7 Stoffen en deeltjes

• Natuurkunde / Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo
• Leerjaar 2

Hoeveel woorden maak je met de letters:
a, s, t, e, r
(je mag de letters vaker gebruiken)

Stoffen, deeltjes en stofeigenschappen

• Hoeveel woorden kun je maken met slechts een paar letters?
  a, s, t, r, e
  
  
• Er bestaan miljoenen verschillende stoffen.
  
• Al deze stoffen zijn opgebouwd uit de ongeveer 40 veel voorkomende atoomsoorten.
• Zoals ieder woord een andere betekenis heeft , heeft iedere stof andere eigenschappen.

Stofeigenschappen

• Water kan  vloeibaar zijn maar ook vast of gas.
• Water van 20 graden Celsius is altijd vloeibaar
  
  
• Water kan allerlei temperaturen hebben
• water van 0 graden is aan het bevriezen
• Water van 100 graden kookt

Wat zijn allemaal stofeigenschappen

1. vloeibaar, massa en hardheid
2. smeltpunt, kleur en geleidbaarheid
3. fase bij kamertemperatuur, vorm en gewicht
4. doorzichtigheid, hol en puntig

Wat zijn allemaal voorwerpseigenschappen

1. vloeibaar, massa en hardheid
2. smeltpunt, kleur en geleidbaarheid
3. fase bij kamertemperatuur, vorm en gewicht
4. doorzichtigheid, hol en puntig

Deeltjes en fasen

water van beneden de 0 graden Celsius heeft een vaste vorm. Ijs.

• Stoffen kunnen afhankelijk van de temperatuur in verschillende toestanden voorkomen. We noemen dit fasen.

Als het ijs een temperatuur van boven de 0 graden krijgt smelt het. De fase wordt dan vloeibaar.

water van 100 graden kookt. De vloeibare fase gaat over in de gasfase.

De waterkringloop

Het water in de zee is vloeibaar.

Door de warmte van de zon verdampt het en wordt waterdamp (gas)

1

Als in hogere luchtlagen de temperatuur daalt condenseert het water weer (vloeibaar). Er ontstaan druppels die als ze zwaar genoeg zijn naar beneden vallen (regen)

2

Als het nog kouder wordt kan de waterdamp zelfs overgaan in de vaste vorm. Het gaat sneeuwen.

3

Sneeuw zal uiteindelijk weer ontdooien (smelten) en met het regenwater via beekjes en rivieren terugstromen naar de zee.

4

Fase-overgangen

Alle faseovergangen hebben hun eigen naam

Van vast naar vloeibaar = smelten

Van vloeibaar naar vast = stollen

Van vloeibaar naar gas = verdampen

Van gas naar vloeibaar = condenseren

Van vast naar gas = sublimeren (vervluchtigen)

Van gas naar vast = rijpen

Fasen en deeltjes

• De fase waarin een stof zit wordt bepaald door de beweeglijkheid van de kleinste deeltjes (moleculen of atomen)
  
  
• Hoe hoger de temperatuur hoe harder de deeltjes bewegen
  
  
• Hoe harder de deeltjes bewegen hoe meer ruimte en vrijheid ze nodig hebben

gas

1

vloeibaar

2

vast

3

Animatie

De overgang van vloeibaar naar vast heet .....

1. smelten
2. stollen
3. rijpen
4. bevriezen

De overgang van vast naar gas heet .....

1. smelten
2. stollen
3. rijpen
4. vervluchtigen

De overgang van vloeibaar naar gas heet .....

1. smelten
2. koken
3. condenseren
4. verdampen

Bij de waterkringloop heb je te maken met ....

1. verdampen en condenseren
2. verdampen, condenseren, smelten en stollen
3. smelten, stollen, vervluchtigen en rijpen
4. alle faseovergangen

Alle stoffen kunnen voorkomen in drie fasen

1. waar
2. niet waar

Sommige stoffen vallen bij hoge temperaturen uit elkaar

1. waar
2. niet waar

De temperatuur zegt iets over de snelheid waarmee de deeltjes bewegen

1. waar
2. niet waar

Hoe lager de temperatuur hoe sneller de deeltjes bewegen

1. waar
2. niet waar

Als alle deeltjes stil liggen heb je de laagst mogelijke temperatuur bereikt.
Dat is 273 graden onder 0.

1. waar
2. niet waar

Zuivere stof en mengsel

• Een zuivere stof bestaat uit één soort moleculen
  
  
• Een mengsel bestaat uit twee of meer soorten moleculen

Warmte, temperatuur en faseovergangen

• Als je aan een stof warmte toevoegt
  stijgt de temperatuur
• Om de temperatuur te laten dalen moet
  warmte worden afgevoerd
  
  
• Als je aan (zuiver) ijs van -20 graden Celsius
  warmte toevoegt stijgt de temperatuur
• Bij 0 graden gaat het ijs smelten
  het wordt vloeibaar water.
• Bij 100 graden gaat het water koken
  
• Een zuivere stof heeft een smelt-/stolpunt
  en een kook-/condensatiepunt
  
  
• Als je een vloeistofmengsel afkoelt gaat het
  op een gegeven moment stollen
• tijdens het stollen daalt de temperatuur licht
  verder.
• Een mengsel heeft een stol-/smelttraject
  
• Een mengsel heeft een kook-/condenstietraject

1

2

faseovergangen en warmte

• Warmte nodig voor:
• smelten
• verdampen
• vervluchtigen (sublimeren)
  
  
• Warmte komt vrij bij:
• stollen
• condenseren
• rijpen

1. Een zuivere stof bestaat uit één soort kleinste deeltjes.
2. Dit kunnen atomen of moleculen zijn

1. 1 is waar 2 is niet waar
2. 1 is niet waar 2 is waar
3. 1 en 2 zijn waar
4. 1 en 2 zijn niet waar

1. Om de temperatuur te laten stijgen is warmte toevoeren nodig
2. Om de temperatuur te laten dalen is koude toevoeren nodig

1. 1 is waar 2 is niet waar
2. 1 is niet waar 2 is waar
3. 1 en 2 zijn waar
4. 1 en 2 zijn niet waar

1. Een zuivere stof heeft een smeltpunt
2. een mengsel heeft een smelttraject

1. 1 is waar 2 is niet waar
2. 1 is niet waar 2 is waar
3. 1 en 2 zijn waar
4. 1 en 2 zijn niet waar

1. Zuiver zoet water heeft een kookpunt
2. Onvervuild zeewater heeft een kookpunt

1. 1 is waar 2 is niet waar
2. 1 is niet waar 2 is waar
3. 1 en 2 zijn waar
4. 1 en 2 zijn niet waar

1. Voor stollen moet je warmte afvoeren
2. Voor condenseren moet je warmte afvoeren
3. Voor rijpen moet je warmte afvoeren

1. 1 is waar 2 is waar 3 is niet waar
2. 1 is niet waar 2 is waar 3 is waar
3. 1 en 2 zijn niet waar 3 is waar
4. 1 , 2 en 3 zijn waar

Zwaar en licht (dichtheid)

Animatie

• De massa van een voorwerp wordt bepaalt door het aantal (en de grootte van) moleculen.
• Maar wat is dan zwaarder? Hout of ijzer?
• Een houten boot is zwaarder dan een ijzeren spijker.
• Toch zou je denken dat ijzer zwaarder is.
• Ijzer zinkt in water, hout drijft.
  
  
• Om eerlijk te vergelijken moeten we kijken naar gelijke volumes (bv 1 cm³)
  
  
• We kijken dan naar de dichtheid.
• De dichtheid van een stof is de massa van 1cm³ van die stof
  
  
• Dichtheid is een stofeigenschap.
• Het ijzer van de Eiffeltoren heeft dezelfde dichtheid als het ijzer van het kleinste spijkertje
  
  
• onderzeeër

samenvatting

Dichtheid berekenen

tabel

• Om de dichtheid te berekenen moet je
  de massa en het volume weten.
• De massa kun je bepalen met een balans
• Het volume van regelmatige voorwerpen kun je berekenen.
• bv Een balk: lengte x breedte x hoogte
• Van onregelmatige voorwerpen (bv een steen) moet dat anders
  
  of
  
  
• Als je massa en volume weet kun je de dichtheid berekenen met
  
  dichtheid = massa : volume

De onderdompelmethode

De overloopmethode

1. Dichtheid is een stofeigenschap
2. Massa is een voorwerpseigenschap
3. Massa en dichtheid zijn hetzelfde

1. 1 is waar 2 en 3 zijn niet waar
2. 1 is niet waar 2 en 3 zijn waar
3. 1 en 2 zijn waar 3 is niet waar
4. 1 , 2 en 3 zijn waar

De dichtheid is de massa per volume-eenheid

1. waar
2. niet waar

1. Als je de massa en het volume weet kun je de dichtheid berekenen
2. Als je de massa en de dichtheid weet kun je het volume berekenen
3. Als je de dichtheid en het volume weet kun je de massa berekenen

1. 1 is waar
2. 2 is waar
3. 3 is waar
4. ze zijn alle drie waar

Een legering is een mengsel van een metaal met een of meer andere elementen

1. waar
2. niet waar

Mengsels (1.legeringen)

Legering

een vast, kunstmatig bereid, homogeen mengsel van een metaal met een of meer andere elementen.

1

Waarom legeren?

een legering heeft andere eigenschappen dan die van de stoffen waaruit het bestaat. 

2

Zuiver goud is veel te zacht om sieraden van te maken. 

Sieradengoud  bestaat voor 

25 - 50% uit zilver. 

Het is hard en vormvast.

bv.

Brons is een legering van koper en tin en vrij kostbaar. 

Zamac is een legering van vooral zink. 

iets minder mooi en duurzaam maar veel goedkoper en door het lage smeltpunt bovendien heel gemakkelijk te gieten.

bv.

Ijzer roest, dat is vaak niet handig. Door ijzer te mengen (legeren) met chroom, nikkel, koolstof en/of mangaan wordt het roestvrij staal (RVS)

bv.

Mengsels

oplossing, emulsie, suspensie

en ook nog rook en mist

Oplossing

Bij een oplossing heeft de ene stof zich in losse moleculen verspreid door de andere stof. bv thee, met of zonder suiker.

Een oplossing is altijd helder maar kan wel een kleur hebben (thee)

1

Suspensie

Bij een suspensie hebben kleine deeltjes van een vaste stof zich verdeelt door een vloeistof. 

Heel fijn zand in water zal na een tijdje toch weer naar de bodem zakken.

2

Emulsie

Bij een Emulsie hebben twee vloeistoffen zich vermengt zonder op te lossen.

Olie en water zullen nooit goed mengen en zeker niet oplossen in elkaar.

3

rook

vaste deeltjes in een gas

4

mist

vloeistofdeeltjes (druppeltjes) in een gas

4

De dichtheid van een voorwerp kun je in BINAS opzoeken

1. waar
2. niet waar

De dichtheid van een stof kun je in BINAS opzoeken

1. waar
2. niet waar

Zuiver goud is ongeschikt om sieraden van te maken

1. waar
2. niet waar

een legering wordt gebruikt omdat het andere (betere) eigenschappen heeft dan het hoofdbestanddeel (metaal)

1. waar
2. niet waar

Roestvrijstaal is een legering van ijzer met koolstof, chroom en nikkel

1. waar
2. niet waar

Een rook kan gefilterd worden

1. waar
2. niet waar

Modder is een suspensie

1. waar
2. niet waar

Een emulsie is een mengsel van verschillende vloeistoffen die in elkaar oplossen

1. waar
2. niet waar

Mist bestaat uit lucht met daarin heel kleine waterdruppeltjes

1. waar
2. niet waar

"Vervelende" stoffen

• Veel stoffen hebben vervelende eigenschappen.
• Ze kunnen bijtend zijn ..
• of giftig
• of irriterend
• of explosief of brandbaar
  
  
• Bij schoonmaakmiddelen maken we juist gebruik van deze eigenschappen
• We moeten ons altijd bewust zijn van het feit dat stoffen deze eigenschappen kunnen hebben.
• Daarom worden we via pictogrammen gewaarschuwd
  
  
  
• Veel schoonmaakmiddelen zijn zuur of basisch.
• dat zijn bijtende stoffen.
• Zuren en basen neutraliseren elkaar

pictogrammen

mandarijntjes ....... mmm lekker

Dit pictogram betekent "giftige stof"

1. waar
2. niet waar

Dit pictogram betekent "brandbaar"

1. waar
2. niet waar

Mengsels scheiden

• Vaak ben je slechts geïnteresseerd in één of een paar stoffen uit een mengsel
• Van koffie willen we alleen de smaak- en geurstoffen
• Het zout uit zeewater is lekker op je biefstuk
  
  
• Het scheiden van stoffen uit een mengsel is soms heel gemakkelijk, soms een hele kunst
• Op de volgende dia:
  Scheidingsmethoden

Scheidingsmethoden

Bezinken en afgieten

Als er zware deeltjes inzitten die naar de bodem zakken. Bijvoorbeeld zand in water.

Filtreren

Als er lichtere deeltjes inzitten die in de vloeistof blijven zweven.

Bijvoorbeeld hele lichte klei in water.

Indampen

Als er opgeloste stoffen inzitten die nooit bezinken en ook niet in een filter blijven steken.

Bijvoorbeeld zout in water.

Drinkwater

Het "vuile" water wordt vanuit de grond of oppervlakte water opgepompt.

1

Vuil bezinkt en blijft in zeven achter. De installatie maakt hier gebruik van filtreren, bezinken en afschenken.

2

Er wordt ijzersulfaat aan het water toegevoegd. Deze stof vormt kleine vlokken, waarin verontreinigingen worden opgesloten. Ze worden daardoor groter en kunnen dan alsnog bezinken.

3

Draaiende zeven verwijderen de vlokken en algen

4

Hier wordt ozon in het water geblazen. Ozon doodt bacteriën.

5

Er wordt norit aan het water toegevoegd. Norit of actieve kool kan opgeloste stoffen aan zich binden. Zo verdwijnen er nog meer opgeloste stoffen uit het water.

6

Het water wordt opnieuw gefiltreerd, want de norit met de ‘gevangen’ stoffen moet uit het water worden gehaald.

7

Het schone water gaat naar opslagtanks. het is klaar voor gebruik.

8