Moleculen: wat moet je weten?

p>Stoffen bestaan uit moleculen. Sterker nog, je bestaat zelf uit miljoenen moleculen. Moleculen zijn zo klein dat je ze niet met het blote oog kunt zien. Een menselijke haar is bijvoorbeeld gemiddeld 0,1 mm dik, en hier passen al 100.000 moleculen naast elkaar! Erg klein dus. Maar wat moet je precies weten over moleculen? Je leest het in dit artikel.

Waar bestaan moleculen uit?

Om te begrijpen wat moleculen precies zijn, is het goed om te weten waar ze uit bestaan. Moleculen bestaan namelijk uit atomen. Moleculen die uit één atoomsoort bestaan zijn elementen. Een voorbeeld van een element is zuurstof, dat alleen bestaat uit ‘O’. Moleculen die uit verschillende atoomsoorten bestaan zijn verbindingen. Voorbeelden zijn water (H₂O) of methaan (CH₄). C staat hierbij voor een koolstofatoom, O voor een zuurstofatoom en H voor een waterstofatoom. Er zijn in totaal 118 verschillende atoomsoorten, welke je allemaal kunt vinden in het periodiek systeem (Binas tabel 99).

Bindingen tussen moleculen

Misschien heb je je ooit afgevraagd waarom stoffen niet uit elkaar vallen. Er zijn verschillende krachten die dat voorkomen. Een binding die ervoor zorgt dat moleculen bij elkaar blijven is de Vanderwaalsbinding. Dit zijn relatief zwakke aantrekkingskrachten die altijd tussen moleculen worden uitgeoefend. Ze worden op elkaar uitgeoefend in de ruimte tussen de moleculen, genaamd ‘intermoleculaire ruimtes’. Dit kan je zien als een lege ruimte die altijd tussen moleculen zit. Omdat de krachten dus relatief zwak zijn, worden ze niet in de structuurformule getekend.

Formules

Je kunt moleculen weergeven in molecuulformules en structuurformules.

Met een molecuulformule kan je duidelijk laten zien uit hoeveel en welke elementen een molecuul is opgebouwd. Molecuulformules kunnen kort of erg lang zijn. De molecuulformule voor water is bijvoorbeeld H₂O en die van azijnzuur is CH₃COOH. Zo kan een molecuulformule uit nog veel meer elementen bestaan. Hoe meer elementen erin zitten, hoe moeilijker het is om een molecuulformule te onthouden. Het is daarom vrijwel onmogelijk om de molecuulformules van alle stoffen uit je hoofd te leren.

Een structuurformule is eigenlijk een uitbreiding van een molecuulformule. Je tekent namelijk de bindingen tussen de atomen erbij. Je kunt je ook wel voorstellen dat bij grote moleculen deze structuur nogal complex kan worden.

Molecuulmassa

De dichtheid van stoffen is een stofeigenschap. De verschillende atomen en moleculen hebben verschillende dichtheden. Met de dichtheid kun je de massa van moleculen berekenen.

Als je de hoeveelheid van een bepaalde stof weet, kan je de massa van de atomen (atoommassa) in een molecuul bij elkaar optellen. Dan krijg je de molecuulmassa uitgedrukt in ‘u’, oftewel g/mol. Dit is de hoeveelheid gram per mol. De individuele massa’s kun je vinden in het periodiek systeem. Waterstof (H) heeft een atoommassa van 1,008 u. Dat betekent dus dat één mol waterstof, een massa heeft van 1,008 gram.

Water heeft de molecuulformule H₂O. Er zitten dus twee waterstofatomen en één zuurstofatoom in een watermolecuul. De massa van 1 mol waterstof bereken je als volgt:

• (2 * H) + (1 * O) = 2 * 1,008 + 1 * 16.00 = 18,016 g

De molecuulmassa van 1 mol glucose (C₆H₁₂O₆) is:

• (6 * C) + (12 * H) + (6 * O) = 6 * 12 + 12 * 1,008 + 6 * 16,00 = 180,156 g

Zoals je misschien kunt zien is de molecuulmassa van glucose bijna 10 keer zo groot als die van water. Er zitten dus grote verschillen in de molecuulmassa’s van moleculen. Het hangt er vooral vanaf uit welke atomen en uit hoeveel atomen het molecuul bestaat.