Psychobiologie jaar 1: Samenvatting van hoorcolleges voor vak Celbiologie Deeltentamen 1 (2017/2018)
Hoorcolleges door dr. Steen Ingemann Jorgensen & prof. dr. H.V. Westerhoff
Chemistry for the Biosciences - Common Year One @ King's College London
General Chemistry
All for this textbook (2)
Written for
Universiteit van Amsterdam (UvA)
Psychobiologie
Celbiologie
All documents for this subject (45)
Seller
Follow
inezverdaasdonk
Reviews received
Content preview
SV CELBIOLOGIE DT1
HC 1:
Inleiding chemie
Chemie is de studie van de samenstelling, structuur en eigenschappen van de materie en
met name de veranderingen van chemische stoffen → inzicht in de eigenschappen van de
materie en leren veranderingen in chemische systemen te begrijpen en voorspellen.
De bouwstenen van de chemie zijn elementen. Een element is een enkele, simpele stof die
niet kan worden gesplitst in andere stoffen op basis van chemische eigenschappen. Een
element is opgebouwd uit atomen van één soort. Een atoom is opgebouwd uit neutronen
(kern), protonen (kern) en elektronen (schil). Het atoomnummer geeft aan hoeveel
protonen een atoom heeft. Bij een neutraal geladen element is het aantal protonen gelijk
aan het aantal elektronen. Het aantal neutronen in de kern van een specifiek element is niet
noodzakelijk hetzelfde → isotopen. D.m.v. massaspectrometrie kunnen deze isotopen
ontdekt worden. Een chemische stof is een vorm van materie met een uniforme chemische
samenstelling.
Een indeling van stoffen van klein naar groot:
- Waterstofatoom: 100*10-12m (= picometer)
- Watermolecuul: ± 275*10-12m
- Myoglobine (eiwit): ± 3,5*10-9m (=nanometer)
- Levende cellen: 1 – 5 *10-6m (= micrometer)
In het heelal, op aarde en in de mens zijn er een aantal belangrijke elementen nodig:
Heelal: 0.02% C Aarde: 0.03% C De mens: 18.5% C
Waterstof, zuurstof, koolstof en stikstof zijn de meest cruciaal vitale elementen. 99% van de
atomen in het lichaam zijn deze elementen.
Het biologische periodieke systeem bestaat uit 25 elementen (cruciaal om leven mogelijk te
maken). Het gehele periodieke systeem bestaat uit 118 elementen. Deze elementen zijn
onderverdeeld in perioden (horizontaal – 7) en groepen(verticaal – 18).
- Periodiciteit: het gradueel veranderen van fysieke en chemische eigenschappen van
element tot element in een periode, en een grote verandering van eigenschappen
van het einde van een periode naar een nieuwe periode.
De wereld van atomen
Een atoom bevat een kern. De radius van die kern is 1 – 5*10-15m. Maar de radius van een
atoom is 50 – 250*10-12m. Dus de afstand tussen kern en elektronen is vrij groot. Elektronen
bevinden zich als een wolk om de kern heen. Elektronen gedragen zich als deeltjes en als
golven. Hierdoor kunnen elektronen in atomen niet beschreven worden met een eenvoudig,
klassiek model van deeltjes. Daarom moeten we bij elektronen kijken naar de
waarschijnlijkheid voor het vinden van een elektron met een gegeven energie in een bepaald
deel van de ruimte rondom de atoomkern.
,Elektronen bevinden zich niet statisch in een elektronenwolk, maar zijn constant in
beweging rondom de kern. Maar de energieën en posities van deze elektronen zijn niet
random. De elektronen van een atoom zijn beperkt om te bewegen in een bepaald volume
→ orbitalen. Een orbitaal is te beschrijven als een gebied rondom de atoomkern
waarbinnen een elektron met een bepaalde energie zit met 90% waarschijnlijkheid.
Elektronen kunnen verschillende orbitalen bezetten. Deze orbitalen hebben verschillende
vormen en bevinden zich met verschillende afstanden van de atoomkern. De orbitalen zijn
gegroepeerd in elektronenschillen (1,2,3 of 4). De elektronen zitten in verschillende
energieniveaus, oftewel schillen. De elektronen zitten ook steeds verder weg van de
atoomkern, dus in de hogere schillen zijn de elektronen minder sterk gebonden
(hebben meer energie).
1 + 3 + 5 niveaus → 3s orbitaal, drie 3p orbitalen en vijf 3d orbitalen
3dx 2 3dxz 3dyz 3dxy 3dx 2 – y 2
1 + 3 niveaus → 2s orbitaal en drie 2p orbitalen 2s 2px 2py 2pz
1 niveau → 1s orbitaal
1s
s = sharp, p= principal, d = diffuse, f = fundamental → benamingen gebaseerd op
experimentele lijnspectra van atomen. De volgorde van het opvullen van de niveaus:
0
4s 3d
3s 3p
2p
2s
energy
1s
Een elektron wordt in een schil aangegeven met een pijl. Welke kant deze pijl op staat is
afhankelijk van de elektronspin (rotatie). Bij een parallelle spin van twee elektronen in
één orbitaal is er afstoting → ongepaarde elektronen. Bij een anti-parallelle spin van
twee elektronen in één orbitaal is er een stabiele toestand → gepaarde elektronen.
Het uitsluitingsprincipe van Pauli stelt dat twee elektronen in een atoom niet dezelfde
2
toestand kunnen hebben. He 1s
,Dus in één orbitaal kunnen maximaal twee elektronen met anti-parallelle spin zitten.
De lage-energie-orbitalen worden eerder opgevuld als de hoge-energie-orbitalen. Dit komt
doordat in de biologie eenheden met een lage energie stabieler zijn dan eenheden met een
hoge energie. Dus atomen zijn het meest stabiel als ze de laagst mogelijke energie hebben.
Om dit te bereiken moeten ze in de schillen zitten die het dichtst bij de kern zitten. De
manier waarop de elektronen zijn verdeeld wordt de elektronconfiguratie genoemd. Zo
worden de niveaus van de elektronen in volgorde van toenemende energie. Dus van koolstof
is de elektronenconfiguratie: 1s22s22p2
Bij het opvullen van de schillen met elektronen geldt de regel van Hund: in een subniveau
worden de elektronen over de orbitalen verdeeld zodanig dat er zo veel mogelijke
ongepaarde (parallelle spin) elektronen voorkomen.
2 2 1 2 2 2 2 2 3
B 1s 2s 2p C 1s 2s 2p N 1s 2s 2p
Wanneer een elektron voldoende energie krijgt, kan deze elektron zich van een lage-
energie-orbitaal verplaatsen naar een orbitaal met hogere energie. Deze hogere
energieniveau moet minstens één plaats hebben om de regel van Pauli te volgen. De
hoeveelheid energie die nodig is om naar een volgend niveau te ‘springen’ staat vast (E).
Het ‘springen’ van een elektron is excitatie, het ‘terugvallen’ van een elektron naar zijn
originele niveau is emissie (uitstralen van energie).
De wereld van stoffen
- Moleculaire stoffen:
o Bindingen tussen niet-metalen.
o Gemeenschappelijke elektronenparen
o Octetregel
- Zouten:
o Ionogene bindingen
o Elektrostatische wisselwerking tussen positief en negatief geladen deeltjes.
Het aantal elektronen in een atoom is bepalend voor de chemische eigenschappen van het
atoom. De schil die de elektronen bevat die het verst van de kern af zit (dus minst sterk
gebonden), is de valentieschil (bijv. bij zuurstof heeft acht elektronen: twee in 1s, twee in 2s
en vier in 2p, dus valentieschil is 2). De elektronen in deze schil zijn de valentie elektronen.
Chemische reacties zijn mogelijk wanneer valentie elektronen tussen atomen kunnen
bewegen. De reactiviteit van een atoom (dus chemische eigenschappen) is afhankelijk van
de (on)willigheid van de valentie elektronen. Atomen reageren met elkaar om stabieler te
worden. Een atoom is het meest stabiel als hij een volle valentieschil heeft, d.w.z. acht
elektronen in de buitenste schil.
De valentieschil kan worden aangegeven met de Lewis structuur:
, Bij een covalente binding worden elektronen gedeeld. Per
binding zijn er twee elektronen nodig, het
gemeenschappelijke elektronenpaar. De overige elektronen
noemen we vrije elektronen. Wanneer de elektronen van een
atoom erg strak geassocieerd zijn met het atoom, kan dit
atoom niet interacteren met naburige atomen. Zo’n atoom is
chemisch inert. Een ionogene, vaste stof heeft een 3D-
rooster: positief en negatief geladen ionen wisselen elkaar af
en worden bij elkaar gehouden door aantrekkingskracht tussen ionen. Afhankelijke van de
hoeveelheid elektronen in de buitenste schil is te bepalen of een atoom makkelijker
elektronen kan afstaan (donate) of opnemen (accept). Ionogene stoffen hebben een hoog
smeltpunt, maar zijn makkelijk te breken. Daarnaast zijn ze rigide (star/stijf) en niet altijd
makkelijk oplosbaar.
HC 2:
Chemische bindingen
Ionogene bindingen:
- Metalen en niet-metalen (meestal)
- Elektrostatische wisselwerking tussen positief en negatief geladen deeltjes.
De elektronegativiteit van een atoom geeft aan hoe sterk het atoom een elektron aantrekt.
Bij een ionische binding wordt een elektron afgestaan aan een ander atoom. Hierbij worden
twee ionen gevormd. Ionogene stoffen worden gebonden door elektrostatische krachten.
Omdat alle atomen streven naar een volle valentieschil, zullen ze ook deze regel volgen bij
het afstaan/opnemen van elektronen.
Covalente bindingen:
- Tussen niet-metalen
- Gemeenschappelijke elektronenparen
- Lewis structuur
Bij een waterstofatoom bevindt het elektron zich in een 1s orbitaal: 1s 1. Wanneer twee
waterstofatomen binden, overlappen de 1s-orbitalen en onstaat er een nieuw orbitaal voor
het H2-molecuul. Zo is er een covalente binding gevormd.
Deze covalente binding wordt een sigmabinding genoemd (enkelvoudige binding). De
sigmabinding heeft een rotatiesymmetrie rondom de internucleaire as.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller inezverdaasdonk. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.89. You're not tied to anything after your purchase.
