Chemie in de biologie
Inleidende begrippen
Materie: alles wat massa en volume heeft, vb aarde, lucht, water, …
Chemie: het studiegebied der natuurwetenschappen waarin samenstelling, bouw en
eigenschappen van de materie en de verandering ervan bestudeerd worden
Mengsels
Heterogeen mengsel: mengsel waarin men
tenminste 1 component kan onderscheiden, vb
grove mengsels, suspensies, emulsies, nevels,
rook, schuim
Homogeen mengsel: mengsel waarbij de
verschillende componenten niet van elkaar te
onderscheiden zijn. Men spreekt van een
opgeloste stof in een oplosmiddel.
Colloïdaal mengsel: mengsel dat de overgang
vormt tussen een heterogeen en een
homogeen mengsel, vb mayonaise
Zuivere stoffen
Zuivere stof: 1 stof, opgebouwd uit identieke deeltjes (atomen of moleculen), en met een
aantal stofspecifieke eigenschappen
Enkelvoudige stof: stof die opgebouwd is uit slechts 1 atoomsoort, vb stikstofgas (N 2)
Samengestelde stof: stof die meer dan 1 atoomsoort bevat, vb water (H2O)
Atoombouw
Atoom: kleinste deeltje waaruit een stof is opgebouwd. Het is opgebouwd uit een kern en
een mantel, en is in zijn geheel elektrisch neutraal
Elementaire deeltjes: e-, p+, n0
Kern: protonen + neutronen
Schillen: elektronen
n = elektronenschil of hoofdenergieniveau
2n² = maximale bezetting of hoofdenergieniveau
Energie toevoegen: elektron naar schil met hogere energie (geëxiteerde toestand)
Drang naar zo laag mogelijke energietoestand. Terugkeer van elektron naar zijn
oorspronkelijke baan → er zal energie uitgestraald worden
, X = symbool van het element
A = massagetal: aantal p+ en aantal n0 in de kern (= #nucleonen)
= p+ + n0
Z = atoomnummer: aantal p+ in de kern en aantal e- in de
elektronenmantel (atoom = elektrisch neutraal → #p+ = #e- )
= p+
Vb 1123Na: 11 protonen, 11 elektronen, 12 neutronen
Isotopen: atomen die behoren tot dezelfde atoomsoort (dus met hetzelfde atoomnummer)
maar met een verschillend massagetal. Ze verschillen dus van elkaar door het aantal
neutronen.
Vb Na op buitenste schil 1 elektron = valentie-elektron. Valt deze weg → Na1+-ion
Periodiek systeem der elementen
Perioden: horizontale lijnen
Groepen: verticale lijnen
Edelgassen
• Groep O → buitenste schil volledig opgevuld met 8 elektronen (uitgezonderd Helium)
• Edelgasconfiguratie = octetstructuur: als de buitenste schil helemaal volzet is
• Gaan geen bindingen aan, ze zijn inert
EN-waarde
Elektronegatieve waarde: een relatieve waarde voor de aantrekkingskracht die een
gebonden atoom uitoefent op de bindingselektronen (in tabel te vinden)
Chemische bindingen
Molecule: het geheel van 2 of meerdere atomen die met elkaar een binding zijn aangegaan.
Men kan een molecule voorstellen door een formule.
Ion: een positief of negatief geladen molecule of atoom. Deze ontstaan door het opnemen of
afgeven van 1 of meerder elektronen. Bij het afgeven van een elektron krijgt men een
positief geladen ion, bij het opnemen krijgt men een negatief geladen ion
Covalente binding: binding tussen 2 niet-metalen waarbij er valantie-elektronen
gemeenschappelijk gebruikt worden
(zie foto EN-waarde)
,Gewone covalente binding = apolaire: binding waarbij elk atoom evenveel ongepaarde
valentie-elektronen ter beschikking stelt om een gemeenschappelijk elektronenpaar te
vormen.
• Verschil EN is ZEER KLEIN → geen verschuiving van het bindend e--paar
• Voorbeeld:
o H2 ΔEN = 0
o CH4 ΔEN = 2,5 – 2,1 = 0,4
Covalente binding van het donor-acceptortype = polaire: binding waarbij het
gemeenschappelijke elektronenpaar door slechts 1 element geleverd wordt.
• Verschil EN is GROOT → verschuiving naar het meest elektronegatieve element
• Voorbeeld: HCl ΔEN = 3,0 – 2,1 = 0,9
notatie: H—Cl
δ+ δ-
Polaire binding: een verschil in EN-waarde doet de bindingselektronen lichtjes verschuiven
naar het element met de grootste EN-waarde. Er ontstaat een positieve en een negatieve
pool
Apolaire binding: doordat de EN-waarde van beide elementen gelijk is in een binding met
identieke atomen, ontstaan er geen polen
Ionenbinding: binding waarbij de overdracht van de elektronen volledig is tussen metalen en
niet-metalen (er ontstaan dus ionen). Het positief en het negatief ion trekken elkaar aan.
• Verschil EN is ZEER GROOT → afgave en opname van een elektron
• Elektrisch geladen deeltjes of ionen
• Voorbeeld: NaCl ΔEN = 3,0 – 0,9 = 2,1
notatie: Na+ Cl-
Metaalbinding
• Metaalionen binden zich binnen een metaalrooster waarin de valentie-elektronen
vrij kunnen bewegen en aan alle ionen tegelijkertijd toebehoren
Anorganische verbindingsklassen
Zuren
Def: elektrolyten die opgelost in water H—ionen (protonen) afsplitsen. Het negatieve ion dat
hierbij ontstaat noemen we de zuurrest
→ Protondonor
• Binaire zuren: H + nM (= zuurrest)
• Ternaire zuren: H + nMO (= zuurrestgroep)
• Chemische eigenschappen
o elektrolyten (zwak → zeer sterk)
o Indicator
, Formule Voorkomen en Toepassingen Gevaren R- en S-
naam eigenschappen zinnen
HCl -Sterk prikkelend -Verwijderen van -Inademen: keelpijn, hoesten, Corrosief
Waterstof- -Kleurloos kalkaanslag kortademigheid
chloride -Goed oplosbaar in H2O -Grondstof voor bereiding -Huid: bijtend, pijn, roodheid,
-In maagsap van Cl2 en H2 wonden
-Ogen: bijtend, pijn, slecht zien
-Inslikken: bijtend, ademnood,
braken, brandende pijn
H2SO4 -Kleurloos -Bereiding van kunstmest, -Kans op explosie Corrosief
Diwaterstof- -Olieachtig kleur- en kunststoffen -Inademen: bijtend, keelpijn,
sulfaat -Bij mengen met water -Bereiding van belangrijke hoesten, ademnood
(zwavelzuur) komt veel warmte vrij zuren (H3PO4, HCl, HNO3) -Huid: bijtend, pijn, ernstige
→ nooit dopen! brandwonden
-Ontleedt bij verhitting -Ogen: bijtend, pijn, slecht zien
tot giftige dampen (SO3) -Inslikken: bijtend, keelpijn,
-Wateronttrekkend buikpijn, braken, diarree
HNO3 -Kleurloos -Bereiding kunstmest -Brand: niet brandbaar, bevordert Oxiderend
Waterstof- -In bruine flessen -Bereiding springstoffen brand van andere stoffen
nitraat -In conc boven 70%: (TNT en nitroglycerine) -Kans op explosies
(salpeter- kleurloos tot rood met -Inademen: bijtend, keelpijn,
zuur) scherpe geur hoesten, ademnood Corrosief
-Ogen: roodheid, pijn,
brandwonden
-Huid: pijn, brandwonden
-Inslikken: bijtend, keelpijn,
buikpijn
H3PO4 -Kleurloos, vast -Bereiding kunstmest -Inademen: bijtend, keelpijn, Corrosief
-Mengbaar met water -Toegevoegd aan hoesten, ademnood
-Bouwstof van DNA bepaalde frisdranken -Huid: bijtend, pijn, ernstige
brandwonden
-Ogen: bijtend, pijn, slecht zien
-Inslikken: bijtend, keelpijn,
buikpijn, braken
Hydroxiden
Def: hebben als functionele groep de OH- (hydroxide)-groep gebonden aan een metaal.
Opgelost in water kunnen ze OH—ionen afsplitsen
→ Protonacceptor
• M + OH
• Chemische eigenschappen
o Elektrolyten (sterk)
o Indicator
• Belangrijke reacties
CaO + H2O → Ca(OH)2
Ongebluste kalk gebluste kalk
Ca(OH)2 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2H2O (aantonen dat CO2 zit in uitgeademde lucht)
Formule Voorkomen en Toepassingen Gevaren R- en S-
naam eigenschappen zinnen
NaOH -Wit, vast -Bereiding van zeep -Niet brandbaar Corrosief
Natrium- -Veel warmte komt vrij bij -Ontstoppen van aflopen -Inademen: bijtend, keelpijn,
hydroxide oplossen in water hoesten, ademnood
-Sterke base die heftig -Huid: bijtend, pijn, brandwonden
reageert met zuren -Ogen: slecht zien, pijn
-Inslikken: keelpijn, diarree,
buikkramp
