Hoofdstuk 6: Stoffen en Moleculen

Paragraaf 6.1: stoffen herkennen

In dit hoofdstuk gaat het om stoffen uit de scheikunde, zoals suiker, water, plastic of ijzer.

De eigenschappen van stoffen, zoals kleur, geur en smaak, zijn voorbeelden van stofeigenschappen.

Je kunt stoffen herkennen aan hun stofeigenschappen. Elke stof heeft een unieke combinatie van stofeigenschappen.

Vast, vloeibaar en gasvormig

Stoffen kun je indelen in drie groepen:

• Vaste stoffen;
• Vloeistoffen;
• Gassen.

Vast, vloeibaar en gasvormig noemen we fasen. Er zijn er dus drie. De fasen hebben de volgende eigenschappen:

• Een vaste stof heeft een eigen vorm en een eigen volume;
• Een vloeistof heeft geen eigen vorm, maar wel een eigen volume;
• Een gas heeft geen eigen vorm en geen eigen volume.

Water is een bijzondere stof, omdat water in de natuur voorkomt als vast (ijs), vloeibaar (water) en gas (waterdamp).

Ook kun je stoffen herkennen aan de eigenschap of ze wel of niet oplossen in water.

Als suiker is opgelost in water, geven we dat aan als suiker (aq). De afkorting ‘aq’ staat voor aqua (water).

De vloeistof waarin een stof oplost, is het oplosmiddel.

Omgaan met gevaarlijke stoffen

Let bij het omgaan met gevaarlijke stoffen op de volgende punten:

• Kijk naar de veiligheidssymbolen op het etiket;
• Houd de dop op potten en flessen;
• Proef nooit van een stof (behalve als de docent het nadrukkelijk vraagt);
• Was altijd goed je handen na een practicum;
• Gooi nooit zomaar afval weg;
• Veeg op wat je hebt geknoeid en waarschuw de docent als je iets morst.

Oplosbaarheid

De oplosbaarheid is de maximale hoeveelheid stof die je bij een bepaalde temperatuur in een oplosmiddel kunt oplossen.

De oplosbaarheid kun je bijvoorbeeld uitdrukken in gram/liter (g/L) of kg/m3

Als de temperatuur hoger is, kun je meer stof oplossen in een oplosmiddel en dan is de oplosbaarheid dus groter. Heb je de maximale hoeveelheid opgelost, dan is de oplossing een verzadigde oplossing.

Paragraaf 6.2: moleculen als bouwstenen

De bouwstenen van stoffen

Diffusie: de stof verspreidt zich door het water (zoals bij oploslimonade).

Alle stoffen zijn opgebouwd uit hele kleine deeltjes die bewegen: moleculen (kleiner dan één miljoenste millimeter).

Bij diffusie gebeurt het volgende: de siroopmoleculen en de watermoleculen bewegen en botsen met elkaar. Als je lang genoeg wacht, zijn de siroopmoleculen en watermoleculen volledig gemengd. Oplossen kun je je ook zo voorstellen.

Molecuulvoorstelling: het feit dat stoffen opgebouwd zijn uit moleculen. Met de molecuulvoorstelling kun je stofeigenschappen en verschijnselen begrijpen.

We weten over moleculen:

• Er zijn heel veel soorten moleculen;
• Er zit ruimte tussen de moleculen;
• Moleculen bewegen;
• Moleculen trekken elkaar aan;
• Bij hogere temperaturen bewegen moleculen sneller;
• Moleculen zijn heel erg klein.

Bij verwarmen gaan de moleculen sneller bewegen en verder uit elkaar. De stof zet dan uit. Dat gaat gepaard met grote krachten. Bij krimpen bij lagere temperaturen gebeurt het omgekeerde.

Cohesie en adhesie

Cohesie: de aantrekking tussen moleculen van dezelfde soort (bijvoorbeeld: regendruppel die op ruit blijft hangen)

Adhesie: de aantrekking tussen moleculen van verschillende soort.

Capillairen

Er zijn veel voorbeelden te noemen van het samenspel tussen cohesie en adhesie. Een bijzondere daarvan is de capillaire werking.

Capillairen zijn dunne kanaaltjes.

Bij capillaire werking is de adhesie zo sterk dat het water (cohesie) omhoog gaat in het capillair. Voorbeeld: als je papieren zakdoekje in het water hangt, kruipt het water omhoog.

Kristallen

In een kristal zijn de moleculen heel regelmatig geordend. Het gevolg is dat je er mooie vlakken met scherpe hoeken ontstaan die vaak glinsteren.

Voorbeelden van kristallen: zout en suiker.

Paragraaf 6.3: zuivere stoffen en mengsels

Zuivere stoffen en mengsels

Een mengsel bestaat uit moleculen van meerdere soorten.

Een zuivere stof bestaat uit moleculen van één soort.

Mengsels met vloeistoffen

Er zijn drie belangrijke soorten mengsels

1. Een oplossing: vaste stof lost op in vloeistof.
   - Helder;
   - Doorzichtig;
   - Hoeft niet kleurloos te zijn (thee is een voorbeeld van gekleurde oplossing);
   - De moleculen van de vaste stof en de vloeistof zitten helemaal door elkaar heen.
2. Een suspensie: vaste stof mengt met vloeistof.
   - Troebel;
   - Als je een tijdje wacht, zakken de deeltjes van de vaste stof naar beneden (verse jus d’orange);
   - Moleculen van de vaste stof blijven in korreltjes bij elkaar en zweven in de vloeistof.
3. Een vloeistof mengt met een andere vloeistof.
   - Sommige vloeistoffen mengen makkelijk met elkaar (water en appelsap);
   - Sommige vloeistoffen mengen moeilijk met elkaar (water en olie).
   - Omdat water en olie niet mengen, moet je afwassen met een afwasmiddel. De zeep zorgt ervoor dat het vet (olie) en het water toch mengen met elkaar en weggespoeld kunnen worden).

Chemische reacties

Een chemische (of scheikundige) reactie: stoffen mengen met elkaar, gaan met elkaar reageren en dan ontstaan er nieuwe stoffen.

Ook als je een stof verwarmt kan er een reactie optreden: de beginstof valt uit elkaar en andere nieuwe stoffen worden gevormd.

Met de molecuulvoorstelling:

Beginstoffen vallen in stukken uit elkaar. Met deze stukken vormen zich nieuwe moleculen van de reactieproducten.

Andere mengsels

1. Vaste stof en andere vaste stof.
   - Heterogeen mengsel: je kunt met het blote oog zien dat het een mengsel is (zoals muesli);
   - Homogeen mengsel: je kunt met het blote oog de bestanddelen niet onderscheiden (zoals brons = mengsel van koper en tin);
2. Gas in een vloeistof.
   - Een voorbeeld is koolzuurgas in limonade;
   - Het gas gaat uit de vloeistof als je schudt of de vloeistof verwarmt.
3. Gas in een vaste stof.
   - Voorbeelden: piepschuim, spons.
4. Vaste stof in een gas.
   - Voorbeeld: rook (kleine korreltjes die zweven in de lucht).
5. Vloeistof in een gas.
   - Voorbeeld: wolken (kleine waterdruppeltjes die zweven in de lucht).
6. Gas in een gas.
   - Voorbeeld: lucht (is een mengsel van gassen: zuurstof, stikstof en waterdamp).