Zoëlho, op naar een bewuste levensstijl.

Elektronenconfiguraties

 

Laatste bijwerking : 2022.2.11

 

 

Alle atomen bestaan uit drie kleine deeltjes : elektronen, protonen en neutronen. Het aantal protonen bepaalt het gewicht van het atoom.

 

De elektronenconfiguratie van een atoom is de beschrijving van de elektronenverdeling op schillen rond de kern. Elke schil heeft een bepaald energieniveau ten opzichte van de kern. Algemeen mag worden gesteld dat hoe verder de schil verwijderd is van de kern, hoe hoger zijn energieniveau. Elektronen kunnen echter door hun lading de energieniveaus van de andere elektronen beïnvloeden. Normaal worden de schillen die zich het dichtst bij de kern bevinden het eerst opgevuld met elektronen, alhoewel uitzonderingen kunnen voorkomen tengevolge van afstotingen.

 

De elektronegativiteit is een maat voor de neiging van een atoom dat een chemische binding aangaat met een buuratoom om de gezamelijke elektronenwolk naar zich toe te trekken. Het verschil in elektronegativiteit tussen twee elementen bepaalt de natuur van de chemische binding : covalente binding indien de electronegativiteit zwak is, ionenbinding als het verschil belangrijker is.

 

(zie ook : "Periodiek Systeem, reeksen, metalloïden")

 

Overzicht inhoud :

Elektronenschillen

 

Voorbeelden

 

Ionenbinding

 

Covalente binding

 

Chelatiebinding

 

Praktisch

Inhoud :

         

Schillen :

 

Het aantal elektronenschillen dat een atoom bezit bepaalt de periode waarin het element hoort. Elke schil (K, L, M, N...) is onderverdeeld in verschillende subschillen (s, p, d, f,...), die naargelang de toename van het aantal elektronen ruwweg in deze volgorde worden gevuld :

 

K        L               M                          N                                            O                                          P                                           Q

 

1s2     2s2  2p6  3s2  3p6   3d10     4s2  4p6   4d10    4f14          5s2  5p6   5d10   5f14          6s2  6p6   6d10    6f14         7s2

 

2         2      222   2      222   22222   2       222  22222  2222222   2      222  22222  2222222   2      222   22222  2222222   2

 

2         8               18                          32                                          32                                         32                                          2

 

 

Met toenemend atoomnummer, dus met toenemend aantal protonen of elektronen dat het atoom bevat, worden de schillen en de subschillen op een vrij regelmatige wijze opgevuld :

 

    • de elektronen op de energiebanen rond de kern zitten meestal met (max) 2 elektronen samen met tegengestelde spin (spin-up en spin-down), eerst op 1s, dan op 2s, 2p, 3s en op 3p, maar dan volgt eerst 4s voordat 3d opgevuld wordt. Ook op verdere schillen kan dit voorkomen.

 

Twee spinnen in een schil moeten dus niet steeds opgevuld zijn, voordat een volgende schil een elektron krijgt.

 

De reden voor deze onregelmatigheden is dat er niet alleen een wisselwerking is tussen de positieve kern en het toegevoegde elektron maar ook afstoting tussen alle aanwezige elektronen.

 

    • elk van de schillen en subschillen vertegenwoordigt eigenlijk een energieniveau. Deze energieniveaus verhogen vertrekkende van het centrum naar de buitenkant van het atoom. Elektronen plaatsen zich rond de kern op een zodanige wijze dat hun energieniveau het laagst is. Daar het energieniveau 3d zwakker is, maar toch heel dicht van het energieniveau 4s, kan een interactie met andere krachten (energie) overheersen. Op dat moment kost het minder energie (dus stabieler) een elektron te houden in een half gevulde subschil d dan in een gevulde subschil s! Soms kan ook de spin (draairichting om de as) van het elektron hierbij een rol spelen : parallelle spins geven een bepaalde elektronenconfiguratie meer stabiliteit.

 

         

Voorbeelden :

 

Zuurstof :

Atoomnummer/aantal elektronen/aantal protonen : 8

Atoommassa : 16 (8 protonen, 8 neutronen)

 

Schillen :

 

 K              L

  2              6

  2              2              2      1      1

 1s2           2s2          2p4

 

ud

 

ud

 

ud

u

u

 

u : elektron met spin-up

d : elektron met spin-down

 

Symbool :

 

 

.O.

 

 

Valentie-elektronen : 6 (elektronen op buitenste schil L)

2 ongepaarde elektronen spin-up (puntjes) en 2 doubletten (streepjes)

 

Stabiliteit :

Lading : neutraal (+8 en –8)

Doch streven naar stabiliteitsstructuur (8 elektronen (octet) op buitenste schil) : opname 2 elektronen

Hierdoor vergroot de ionstraal (maat voor iongrootte).

 

Vorming van een ion : O2-

 

Calcium :

Atoomnummer/aantal elektronen/aantal protonen : 20

Atoommassa : 40 (20 protonen, 20 neutronen)

 

Schillen :

 

K              L                                                M                                               N

2               8                                                8                                                2

2               2              222                            2              222                            2

1s2           2s2          2p6                            3s2          3p6                            4s2

 

 

ud

 

ud

 

ud

ud

ud

 

ud

 

ud

ud

ud

 

ud

 

 

 

 

Symbool :

 

Ca :

 

Valentie-elektronen : 2 (elektronen op buitenste schil N)

2 ongepaarde elektronen spin-up (puntjes)

 

Stabiliteit :

Lading : neutraal (+20 en –20)

Doch streven naar stabiliteitsstructuur (8 elektronen (octet) op buitenste schil) : afgifte 2 elektronen

Hierdoor verkleint de ionstraal (maat voor iongrootte).

 

Vorming van een ion : Ca2+

 

         

IONENBINDING (niet covalente binding)

 

Ionen zijn geladen atomen of atoomgroepen die zich in een elektrisch veld kunnen verplaatsen.

 

Door overdracht van elektronen tussen twee atomen met respectievelijk een kleine en grote elektronegatieve waarde (kleinere of grotere affiniteit) ontstaan twee tegengesteld geladen ionen, die elkaar aantrekken tot een elektrisch neutraal systeem. In de molecule zijn de krachten uitgeoefend door elk atoom niet gelijk : de binding is niet-covalent.

 

Deze krachten welke tegengesteld geladen ionen aantrekken worden Coulombkrachten genoemd.

 

 

                

  Ca :  +  .O.  ------>   CaO

                

 of

 

  Ca2+  +   O2-  --->   CaO

 

         

CoVALENTE BINDING

 

Wanneer 2 gelijke atomen een molecule vormen, bijvoorbeeld (H - H) of een fluormolecule (F - F) dan trekken zij met evenveel kracht aan de elektronenwolk : in de molecule zijn de krachten uitgeoefend door elk atoom identiek : de binding is covalent. Hierbij delen de twee atomen hetzelfde elektron.

 

Bij de ionenbinding is deze polair. Dit komt omdat de elektronenaffiniteit van de beide elementen verschillend is.

 

Deze krachten welke 2 gelijke atomen aantrekken worden Van der Waalskrachten genoemd. Deze zijn beduidend zwakker dan de Coulomb-krachten bij een ionbinding.

 

Wanneer de atomen in een molecule langs beide zijden van de covalente binding een verschil in elektronegativiteit vertonen, dan trekt het meest elektronegatieve atoom het hardst de elektronen naar zijn kant.  De molecule blijft dan wel globaal neutraal maar vertoont toch inwendig een elektrisch veld : men zegt dan dat de binding gepolariseerd is of dat de molecule polair is.

 

         

CHELATIE BINDING

 

Chelerende stoffen bezitten de unieke eigenschap om sterk gebonden complexen te vormen met zware metalen en calcium. Zij vormen een specifiek complex met een metaal (= chelaat), doordat ze 2 of meer potentiële liganden bevatten.

 

Een ligand is een atoom, ion of molecule dat in staat is om als donor-partner in 1 of meerdere coördinatiebindingen te functioneren.

 

In het organisme zijn de volgende liganten aanwezig : -OH (hydroxy), -COO (carboxy), H2PO2  (fosfaat), -SH (thiol), -NH2 (amine) en imidazol.

 

Bv. :

 

Natuurlijke voorbeelden :

      • vit B12 (cyanocobalamine) : chelatie van Co

      • hémoglobine : chelatie Fe atoom in oxihemoglobine (haemgroep Fe2+ ferro)

 

De meeste zware metalen bezitten een sterke affiniteit voor SH-groepen en de inactivering van SH afhankelijke enzymen vormt het belangrijkste werkingsmechanisme van de zware metalen (As, Hg, Cd).

 

Het resultaat van een chelatie is een complexon, een heterocyclische ring, waarin het metaal een hexa-coördinatieve binding vormt = CHELATIEBINDING.

 

         

Praktisch :

 

Chelatie therapie :

 

    • EDTA heeft 4 liganden (4 x -COO) : wordt gebruikt voor chelatie met zware metalen

    • Deferoxamine : cheleert Fe-ionen bij intoxicaties door Fe, maar ook bij ijzeropstapelingsziekten (hemochromatose)

    • Naloxon : antidoot voor narcotische analgetica

    • Acetylcysteïne : cheleert de toxische metaboliet van paracetamol

    • Vit B12 : cheleert cyaniden (CN) in voeding

 

 

          

 

 

 ZOELHO (c) 2006 - 2024, Paul Van Herzele PharmD        Laatste versie : 09-apr-24                     

DisclaimerDisclaimer

 

De lezer dient steeds in acht te houden dat de beschreven curatieve eigenschappen in geen enkel geval het medisch advies vervangen, welke steeds onmisbaar is bij het stellen van een diagnose en bij bepaling van de ernst van de aandoening. Wel wordt de gebruiker gestimuleerd beslissingen met betrekking tot zijn gezondheid te nemen, op basis van eigen research, steeds in samenspraak met een professionele gezondheidswerker.

 

In alle gevallen valt het gebruik van dit programma enkel onder de controle, het beheer, de risico's en de verantwoordelijkheden van de gebruiker.