Hoofdstuk 2
Doel: begrip over de relatie tussen atomaire structuur en eigenschappen van (grote) molecule
en interacties tussen moleculen
Eindcijfer: 70% tentamen + 30% connect opgaven
Hoofdstuk 2
2.1: The Atomic Theory
Dalton’s theorie:
- Alle materie is op aarde is opgebouwd uit elementen (hele kleine ondeelbare
deeltjes)Elementen zijn samengesteld uit extreem kleine deeltjes (atomen). Alle
atomen van een element zijn identiek, ze hebben dezelfde grootte, massa en
eigenschap. Atomen uit een bepaald element verschillen van atomen uit een ander
element
o Law of definite proportions: verschillende monsters van een zelfde
verbinding bevatten dezelfde elementen in dezelfde massa ratio. Elementen
bestaan uit kleine deeltjes van een vaste massa, verbindingen worden
gevormd m.b.v deze vast aantal atomen met dezelfde massa wat altijd zorgt
voor een zelfde massa ratio.
- Verbindingen zijn samengesteld uit atomen van meer dan één element.
o Law of multiple proportions: twee elementen kunnen worden
gecombineerd waarbij meer dan één verbinding wordt gevormd. Ook van
deze verbindingen kan een ratio worden bepaald.
- Bij een chemische reactie verdwijnen geen atomen en komen er geen atomen bij, er is
hoogstens een ‘herstacking’.
o Law of conservation of mass: Massa wordt behouden
2.2: The Structure of the Atom
Straling: de emissie en transmissie van energie door de ruimte in de vorm van golven.
Om het fenomeen straling te onderzoeken werd er een kathode en anode geplaatst in een
vacuüm buis, waar een spanning op werd gezet. Hier werden onzichtbare deeltjes gevormd
die zichtbaar gemaakt konden worden door fluoriscentie. (Cathode Ray Tube). Uit studies
naar straling bleek dat atomen subatomaire deeltjes bevatten, een electron.
Elektronen zijn negatief geladen en zijn gevoelig voor een magnetisch veld. De lading van
een elektron kon bepaald worden en zo kon ook de massa van een elektron worden bepaald
met de volgende formule:
Soorten straling
straling aard doordringbaarheid ioniserend vermogen
2+
alfa deeltjes (He ) klein groot
ta deeltjes (elektronen) middelmatig middelmatig
gamma Elektromagnetische golven (EM) groot klein
ntgen EM groot klein
-
,Uit de Cathode Ray Tube ontstond een toen nog onbekende straling; X-ray. Dit is een vorm
van elektromagnetische straling, waarbij de energie de constante van Planck
Gamma-straling bevat de hoogste frequentie en is daarom ook het meest gevaarlijk. Er geldt,
hoe hoger de frequentie (hoe kleiner de golflengte), hoe meer energie.
Een atoom is als geheel neutraal geladen, waardoor er zich in het atoom zowel positief als
negatief geladen deeltjes bevinden (Plum Pudding Model). Als er zich een positief geladen
kern in een atoom bevindt, een proton, zal dit zorgen voor afstoting van positief geladen
atomen. Atomen met een gelijke lading stoten elkaar namelijk af. Later is er ontdekt dat er
zich in de kern ook neutraal geladen deeltjes bevinden, neutronen. De neutronen bepalen de
massa van een atoom. Als een atoom neutraal geladen is, zijn er evenveel protonen als
elektronen.
2.3: Atomic Number, Mass Number and Isotopes
Van een aantal elementen bestaan isotopen. Het aantal protonen is altijd gelijk, maar het
aantal neutronen varieert. Een element wordt als volgt geschreven:
A (massagetal) = aantal protonen + neutronen
Z (atoomnummer) = aantal protonen
X = symbool van een element
Isotopen: Atomen met hetzelfde atoomnummer, maar een verschillend massagetal.
De atoommassa is de massa van een atoom in atomix mass units (amu). Hierbij neemt je de
gemiddelde massa van de reactie. Met behulp van massaspectrometer kan de verhouding van
isotopen worden bepaald. Daarnaast kan er onderscheidt worden gemaakt tussen
verschillende elementen, bijvoorbeeld chloor en broom. De massa van een element wordt
weergegeven in m/z.
2.4: The Periodic Table
Alle atomen zijn systematisch geplaatst, gerangschikt op hun atoomnummer (aantal
protonen). Alle elementen die in een groep zijn hebben vergelijkbare chemische
eigenschappen.
Metalen: goede geleider van warmte en elektriciteit
- alkalimetalen
- alkaline aard metalen
- overgangsmetalen
- hoofdgroepmetalen
Niet metaal: slechte geleider van warmte en elektriciteit
Metalloïde: eigenschappen die zich tussen de metalen en niet-metalen bevinden
Halogenen: sterkste oxidatoren
Edelgassen : reageren niet of nauwelijks
, 2.5: The Atomic Mass Scale and Average Atomic Mass
De atoommassa is de massa van een atoom in atomix mass units (amu). Hierbij neemt je de
gemiddelde massa van de reactie. Met behulp van massaspectrometer kan de verhouding van
isotopen worden bepaald. Daarnaast kan er onderscheidt worden gemaakt tussen
verschillende elementen, bijvoorbeeld chloor en broom. De massa van een element wordt
weergegeven in m/z.
2.6: Molecules and Molecular Compounds
Diatomische moleculen bestaan uit twee moleculen. Deze moleculen kunnen homonucleair
(H2, N2) zijn of heteronucleair (CO, NO). De meeste moleculen bevatten echter meer dan
twee atomen, waardoor ze polyatomisch zijn. De binding tussen een di-atoom is een
covalente binding. Een binding dus een cation en een anion wordt een ionische binding
genoemd.
Empirische formule: verhouding van verschillende atomen binnen een moleculen. Bij h20 is
deze bijvoorbeeld gelijk aan de molecuulformule. Voor waterstofperoxide H202 is de
empirische formule HO. De empirische formule geeft niet het daadwerkelijke aantal atomen
in een molecuul weer.
Molecuul- en chemische formule: De molecuulformule geeft exact het aantal atomen van
elk element in een molecuul. Het subscript geeft dit aantal aan.
Structuurformules (2D en 3D): De structuurformule geeft niet alleen de compositie van een
element, maar ook de rangschikking van de atomen binnen het molecuul.
Anorganische verbindingen bevatten geen koolstof. Organische verbindingen echter wel.
2.7 Ions and Ionic Compounds
Het aantal protonen in een kern blijft hetzelfde tijdens een chemische reactie, dit geldt echter
niet voor protonen, waardoor ionen worden ontstaan. Een ion is een atoom dat een netto
positieve of negatieve lading heeft. De ionen zorgen voor een ionische verbindingen die
wordt veroorzaakt door sterke electrostatische verbindingen. De ionische bindingen is de
sterkste binding. Deze binding wordt vaak gevormd tussen metalen en niet-metalen.
Doel: begrip over de relatie tussen atomaire structuur en eigenschappen van (grote) molecule
en interacties tussen moleculen
Eindcijfer: 70% tentamen + 30% connect opgaven
Hoofdstuk 2
2.1: The Atomic Theory
Dalton’s theorie:
- Alle materie is op aarde is opgebouwd uit elementen (hele kleine ondeelbare
deeltjes)Elementen zijn samengesteld uit extreem kleine deeltjes (atomen). Alle
atomen van een element zijn identiek, ze hebben dezelfde grootte, massa en
eigenschap. Atomen uit een bepaald element verschillen van atomen uit een ander
element
o Law of definite proportions: verschillende monsters van een zelfde
verbinding bevatten dezelfde elementen in dezelfde massa ratio. Elementen
bestaan uit kleine deeltjes van een vaste massa, verbindingen worden
gevormd m.b.v deze vast aantal atomen met dezelfde massa wat altijd zorgt
voor een zelfde massa ratio.
- Verbindingen zijn samengesteld uit atomen van meer dan één element.
o Law of multiple proportions: twee elementen kunnen worden
gecombineerd waarbij meer dan één verbinding wordt gevormd. Ook van
deze verbindingen kan een ratio worden bepaald.
- Bij een chemische reactie verdwijnen geen atomen en komen er geen atomen bij, er is
hoogstens een ‘herstacking’.
o Law of conservation of mass: Massa wordt behouden
2.2: The Structure of the Atom
Straling: de emissie en transmissie van energie door de ruimte in de vorm van golven.
Om het fenomeen straling te onderzoeken werd er een kathode en anode geplaatst in een
vacuüm buis, waar een spanning op werd gezet. Hier werden onzichtbare deeltjes gevormd
die zichtbaar gemaakt konden worden door fluoriscentie. (Cathode Ray Tube). Uit studies
naar straling bleek dat atomen subatomaire deeltjes bevatten, een electron.
Elektronen zijn negatief geladen en zijn gevoelig voor een magnetisch veld. De lading van
een elektron kon bepaald worden en zo kon ook de massa van een elektron worden bepaald
met de volgende formule:
Soorten straling
straling aard doordringbaarheid ioniserend vermogen
2+
alfa deeltjes (He ) klein groot
ta deeltjes (elektronen) middelmatig middelmatig
gamma Elektromagnetische golven (EM) groot klein
ntgen EM groot klein
-
,Uit de Cathode Ray Tube ontstond een toen nog onbekende straling; X-ray. Dit is een vorm
van elektromagnetische straling, waarbij de energie de constante van Planck
Gamma-straling bevat de hoogste frequentie en is daarom ook het meest gevaarlijk. Er geldt,
hoe hoger de frequentie (hoe kleiner de golflengte), hoe meer energie.
Een atoom is als geheel neutraal geladen, waardoor er zich in het atoom zowel positief als
negatief geladen deeltjes bevinden (Plum Pudding Model). Als er zich een positief geladen
kern in een atoom bevindt, een proton, zal dit zorgen voor afstoting van positief geladen
atomen. Atomen met een gelijke lading stoten elkaar namelijk af. Later is er ontdekt dat er
zich in de kern ook neutraal geladen deeltjes bevinden, neutronen. De neutronen bepalen de
massa van een atoom. Als een atoom neutraal geladen is, zijn er evenveel protonen als
elektronen.
2.3: Atomic Number, Mass Number and Isotopes
Van een aantal elementen bestaan isotopen. Het aantal protonen is altijd gelijk, maar het
aantal neutronen varieert. Een element wordt als volgt geschreven:
A (massagetal) = aantal protonen + neutronen
Z (atoomnummer) = aantal protonen
X = symbool van een element
Isotopen: Atomen met hetzelfde atoomnummer, maar een verschillend massagetal.
De atoommassa is de massa van een atoom in atomix mass units (amu). Hierbij neemt je de
gemiddelde massa van de reactie. Met behulp van massaspectrometer kan de verhouding van
isotopen worden bepaald. Daarnaast kan er onderscheidt worden gemaakt tussen
verschillende elementen, bijvoorbeeld chloor en broom. De massa van een element wordt
weergegeven in m/z.
2.4: The Periodic Table
Alle atomen zijn systematisch geplaatst, gerangschikt op hun atoomnummer (aantal
protonen). Alle elementen die in een groep zijn hebben vergelijkbare chemische
eigenschappen.
Metalen: goede geleider van warmte en elektriciteit
- alkalimetalen
- alkaline aard metalen
- overgangsmetalen
- hoofdgroepmetalen
Niet metaal: slechte geleider van warmte en elektriciteit
Metalloïde: eigenschappen die zich tussen de metalen en niet-metalen bevinden
Halogenen: sterkste oxidatoren
Edelgassen : reageren niet of nauwelijks
, 2.5: The Atomic Mass Scale and Average Atomic Mass
De atoommassa is de massa van een atoom in atomix mass units (amu). Hierbij neemt je de
gemiddelde massa van de reactie. Met behulp van massaspectrometer kan de verhouding van
isotopen worden bepaald. Daarnaast kan er onderscheidt worden gemaakt tussen
verschillende elementen, bijvoorbeeld chloor en broom. De massa van een element wordt
weergegeven in m/z.
2.6: Molecules and Molecular Compounds
Diatomische moleculen bestaan uit twee moleculen. Deze moleculen kunnen homonucleair
(H2, N2) zijn of heteronucleair (CO, NO). De meeste moleculen bevatten echter meer dan
twee atomen, waardoor ze polyatomisch zijn. De binding tussen een di-atoom is een
covalente binding. Een binding dus een cation en een anion wordt een ionische binding
genoemd.
Empirische formule: verhouding van verschillende atomen binnen een moleculen. Bij h20 is
deze bijvoorbeeld gelijk aan de molecuulformule. Voor waterstofperoxide H202 is de
empirische formule HO. De empirische formule geeft niet het daadwerkelijke aantal atomen
in een molecuul weer.
Molecuul- en chemische formule: De molecuulformule geeft exact het aantal atomen van
elk element in een molecuul. Het subscript geeft dit aantal aan.
Structuurformules (2D en 3D): De structuurformule geeft niet alleen de compositie van een
element, maar ook de rangschikking van de atomen binnen het molecuul.
Anorganische verbindingen bevatten geen koolstof. Organische verbindingen echter wel.
2.7 Ions and Ionic Compounds
Het aantal protonen in een kern blijft hetzelfde tijdens een chemische reactie, dit geldt echter
niet voor protonen, waardoor ionen worden ontstaan. Een ion is een atoom dat een netto
positieve of negatieve lading heeft. De ionen zorgen voor een ionische verbindingen die
wordt veroorzaakt door sterke electrostatische verbindingen. De ionische bindingen is de
sterkste binding. Deze binding wordt vaak gevormd tussen metalen en niet-metalen.
