Atoombouw: griekse oudheid Alle materie is opgebouwd uit een mengsel van: aarde, water, lucht en vuur Als iets in de vloeibare fase was bestond het dus vooral uit water Als iets in de vaste fase was bestond het dus vooral uit aarde Als iets in van de vaste fase naar de vloeibare fase ging (of andersom) werd dus een deel van de aarde omgezet in water (of andersom) mlavd@BCEC 1 Atoombouw: middeleeuwen Als iets scherp smaakte bestond het dus uit puntige deeltjes Als iets in de vloeibaar fase was bestond het dus uit ronde deeltjes die langs elkaar konden rollen Als iets in de vaste fase was bestond het dus uit harde vaste blokjes die niet langs elkaar konden schuiven mlavd@BCEC 2 Atoombouw: naar een periodiek systeem Dalton: 1808 mlavd@BCEC 3 Atoombouw: naar een periodiek systeem Triaden van Dobereiner: 1817 Octaven van Newlands: 1864 op volgorde van massa (lijkt al wat meer op ‘ons systeem’ Stoffen met zelfde eigenschap onder elkaar !) Metaal en niet-metaal onder elkaar ?? Systeem werd afgewezen ! mlavd@BCEC 4 Atoombouw: naar een periodiek systeem Mendeleev: 1869 op volgorde van massa met open gelaten plaatsen (hier in het roze) voor nog niet bekende elementen !! mlavd@BCEC 5 Atoombouw: naar een periodiek systeem Moseley: 1913 op volgorde van atoomnummer Onderverdeeld in groepen en perioden (maar nog zonder lanthaniden en actiniden) mlavd@BCEC 6 Atoombouw: naar een periodiek systeem Moseley: 1945 op volgorde van atoomnummer Onderverdeeld in groepen en perioden incl. lanthaniden en actiniden Tom Lehrer’s element song: http://www.privatehand.com/flash/elements.html mlavd@BCEC 7 Atoombouw: rutherford Experiment Rutherford http://users.skynet.be/eddy/experiment_van_rutherford.htm mlavd@BCEC 8 Atoombouw: rutherford Verklaring van het experiment van Rutherford Positief geladen ‘zware’ kern met daar omheen negatief geladen ‘luchtige wolk’ mlavd@BCEC 9 Atoombouw: nu Alle atomen zijn opgebouwd uit dezelfde deeltjes Positief geladen ‘zware’ kern met daar omheen negatief geladen ‘luchtige wolk’ mlavd@BCEC 10 Atoombouw: dimensies pyramide van cheops : aarde = kern : atoom atoom : pingpongbal = tennisbal : aarde mlavd@BCEC 11 Atoombouw In de kern zitten positieve deeltjes: protonen In de kern zitten ook neutrale deeltjes: neutronen Rond de kern zitten negatieve deeltjes: elektronen mlavd@BCEC 12 Atoombouw: nummers Aantal protonen = atoomnummer Aantal elektronen = atoomnummer in de kern Aantal protonen + neutronen = massagetal mlavd@BCEC 13 Atoombouw: nummers 40 20Ca At.nr = 20 20 p en 20e m.g. = 40 40 – 20 = 20n 11 p en 11 e At.nr = 11 Na 11 m.g. = 23 23 – 11 = 12n 23 At.nr = 17 17 p en 17 e 35 17Cl m.g. = 35 35 – 17 = 18n mlavd@BCEC 14 Atoombouw: p, e, n + p, 0 n Geef de samenstelling in en van de volgende atomen 39 K K 19 p en 19 e 19 19 39K 39 – 19 = 20 n 209 80Hg e 80 p en 80 e 80Hg 209 – 80 = 129 n 209Hg mlavd@BCEC 15 Atoombouw Elektronen zitten in een soort van schillen of banen mlavd@BCEC 16 Atoombouw elementen 1 - 20 mlavd@BCEC 17 Atoombouw: isotopen Er bestaan verschillende ‘vormen’ van de zelfde atomen. Verschil: het aantal neutronen in de kern = massagetal Gelijk: het aantal protonen en elektronen = atoomnummer mlavd@BCEC 18 Atoombouw: isotopen in de natuur Tabel 25: geeft voorkomen van isotopen in de natuur en hun samenstelling De isotopen die niet in de natuur voorkomen kunnen kunstmatig gemaakt worden in bv een kernreactor mlavd@BCEC 19 Atoombouw: isotopen in de natuur Geef de samenstelling van de isotopen die voorkomen in de natuur van: C N 12 C 6 6p, 6e en 12 - 6 = 6n 13 C 6 6p, 6e en 13 – 6 = 7n 14 N 7 7p, 7e en 14 – 7 = 7n 15 7N 7p, 7e en 15 – 7 = 8n mlavd@BCEC 20 Eigenschappen van stoffen Moleculaire stoffen: bestaan alleen uit niet-metalen Hebben geen lading geleiden geen stroom kunnen alleen geleiden als de geladen deeltjes (ionen) kunnen bewegen Alle stoffen Zouten: bestaan uit metaal en niet-metaal ionen Metalen: bestaan alleen uit metaal Hebben bewegende elektronen geleiden stroom als (s) en als (l) Geleiden geen stroom als (s) Geleiden wel stroom als en als (l) of (aq)) mlavd@BCEC 21 Molecuulbouw In de moleculen zijn er bindingen tussen de atomen, deze noemen atoombindingen Elk atoom heeft een bepaald aantal bindingen, dit noemen we de covalentie van een atoom mlavd@BCEC 22 Molecuulbouw mlavd@BCEC 23 Covalentie en Molecuulbouw De niet metaal elementen vormen bindingen tussen de atomen. Het aantal bindingen van deze elementen is (meestal) een vast aantal dat we de covalentie noemen. De covalentie kunnen we uit het periodiek systeem afleiden. mlavd@BCEC 24 Covalentie en Molecuulbouw 4 3 21 0 mlavd@BCEC 25 Molecuulbouw Maak de onderstaande structuurformules af met het juiste aantal bindingen H H O H C C C O H H C H H H mlavd@BCEC H H S C H H 26 Covalentie en Molecuulbouw mlavd@BCEC 27 Aantrekkende krachten tussen moleculen In de moleculen zijn er bindingen en tussen de moleculen zijn er ook aantrekkende krachten. Deze aantrekkende kracht tussen de moleculen noemen we: vanderwaals-krachten mlavd@BCEC 28 Vanderwaalskrachten mlavd@BCEC 29 Vanderwaalskrachten De aantrekkende krachten tussen de moleculen worden dus duidelijk niet veroorzaakt door de bindingselektronen want die zijn niet aanwezig tussen de moleculen !! mlavd@BCEC 30 Vanderwaalskrachten De aantrekkende krachten tussen de moleculen worden groter als het molecuul groter en zwaarder wordt ! Hierdoor hebben grotere en zwaardere moleculen een hoger kookpunt ! mlavd@BCEC 31 Kookpunt moleculaire stoffen Massa (u) Tkook (K) methaan 16 112 Propaan 44 231 ammoniak 17 Water 18 Ethanol 46 240 373 351 Bij sommige moleculen is het kookpunt veel hoger dan je kan verklaren met alleen de vanderwaals-krachten mlavd@BCEC 32 Kookpunt moleculaire stoffen Bij sommige moleculen is het kookpunt veel hoger dan je kan verklaren met alleen de vanderwaals-krachten Hier spelen blijkbaar nog andere krachten een rol ! Water: H-O-H Ethanol: C2H5OH Ammoniak: NH3 propanol: C3H7OH Propaanzuur: CH3CH2COOH Wat valt bij deze stoffen op ?? mlavd@BCEC 33 Kookpunt moleculaire stoffen Water: Ammoniak: Ethanol: Propanol: Propaanzuur: Al deze stoffen hebben een OHof een NH- groep in het molecuul mlavd@BCEC 34 Kookpunt moleculaire stoffen Als moleculen een OH- of een NH- groep hebben kunnen deze een waterstofbrug vormen Een waterstofbrug is een sterkere aantrekkingkracht dan vanderwaals hoger Tsmelt of Tkook !!!! mlavd@BCEC 35 Waterstof-brug = H-brug mlavd@BCEC 36 Waterstof-brug = H-brug Bij carbonzuren kunnen door de Hbrug ‘dimeren’ ontstaan waardoor Tkook nog verder verhoogd wordt. mlavd@BCEC 37 Polair en Apolair Een stof wordt apolair genoemd als er veel C en H-atomen in zitten en geen (of heel weinig) andere groepen die bv NH of OH bevatten mlavd@BCEC 38 Polaire en Apolaire oplosmiddelen Polaire stoffen lossen op in polaire oplosmiddelen (kunnen meestal Hbrug maken) Apolaire stoffen lossen op in apolaire oplosmiddelen (kunnen geen H-brug maken) mlavd@BCEC 39 Oplossen, smelten en koken Bij het oplossen en het smelten of koken van stoffen verandert alleen de afstand tussen de moleculen. De moleculen zelf blijven gelijk en veranderen niet!! mlavd@BCEC 40 Reacties Bij een reactie tussen stoffen worden de bindingen in de moleculen verbroken en worden er nieuwe bindingen gemaakt waardoor andere moleculen ontstaan. !! mlavd@BCEC 41 Verschil tussen reactie en smelten, koken of oplossen Bij smelten, koken en oplossen blijven de moleculen het zelfde en worden alleen de afstanden tussen de moleculen veranderd veranderingen bij vdWaals en H-brug Bij een reactie veranderen de moleculen en worden naast de afstanden tussen de moleculen ook bindingen verbroken en nieuwe gemaakt veranderingen bij vdWaals, H-brug én bindingselektronen. mlavd@BCEC 42 Ionen en ionogene stoffen Naast moleculaire stoffen bestaan er ook nog zouten en metalen Zouten zijn opgebouwd uit geladen deeltjes: ionen Ionen zijn deeltjes met te veel elektronen (negatieve ionen) of te weinig elektronen (positieve ionen) mlavd@BCEC 43 Ionen en ionogene stoffen mlavd@BCEC 44 Ionen en ionogene stoffen 3- 2- ionen) 1Ionen zijn deeltjes met te veel elektronen (negatieve of te weinig elektronen (positieve ionen) Metalen vormen + ionen (staan dus elektron af) Niet metalen vormen een – ion (nemen elektron op) 1+ 2+ mlavd@BCEC 45 Ionen en ionogene stoffen Metalen ionen reageren met niet metaal-ionen (tot een zout) in een verhouding zodat de totale lading weer 0 wordt. Na+ + Cl- NaCl 2 + K + 2O K2O Ca2+ + O2- CaO Mg2+ + 2 F- MgF2 mlavd@BCEC 46 Ionen en zouten De ionen vormen een ionrooster zoutkristal mlavd@BCEC 47 Ionen en zouten Uit het rooster kan je ook de formule van het zout afleiden mlavd@BCEC 48 Ionen en zouten Zoutkristal als kubus afgebeeld Elke hoek zit in 8 kubussen telt voor 1/8 mee. Elk vlak zit in 2 kubussen telt voor 1/2 mee. Midden in de kubus zit maar in 1 atoom telt voor 1. Elke rib zit in 4 kubussen telt voor 1/4 mee. 8 * 1/8 + 6 * ½ = 1 + 3 = 4 12 * 1/4 + 1 = 3 + 1 = 4 mlavd@BCEC Verhoudingformule = 4 : 4 = 1 : 1 (bv) NaCl 49 Geleiding van stroom Simulatie: stroomgeleiding http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/electroChem/conductivity-2.html mlavd@BCEC 50 Metalen mlavd@BCEC 51 Metalen Bij metalen is een rooster gemaakt van de atomen. Hiertussen in ‘zwerven’ losse elektronen die voor de geleiding zorgen. e- e- e- ee- ee- mlavd@BCEC 52 Zouten vs metalen Bij vaste zouten is ook een vast rooster maar dan gemaakt van de ionen. Hiertussen in ‘zwerven’ geen losse elektronen geen geleiding + - + + - + + - + - mlavd@BCEC 53 Zouten vs metalen mlavd@BCEC 54 Zouten vs metalen mlavd@BCEC 55 Zouten vs metalen mlavd@BCEC 56 Zouten vs metalen Metalen buigen: deeltjes tegenover elkaar met elektronen zwervend ertussen geen probleem: buigt. Zout buigen: gelijk geladen deeltjes direct tegenover elkaar stoten elkaar af buigt niet. e- e- e- e- e- + - + - + - + + - + - + - + - e- BUIGT e- e- e- e- e- e- mlavd@BCEC + - + - + - + + - + - + - + - BROKKEL BREEK KRAK 57