---
title: "Elektronenschillen en het periodiek systeem"
book: "Scheikunde van basisschool tot bovenbouw"
subject: chemistry
language: nl
chapter: 23
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/23-elektronenschillen-en-het-periodiek-systeem
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
---

# Hoofdstuk 23 — Elektronenschillen en het periodiek systeem

Neon gloeit roodoranje in een lichtreclame; natrium, een zacht [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal), vliegt in brand in water; chloor is een verstikkend geelgroen gas. Toch verschillen hun [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) maar één of twee [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton): neon heeft er 10, natrium 11, chloor 17. Waarom zouden buren in het [periodiek systeem](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) zich zo verschillend gedragen, terwijl natrium en kalium, die qua [atoomnummer](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) ver uit elkaar liggen, zich zo gelijk gedragen? Het antwoord zit in de manier waarop de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) van een [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) gerangschikt zijn.

**Wat je al weet.**

Een [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) heeft $Z$ [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) in zijn kern en, als het neutraal is, $Z$ [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) eromheen ([Hoofdstuk 16](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#ch-g9-inside-the-atom)). Het [periodiek systeem](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) ordent de elementen naar $Z$ in perioden (rijen) en groepen (kolommen); de elementen van een groep gedragen zich hetzelfde ([Hoofdstuk 20](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#ch-g9-periodic-table-first-look)). [Atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) nemen [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) op of staan ze af en worden zo [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) ([Hoofdstuk 17](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#ch-g9-ions)).

## 23.1 Elektronenconfiguratie

**Definitie 23.1 (Schillen, subschillen en elektronenconfiguratie).**

De [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) van een [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) zijn verdeeld over *schillen*, genummerd $n = 1, 2, 3, \ldots$ van de kern naar buiten; hoe hoger $n$, hoe verder van de kern en hoe minder sterk de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) vastgehouden worden. Elke schil is verdeeld in *subschillen* die een letter als naam hebben: schil 1 heeft een s-subschil (1s), schil 2 een s- en een p-subschil (2s, 2p), schil 3 heeft 3s en 3p (en 3d, die later aan bod komt). Een s-subschil bevat hoogstens 2 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus), een p-subschil hoogstens 6. De *elektronenconfiguratie* van een [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) somt de bezette subschillen op met hun aantal [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) als exponent: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$ voor zuurstof.

**Methode 23.2 (Een elektronenconfiguratie opschrijven, tot Z=20Z = 20Z=20).**

1. Tel de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) : $Z$ voor een neutraal [atoom](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) .
2. Vul de [subschillen](#def-g10-electron-shells-configuration) in deze volgorde, elk tot het maximum voordat je aan de volgende begint: $$1\mathrm{s} \to 2\mathrm{s} \to 2\mathrm{p} \to 3\mathrm{s} \to  3\mathrm{p} \to 4\mathrm{s}.$$
3. Controleer dat de exponenten samen het aantal [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) geven.

Natrium, $Z = 11$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^1$. Chloor, $Z = 17$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^5$. Calcium, $Z = 20$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6\,4\mathrm{s}^2$.

![De volgorde van opvullen, tot Z = 20. Elk vakje is een plaats voor één elektron: een s-subschil heeft 2 plaatsen, een p-subschil 6.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-f04630b4c700.svg)

*De volgorde van opvullen, tot $Z = 20$. Elk vakje is een plaats voor één [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus): een [s-subschil](#def-g10-electron-shells-configuration) heeft 2 plaatsen, een [p-subschil](#def-g10-electron-shells-configuration) 6.*

## 23.2 Valentie-elektronen

**Definitie 23.3 (Valentie- en rompelektronen).**

De [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in de buitenste bezette [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) (de [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) met de hoogste $n$) zijn de *valentie-elektronen*; de andere zijn de *rompelektronen*. Alleen de [valentie-elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) doen mee aan [chemische reacties](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reaction).

**Voorbeeld 23.4 (Valentie-elektronen tellen).**

Zuurstof, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$: buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) $n =
2$, $2 + 4 = 6$ [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence). Natrium, $\ldots 3\mathrm{s}^1$: 1 [valentie-elektron](#def-g10-electron-shells-valence). Chloor, $\ldots 3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^5$: 7. Neon, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$: 8, een volle [schil](#def-g10-electron-shells-configuration).

## 23.3 De tabel opnieuw opgebouwd uit configuraties

**Propositie 23.5 (Periode en groep uit de configuratie).**

Voor de elementen tot $Z = 20$ geldt:

- de periode van een element is het nummer $n$ van zijn buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) ;
- elementen van eenzelfde groep hebben evenveel [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence) — één in [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 1, twee in [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2, drie tot acht in de [groepen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13 tot en met 18 (helium, met 2, is een uitzondering).

De twee linkerkolommen, waar de laatste [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in een [s-subschil](#def-g10-electron-shells-configuration) komen, vormen het s-blok; de [groepen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13 tot en met 18 vormen het p-blok.

![De eerste twintig elementen, met het aantal elektronen in elke schil onder het symbool (2.8.1 voor natrium: 2 in schil 1, 8 in schil 2, 1 in schil 3). De kleuren geven het s- en het p-blok aan.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-5f0216c4d5e5.svg)

*De eerste twintig elementen, met het aantal [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in elke [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) onder het symbool ($2.8.1$ voor natrium: 2 in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 1, 8 in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 2, 1 in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 3). De kleuren geven het s- en het p-blok aan.*

## 23.4 Families

**Definitie 23.6 (Chemische families).**

Een *chemische familie* is een groep van het [periodiek systeem](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table) waarvan de elementen hun belangrijkste chemische eigenschappen delen. Drie families hebben een naam: de *alkalimetalen* ([groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 1 zonder waterstof: lithium, natrium, kalium…), zachte [metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) die heftig met water reageren; de *halogenen* ([groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 17: fluor, chloor, broom, jood), gekleurde, reactieve [niet-metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal); en de *edelgassen* ([groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 18: helium, neon, argon…), die met bijna niets reageren.

**Propositie 23.7 (Waarom een familie zich hetzelfde gedraagt).**

De elementen van een familie hebben evenveel [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence), en chemie is de zaak van de [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence): lithium, natrium en kalium hebben er allemaal één, de halogenen zeven, de [edelgassen](#def-g10-electron-shells-family) een volle buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration).

![Families van het periodiek systeem: alkalimetalen, aardalkalimetalen (groep 2), halogenen en edelgassen.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-36288aba7521.svg)

*Families van het [periodiek systeem](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-periodic-table): [alkalimetalen](#def-g10-electron-shells-family), aardalkalimetalen ([groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2), [halogenen](#def-g10-electron-shells-family) en [edelgassen](#def-g10-electron-shells-family).*

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/img-028868107598.jpg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/img-496d12f1f4f0.jpg)

*Natrium, een [alkalimetaal](#def-g10-electron-shells-family), gesneden met een mes: vers is het zacht en zilverig, aan de [lucht](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/4-lucht-een-mengsel-van-gassen#def-g4-air-a-mixture-of-gases-air) wordt het meteen dof. Foto: Dnn87, CC BY-SA 3.0.*

*Chloor, een [halogeen](#def-g10-electron-shells-family): een geelgroen gas, hier ingesloten in een glazen ampul. Foto: W. Oelen, CC BY-SA 3.0.*

**In het laboratorium — Natrium in water.**

Achter een scherm laat de docent een stukje natrium zo groot als een rijstkorrel in een grote kom water vallen. Het drijft, smelt tot een glanzend bolletje en schiet sissend rond tot het verdwenen is; het gas dat vrijkomt is waterstof, en het water dat overblijft is basisch.

**Veiligheid.**

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-f133bcfe28d0.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-2ebfb929f83d.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-16febdb222da.svg)

![](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-11944cae5055.svg)

Natrium: geeft met water ontvlambaar waterstof af (GHS02), veroorzaakt ernstige brandwonden (GHS05). Chloor: een oxiderend gas (GHS03), giftig bij inademing (GHS06), ook irriterend en zeer giftig voor in het water levende organismen. Beide worden alleen door de docent gehanteerd.

## 23.5 Stabiele ionen en de edelgasregel

**Definitie 23.8 (Duet- en octetregel).**

De [edelgassen](#def-g10-electron-shells-family), met een volle buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration), reageren nauwelijks: hun configuratie is bijzonder stabiel. Als [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) van de eerste elementen [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) vormen, nemen ze [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) op of staan ze er af om de configuratie van het dichtstbijzijnde [edelgas](#def-g10-electron-shells-family) te bereiken: twee [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 1, zoals helium, voor de lichtste [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) — de *duetregel* — en acht [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in de buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration), zoals neon of argon, voor de andere — de *octetregel*.

**Voorbeeld 23.9 (Ionen voorspeld door de regel).**

Natrium, $2.8.1$, staat zijn enige [valentie-elektron](#def-g10-electron-shells-valence) af: $\ce{Na+}$, $2.8$, zoals neon. Magnesium, $2.8.2$, staat er twee af: $\ce{Mg^{2+}}$. Aluminium, $2.8.3$, staat er drie af: $\ce{Al^{3+}}$. Chloor, $2.8.7$, neemt er één op: $\ce{Cl-}$, $2.8.8$, zoals argon. Zuurstof, $2.6$, neemt er twee op: $\ce{O^{2-}}$. Zwavel, $2.8.6$: $\ce{S^{2-}}$. Lithium, $2.1$, staat er één af en houdt $2$ over, zoals helium: $\ce{Li+}$.

![Het natriumion heeft de configuratie van neon, het dichtstbijzijnde edelgas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g10-electron-shells/fig-485a77fc78de.svg)

*Het natriumion heeft de configuratie van neon, het dichtstbijzijnde [edelgas](#def-g10-electron-shells-family).*

**Opmerking 23.10 (Grenzen van de regel).**

De regel werkt goed voor de eerste twintig elementen en hun eenvoudige [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion). Veel elementen, zoals ijzer ($\ce{Fe^{2+}}$ en $\ce{Fe^{3+}}$), volgen hem niet; de redenen, en een betere beschrijving van [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus), staan in het deel voor het eerste jaar aan de universiteit.

## 23.6 Oefeningen

**Oefening 23.1 ★.**

Schrijf de [elektronenconfiguraties](#def-g10-electron-shells-configuration) op van koolstof ($Z = 6$), stikstof ($Z = 7$) en magnesium ($Z = 12$).

**Oplossing van Oefening 23.1.**

C: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^2$. N: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^3$. Mg: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2$.

**Oefening 23.2 ★.**

Hoeveel [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence) hebben koolstof, stikstof en magnesium?

**Oplossing van Oefening 23.2.**

Koolstof 4, stikstof 5, magnesium 2.

**Oefening 23.3 ★.**

In welke periode en welke groep staat het element met configuratie $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^3$?

**Oplossing van Oefening 23.3.**

Buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) $n = 3$: periode 3. $2 + 3 = 5$ [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence): [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 15 (fosfor).

**Oefening 23.4 ★.**

Noem de drie families van dit hoofdstuk en geef van elk twee elementen.

**Oplossing van Oefening 23.4.**

[Alkalimetalen](#def-g10-electron-shells-family) (lithium, natrium, kalium); [halogenen](#def-g10-electron-shells-family) (fluor, chloor, broom, jood); [edelgassen](#def-g10-electron-shells-family) (helium, neon, argon).

**Oefening 23.5 ★.**

Formuleer de [octetregel](#def-g10-electron-shells-octet).

**Oplossing van Oefening 23.5.**

[Atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom) hebben de neiging [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) op te nemen of af te staan zodat ze acht [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in hun buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) krijgen, zoals het dichtstbijzijnde [edelgas](#def-g10-electron-shells-family).

**Oefening 23.6 ★★.**

Geef met de edelgasregel het [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) dat kalium ($Z = 19$) vormt en het [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) dat fluor ($Z = 9$) vormt, met hun configuraties.

**Oplossing van Oefening 23.6.**

K, $2.8.8.1$, staat er één af: $\ce{K+}$, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6$ (argon). F, $2.7$, neemt er één op: $\ce{F-}$, $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$ (neon).

**Oefening 23.7 ★★.**

Een element heeft 2 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) in zijn derde [schil](#def-g10-electron-shells-configuration), en de derde [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) is zijn buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration). Geef zijn configuratie, zijn [atoomnummer](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-atomic-number) en zijn naam.

**Oplossing van Oefening 23.7.**

$1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2$: $Z = 12$, magnesium.

**Oefening 23.8 ★★.**

Schrijf met stabiele [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) de formule op van de [ionverbinding](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ionic-compound) van magnesium en chloor, en daarna van die van aluminium en zuurstof.

**Oplossing van Oefening 23.8.**

$\ce{Mg^{2+}}$ en $\ce{Cl-}$: $\ce{MgCl2}$. $\ce{Al^{3+}}$ en $\ce{O^{2-}}$: $\ce{Al2O3}$.

**Oefening 23.9 ★★.**

Kijk naar de tabel van de eerste twintig elementen. Welke elementen hebben evenveel [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence) als zuurstof?

**Oplossing van Oefening 23.9.**

Zwavel (6 [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence), $2.8.6$), in dezelfde groep, 16.

**Oefening 23.10 ★★.**

Waarom vormt neon, anders dan natrium en chloor, bij [chemische reacties](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/12-chemische-reacties-beginstoffen-en-reactieproducten#def-g7-chemical-reactions-reaction) geen [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion)?

**Oplossing van Oefening 23.10.**

Zijn buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) is al vol (acht [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)): het heeft er niets bij te winnen om [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) af te staan of op te nemen.

**Oefening 23.11 ★★.**

Het [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) $\ce{X^{2+}}$ heeft de configuratie van argon. Bepaal $X$.

**Oplossing van Oefening 23.11.**

Argon heeft 18 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus); $\ce{X^{2+}}$ heeft er 2 afgestaan, dus X heeft er 20: calcium.

**Oefening 23.12 ★★★.**

Helium heeft 2 [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence) maar staat in [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 18, niet in [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2. Leg uit met zijn configuratie.

**Oplossing van Oefening 23.12.**

Helium, $1\mathrm{s}^2$, heeft een volle buitenste [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) ([schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 1 bevat maar twee [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus)), net als de andere [edelgassen](#def-g10-electron-shells-family); het gedraagt zich niet als de [metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) van [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 2.

**Oefening 23.13 ★★★.**

Kalium reageert nog heftiger met water dan natrium. Bedenk een verklaring met de afstand van het [valentie-elektron](#def-g10-electron-shells-valence) tot de kern.

**Oplossing van Oefening 23.13.**

Zijn [valentie-elektron](#def-g10-electron-shells-valence) zit in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 4, verder van de kern dan dat van natrium in [schil](#def-g10-electron-shells-configuration) 3: het wordt minder sterk vastgehouden en gaat makkelijker verloren.

**Oefening 23.14 ★★★.**

Geef de configuraties van $\ce{S^{2-}}$, $\ce{Cl-}$, $\ce{K+}$ en $\ce{Ca^{2+}}$. Wat hebben ze gemeen?

**Oplossing van Oefening 23.14.**

Alle vier hebben 18 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) en de configuratie van argon:

$$
1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^6.
$$

**Oefening 23.15 ★★★.**

Een element uit periode 3 vormt het [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) $\ce{Y^{3-}}$. Bepaal zijn groep, zijn configuratie en zijn naam.

**Oplossing van Oefening 23.15.**

Het neemt 3 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) op om een octet te bereiken: het heeft 5 [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence), [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 15. In periode 3 is dat fosfor:

$$
1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^3.
$$

## 23.7 Probleem: Robijn, saffier en korund

**Probleem 23.1.**

Weekendprobleem — de elektronen achter een edelsteen: van twee configuraties naar het aantal verplaatste elektronen in één gram

Robijnen en saffieren zijn edelsteenvormen van korund, een [ionverbinding](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ionic-compound) van aluminium en zuurstof; een spoortje andere [metalen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) geeft ze hun kleur. Korund is hard genoeg om bijna alles te krassen, en korundpoeder wordt gebruikt om lenzen te polijsten. Neem voor de massa van een [nucleon](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) $1.67 \times 10^{-27}\,\mathrm{kg}$; aluminium-27 heeft 27 [nucleonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), zuurstof-16 heeft 16.

**Deel I — De [atomen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/11-atomen-en-moleculen#def-g7-atoms-and-molecules-atom).**

1. Geef het aantal [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) en [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) van een aluminiumatoom ( $Z = 13$ ) en van een zuurstofatoom ( $Z = 8$ ).
2. Schrijf hun [elektronenconfiguraties](#def-g10-electron-shells-configuration) op.
3. Hoeveel [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence) heeft elk? In welke periode en groep staat elk?
4. Is aluminium een [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) of een [niet-metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal) ? En zuurstof?

**Deel II — De [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion).**

5. Welk [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) vormt aluminium volgens de [octetregel](#def-g10-electron-shells-octet) ? Schrijf de configuratie op.
6. Welk [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) vormt zuurstof? Schrijf de configuratie op.
7. Welk [edelgas](#def-g10-electron-shells-family) heeft dezelfde configuratie als beide [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) ?
8. Hoeveel [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) staat een aluminiumatoom af, en hoeveel neemt een zuurstofatoom op?

**Deel III — De formule.**

9. Bepaal de formule van korund, de neutrale verbinding van deze [ionen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/17-ionen-en-ionenoplossingen#def-g9-ions-ion) .
10. Hoeveel [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) staan de aluminiumatomen in één formule-eenheid af? Hoeveel nemen de zuurstofatomen op?
11. Waarom moeten deze twee aantallen gelijk zijn?
12. Een robijn bevat een spoortje chroomionen $\ce{Cr^{3+}}$ in plaats van sommige $\ce{Al^{3+}}$ . Waarom kan een $\ce{Cr^{3+}}$ -ion de plaats van een $\ce{Al^{3+}}$ -ion innemen zonder de ladingen te verstoren?

**Deel IV — Eén gram korund.**

13. Hoeveel [nucleonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton) zitten er in één formule-eenheid korund?
14. Bereken de massa van één formule-eenheid ( [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) verwaarloosd).
15. Hoeveel formule-eenheden zitten er in $1\,\mathrm{g}$ korund?
16. Hoeveel $\ce{Al^{3+}}$ -ionen en $\ce{O^{2-}}$ -ionen zijn dat?
17. Waarom mag je bij vraag 14 de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) verwaarlozen?
18. Hoeveel [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) zijn er van aluminium naar zuurstof overgegaan om $1\,\mathrm{g}$ korund te maken?

**Oplossing van Probleem 23.1.**

**1.** Aluminium: 13 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), 13 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus). Zuurstof: 8 [protonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton), 8 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus).

**2.** Al: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6\,3\mathrm{s}^2\,3\mathrm{p}^1$. O: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^4$.

**3.** Al: 3 [valentie-elektronen](#def-g10-electron-shells-valence), periode 3, [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 13. O: 6, periode 2, [groep](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-period) 16.

**4.** Aluminium is een [metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal), zuurstof een [niet-metaal](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/20-het-periodiek-systeem-een-eerste-blik#def-g9-periodic-table-first-look-metal).

**5.** $\ce{Al^{3+}}$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$.

**6.** $\ce{O^{2-}}$: $1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^6$.

**7.** Neon.

**8.** Aluminium staat er 3 af, zuurstof neemt er 2 op.

**9.** $2 \times (+3) + 3 \times (-2) = 0$: $\ce{Al2O3}$.

**10.** Afgestaan: $2 \times 3 = 6$. Opgenomen: $3 \times 2 = 6$.

**11.** [Elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) worden niet gemaakt of vernietigd: de [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) die aluminium afstaat, zijn precies die welke zuurstof opneemt, en de verbinding is neutraal.

**12.** Het heeft dezelfde lading, $+3$: de ladingen van het kristal blijven in evenwicht.

**13.** $2 \times 27 + 3 \times 16 = 102$ [nucleonen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton).

**14.** $102 \times 1.67 \times 10^{-27} = 1.70 \times 10^{-25}\,\mathrm{kg}$.

**15.** $10^{-3} / 1.70 \times 10^{-25} \approx 5.87 \times 10^{21}$ formule-eenheden.

**16.** $2 \times 5.87 \times 10^{21} = 1.17 \times 10^{22}$ $\ce{Al^{3+}}$-ionen; $3 \times 5.87 \times 10^{21} = 1.76 \times 10^{22}$ $\ce{O^{2-}}$-ionen.

**17.** Een [elektron](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) is ongeveer 1836 keer lichter dan een [nucleon](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton); de 50 [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) van een formule-eenheid wegen minder dan drie honderdste van één [nucleon](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-proton).

**18.** $6 \times 5.87 \times 10^{21} \approx 3.5 \times 10^{22}$ [elektronen](https://one-course.com/books/chemistry/1/nl/chapter/16-in-het-atoom#def-g9-inside-the-atom-nucleus) overgedragen voor $1\,\mathrm{g}$ korund.