1. Atoms, Molecules and Life Hoofdstuk 02 2010/2011

2. Atomen en moleculen Deel 1 2

3. Scheikunde!? 3

4. Waterstof 1 proton 1 elektron Zuurstof 8 protonen 8 neutronen 8 elektronen Proton Neutron Elektron + 0 –

5. Periodiek systeem 5

6. Essentiële elementen Circa 25 elementen zijn essentieel voor het leven 96% van alle levende stof bestaat uit 4 elementen • koolstof (C) • waterstof (H) • zuurstof (O) • stikstof (N) De overige 4% bestaat voornamelijk uit: • fosfor (P) • calcium (Ca) • zwavel (S) • kalium (K) 6

7. Atoombindingen Effect van elektronen Elektronen bepalen chemischeeigenschappen van een atoom Hangt af van het aantal elektronenin de buitenste schil valentieschil 7 Hoe gedraagtditatoomzich?

8. Atoombindingen 8

9. – – – Atoombindingen Atomen: Vulleneendeelsgevuldevalentieschil of Legeneendeelsgevuldevalentieschil

10. Type bindingen Zwakke bindingen Waterstofbruggen Aantrekking tussen + en – Hydrofobe en hydrofiele interacties Interactie met H2O Van der Waalskrachten (ionbindingen) Sterke bindingen Covalente bindingen 10

11. Covalente bindingen Waarom zijn deze bindingen zo sterk? Twee atomen delen een elektronenpaar Beide atomen ‘trekken’ aan dit paar Zeer stabiel 11

12. Meerdere covalente bindingen 2 atomen kunnen >1 elektronenparen delen Dubbele bindingen 2 paar elektronen Drievoudige bindingen 3 paar elektronen Zeer sterke bindingen 12

13. Niet-polaire covalente binding Elektronenpaar gelijkmatig gedeeld door 2 atomen Voorbeeld: koolwaterstoffen = CxHx Methaan (Ch4) 13

14. Polaire covalente binding Elektronenpaar niet gelijkmatig gedeeld door 2 atomen Voorbeeld: water = H2O Zuurstof heeft een grote aantrekkingvoor de elektronen dan waterstof Zuurstof is sterker elektronennegatief Water is een polair molecuul + en – polen Geeft water zeer interessante eigenschappen 14

15. Waterstofbrug Polair water creëert moleculaire aantrekking Aantrekking tussen positieve H in het ene watermolecuul en negatieve O in het andere watermolecuul Zwakke binding 15

16. Het belang van water Deel 2 16

17. Waarom bestuderen we water? Al het leven bevindt zich in water In de cel Buiten de cel 17

18. Water H2O moleculen vormen waterstofbruggen met elkaar +H aangetrokken tot –O 18

19. Het levenselixer… Eigenschappen van water: Cohesie en adhesie Oppervlaktespanning, capillaire werking Oplosmiddel Veel moleculen lossen op in water Hydrofiel vs. Hydrofoob Lagere dichtheid in vaste toestand IJs drijft! Hoge specifieke warmte Water slaat warmte op Hoge verdampingswarmte Langzame opwarming en afkoeling 19

20. 1. Cohesie en adhesie Cohesie Waterstofbruggen tussen H2O moleculen Oppervlaktespanning Uit een rietje drinken Adhesie Waterstofbruggen tussen H2O en andere stoffen Capillaire werking Meniscus 20

21. 1. Cohesie en adhesie Wateropname plant Gebaseerd op verdamping 21

22. 2. Oplosmiddel Polariteit maakt H2O een goed oplosmiddel Polaire H2O moleculen omringen + en - ionen 22

23. Wat lost op in water? Hydrofiele substanties Aantrekking met water Polair 23

24. Wat lost NIET op in water? Hydrofobe substanties Geen aantrekking met water Niet polair 24

25. 3. IJs De meeste substanties hebben een grotere dichtheid in vaste toestand Ijs niet, dat drijft Waterstofbruggen 25

26. Waarom is dit van belang? Oceanen en meren bevriezen niet volledig IJs vormt een isolatie voor het onderliggende water Leven mogelijk in winter Als ijs zou zinken… Meren en oceanen zouden volledig bevriezen ‘s zomers zou slechts enkele centimeters ontdooien 26

27. 4. Hoge specifieke warmte Veel energie nodig om water op te warmen Veel energie nodig om water af te laten koelen Water zorgt voor een stabiele temperatuur 27

28. Hoge verdampingswarmte 28

29. Ionisatie van water & pH Water ioniseert H2O splits in H+ en OH– als [H+]= [-OH], water is neutraal als [H+]> [-OH], water is zuur als [H+]< [-OH],water is basisch pH schaal hoe zuur of basisch een oplossing is 1  7  14

30. Buffer 30

31. 9 8 7 6 Buffering range 5 pH 4 3 2 1 0 1 0 3 4 5 2 Amount of base added Buffers & de cel pH van de celmoetrond 7 zijn pH beïnvloedt de vorm van moleculen Vorm van moleculenbepaalt de functie ControlepH door buffers reservoir van H+ doneerH+ als [H+] daalt absorbeerH+ als [H+] stijgt

32. Einde