.jpg)
Het Periodiek Systeem
In het periodiek systeem zijn alle atoomsoorten, zo’n 115 in
totaal, netjes geordend in rijen en kolommen.
De ordening is zodanig dat in rijen (perioden genoemd) van
links naar rechts de atomen ongeveer even groot zijn en dat in de kolommen (groepen
genoemd) van boven naar beneden de atomen stapsgewijs groter worden.
De eigenschappen van de atoomsoorten veranderen van links
naar rechts in een periode drastisch. In een groep veranderen de eigenschappen
ook, maar het is veel minder drastisch. Ze veranderen min of meer gelijkmatig
van boven naar beneden. Er is in de groepen meer sprake van trends.
Neem bv. de edelgassen, de meest rechtse groep (groep 18).
Al die gassen zijn erg weinig reactief. Dwz. ze reageren alleen in extreme
omstandigheden. De kookpunten van de edelgassen gaan in de groep van boven naar
beneden langzaam omhoog: zie tabel 1.
Tabel 1
Kookpunten edelgassen (oC)
Helium
|
-269
|
Neon
|
-246
|
Argon
|
-186
|
Krypton
|
-153
|
Xenon
|
-108
|
Radon
|
-62
|
Neem bv. ook
de zogenaamde halogenen (de groep naast de edelgassen): het element fluor (F2)
is onder normale omstandigheden een gas, chloor (Cl2) ook, broom (Br2)
is een vloeistof en jood (I2) is een vaste stof.
En kijk dan naar de alkalimetalen. Dat is de meest linkse
groep. (Waterstof valt er om de een of andere reden buiten). De alkalimetalen
reageren met water. Van boven naar beneden gaat dat steeds heftiger. Zie het prachtige
en leuke filmpje op YouTube van Brainiac. http://www.youtube.com/watch?v=m55kgyApYrY
Laten we nu naar groep 16 kijken. Daar waar ook zuurstof in zit.
Als je H2X neemt (met X=O,S,Se,Te) dan zijn er
oa. de volgende trends te ontdekken.
Ten eerste de hoek H-X-H. Die is gegeven in tabel 2.
Tabel 2 De hoek H-X-H
H2O
|
104,5o
|
H2S
|
92,1o
|
H2Se
|
91o
|
H2Te
|
90o
|
Een hoek van 90o is op grond van de bouw van de
atomen in deze groep het meest voor de hand liggend. Waarom wordt er naar boven
toe in deze groep steeds meer vanaf geweken?
Daarvoor moeten we wat nader ingaan op hoe een binding
tussen atomen tot stand komt. Een waterstofatoom (H) heeft één elektron maar ‘wil’
er graag één bij hebben. Voor een ander waterstofatoom geldt precies hetzelfde.
Doe even alsof zo’n elektron een hand is. Het ene waterstofatoom wil er graag
een hand bij hebben. Het andere waterstofatoom ook. Wat doen ze? Ze reiken
elkaar de hand!
Binding
Op deze manier hebben beide waterstofatomen er een
hand bij. De prijs die ze ervoor moeten betalen is dat ze aan elkaar vast
zitten, dat ze hun individuele vrijheid kwijt zijn. Ze zijn onderdeel van een
molecuul geworden (H2). Zuurstof heeft van zichzelf 8 ‘handen’ en wil
er graag twee bij hebben. Het reikt daarom twee waterstofatomen de hand. Zo is
iedereen ‘tevreden’. Vandaar de formule H2O (H-O-H) voor water.
.jpg)
Maar er is nog meer aan de hand. De twee waterstofatomen in
H2 zijn precies even sterk en houden het handenpaar even sterk vast
en dat blijft daarom precies in het midden tussen de twee waterstofatomen zitten. Ik geef toe, het beeld is simplistisch maar
voor het doel hier goed genoeg.
Een zuurstofatoom is
sterker dan een waterstofatoom en trekt het handenpaar wat naar zich toe.
Het gevolg is dat het zuurstofatoom wat meer extra ‘hand’
heeft en het waterstofatoom niet alleen minder extra hand heeft maar ook minder van
zijn eigen hand. Het zuurstofatoom heeft daardoor wat te veel aan handen (de elektronen
dus) en het waterstofatoom wat te weinig. Het zuurstofatoom is daardoor wat
negatief elektrisch geladen en het waterstofatoom wat positief. De twee
waterstofatomen, allebei een beetje positief geladen zijnde, duwen elkaar
daardoor een beetje weg. Daarom is de hoek groter dan 90o.
De trend in groep 16 is dat van boven naar beneden X minder
sterk aan handenparen trekt. De negatieve lading op X wordt daarmee kleiner en
de positieve lading op de waterstofatomen ook die elkaar dus minder hard
wegduwen. Bovendien worden de X-atomen van boven naar beneden steeds groter en
komen de waterstofatomen daardoor ook steeds verder van elkaar af te liggen.
Met betrekking tot de kookpunten zijn er trends, zoals we
bij de edelgassen al zagen. Ook bij H2X in groep 16 is dat zo.
Tabel 3
Kookpunten H2X (oC)
H2O
|
(-75)
|
H2S
|
-61
|
H2Se
|
-41
|
H2Te
|
-2
|
Op grond van de kookpunten van H2S, H2Se
en H2Te zou je verwachten dat H2O een kookpunt heeft van
ongeveer -75 oC . Niets is minder waar. In mijn volgende blog gaan
we hier verder op in.
Op het VWO leert men dat de bindingshoek H-O-H in het watermolecuul theoretisch 109,5 graden is vanwege een 4-omringing door de valentie-elektronen. Dit zou dan voor H2S, H2Se en H2Te ook moeten gelden, maar dat is niet zo.
BeantwoordenVerwijderen