Hoofdstuk 2 atomen en moleculen
Concept 2.1
Elementen en chemische verbindingen
- Alle organismen bestaan uit materie en materie is gemaakt van elementen
- Chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende elementen in een
vaste verbinding
Elementen van het leven
- Essentiele elementen = 20-25% van de 92 bestaande elementen zijn noodzakelijk
voor levende organismen
- 96% van organismen bestaat uit 4 elementen
o Zuurstof, O
o Koolstof, C
o Waterstof, H
o Stikstof, N
- Overige 4% uit trace elementen
o Slechts weinig elementen
o Sommige specifiek voor specifieke organismen
Concept 2.2
Atomen
- Protonen
- Neutronen
- Elektronen
Protonen en neutronen samen in atoomkern
Elektronen in wolk om de kern
Massa getal = protonen + neutronen
- Elk neutron en protonen massa getal van 1 Dalton (Da)
- Massa elektronen verwaarloosbaar
- Linksboven van het element
Atoomnummer = aantal protonen
- Atomen met een gelijk atoomnummer
o Zelfde chemische eigenschappen
o Zelfde element
Isotopen zijn atomen met
- Hetzelfde aantal protonen
- Verschillend aantal neutronen
Meeste isotopen stabiel, sommige onstabiel radioactieve isotopen
- Koolstof-14 stikstof-14
- Vervalsnelheid uitgedrukt in halfwaardetijd
- Varieert van seconden tot 10^9 jaren
Toepassingen
- Radioactieve tracers
- Radiometrische datering
Elektronen verdeling
- Chemische eigenschappen van atoom worden bepaald door verdeling elektronen in
elektronenschillen (2,8,7)
, - Valentie elektronen elektronen in buitenste schil valentieschil
- Elementen met zelfde verdeling valentie elektronen
o Chemisch zelfde eigenschappen
- Atomen proberen hun buitenste schil vol te krijgen
o Elementen met een volle valentieschil zijn chemisch inert
(reageren nauwelijks)
Elektronen orbitalen
- Een Orbitaal is de ruimte waarin een elektron 90% van de tijd is
- Elke elektronen schil bestaat uit een specifiek aantal
orbitalen
- Elk orbitaal bevat 2 elektronen
o Schil 1: 1s
o Schil 2: 2s, 2px, 2py, 2pz = 8
o Opvul volgorde orbitalen
Concept 2.3
Bindingen
- Atomen met een incomplete valentieschil Proberen schil vol te krijgen
o Elektronenparen delen = covalente binding
o Elektronen overdragen = ionbinding
Covalente binding
o Interactie tussen atomen
o Elektronen tellen nu mee in de valentieschil
o Sp3 hybridisatie zorgt voor Tetrahedron
- Molecuul: 2 of meer atomen gebonden door covalente binding
o Enkele covalente binding: 1 elektronenpaar gedeeld (H2O, NH3, CH4)
o Dubbele covalente binding: 2 elektronenparen delen (CO2)
o Drievoudige covalente binding (N2)
- Elektronen worden niet altijd eerlijk gedeeld, afhankelijk van
elektronegativiteit van het atoom
o Afhankelijk van aantal protonen en afstand van schil tot kern
o Over het algemeen, naar rechts en naar boven >> hogere elektronegativiteit
o Het verschil in elektronegativiteit bij een binding bepaald het type binding:
1. Niet-polaire covalente binding (H2)
o Elektronen gelijk verdeeld
o Verschil elektronegativiteit minder dan 0,5
2. Polaire covalente binding (H2O)
o Elektronen dichter bij 1 van de atomen
o Verschil elektronegativiteit 0,5 tot 1,6
o Zorgt voor partiële ladingen in het molecuul
Ionbinding
o Atomen nemen soms elektronen geheel over van hun
bindend partneratoom
o Na de overdracht >> beide atomen geladen
o Geladen atoom/molecuul = ion
Kation is positief geladen
, Anion is negatief geladen
o Chemische verbindingen die ionbindingen vormen = zouten
o Vormen kristallen
Zwakke chemische interacties
o Naast covalente bindingen ook zwakkere interacties tussen
moleculen/atomen
1. Waterstofbruggen
o Waterstof atoom covalent gekoppeld aan sterk elektronegatief atoom,
aangetrokken tot ander elektronegatief atoom
2. Van der Waalskrachten
o Door toeval elektronen niet gelijkmatig verdeeld over molecuul, daardoor
aantrekkingskrachten tussen moleculen die erg dichtbij elkaar zijn
- Zwakke chemische interacties zorgen dat veel grote biologische moleculen in corm
blijven
o Interactie is reversibel
Molecuulvorm en functie
- Vorm van molecuul wordt bepaald door positie orbitalen
- Covalente binding
o S en p orbitalen hybridisatie
- Tetrahedron vorming, verklaart de vorm molecuul
- Vorm bepaald functie en interacties
Chemische reacties maken en breken chemische binding
o Start moleculen: reactanten of substraat
o Eind moleculen: producten
- Alle reacties zijn (theoretisch) reversibel
o Reactie loopt tot er een chemisch evenwicht is
(dimeer = verbinding uit twee eenheden, monomeren
Hoofdstuk 3 Water
Concept 3.1 Polariteit van water
(1 mol water = 18 gram en 1 liter water = 55,6 mol water)
Polaire covalente binding
- Water is een polair molecuul waarbij de lading ongelijk verdeeld is
- Watermoleculen vormen waterstofbruggen
o Zwakke binding
o Kort durend
o Wisselen voortdurend
Concept 3.2
Cohesie eigenschappen van water
- Door waterstofbruggen blijven watermoleculen bij elkaar cohesie
- Aantrekking tussen water en andere stoffen adhesie
- Oppervlaktespanning (surface tension) van water is erg hoog door cohesie
Temperatuur en thermische energie
- Thermische energie is de kinetische energie van de moleculen, willekeurige
bewegingen van moleculen en atomen
Concept 2.1
Elementen en chemische verbindingen
- Alle organismen bestaan uit materie en materie is gemaakt van elementen
- Chemische verbinding is opgebouwd uit 2 of meer verschillende elementen in een
vaste verbinding
Elementen van het leven
- Essentiele elementen = 20-25% van de 92 bestaande elementen zijn noodzakelijk
voor levende organismen
- 96% van organismen bestaat uit 4 elementen
o Zuurstof, O
o Koolstof, C
o Waterstof, H
o Stikstof, N
- Overige 4% uit trace elementen
o Slechts weinig elementen
o Sommige specifiek voor specifieke organismen
Concept 2.2
Atomen
- Protonen
- Neutronen
- Elektronen
Protonen en neutronen samen in atoomkern
Elektronen in wolk om de kern
Massa getal = protonen + neutronen
- Elk neutron en protonen massa getal van 1 Dalton (Da)
- Massa elektronen verwaarloosbaar
- Linksboven van het element
Atoomnummer = aantal protonen
- Atomen met een gelijk atoomnummer
o Zelfde chemische eigenschappen
o Zelfde element
Isotopen zijn atomen met
- Hetzelfde aantal protonen
- Verschillend aantal neutronen
Meeste isotopen stabiel, sommige onstabiel radioactieve isotopen
- Koolstof-14 stikstof-14
- Vervalsnelheid uitgedrukt in halfwaardetijd
- Varieert van seconden tot 10^9 jaren
Toepassingen
- Radioactieve tracers
- Radiometrische datering
Elektronen verdeling
- Chemische eigenschappen van atoom worden bepaald door verdeling elektronen in
elektronenschillen (2,8,7)
, - Valentie elektronen elektronen in buitenste schil valentieschil
- Elementen met zelfde verdeling valentie elektronen
o Chemisch zelfde eigenschappen
- Atomen proberen hun buitenste schil vol te krijgen
o Elementen met een volle valentieschil zijn chemisch inert
(reageren nauwelijks)
Elektronen orbitalen
- Een Orbitaal is de ruimte waarin een elektron 90% van de tijd is
- Elke elektronen schil bestaat uit een specifiek aantal
orbitalen
- Elk orbitaal bevat 2 elektronen
o Schil 1: 1s
o Schil 2: 2s, 2px, 2py, 2pz = 8
o Opvul volgorde orbitalen
Concept 2.3
Bindingen
- Atomen met een incomplete valentieschil Proberen schil vol te krijgen
o Elektronenparen delen = covalente binding
o Elektronen overdragen = ionbinding
Covalente binding
o Interactie tussen atomen
o Elektronen tellen nu mee in de valentieschil
o Sp3 hybridisatie zorgt voor Tetrahedron
- Molecuul: 2 of meer atomen gebonden door covalente binding
o Enkele covalente binding: 1 elektronenpaar gedeeld (H2O, NH3, CH4)
o Dubbele covalente binding: 2 elektronenparen delen (CO2)
o Drievoudige covalente binding (N2)
- Elektronen worden niet altijd eerlijk gedeeld, afhankelijk van
elektronegativiteit van het atoom
o Afhankelijk van aantal protonen en afstand van schil tot kern
o Over het algemeen, naar rechts en naar boven >> hogere elektronegativiteit
o Het verschil in elektronegativiteit bij een binding bepaald het type binding:
1. Niet-polaire covalente binding (H2)
o Elektronen gelijk verdeeld
o Verschil elektronegativiteit minder dan 0,5
2. Polaire covalente binding (H2O)
o Elektronen dichter bij 1 van de atomen
o Verschil elektronegativiteit 0,5 tot 1,6
o Zorgt voor partiële ladingen in het molecuul
Ionbinding
o Atomen nemen soms elektronen geheel over van hun
bindend partneratoom
o Na de overdracht >> beide atomen geladen
o Geladen atoom/molecuul = ion
Kation is positief geladen
, Anion is negatief geladen
o Chemische verbindingen die ionbindingen vormen = zouten
o Vormen kristallen
Zwakke chemische interacties
o Naast covalente bindingen ook zwakkere interacties tussen
moleculen/atomen
1. Waterstofbruggen
o Waterstof atoom covalent gekoppeld aan sterk elektronegatief atoom,
aangetrokken tot ander elektronegatief atoom
2. Van der Waalskrachten
o Door toeval elektronen niet gelijkmatig verdeeld over molecuul, daardoor
aantrekkingskrachten tussen moleculen die erg dichtbij elkaar zijn
- Zwakke chemische interacties zorgen dat veel grote biologische moleculen in corm
blijven
o Interactie is reversibel
Molecuulvorm en functie
- Vorm van molecuul wordt bepaald door positie orbitalen
- Covalente binding
o S en p orbitalen hybridisatie
- Tetrahedron vorming, verklaart de vorm molecuul
- Vorm bepaald functie en interacties
Chemische reacties maken en breken chemische binding
o Start moleculen: reactanten of substraat
o Eind moleculen: producten
- Alle reacties zijn (theoretisch) reversibel
o Reactie loopt tot er een chemisch evenwicht is
(dimeer = verbinding uit twee eenheden, monomeren
Hoofdstuk 3 Water
Concept 3.1 Polariteit van water
(1 mol water = 18 gram en 1 liter water = 55,6 mol water)
Polaire covalente binding
- Water is een polair molecuul waarbij de lading ongelijk verdeeld is
- Watermoleculen vormen waterstofbruggen
o Zwakke binding
o Kort durend
o Wisselen voortdurend
Concept 3.2
Cohesie eigenschappen van water
- Door waterstofbruggen blijven watermoleculen bij elkaar cohesie
- Aantrekking tussen water en andere stoffen adhesie
- Oppervlaktespanning (surface tension) van water is erg hoog door cohesie
Temperatuur en thermische energie
- Thermische energie is de kinetische energie van de moleculen, willekeurige
bewegingen van moleculen en atomen
