Samenvatting structuurchemie - Schrödinger-model: Dit model maakt gebruik van golffuncties, dit zijn - Studeersnel (2024)

Vak

Universiteit

Avans Hogeschool

Geüpload door:

Reacties

Samenvatting structuurchemie

Les 1

Onderwerpen: Het Schrödinger-model (inclusief bijbehorende regels &principes), elektron-spin, atomaire orbitalen.Schrödinger-model: Dit model maakt gebruik van golffuncties, dit zijnwiskundige formules die beschrijven waar elektronen zich bevinden(electron density). Elektronen bevinden zich in wolken met verschillendevormen en groottes, deze wolken worden orbitals genoemd.Atomic orbitals: - Dit is de space waar een elektron zich bevindt. - Er kunnen 2 elektronen zich bevinden.Er zijn 4 orbitals: - S-orbital: Hiervan is er 1 soort per energy level - P-orbital: Hiervan zijn er 3 soorten per energy level - D-orbital: Hiervan zijn er 5 soorten per energy level - F-orbital: Hiervan zijn er 7 soorten per energy levelQuantum numbers: - N: zegt iets over hoe ver van de nucleus de elektronen zich bevinden, ookwel de shell genoemd. (1,2,3...) - L: zegt iets over de orbital in een bepaalde shell (N-1). (0(s), 1(p), 2(d) or 3(f)). - Ml: zegt iets over de oriëntatie. Deze kan -l of l zijn. Dus bij l=2 kan ml= -2,-1, 0, 1, 2. - Ms: Zegt iets over de spin. Deze kan +1/2 of -1/2 zijn.Voorbeeld: N=3 dan kan l= 0, 1 of 2 zijn. Wanneer L= 2 dan is Ml= -2, -1,0, 1, 2 zijn. S P D FL 0 1 2 3N 1 2 3 4Ml 0 3 5 7Uitsluitingsprincipe van Pauli: De twee elektronen in een orbitalhebben een tegenovergestelde spin value. Deze wordt aangegeven metpijltje omhoog en pijltje naar beneden.

Het Aufbau principe: De volgorde hoe een orbital hun elektronenopvullen.De regel van Hund: Voor elektronen van dezelfde energie stop je eerst 1elektron in elke orbitaal voordat je ze dubbelt.Electron configurations: Doormiddel van gebruik van de periodic tablekan de elektron configuration worden achterhaald. Van boven naarbeneden zegt wat over de N. In onderstaande plaatje staat welk vak welkel (orbital) is. Er wordt net als een boek gelezen, dus van links naar recht envan boven naar beneden.Voor bijvoorbeeld chlorine geldt het volgende: De bovenste rij is 1s2. Devolgende rij is 2s2 en het tweede vak is 2p6, deze heeft 6 vakjes vandaarde 6. Naar beneden krijgen we 3p2 en 3s5. Dus voor chlorine is deelectron configuration: 1s2,2s2,2p6,3p2,3s5. Wanneer er een stof die pasin de 3e rij ligt wordt gebruikt kan er een afkorting worden gebruikt. Dit is

• SP hybridisatie: 1s orbital en 1 p orbital hybridiseren naar 1 orbital genaamd sp.

Hybridisatie # van elektronen domeinen Elektrodomei n geometrie VoorbeeldSp3 4 TethraederSp2 3 Trigonal planarSp 2 Linear

1s + 1s = 1σ + 1σ*1 σ= de sigma binding orbitaal die uit een 1s wordt gevormd.1σ*= de sigma antibinding orbitaal die uit een 1s wordt gevormd.Wanneer er meer elektronen in het gebonden orbitaal dan in het antigebondenorbitaal zitten dan is het molecuul stabiel. Bij het plaatje van He is te zien dat 1σ en1σ* hetzelfde aantal elektronen hebben en daardoor onstabiel is.

Les 3

Onderwerpen: Moeilijke Lewis-structuren die niet voldoen aan de octet-regel en 3 verschillende reactie-soorten: condensatie-, hydrolyse-,eliminatie-reacties.

Het volgende stappenplan wordt gebruikt bij moeilijk Lewis-structuren dieniet voldoen aan de octet-regel: 1. Tel alle valentie elektronen 2. Kies een centraal atoom en verbind alle atomen met een enkele binding 3. Vul alle ‘octets’ rondom de atomen die zijn gebonden aan het centrale atoom. Octets: 8 elektronen, behalve H: 2 elektronen 4. A. Elektronen over: plaats deze op het centrale atoom. B. Niet genoeg elektronen om octets te maken: verbind atomen met meervoudige bindingen. 5. De Lewis-structuur met de minst extreme formele lading is het beste, maar: elementen van de tweede rij van het periodiek schema moeten de octet regel volgen. 6. De Lewis-structuur bij welke de negatieve lading het hoogst is is het meest geschikt.Formele lading: wordt berekend voor elke atom apart. De formele ladingis het aantal valentie elektronen min het aantal elektronen dat istoegewezen aan dat specifieke atoom.De totale lading van een molecuul of ion kan ook worden berekend met deformele lading.3 verschillende reacties zijn:

3. Moet minstens 1 unhybrized P orbital op elk atoom van een ring hebben
4. Moet [4n +2] π- elektronen hebben.Voor punt 4 geldt het volgende voorbeeld:Heeft 2 π per binding dus 6 π bindingen.4n+2=6 dus n=N moet een heel getal zijn om te voldoen.Op volgorde van minst naar meest stabiel geldt dus alsvolgt:
5. Aliphatic (wanneer er maar 1 lange C keten is)
6. Double bonds (unsaturated)
7. Single bonds (saturated)
8. Conjugated double bonds
9. Aromatic compoundsResonantie structuren: Een geconjugeerd systeem kan dus niet met 1structuurformule worden getekend. Hiervoor wordt er dus gebruikgemaakt van resonantie structuren.Resonantie structuren worden niet alleen bij geconjugeerde systemengebruikt maar ook bij:Carboxylate ion: Wanneer een carbonzuur zijn proton afstaat, wordt heteen negatief geladen ion (carbonxylate ion). Dit ion is veel stabieler danandere ionen door de resonantiestructuren die ontstaan. Door deze

structuur wordt de negatieve lading verspreidt over de twee atomen. - De zuurgraad (pKa) van een zuur wordt bepaald door de stabiliteit van de geconjugeerde base. - Carbonzuren hebben zure eigenschappen doordat het carboxylate ion specifiek stabiel is door delokalisatie van de negatieve lading. - Beste omschrijving: geen van de zuurstofatomen heeft de negatieve lading. De juiste benaming is gedelokaliseerd of uitgespreid tussen de twee zuurstofatomen.The phenolate ion: alcoholen zijn over het algemeen niet zuur. Dit komtdoordat de lading van het zuurstofatoom gelokaliseerd is, deze kan dusook niet gestabiliseerd worden doormiddel van resonantie. Hierdoor zal dehydroxyl groep dus niet zo makkelijk een proton afstaan. Uitzonderinghierop is phenol. Het verschil hierop is dat wanneer de hydroxylgroep eenproton verliest, deze gedelokaliseerd is.The basic proporties of amines vs amides: een amine is basischterwijl een amide dat niet is. Naast dat een amide niet basisch is, hebbenze een vreemde geometrie. Ze zijn namelijk niet tetraedisch maar planair,terwijl er 4 elektrodomeinen zijn. Dit komt doordat er ook eenresonantiestructuur voor amides zijn.

Bij conformations is er constant rotatie behalve bij een hele lagetemperatuur. De verschillende soorten conformaties zullen in elkaarovergaan, maar deze zullen het vaakst in de staggared zitten. Aangeziendeze gaan steric hindrance heeft.Cyclohexanen: Deze hebben ook twee conformaties, namelijk chair enboat. - Chair - BoatDe stoelconformatie kan twee soorten bindingen vormen tussen dewaterstofatomen: - Equatoriale H atomen: deze wijzen naar de zijkant. - Axiale H atomen: deze wijzen naar de boven- of onderkant.De bootconformatie heeft steric hindrance.

Wanneer er +,-,d ,l ,D ,L ,R of S voor de naam van een molecuul staat hebje te maken met een enantiomeer. Enantiomeren zijn structuren met 1centrale C atoom met minimaal 4 verschillendegroepen/atomen/substituanten.IUPAC: - R = Rectus -> Rechtsdraaiend molecuul - S = Sinister -> Linksdraaiend molecuulHoe weet je of een molecuul S of R is? - Geef een prioriteit aan de zijgroepen  Higher atomic number = hoogste prioriteit  Equal atomic number = highest atomic mass = hoogste priotiteit - Zorg ervoor dat het atoom met de laagste prioriteit naar achter gaat wijzen. - 1 -> 2 -> 3  ClockWise (CW) : R  CounterClockWise (CCW): S

1. Geef aan elke kant van de dubbele binding een prioriteit
2. Like-numbered Ligand Relative configuration Same side of double bond Z (cis) Opposite side of double bond E (trans)Elk atoom, groep met atomen of functionele groepen die kunnen helpenmet het delocalizeren van het negatief geladen geconjugeerde base maakthet zuur, zuurder.Halogenen hebben een relatief hoge elektronegativiteit ( houden vanelektronen). Deze zuigen dus elektronen naar zich toe (electronwithdrawing group). Ze helpen bij het uitspreiden (delocalizeren) van denegatieve lading waardoor de base stabieler wordt.The inductive effect: Het effect wat plaatsvindt wanneer deelektronendichtheid in 1 gedeelte van het molecuul, veranderd kanworden omdat er op een andere plek in het molecuulelektronzuigende/stuwende groepen zitten.

• Electron Withdrawing groups: houden van elektronen en zuigenelektronen weg van andere gedeelten van een molecuul. Groepen met atomen met relatief hoge elektronegativiteit Halogenen, zuurstof
• Electron donating groups: duwen elektronen naar anderegedeeltes van een molecuul. Groepen met atomen met relatief lage elektronegativiteit Aliphatic chains (-CH2, -CH3)

Les 6

Addition reaction: twee of meer moleculen reageren en vormen 1 grootmolecuul.Elektrophilic addition reaction:

De dubbele binding reageert met E (elektrofiel). De elektronen tussen E enNu (nucleofiel) gaan op de Nu zitten. Nu wordt negatief geladen enreageert met een carbocation; deze heeft een positieve lading op eenkoolstof atoom.Electrophile (E+): - Deel van een molecuul dat te weinig elektronen heeft - Voorbeelden zijn: protons, carbocations - Omdat ze elektronen missen willen ze graag reageren met delen die rijk zijn aan elektronen (bvb: pi bond)Nucleophile (Nuc-, N-): - Deel van een molecuul dat te veel elektronen heeft - Voorbeelden: elektronegatieve halogenen - Reageert met delen die een lage hoeveelheid elektronen heeftSubsitution reaction: een chemische reactie waarbij 1 functionele groepwordt vervangen door een andere functionele groep.Polymerization reaction: Meerdere monomeren vormen polymeren.Volgorde: - Initation: een radicaal wordt gevormd - Propagation: wordt steeds langer - Termination: reactie wordt gestopt