Nova vwo/gymnasium hoofstuk 1 Materialen en stoffen

Scheikunde hoofdstuk 1

Paragraaf 1, Materialen

Vroeger maakten mensen gereedschappen van natuurlijke materialen. Dat zijn materialen die je in de natuur kan vinden zoals hout, steen en been. Materialen zoals ijzer tref je niet in de natuur aan. Daar heb je grondstoffen voor nodig en kan je via een chemisch proces maken. Materialen die zo zijn gemaakt heten synthetische materialen.

Kunststoffen vind je overal en worden meestal gesynthetiseerd uit de grondstof aardolie. Er zijn hier veel ingewikkelde processen voor nodig, maar hier treedt veel vervuiling bij op. Ook is aardolie tegenwoordig schaars, dus worden kunststoffen hergebruikt en er worden steeds meer biologische grondstoffen gebruikt. Dit zijn hernieuwbare grondstoffen.                                                                                             Een voorbeeld van een kunststof is plastic. Het kan in elke vorm gegoten worden, het is licht, het kan in elke kleur worden gemaakt, het breekt niet snel en het is goedkoop. Daarom is veel speelgoed tegenwoordig van plastic gemaakt.                                                                                                          Er worden nog steeds nieuwe kunststoffen ontwikkeld met allemaal verschillende eigenschappen.

Materialen en stoffen hebben verschillende soorten eigenschappen. Eigenschappen bij materialen heten materiaaleigenschappen en eigenschappen bij stoffen heten stofeigenschappen.

• Oplosbaarheid

Of het materiaal wel of niet oplost in water

• Hydrofiel of hydrofoob

Als het water door een materiaal geabsorbeerd of toegelaten wordt is het hydrofiel. Als het materiaal slecht bindt met water of het slecht doorlaat is het hydrofoob.

• Smelt- en kookpunt

Wanneer de stof smelt en kookt

• Warmte- en stroomgeleiding

De mate waarin de stoffen warmte en stroom kunnen geleiden

• Dichtheid

De bepaalde massa per eenheid van volume die kan je berekenen met deze formule:

 p=m/v

Als er geen geschikt materiaal beschikbaar is kan je 2 dingen doen:

1. Een nieuw materiaal ontwikkelen
2. Of eigenschappen van 2 materialen combineren.

Het 2de wordt vaak gedaan. Door 2 materialen te combineren ontstaat er een materiaal dat betere eigenschappen heeft. Dit heet composiet

Er wordt ook veel onderzocht naar zelfherstellende materialen, die zichzelf herstellen als er een kras of scheur in zit.

Paragraaf 2, Het deeltjesmodel

Het deeltjesmodel gaat ervan uit dat alle stoffen opgebouwd zijn uit moleculen die met het blote oog onzichtbaar zijn. Samen bepalen de moleculen de eigenschap van de stof.                                            De 5 kenmerken van het deeltjesmodel zijn:

• Elke stof is opgebouwd uit heel veel moleculen
• Elke stof heeft zijn eigen soort moleculen. Die hebben een vorm en een massa
• Moleculen bewegen voortdurend en hebben een bepaalde hoeveelheid bewegingsenergie. Dit bepaald de temperatuur van de stof
• Moleculen trekken elkaar aan
• Tussen de moleculen zit afstand. Deze afstand is afhankelijk van de fase waarin de stof zich bevindt.

Macroniveau: Het niveau van alles wat je waarneemt                                                                                           Microniveau: Een beschrijving op het niveau van de moleculen

Elke fase heeft enkele gemeenschappelijke kenmerken.           

• Als op microniveau de aantrekkingskracht groter is ten opzichte van de bewegingsenergie is de stof op macroniveau in de vaste fase.
• Als op microniveau de bewegingsenergie groot genoeg is om de aantrekkingskracht te overwinnen, gaan de moleculen langs elkaar bewegen en komt de stof op macroniveau in de vloeibare fase.        
• Als op microniveau de bewegingsenergie zo groot is dat de aantrekkingskracht helemaal overwonnen wordt, is de stof op macroniveau in gas fase

Zuivere stof: Stof die bestaat uit 1 soort molecuul. Een zuivere stof kent verschillende soorten stofeigenschappen

• Smelt- en kookpunt

Als je een zuivere stof kookt veranderd de temperatuur tijdens het koken niet. Pas als de gehele stof is overgegaan van de vloeibare fase naar de vaste fase stijgt de temperatuur pas weer. Hetzelfde geldt rond het smeltpunt. Al deze verschijnselen kun je weergeven in een smelt- en kookcurve op macroniveau.

De hoogte van het smelt- en kookpunt os afhankelijk van de sterkte van de aantrekkingskracht tussen de moleculen op microniveau. Ook de gasdruk heeft er invloed op. Hoe hoger de gasdruk hoe hoger het kookpunt.

• Dichtheid

Stoffen met zware moleculen die dicht bij elkaar zitten hebben een hogere dichtheid dan lichte moleculen die op dezelfde afstand van elkaar zitten. Water in de vloeibare fase heeft op macroniveau dus een grotere dichtheid dan waterdamp, terwijl beide uit watermoleculen bestaan.

• Warmtegeleidbaarheid

Voor het geleiden van warmte geldt dat de bewegingsenergie moet kunnen worden doorgegeven. Hoe dichter de moleculen bij elkaar liggen, hoe beter ze de bewegingsenergie kunnen doorgeven (microniveau). Gas is dus een slechte warmtegeleider, omdat de moleculen ver uit elkaar zitten.

Paragraaf 3, Zuivere stoffen en mengsels

Bij een zuivere stof gaat het om 1 stof. Met ‘zuiver water’ wordt er dus alleen de stof water met alleen maar watermoleculen bedoeld. Kraan water is dus geen zuivere stof. Als je een stof wilt onderzoeken is het erg belangrijk dat het zuiver is. Je weet dan zeker dat alle eigenschappen bij die stof horen.

Bijna alle stoffen zijn mengsels. Er zijn ook verschillende mengsel. Je hebt heterogene mengsel en homogene mengsels.

Heterogene mengsels: Op microniveau zijn de stoffen niet als losse moleculen gemengd.

Homogene mengsels: Alle losse moleculen zijn gemengd. Je kan de stoffen niet meer afzonderlijk zien.

Mengsels en zuivere stoffen kunnen er precies hetzelfde uitzien. Je kan onderzoeken wat het is door een smelt- en kooktraject. Een mengsel heeft verschillende stoffen met ieder een eigen kook- en smeltpunt. Op macroniveau is er dus geen precies kook- en smeltpunt.

Homogene mengsels:

1. Oplossingen
2. Gasmengsels

Heterogene mengsels:

1. Suspensie (vloeistof met kleine brokjes van vaste stof)
2. Emulsie (Vloeistof met druppels van andere vloeistof)
3. Rook en nevel 

Paragraaf 4

Er zijn verschillende scheidingsmethodes om stoffen te scheiden:

1. Filtreren

Je haalt met een filter vaste deeltjes uit de vloeistof. Alles wat je eruit filtert heet het residu. Wat door de filter heen gaat komt in het filtraat. (Geschikt voor suspensies)

1. Bezinken en afschenken