Atomen en moleculen1

Atomen worden ook “elementen” genoemd omdat ze de fundamentele bouwstenen zijn die de natuur gebruikt om leven te scheppen en grondstoffen te produceren. Het zijn de eigenschappen, de affiniteiten, de mogelijkheden en beperkingen van deze atomen die mee bepalen welke verbindingen ze aangaan om “moleculen” te vormen. Andere factoren die een rol spelen zijn de fysische omgevingsfactoren waarin deze atomen voorkomen, de aanwezigheid van energie of van stoffen die interacties bevorderen of versnellen.

Niet alleen de natuur, maar ook de mens, gebruikt atomen om nieuwe moleculen te produceren. De nieuwste tak in de wetenschap die zich daarmee bezighoudt is de “nanowetenschap”. De praktische toepassing van deze wetenschap noemen we “nanotechnologie”.

De nieuwe materialen en structuren die zo gevormd worden, worden opgebouwd uit afzonderlijke atomen die aan elkaar gekoppeld worden. De grootte van deze deeltjes is minder dan 100 nanometer, vandaar de naam nanotechnologie (1 nanometer = een miljardste van een meter = 10-9 meter of 0,000 000 001 meter). Deze nieuwe materialen hebben andere eigenschappen dan deze die spontaan in de natuur voorkomen of in de traditionele industrie worden gebruikt. Op die manier zet nanotechnologie de deur open naar honderden nieuwe toepassingen op het gebied van mechanica, electronica, geneeskunde, ruimtevaart, bouwmaterialen en zo voort.

NANO-Comparison_of_nanomaterials_sizes

foto: nanotechnologie in perspectief (auteur: Sureshbup)

Interacties tussen atomen

Atomen gaan onderling interacties aan. Afhankelijk van het atoom kunnen deze interacties gebeuren met een zelfde atoom, andere atomen of een combinatie van beide. Het resultaat van de ontstane verbindingen noemen we “moleculen”. Welke verbindingen worden aangegaan hangt opnieuw af van interne en externe factoren.

Zo kan een atoom zuurstof (O) reageren met een ander zuurstofatoom. De resulterende molecule is O2 (zuurstofgas) en waterstof (H) kan reageren met waterstof tot H2 (waterstofgas). Maar zuurstof kan ook reageren met zwavel (S) tot SO2 (zwaveldioxide) of met koolstof (C) tot CO2 (koolstofdioxide) of stikstof (N) tot stikstofoxide (NO). Waterstof kan reageren met zuurstof met vorming van water (H2O). De gevormde moleculen kunnen gasvormig zijn zoals O2, vloeibaar zoals H2O of vast zoals NaCl (natriumchloride= zout).

CO2-bubbels

foto: koolstofdioxide bubbels in bruisend water

De gegeven scheikundige voorstelling (formule) geeft telkens aan hoeveel atomen van elke soort in de molecule aanwezig zijn. Zo bestaat O2 uit twee atomen zuurstof, H2 uit twee atomen waterstof, H2O uit twee atomen waterstof en 1 atoom zuurstof. Keukenzout (NaCl) bestaat dan weer uit 1 atoom natrium (Na) en 1 atoom chloor (Cl). Glas bestaat voor het grootste deel uit siliciumdioxide (SiO2) dat gevormd wordt door 1 atoom silicium en 2 atomen zuurstof.

Sample_of_silicon_dioxide

foto: siliciumdioxide (auteur: LHcheM)

Sommige moleculen bestaan uit meerdere soorten atomen. Het pigment “loodwit” bijvoorbeeld heeft als formule Pb2CO3(OH)2 en bevat 2 atomen lood, 1 atoom koolstof, 5 atomen zuurstof en 2 atomen waterstof. Alle bovenstaande combinaties worden als anorganische verbindingen beschouwd.

Organische verbindingen zijn moleculen die de atomen koolstof (C) en waterstof (H) bevatten, dikwijls gecombineerd met andere atomen. Ze kunnen heel complexe structuren vormen. Eenvoudige organische verbindingen zijn CH4 (methaan) en C2H5OH (ethylalcohol = ethanol). Deze eenvoudige verbindingen vormen meestal een vertakte ketelstructuur.

Methane-2D-square

foto: voorstelling methaanmolecule

800px-Ethanol_Lewis.svg

foto: voorstelling ethanolmolecule (auteur: NEUROtiker)

Complexe organische verbindingen vormen dikwijls een ringstructuur. Voorbeelden hiervan zijn C6H6 (benzeen),  C6H12O6 (glucose), de bouwsteen van cellulose,  en C8H8 (styreen) basismolecule van polystyreen.

Glucosemolecule

foto: glucosemolecule (auteur: NEUROtiker)

627px-Styrene-from-xtal-2001-3D-balls

foto: styreenmolecule (auteur: Benjah-hmmm27)

Guy De Witte

Wordt vervolgd

Met dank aan onze sponsors

cami_nv_logo  truvue-weblogo

LOGO DE ZILVEREN PASSER

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *