H01 Atoombouw

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
1
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
2
Atoombouw: rutherford
Experiment Rutherford
mlavd@BCEC
3
Atoombouw: rutherford
Verklaring van het experiment van Rutherford
Positief geladen ‘zware’ kern
met daar omheen
negatief geladen ‘luchtige wolk’
mlavd@BCEC
4
Atoombouw: nu
Alle atomen zijn opgebouwd uit dezelfde deeltjes
Positief geladen ‘zware’ kern
met daar omheen
negatief geladen ‘luchtige wolk’
mlavd@BCEC
5
Atoombouw: dimensies
pyramide van cheops : aarde = kern : atoom
atoom : pingpongbal = tennisbal : aarde
mlavd@BCEC
6
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
7
Atoombouw: nummers
Aantal protonen = atoomnummer
Aantal elektronen = atoomnummer
in de kern
Aantal protonen + neutronen =
massagetal
mlavd@BCEC
8
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
9
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
10
Atoombouw
Elektronen zitten in een soort van
schillen of banen
mlavd@BCEC
11
Atoombouw elementen 1 - 20
mlavd@BCEC
12
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
13
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
14
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
15
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
16
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
17
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
18
Covalentie en Molecuulbouw
4 3 21 0
mlavd@BCEC
19
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
20
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
21
Vanderwaalskrachten
mlavd@BCEC
22
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
23
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
24
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
25
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
Azijnzuur: CH3COOH
Wat valt bij deze stoffen op ??
mlavd@BCEC
26
Kookpunt moleculaire stoffen
Water:
Ammoniak:
Ethanol:
Propanol:
Azijnzuur:
Al deze stoffen hebben een OHof een NH- groep in het molecuul
mlavd@BCEC
27
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
28
Waterstof-brug = H-brug
mlavd@BCEC
29
Waterstof-brug = H-brug
Bij carbonzuren kunnen door de Hbrug ‘dimeren’ ontstaan waardoor
Tkook nog verder verhoogd wordt.
mlavd@BCEC
30
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
31
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
32
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
33
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
34
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
35
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
36
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
37
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
38
Ionen en zouten
De ionen vormen een ionrooster  zoutkristal
mlavd@BCEC
39
Ionen en zouten
Uit het rooster kan je ook de formule van het zout afleiden
mlavd@BCEC
40
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 kubus  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
41
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
42
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
43
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
44