H12.1 les 2 micro-macro redeneren over eigenschappen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

H12 Materialen

H12.2 - les 2

micro-macro redeneren over stofeigenschappen

Deze les:

• eigenschappen van kunststoffen veranderen
• leren redeneren: Micro-ABC en SPA+

Aan het eind van deze les:

• kun je op microniveau uitleggen welke invloed weekmakers, ketenlengte, structuurkenmerken en crosslinks hebben op de eigenschappen van een polymeer
• weet je hoe je micro-ABC en SPA+ kunt gebruiken bij het formuleren van een  antwoord op microniveau

Plastic en kunststof is hetzelfde

1. waar
2. niet waar

plastic

In ons dagelijks taalgebruik hebben we het vaak over "plastic".
--> Plastics zijn de kunststoffen die vervormbaar (plastisch)
        zijn. Dit zijn dus thermoplasten.

--> Er zijn ook kunststoffen die niet vervormbaar zijn
       (thermoharders). Deze kunststoffen zijn dus geen "plastics".

In ons dagelijks taalgebruik wordt "plastic" vaak gebruikt voor alle kunststoffen (dus thermoharders en thermoplasten).

demo

polystyreen (PS)

Noteer je waarnemingen!

demo

polystyreen (PS)

• twee bekers van PS
• de ene beker smelt en de andere niet
   

--> PS kan verschillende smeltpunten hebben

• Geef een verklaring op microniveau waarmee je je waarnemingen kunt verklaren.
• Schrijf je antwoord op zoals je dat op een toets zou doen! (oefen in formuleren)

DENKEN

DELEN

UITWISSELEN

Leg op microniveau uit waarom een kunststof harder en steviger wordt als de ketenlengte van de polymeermoleculen toeneemt

Uit je antwoord moet blijken dat:

- tussen de polymeerketens/polymeermoleculen vanderWaalsbindingen
   voorkomen

- dat de sterkte van de vanderWaalsbinding toeneemt als molecuul(massa)
   (en dus de ketenlengte) toeneemt

- bij een sterkere vdWaalsbinding de polymeerketens moeilijker langs elkaar
   heen bewegen

conclusie: de kunststof is harder, moeilijker te vervormen, heeft hoger smeltpunt

micro

macro

Uit je antwoord moet blijken dat:

Let op dat je duidelijk verschil maakt tussen:

• woorden op macroniveau: polymeer, kunststof, smeltpunt, hardheid
  en
• woorden op microniveau:  polymeerketen, polymeermolecuul,
                                                            vanderWaalsbinding, langs elkaar bewegen

Micro-ABC

REDENEREN over bindingen/moleculen met de ABC-regel:​

Atoomgroep/deeltje/molecuul benoemen​

Binding / interactie benoemen​

Conclusie trekken​

Dit is een handig hulpmiddel om je eigen antwoorden de CONTROLEREN

Leg uit welke invloed vertakking van de polymeerketens (dus het toevoegen van zijgroepen) heeft op het smeltpunt van de kunststof. 

Schrijf je antwoord op papier en controleer met het micro-ABC

(oefen in formuleren)

DENKEN

DELEN

UITWISSELEN

Leg uit welke invloed vertakking van de polymeerketens (dus het toevoegen van zijgroepen) heeft op het smeltpunt van de kunststof. Vergelijk bijvoorbeeld de structuur van LDPE en HMPE op blz 15.

Uit je antwoord moet blijken dat:

- door vertakkingen en/of zijgroepen wordt de afstand tussen de
   polymeerketens groter (dit zie je ook aan de dichtheid in Binas tabel 10B:
   deze wordt lager).

- hoe groter de afstand tussen de polymeerketens, hoe zwakker de
   vanderWaalsbinding tussen de ketens wordt

- hoe groter de zijgroepen aan de polymeerketen, hoe lager het smeltpunt en
   hoe zachter (plastischer) de kunststof zal zijn

micro

Eigenschappen veranderen

Je kunt de eigenschappen van een kunststof dus beïnvloeden door:

- de ketenlengte van het polymeermolecuul

- zijgroepen/vertakkingen van het polymeermolecuul

Je kunt de structuur van een polymeer ook beïnvloeden door het toevoegen van weekmakers..... 

Weekmakers

= kleine moleculen die tussen de polymeerketens gaan zitten

Hierdoor

•  neemt de afstand tussen de
     ketens toe en 
• neemt de aantrekking 
    tussen de ketens af / vanderWaalsbinding wordt zwakker

Wordt een thermoharder beter vervormbaar als je een weekmaker toevoegt?

1. ja
2. nee

Samenvatting

Je kunt de eigenschappen van een kunststof dus beïnvloeden door:

- de ketenlengte van het polymeermolecuul

- zijgroepen/vertakkingen van het polymeermolecuul

- een weekmaker toe te voegen

Andere toevoegingen voor het uiterlijk of de productie zijn bijvoorbeeld kleurstoffen of blaasmiddel (piepschuim).

Redeneren met SPA+

Bij examenvragen moet je vaak een gegeven stofeigenschap verklaren met je kennis van bindingen en moleculen

Soms is het lastig om de link te leggen: wat wordt er nu gevraagd?

Een Systematisch Probleem Aanpak kan dan helpen

Zo'n aanpak is er voor * rekenopgaven (SPA) en
                                               * micro-macro-redeneren (SPA+)

Voorbeeld: Opgave 4 Kauwgom (havo 2018-II)

Gegeven:
Kauwgom bestaat uit grote moleculen (polymeerketens)

Aan kauwgom wordt paraffine toegevoegd, de moleculen paraffine gaan tussen de polymeerketens zitten

Een bepaald soort binding wordt verzwakt

Kauwgom wordt beter vervormbaar

Net als bij rekenopgaven is het belangrijk om te bekijken: welke elementen zijn gegeven? Zo kom je erachter wat er eigenlijk wordt gevraagd.

Gevraagd

Kauwgom bestaat uit grote moleculen (polymeerketens)

Aan kauwgom wordt paraffine toegevoegd, de moleculen paraffine gaan tussen de polymeerketens zitten.

Een bepaald soort binding wordt verzwakt

Kauwgom wordt beter vervormbaar

gevraagd

Kauwgom bestaat uit grote moleculen (polymeerketens)

Aan kauwgom wordt paraffine toegevoegd, de moleculen paraffine gaan tussen de polymeerketens zitten.

Een bepaald soort binding wordt verzwakt

Kauwgom wordt beter vervormbaar

Paraffinemoleculen gaan tussen de polymeerketens van kauwgom zitten, DAARDOOR wordt de afstand tussen de polymeerketens groter, WAARDOOR de vanderWaalsbinding tussen de polymeerketens zwakker wordt. HIERDOOR kunnen de polymeerketens vrijer bewegen en wordt kauwgom beter vervormbaar

Eigen werk

• Doorlezen: H12.1
• (af)maken + nakijken: opgave  7 en 8

Bedenk: het werk is om van te leren, dus het gaat niet (alleen) om het juiste antwoord, maar ook om de formulering. Kijk je eigen antwoorden kritisch na! En dingen die je al weet/kunt, hoef je niet te oefenen. Maak verstandige keuzes!