Deel 1 - Hoofdstuk 3 Flashcards
Welke 3 soorten bindingen kunnen er gevormd worden tussen atomen ?
Ionische, covalente en metallische bindingen.
Geef een definitie voor ‘elektronegativiteit’.
Een maat voor de neiging van atomen om in (ver-)bindingen de elektronen naar zich toe te trekken.
Leg uit hoe de elektronegativiteit van bindingspartners het type binding bepaalt.
Ionische binding
-> Groot verschil in EN (groter dan 2)
=> Metaal en niet-metaal
Covalente binding (kleiner dan 1,8)
-> Klein verschil in EN
-> Beide bindingspartners hebben grote EN
Metaalbinding
-> Klein verschil in EN
-> Beide bindingspartners hebben kleine EN
Wat is een covalente binding ?
-> Beide partners willen extra elektronen om tot edelgasconfiguratie te komen
-> Elektronen gemeenschappelijk stellen
-> Een binding tussen atomen waarin de atomen een of meer gemeenschappelijke elektronenparen hebben
-> Niet-metalen
-> EN kleiner dan 1,6 - 1,7
-> Redelijk sterke intramoleculaire bindingen
Wat is een ionische binding ?
-> Een van de twee partners geeft elektronen volledig af aan de andere.
-> Ontstaan van ionen
=> Bouwstenen : kationen en anionen
-> Sterke binding omwille van de Coulomb-kracht
=> Sterke coulombinteracties
Wat is een metaalbinding ?
-> Beide partners geven elektronen af
-> Bouwstenen : metaalkristallen
-> Rooster van positieve metaalionen en vrije elektron
-> bindingskrachten van zwak tot zeer sterk
(variëren)
Wat is de sterkste ionbinding ?
Cesiumfloride
Wat is het verschil tussen interdeeltjeskrachten en intramoleculaire bindingen bij ionische bindingen ?
Er is geen onderscheid tussen beide, er zijn enkel sterke ion-ion interacties.
Wat kan je zeggen over ionische binding op vlak van chemische en fysische eigenschappen ?
-> Zeer hard
-> Weinig vervormbaar
-> Goed oplosbaar in water
=> In gesmolten toestand volledig opgesplitst in ionen : geleiden
-> Zeer stabiel
-> Weinig vluchtig
-> Hoog smelt en kookpunt
Waarom zijn ionische bindingen weinig vervormbaar ?
Door een ionische stof te vervormen verandert de ionische structuur en krijg je situaties waar gelijke ladingen elkaar afstoten.
Wat is de normale verschijningsvorm van ionische bindingen ?
Een kristal waarbij de kationen en anionen elkaar afwisselen in 3D.
Bespreek de stoechiometrie en geometrie van ionische bindingen.
Stoechiometrie
-> Bepaald door de eis van elektrische neutraliteit
Geometrie
-> Maximale afscherming van kationen door anionen en vice versa
=> (minimale potentiële elektrostatische energie)
-> Bindingshoeken bepaald door kristalvorm en stapeling van ionen
=> (ionenstralenverhouding)
-> Bindingslengte = som van de ionenstralen
Wat is het verband tussen bindingsenergie en de stabiliteit van een ionische binding ?
Hoe negatiever de bindingsenergie, hoe sterker de binding, hoe harder de ionen aan elkaar plakken
Hoe bepalen we bindingsenergie ?
-> Potentiële energie die vrijkomt bij het maken van de binding
Wat geeft aanleiding tot de stabiele structuur van bv NaCl ?
Het is niet de elektronentransfer zelf die aanleiding geeft tot een stabiele structuur.
De stabiele structuur volgt uit de roosterenergie die ontstaat door de bindingsenergie die vrijkomt door de inwerkende Coulomb kracht.
Hoe kan men beredeneren dat de elektronentransfer zelf van NaCl niet de aanleiding geeft tot een stabiele structuur.
Het verschil tussen de IE van Na en de AE van Cl bedraagt 146kJ/mol.
-> Dit is dus een toename van de potentiële energie en zal dus niet spontaan gebeuren
Leg de Born-Haber cyclus uit (van NaCl).
1) Sublimatie energie van Na(s) -> Na(g)
=> Enthalpie stijgt (+108)
2) Sublimatie energie van Cl2 -> Cl
=> Enthalpie stijgt (+121)
3) Ionisatieenergie van Na -> Na+
=> Enthalpie stijgt (+495)
4) Affiniteitsenergie van Cl -> Cl-
=> Enthalpie daalt (-349)
5 Roosterenergie (lattice energy)
=> Enthalpie daalt (-786)
=> Totale enthalpie = 411 kJ
Leg het verloop van de grafiek van potentiële energie uit (van Nacl).
Als de ionen Na+ en Cl- ver van elkaar zijn is er een kleine potentiële energie aanwezig.
Hoe dichter de ionen bij elkaar komen hoe groter de potentiële energie wordt.
=> Nog steeds negatieve potentiële energie
Wanneer de ionen elkaar te dicht benaderen stoten de twee positieve elektronen kernen elkaar af (Bornse repulsie)
=> Positieve potentiële energie
De ionen zullen zich dus op een ideale afstand van elkaar positioneren zodat de Coulombenergie maximaal is en de Bornse repulsie minimaal
=> Het minimum van de Epot curve ligt op een bepaalde bindingsafstand tussen de twee ionen en heeft een bepaalde bindingssterkte
Van wat hangt de roosterenergie af ?
De roosterenergie hangt voornamelijk af van de lading van de ionen en hun groottes
=> Formule van Coulombkracht
Grotere ladingen
-> Grotere Coulombkracht
-> Sterkere roosterenergie
Kleinere ionen
-> Geraken dichter bij elkaar
-> Grotere Coulombkrachten
-> Sterkere roosterenergie
Bespreek de hardheidsschaal van Mohs
Schaal van 1-10 (empirisch, relatief en niet-lineair)
-> Relatieve hardheid van een mineraal
-> Welke stof krast welke ?
-> Sclerometer
=> Mohs hardheid : diamant = 10, talk = 1
=> Absolute hardheid : diamant = 1800, talk = 1
Uit wat bestaan covalente gebonden materialen ?
Covalente gebonden materialen bestaan uit moleculen waarin de atomen stevig verbonden zijn met covalente bindingen.
Wat kan je zeggen over de intramoleculaire en interdeeltjeskrachten van covalente bindingen ?
-> Sterke intramoleculaire bindingen
-> Zwakke interdeeltjeskrachten
=> Zwakker van der Waals bindingen
Wat kan je zeggen over de chemische en fysische eigenschappen van covalente bindingen ?
-> Altijd vluchtiger dan ionische verbindingen
-> Minder hard dan ionische verbindiingen
-> Toch stabiel door sterke intramoleculaire krachten
-> Meeste covalente bindingen al in gasvorm
=> Vaste vorm : moleculaire kristallen
-> Minder oplosbaar in water
-> Goed oplosbaar in organische solventen
-> Relatief laag smeltpunt en kookpunt
-> Klieven
Leg uit wat er gebeurt als men twee waterstofatomen bij elkaar brengt.
Elektronen voelen aantrekking van de atoomkernen
-> Elektronendensiteit beweegt naar tussen de twee atomen
-> Kernen worden aangetrokken naar elkaar
Als de molecule gevormd is delen de atomen de elektronen
In het molecule zitten de atomen op een afstand zodat de aantrekkingskrachten en afstotingskrachten gebalanceerd zijn
-> De kernen worden verhinderd om uit elkaar te gaan
-> Netto aantrekkingskracht door het gedeelde elektronenpaar : covalente binding
Van wat hangt de sterkte van de covalente binding af ?
-> De gemiddelde afstand tussen de kernen die door de binding worden samengehouden
-> De bindingsenergie van de atomen
Bespreek de stoechiometrie van covalente bindingen (lewis structuren).
1) Bepaal welke atomen er een binding aangaan met elkaar
-> Middelste atoom = atoom met hoogste EN
-> Waterstof is altijd eindstandig
2) Tel aantal valentie-elektronen en bepaal aantal elektronenparen
3) Teken het atoomskelet
4) Completeer de octetstructuur van eindstandige atomen
5) Zet de overblijvende elektronenparen op het centrale atoom
-> Lone pairs
6)
-> Octetstructuur ?
-> FL ?
-> Hypervalentie ?
-> Soms zijn er verschillende lewisstructuren
=> Resonantievormen (resonantiehybriden)
Geef een definitie voor ‘formele lading’.
Een fictieve lading die ontstaat op individuele atomen in een perfect covalente wereld, met symmetrische elektronenbijdrage van de bindende atomen.
-> Som FL = echte lading molecule/ion
-> Minste en laagste FL = meest waarschijnlijke structuur
-> Negatieve FL bij meer EN atomen
Welke uitzonderingen bestaan er bij lewisstructuren ?
1) Niet-realiseerbare edelgasconfiguratie
-> Te weinig valentie-elektronen
-> Boor en Beryllium
2) Geëxpandeerde valentieschil (hypervalentie)
-> Meer dan 8 elektronen bij een atoom
-> Vanaf 3de periode
=> Energetische nabijheid van de d-orbitalen die kunnen participeren in bindingen
=> Aantal bindingen kan groepsnummer niet overschreiden
3) Oneven aantal elektronen
-> Laatste elektron als een punt bij voorkeur bij meest EN element
Bespreek de geometrie van covalente bindingen.
Bindingshoeken
-> Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory
(VESPR-model)
Bindingslengten
-> Experimenteel bepaald
-> Dubbele bindingen korter dan enkelvoudige
-> Driedubbele bindingen nog korter
Bespreek de stabiliteit van covalente bindingen.
Stabiliteit = bindingssterkte
-> Identiteit van atoom
-> Meervoudigheid van de binding
=> Meervoudige bindingen zijn moeilijker te breken.
Wat is de normale verschijningsvorm van metallische bindingen ?
Een rooster van positieve metaalionen met daartussen vrije, beweeglijke elektronen
Welke krachten werken er in een metaalrooster ?
Tussen de tegengesteld geladen ionen en elektronen heersen sterke elektrische aantrekkingskrachten.
Noch intramoleculaire noch intermoleculaire krachten
-> In een metaalrooster zijn namelijk geen moleculen te onderkennen
Wat kan je zeggen over de chemische en fysische eigenschappen van metaalbindingen ?
-> Stabiele kristallen met variërend smeltpunt en kookpunt.
=> Laag : alkalimetalen
=> Hoog : refractaire metalen : tantaal, niobium, wolfraam (tungsten), molybdeen
-> Kneedbaar
-> Smeedbaar
-> Geleidbaar (warmte en elektriciteit)
-> Deuken
Met welke 3 formules kunnen we elementaire zuivere stoffen en verbindingen aanduiden ?
1) Empirische formules
-> Atoomsoorten en hun verhouding
2) Moleculaire formules
-> Atomaire samenstelling
3) Structuurformules
-> Vorm en geometrie
Voor wat wordt formaldehyde gebruikt ?
Formaldehyde is een vloeistof die vaak gebruikt wordt om biologisch materiaal te ‘fixeren’ en daardoor te bewaren. Het opzetten van dieren of het bewaren van organen gebeurt zo.
Wat is het belangrijkste ingrediënt van azijn ?
Azijnzuur
Waar wordt melkzuur geproduceerd en wat doet het ?
Melkzuur wordt in de spieren geproduceerd en zorgt voor verzuring
Hoe wordt erythrose gevormd ?
Erythrose is een component die gevormd wordt bij het afbreken van suikers
Van wat is ribose een basisonderdeel ?
Ribose is een basisonderdeel van de nucleïnezuren
Wat is een voorbeeld van een suiker ?
Glucose
Hoeveel procent van de elementen van de tabel van Mendeljev zijn metalen ?
Ongeveer 85% van de elementen in de tabel van Mendeljev zijn metalen, die dus metallische kristallen zullen vormen. Dit betekent dat slechts een beperkt aantal moleculen een covalente binding aan kunnen gaan.
Geef een definitie voor ‘allotrope vormen’.
Elementen die indien ze verbindingen aangaan met zichzelf op verschillende manieren kunnen voorkomen, zij hebben verschillende allotrope vormen
Geef een definitie voor ‘allotropie’.
Een speciale manier van voorkomen van een verbinding is allotropie. Allotropie is het verschijnsel dat hetzelfde chemische element in verschillende verschijningsvormen of allotropen kan voorkomen met een verschillende kristalstructuur. Het zijn dus polymorfen.
=> Alleen over verschillende vormen van elementen in dezelfde aggregatietoestand.
Geef de allotrope vormen van fosfor.
-> Witte fosfor (P4)
=> Zeer reactieve vorm
=> Reageert zelfs met zuurstof
=> Bestaat uit afzonderlijke tetraëdische moleculen
-> Rode fosfor
=> Aaneenschakeling van tetraëdische moleculen
=> Minder reactief
=> Zit in strijkvlakken van luciferdoosjes
-> Zwarte fosfor
=> Wanordelijke stapeling van fosforatomen
=> Nog minder reactief
Geef de allotrope vormen van koolstof.
-> Diamant
=> Wordt als delfstof aangetroffen
=> Koolstof-koolfstof verbindingen hebben een viervlakstructuur
=> Atomen zijn in 3 dimensies gebonden
=> Hardste materiaal dat in de natuur voorkomt
-> Grafiet
=> Koolstofvorm die het meeste voorkomt
=> Vlakke kristalstructuur (zesringen)
=> Schilferende laagjes en zacht
=> Hexagonale kristalstructuur
=> Goed elektrisch geleidbaar
=> Smeerbaar (niet in vacuüm)
-> Grafeen
=> Een enkele mono-atomaire grafietlaag
-> Fullerenen
=> Enkelvoudige lagen grafiet in bolvorm of in tubulaire vorm
=> Bolvormige fullerenen : bucky balls
=> Cilindrische fullerenen : bucky tubes of (koolstof) nanobuizen (nanotubes)
=> Ook vijf- en zevenringen
