HC 1-2 Atoom en molecuulopbouw
Wat is organische chemie? Alles wat met koolstofchemie te maken heeft, noemen we
organische chemie.
Oorspronkelijk:
Organische verbindingen zijn afkomstig van levende zaken
Bijzondere kracht: de essentie van leven (terwijl anorganische verbindingen
afkomstig zijn van mineralen)
Na 1800: organische verbindingen zijn verbindingen die koolstof
In het oude model kan precies worden aangegeven waar een bepaald elektron zich
bevindt, in het nieuwe model moeten we de plaats waar een elektron zich bevindt
omschrijven als een ruimte met de hoogste waarschijnlijkheid om een
ladingsdichtheid ter grootte van die van een elektron te vinden. De orbits zijn niet
meer scherp afgebakend, maar in de ruimte uitgedijd tot orbitals.
Atoom is het kleinste eenheid van een stof. Het bestaat uit de kern en elektronen,
dus wel deelbaar. In de positief geladen kern zit massa en heeft dus een hoge
dichtheid: neutronen en protonen. Elektronen vormen de ruimte en maken het groot.
Atoomnummer is het aantal protonen, maar is NIET hetzelfde als massagetal.
Massagetal is aantal protonen en neutronen bij elkaar opgeteld. Massagetal is niet
hetzelfde voor elke atoomsoort. Er zijn namelijk verschillende isotopen.
Isotopen: aantal protonen is gelijk en aantal neutronen anders. Dus koolstof heeft
massagetal van 12. Maar het kan ook 13 of 14 zijn isotoop, hier zit een extra
neutron in.
Atoomgewicht: gemiddelde van een atoom.
Molecuulgewicht: gemiddelde van een molecuul
Elektronen zijn deeltjes in een vaste baan. Maar vanaf 1924 ook golfkarakter:
quantum mechanica.
Orbital is in feite een ruimte en hierin zit dit elektron. 99% procent kans dat hij in die
ruimte zit. Elektronen hebben een min-lading. Protonen plus lading. Neutronen geen
lading. Elektronen gaan niet in de kern zitten bij de protonen, omdat ze bewegen. Ze
hebben kinetische energie en daarom pletten ze niet op elkaar. Hoe gaan elektronen
interactie met elkaar aan? Elektronen begint altijd het dichts bij de kern, hier heeft hij
het minst energie. Elektronen verdelen zich over die orbitals. Er zijn schillen en
binnen die schillen hebben we orbitals. Schillen is 2s; 2px, 2py en 2pz. Orbital is
bijvoorbeeld 2s.
1e schil: 1s-orbital 2 elektronen
2e schil: 2s-orbital + 3 p-orbitals 8 elektronen
3e schil: 3s-orbital + 3 p-orbitals + 5 d-orbitals 18 elektronen
In elke orbital zitten 2 elektronen.
, 1 s-orbital heeft de laagste energie, daarna oplopende energie.
Waterstof en helium hebben alleen elektronen in s-orbitalen. Hogere elementen
benutten ook p- en d-subniveaus.
Voor het vullen van orbitals: 3 regels voor ground-state electronic configuration.
Afbau principe: elektronen altijd opvullen in orbitals met laagste energie als
daar nog plaats is.
Pauli exclusion principe: er mogen altijd maar 2 elektronen in één orbital
zitten met een tegengestelde spin. Spin is draaiing om eigen as als het
elektron als een puntlading wordt opgevat. Deze kan twee oriëntaties hebben
↑↓.
Regel van Hund: gedegenereerde orbitals, gaan we eerst een lege invullen.
Gedegenereerde orbitals zijn orbitals met een gelijke energie.
Gedegenereerde orbitals zijn de p-orbitals. P-orbitals in x- y- en z- richting
hebben allemaal dezelfde energie. Eerst elektronen in elke p-orbitals, daarna
de vierde etc. bijvullen, tot 2 elektronen in elke p-orbital. Dus eerst alle
orbitalen van een elektron voorzien. Daarna opvulling bij orbitalen met tweede
elektronen.
Waarom vormen atomen bindingen? Binding=convenient fiction!! Er bestaan geen
streepjes in de natuur. Atomen delen elektronen om lege schillen op te vullen.
Atomen voelen zich beter wanneer zijn buitenste schil gevuld is: edelgassen. Deze
reageren niet omdat hun buitenste schil gevuld is.
Octet regel: de aanwezigheid van acht elektronen (octet) in de buitenste schil van
een atoom of ion is een kenmerk van grote stabiliteit. In principe kan ieder atoom
door opnemen of afstaan van elektronen overgaan in een ion.
Bij fluor kan je geen elektron wegdoen, want dan zijn alle p-orbitals niet gelijk. Dus je
doet hier een elektron erbij. Natrium is ook niet gelukkig, want die heeft geen gevulde
buitenste schil. Wanneer je natrium en fluor bij elkaar doet, geeft natrium elektronen
weg, en fluor wil ze graag hebben.
Er zijn grote verschillen tussen de elementen wat betreft hun neiging tot het
opnemen of afstaan van elektronen. Dit principe is aangegeven met de term:
elektronegativiteit. Het concept is ontwikkeld door Pauling en is gedefinieerd als:
het vermogen van een atoom in een molecuul elektronen naar zich toe te trekken.
Naarmate je meer rechts en naar boven gaat in Periodiek systeem ga je sterker
trekken. Fluor staat helemaal bovenaan en heeft een sterke elektronegativiteit.
Getallen stellen niks voor, zijn relatief.
Een ionbinding wordt gevormd door aantrekkingskracht tussen ionen met
tegengestelde lading.
Als de orbitals van twee atomen kunnen overlappen, dan kunnen ze binden.
Hoezo koolstof in organische chemie? Waarom zijn er zoveel koolstof-bevattende
verbindingen?
Wat is organische chemie? Alles wat met koolstofchemie te maken heeft, noemen we
organische chemie.
Oorspronkelijk:
Organische verbindingen zijn afkomstig van levende zaken
Bijzondere kracht: de essentie van leven (terwijl anorganische verbindingen
afkomstig zijn van mineralen)
Na 1800: organische verbindingen zijn verbindingen die koolstof
In het oude model kan precies worden aangegeven waar een bepaald elektron zich
bevindt, in het nieuwe model moeten we de plaats waar een elektron zich bevindt
omschrijven als een ruimte met de hoogste waarschijnlijkheid om een
ladingsdichtheid ter grootte van die van een elektron te vinden. De orbits zijn niet
meer scherp afgebakend, maar in de ruimte uitgedijd tot orbitals.
Atoom is het kleinste eenheid van een stof. Het bestaat uit de kern en elektronen,
dus wel deelbaar. In de positief geladen kern zit massa en heeft dus een hoge
dichtheid: neutronen en protonen. Elektronen vormen de ruimte en maken het groot.
Atoomnummer is het aantal protonen, maar is NIET hetzelfde als massagetal.
Massagetal is aantal protonen en neutronen bij elkaar opgeteld. Massagetal is niet
hetzelfde voor elke atoomsoort. Er zijn namelijk verschillende isotopen.
Isotopen: aantal protonen is gelijk en aantal neutronen anders. Dus koolstof heeft
massagetal van 12. Maar het kan ook 13 of 14 zijn isotoop, hier zit een extra
neutron in.
Atoomgewicht: gemiddelde van een atoom.
Molecuulgewicht: gemiddelde van een molecuul
Elektronen zijn deeltjes in een vaste baan. Maar vanaf 1924 ook golfkarakter:
quantum mechanica.
Orbital is in feite een ruimte en hierin zit dit elektron. 99% procent kans dat hij in die
ruimte zit. Elektronen hebben een min-lading. Protonen plus lading. Neutronen geen
lading. Elektronen gaan niet in de kern zitten bij de protonen, omdat ze bewegen. Ze
hebben kinetische energie en daarom pletten ze niet op elkaar. Hoe gaan elektronen
interactie met elkaar aan? Elektronen begint altijd het dichts bij de kern, hier heeft hij
het minst energie. Elektronen verdelen zich over die orbitals. Er zijn schillen en
binnen die schillen hebben we orbitals. Schillen is 2s; 2px, 2py en 2pz. Orbital is
bijvoorbeeld 2s.
1e schil: 1s-orbital 2 elektronen
2e schil: 2s-orbital + 3 p-orbitals 8 elektronen
3e schil: 3s-orbital + 3 p-orbitals + 5 d-orbitals 18 elektronen
In elke orbital zitten 2 elektronen.
, 1 s-orbital heeft de laagste energie, daarna oplopende energie.
Waterstof en helium hebben alleen elektronen in s-orbitalen. Hogere elementen
benutten ook p- en d-subniveaus.
Voor het vullen van orbitals: 3 regels voor ground-state electronic configuration.
Afbau principe: elektronen altijd opvullen in orbitals met laagste energie als
daar nog plaats is.
Pauli exclusion principe: er mogen altijd maar 2 elektronen in één orbital
zitten met een tegengestelde spin. Spin is draaiing om eigen as als het
elektron als een puntlading wordt opgevat. Deze kan twee oriëntaties hebben
↑↓.
Regel van Hund: gedegenereerde orbitals, gaan we eerst een lege invullen.
Gedegenereerde orbitals zijn orbitals met een gelijke energie.
Gedegenereerde orbitals zijn de p-orbitals. P-orbitals in x- y- en z- richting
hebben allemaal dezelfde energie. Eerst elektronen in elke p-orbitals, daarna
de vierde etc. bijvullen, tot 2 elektronen in elke p-orbital. Dus eerst alle
orbitalen van een elektron voorzien. Daarna opvulling bij orbitalen met tweede
elektronen.
Waarom vormen atomen bindingen? Binding=convenient fiction!! Er bestaan geen
streepjes in de natuur. Atomen delen elektronen om lege schillen op te vullen.
Atomen voelen zich beter wanneer zijn buitenste schil gevuld is: edelgassen. Deze
reageren niet omdat hun buitenste schil gevuld is.
Octet regel: de aanwezigheid van acht elektronen (octet) in de buitenste schil van
een atoom of ion is een kenmerk van grote stabiliteit. In principe kan ieder atoom
door opnemen of afstaan van elektronen overgaan in een ion.
Bij fluor kan je geen elektron wegdoen, want dan zijn alle p-orbitals niet gelijk. Dus je
doet hier een elektron erbij. Natrium is ook niet gelukkig, want die heeft geen gevulde
buitenste schil. Wanneer je natrium en fluor bij elkaar doet, geeft natrium elektronen
weg, en fluor wil ze graag hebben.
Er zijn grote verschillen tussen de elementen wat betreft hun neiging tot het
opnemen of afstaan van elektronen. Dit principe is aangegeven met de term:
elektronegativiteit. Het concept is ontwikkeld door Pauling en is gedefinieerd als:
het vermogen van een atoom in een molecuul elektronen naar zich toe te trekken.
Naarmate je meer rechts en naar boven gaat in Periodiek systeem ga je sterker
trekken. Fluor staat helemaal bovenaan en heeft een sterke elektronegativiteit.
Getallen stellen niks voor, zijn relatief.
Een ionbinding wordt gevormd door aantrekkingskracht tussen ionen met
tegengestelde lading.
Als de orbitals van twee atomen kunnen overlappen, dan kunnen ze binden.
Hoezo koolstof in organische chemie? Waarom zijn er zoveel koolstof-bevattende
verbindingen?
