Hoofdstuk 2, bindingstypes

Par 1 Metaalbinding.

Macroniveau: beschrijving van alles wat je waarneemt.

Microniveau: beschrijving of verklaring met behulp van deeltjes.

Metaaleigenschappen:

• Goede geleiding: verklaard door microstructuur
• Vervormbaar: Het metaalrooster verplaats een rij, niks aan de hand.
• Hard materiaal: sterke aantrekkingskracht positief en negatief, metaalbinding.
• Hoog smeltpunt.
• Glanzende stof.

Van een metaal bestaan geen moleculen.

Valentie-elektronen worden niet zo sterk aangetrokken door de kern. Zo ontstaat een structuur van positieve atoomresten en negatieven elektronen die vrij tussen de positieven atoomresten kunnen bewegen. Atoomresten zijn gerangschikt in een atoomrooster, het metaalrooster.

De elektrische geleidbaarheid komt door de vrij bewegende elektronen, ook warmte wordt goed geleid.

Een metaal is vervormbaar, het zal niet breken. Er verplaats een rij in het metaalrooster. Er verandert niks in het rooster.

De meeste metalen worden snel aangetast door stoffen uit de lucht. De aantasting heet corrosie. Roest is een vorm van corrosie bij ijzer (Fe). Dit zijn dan onedele metalen. Bij andere metalen (Al, Zn, Cr) komt er een laagje metaaloxide omheen. Dit beschermt tegen corrosie, het wordt afgesloten van lucht. Reageert het met water zijn het zeer onedele metalen (Na, Ka). Als het niet aangetast wordt door stoffen uit de lucht is het een edelmetaal (Au, Pt).

Vaste stof met metaal te mengen veranderen eigenschappen. Mengsel heet een legering of alliage.

• Soldeer: tin en lood.
• Witgoud: goud en palladium.

Soms wordt niet-metaal toegevoegd zoals koolstof. De rijen positieve metaalresten kunnen niet langs elkaar heen schuiven. Het is niet vervormbaar, maar breekbaar. Het wordt een hardere stof.

Een erts is een gesteente of mineraal dat een economische winbaar gehalte van metaal bevat.

Par 2 molecuul- en atoombinding.

Moleculaire stoffen zijn stoffen waarvan de moleculen zijn opgebouwd uit niet-metaalatomen. De binding die moleculen in de vaste en vloeibare fase bij elkaar houden zijn vanderwaalsbindingen. Het is sterker als het molecuul een grotere molecuulmassa heeft en een langgerekt molecuul is.

Doordat moleculen niet mooi zijn verdeel over een molecuul ontstaan in het molecuul tijdelijk licht positief en negatief geladen delen. Ze trekken de tegenovergesteld geladen delen op andere moleculen weer aan. Vanderwaalsbinding is nu niet zo sterk.

In vaste fase zijn moleculen gestapeld in een molecuulrooster, het contactoppervlak tussen de moleculen is zo groot mogelijk en vanderwaalsbindingen maximaal. Op het smeltpunt bevatten moleculen veel kinetische energie dat ze uit het molecuulrooster breken. Ze bewegen in de vloeibare fase langs elkaar heen, maar blijven elkaar aantrekken. Boven kookpunt bevatten moleculen zo veel kinetische energie dat vanderwaalsbindingen verbreken. Ze bewegen vrij van elkaar.

Halogenen komen één elektron te kort voor edelgasconfiguratie. Bindingen laten de atomen in de buitenste schil overlappen en beide atomen plaatsen in deze gedeelde schil, door dit gemeenschappelijke elektronenpaar krijg je edelgasconfiguratie.  Atoombinding is een gemeenschappelijke elektronenpaar dat twee positieve atoomresten aan elkaar bindt, vergeleken vanderwaalsbinding zeer sterk. Als atoombinding wordt verbroken heb je een chemische reactie. Molecuulformule geeft aan welke en hoeveel atomen zich in een molecuul bevinden. Structuurformule wordt duidelijk gemaakt hoe de atomen in een molecuul onderling zijn verbonden.

 Het aantal atoombinding dat een atoom kan maken om de edelgasconficuratie te krijgen heet covalentie. Hoe verder het element is verwijderd van de edelgassen, hoe meer elektronen het moet delen om aan de edelgasconfiguratie te komen. Atoombinding = covalente binding.

Systemische naam bestaat uit de namen van de aanwezige atoomsoorten. Difosforpentaoxide is de systemische naam van P₂O₅. De tweede atoomsoort krijgt -ide. Een triviale naam geeft de dagelijks gebruikte naam. Water is de triviale naam van diwatermono-oxide.

Koolstof komt in verschillende kristalvormen voor: grafiet, diamant, grafeen, buckyball en nanotube. De bindingen in een atoomrooster zijn erg sterk.

Par 3 polaire atoombinding.

Bindingen tussen twee niet-metalen door middel van gemeenschappelijk elektronenpaar noem je een atoombinding. De elektronegativiteit geeft aan hoe hard het atoom trekt aan het gemeenschappelijke elektronenpaar. Een atoom wordt een beetje negatief d^-. Het andere atoom wordt een klein beetje positief d⁺. Het is een polaire binding. Een atoombinding tussen twee dezelfde atomen is een niet-polaire (apolaire) atoombinding. Een dipoolmolecuul is een molecuul met een positieve en negatieve lading. Als dipoolmoleculen een binding hebben is het een dipool-dipoolbinding. Als een molecuul gebogen is, is het een dipoolmolecuul.

Het kookpunt neemt toe als de molecuulmassa toeneemt, maar water is een uitzondering. De sterke binding komt doordat:

1. Watermolecuul is niet lineair, het heeft een hoek (dipoolmolecuul).
2. Polaire atoombinding tussen zuurstof- en waterstofatoom.

Doordat water en zuurstof een verschil in elektronegativiteit hebben, is er een permanente ladingscheiding. Tussen de watermoleculen ontstaat een elektrostatische aantrekkingskracht, een extra binding heet een waterstofbrug (H-brug). Alle moleculen die OH-, NH- en HF-groepen bevatten, kunnen waterstofbruggen vormen.

Het kristalrooster van water is zo opgebouwd dat de waterstofbruggen optimaal kunnen worden benut. Er is veel lege ruimte in het rooster. De dichtheid van ijs is lager dan vloeibaar water. Stof die waterstofbrug kam vormen is hydrofiele stof, water laat stof toe. Als je geen waterstofbrug kan vormen ben je hydrofobe stof, water laat stof niet toe. Grote moleculen die één waterstofbrug kunnen vormen zijn ook hydrofoob.

Par 4 ionbinding.

Metaalatomen kunnen een metaalbinding vormen en niet-metalen en atoombinding. Metaal kan in een reactie een of meer elektronen afgeven aan een niet-metaal. Deeltjes die zo ontstaan zijn ionen. Positieve en negatieve ionen vormen samen een zout. Positieve en negatieve ionen trekken elkaar sterk aan, hierdoor ontstaat ionbinding. In een ionrooster zijn de ionen om en om gerangschikt. Door sterke ionbinding zijn zouten vrijwel altijd vast met kamertempratuur en hebben een hoog kook- en smeltpunt. Hogere lading, sterkere ionbinding. In vaste fase kunnen zouten geen stoom geleiden, ze kunnen niet vrij bewegen. Wanneer een vloeibaar zout op een spanningsbron staat, zullen negatieve ladingen naar de positieve pool en positieve ladingen naar de negatieve pool.