Samenvatting General, Organic, and Bio, ISBN: BCT (B02BCT)

BCT samenvatting

WC01

Een atoom is een heel klein bouwsteentje van materie. Een atoom is samengesteld uit drie primaire
deeltjes: het proton, het neutron en het elektron. We beschouwen het atoom als samengesteld uit
twee verschillende gebieden.

1. De kern is klein, dicht en positief geladen centrum van het atoom. De kern bestaat uit
positief geladen protonen en ongeladen neutronen.
2. Rondom de kern zit een elektronenwolk, waarin elektronen zich bevinden. Elektronen zijn
negatief geladen en hebben een zeer lage massa in vergelijking met de protonen en de
neutronen.

Het aantal protonen bepaalt welk atoom het is. Wanneer het aantal protonen gelijk is aan het aantal
elektronen, is het atoom neutraal omdat de ladingen in evenwicht zijn.

Het atoomnummer is gelijk aan het aantal protonen in het atoom. Het massagetal is gelijk aan de
som van het aantal protonen en neutronen. Isotopen zijn atomen van hetzelfde element met
verschillende massa’s omdat ze verschillende aantallen neutronen bevatten.

Orbitaal is een specifiek gebied van een subniveau dat maximaal twee elektronen bevat. Het volume
vertegenwoordigt een gebied waar de kans groot is om elektronen met vergelijkbare energie te
vinden. Deze kans neemt af naarmate we het buitenste gebied van het atoom naderen. De kern
bevindt zich in het midden van de s-orbitaal. Op dat moment is de kans om het elektron te vinden
nul; elektronen kunnen niet in de kern blijven. Er kan slecht één s-orbitaal worden gevonden op elk
n-niveau. Per subschil zijn verschillende orbitals mogelijk, afhankelijk van hun oriëntatie langs de x,y
en z-assen. Elk heeft dezelfde vorm en die vorm lijkt veel op een halter ; deze drie orbitalen
verschillen alleen in de richting waarin ze zich uitstrekken in de
ruimte.

 S sublevel capaciteiten voor 2 elektronen
 P sublevel capaciteiten voor 6 elektronen
 D sublevel capaciteiten voor 10 elektronen
 F sublevel



De elektronenconfiguratie beschrijft de rangschikking van de elektronen in atomen. Elektronen
kunnen alleen in bepaalde banen rondom de kern voorkomen. De hoofdbaan, ook wel de hoofdschil
(K) genoemd, wordt aangeduid met de n en bepaalt de energie van het elektron. Hoe groter de
waarde van n, hoe groter de gemiddelde afstand van een elektron in dat niveau tot de kern. Per
hoofdschil zijn er verschillende subschillen mogelijk die met de letters s,p,d en f worden aangeduid.
De orbitalen worden opgevuld door elektronen één voor één toe te voegen, waarbij de regels van
Pauli en Hund gelden :

 Pauli; een obital kan door maximaal twee elektronen worden bezet waarbij de twee
elektronen een tegengestelde spin hebben (spin up/down)
 Hund; wanneer meerdere elektronen verdeeld kunnen worden over meerdere orbitalen,
wordt dit zodanig gedaan dat zoveel mogelijk elektronen spin up hebben.

,Hiernaast is een afbeelding van het Aufbau principe weergegeven.

De elektronen die zich in de buitenste, gedeeltelijk gevulde hoofdschil
(=valentieschil) bevinden. Deze elektronen zijn belangrijk omdat zij de
reactiviteit en de chemie van het atoom/ion bepalen.



Atoomgrootte
De grootte van het atoom wordt door twee factoren bepaald. Ons model
van het atoom een kleine bol is waarvan de straal wordt bepaald door de
afstand tussen het centrum van de kern en de grens van de gebied waar
de valentie-elektronen voorkomen.

 Het energieniveau (n-niveau) waarin de buitenste elektronen
worden gevonden, neemt toe naarmate we een groep naar
beneden gaan. De grootte van atomen zou dus van boven naar
beneden in het periodiek systeem moeten toenemen als we
opeenvolgende energieniveaus van de atomen vullen met
elektronen.
 Gedurende een periode, als de grootte van de positieve lading van de kern toeneemt, neemt
de aantrekkingskracht op de valentie-elektronen van het atoom toe. Daarom neemt de
atoomgrootte in het periodiek systeem van links naar rechts af.



Iongrootte
Positieve ionen (kationen) zijn kleiner dan hun oorspronkelijke atomen. Het kation heeft meer
protonen dan elektronen. De afname van het aantal elektronen trekt de overblijvende elektronen
dichter bij de kern, waardoor de straal kleiner wordt.

Negatieve ionen (anionen) zijn groter dan hun oorspronkelijke atomen. Het anion heeft meer
elektronen dan protonen. Door de overmatige negatieve lading wordt de trekkracht op elk
afzonderlijk elektron verminderd. De elektronen worden minder strak vastgehouden, wat lijdt tot
een grotere anionstraal in tegenstelling tot het neutrale atoom.



Ionisatie-energie
De energie die nodig is om een elektron uit een geïsoleerd atoom te verwijderen, is de ionisatie
energie. De grootte van de ionisatie-energie moet overeenkomen met de sterkte van de
aantrekkingskracht tussen de kern en het buitenste elektron.

 Als je een groep afleest, neemt de ionisatie-energie af omdat het atoom groter wordt. Het
buitenste elektron bevindt zich steeds verder van de kernlading en is daarom gemakkelijker
te verwijderen.
 Over een periode afgelezen, neemt de atoomgrootte af omdat de buitenste elektronen
dichter bij de kern zijn, steviger worden vastgehouden en moeilijker te verwijderen zijn.
Daarom neemt de ionisatie-energie toe.

Ook zijn de ionisatie-energieën het hoogst voor de edelgassen.

, Elektronaffiniteit
De energieverandering wanneer één elektron wordt toegevoegd aan een atoom in de
elektronenaffiniteit. Een grote elektronenaffiniteit, wat betekent dat er veel energie vrijkomt, geeft
aan dat het atoom stabieler wordt naarmate het een negatief ion wordt.

 Elektronaffiniteit nemen over het algemeen af naar beneden in een groep.
 Elektronaffiniteit nemen over het algemeen toe over een periode.



Ionische binding omvat een overdracht van een of meer elektronen van het ene atoom naar het
andere. Ionen van tegengestelde lading trekken elkaar aan en deze aantrekkingskracht is de essentie
van de ionische binding. De elektronische kracht is vrij sterk en houdt de ionen bij elkaar als een
ionenpaar.

 Metalen hebben de neiging om kationen te vormen omdat ze lage ionisatie-energieën en
lage elektronenaffiniteiten hebben.
 Niet-metalen hebben de neiging anionen te vormen omdat ze hoge ionisatie-energieën en
hoge elektronenaffiniteiten hebben.
 Ionen worden gevormd door de overdracht van elektronen.
 Reacties tussen metalen en niet-metalen hebben de neiging om ionische verbindingen te
vormen.

Covalente binding atomen hebben een of meer gemeenschappelijke elektronenparen. Covalente
verbindingen zijn typische verzamelingen van moleculen. Moleculen zijn neutrale soorten die
bestaan uit twee of meer atomen die zijn verbonden door covalente bindingen. Bindingen tussen
koolstof en een ander atoom zijn bijna altijd covalente bindingen.

HF binding tussen waterstof en fluoratomen zijn niet gelijk verdeeld; de elektronen brengen meer
tijd door in de buurt van het fluoratoom. Deze ongelijke verdeling resulteert in een polaire covalente
binding. Het uiteinde van de binding (in dit geval F-atoom) is meer elektronenrijk, dus negatiever. Het
uiteinde van de binding (in dit geval het H-atoom) is minder elektronenrijk, dus positiever. Elementen
waarvan de atomen sterk elektronen aantrekken, worden beschreven als elektronegatieve
elementen.



Elektronegativiteit is een maat voor het vermogen van een atoom om elektonen in een chemische
binding aan te trekken. Elementen met een hoge EN hebben een groter vermogen om elektronen
aan te trekken dan elementen met een lage EN. Als we de covalente binding zien als een competitie
om elektronen tussen twee positieve centra, is het verschil in EN, ΔEN, dat de mate van polariteit
bepaald.