Deze presentatie wordt gebruikt tijdens het hoorcollege Moleculaire Architectuur gedoceerd aan het Departement Gezondheidszorg en Technologie van de Katholieke Hogeschool Leuven.
2. Algemene richtlijnen en afspraken
Bespreking studiewijzer
Toledo!
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 2
3. Hoofdstuk 1
Inleiding
1.1 Het belang van symmetrie
Symmetrie komt in alle takken van wetenschap, kunst en samenleving voor
m
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 3
5. 1.1 Het belang van symmetrie
“Waarnemen” van geluid met behulp van een oscilloscoop
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 5
6. 1.1 Het belang van symmetrie
Johann Sebastian Bach (1685 – 1750)
Die Kunst der Fuge – Contrapunctus 12, a 4
Rectus
Inversus
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 6
7. 1.1 Het belang van symmetrie
Sneeuwvlokken
Hexagonale symmetrie
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 7
8. 1.1 Het belang van symmetrie
Kristallen
Chalcantiet
Kwarts
SiO4 m
CuSO4∙5H2O
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 8
9. 1.2 Atomen en moleculen
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 9
10. 1.2 Atomen en moleculen
Linus Pauling (1901-1994)
Pasteltekening van Xenon Hydrate door Roger Hayward
(1899-2007). The Architecture of Molecules, 1964.
Roger Hayward (1899-2007)
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 10
11. 1.2 Atomen en moleculen
Symmetrie leren herkennen in moleculen
Moleculen in close-up
The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy; Leo Gross, Fabian Mohn, Nikolaj Moll, Peter Liljeroth, Gerhard
Meyer; Science 325; p. 5944; (2009)
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 11
12. 1.2 Atomen en moleculen
Betekenis van Röntgenanalyse
Röntgenanalyse wordt gebruik om de regelmatige opbouw van stoffen te onderzoeken
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 12
13. 1.2 Atomen en moleculen
Betekenis van Röntgenanalyse
Inwendige orde van een kristal weerspiegelt de interne submicroscopische orde
SEM-afbeelding van kwarts
Bron: http://minerals.caltech.edu/
Kwarts (SiO4)
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 13
14. 1.2 Atomen en moleculen
Belangrijke realisaties van de Röntgenanalyse
Bewijs tetraëdrisch koolstofatoom
Jacobus Henricus van 't Hoff
(1852-1911)
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 14
15. 1.2 Atomen en moleculen
Belangrijke realisaties van de Röntgenanalyse
Structuurbevestiging benzeenring
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 15
16. 1.2 Atomen en moleculen
Belangrijke realisaties van de Röntgenanalyse
Aantonen waterstofbrug
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 16
17. 1.2 Atomen en moleculen
Belangrijke realisaties van de Röntgenanalyse
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 17
18. 1.2 Atomen en moleculen
Belangrijke realisaties van de Röntgenanalyse
α-helix en β-plaat in eiwitten
α-helix β-plaat
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 18
20. 8.1 Structuur van enkele metalen
8.1.1 Dichtste bolstapelingen
Lezen
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 20
21. 8.1.2 α-Polonium (pagina 112-113)
Polonium is het enige element met een eenvoudig kubische kristalstructuur (zie verder).
Een kubus van 8 Po atomen op de hoekpunten beschrijft de onderlinge samenhang van de atomen
Elk Po atoom is omringd door 6 andere Po atomen.
Bron: http://www.aip.org/png/2007/280.htm
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 21
22. 8.1.3 Wolfraam (pagina 113)
De kristalstructuur van Wolfraam wordt beschreven door een inwendig gecenterde kubus.
Elk W atoom is omringd door 8 andere atomen.
Elektronendiffractiepatroon van een Wolfraam kristal
http://www.ipnl.in2p3.fr/cas/WCrystals.html
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 22
23. 8.1.4 Magnesium (pagina 114)
Bij de Mg structuur worden hexagonale lagen zodanig gestapeld dat de tweede laag in de holtes van de eerste
ligt. Elke Mg is omringd door 12 atomen.
Deze stapeling wordt de hexagonale dichtste bolstapeling genoemd. Deze structuur wordt o.a. teruggevonden
bij Be, Cd, Cr en Zn.
Bron: http://userpage.chemie.fu-berlin.de/~gd/root_broschuere/quanthe_en.html
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 23
24. 8.1.5 Platina pagina 114)
Pt kristalliseert in een kubische cel met Pt op de hoekpunten en in de middens van de zijvlakken.
Samenvatting
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 24
25. 8.2 Enkele moleculaire structuren
8.2.1 Diamant (pagina 115)
Elk koolstofatoom is tetraëdrisch gebonden aan vier buuratomen (sp3-hybridisatie). De kubische eenheidscel
bevat 8 C atomen.
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 25
26. 8.2.1 Grafiet (pagina 116)
Grafiet is opgebouwd uit hexagonale lagen van sp2-gehybridiseerde C atomen die onderling zwak gebonden
zijn (π-interacties).
Bron: http://openlearn.open.ac.uk/
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 26
27. 8.2.3 Fullerenen
Deze koolstofmoleculen bestaan uit gesloten netwerken van n koolstofatomen en zijn opgebouwd uit precies
12 vijfhoeken en (n-20)/2 zeshoeken met koolstofatomen op alle hoekpunten.
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 27
28. 8.2.4 Jodium
Jodium is in de vaste stof aanwezig als moleculen I2.
De onderlinge ligging vormt een zig-zag-patroon.
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 28
29. 8.2.5 Zwavel
De meest voorkomende vorm van zwavel is als moleculen S8.
http://www-ssrl.slac.stanford.edu/science/sciencehighlights.html
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 29
30. 8.3 Enkele anorganische kristalstructuren
8.3.1 MX verbindingen
8.3.2 MX2 verbindingen
Lezen
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 30
31. 8.3 Enkele anorganische kristalstructuren
8.3.3 Enkele meer ingewikkelde anorganische structuren
IJs (pagina 120)
O-atomen zijn tetraëdrisch omringd en via H-bruggen met elkaar verbonden.
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 31
32. 8.4 Enkele organische kristalstructuren
Lezen
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 32
33. 8.5 Biologische macromoleculen
8.5.1 Eiwitten (pagina 124)
The Protein Data Bank
http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 33
34. 8.5.3 DNA (pagina 125)
How X-rays cracked the structure of DNA
http://vega.org.uk/video/programme/80
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 34
35. 8.5.3 DNA
X-stralen diffractiepatroon van B-DNA
A-DNA and B-DNA: Comparing Their Historical X-ray Fiber Diffraction Images
Amand A. Lucas, Journal of Chemical Education 85, 737-743, 2008
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 35
36. 8.5.3 DNA
DNA-model
James Watson & Francis Crick
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 36
37. 8.5.3 DNA Nature 1953
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 37
38. 8.5.3 DNA
A-DNA B-DNA Z-DNA
Tom Mortier
Moleculaire 2 Chemie
Architectuur 38