CHEMIE
DEEL 1: ALGEMENE CHEMIE
HOOFDSTUK 1: ATOMEN EN IONVORMING
1.1 de structurele basis v materie
Een chemisch element of atoomsoort is een chemische stof die niet kan worden afgebroken in een
meer eenvoudige chemische stof die nog stabiel is bij gewone druk en temperatuur.
De structurele basiseenheid van een element is het atoom.
Zuiver bestanddeel: alle deeltjes die erin voorkomen identiek
bestaan uit elementen of uit chemische verbindingen
Mengsel: verschillende elementen of chemische verbindingen naast elkaar
Element: bestaat uit identieke atomen
voor beperkt # elementen komen atomen komen enkel voor onder diatomische vorm
→ H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , I2 , Br2
Chemische verbinding: bestaat uit identieke deeltjes die elk uit welbepaalde combinatie v atomen v
verschillende elementen bestaan
samengehouden door chemische bindingen
verbinding weergegeven door chemische formule
1.2 veranderingen in materie
Wanneer een zuivere stof een fysische verandering ondergaat, verandert de samenstelling v deeltjes
NIET.
→ bv: overgangen tussen verschillende aggregatietoestanden
smelten, koken, verdampen ➔ vormveranderingen
→ gepaard met energiewijzigingen
Wanneer een zuivere stof een chemische verandering ondergaat, verandert de samenstelling v deeltjes
→ resultaat v chemische reactie
→ identieke deeltjes v chemische verbindingen ondergaan reorganisatie
→ resultaat: vorming v nieuwe chemische verbindingen
→ reactie kan energie vereisen, er kan ook energie vrijkomen
Kinetische energie: beweging
½ mv2
som v kinetische E = botsingsenergie
,Potentiële energie: plaats/positie in krachtveld
Wet v behoud v energie: totale energie → constante = som v Ekin en Epot
Epot en Ekin → in elkaar omzetbaar
Elektrostatische interactie & elektrostatische energie:
gelijkgeladen deeltjes stoten elkaar af
tegengesteld geladen deeltjes trekken elkaar aan
wet v Coulomb: aantrekkingsenergie E ~ q1q2 / r
met q = ladingen en r = afstanden tss geladen deeltjes
bij tegengesteld geladen deeltjes die elkaar naderen treedt aantrekking op
→ verandering in elektrostatische Epot steeds negatief
→ ▲PE < 0 ➔ energiewinst
het van elkaar verwijderen v tegengestelde geladen deeltjes vereist energie
→ ▲PE > 0 ➔ energiekost
daling in PE gepaard met stabiliteitsverhoging
Bindingsenergie en chemische energie:
chemische verbindingen: dragers v energie
→ laten toe energie te ‘bewaren’, te ‘transporteren’ en vrij te stellen
chemische energie: type Epot vastgelegd in chemische verbindingen
Temperatuur en kinetische energie:
beweging bepaald door temperatuur v omgeving
hogere temp → hogere Ekin
1.3 het concept ‘atoom’
John Dalton: vader vd atoomtheorie
massa v atomen varieert v element tot element
Periodieke Tabel vd elementen
‘Hoe komt het dat atomen v verschillende elementen verschillend zijn?’
moderne atoomtheorie:
1.4 de interne bouw v atomen
1.4.1 het nucleair atoommodel
,Atomen bevatten subatomaire deeltjes: positief geladen proton p+
negatief geladen elektron e-
ongeladen neutron n
→ protonen en neutronen bestaan uit nog kleinere deeltjes = quarks
Ame = atoommassa-eenheid = 1/12 v absolute massa v C-atoom met 6p+, 6n en 6e- = 1.6726 x 10-27 kg
Ladingseenheid = 1.602 x 10-19 Coulomb
Proton en neutron ➔ massadragende deeltjes ve atoom
Nucleair atoommodel = model v Rutherford
Atoomkern = nucleus: alle massa → p+ en n
positief geladen
grote dichtheid
e in ruimte rond kern ➔ extranucleair aanwezig
-
atoom bestaat vooral uit lege ruimte
Verschillende atomen of elementen gedragen zich verschillend door:
→ #p+ en #e-
→ ruimtelijke schikking v e-
1.4.2 atomen v verschillende elementen hebben verschillen #p +
Relatieve atoommassa A (in ame) = #p+ + #n
Atoomnummer Z = #p+ → bepaalt identiteit v atoom en v element
→ A – Z = #n
Atomen zijn elektrisch neutrale deeltjes ➔ geen nettolading (=0)
→ bewegen niet in elektrisch veld
→ #p+ = #e-
1.4.3 isotopen: atomen met zelfde #p+ en verschillend #n
1 element kan bestaan uit verschillende isotopen
Isotopen: atoomsoorten die tot zelfde element behoren
verschillen enkel in #n
zelfde #p+ en #e-
zelfde Z
verschillende A
Ongeveer 2/3 vd stabiele elementen komen voor onder vorm v meerdere isotopen
A ve element = gemiddelde A vd isotopen vh element
→ rekening houden met relatieve mate v voorkomen v elk isotoop ➔ isotopische verhouding
→ bv: Cl (Z=17): 25% A=37
, 75% A=35
➔ (0,25 x 37 ame) + (0,75 x 35 ame) = 35,5 ame
1.5 de periodieke tabel/systeem vd elementen
Meyer & Mendelieev
118 elementen
bepaalde elementen vertonen gelijkaardige eigenschappen → bestudeerd als groep
Opbouw: horizontale rijen = perioden
verticale kolommen = groepen
van laag naar hoog atoomnummer Z
elke groep is verzameling v elementen met gelijkaardige eigenschappen
groepen genummerd:
→ groep 1 (IA): alkalimetalen ➔ 1 val. e-
→ groep 2 (IIA): aardalkalimetalen ➔ 2 val. e-
→ groep 14 (IVA): koolstofgroep ➔ 4 val. e-
→ groep 15 (VA): stikstofgroep ➔ 5 val. e-
→ groep 16 (VIA): zuurstofgroep ➔ 6 val. e-
→ groep 17 (VIIA): halogenen ➔ 7 val. e-
→ groep 18 (VIIIA): edelgassen ➔ 8 val. e-
→ A-groepen: 1-2 (IA-IIA) & 13-18 (IIIA-VIIIA) ➔ representatieve groepen/elementen
→ B-groepen: 3-12 ➔ transitiemetalen
metalen: links vd trapvormige lijn
→ alkalimetalen (groep 1 BEHALVE H), aardalkalimetalen, transitiemetalen, #elementen
uit groepen 13-15
→ geleiden elektrische stroom en warmte
→ smeedbaar, blinkend uitzicht
metalloïden: elementen bij trapvormige lijn
= metaalachtige elementen ➔ (B), Si, Ge, As, Sb, Te, (Po)
niet-metalen: rechts v metalloïden
→ H + elementen uit groepen 13-18
Positie v element in PSE verschaft onmiddellijk info!
→ bv metalen en niet-metalen vertonen heel verschillende chemische reactiviteit
1.6 v schillen nr orbitalen & nr elektronenconfiguratie v atomen
1.6.1 energieniveaus en orbitalen, valentie-elektronen
e- bezit energie waarvan waarde overeenkomt met gemiddelde afstand tot kern
e- aangetrokken door positief geladen kern ➔ Epot
e- zijn in beweging ➔ bewegingsenergie ➔ Ekin
e- kunnen niet zomaar elke energiewaarde aannemen ➔ enkel veelvouden ve welbepaalde energiewaarde
gekwantiseerd atoommodel = Bohr-model:
→ atoom voorgesteld als zonnestelsel
→ e- bewegen in 7 schillen rond kern ➔ K, L, M, N, O, P, Q
→ energieniveau dichts bij kern = laagste energieniveau → energie meest negatief
→ valentieschil = buitenste schil, hoogste energieniveau, met valentie-elektronen
→ e- op oneindige afstand v kern: E = 0
DEEL 1: ALGEMENE CHEMIE
HOOFDSTUK 1: ATOMEN EN IONVORMING
1.1 de structurele basis v materie
Een chemisch element of atoomsoort is een chemische stof die niet kan worden afgebroken in een
meer eenvoudige chemische stof die nog stabiel is bij gewone druk en temperatuur.
De structurele basiseenheid van een element is het atoom.
Zuiver bestanddeel: alle deeltjes die erin voorkomen identiek
bestaan uit elementen of uit chemische verbindingen
Mengsel: verschillende elementen of chemische verbindingen naast elkaar
Element: bestaat uit identieke atomen
voor beperkt # elementen komen atomen komen enkel voor onder diatomische vorm
→ H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , I2 , Br2
Chemische verbinding: bestaat uit identieke deeltjes die elk uit welbepaalde combinatie v atomen v
verschillende elementen bestaan
samengehouden door chemische bindingen
verbinding weergegeven door chemische formule
1.2 veranderingen in materie
Wanneer een zuivere stof een fysische verandering ondergaat, verandert de samenstelling v deeltjes
NIET.
→ bv: overgangen tussen verschillende aggregatietoestanden
smelten, koken, verdampen ➔ vormveranderingen
→ gepaard met energiewijzigingen
Wanneer een zuivere stof een chemische verandering ondergaat, verandert de samenstelling v deeltjes
→ resultaat v chemische reactie
→ identieke deeltjes v chemische verbindingen ondergaan reorganisatie
→ resultaat: vorming v nieuwe chemische verbindingen
→ reactie kan energie vereisen, er kan ook energie vrijkomen
Kinetische energie: beweging
½ mv2
som v kinetische E = botsingsenergie
,Potentiële energie: plaats/positie in krachtveld
Wet v behoud v energie: totale energie → constante = som v Ekin en Epot
Epot en Ekin → in elkaar omzetbaar
Elektrostatische interactie & elektrostatische energie:
gelijkgeladen deeltjes stoten elkaar af
tegengesteld geladen deeltjes trekken elkaar aan
wet v Coulomb: aantrekkingsenergie E ~ q1q2 / r
met q = ladingen en r = afstanden tss geladen deeltjes
bij tegengesteld geladen deeltjes die elkaar naderen treedt aantrekking op
→ verandering in elektrostatische Epot steeds negatief
→ ▲PE < 0 ➔ energiewinst
het van elkaar verwijderen v tegengestelde geladen deeltjes vereist energie
→ ▲PE > 0 ➔ energiekost
daling in PE gepaard met stabiliteitsverhoging
Bindingsenergie en chemische energie:
chemische verbindingen: dragers v energie
→ laten toe energie te ‘bewaren’, te ‘transporteren’ en vrij te stellen
chemische energie: type Epot vastgelegd in chemische verbindingen
Temperatuur en kinetische energie:
beweging bepaald door temperatuur v omgeving
hogere temp → hogere Ekin
1.3 het concept ‘atoom’
John Dalton: vader vd atoomtheorie
massa v atomen varieert v element tot element
Periodieke Tabel vd elementen
‘Hoe komt het dat atomen v verschillende elementen verschillend zijn?’
moderne atoomtheorie:
1.4 de interne bouw v atomen
1.4.1 het nucleair atoommodel
,Atomen bevatten subatomaire deeltjes: positief geladen proton p+
negatief geladen elektron e-
ongeladen neutron n
→ protonen en neutronen bestaan uit nog kleinere deeltjes = quarks
Ame = atoommassa-eenheid = 1/12 v absolute massa v C-atoom met 6p+, 6n en 6e- = 1.6726 x 10-27 kg
Ladingseenheid = 1.602 x 10-19 Coulomb
Proton en neutron ➔ massadragende deeltjes ve atoom
Nucleair atoommodel = model v Rutherford
Atoomkern = nucleus: alle massa → p+ en n
positief geladen
grote dichtheid
e in ruimte rond kern ➔ extranucleair aanwezig
-
atoom bestaat vooral uit lege ruimte
Verschillende atomen of elementen gedragen zich verschillend door:
→ #p+ en #e-
→ ruimtelijke schikking v e-
1.4.2 atomen v verschillende elementen hebben verschillen #p +
Relatieve atoommassa A (in ame) = #p+ + #n
Atoomnummer Z = #p+ → bepaalt identiteit v atoom en v element
→ A – Z = #n
Atomen zijn elektrisch neutrale deeltjes ➔ geen nettolading (=0)
→ bewegen niet in elektrisch veld
→ #p+ = #e-
1.4.3 isotopen: atomen met zelfde #p+ en verschillend #n
1 element kan bestaan uit verschillende isotopen
Isotopen: atoomsoorten die tot zelfde element behoren
verschillen enkel in #n
zelfde #p+ en #e-
zelfde Z
verschillende A
Ongeveer 2/3 vd stabiele elementen komen voor onder vorm v meerdere isotopen
A ve element = gemiddelde A vd isotopen vh element
→ rekening houden met relatieve mate v voorkomen v elk isotoop ➔ isotopische verhouding
→ bv: Cl (Z=17): 25% A=37
, 75% A=35
➔ (0,25 x 37 ame) + (0,75 x 35 ame) = 35,5 ame
1.5 de periodieke tabel/systeem vd elementen
Meyer & Mendelieev
118 elementen
bepaalde elementen vertonen gelijkaardige eigenschappen → bestudeerd als groep
Opbouw: horizontale rijen = perioden
verticale kolommen = groepen
van laag naar hoog atoomnummer Z
elke groep is verzameling v elementen met gelijkaardige eigenschappen
groepen genummerd:
→ groep 1 (IA): alkalimetalen ➔ 1 val. e-
→ groep 2 (IIA): aardalkalimetalen ➔ 2 val. e-
→ groep 14 (IVA): koolstofgroep ➔ 4 val. e-
→ groep 15 (VA): stikstofgroep ➔ 5 val. e-
→ groep 16 (VIA): zuurstofgroep ➔ 6 val. e-
→ groep 17 (VIIA): halogenen ➔ 7 val. e-
→ groep 18 (VIIIA): edelgassen ➔ 8 val. e-
→ A-groepen: 1-2 (IA-IIA) & 13-18 (IIIA-VIIIA) ➔ representatieve groepen/elementen
→ B-groepen: 3-12 ➔ transitiemetalen
metalen: links vd trapvormige lijn
→ alkalimetalen (groep 1 BEHALVE H), aardalkalimetalen, transitiemetalen, #elementen
uit groepen 13-15
→ geleiden elektrische stroom en warmte
→ smeedbaar, blinkend uitzicht
metalloïden: elementen bij trapvormige lijn
= metaalachtige elementen ➔ (B), Si, Ge, As, Sb, Te, (Po)
niet-metalen: rechts v metalloïden
→ H + elementen uit groepen 13-18
Positie v element in PSE verschaft onmiddellijk info!
→ bv metalen en niet-metalen vertonen heel verschillende chemische reactiviteit
1.6 v schillen nr orbitalen & nr elektronenconfiguratie v atomen
1.6.1 energieniveaus en orbitalen, valentie-elektronen
e- bezit energie waarvan waarde overeenkomt met gemiddelde afstand tot kern
e- aangetrokken door positief geladen kern ➔ Epot
e- zijn in beweging ➔ bewegingsenergie ➔ Ekin
e- kunnen niet zomaar elke energiewaarde aannemen ➔ enkel veelvouden ve welbepaalde energiewaarde
gekwantiseerd atoommodel = Bohr-model:
→ atoom voorgesteld als zonnestelsel
→ e- bewegen in 7 schillen rond kern ➔ K, L, M, N, O, P, Q
→ energieniveau dichts bij kern = laagste energieniveau → energie meest negatief
→ valentieschil = buitenste schil, hoogste energieniveau, met valentie-elektronen
→ e- op oneindige afstand v kern: E = 0
