Een stof is iets wat massa heeft. Jijzelf en alles om je heen bestaan uit stoffen. Een stofeigenschap is een eigenschap die bij een stof hoort. Voorbeelden van stofeigenschappen zijn: kleur, smaak, oplosbaarheid, brandbaarheid en fase bij kamertemperatuur. Als je maar genoeg eigenschappen van een stof kent, dan weet je met welke stof je hebt te maken.

Elke stof heeft een unieke combinatie van stofeigenschappen.

Een stofeigenschap die je met een getal kunt aangeven, gevolgd door een eenheid, heet een stofconstante.

Voorbeelden:

• het kookpunt van water is 100 C (100 is het getal en C is de eenheid).

                                                                           massa                                       3       3

• de dichtheid van een stof. Dichtheid             . Als eenheid kun je kg/m of g/cm gebruiken. volume

Veilig omgaan met stoffen

Sommige stofeigenschappen maken dat een stof gevaarlijk is. Je moet de betekenis van de meest voorkomende gevarentekens (zie figuur 1.9a) of pictogrammen (figuur 1.9b) goed kennen.

Waarschuwingen voor bijzondere gevaren heten R-zinnen, veiligheidsaanbevelingen heten Szinnen. Internationaal worden dezelfde symbolen en gevaaraanduidingen gebruikt.

Of een stof gevaarlijk is en waar het gevaar uit bestaat, kun je terugvinden in boeken zoals ‘Veilig practicum’ of in ‘Chemiekaarten’, zie figuur 1.10. Daar kun je ook de R-zinnen en Szinnen vinden.

Op een chemiekaart kun je niet alleen de fysische eigenschappen van een stof terugvinden, maar ook gegevens over de giftigheid, brandbaarheid, enzovoort.

Je ziet hoe je ongelukken bij het werken met de stof kunt voorkomen en ook wat je in geval van een noodsituatie moet doen.

Materialen

Stoffen waar je iets van kunt maken, noemen we ook wel materialen. Materialen kun je onderverdelen in vier groepen:

• metalen;
• natuurlijke polymeren, zoals cellulose, zetmeel, eiwit, rubber, enzovoort;
• synthetische polymeren, zoals plastics, kunstrubber, enzovoort;  composieten.

Een composiet is een mengsel van twee of meer materialen door elkaar.

1.4 De bouwstenen van stoffen

Zuivere stoffen en mengsels

In de scheikunde is een zuivere stof één stof. Als er twee of meer stoffen door elkaar zijn gemengd, spreken we in de scheikunde van een mengsel.

De meeste stoffen bestaan uit moleculen. Een zuivere stof is één stof en bestaat uit dezelfde moleculen. Er bestaan tientallen miljoenen verschillende stoffen, dus ook tientallen miljoenen soorten moleculen. In de scheikunde maken we soms een molecuultekening, zie figuur 1.12.

Moleculen bestaan uit atomen. In een molecuul azijnzuur (figuur 1.13a) en een molecuul alcohol (figuur 1.13b) zitten dezelfde soorten atomen, namelijk koolstofatomen (zwart), zuurstofatomen (rood) en waterstofatomen (wit). Maar de aantallen atomen van elke soort zijn verschillend.

Er bestaan circa 110 verschillende soorten atomen. Twee of meer atomen samen vormen een molecuul. Een molecuul bestaat uit atomen van één soort of van verschillende soorten.

1.5 Fasen, faseveranderingen en scheiden van mengsels

Een stof kan in drie fasen voorkomen: de vaste, de vloeibare en de gasvormige fase. Elke stof heeft zijn eigen smeltpunt en kookpunt. De fase van een stof wordt bepaald door de temperatuur (figuur 1.18) van de stof (en de druk).

Een stof is vast bij een temperatuur die lager is dan het smeltpunt.

Een stof is vloeibaar bij een temperatuur die tussen het smeltpunt en het kookpunt in ligt. Een stof is gasvormig bij een temperatuur die hoger is dan het kookpunt.

De fase waarin een stof voorkomt, kun je aangeven met een letter tussen haakjes.

• vaste fase = (s) (= solidum of solid).
• vloeibare fase = (l) (= liquidum of liquid).
• gasvormig = (g) (= gas).

De letters s, l en g noemen we toestandsaanduidingen.

Temperatuur

De temperatuur in C + 273 is de temperatuur in kelvin. De temperatuur in kelvin  273 is de temperatuur in C.

Fasen en moleculen

De fase van een stof wordt bepaald door:

 de afstand tussen de moleculen;  de plaats van de moleculen.

In elke fase zijn de moleculen precies hetzelfde, zie figuur 1.21.

Elke stof kan veranderen van de ene fase in de andere door de stof te verwarmen of af te koelen.

In de fasedriehoek van figuur 1.20 zie je dat elke faseverandering zijn eigen naam heeft.

Deze moet je goed kennen!

Vanderwaalskrachten

De temperatuur waarbij een stof smelt of verdampt, hangt samen met de sterkte van de aantrekkingskrachten tussen de moleculen: de vanderwaalskrachten. Hoe zwaarder de moleculen, des te sterker zijn de vanderwaalskrachten en des te hoger is het kookpunt van de stof, zie figuur 1.22.

Hoe herken je een mengsel?

Je laat de stof die je wilt onderzoeken, smelten of koken. Je meet de temperatuur tijdens het smelten of tijdens het koken.

Een zuivere stof heeft een smeltpunt en een kookpunt, zie figuur 1.24a.

Een mengsel heeft een smelttraject en een kooktraject, zie figuur 1.24b.

Scheiden van een mengsel

Een mengsel kun je weer uit elkaar halen. Na afloop heb je dan de zuivere stoffen in handen waaruit het mengsel was samengesteld. Dit noem je het scheiden van een mengsel. Hierbij veranderen de stoffen niet en ook hun stofeigenschappen blijven gelijk. De moleculen veranderen dus ook niet. Bij het scheiden van een mengsel ben je bezig met het sorteren van de moleculen.

Een mengsel kun je weer uit elkaar halen. Na afloop heb je dan de zuivere stoffen in handen waaruit het mengsel was samengesteld. Dit noem je het scheiden van een mengsel. Hierbij veranderen de stoffen niet en ook hun stofeigenschappen blijven gelijk. De moleculen veranderen dus ook niet. Bij het scheiden van een mengsel ben je bezig met het sorteren van de moleculen.

De stoffen waaruit een mengsel bestaat, verschillen in een aantal stofeigenschappen. Van deze verschillen maak je gebruik als je een mengsel gaat scheiden.

Extraheren, filtreren en indampen

Voor het scheiden van een mengsel heb je meer practicumhulpmiddelen nodig, zie figuur

1.26.

Een mengsel van twee vaste stoffen kun je scheiden door te extraheren. Je maakt gebruik van het verschil in oplosbaarheid. Het gebruikte oplosmiddel heet het extractiemiddel.

Een mengsel van een niet-opgeloste vaste stof en een vloeistof kun je scheiden door te filtreren. Je maakt gebruik van verschil in deeltjesgrootte. De vloeistof die door het filter (figuur

1.28) heenloopt, heet het filtraat (figuur 1.27), de vaste stof in het filter heet het residu.

Een mengsel van een opgeloste vaste stof en een vloeistof kun je scheiden door in te dampen.

Je maakt gebruik van verschil in kookpunt.

1.6 Atoomsoorten, elementen en verbindingen

Elke atoomsoort heeft een eigen naam en een eigen symbool. Je moet de Nederlandse namen en de symbolen van de meest voorkomende atoomsoorten goed uit je hoofd leren, zie figuur

1.31. Onthoud ook of een atoomsoort bij de metalen of de niet-metalen hoort.

De symbolen van alle atoomsoorten staan gerangschikt in een overzicht dat we het periodiek systeem noemen, zie figuur 1.33. Je kunt hierin ook zien waar de symbolen van de metalen en waar de symbolen van de niet-metalen staan. De verticale kolommen in het periodiek systeem noemen we groepen. De horizontale rijen in het periodiek systeem heten perioden. Atoomsoorten die in dezelfde groep staan, dus onder elkaar, lijken in eigenschappen sterk op elkaar.

Elementen en verbindingen

Elementen, niet-ontleedbare stoffen, zijn stoffen waarvan de bouwstenen bestaan uit één atoomsoort.

Verbindingen, ontleedbare stoffen, zijn stoffen waarvan de bouwstenen bestaan uit twee of meer verschillende atoomsoorten.

Er bestaan tientallen miljoenen verbindingen. Er zijn maar ongeveer 110 elementen bekend. In de natuur komen maar enkele elementen voor, bijvoorbeeld de stof zwavel (figuur 1.32) of de stoffen goud, koolstof, stikstof en zuurstof.De meeste stoffen die je in de natuur kunt vinden, zijn verbindingen. Bijvoorbeeld de stof aluminiumoxide die in bauxiet zit of de stof cellulose die in planten voorkomt.

De meest gebruikelijke indeling van de elementen is die in metalen en niet-metalen.

Alle metalen:

• hebben een glimmend oppervlak;
• geleiden warmte en elektrische stroom;
• kunnen worden vervormd, vooral als ze heet zijn;
• kunnen in gesmolten toestand worden gemengd met andere metalen.

Indeling van metalen

Edelheid van metalen

Op grond van hun corrosiegevoeligheid onderscheiden we edele metalen, halfedele metalen, onedele metalen en zeer onedele metalen.

Lichte en zware metalen

Je kunt ook letten op verschillen in dichtheid. Metalen met een kleine dichtheid noemen we lichte metalen.

Zware metalen hebben een grote dichtheid en hun verbindingen zijn heel erg giftig. Denk hierbij aan verbindingen waarin de atoomsoorten cadmium, kwik, thallium en lood voorkomen.

Legeringen

Een zuiver metaal kun je gemakkelijk vervormen. Door het mengen van verschillende metalen veranderen de eigenschappen. Een afgekoeld mengsel van samengesmolten metalen heet een legering, zie figuur 1.37. Een legering heeft soms een laag smeltpunt.

Niet-metalen

Een niet-metaal is een stof waar maar één atoomsoort in voorkomt. Het is dus een element. Er bestaan ongeveer twintig stoffen die we niet-metalen noemen, zie figuur 1.38.

[1] De figuurnummers in deze samenvatting verwijzen naar leerboek Chemie Overal 3 havo.