: Gegeven: 69Ga en 71Ga met gewicht 68.9 en 70.9
Gemiddeld = 69.7
69.7 = ( X x 68.9) + ( 100-X x 70.9)/ 100
6970 = 68.9 X + 7090 – 70.9X
6970 – 7090 = 2X
X= 60 -!100 – X = 40 : 60 % 69Ga en 40% 71Ga
1.5.3. het periodiek systeem:
Mendeljev rangschikte de toen gekende elementen naar toenemende atoommassa van de
samenstelden atomen en plaatste ze in horizontale rijden, zodanig dat de elementen in
elke verticale kolom vergelijkbare eigenschappen hadden.
Een horizontale rij van het periodiek systeem is een periode, een verticale kolom is een
groep.
De groepen zijn genummerd: Groep 1: alkalimetalen Groep 2: aardalkalimetalen Groep 3:
boorgroep
Groep 4: koolstofgroep Groep 5: stikstofgroep Groep 6: zuurstofgroep Groep 7:
halogeniden Groep 8: edelgassen
Men onderscheidt metalen, niet metalen en metalloïden. Metalen vertonen de neiging
elektronen af te geven, niet metalen vertonen de eigenschap elektronen op te nemen.
Sommige atoomsoorten vertonen zowel metaal- als niet metaalkarakter. Het zijn
semimetalen of metalloïden.
1.6.zuivere stoffen :
Van de verschillende elementen komen enkel de edelgassen in de natuur voor als
ongebonden atomen. De atomen van de andere elementen hebben een sterke neiging om
bindingen te vormen met andere atomen.
