Materialen en moleculen Hoofdstuk 6 Materialen en moleculen

Materialen en moleculen

Stofeigenschappen Eigenschappen waaraan je stoffen kunt herkennen zoals: Smaak Geur Kleur Maar ook… dichtheid, smeltpunt, kookpunt, etc.

Moleculen Er zijn al meer dan 50 miljoen soorten moleculen ontdekt. Bijvoorbeeld: Water: Alcohol:

Moleculen Van water kun je niet dronken worden. Van alcohol wel. Deze stoffen zijn dus heel anders. Het zijn andere moleculen. Zoutmoleculen zorgen voor een andere smaak dan suikermoleculen.

Moleculen Molecuul: een molecuul is de kleinste hoeveelheid van een bepaalde stof die er bestaat. Zuurstof (O2) Glucose (C6H12O6) Nanotechnologie

Zuivere stof / mengsel Zuivere stof: pure alcohol  100% alcohol Mengsel: cola  bestaat uit water-, suiker- en kleurstofmoleculen

Het molecuulmodel Elke stof heeft zijn eigen soort molecuul (dia 4, 5, 6). De moleculen van een stof bewegen (dia 9). Er zit ruimte tussen de moleculen (dia 9). In vaste stoffen bewegen de moleculen heen en weer rondom een vaste plaats (dia 13). Moleculen bewegen gemiddeld sneller naarmate de temperatuur hoger is (dia 9, 10, 11). Moleculen trekken elkaar aan (dia 14, 15).

Moleculen bewegen Met dit proefje bewijs je dat: er ruimte zit tussen moleculen moleculen bewegen moleculen sneller bewegen bij hogere temperatuur Moleculen bewegen

Moleculen en temperatuur Lage temperatuur, langzame moleculen Hogere temperatuur, snellere moleculen

Moleculen en temperatuur: uitzetting Als de temperatuur hoger wordt bewegen moleculen sneller. Als dit gebeurt zetten materialen uit. Denk bijvoorbeeld aan: - Knellende voeten bij warm weer - Het ballon proefje (zie afbeelding)

Uitzetten materialen

Vaste stof: beweging op vaste plaats In een tafel zijn de moleculen in de vaste fase, daardoor blijft de tafel in de vorm van een tafel. De moleculen komen niet ver van hun plekje af.

Moleculen trekken elkaar aan Moleculen trekken elkaar aan met Vanderwaalskracht. Waterdruppels op een munt Tissue-proef

Cohesie en adhesie In reageerbuis A worden de vloeistofmoleculen aangetrokken tot de moleculen van de reageerbuis (adhesie). In reageerbuis B trekken de vloeistofmoleculen elkaar aan (cohesie). Je kunt nu concluderen dat er in reageerbuis A een andere vloeistof zit dan in reageerbuis B.

3 fases van stoffen: water Vast: In alle drie de fases gaat het om dezelfde stof: H2O Vloeistof: Gas: Onzichtbaar!

Smelt- en kookpunt Het smelt- en kookpunt zijn stofeigenschappen: iedere stof heeft zijn eigen smelt- en kookpunt. Hieraan kun je stoffen herkennen.

Smelt- en kookpunt Smeltpunt/stolpunt: De temperatuur waarbij een faseovergang van vast naar vloeibaar plaatsvindt. Als ijs (vaste stof) smelt krijg je water in vloeibare vorm. Er heeft een faseovergang plaatsgevonden (smelten). Kookpunt: De temperatuur waarbij een faseovergang van vloeibaar naar gasvormig plaatsvindt. Als water (vloeibare stof) kookt vindt een faseovergang naar de gasvormige fase plaats.

Smelt- en kookpunt Verwarmen zuivere stof

Denk aan de tekenregels voor diagrammen! Opdracht Schets een diagram van het temperatuur-verloop van het afkoelen van ijzer van 3000°C naar 1000°C. Geef aan: Waar het smeltpunt en kookpunt zijn. In welke fase de stof zich bevindt. Denk aan de tekenregels voor diagrammen!

Fasedriehoek

Grootheden & eenheden Grootheid: meetbare eigenschap Eenheid: waarin je iets meet Grootheid Eenheid Afstand (s) Meter (m) Tijd (t) Seconde (s) Temperatuur (T) Graden Celcius (°C) Massa (m) Kilogram (g) Volume (inhoud) Kubieke meter (m3)

Massa en volume Massa (m): de hoeveelheid stof Eenheid massa: kg (kilogram) Volume: de inhoud van een voorwerp / de hoeveelheid ruimte die een voorwerp inneemt Eenheid volume: m3 (kubieke meter)

Dichtheid De dichtheid is een grootheid die uitdrukt hoeveel massa van een materiaal aanwezig is in een bepaald volume. Een tempex balletje heeft weinig massa per cm³  lage dichtheid Een metalen balletje heeft veel massa per cm³  hoge dichtheid

Dichtheid 𝜌= 𝑚 𝑉 Eenheid: kg/m3 OF g/cm3 Symbool: ρ Dichtheid De massa per kubieke meter OF De massa per kubieke centimeter

Opdracht Je hebt een metalen blokje met een dichtheid van 7,9 g/cm3. Het volume van het blokje is 3,4 cm3. Bereken de massa van dit blokje. Een gouden ring heeft een dichtheid van 19,3 g/cm3. De massa van de ring is 5 gram. Bereken het volume van de ring. Je weet de massa en het volume van een knikker: - m = 15 g - V = 0,52 cm3 Bereken de dichtheid van deze knikker.

Volume (inhoud)

Volume (inhoud)

Volume (inhoud) Het volume van een voorwerp kun je op verschillende manieren verkrijgen. 𝑉=𝑙∙𝑏∙ℎ 𝑉=𝑎𝑓𝑙𝑒𝑧𝑒𝑛 1 mL = 1 cm3 𝑉=𝜋∙ 𝑟 2 ∙ℎ

Dichtheid Bij sommige stoffen zitten de moleculen dicht op elkaar. Je hebt dus veel massa per m3  deze stoffen hebben een hoge dichtheid Bij andere stoffen zitten de moleculen minder dicht op elkaar. Je hebt dus minder massa per m3  deze stoffen hebben een lage dichtheid Voorbeeld: een kilo lood en een kilo veren. De massa is gelijk, maar de veren nemen veel meer volume (m3) in. Lood heeft een hogere dichtheid.

Formules Je kunt de dichtheid, massa en volume berekenen met behulp van formules: Voor dichtheid: 𝜌= 𝑚 𝑉 Voor massa: 𝑚= 𝜌∙𝑉 Voor volume: 𝑉= 𝑚 𝜌

Dichtheid Olie heeft een kleinere dichtheid dan water. Daarom blijft olie drijven op het water.

Significante cijfers Het aantal cijfers waarop een waarde is afgerond is het aantal significante cijfers Vb. 1: 23,5 km/h  3 significante cijfers Vb. 2: 24 km/h  2 significante cijfers De cijfers 0, 1, 2, 3, 4 worden naar beneden afgerond. Bij een 5, 6, 7, 8, 9 rond je naar boven af. Vraag: Hoe schrijf je 23,5 km/h in twee significante cijfers? Bij het bepalen van het aantal significante cijfers tellen alle nullen vooraan niet mee, nullen achteraan hebben wel betekenis. Vb. 1: 0,235  3 significante cijfers Vb. 2: 235,0  4 significante cijfers Vraag: Waarom denk je dat dit is?

Significante cijfers Als je antwoord groter is dan honderd, dan noteren we het antwoord in de wetenschappelijke notatie Voorbeeld: 600 km/h noteren we als 6,0 · 10² km/h 2380 km noteren we als 2,4 · 10³ km

Oefening: Significante cijfers b. 0,003 ≈ …… c. 1700 ≈ …… d. 0,5687 ≈ …… e. 1,764·102 ≈ …… f. 91 ≈ …… g. 99,9 ≈ …… h. 555 ≈ …… i. 0,0239 ≈ …… j. 8.000.432 ≈ ……

Omrekenen eenheden Voorbeelden: 1 μm = 1/1.000.000 meter = 0,000001 m Voorvoegsel Symbool betekenis Micro μ 1/1.000.000 Milli m 1/1000 Centi c 1/100 Deci d 1/10 Hecto h 100 Kilo k 1000 Mega M 1.000.000 Voorbeelden: 1 μm = 1/1.000.000 meter = 0,000001 m 1 kg = 1000 gram 100 hPa = 100 × 100 Pa = 10.000 Pa 5 ms = 5 × 1/1000 seconde = 0,005 s

Omrekenen eenheden 2 km = ...... hm 1 dL = ...... mL 5,3 L = …… m³ 1 µs = 1/1.000.000 = 0,000001 s 3 μ𝑠=3∙0,000001=0,000003 𝑠 1 h = 3600 s 0,000003 𝑠= 0,000003 3600 =0,00000000083 ℎ 2 km = 2000 m 1 hm = 100 m 2𝑘𝑚= 2000 100 =20 ℎ𝑚 2 km = ...... hm 1 dL = ...... mL 5,3 L = …… m³ 600 m = …… mm 3 µs = …… s (= ……. h?) 3,6 MW = …… W 1 L = 1 dm³ 5,3 L = 5,3 dm³ 1 dm³ = 1/1000 m³ = 0,001 m³ 5,3 𝐿=5,3∙0,001=0,0053 𝑚³ 1 dL = 1/10 L = 0,1 L 1 mL = 1/1000 L = 0,001 L 1 𝑑𝐿= 0,1 0,001 =100 𝑚𝐿 1 mm = 1/1000 m = 0,001 m 600 𝑚= 600 0,001 =600.000 𝑚𝑚 1 MW = 1.000.000 W (Watt) 3,6 𝑀𝑊=3,6∙1.000.000=3.600.000 𝑊

Voorbeeldopgave 1000 L = 1 m3 1 L = 0,001 m3 Een voorwerp heeft een massa van 2,56 kg. Het voorwerp heeft een volume van 2 liter. Bereken de dichtheid van dit voorwerp in kg/m3. Gegeven: m = 2,56 kg V = 2 liter = 0,002 m3 Gevraagd: 𝜌 Oplossing: 𝜌= 𝑚 𝑉 𝜌= 2,56 0,002 = 1280 kg/m3 ≈ 1,3 · 103 kg/m3 1000 L = 1 m3 1 L = 0,001 m3

Voorbeeldopgave Een blokje is 6 cm lang, 4 cm breed en 2 cm hoog. Het blokje heeft een dichtheid van 7860 kg/m3. Bereken de massa van het blokje in gram. Gegeven: 𝜌 = 7860 kg/m3 l = 6 cm = 0,06 m b = 4 cm = 0,04 m h = 2 cm = 0,02 m Gevraagd: 𝑚 Oplossing: 𝑉=𝑙∙𝑏∙ℎ 𝑉=0,06∙0,04∙0,02= 0,000048 m3 De dichtheid staat gegeven in kilogram per m3  daarom moet je het volume ook in kubieke meter berekenen.

Voorbeeldopgave Een blokje is 6 cm lang, 4 cm breed en 2 cm hoog. Het blokje heeft een dichtheid van 7860 kg/m3. Bereken de massa van het blokje in gram. Oplossing (vervolg van vorige dia): 𝑚= 𝜌∙𝑉 𝑚=7860∙0,000048=0,37728 𝑘𝑔≈0,38 𝑘𝑔=380 𝑔=3,8·102 g Afronden op 2 sign. cijfers Omrekenen van kilogram naar gram

Oefening: omrekenen eenheden a. 56,05 g/dm3 = ……mg/m3 b. 4,5·103 kg/m3 = …… μg/cm3 c. 5 g/cm3 = …… mg/L d. 2 hg/dm3 = …… g/mm3

Oefening: vul aan en beantwoord