T2 - bouw van materie en PSE.pdf

# Classificatie van materie: zuivere stoffen en mengsels Dit onderwerp verkent de fundamentele opbouw van materie, waarbij een onderscheid wordt gemaakt tussen zuivere stoffen en de verschillende types mengsels, zoals homogene en heterogene mengsels, inclusief colloïdale mengsels, gebaseerd op de deeltjesgrootte en waarneembaarheid. ### 1.1 Materie, mengsels en zuivere stoffen Materie omvat alles wat volume inneemt en een massa heeft, en kan voorkomen in de aggregatietoestanden vast, vloeibaar of gasvormig. Een specifiek stuk materie wordt een voorwerp of lichaam genoemd, met eigenschappen zoals vorm, massa en volume. Verschillende materialen (stoffen) kunnen worden gebruikt om voorwerpen te maken, elk met unieke stofeigenschappen zoals massadichtheid, oplosbaarheid, smeltpunt en kookpunt. In de chemie ligt de focus op de studie van deze stoffen [1](#page=1). Een zuivere stof bestaat uit slechts één stofsoort of moleculesoort. In tegenstelling hiermee bestaat een mengsel uit meerdere zuivere stoffen of moleculesoorten [1](#page=1). > **Tip:** Stofeigenschappen zijn kenmerkend voor een specifieke stof, ongeacht de hoeveelheid of vorm van het voorwerp dat ervan gemaakt is [1](#page=1). ### 1.2 Soorten mengsels Mengsels worden geclassificeerd op basis van de grootte van de deeltjes van de componenten [2](#page=2): #### 1.2.1 Heterogene mengsels Bij heterogene mengsels zijn de deeltjes waarneembaar met het blote oog of een lichtmicroscoop. De menselijke resolutie van het blote oog ligt rond 0,2 mm. Heterogene mengsels zijn doorgaans ondoorschijnend of verstrooien licht [2](#page=2). Indelingen van heterogene mengsels op basis van aggregatietoestand zijn onder andere: * **Grof mengsel:** vast + vast (bijv. zand, kruidenmengsel) [4](#page=4). * **Suspensie:** vast + vloeistof (bijv. chocolademelk, water met onoplosbaar zout). Suspensies zijn vaak niet stabiel en kunnen ontmengen [4](#page=4). * **Emulsie:** vloeistof + vloeistof (bijv. mayonaise, crèmes). Stabiele emulsies vereisen emulgatoren [4](#page=4). * **Nevel:** fijne vloeistofdruppeltjes in een gas (bijv. spuitbussen) [4](#page=4). * **Schuim:** gasbelletjes in een vloeistof (bijv. slagroom, badschuim) [4](#page=4). * **Rook:** vaste stofdeeltjes verspreid in een gas (bijv. stoflucht, rook) [4](#page=4). #### 1.2.2 Homogene mengsels Bij homogene mengsels zijn de deeltjes niet zichtbaar met het blote oog of enig optisch instrument, met een deeltjesgrootte kleiner dan $10^{-9}$ m. Ze zijn typisch doorzichtig, en licht plant zich er rechtlijnig door voort [2](#page=2). Indelingen van homogene mengsels op basis van aggregatietoestand zijn onder andere: * **Legeringen:** vast + vast (bijv. messing, inox, brons) [3](#page=3). * **Oplossingen:** opgeloste stof (vast, vloeibaar of gas) + oplosmiddel (vloeibaar). Voorbeelden zijn suikerwater (vast in vloeibaar), azijn (vloeibaar in vloeibaar) en spuitwater (gas in vloeibaar). Water is een veelvoorkomend oplosmiddel [3](#page=3). * **Gasmengsels:** gas + gas (bijv. lucht, aardgas) [3](#page=3). > **Tip:** Het begrip 'oplossing' is cruciaal in de chemie, aangezien veel stoffen in opgeloste vorm voorkomen, bewaard worden en reacties vaak in oplossing plaatsvinden. Concentratie-uitdrukkingen, zoals massaconcentratie en molaire concentratie, zijn belangrijk bij het bestuderen van oplossingen [3](#page=3). #### 1.2.3 Colloïdale mengsels Colloïdale mengsels vormen een overgang tussen heterogene en homogene mengsels, met deeltjes met een gemiddelde diameter tussen $10^{-7}$ m en $10^{-9}$ m. De deeltjes, 'colloïden' genoemd, zijn te klein om als heterogeen te worden beschouwd, maar groter dan moleculen of ionen. Deze mengsels bezitten een zekere stabiliteit en zijn doorschijnend tot ondoorzichtig [2](#page=2) [5](#page=5). Een voorbeeld is melk, dat grenst aan colloïdaal en heterogeen mengsel. Soms worden begrippen als 'colloïdale suspensie' en 'colloïdale emulsie' gebruikt [5](#page=5). ### 1.3 Zuivere stoffen, moleculen en atomen Zuivere stoffen kunnen door fysische scheidingstechnieken uit mengsels worden geïsoleerd. Een stof is opgebouwd uit moleculen, de kleinste deeltjes die de chemische identiteit van de stof behouden. Moleculen worden voorgesteld door chemische formules, zoals $H_2O$ [12](#page=12). Zuivere stoffen kunnen verder worden onderverdeeld in: * **Enkelvoudige moleculen:** bestaande uit slechts één atoomsoort (bijv. zuurstofgas, $O_2$) [12](#page=12). * **Samengestelde moleculen:** bestaande uit verschillende atoomsoorten (bijv. water, $H_2O$) [12](#page=12). > **Tip:** De term 'molecule' is strikt genomen van toepassing op stoffen met covalente bindingen; bij ionbindingen en metaalbindingen is het begrip 'molecule' meer theoretisch [12](#page=12). ### 1.4 Stofeigenschappen Elke zuivere stof wordt gekenmerkt door specifieke stofeigenschappen [13](#page=13). * **Fysische stofeigenschappen:** Deze eigenschappen kunnen worden waargenomen of onderzocht zonder de chemische identiteit van de stof te veranderen. Voorbeelden zijn aggregatietoestand, smeltpunt, massadichtheid, oplosbaarheid, kleur, textuur en smaak [13](#page=13). > **Example:** Fysische eigenschappen van glucose zijn: vaste aggregatietoestand bij kamertemperatuur, smeltpunt van 146°C, massadichtheid van 1,54 g/cm³, oplosbaarheid in water van 910 g/l, witte kleur, kristallijne textuur en een zoete smaak [13](#page=13). * **Chemische stofeigenschappen:** Deze eigenschappen veranderen de chemische identiteit van de stof en beschrijven hoe een stof kan omzetten in een andere. Een voorbeeld is oxidatie, waarbij ijzer reageert met zuurstof en water tot ijzerroest. Een ander voorbeeld is de verbranding van methaangas tot koolstofdioxide en water, waarbij energie vrijkomt [13](#page=13). ### 1.5 Oefeningen Enkele voorbeelden om de concepten toe te passen: **Oefening 1: Mengsel of zuivere stof?** [50](#page=50). * Mayonaise: mengsel * Goud: zuivere stof * Leidingwater: mengsel * Inkt: mengsel * Ozon: zuivere stof * Zuurstofgas: zuivere stof * Glas: mengsel * Brons: mengsel **Oefening 2: Homogeen of heterogeen mengsel? Soort mengsel?** [50](#page=50). * Vers fruitsap: heterogeen, suspensie (pulp) / homogeen (gefilterd sap) * Kruidenmengsel: heterogeen, grof mengsel * Vinaigrette: heterogeen, emulsie * Slagroom: heterogeen, schuim (gas in vloeistof) * Messing: homogeen, legering * Tafelazijn: homogeen, oplossing (azijnzuur in water) * Mist: heterogeen, nevel (vloeistof in gas) * Aardgas: homogeen, gasmengsel --- # Scheiden van mengsels en zuivere stoffen De scheiding van mengsels en de ontleding van zuivere stoffen omvatten diverse fysische en chemische processen die essentieel zijn voor zowel dagelijkse toepassingen als industriële productie. ## 2. Scheiden van mengsels en zuivere stoffen Het scheiden van mengsels en de ontleding van zuivere stoffen zijn fundamentele processen in de chemie, waarbij materie wordt opgedeeld in haar componenten of ontleed in eenvoudigere soorten. Deze scheidingen zijn gebaseerd op verschillen in fysische eigenschappen van de bestanddelen en zijn dus fysische processen, geen chemische [6](#page=6). ### 2.1 Scheiden van mengsels Mengsels kunnen worden onderverdeeld in heterogene en homogene mengsels, waarbij voor elk type specifieke scheidingstechnieken worden toegepast. #### 2.1.1 Scheiden van heterogene mengsels Heterogene mengsels, waarbij de bestanddelen zichtbaar gescheiden zijn, kunnen met de volgende technieken worden gescheiden: 1. **Zeven/ziften**: Deze methode is geschikt voor grove mengsels en scheidt vaste stoffen op basis van verschillen in deeltjesgrootte. Voorbeelden hiervan zijn het gebruik van een schuimspaan, een vergiet of een zandzeef [7](#page=7). 2. **Filtreren**: Dit wordt gebruikt om suspensies te scheiden en berust eveneens op verschillen in deeltjesgrootte. Bij filtratie ontstaan een filtraat (de vloeistof die door het filter gaat) en een residu (de vaste stof die achterblijft op het filter). Een voorbeeld is het scheiden van water en zand, of het gebruik van sigarettenfilters [7](#page=7). 3. **Decantatie, centrifugeren en afgieten**: Deze technieken worden toegepast op heterogene mengsels en zijn gebaseerd op verschillen in massadichtheid, waarbij de component met de grootste massadichtheid bezinkt. Centrifugatie kan de ontmenging versnellen. Afgieten is een handmatige scheiding, terwijl een scheitrechter kan worden gebruikt voor een minder nauwkeurige scheiding. Voorbeelden zijn het decanteren van wijn om bezinksel te verwijderen of het scheiden van bloedcellen van bloedplasma na toevoeging van een antistollingsmiddel en centrifugatie [7](#page=7) [8](#page=8). #### 2.1.2 Scheiden van homogene mengsels Homogene mengsels, waarbij de bestanddelen volledig gemengd zijn, vereisen andere scheidingstechnieken: 4. **Kristallisatie**: Deze techniek wordt gebruikt om een vast bestanddeel uit een homogeen vast-vloeibaar mengsel te isoleren wanneer de vloeistof verdampt. De methode steunt op een aanzienlijk verschil in kookpunt tussen de vaste stof en de vloeistof. Een industrieel voorbeeld is de winning van keukenzout uit zeewater [9](#page=9). 5. **Destillatie**: Dit proces scheidt homogene mengsels van vast-vloeistof of vloeistof-vloeistof met als doel beide componenten te isoleren. Het principe is gebaseerd op een verschil in kookpunt. De oplossing wordt verwarmd, de damp (rijk aan de meest vluchtige component) wordt opgevangen en afgekoeld om te condenseren. Dit proces kan herhaald worden om de meest vluchtige component in zuivere vorm te verkrijgen. Toepassingen zijn de raffinage van aardolie in destillatietorens en de productie van sterke dranken [9](#page=9). #### 2.1.3 Scheiden van homogene en heterogene mengsels Sommige technieken kunnen zowel bij homogene als heterogene mengsels worden toegepast: 6. **Extractie**: Deze techniek maakt gebruik van een verschil in oplosbaarheid van de mengselcomponenten in een extractiemiddel. Het extractiemiddel lost specifieke bestanddelen van het mengsel op. Voorbeelden zijn het zetten van koffie en thee, de bereiding van parfum uit plantenextracten, en het winnen van suiker uit suikerbieten of olie uit zaden [10](#page=10). 7. **Adsorptie**: Deze methode berust op het verschil in adsorptiekracht tussen het adsorptiemiddel en de mengselcomponenten, oftewel het verschil in hechting aan het oppervlak. Adsorptiemiddelen zijn vaak poreuze vaste stoffen met een groot oppervlak, zoals actieve kool. Toepassingen zijn het ontkleuren van wijn en het gebruik van filters in waterzuivering [10](#page=10). #### 2.1.4 Het scheidingsschema Voor complexere mengsels die in meerdere stappen gescheiden moeten worden, wordt een scheidingsschema opgesteld [11](#page=11). ### 2.2 Scheiden van zuivere stoffen Zuivere stoffen, die opgebouwd zijn uit één soort moleculen, kunnen verder worden ontleed in eenvoudigere stoffen door middel van chemische reacties. 1. **Chemische ontleding (analysereactie)**: Hierbij wordt een samengestelde zuivere stof opgesplitst in meerdere andere stoffen door bijvoorbeeld verhitting. Een voorbeeld is de verwarming van glucose, waarbij koolstof, water en brandbare gassen ontstaan [14](#page=14). * **Elektrolyse**: Dit is een vorm van chemische ontleding die plaatsvindt door middel van elektrische stroom. Zuiver water geleidt geen stroom, maar kan met toevoeging van zwavelzuur worden ontleed in waterstofgas en zuurstofgas met behulp van het toestel van Hofmann. Hierbij ontstaat aan de ene elektrode zuurstofgas en aan de andere waterstofgas, dat in twee keer groter volume aanwezig is. Dit proces is een analysereactie en moet niet verward worden met het verdampen van water, waarbij de stof water blijft bestaan [14](#page=14). Bij een ontledingsreactie of analysereactie wordt een verbinding opgesplitst in kleinere chemische soorten [15](#page=15). 2. **Synthesereactie**: Dit is het omgekeerde proces van ontleding, waarbij kleinere chemische stoffen worden gecombineerd tot een complexere chemische stof. Een voorbeeld is de productie van polyetheen (PE) door het aan elkaar schakelen van duizenden etheenmoleculen [15](#page=15). --- # Atoombouw en de ontwikkeling van atoommodellen Dit onderwerp volgt de historische evolutie van het atoomconcept, beginnend met de vroege modellen en eindigend met het golfmechanisch model, en behandelt de fundamentele subatomaire deeltjes [18](#page=18). ### 3.1 De ontwikkeling van atoommodellen #### 3.1.1 Het atoommodel van Dalton John Dalton, beschouwd als de vader van de chemische atoomtheorie, stelde dat elementen bestaan uit onzichtbaar kleine, ondeelbare en onvernietigbare atomen die niet veranderen bij chemische of fysische verschijnselen. Hij stelde dat atomen gekenmerkt worden door hun massa en dat er eenvoudige gehele getallenverhoudingen bestaan tussen de aantallen atomen van verschillende elementen in een verbinding. Volgens Dalton konden atomen niet gemaakt of vernietigd worden, een principe dat overeenkomt met het behoud van massa [18](#page=18). #### 3.1.2 Het atoommodel van Thomson Joseph Thomson ontdekte het elektron en suggereerde dat atomen bestaan uit positief geladen materie waarin elektronen zijn ingebed, vergelijkbaar met rozijnen in een "plumpudding". Dit model werd ontwikkeld na experimenten met kathodestralen, die aantoonde dat deze negatief geladen waren [19](#page=19). #### 3.1.3 Het atoommodel van Rutherford Ernest Rutherford voerde een experiment uit met goudfolie en alfastralen. De waarneming dat de meeste alfadeeltjes rechtdoor gingen, maar sommigen sterk werden afgebogen of teruggekaatst, leidde tot de conclusie dat een atoom een kleine, zware, positief geladen atoomkern heeft, met daaromheen een grote, ijle ruimte waarin de elektronen zich bewegen. Bijna de gehele massa van het atoom is geconcentreerd in de kern [20](#page=20). #### 3.1.4 Het atoommodel van Chadwick James Chadwick ontdekte in 1932, na experimenten met beryllium bestraald met alfadeeltjes, het neutron. Hij concludeerde dat deze stralen bestonden uit elektrisch neutrale deeltjes met een massa die vergelijkbaar is met die van een proton. Met de ontdekking van het neutron waren alle elementaire deeltjes van het atoom bekend [22](#page=22) [23](#page=23). #### 3.1.5 De subatomaire deeltjes: protonen, neutronen en elektronen * **Protonen (p+)**: Positief geladen deeltjes in de atoomkern [23](#page=23). * **Neutronen (n0)**: Elektrisch neutrale deeltjes in de atoomkern [23](#page=23). * **Elektronen (e-)**: Negatief geladen deeltjes die rond de kern bewegen [23](#page=23). De relatieve massa van een proton en een neutron wordt gesteld op 1, terwijl de massa van een elektron ongeveer 2000 keer kleiner is en meestal wordt verwaarloosd. De relatieve lading van een proton is +1 en van een elektron is -1 [23](#page=23). #### 3.1.6 Atoomnummer (Z) en massagetal (A) * Het **atoomnummer (Z)** is gelijk aan het aantal protonen in de kern en, voor een neutraal atoom, ook aan het aantal elektronen. Het bepaalt de chemische identiteit van een element [24](#page=24). * Het **massagetal (A)** is de som van het aantal protonen en neutronen in de kern [24](#page=24). De symbolische weergave van een atoom toont het massagetal linksboven en het atoomnummer linksonder, met X als symbool voor het element: $$ \text{A}_X^Z $$ [24](#page=24). #### 3.1.7 Isotopen Isotopen zijn atomen van hetzelfde element (hetzelfde aantal protonen) die een verschillend aantal neutronen hebben, en dus een verschillend massagetal. De isotopenabundantie is het procentueel natuurlijk voorkomen van deze isotopen. Onstabiele kernen met een overmaat aan protonen of neutronen zijn radioactief en zenden straling uit [25](#page=25). #### 3.1.8 Absolute en relatieve atoommassa * De **absolute atoommassa (m)** is de werkelijke massa van één atoom [26](#page=26). * De **relatieve atoommassa (mr)** is een onbenoemd getal dat aangeeft hoe vaak de massa van een atoom groter is dan de atomaire massa-eenheid (u), waarbij 1 u gelijk is aan 1/12 van de massa van een koolstof-12 atoom ($1,66 \times 10^{-27}$ kg) [26](#page=26). #### 3.1.9 Gemiddelde relatieve atoommassa (Ar) De gemiddelde relatieve atoommassa van een element is het gewogen gemiddelde van de relatieve atoommassa's van zijn isotopen, rekening houdend met hun isotopenabundantie. Deze waarde is terug te vinden in het Periodiek Systeem der Elementen [27](#page=27). #### 3.1.10 Het atoommodel van Bohr Niels Bohr stelde dat elektronen niet willekeurig rond de kern bewegen, maar zich bevinden in specifieke banen, schillen of energieniveaus. Elke schil heeft een maximale capaciteit voor elektronen die toeneemt met de afstand tot de kern, volgens de formule $2n^2$ (met een maximum van 32 elektronen). Elektronen op de buitenste schil worden valentie-elektronen genoemd. Als een elektron energie absorbeert, kan het naar een hogere schil "springen" (aangeslagen toestand) en straalt deze energie weer uit als licht (fotonen) bij terugkeer naar de oorspronkelijke schil, wat leidt tot fluorescentie of fosforescentie [29](#page=29) [30](#page=30). #### 3.1.11 Het atoommodel van Sommerfeld en anderen Arnold Sommerfeld verfijnde Bohr's model door de hoofdniveaus verder op te delen in subniveaus (s, p, d, f). Elk subniveau kan worden opgedeeld in magnetische niveaus, bepaald door het magnetisch kwantumgetal ($m$). G. Uhlenbeck en S. Goudsmit voegden het spinkwantumgetal ($s$) toe, waarbij elektronen rond hun eigen as draaien, hetzij in wijzerzin ($+1/2$) of tegengesteld ($ -1/2 $). Per magnetisch niveau kunnen maximaal twee elektronen met tegengestelde spin voorkomen [31](#page=31). * **s-subniveau**: ℓ=0, max. 2 elektronen [31](#page=31). * **p-subniveau**: ℓ=1, max. 6 elektronen [31](#page=31). * **d-subniveau**: ℓ=2, max. 10 elektronen [31](#page=31). * **f-subniveau**: ℓ=3, max. 14 elektronen [31](#page=31). #### 3.1.12 Elektronenconfiguratie volgens het Aufbauprincipe Het Aufbauprincipe, geformuleerd door Sommerfeld en Pauli, beschrijft hoe elektronen verdeeld moeten worden over de subniveaus op basis van de diagonaalregel en regels voor het vullen van orbitalen [37](#page=37). * **Regel 1**: Bepaal het aantal elektronen via het atoomnummer (Z) [37](#page=37). * **Regel 2**: Gebruik de diagonaalregel om de volgorde van subniveaus qua energie te bepalen [37](#page=37). * **Regel 3**: Vul de subniveaus van links naar rechts, waarbij een subniveau volledig gevuld moet zijn voordat het volgende subniveau wordt gevuld [38](#page=38). * **Regel 4**: Elk orbitaal (hokje) kan maximaal 2 elektronen bevatten met tegengestelde spin (elektronenpaar) [38](#page=38). * **Regel 5 (Regel van Hund)**: In een subniveau worden eerst de hokjes met één elektron gevuld voordat er paren worden gevormd [38](#page=38). * **Regel 6**: Halfgevulde en volledig gevulde d- en f-subniveaus zijn stabieler, wat kan leiden tot inversie bij sommige B-groep metalen [38](#page=38). * **Regel 7**: Sommige elementen vertonen afwijkende elektronenconfiguraties [38](#page=38). #### 3.1.13 Het golfmechanisch atoommodel Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg stelde grenzen aan de gelijktijdige bepaling van plaats en snelheid van een deeltje. Dit leidde Erwin Schrödinger tot het ontwikkelen van het concept van orbitalen, gebieden waarbinnen een elektron zich 90% van de tijd bevindt [39](#page=39). * Het hoofdkwantumgetal ($n$) bepaalt de energie-inhoud en de omvang van het orbitaal [39](#page=39). * Het nevenkwantumgetal ($\ell$) bepaalt de vorm van het orbitaal (s = bolvormig, p = haltervormig) [39](#page=39). * Het magnetisch kwantumgetal ($m$) bepaalt de oriëntatie van het orbitaal ten opzichte van een willekeurige richting. Voor $\ell=1$ (p-subniveau) zijn er 3 mogelijke oriëntaties (px, py, pz) [40](#page=40). ### 3.2 Stofeigenschappen Zuivere stoffen worden gekenmerkt door hun fysische (niet-veranderende chemische identiteit) en chemische (veranderende chemische identiteit) eigenschappen. Voorbeelden van fysische eigenschappen zijn aggregatietoestand, smeltpunt en dichtheid. Chemische eigenschappen omvatten reacties zoals oxidatie [13](#page=13). ### 3.3 Moleculen en atomen Moleculen zijn de kleinste deeltjes die de chemische identiteit van een zuivere stof bezitten en worden voorgesteld door chemische formules. Sommige moleculen bestaan uit één atoomsoort (enkelvoudig, bv. O2), andere uit meerdere atoomsoorten (samengesteld, bv. H2O). Een zuivere stof kan soms nog verder ontleedbaar zijn in verschillende atomen [12](#page=12). --- # Het periodiek systeem der elementen en chemisch gedrag Dit onderwerp verklaart de structuur en organisatie van het periodiek systeem der elementen (PSE), inclusief periodes, groepen en blokken, en hoe de plaatsing hierin verband houdt met metaal-/niet-metaalkarakter en elektronegativiteit, wat het chemisch gedrag bepaalt. ### 4.1 Structuur van het periodiek systeem der elementen (PSE) Het periodiek systeem der elementen (PSE), ook wel de tabel van Mendelejev genoemd, is een classificatie van chemische elementen gebaseerd op hun atoomnummer, elektronenconfiguratie en terugkerende chemische eigenschappen. Dimitri Mendelejev wordt beschouwd als een pionier in de ordening van elementen [41](#page=41). #### 4.1.1 Periodes * Horizontale rijen in het PSE worden periodes genoemd [41](#page=41). * Er zijn 7 hoofdperiodes, die overeenkomen met het aantal hoofdniveaus of schillen rond de atoomkern (maximaal 7 schillen). Een nieuwe periode begint wanneer de elektronenconfiguratie een nieuwe schil begint [41](#page=41). * Daarnaast zijn er 2 nevenperiodes: de lanthaniden en de actiniden [41](#page=41). #### 4.1.2 Groepen * Verticale kolommen in het PSE worden groepen genoemd [41](#page=41). * Er zijn 8 hoofdgroepen (a-groepen) die het aantal valentie-elektronen (elektronen op de buitenste schil) aangeven. Elementen in dezelfde groep vertonen vergelijkbare chemische eigenschappen vanwege hetzelfde aantal valentie-elektronen [41](#page=41). * Er zijn 10 nevengroepen (b-groepen) [41](#page=41). **Voorbeelden van plaatsing en elektronenconfiguratie:** * Lithium (Li) heeft de elektronenconfiguratie $1s^2 2s^1$. Het bevindt zich in periode 2, groep Ia, en heeft één valentie-elektron in de L-schil [41](#page=41). * Calcium (Ca) heeft de elektronenconfiguratie $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2$. Het bevindt zich in periode 4, groep IIa, en heeft twee valentie-elektronen in de N-schil [41](#page=41). #### 4.1.3 Blokken Het PSE kan worden onderverdeeld in blokken op basis van het subniveau waarin de laatst toegevoegde elektronen terechtkomen [43](#page=43) [48](#page=48). * **s-blok:** Groep Ia en IIa [43](#page=43). * **p-blok:** Groep IIIa t.e.m. VIIa [43](#page=43). * **d-blok:** Bevat de overgangselementen (nevengroepen/b-groepen) [48](#page=48). * **f-blok:** Bevat de lanthaniden en actiniden, geplaatst onderaan het PSE [48](#page=48). ### 4.2 Metaal- en niet-metaalkarakter Het metaal- of niet-metaalkarakter van een element beschrijft de neiging om elektronen af te staan (metaal) of op te nemen/aan te trekken (niet-metaal) in chemische bindingen [42](#page=42). #### 4.2.1 Elektronegativiteitswaarde (ENW) De elektronegativiteitswaarde (ENW of EN-waarde) kwantificeert dit karakter [42](#page=42). * **Lage ENW:** Sterk metaalkarakter, zwak niet-metaalkarakter. Elementen met 1, 2 of 3 valentie-elektronen gedragen zich doorgaans als metalen [42](#page=42). * **Hoge ENW:** Sterk niet-metaalkarakter, zwak metaalkarakter. Elementen met 4, 5, 6 of 7 valentie-elektronen gedragen zich doorgaans als niet-metalen [42](#page=42). * **Uitzondering:** Waterstof (H) is een niet-metaal met slechts één valentie-elektron [42](#page=42). **Trends in ENW in het PSE:** * **Per periode:** De ENW neemt toe van links naar rechts [42](#page=42). * **Per groep:** De ENW neemt af van boven naar beneden [42](#page=42). * **Conclusie:** De sterkste metaalelementen bevinden zich linksonder (bv. Cs), en de sterkste niet-metaalelementen rechtsboven (bv. F) [42](#page=42). Elementen in groep VIII (edelgassen) hebben geen EN-waarden omdat ze geen chemische bindingen aangaan en dus geen neiging hebben om elektronen af te staan of op te nemen [42](#page=42). ### 4.3 Chemisch gedrag per groep #### 4.3.1 De hoofdgroepen (a-groepen) Hoofdelementen komen voor in het s- en p-blok. Hun 'chemisch ideaal' is het bereiken van de elektronenconfiguratie van het dichtstbijzijnde edelgas: een $s^2p^6$ configuratie (octetconfiguratie). Voor H, Li en Be geldt een $s^2$ configuratie (duet) [43](#page=43). * **Groep Ia: Alkalimetalen** (bv. Li, Na, K) * Valentieschilconfiguratie: $s^1$ [43](#page=43). * Zeer lage ENW; sterke metaalelementen met hoge chemische reactiviteit [43](#page=43). * Staan altijd 1 elektron af en vormen éénwaardig positieve ionen (bv. Li$^+$, Na$^+$) [43](#page=43). * Voorbeelden van verbindingen: NaCl, K$_2$O, Na$_2$CO$_3$ [43](#page=43). * Chemisch zeer reactief; reageren snel met zuurstof en water [43](#page=43). * Moeten onder olie bewaard worden om reactie met lucht te voorkomen [43](#page=43). * Goede elektrische en thermische geleiders [44](#page=44). * **Opmerking: Waterstof (H)** * Heeft configuratie $1s^1$, wat lijkt op groep Ia [44](#page=44). * Gedraagt zich echter als een niet-metaal en wordt daarom soms bij de niet-metalen geplaatst [44](#page=44). * Vormt diwaterstof (H$_2$) als enkelvoudige stof [44](#page=44). * Bereikt de He-configuratie ($1s^2$) door 1 covalente binding te vormen in samengestelde stoffen, zoals zuren (bv. HCl) [44](#page=44). * **Groep IIa: Aardalkalimetalen** (bv. Be, Mg, Ca) * Valentieschilconfiguratie: $s^2$ [44](#page=44). * Lage ENW; sterke metalen [44](#page=44). * Staan altijd 2 elektronen af en vormen tweewaardig positieve ionen (bv. Mg$^{2+}$, Ca$^{2+}$) [44](#page=44). * Voorbeelden van verbindingen: MgCl$_2$, CaO, CaCO$_3$ [44](#page=44). * Chemisch reactief (bv. verbranding van magnesium, reactie van calcium met water) [44](#page=44). * Oxiden zijn basisch [44](#page=44). * Zouten lossen over het algemeen minder goed op in water dan die van alkalimetalen [44](#page=44). * **Groep IIIa: Boorgroep** (bv. B, Al) * Valentieschilconfiguratie: $s^2p^1$ [45](#page=45). * Aluminium (Al) gedraagt zich als een metaal door 3 elektronen af te staan en het aluminiumion (Al$^{3+}$) te vormen, met de elektronenconfiguratie van neon [45](#page=45). * Voorbeeld: AlCl$_3$ [45](#page=45). * **Groep IVa: Koolstofgroep** (bv. C, Si) * Valentieschilconfiguratie: $s^2p^2$ [45](#page=45). * Koolstof (C) is een niet-metaal (ENW = 2,5) [45](#page=45). * Bereikt de octetconfiguratie door het vormen van vier covalente bindingen met andere niet-metalen [45](#page=45). * Voorbeelden: CH$_4$, CO$_2$, C$_2$H$_6$O [45](#page=45). * Koolstof komt voor als enkelvoudige stoffen zoals grafiet en diamant [45](#page=45). * **Groep Va: Stikstofgroep** (bv. N, P) * Valentieschilconfiguratie: $s^2p^3$ [45](#page=45). * N en P zijn niet-metalen (N sterk, P zwakker niet-metaal) [45](#page=45). * Vormen 3 covalente bindingen met andere niet-metalen om de $s^2p^6$-configuratie te bereiken [45](#page=45). * Voorbeelden: NH$_3$, NO$_2$ [45](#page=45). * **Groep VIa: Zuurstofgroep** (bv. O, S) * Valentieschilconfiguratie: $s^2p^4$ [46](#page=46). * O en S zijn niet-metalen (O zeer sterk, S zwakker niet-metaal) [46](#page=46). * Nemen 2 elektronen op of vormen 2 covalente bindingen om de octetconfiguratie te bereiken [46](#page=46). * Voorbeelden ionverbinding: Na$_2$O, Al$_2$O$_3$ [46](#page=46). * Voorbeelden atoomverbinding: H$_2$O, CO$_2$, CH$_3$COOH [46](#page=46). * Zuurstofgas (O$_2$) en ozon (O$_3$) zijn enkelvoudige stoffen [46](#page=46). * **Groep VIIa: Halogenen** (bv. F, Cl, Br, I) * Valentieschilconfiguratie: $s^2p^5$ [46](#page=46). * Sterke niet-metaalelementen (sterkte neemt af bij stijgend periodenummer) [46](#page=46). * Nemen 1 elektron op of vormen 1 covalente binding om de $s^2p^6$-configuratie te bereiken [46](#page=46). * Voorbeelden ionverbinding: NaCl, KI, MgBr$_2$ [46](#page=46). * Voorbeelden atoomverbinding: HCl, HBr, HCN [46](#page=46). * Komen voor als diatomische moleculen (F$_2$, Cl$_2$, Br$_2$, I$_2$) [46](#page=46). * **Groep O: Edelgassen** (bv. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) * Bezitten de stabiele $s^2p^6$-configuratie (He: $s^2$) [46](#page=46). * Reageren niet of nauwelijks met andere stoffen omdat ze geen elektronen beschikbaar hebben voor bindingen [46](#page=46). * Komen mono-atomisch voor in de natuur [46](#page=46). * Bekende edelgassen met hun eigenschappen: * Helium (He, atoomnummer 2): licht, inert gas [47](#page=47). * Neon (Ne, atoomnummer 10): gebruikt in borden, lasers, koelmiddel; gloeit bij opwinding [47](#page=47). * Argon (Ar, atoomnummer 18): gebruikt in lasers, creëert inerte atmosfeer [47](#page=47). * Krypton (Kr, atoomnummer 36): dicht, kleurloos, inert gas; gebruikt in lasers en lampen [47](#page=47). * Xenon (Xe, atoomnummer 54): inert, niet-giftig; gebruikt in xenonlampen [47](#page=47). * Radon (Rn, atoomnummer 86): zwaar edelgas, radioactief [47](#page=47). * Oganesson (Og, atoomnummer 118): extreem radioactief, mogelijk reactiever dan andere edelgassen [47](#page=47). #### 4.3.2 De nevengroepen (b-groepen) * Ook wel overgangselementen genoemd [48](#page=48). * De laatst toegevoegde elektronen bevinden zich meestal in het d-subniveau [48](#page=48). * Bevinden zich in het d-blok van het PSE [48](#page=48). * Stabiliteitsregels zijn complexer dan bij hoofdelementen [48](#page=48). * Hebben overwegend metaalkarakter; komen voor in een metaalrooster (bv. Fe, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Au, Hg) [48](#page=48). * Chemisch zwakkere metalen dan de a-groep metalen (hogere ENW) [48](#page=48). * Er bestaat een omgekeerd verband tussen de 'edelheid' van een metaal (als stof) en de chemische reactiviteit van het metaalelement (lagere ENW = hogere reactiviteit = onedeler metaal) [48](#page=48). #### 4.3.3 De lanthaniden en actiniden * Geplaatst in een apart blok onderaan het PSE (f-blok) [48](#page=48). * Lanthaniden: elementen 58-71, na lanthaan (Z=57) [48](#page=48). * Actiniden: elementen 90-103, na actinium (Z=89) [48](#page=48). * Laatst toegevoegde elektronen bevinden zich in de 4f (lanthaniden) of 5f (actiniden) subniveaus [48](#page=48). * Deze elementen zijn zeldzaam, met uitzondering van uranium (U) dat gebruikt wordt voor kernsplijting [48](#page=48). ### 4.4 Gemiddelde relatieve atoommassa De gemiddelde relatieve atoommassa ($A_r$) van een element is de som van de relatieve atoommassa's van zijn isotopen, gewogen naar hun abundantie. Deze waarde is terug te vinden in het periodiek systeem der elementen [27](#page=27). **Voorbeeld:** Lithium (Li) heeft een gemiddelde relatieve atoommassa van ongeveer 6,94 [27](#page=27). ### 4.5 Symbolen en namen van elementen Elk atoomsoort (element) heeft een naam en wordt voorgesteld door een chemisch symbool. Een symbool begint met een hoofdletter, eventueel gevolgd door een kleine letter. De eerste letter is de eerste letter van de Griekse of Latijnse naam van het element, en de tweede letter is een andere letter uit die naam. Elementen kunnen vernoemd zijn naar personen, plaatsen, planeten of eigenschappen [16](#page=16). > **Tip:** Voor het examen moeten de elementen in het vet op de tabel in beide richtingen gekend zijn [16](#page=16). **Voorbeeld uit het document:** * Chroom: Cr * Radon: Rn * Kwik: Hg * Cadmium: Cd * Boor: B * Broom: Br * Beryllium: Be * Tin: Sn [51](#page=51). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Materie | Alles wat ruimte inneemt en een massa heeft. Het universum is opgebouwd uit materie, die kan voorkomen in vaste, vloeibare of gasvormige aggregatietoestanden. | | Mengsel | Een substantie die is opgebouwd uit verschillende stofsoorten of moleculesoorten. Mengsels kunnen homogeen, heterogeen of colloïdaal zijn, afhankelijk van de grootte van de deeltjes van de componenten. | | Zuivere stof | Een substantie die bestaat uit slechts één stofsoort of moleculesoort. Zuivere stoffen kunnen worden gekenmerkt door hun specifieke fysische en chemische eigenschappen. | | Aggregatietoestanden | De verschillende vormen waarin materie kan voorkomen: vast, vloeibaar of gasvormig. De overgang tussen deze toestanden wordt beïnvloed door temperatuur en druk. | | Stofeigenschappen | Kenmerken van een stof die haar identiteit definiëren en waarmee ze waargenomen of onderzocht kan worden zonder haar chemische identiteit te veranderen. Voorbeelden zijn massadichtheid, smeltpunt en oplosbaarheid. | | Homogeen mengsel | Een mengsel waarbij de componenten niet met het blote oog of enig optisch instrument te onderscheiden zijn. Deze mengsels zijn doorgaans doorzichtig. Voorbeelden zijn oplossingen en gasmengsels. | | Heterogeen mengsel | Een mengsel waarbij de componenten met het blote oog of met een lichtmicroscoop te onderscheiden zijn. Deze mengsels zijn vaak ondoorschijnend. Voorbeelden zijn grof mengsels, suspensies en emulsies. | | Colloïdaal mengsel | Een mengsel waarbij de deeltjesgrootte tussen die van homogene en heterogene mengsels ligt. De deeltjes zijn niet met het blote oog of een lichtmicroscoop te zien, maar wel met een elektronenmicroscoop. | | Scheidingstechniek | Een methode die wordt gebruikt om een mengsel te scheiden in zijn afzonderlijke componenten. Deze technieken maken gebruik van verschillen in fysische eigenschappen zoals deeltjesgrootte, dichtheid, oplosbaarheid of kookpunt. | | Molecule | Het kleinst mogelijke deeltje dat typisch is voor de samenstelling van een zuivere stof en dat nog steeds de volledige chemische identiteit van die stof bezit. Moleculen zijn opgebouwd uit atomen. | | Atoom | De fundamentele bouwsteen van materie, bestaande uit een kern (protonen en neutronen) en elektronen die rond de kern bewegen. Verschillende soorten atomen definiëren de chemische elementen. | | Atoomnummer (Z) | Het aantal protonen in de kern van een atoom. Dit getal bepaalt het element en is voor een neutraal atoom gelijk aan het aantal elektronen. | | Massagetal (A) | Het totale aantal protonen en neutronen in de kern van een atoom. Het bepaalt mede de massa van het atoom. | | Isotopen | Atomen van hetzelfde element die een verschillend aantal neutronen hebben, waardoor hun massagetal varieert, maar hun atoomnummer gelijk blijft. | | Relatieve atoommassa (Ar) | Een getal dat aangeeft hoeveel keer de massa van een gemiddeld atoom van een element groter is dan de atomaire massa-eenheid. Dit getal wordt gebruikt in het periodiek systeem. | | Periodiek systeem der elementen (PSE) | Een tabel waarin de chemische elementen zijn geordend op basis van hun atoomnummer, elektronenconfiguratie en terugkerende chemische eigenschappen. Het PSE is ingedeeld in periodes en groepen. | | Groep (in PSE) | Een verticale kolom in het periodiek systeem. Elementen in dezelfde groep hebben doorgaans vergelijkbare chemische eigenschappen vanwege een vergelijkbaar aantal valentie-elektronen. | | Periode (in PSE) | Een horizontale rij in het periodiek systeem. Elementen in dezelfde periode hebben opeenvolgende atoomnummers en tonen trends in hun eigenschappen. | | Metaalkarakter | De neiging van een element om elektronen af te staan in chemische bindingen. Elementen met een laag metaalkarakter zijn over het algemeen reactiever. | | Niet-metaalkarakter | De neiging van een element om elektronen op te nemen of aan te trekken in chemische bindingen. Elementen met een hoog niet-metaalkarakter zijn over het algemeen elektronegatief. | | Elektronegativiteit (ENW) | Een maat voor de neiging van een atoom om elektronen aan te trekken in een chemische binding. Hogere waarden duiden op een sterker niet-metaalkarakter. | | Valentie-elektronen | De elektronen in de buitenste schil van een atoom. Deze spelen een cruciale rol bij chemische reacties en het vormen van bindingen. | | Edelgasconfiguratie | De stabiele elektronenconfiguratie die overeenkomt met die van de edelgassen, gekenmerkt door een volledig gevulde buitenste schil (meestal s²p⁶). Atomen streven ernaar deze configuratie te bereiken om stabieler te worden. | | Kwantumgetallen | Getallen die de eigenschappen van elektronen in atomen beschrijven, zoals hun energieniveau (hoofdkwantumgetal n), de vorm van hun orbitaal (nevenkwantumgetal ℓ), de oriëntatie van het orbitaal (magnetisch kwantumgetal m) en hun spin (spinkwantumgetal s). | | Orbitaal | Een driedimensionale regio rond de kern van een atoom waar de kans om een elektron aan te treffen het grootst is (meestal 90%). Orbitalen hebben specifieke vormen en energieën. | | Elektrolyse | Een proces waarbij elektrische stroom wordt gebruikt om een chemische verbinding te ontleden in zijn componenten. Dit is een vorm van chemische ontleding. | | Synthese(reactie) | Een chemische reactie waarbij twee of meer eenvoudigere stoffen worden gecombineerd om een complexere stof te vormen. Dit is het omgekeerde van een ontledingsreactie. | | Analyse(reactie) of Ontledingsreactie | Een chemische reactie waarbij een verbinding wordt opgesplitst in twee of meer eenvoudigere stoffen. | | Massadichtheid | De massa per volume-eenheid van een stof. Het is een belangrijke fysische eigenschap die wordt gebruikt bij de identificatie en scheiding van stoffen. | | Oplosbaarheid | De mate waarin een stof (de opgeloste stof) kan oplossen in een oplosmiddel om een homogene oplossing te vormen. | | Kookpunt | De temperatuur waarbij de dampdruk van een vloeistof gelijk is aan de omgevingsdruk, waardoor de vloeistof kookt en overgaat in gasvorm. | | Smeltpunt | De temperatuur waarbij een vaste stof overgaat in een vloeistof. | | Chemische binding | De aantrekking tussen atomen die ervoor zorgt dat ze samengevoegd worden tot moleculen of kristallijne structuren. Dit kan op verschillende manieren gebeuren, zoals covalente binding, ionbinding of metaalbinding. | | Ion | Een atoom of molecuul dat een elektrische lading heeft doordat het elektronen heeft opgenomen (negatief ion of anion) of afgestaan (positief ion of kation). | | Covalente binding | Een chemische binding waarbij twee atomen elektronen met elkaar delen om een stabiele elektronenconfiguratie te bereiken. | | Extractiemiddel | Een vloeistof die wordt gebruikt om specifieke componenten uit een mengsel op te lossen en te scheiden, gebaseerd op verschil in oplosbaarheid. | | Adsorptiemiddel | Een materiaal, vaak een vaste stof met een groot oppervlak, dat andere stoffen aan zijn oppervlak kan binden. | | Diamagnetisme | Een eigenschap van materialen die worden afgestoten door een extern magnetisch veld. Dit komt doordat de atomen of ionen geen ongepaarde elektronen hebben. | | Paramagnetisme | Een vorm van magnetisme waarbij een materiaal zwak wordt aangetrokken door een extern magnetisch veld. Dit treedt op wanneer atomen of ionen ongepaarde elektronen hebben. | | Ferromagnetisme | Een sterke vorm van magnetisme waarbij materialen permanent magnetisch worden gemaakt door de uitlijning van hun atomaire magnetische momenten. |