Hoofdstuk 2 Flashcards
materie
alles wat in de kosmos een massa en volume heeft. het kan voorkomen in drie fysische toestanden: vast, vloebaar en gasvorm
atoom
de kleinste hoeveelheid waaruit stoffen zijn opgebouwd, in het geheel neutraal geladen
Organische stoffen
zijn afgeleid van levende organismen (bevat koolstof) =koolstofchemie
Anorganische stoffen
zijn niet aan levende organismen ontleed (bevat geen koolstof)
zuivere stoffen
chemische stof met een enkelvoudige samenstelling op moleculair of atomair niveau (vb: water, suiker, alcohol, zuurstof)
mengsels
Mengsel is opgebouwd uit twee of meer soorten moleculen (vb: mayonaise, limonade, melk)
homogene mengsels
In een homogeen mengsel zijn de bestanddelen perfect door elkaar gemengd en zelfs op microscopisch niveau niet van elkaar te onderscheiden
heterogene mengsel
Bij een heterogeen mengsel kun je de bestanddelen onderscheiden met het blote oog
opbouw atoom
Protonen (+)
Neutronene (neutraal)
ELektronen (-)
P + N = Atoom kern
E beweegt zich in banen rond de atoom kern
Nucleonen
protonen en Neutronen
eigenschappen PNE
- P & E trekken elkaar aan
- N is neutraal
- massa van E is verwaarloosbaar
- een atoom in zijn geheel is neutraal
massadefect
het massagetal van een atoom komt niet altijd overeen met zijn werkelijke massa.
Dit komt omdat er energie wordt vrijgegeven bij de banden die gevormd worden tussen elektronen, protonen en neutronen, namelijk de intra-atomaire banden
atoomnummer Z
= aantal P = aantal E
onderste getal in PSE
massagetal A
= aantal P + aantal N (+ aantal E)
massa van E is verwaarloosbaar
bovenste getal in PSE
Isotopen
atomen met een gelijke kernlading en verschillend aantal neutronen. Deze hebben
identieke chemische, maar verschillende fysische eigenschappen.
maw: atoomnummer Z is gelijk
massagetal is verschillend
Model van Bohr
- evenveel E als P
- schillen model met n = 1, elke schil kan maximaal 8e^N, behalve de eerste schil
octetstructuur of edelgasconfiguratie
elektronen op buitenste schil zitten vol
valentie elektronen
benaming voor elektronen op buitenste schil
golfvergelijking van Schrôdinger
- beweging van E in de vorm van golven
- exacte locatie van E bepalen is onmogelijk => waarschijnlijkheid aan waar een
elektron met bepaalde energie kan worden aangetroffen
orbitaal
ruimte rond de atoomkern waar een elektron met een bepaalde energie het meest waarschijnlijk kan worden aangetroffen (90% kans)
orbitalen bevnden zich op verschillende energieniveau’s met een specifiek energieverschil sat wordt bepaald door het hoofdquantum getal n
hoofdquantumgetal n
bepaalt het energieniveau van orbitalen
max aantal elektronene per energieniveau
2n²
orbitalen s - d
s heeft maar 1 orientatie
d heeft er 3 (langs elke as => xyz)
d heeft er 5 (zie foto)
f niet te kennen
Aufbau principe
eerst moeten de orbitalen met de laagste energieniveau gevuld worden
regel van Hund
wanneer een aantal orbitalen in energie glijk zijn dan worden de orbitalen zodanig gevuld dat elk orbitaal er eerst een krijgt alvoor het een tweede krijgt
Pauli - prinipe
elk orbitaal kan maximaal 2 elektronen bevatten en deze moeten in tegengestelde zin draaien
edelgassen
atoomsoorten met een edelgasconfiguratie = kunnen geen nieuwe verbindingen aan gaan en zijn dus chemisch inactief
Ionbinding/heteropolaire binding
- metaal en niet - metaal
- metaal geeft ion af aan niet - metaal
- komt tot stand door de onderlinge aantrekkingskracht van positief en negatief geladen ionen
covalente binding/homopolaire binding
- binding waarbij een of meerde valentie-elektronen bij beide atomen horen
- vooral bij niet niet - metalen
- hier zullen de orbitalen samensmelten en een gemeenschappelijk molecuulorbitaal vormen
molecuulorbitaal
orbitaal dat vormt wanneer er een covalente binding is. het is een gemeenschappelijk orbitaal
Sigma σ-binding
de beste overlap tussen 2 orbitalen
deze ligt symmetrisch langs de as tussen beide kernen
deze overap gebeurt lineair
pi π-binding
overlap tussen 2 orbitalen
bij deze staan de orbitalen parallel aan elkaar en staan
de overlap gebeurt zijdelings
hybridisatie
Hybridisatie is het combineren van elektronenorbitalen van een atoom. Het begrip hybridisatie wordt in de scheikunde gebruikt om de vorming van chemische bindingen te beschrijven en te verklaren. Hierdoor ontstaan andere, en meestal meer, mogelijkheden tot covalente bindingen.
sp³- hybridisatie
- simpelste vorm is CH4; dit heeft een tetraëder structuur
- dit is een heel sterke structuur, omdat de molecule volledig symmetrisch is
- De H-atomen staan zo ver mogelijk van elkaar zodat ze mekaar zo weinig mogelijk kunnen beïnvloeden
- we krijgen dus 4 sigma bindingen (zie afbeeldingen)
tetraëder structuur
de lengte-assen zijn gericht naar de hoekpunten van een tetraëder
sp²-hybridisatie
- vb: C2H4
- bij een sp² is er sprake van een dubbele binding (hier tussen C en C)
- hier krijgen we 3 pi bindingen
het 2pz orbitaal hybridizeerd niet
sp-hybridisatie
- vb: C2H2
- driedubbele binding (hier tussen C en C)
- een van de 2P orbitalen hybridizeerd hier ook ni
Metaalbinding
- tussen 2 metalen
- makkelijk vormnaar, moeilijk breekbaar
metaalrooster/kristal
stapeling van positief geladen ionen, waarin de valentie elektronen zich vrij kunnen bewegen (daarom is metaal zo’n goede geleider)
elektronengas
negatief geladen elektronen tussenin de positief geladen ionen
bindingslengte
optimale afstand tussen 2 atomen die een binding vormen
mag niet te dicht anders afgestoten
mag niet te ver anders verlies je aantrekkingskracht
interatomaire bindingsenergie
maximale energiewinst die optreedt bij het vormen van een binding = energie nodig om die verbinding te breken
internucleaire afstand
afstand tussen 2 kernen
elektronennegativiteit (EN)
relatieve aantrekkingskracht die de kern van een atoom uitoefent op de elektronen van een covalente binding
hoe sterker, hoe elektronen negatiever
Fluor is het meest elektronen negatief , EN = 4.0
EN waarden en bijhorende bindingen
ΔEN < 0,4: apolaire covalente binding, vb: H-H
ΔEN > 2.0: Ionbinding; vb: Na-Cl
0.4 < ΔEN > 2.0: polaire covalente binding, vb: H-F (vorming van dipolen)
polaire verbinding
de moleculen zijn assymetrisch
apolaire verbinding
de moleculen zijn symmetrisch
δ
deellading in een polaire molecule
geïnduceerde dipool
gebieden waar de lading niet evenredig is verdeeld door de beweging van de elektronen
INTERmoleculaire krachten
Krachten actief tussen moleculen onderling of moleculen & ionen.
Van Der Waals bindingen/secundaire bindingen
Fysische aantrekkingskrachten tussen de permanente of geïnduceerde polen.
Zijn zwakker dan primaire chemische bindingen, maar bepalen wel veel fysische
eigenschappen
eigenschappen bepaalt door secundaire bindingen
- Smelt- & kookpunt (Hoe hoger de intermoleculaire krachten, hoe hoger het kookpunt)
- Meng- & oplosbaarheid
- Stijfheid van vaste materialen
Keesom-krachten
- dipool-dipool
- bestaat uit twee gelijke, maar tegengestelde krachten
- vb HF-HF
- meestal sterke intermoleculaire krachten
- beide zijn polaire bindingen
waterstofbrug
intermoleculaire kracht die ontstaat bij de dipool-dipool reactie tussen twee H2O moleculen
Debeye-krachten
- dipool - geïnduceerd dipool
- apolaire binding (een is polair, de anderen apolair)
- omdat elektronen niet statisch zijn zullen de elektronen zich schikken naar de kant van de dipool (δ+) bijgevolg zal de apoliare molecule een geïnduceerde dipool worden
vb: CCl4
London-krachten
- Geïnduceerde dipool - Geïnduceerde dipool
onderliggende factoren van de Van Der Waals krachten
- polariseerbaarheid
Mate waarin een verstoring van de elektronenverdeling in de molecule kan veroorzaakt worden door een andere molecule.
Moleculen met een grote, diffuse elektronenwolk hebben een grote polariseerbaarheid, omdat de elektronen niet zo sterk rond atoomkernen worden gebonden. - grootte van het contact oppervlak
Grote moleculen hebben daardoor een hoger kookpunt en moleculen met een lange rechte keten beschikken over een groter contactoppervlak waardoor ze makkelijk contact hebben
aggregatietoestand
het macroscopisch fysisch voorkomen van een stof
wordt bepaald door de balans tussen enerzijds de potentiële energie gekoppled aan de entermoleculaire krachten en anderzijds de kinetische energie van de samenhangende deeltjes
- vast
- vloeistof
- gas
kinetische energie (Ekin)
= inwendige E = translatie E + vinratie E + rotatie E + elektronische E
kinetische E beemt toe naarmate de temperatuur toeneemt
translatie E
rechtlijnige beweging in het 3D-stelsel – molecuul verschuift in zijn geheel
elektronische E
de beweging van de elektronen in de orbitalen rond de kern
rotatie E
draaiende veweiging van de volledige molecule rond een bepaald punt
vibratie E
atomen hangen samen in chemische bindingen en kunnen trillen/vibreren
eigenschappen gas
- sterk samendrukbaar
- zet zich thermisch veel sterker uit dan een vloeistof en een vaste stof
- lage viscositeit= stroperigheid
- meeste gassen hebben een kleine dichtheid
- onderling oneindig mengbaar
ideale gaswet
p * V = n * R * T (R = ideale gasconstante = 8,314 𝐽. 𝑚𝑜𝑙^-1.𝐾^-1)
p = druk V = volume T = temperatuur n = aantal mol
eigenschappen vloeistof
De intermoleculaire krachten houden de stof in een vast volume, maar de Ekin is net nog groot genoeg om beperkte translatie en rotatie mogelijk te maken.
eigenschappen:
- samendrukbaarheid: de moleculen zitten veel dichter opeen dan in een gas, maar toch kunnen ze onder uitwendige druk nog verder open gedrongen worden
- diffusie: 2 mengbare vloeistoffen kunnen in mekaar diffunderen tot een homogene
oplossing - viscositeit: wanneer een vloeistof vloeit, glijden de moleculen rond en over elkaar de mate waarin de intermoleculaire krachten deze beweging remmen bepaalt de viscositeit
eigenschappen vaste stof
wanneer bij een bepaalde temperatuur de Ekin zo laag is geworden dat de intermoleculaire aantrekkingskrachten domineren en rotatie en translate wegvallen.
eigenschappen:
- symmetrie en regelmatigheid
- kristalijne structuur: waneer de atomen zich in een 3D basispatroon (=eenheidscel) rangschikken dat zichzelf herhaald (amorfe stof= geen kristalijne structuur)
waarom is diamant sterker dan grafiet?
diamant heeft 4 σ-bindingen, terwijl grafiet 3 σ-bindingen heeft en een 1 π-binding heeft. een binding is veel sterker dan een kracht
Gas naar vloeistof
verdampen
vloeistof naar gas
condenseren
vaste stof naar vloeistof
smelten
vloeistof naar vaste stof
stollen
gas naar vaste stof en omgekeerd
sublimeren
gas naar vloeistof naar vast
exotherm
vast naar vloeistof naar gas
endotherm
primaire grondstof
alle elementaire stoffen , verbindingen of mengsels die uit de natuur kunnen gehaald worden op er iets mee te produceren of om er energie uit te halen
waaruit kunnen we elemantaire stoffen halen
atmosfeer (gassen)
hydrosfeer (drinkwater)
natuurlijke energie flow (zonne E, wind E)
aardkorst (aardgas, zand)
aardkorst
buitenste laag van de aarde
bodem
bovenste laag van de aardkorst
moedermateriaal
los material waarin een bodem ontstaat
magmatische of stollingsgesteenten
Gevormd door stolling van zeer vloeibare magma dat aan het aardoppervlak komt en afkoelt
bv: graniet, basalt
Sedimentaire of afzettingsgesteenten
ontstaat door sedimentatie
Tot rust komen en ophoping: gesteentevorming – afkomstig van elders: losgemaakt door verwering en erosie en daarna vervoerd door water, wind en ijs naar een andere plaats
Gelaagdheid of stratificatie; losse sedimenten door compactie op vrij grote diepte
verharden = diagenese: mineralen worden uit het poriënwater afgezet, de korrels klitten
aan elkaar
Bv. Zandsteen, kleisteen
sedimentatie
processen waarbij deeltjes bezinken of mineralen neerslaan uit water of een andere oplossing (deeltjes = sedimenten)
metamorfe gesteenten
Ontstaan uit andere gesteenten die hervormd zijn onder invloed van hoge druk of temperatuur = herkristaliseren
kwarts
grondstof glasindustrie
rutieel
wit pigment in verven
korund
schuurpaoier
haliet
voedingsinustrie
grafiet
zwart pigment
mijnbouw
Het aan de aarde onttrekken van delfstoffen in vaste, vloeibare of gasvormige
toestand met de daartoe gespecialiseerde apparatuur
dagbouw
Delfstoffen winnen aan de oppervlakte. De schaalgrootte varieert naarmate de
open ruimte
schachtbouw
: Verticale schachten en/of tunnels. De diepte hangt o.a. af van de
temperatuur
aanboren
Vervolgens vloeibaar of in gasvorm naar de oppervlakte brengen
ertsmineralen
mineralen die een waardevol metaal bevatten, komt voor in ertsen
industriële mineralen
mineralen die voor andere doeleinden worden gebruikt
– Kwarts als grondstof voor glasindustrie
– Kaoliniet in de porseleinindustrie
– Talk als talkpoeders
– Mineralen met hoge hardheid als edelstenen
– Calciet voor de bereiding van kalk en cement
