H2: Atoms and Molecules
Concept 2.1: Matter consists of chemical elements in pure form and in
combination called compounds
Elements and Compounds:
Een chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende elementen in vaste
verbindingen. 20 – 25% van de bestaande elementen zijn noodzakelijk voor levende
organismen -> essentiële elementen. 96% van een organisme bestaat uit O, C, H of N. De
overige 4% bestaat uit “trace elements”
Concept 2.2: An elements properties depend on the structure of its atoms
Atomen:
Atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. Massagetal = protonen +
neutronen. Atoomnummer = protonen.
Isotopen
Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen, maar een ander aantal neutronen (= ander
massagetal)
Onstabiele isotopen zijn radioactief. Vervalsnelheid wordt uitgedrukt in halfwaardetijd
(hoelang duurt het voordat de helft over is).
Bèta verval: n splits in een e en p, e verlaat het element, één p meer, dus massagetal ->
blijft, atoomnummer -> omhoog.
Toepassingen:
- Radioactieve tracers
- Radiometrische datering
Omdat ze kunnen worden gebruikt als tracers om bepaalde atomen en moleculen te volgen
via metabole routes.
Omdat ze in zeer kleine hoeveelheden detecteerbaar zijn, kunnen enkele gelabelde
moleculen door het lichaam van een organisme worden getraceerd om te zien hoe ze
worden gebruikt.
Electron Orbitals
Valentie elektronen: elektronen in de
buitenste schil
Elementen met dezelfde verdeling valentie
elektronen hebben meestal vergelijkbare
eigenschappen (bijv. edelgassen).
Een orbitaal is de ruimte waarin een elektron
90% van de tijd is.
,Concept 2.3: The formation and function of molecules and ionic compounds
depend on chemical bonding between atoms
Bindingen:
Covalente bindingen (BrINClHOF): Elektronen delen, bijvoorbeeld H2O, NH3 of CH4
De elektronegativiteit van het atoom zorgt voor een polaire binding. Over het algemeen,
rechts en naar boven in het PS zorgt voor een hogere elektronegativiteit.
Non polair: verschil < 0,5
Ion binding: zouten -> metaal met een molecuul
Zwakke chemische interacties:
H-bruggen (FON)
VdW-bruggen: erg zwak
Molecuulvorm en functie:
Vorm bepaald functie, vorm bepaald interactie.
H3: The Chemistry of Water
Concept 3.1: Polar covalent bonds in water molecules result in hydrogen
bonding
Polariteit water:
Water is een polair molecuul -> lading is ongelijk verdeeld -> vormen H-bruggen.
H-bruggen:
- Zwak
- Kortdurend
- Wisselende contacten
Cellen zijn omgeven door water, waarmee ze grotendeels gevuld zijn. Dat heeft als gevolg:
- Afvalproducten geproduceerd door cel metabolisme kunnen gemakkelijk worden
verwijderd.
- De temperatuur van levende wezens heeft de neiging relatief langzaam te
veranderen.
- Een verscheidenheid aan voedingsmoleculen is gemakkelijk verkrijgbaar als opgeloste
stoffen.
Concept 3.2: Four emergent properties of water contribute to Earth’s
suitability for life
Cohesie eigenschappen van water:
H-bruggen leiden tot cohesie.
Aantrekking tussen verschillende stoffen leidt tot adhesie (bijv. water en glas)
,Temperatuur en thermische energie:
Thermische energie is de kinetische energie van moleculen (trillingen)
Water is in staat grote hoeveelheden energie te absorberen
- Water heeft een hoge specifieke warmte
o Dit drukken we uit in calorieën (1 calorie = energie nodig om 1 gram water, 1
graag warmer te maken)
- Water werkt als buffer (door H-bruggen)
o Hitte absorberen: H-brug breken
o Hitte afgeven: H-brug vormen
- Water heeft ook een hoge verdampingswarmte (energie nodig om 1 gram vloeistof
in gas om te zetten)
- ‘Evaporative cooling’ vloeistof verdampt, achterblijvende vloeistof koelt af
Uitzetting bij bevriezing:
Dichtheid van ijs is lager dan water, hierom drijft ijs.
Oplosmiddel:
Water is een uitstekend oplosmiddel:
- Water is polair
- Voor ionen en polaire moleculen (of grote moleculen met die regio’s)
Concept 3.3: Acidic and basic conditions affect living organisms
Water en PH:
2 H2O <-> H3O+ + OH-
[OH-][H+] = 10-14 >> [10-7][ 10-7] = 10-14
pH = -log ([H+])
Erg belangrijk voor de enzym regulatie
Sterke zuren: aflopende reactie
Zwakke zuren: evenwichtsreacties
Buffers:
Een bufferoplossing bestaat uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base
, H4: Carbon: The Basis of Molecular Diversity
Concept 4.2: Carbon atoms can form diverse molecules by bonding to four
other atoms
Isomeren:
Isomeren: zelfde molecuulformule, andere structuurformule
Enantiomeren: belangrijk voor medicijnen, meestal is er maar
1 die werkt
Concept 4.3: A few chemical groups are key to
molecular function
Zie tabel
Concept 2.1: Matter consists of chemical elements in pure form and in
combination called compounds
Elements and Compounds:
Een chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende elementen in vaste
verbindingen. 20 – 25% van de bestaande elementen zijn noodzakelijk voor levende
organismen -> essentiële elementen. 96% van een organisme bestaat uit O, C, H of N. De
overige 4% bestaat uit “trace elements”
Concept 2.2: An elements properties depend on the structure of its atoms
Atomen:
Atomen bestaan uit protonen, neutronen en elektronen. Massagetal = protonen +
neutronen. Atoomnummer = protonen.
Isotopen
Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen, maar een ander aantal neutronen (= ander
massagetal)
Onstabiele isotopen zijn radioactief. Vervalsnelheid wordt uitgedrukt in halfwaardetijd
(hoelang duurt het voordat de helft over is).
Bèta verval: n splits in een e en p, e verlaat het element, één p meer, dus massagetal ->
blijft, atoomnummer -> omhoog.
Toepassingen:
- Radioactieve tracers
- Radiometrische datering
Omdat ze kunnen worden gebruikt als tracers om bepaalde atomen en moleculen te volgen
via metabole routes.
Omdat ze in zeer kleine hoeveelheden detecteerbaar zijn, kunnen enkele gelabelde
moleculen door het lichaam van een organisme worden getraceerd om te zien hoe ze
worden gebruikt.
Electron Orbitals
Valentie elektronen: elektronen in de
buitenste schil
Elementen met dezelfde verdeling valentie
elektronen hebben meestal vergelijkbare
eigenschappen (bijv. edelgassen).
Een orbitaal is de ruimte waarin een elektron
90% van de tijd is.
,Concept 2.3: The formation and function of molecules and ionic compounds
depend on chemical bonding between atoms
Bindingen:
Covalente bindingen (BrINClHOF): Elektronen delen, bijvoorbeeld H2O, NH3 of CH4
De elektronegativiteit van het atoom zorgt voor een polaire binding. Over het algemeen,
rechts en naar boven in het PS zorgt voor een hogere elektronegativiteit.
Non polair: verschil < 0,5
Ion binding: zouten -> metaal met een molecuul
Zwakke chemische interacties:
H-bruggen (FON)
VdW-bruggen: erg zwak
Molecuulvorm en functie:
Vorm bepaald functie, vorm bepaald interactie.
H3: The Chemistry of Water
Concept 3.1: Polar covalent bonds in water molecules result in hydrogen
bonding
Polariteit water:
Water is een polair molecuul -> lading is ongelijk verdeeld -> vormen H-bruggen.
H-bruggen:
- Zwak
- Kortdurend
- Wisselende contacten
Cellen zijn omgeven door water, waarmee ze grotendeels gevuld zijn. Dat heeft als gevolg:
- Afvalproducten geproduceerd door cel metabolisme kunnen gemakkelijk worden
verwijderd.
- De temperatuur van levende wezens heeft de neiging relatief langzaam te
veranderen.
- Een verscheidenheid aan voedingsmoleculen is gemakkelijk verkrijgbaar als opgeloste
stoffen.
Concept 3.2: Four emergent properties of water contribute to Earth’s
suitability for life
Cohesie eigenschappen van water:
H-bruggen leiden tot cohesie.
Aantrekking tussen verschillende stoffen leidt tot adhesie (bijv. water en glas)
,Temperatuur en thermische energie:
Thermische energie is de kinetische energie van moleculen (trillingen)
Water is in staat grote hoeveelheden energie te absorberen
- Water heeft een hoge specifieke warmte
o Dit drukken we uit in calorieën (1 calorie = energie nodig om 1 gram water, 1
graag warmer te maken)
- Water werkt als buffer (door H-bruggen)
o Hitte absorberen: H-brug breken
o Hitte afgeven: H-brug vormen
- Water heeft ook een hoge verdampingswarmte (energie nodig om 1 gram vloeistof
in gas om te zetten)
- ‘Evaporative cooling’ vloeistof verdampt, achterblijvende vloeistof koelt af
Uitzetting bij bevriezing:
Dichtheid van ijs is lager dan water, hierom drijft ijs.
Oplosmiddel:
Water is een uitstekend oplosmiddel:
- Water is polair
- Voor ionen en polaire moleculen (of grote moleculen met die regio’s)
Concept 3.3: Acidic and basic conditions affect living organisms
Water en PH:
2 H2O <-> H3O+ + OH-
[OH-][H+] = 10-14 >> [10-7][ 10-7] = 10-14
pH = -log ([H+])
Erg belangrijk voor de enzym regulatie
Sterke zuren: aflopende reactie
Zwakke zuren: evenwichtsreacties
Buffers:
Een bufferoplossing bestaat uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base
, H4: Carbon: The Basis of Molecular Diversity
Concept 4.2: Carbon atoms can form diverse molecules by bonding to four
other atoms
Isomeren:
Isomeren: zelfde molecuulformule, andere structuurformule
Enantiomeren: belangrijk voor medicijnen, meestal is er maar
1 die werkt
Concept 4.3: A few chemical groups are key to
molecular function
Zie tabel
