ACADEMIEJAAR 2021-2022
SAMENVATTING
ALGEMENE CHEMIE
1E BACHELOR BIOMEDISCHE WETENSCHAPPEN
Prof. Dr. Frank Blockhuys
, Algemene chemie miv labovaardigheden: 1e bachelor BMW
H1: Chemie: Experimenteren en meten
1.1 Chemie
Chemie: de studie van de samenstelling, de eigenschappen en de omzetting van materie
“ en natuur: begrijpen en gebruiken van, en het ingrijpen in biologische processen op moleculair niveau (biochemie)
“ en samenleving: maken van nieuwe medicijnen en materialen, het voorzien in nieuwe energiebronnen…
Chemie = Experimentele wetenschap ➔ verklaring waarneming binnen en buiten labo, op basis van wisselwerking
hypothese en theorie
1.2 Metrologie
grondgrootheid symbool grondeenheid symbool 10n voorvoegsel symbool
Lengte l meter m 1012 tera T
Massa m kilogram kg 109 giga G
Tijd t seconde s 106 mega M
Temperatuur T kelvin K 103 kilo K
Stroom I ampère A 102 hecto h
Hoeveelheid n mol mol 101 deca da
stof
Lichtintensiteit I candela cd 100
Oppervlakte A/S m² 10-1 deci d
Volume V m³ 10-2 centi c
Dichtheid kg/m² 10-3 milli m
snelheid v m/s 10-6 micro µ
versnelling a m/s² 10-9 nano n
kracht F Kgm/s² 10- pico p
12
of N
druk P Kg/ms² 10- femto f
15
of Pa
energie E Kgm²/s²
of J
Wetenschappelijke notatie! Eenheden!
1.3 Massa, gewicht en lengte
Massa (m): hoeveelheid materie (in kg) in een object
Gewicht (W): de kracht (in N) die zwaartekracht op een object uitoefent
Lengte (l) (in m)
1.4 Temperatuur
T(K)= T(°C) + 273.15
Absolute nulpunt = laagst mogelijke temperatuur = 0K = -273,15°C
1.5 Volume en dichtheid
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
1 m³ = 1000 dm³ en 1dm³ = 1L 𝑑𝑖𝑐ℎ𝑡ℎ𝑒𝑖𝑑 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
-1-
Mayli Van Leuven - fouten voorbehouden
,1.6 Energie
𝑘𝑔.𝑚²
Energie: maat voor de mogelijkheid om warmte af te staan of arbeid te leveren [𝐸] = =𝐽
𝑠²
1 2
Kinetische E: bewegingsenergie: 𝐸𝑘 = 𝑚𝑣
2
Potentiële E: opgeslagen energie: Ep
1 cal = 4,184 J 1 Cal = 1000 cal
1.7 Accuraatheid en precisie
Accuraatheid: hoe dicht liggen resultaten van een meting bij de werkelijke waarde
Precisie: hoe dicht liggen de resultaten van een aantal onafhankelijke metingen bij elkaar
1.8 Beduidende cijfers en getallen afronden
Beduidende cijfers: de cijfers die in een meetresultaat de precisie van het resultaat bepalen
Bv: 4,803cm → 4 BC // 0,006144g → 4 BC // 55,220K → 5 BC // 34 200m → 3,4 of 5 BC (hangt van wetensch not af)
Vermenigvuldigen of delen: uitkomst zelfde # beduidende cijfers als originele getal met het kleinste aantal beduidende cijfers
Optellen of aftrekken: uitkomst zelfde # decimalen als dat van het originele getal met het kleinste aantal decimalen
1.9 Conversie van eenheden
Dimensionele analyse: grootheid in originele eenheid . conversiefactor = grootheid in equivalente eenheid
Conversiefactor geeft verband tssn beide eenheden weer
H2: Atomen, Moleculen en Ionen
2.1 Elementen en hun eigenschappen
Element: fundamentele stof die op een chemische manier niet verder kan opgedeeld worden.
Fysische eig: niets te maken met een verandering van chemische samenstelling van een stof
Chemische eig: wel iets te maken met verandering van chemische samenstelling van een stof
2.2 Tabel van Mendeleev
18 groepen → geven valentie-elektronen weer
7 perioden → geven schil weer
Elementen van dezelfde groep hebben vergelijkbare eigenschappen (niet exact dezelfde!)
Groep 1: Alkalimetalen => zachte, zilverkleurige metalen die heftig met water reageren
Groep 2: Aardalkalimetalen => zilverkleurige metalen, stabieler dan alkalimetalen, Mg brandt in lucht
Groep 17: Hallogenen => kleurrijke, corrosieve metalen
Groep 18: Edelgassen => kleurloze, weinig reactieve gassen
2.3 Waarnemingen
Reagentia: producten voor de reactie Reactieproducten: producten na de reactie
Behoud van massa: in chemische reacties wordt massa noch vernietigd, nog gecreëerd (Lavoisier)
Constante samenstelling: elementen combineren altijd volgens specifieke verhoudingen (Proust) (bv 2 glazen water zelfde
verhouding van H en O)
Multipele verhoudingen: massaverhoudingen van chemische verbindingen zijn steeds kleine gehele getallen (Dalton) (NO1.5)
2.4 Atoomtheorie van Dalton
1. Elementen zijn opgebouwd uit atomen
2. Elk element wordt gekarakteriseerd door de massa v/d samenstellende atomen
3. Elementen combineren zich tot verbindingen wanneer atomen binden in bepaalde verhoudingen
4. Chemische reacties reorganiseren de bindingen tussen atomen, atomen zelf veranderen niet
-2-
Mayli Van Leuven - fouten voorbehouden
,2.5 Atoombouw
Met kathode-straal-buis werd aangetoond dat metaalatomen negatief geladen deeltjes bevatten: elektronen → Thomson
(Lading elektron: q = - 1,602176 . 10-19 C) achterkant PSE!!
(Massa elektron: m = 9,109382 . 10-28 g)
Massa zit geconcentreerd in de atoomkern → positief geladen protonen en neutrale neutronen (proef Rutherford goud)
Diameter atoom: 10-10 Diameter kern 10-15
2.6 Atoomnummers, massagetal, isotopen, atoommassa’s
Atoomnummer Z: aantal protonen in de kern = aantal elektronen rond de kern
Massagetal A: de som van het aantal protonen en het aantal neutronen = Z+N
Isotopen: atomen met dezelfde atoomnummers, maar verschillende massagetallen 𝐴𝑍𝑋 let op A bovenaan, niet Z (norm omgekeerd)
Protium waterstof (1p+, 0n0, A=1) – Deuterium (1p+, 1n0, A=2) – Tritium (1p+, 2n0, A=2)
Atomaire massa-eenheid (amu) of Dalton (Da) = 1,660539 . 10-24 g
Atomaire massa = gewogen gemiddelde v/d isotopenmassa’s v/d natuurlijk voorkomende isotopen v/e element
2.7 Het begrip mol
1 mol: de hoeveelheid waarvan de massa gelijk is aan de molaire massa
Voor elementen: molaire massa (g/mol) = atomaire massa (amu)
1 mol = 6,022141 x 1023 deeltjes = het getal van Avogadro (NA)
2.8 Nucleaire chemie
Chemische reacties hangen af van # elektronen → isotopen gelijkaardige chemische eigenschappen (water H2O, zwaar water D2O)
Nucleaire reacties hangen af van de kernen → elementen kunnen in elkaar omgezet worden
In nucleaire reacties is de som van de subscripten links en rechts zelfde (bv 146𝐶 → 147𝑁 + −10𝑒 )
Vergelijking chemische en nucleaire reacties:
1. Nucleaire reactie verandert atoomkern → ander element wordt geproduceerd
Chemische reactie heeft betrekking op manier waarop verschillende atomen zijn gecombineerd
2. Isotopen vertonen hetzelfde gedrag in chemische reacties
Isotopen gedragen zich dikwijls totaal anders in nucleaire reacties
3. Energieverandering bij nucleaire reactie is veel groter dan bij chemische reactie
2.9 Radioactiviteit
Radio-isotopen zijn radioactieve vormen van elementen
Ze vervallen en zenden straling uit; nl
• Alfa-straling (α): bestaat uit helium-4-kernen (2p+ en 2n0)
• Beta-straling (β): bestaat uit elektronen
• Gamma-straling (γ): bestaat uit hoogenergetische fotonen
Positron-emissie 𝛽 + → positron = elektron met een positieve lading
Positron-emissie-tomografie (PET) wordt gebruikt voor het in beeld brengen van tumoren
In electron capture grijpt kern een e- uit binnenste schil en combineert dit met een proton tot een neutron
2.10 Mengsels en chemische verbindingen
Materie Mengsel Geen chemische verandering van de samenstellende bestanddelen dus kan gescheiden worden.
Zuivere stof Elementen
Verbindingen Chemisch gebonden elementen (covalent – ionair)
2.11 Moleculen en covalente bindingen
Covalente binding: twee atomen delen een aantal elektronen → organiseren zich in moleculen
Chemische formule vs structuurformule vs molecuulformule
N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2 altijd minstens per 2
-3-
Mayli Van Leuven - fouten voorbehouden
, 2.12 Ionen en ionaire bindingen
Ionaire binding: één atoom draagt één of meer elektronen over aan één of meer andere atomen (zie 2/36 voor 1/2Cl2)
Ion: een geladen deeltje
Kation: een positief geladen deeltje
Anion: een negatief geladen deeltje
Tegengestelde ladingen trekken elkaar aan → ionaire vaste stoffen (geen ‘paren ionen’ meer onderscheiden)
Polyatomische ionen: geladen, covalent gebonden groepen atomen (NH4+, OH-, NO3-, SO42- …)
2.13 Nomenclatuur
Binaire ionaire verbindingen → bestaan uit twee elementen
Kation krijgt dezelfde naam als element, anion krijgt de naam v/h element eindigend in -ide
Bij metalen die meer dan één kation hebben → Romeins cijfer
Verbindingen met polyatomische ionen
Kation krijgt dezelfde naam als element, anion krijgt de naam uit lijst:
Binaire moleculaire verbindingen → twee covalent gebonden elementen
Kation-achtige deel krijgt naam v/h element, anion-achtige deel krijgt naam v/h element eindigend in -ide
Gebruik prefixen (nooit ‘mono’ voor het eerste atoom)
H3: Massaverhoudingen in Chemische reacties
3.1 Microscopisch vs macroscopisch
Microscopisch: aantal moleculen reagentia reageren en vormen een aantal moleculen reactieproduct
Macroscopisch: aantal mol reagentia reageert en vormt een aantal mol reactieproduct
3.2 Stochiometrie
Behoud van massa → chemische reacties balanceren mbv voortallen !!examen: 1O2 dus cel voor O2 ook invullen met 1, niet leeglaten!!
Moleculaire massa (amu): som van de atoommassa’s van alle atomen in een molecule molaire massa => g/mol
Stoichiometrie: bewerkingen nodig om aantallen deeltjes (mol) om te zetten naar massa’s
3.3 Opbrengst en overmaat
Eigenlijke opbrengst: de hoeveelheid reactieproducten gevormd na een reactie
Theoretische opbrengst: theoretische voorspelde opbrengst, wanneer de reactie volledig zou zijn doorgegaan
𝑒𝑖𝑔𝑒𝑛𝑙𝑖𝑗𝑘𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑎𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 = . 100%
𝑡ℎ𝑒𝑜𝑟𝑒𝑡𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑜𝑝𝑏𝑟𝑒𝑛𝑔𝑠𝑡 𝑎𝑎𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡
In oef → eerst zien hoeveel gemaakt kan worden, dan verhouding → 32,8g/resultaat . 100% = …%
Reacties vaak niet stoichiometrisch, maar met overmaat → wordt niet gebruikt in reactie
3.4 Procentuele samenstelling
Procentuele samenstelling: samenstelling uitgedrukt ifv de aanwezige elementen met hun massapercentage (dia 3/22)
Massaprocenten → #mol zoeken → verhouding (delen door kleinste getal) → subscripts gehele getallen → empirische
𝑚𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
formule → 𝑣𝑒𝑒𝑙𝑣𝑜𝑢𝑑 = → vermenigvuldigen met veelvoud → juiste formule
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑣𝑎𝑛 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑝𝑖𝑟𝑖𝑠𝑐ℎ𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑢𝑙𝑒
-4-
Mayli Van Leuven - fouten voorbehouden
