Deel 1 - Hoofdstuk 2 Flashcards
1
Q
Geef de definitie van ‘radioactiviteit’.
A
Radioactiviteit is de uiting van een niet-stabiele atoomkern.
2
Q
Hoeveel soorten straling zijn er ?
A
3
-> Alfa-straling
-> Beta-straling
-> Gamma-straling
3
Q
Hoe is radioactiviteit ontdekt ?
A
Radioactiviteit werd in 1898 bij toeval ontdekt bij het onderzoek van een mineraal dat uranium bevatten.
4
Q
Wie heeft radioactiviteit ontdekt ?
A
De Franse natuurkundige Henri Becquerel.
5
Q
Wat is alfa-straling ?
A
Alfa-straling is een van de meest voorkomende vormen van ioniserende straling.
-> Komt vrij bij alfaverval van grotere kernen (uranium, thorium, …).
-> Alfadeeltje bestaat uit 2 protonen en uit 2 neutronen (kale kern He-atoom)
-> Massagetal van radio-isotoop vermindert met 4, atoomnummer met 2.
-> Emissie van een helium kern
6
Q
Is alfa-straling gevaarlijk ?
A
Alfadeeltjes zijn gevaarlijk als ze inwerken op weefsel.
-> Alfadeeltjes zijn makkelijk tegen te houden. (dik blad papier is genoeg)
-> Alfa-stralers zijn enkel gevaarlijk als ze worden opgenomen in het lichaam (voedsel). -> In het lichaam kunnen ze in hun directe omgeving grote schade aanrichten
(weke delen)
7
Q
Wat is beta-straling ?
A
Ioniserende straling bestaande uit elektronen en positronen
-> Ontstaat in het β-vervalproces, betaverval.
-> Atoomkern zendt een elektron (β-) of positron (β+) uit.
-> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt toe of neemt af met 1.
8
Q
Welke 2 soorten beta-straling zijn er ? Leg deze uit.
A
-> β- straling
=> In de kern : neutron -> proton
=> Elektron wordt weggeschoten
=> Massa van de kern blijft gelijk
=> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt toe met 1
-> β+ straling
=> In de kern : proton -> neutron
=> Positron en elektorn-neutrino worden weggeschoten
=> Massagetal blijft gelijk, atoomnummer neemt af met 1
9
Q
Wat is gamma-straling ?
A
Onzichtbare elektromagnetische straling met een hogere energie dan UV-licht.
-> Ontstaat door herschikking van deeltjes in de atoomkern
-> Lager ioniserend vermogen (wegslaan van elektron) dan alfa-straling
-> Extreem penetrerend (kan alleen gestopt worden door heel dense materialen)
10
Q
Voor wat staat het getal A ?
A
Het massagetal.
11
Q
Voor wat staat het getal Z ?
A
Het atoomnummer.
12
Q
Wat is het massagetal ?
A
Het massagetal geeft de som weer van het aantal neutronen en protonen.
-> Deze beide types kerndeeltjes vormen quasi de hele massa van het atoom.
13
Q
Wat is het atoomnummer ?
A
Het atoomnummer geeft weer hoeveel protonen (en dus ook het aantal elektronen) het atoom bevat.
14
Q
Wat is de lading van 1 elektron ?
A
e = 1,6022·10-19 C.
15
Q
Blijft de massaverhouding kern/elektron gelijk bij zwaardere elementen ?
A
De massaverhouding kern/elektron neemt steeds verder toe naarmate we zwaardere elementen beschouwen.
-> Het aantal neutronen neemt niet lineair toe met het atoomgetal
=> Men heeft voor zwaardere elementen meer neutronen nodig om de kern samen te houden.
16
Q
Wat zijn isotopen ?
A
Zelfde chemische elementen met hetzelfde atoomnummer maar verschillend aantal neutronen (massagetal).
17
Q
Vanaf welk atoomnummer zijn er geen stabiele isotopen meer ?
A
Alle elementen voorbij atoomnummer 83 (Bismuth) zijn onstabiel en dus radioactief.
18
Q
Wat is de stabiliteitsband ?
A
De stabiliteitsband is een band die niet lineair is waarin alle isotopen liggen die stabiel zijn en/of een vervaltijd die lang genoeg is om de isotopen te detecteren.
-> Wanneer het aantal protonen toeneemt moet het aantal neutronen met een groter aantal toenemen om de elektrostatische krachten van de protonen te stoppen.
19
Q
Welke kracht zorgt ervoor dat de atoomkernen bij elkaar blijven ?
A
Sterke kernkrachten (enkel werkzaam op zeer kleine afstand)
20
Q
Waarom zijn er meer neutronen nodig bij zwaardere elementen ?
A
Hoe meer kerndeeltjes hoe meer de kernkrachten hun werk gaan doen. Maar er zal ook meer afstoting zijn door de elektrostatische krachten. Er zullen dus meer neutronen als buffer nodig zijn om de kern samen te houden.
->Hoe meer protonen en meer neutronen, hoe onstabieler de kern sowiseo wordt.
21
Q
Welke 3 regels zijn er om te zien of een atoomkern stabiel is ?
A
-> Van de 270 stabiele isotopen hebben er 168 een even aantal protonen en neutronen, 57 en 50 een even aantal neutronen of protonen en slechts 5 een oneven aantal neutronen en protonen
-> Atoomkernen met een aantal protonen gelijk aan 2,8,20,50,82,126 zijn veel stabieler dan andere atoomkernen
->Hoe meer protonen en meer neutronen, hoe onstabieler de kern sowiseo wordt.
22
Q
Geef de definitie van ‘radionucliden’.
A
Isotopen die radioactief zijn.
23
Q
Hoeveel bekende isotopen zijn radioactief ?
A
Ongeveer 60 van de 350 isotopen zijn radioactief.
24
Q
Geef de definitie van ‘nucleair verval’.
A
In de tijd zal de concentratie van atomen van radionucliden veranderen, die ervoor zorgt dat de stralingsintensiteit zal dalen.
25
Hoe vervalt een radioactief isotoop ?
Een radioactief isotoop zal niet noodzakelijk direct vervallen tot een stabiel isotoop. Meestal gaat dit via een aantal andere onstabiele tussenstations.
=> radioactieve desintegratie serie
26
Geef de definitie van de 'radioactieve desintegratie serie'.
De serie van radioactieve reacties dat een bepaald radioactief isotoop aflegt tot zijn stabiele eindvorm.
27
Geef de definitie van 'halfwaardetijd'.
De tijd die nodig is om verval te hebben van de initiële hoeveelheid radioactief isotoop tot de helft van de oorspronkelijke concentratie.
28
Hoeveel isotopen komen er natuurlijk voor ?
Er zijn 287 natuurlijk voorkomende isotopen.
29
Wat kan je zeggen over het chemisch en fysische gedrag van isotopen ?
-> Isotopen met hetzelfde atoomnummer gedragen zich chemisch identiek.
-> Door het verschil in massagetal vertonen ze verschillen in fysische eigenschappen.
30
Geef de definitie van 'geonormale samenstelling'.
De verhouding van isotopen binnen een element is constant op aarde.
-> Deze verhouding wordt ook gebruikt om de (relatieve) massa te berekenen die bij een element staat in de tabel van Mendeljev.
31
Geef de definitie van een 'massapectrometer'.
Een weegschaal voor de bepaling van de atomaire massa van deeltjes.
32
Hoe werkt een massapectrometer ?
-> De te onderzoeken stof wordt in dampvorm gebracht in hoog vacuum
-> De stof wordt beschoten met versnelde elektronen (electron gun)
-> Een valentie elektron wordt uit de stof geschoten
=> Geïoniseerde stof en dus positief geladen ionen
-> Ionen worden versneld in een elektrisch veld volgens een vast potentiaalverschil.
-> Deeltjes met verschillende massa's krijgen verschillende snelheden
-> De deeltjes komen terecht op een magnetisch veld
=> Lorentzkracht begint te spelen (grootte hangt af van de snelheid)
=> Er ontstaat een afbuiging (impulsfilter)
-> Een detector meet het aantal deeltjes op bepaalde punten.
-> De geonormale samenstelling en het gewogen gemiddelde worden gevonden
33
Geef de definitie van 'atomaire massa-eeneheid (u)'.
1/12 deel van de absolute massa van een atoom van het referentie-isotoop 12^6C.
-> 1 a.m.e. = 1 Dalton = 1 u
34
Aan wat is 1 dalton gelijk ?
Aan 1 a.m.e of 1 u
35
Geef de definitie van 'relatieve deeltjesmassa'.
Onbenoemde verhouding massa van een deeltje tot de atomaire massa-eenheid.
-> Verhouding van de absolute massa van een deeltje t.o.v. de atomaire massa-eenheid
-> R(x) (x = elementair deeltje, atoom, ion, molecule)
36
Geef de definitie van de 'relatieve massa van een element'.
Het gewogen gemiddelde van de relatieve massa's van de constituerende isotopen, gewogen met de percentages van de geonormale samenstelling.
37
Geef de definitie van 'mol'.
Aantal, gedefinieerd als het aantal atomen 12^6C in exact 12,0 gram van referentie-istoop 12^6C.
38
Wat is het getal van Avogadro ?
Nav = 6.0221*10^23
-> deeltjes per mol
39
Geef de definitie van 'molaire massa'.
Massa van juist een mol van die deeltjes (g/mol).
-> M(x)
40
Aan wat is 1 Faraday (F) gelijk ?
Aan de lading van 1 mol elektronen = 96485 C/mol elektronen.
41
Wat kan je zeggen over de molmassa en de relatieve deeltjesmassa ?
De molmassa is numeriek gelijk aan de relatieve deeltjesmassa maar heeft dimensies (g/mol).
42
Geef de definitie van 'massadefect'.
Bij het vormen van kernen uit de samenstellende deeltjes gaat er massa verloren. De massa van alle samenstellende deeltjes is dus groter dan de massa van de kern.
-> Deeltjes kunnen omgezet worden in energie (warmte)
=> E=mc2
43
Geef de definitie van 'bindingsenergie'.
De energie die vrij komt wanneer de sterke kernkrachten kleine deeltjes samenbinden tot een kern.
-> Ook de energie die nodig is om de kern terug te ontbinden.
-> Maat voor de stabiliteit van de kern
=> Als de bindingsenergie groot is, moeten we heel veel energie aanwenden om die kern te splijten en is de kern dus stabiel.
44
Wat kan je zeggen over een grafiek van bindingsenergie ?
-> In het begin zal de grafiek zeer hard stijgen
=> Meer kerndeeltjes = sterkere kernkrachten
-> De grafiek bereikt een maximum voor Fe-56 (stabielste atoomkern)
=> Verwachten dat deze vaak voorkomt
=> Aardkern bestaat grotendeels uit ijzer, nikkel en cobalt (langs elkaar in pse)
-> Daarna begint de grafiek weer rustig te dalen
=> Nog meer kerndeeltjes (protonen) = meer repulsie tussen de protonen
45
Welke 2 soorten kernenergieën hebben we besproken ?
Kernsplijting (kernfissie) en kernfusie
46
Hoe werkt kernsplijting ?
Enrico Fermi ontdekte in het begin van 1930 dat als hij een neutron richtte op een uranium doelwit, dat hij hiermee lichtere kernen kon produceren.
-> Uranium-235 (U-235) + Neutron (n) -> Uranium-236 (U-236) -> Krypton-92 (Kr-92) + Barium-141 (Ba-141) + 3 Neutronen + Energie
=> Splijting 1kg U-235 = 8*10^13 J
-> Boven een kritische massa (50kg) wordt de reactie ongecontroleerd en zal een quasi instantane splijting van de materie gebeuren (atoombom)
=> Regelstaven gebruiken (uit cadmium, boor, ...) in kernreactoren om de reactie te controleren.
47
Hoe werkt een kerncentrale ?
-> In de kernreactor :
=> Uraniumoxide (2,4% met U-235) in afgesloten metalen staven (brandstof)
=> Regelstaven
=> Geen gevaar voor atoombom-achtige explosie (85% U-235 nodig)
-> Warmte (kernsplijtingsenergie) afvoeren met koelwater
=> Te hoge warmte gevaarlijk (recombinatiereactie van water (Fukushima))
-> Water in een secundaire kring verdampt en wordt via turbines omgezet in stroom
-> Water wordt terug afgekoeld door een derde circuit van water
48
Wat kan je zeggen over radio-actief afval ?
Gassen, vloeistoffen en vaste stoffen.
-> Gassen
=> radionucleonen van krypton en xenon (korte halveringstijden behalve krypton)
=> Tijdens verval opgeslagen in metalen containers.
-> Jodium-131
=> Gevaarlijk voor de schildklier
=> Jodium-tabletten ter bescherming (kans opname Jodium-131 verkleinen)
-> Cesium-137
=> Zou op dezelfde plaats als natrium terecht komen
=> Belangrijk voor de uitwisseling van stoffen
-> Strontium-90
=> Kan calcium vervangen in beenweefsel
=> Straling kan in het beenmerg terecht komen
49
Hoe werkt kernfusie ?
-> Als 2 lichtere kernen fuseren zal dit leiden tot een verhoging van de bindingsenergie en een overeenkomstig afgeven van energie (waterstofbom)
-> Veel grotere energie-hoeveelheid dan bij kernsplijting
-> Deuterium (2H) + Tritium (3H) -> Helium-4 (4He) + Neutron (n) + Energie
=> 2 isotopen van water
=> Deuterium : natuurlijk aanwezig (0,015%)
=> Tritium : moet aangemaakt worden
-> Grootste uitdaging : atoomkernen voldoende dicht bij elkaar brengen om repulsiekrachten te overwinnen dankzij de sterke kernkrachten die alleen werken op kleine afstanden.
=> Voldoende kernen nodig + voldoende kinetische energie van de kernen
=> Hoge temperatuur (10^6 C) -> onstaan plasma (plasmatechnologie)
=> Hoge druk nodig (botsingskansen hoger maken)
=> speciale tokamak reactoren gebruiken
50
Geef de definitie van 'plasma'.
Een aggregatietoestand waarbij de temperatuur zo hoog is dat de elektronen en de kern vrij rondzweven in een gasachtig mengsel.
51
Geef de definitie van 'tokamak reactor'.
Torusvormig apparaat waarin plasma beheerst kan worden met behulp van magnetische velden.
52
Geef 2 voorbeelden van tokamak reactoren.
-> JET (Joint European Torus) in Engeland
-> ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Frankrijk.
53
Welke eigenschappen zullen elementen onder elkaar vertonen in de tabel van Mendeljev ?
Atomen die onder elkaar staan (verticale verwantschap) zullen gelijkaardige chemische eigenschappen vertonen.
-> Hebben dezelfde elektronenconfiguratie in hun buitenste elektronenschil.
-> Alkali-metalen
=> Zeer reactieven metalen (grote atoomstraal en lage ionisatie-energie)
=> Reageren met water tot waterstofgas en een hydroxide
=> Hoe lager men gaat in de kolom, hoe groter de reactiviteit
54
Wie is de uitvinder van de tabel van Mendeljev ?
Dimitri Ivanovitsch Mendeljev (1834 - 1907)
55
Hoe noemde het eerste pse ?
De teluurische helix.
56
Wie merkte in 1817 op dat strontium, calcium en barium vergelijkbare eigenschappen hadden ?
Johann Dobereiner.
-> Atoommassa van strontium lag tussen die van calcium en barium.
57
Wat was het concept achter de wet van de triaden?
Elementen werden gegroepeerd in sets van drie, waarbij het middelste element eigenschappen had die gemiddeld waren tussen de andere twee.
58
Welke andere sets van elementen werden opgenomen in de wet van de triaden?
De halogenen (chloor, broom, jodium) en alkalimetalen (lithium, natrium, kalium) werden ook opgenomen in dit patroon.
59
Wat was de rangschikking die Alexandre Emile Béguyer de Chancourtois in 1862 voorstelde?
Hij rangschikte elementen in een cilindrische vorm op basis van atoommassa, waarbij elementen met vergelijkbare eigenschappen verticaal werden geplaatst.
-> Tellurische helix
60
Wat was de basis voor de wet van de octaven van John Alexander Reina Newlands in 1863?
-> Wet van de octaven (1863): John Alexander Reina Newlands classificeerde 56 elementen in 11 groepen op basis van overeenkomstige eigenschappen. Hij merkte op dat eigenschappen van elementen zich op regelmatige basis herhaalden, met intervallen van acht elementen, vergelijkbaar met muzikale octaven.
61
Geef een korte samenvatting van het ontstaan en de geschiedenis van het pse.
-> Jaar 1817: Johann Dobereiner merkte op dat strontium, calcium en barium vergelijkbare eigenschappen hadden en dat hun atoommassa's een patroon volgden.
-> Wet van de triaden: Johann Dobereiner's ontdekking leidde tot de wet van de triaden, waarbij elementen werden gegroepeerd in sets van drie, waarbij het middelste element eigenschappen had die gemiddeld waren tussen de andere twee.
-> Uitbreiding van de triaden: In de jaren 1829-1858 werden meer van dit soort drievoudige patronen ontdekt, waaronder de halogenen (chloor, broom, jodium) en alkalimetalen (lithium, natrium, kalium).
-> Tellurische helix (1862): De Franse geoloog Alexandre Emile Béguyer de Chancourtois rangschikte elementen op een cilindrische vorm op basis van atoommassa, waarbij elementen met vergelijkbare eigenschappen verticaal werden geplaatst.
-> Wet van de octaven (1863): John Alexander Reina Newlands classificeerde 56 elementen in 11 groepen op basis van overeenkomstige eigenschappen. Hij merkte op dat eigenschappen van elementen zich op regelmatige basis herhaalden, met intervallen van acht elementen, vergelijkbaar met muzikale octaven.
-> Dimitri Mendeljev (1869): De Russische scheikundige Dimitri Mendeljev publiceerde in 1869 een periodieke tabel waarin de elementen niet alleen op atoommassa maar ook op eigenschappen waren gerangschikt. Mendeljev baseerde zijn werk op experimenteel waargenomen periodiciteit in de chemische eigenschappen, waaronder de studie van de stoechiometrie van de oxiden. Hij liet ook plaatsen open voor niet-ontdekte elementen maar kon nauwkeurige voorspellingen doen van hun eigenschappen.
62
Wat publiceerde Dimitri Mendeljev in 1869 met betrekking tot het periodiek systeem?
Dimitri Mendeljev publiceerde een periodieke tabel waarin elementen werden gerangschikt op basis van hun atoommassa en chemische eigenschappen.
63
Wie ontwikwikkelde onafhankelijk van Mendeljev een tabel die vergelijkbaar was met de tabel van Mendeljev?
De Duitse chemicus Lothar Meyer ontwikkelde gelijktijdig een tabel die veel overeenkomsten vertoonde met de tabel van Mendeljev.
64
Wat was het cruciale verschil tussen Mendeljev en Meyer in termen van erkenning voor hun werk?
Hoewel beide wetenschappers vergelijkbare tabellen hadden ontwikkeld, kreeg Mendeljev meer erkenning omdat hij zijn werk eerder publiceerde.
65
Op welke experimentele waarnemingen was Mendeljev's periodieke tabel gebaseerd?
Mendeljev's tabel was gebaseerd op experimenteel waargenomen periodiciteit in chemische eigenschappen, waaronder de studie van de stoechiometrie van oxiden.
66
Wat was opvallend aan Mendeljev's tabel in termen van ontbrekende elementen?
Mendeljev liet lege posities open in zijn tabel voor elementen die op dat moment nog niet waren ontdekt. Ondanks dat, was hij in staat om zeer nauwkeurige voorspellingen te doen over de eigenschappen van deze toekomstige elementen.
67
Hoe worden de elementen gesorteerd in de moderne tabel van Mendeljev ?
Volgens stijgend atoomnummer.
68
Hoe noemen we de rijen in de tabel van Mendeljev ?
Perioden
69
Hoe noemen we de kolommen in de tabel van Mendeljev ?
Groepen
70
Uit hoeveel kolommen bestaat groep VIIIB en waarom ?
Groep VIIIB bestaat eigenlijk uit 3 kolommen (Fe, Co en Ni-groep (de triaden))
-> Deze elementen hebben de stabielste kernen
-> Ze zijn onderling sterk verwant
71
Wat is een andere naam voor groep IA ?
De alkalimetalen
-> Zijn allemaal metalen
-> Reageren met water
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
72
Wat is een andere naam voor groep IIA ?
De aardalkalimetalen
-> Meestal niet oplosbaar in water
-> Meestal als gesteente gevonden
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
73
Wat is een andere naam voor groep IIIA ?
De boorgroep
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
74
Wat is een andere naam voor groep IVA ?
De koolstofgroep
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
75
Wat is een andere naam voor groep VA ?
De stikstofgroep
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
76
Wat is een andere naam voor groep VIA ?
De zuurstofgroep (chalcogenen)
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
77
Wat is een andere naam voor groep VIIA ?
De halogenen
-> Representatieve elementen
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
78
Wat is een andere naam voor groep VIIIA ?
De edelgassen
-> 8 elektronen in de buitenste schil (behalve helium) (octetstructuur)
-> Kunnen geen chemische binding
-> Mono-atomische gassen vormen
79
Wat zijn representatieve elementen ?
-> Representatieve elementen (A-groep)
=> S- of p-subschil nog niet volledig opgevuld
=> Deze elementen hebben de duidelijkste chemie (s- en p-elektronen liggen aan de buitenkant van de elektronenwolk)
80
Wat zijn overgangselementen ?
-> Overgangselementen (B-groep)
=> De d-elektronen worden onderhuids bijgeplaatst
=> Chemische eigenschappen zullen niet drastisch veranderen
81
Wat zijn inwendige overgangselementen ?
-> Inwendige overgangselementen (Lanthaniden en actiniden)
=> De f-elektronen worden onderhuids bijgeplaatst
=> Chemische eigenschappen veranderen nog minder drastisch
82
Wat is eka-aluminium ?
Gallium
83
Wat is eka-silicium ?
Germanium
84
Wie kwam met de sleutel tot het periodiek systeem ?
Schrödinger
-> Statische probaliteit om een elektron op een bepaalde plaats te vinden
=> Golffuncties of orbitalen
85
Leg het hoofdquantumgetal uit.
Hoofdquantum getal (n)
-> Hoe ver een elektron van de kern verwijderd is
-> Hoe groter n, hoe verder van de kern en hoe meer energie
-> Duid de hoofdschil aan
-> Verschil in energie-niveau
86
Leg het secundair quantumgetal uit.
Secundair quantumgetal (l)
-> Deelt de hoofdschil in subschillen
-> L = 0 --> n-1
-> S,p,d,f subschillen
-> S (sharp), p (principal, d (diffuse), f (fundamental)
-> Verschil in energie-niveau
87
Leg het derde quantumgetal (magnetisch quantumgetal) uit.
Magnetisch quantumgetal (m)
-> Verdeelt subschillen in orbitalen
-> m = -l -> +l
-> Alle orbitalen binnen zelfde subschil hebben zelfde energie-niveau
-> Bij toenemende energie zal afstand tussen opeenvolgende subschillen dalen
-> Overlap van schillen met verschillende hoofdquantumgetallen
=> 4s lager energie-niveau dan 3d
88
Leg het vierde quantumgetal uit.
Vierde quantumgetal (spingetal)
-> twee mogelijke waarden : +1/2 of -1/2
-> Uitsluitingsprincipe van Pauli
=> Er kunnen geen twee elektronen in een atoom aanwezig zijn die gelijke waarden hebben voor de 4 quantumgetallen.
89
Wat zegt het uitsluitingsprincipe van Pauli ?
Er kunnen geen twee elektronen in een atoom aanwezig zijn die gelijke waarden hebben voor de 4 quantumgetallen.
90
Hoe zien de orbitalen er ruimtelijk uit ?
-> 90% van de elektronendensiteit zit in deze oppervlakken
-> S-orbitaal
=> Sferisch oppervlak
-> P-orbitaal
=> Haltervorm
-> D- en f-orbitaal
=> Veel complexere vormen
91
Hoe gebeurt de opvulling van de orbitalen ?
-> Volgens de diagonaal regel
1s²
2s² 2p⁶
3s² 3p⁶ 3d¹⁰
4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴
5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 5f¹⁴
6s² 6p⁶ 6d¹⁰ 6f¹⁴
7s² 7p⁶ 7d¹⁰ 7f¹⁴
-> Volgens de regel van Hund
=> Als elektronen geplaatst worden in een set van orbitalen van gelijke energie worden ze zo veel mogelijk verspreid.
92
Wat zegt de regel van Hund ?
Als elektronen geplaatst worden in een set van orbitalen van gelijke energie worden ze zo veel mogelijk verspreid.
93
Volgen alle elementen altijd mooi de diagonaal regel ?
Nee
-> Elementen uit de d-blok en f-blok wijken soms van deze regel af
-> Chroom
=> 4s²3d⁴ -> 4s¹3d⁵
=> Wegens stabiliteitsregels
=> Gaan we niet verder op in in deze cursus
94
Welke 3 groten klassen zijn er in de tabel van Mendeljev ?
-> Metalen
-> Niet-metalen
-> Metalloïden
95
Wat is een andere naam voor de lanthaniden ?
Zeldzame aardmetalen
-> Dachten dat deze elementen zeldzaam waren, uiteindelijk niet echt het geval
96
Welke 3 soorten verwantschappen zijn er in de tabel van Mendeljev ?
-> Verticale verwantschappen
=> Vooral bij alkalimetalen, aardalkalimetalen, chalcogenen, halogenen, en de edelgassen
-> Horizontale verwantschappen
=> Fe-Co-Ni groep (grote gelijkenis qua stabiliteit)
-> Diagonale verwantschappen
=> Li, Mg en Be, Al en B, Si liggen op diagonalen van quasi constante EN
=> Vertonen gelijkenissen in chemische eigenschappen
=> Ook de band van halfgeleiders en semi-metalen loopt diagonaal
(B-Si-Ge-As-Sb-Te-Po)
97
Waarom valt H uit de boot in de tabel van Mendeljev ?
-> groep IA
=> Waterstof is geen metaal
=> Wel 1 valentie-elektron
-> Halogenen
=> Waterstof heeft geen hoge ENW
=> Wel nog 1 elektron nodig voor edelgasconfiguratie
=> Wel diatomisch binden
98
Geef de formule voor de Coulomb aantrekkingskracht tussen kern en valentie-elektronen.
F = (1 / (4πε₀)) * (Zeff * q₂|) / r²
-> ε₀ = elektrische veldconstante
-> Zeff = effectief atoomnummer
=> Kernlading gecorrigeerd voor afscherming door andere eleketronen
99
Welke zaken beïnvloeden de Coulomb aantrekkingskracht ?
-> Fc groter naarmate Atoomnummer stijgt
=> Atoomstraal wordt kleiner
=> Valentie-elektronen sterker gebonden
-> Rat wordt bepaald door hoofdquantumgetal
=> Stijgende n -> stijgende atoomstraaal (kleinere Fc)
=> Stijgende n -> minder gebonden Valentie-elektronen
-> Fc wordt afgezwakt door elektronen in d- en f-subschillen
=> Stijgende kernlading en meer e-e-repulsies geven tegengesteld effect
=> Merkbaar bij (inwendige) overgangselementen
100
Welke tendensen nemen we waar over atoomstralen ?
-> Voor representatieve elementen
=> in een periode stijgt de atoomstraal van rechts naar links
=> In een groep stijgt de atoomstraal van boven naar onder
-> Voor overgangselementen
=> Afschermend effect van onderliggende schillen
=> Korte stijging in atoomstraal ter hoogte van de triaden
-> Voor inwendige overgangselementen
=> Sterker afschermend effect
=> daling atoomstraal zeer zwak en onregelmatig (lanthanidecontractie)
=> Veel grotere aantrekkingskracht van de kern.
=> minder effectieve afscherming door f-elektronen
101
Waarom is de straal kleiner dan verwacht bij elementen vanaf lanthaan ?
Lanthanidecontractie
-> Niet veel elektronenrepulsie meer (2 schillen lager)
-> Kernlading en dus aantrekkingskracht stijgt wel
=> kleinere straal dan verwacht
102
Welke verschillende blokken zijn er in de tabel van Mendeljev ?
S-blok, p-blok, d-blok en f-blok
103
Geef de definitie van een 'ion'.
Een atoom of groep atomen, waarbij door onevenwicht van aantal protonen en elektronen een lading ontstaat.
-> Enkelvoudige en polyatomische ionen (en complexe ionen)
104
Geef een andere naam voor een positief ion.
Kation
105
Geef een andere naam voor een negatief ion.
Anion
106
Wat streven Representatieve elementen na ?
Representatieve elementen streven de edelgasconfiguratie na.
-> Elektropositieve (metalen uit de linker en benedenhelft van de tabel) elementen kationen vormen door juist zoveel elektronen af te staan als nodig om terug te vallen op de configuratie van het edelgas in de vorige periode.
-> Eleketronegatieve (niet-metalen uit rechter- en bovenhelft van de tabel) elementen zullen negatieve ionen vormen door juist zoveel elektronen op te nemen als nodig is om de configuratie van het volgende edelgas te bereiken.
107
Wat streven overganselementen en inwendige overgangselementen na ?
Overgangselementen en inwendige overganselementen kunnen de edegasconfiguratie niet meer bereiken en vertonen meer onregelmatige positieve ladingen, die echter zelden hoger zullen zijn dan 2+ of 3+.
108
Hoe zijn de atoomstralen van kationen en anionen t.o.v. de normale atoomstraal ?
-> Een negatief ion (anion) is altijd groter dan de het overeenkomstig neutraal atoom.
=> Elektron toevoegen = grotere eleketronenrepulsies
-> Een positief ion (kation) is altijd kleiner dan het overeenkomstig neutraal atoom
=> Elektron weghalen = kleinere elektronenrepulsies
-> Voor de rest volgen ionen de normale atoomstraal regels
=> Stijgende ionenstraal van rechts naar links (in een periode)
=> Stijgende ionenstraal van boven naar onder (in een groep)
109
Geef de definitie van 'ionisatie-energie (IE) (ionisatie-potentieel)'.
De energie die nodig is voor het onttrekken van een elektron ter vorming van een kation.
-> Eerste ionisatie-energie, tweede ionisatie-energie, ...
110
Geef de definitie van 'elektronvolt'.
De elektronvolt (eV) is de energieverandering die een vrij deeltje met een lading e (1.602 * 10^(-19)) ondervindt wanneer het in een elektrisch veld een weg aflegt tussen twee punten die een onderling potentiaalverschil van 1 volt hebben (E = q * v)
-> 1 eV = 1.602 * 10^(-19) J
111
Hoe kan je de ionisatie-energie aflezen in de tabel van Mendeljev ?
Representatieve elementen :
-> Binnen een periode stijgt de IE van links naar rechts
-> Binnen een periode stijgt de IE van onder naar boven
Overgangselementen :
-> Afvlakking van de stijgende trend in een periode
=> De competitie door extra d-elektronen die een verhoogde repulsie veroorzaken enerzijds en de verhoogde atoomkernladinng die meer attractie veroorzaken, anderzijds.
=> De IE is het omgekeerde van de atoomstraal.
=> Wanneer de atoomstraal daalt zal de IE stijgen
112
Hoe kan men de onregematigheden in de periodische trends verklaren van IE ?
Dit komt door bepaalde stabiele elektronconfiguraties
-> Edelgasconfiguratie
=> Volledige s- en p-orbitaal
-> Half of kleine edelgasconfiguratie
=> Vol s-orbitaal en leeg p-orbitaal
=> Vol s-orbitaal en halfvol p- of d-orbitaal
113
Geef de definitie van 'Affiniteitsenergie (AE) (elektronaffiniteit)'.
De energie die vrijkomt of nodig is voor de vorming van negatieve ionen (anionen) door toevoegen van extra elektronen.
-> Eerste affiniteitsenergie, tweede affiniteitsenergie, ...
-> Positief als we energie moeten toevoegen
-> Negatief als er energie vrijkomt
114
Hoe kan je de affiniteitsenergie aflezen in de tabel van Mendeljev ?
-> De affiniteit van een atoom voor een elektron is moeilijk te bepalen zodat er zeer onvolledige tabellen met veel inconsistensies bestaan.
-> Voor de elementen die redelijk stabiele anionen vormen is het toevoegen van een extra elektron exotherm (komt energie vrij, negatieve waarden)
=> Grootte elektronenzuigers (rechtsboven in de tabel van Mendeljev)
=> De AE (negatieve waarden) is gelijk aan de IE
=> Wanneer de IE stijgt zal de AE (negatieve waarden) stijgen
115
Hoe kan men de onregematigheden in de periodische trends verklaren van AE ?
De sprongen in affiniteitsenergie binnenin een periode en tussen de periodes zijn weerom te verklaren door het streven naar lege, halfvolle of volle subschillen.
116
Geef de definitie van 'elektronegativiteit'.
Onbenoemde positief getal tussen 0.7 (Cs) en 4.0 (F) dat een maat is voor de neiging van een atoom om in verbindingen elektronen naar zich toe te trekken.
-> Verschillende schalen : Mulliken, Pauling, ...
117
Hoe kan je de elektrongegativiteit aflezen in de tabel van Mendeljev ?
-> Stijgende waarde van links naar rechts in een periode
-> Stijgende waarde van onder naar boven in een groep
-> Hoe groter IE1, hoe groter EN
-> Hoe negatiever AE1, hoe groter EN
-> Makkelijke reeks voor eerste periode
=> 0,5 -> 4,0
=> H = 2,1 (mensen willen H boven C zetten in de tabel van Mendeljev)
118
Waarom willen mensen H boven C plaatsen in de tabel van Mendeljev ?
-> H en C hebben ongeveer dezelfde EN
-> H en C komen zeer veel samen voor in organische verbindingen
