14.1 Metalen en legeringen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

14.1 Metalen en legeringen

Verband tussen contexten en concepten in relatie met metalen

Eigenschappen verklaren met m.b.v. micro- en mesoniveau

Invloed van roosterfouten op eigenschappen van metalen

Dit hoofdstuk

• Over nieuwe materialen: polymeren, metalen, keramische materialen, nanotechnologie
• Veel onderwerpen komen samen: polymeerchemie, zuur/base, ...
• Veel tekst per paragraaf: lees zelf de paragraaf door, niet alles zal besproken worden! 

Edelheid van metalen

• Standaardelektrodepotentiaal   (SEP) geeft informatie over de   edelheid van metalen.
• Hoe groter het SEP, hoe edeler het metaal is
• Hoe onedeler, hoe gevoeliger voor corrosie: sommige metalen moet je beschermen

Edelheid van metalen

• Chroom, aluminium en wolfraam   hoef je niet te beschermen: die  vormen een afsluitend oxidelaagje
• De oxidelaag van ijzer is niet     afsluitend maar poreus

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Metaal bestaat uit positief geladen metaalionen, omringd door vrij bewegende, negatief geladen valentie-elektronen
• Aantrekkingskracht tussen geladen deeltjes, de metaalbinding, is heel sterk: hoog smeltpunt

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Op mesoniveau vormen er metaalkristallen
• Als je kracht uitoefent (buigen) verschuift een laag positief geladen metaalionen in het rooster van een kristal
• Buigen gaat alleen zolang de beweging wordt doorgegeven

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Bij metaal smeden ontstaan er steeds meer grensvlakken en kleinere kristallen. Op die grensvlakken schuift het steeds minder goed: metaal wordt harder
• Metaal kun je ontharden door het te verhitten tot nabij het smeltpunt en langzaam te laten afkoelen.

Legeringen

• Zuivere metalen zijn dus makkelijk te vervormen
• Legeringen zijn dat minder, wegens roosterfouten
• Een deel van de metaalatomen is vervangen door een ander atoom dat groter of kleiner is
• Maakt verschuiven lastiger

Oled TV's

• Oleds:  organische licht emitterende diodes.
• Lcd-schermen hebben achtergrondverlichting nodig
• Oled-schermen zenden zelf licht uit en kunnen dus veel dunner zijn (dikte van een muntstuk)

Oled TV's: lichtgevend polymeer

• Gebruik van polymeren die kunnen geleiden en polymeren die licht kunnen afgeven
• Je hebt een metaalelektrode met daaraan een lichtgevend polymeer. Dit polymeer neemt elektronen aan de onderkant op en er ontstaat een negatieve lading

Oled TV's: lichtgevend polymeer

• Aan de bovenkant staan ze elektronen af en ontstaan er 'gaten' met een positieve lading.
• Als de elektronen het positief geladen gat opvullen komt de opgenomen elektrische energie vrij in de vorm van licht die door de bovenste laag schijnt

Oled TV's

• Gebeurt 10¹⁵ keer per seconde per cm²
• Door de zijketens van de lichtgevende polymeren te veranderen, maak je oleds met verschillende kleuren
• Blauw is lastig, want dat is het meeste energie en dan beschadigt het polymeer

Oled TV's: geleidend polymeer

• Moleculaire stoffen geleiden meestal nauwelijks en polymeren zijn meestal moleculaire stoffen
• Er zijn geen vrije elektronen om te bewegen, want de elektronen zitten vast in covalente bindingen
• Toch kan het soms geleiden, zoals bij polyethyn

Oled TV's: geleidend polymeer

• De drievoudige binding van ethyn wordt omgezet in een dubbele binding en vormt een keten waarin dubbele en enkele bindingen elkaar afwisselen.
• Dat noem je een geconjugeerd systeem
• Elektronen kunnen opschuiven: geringe geleiding

Oled TV's: geleidend polymeer

• Bij toevoegen van beetje oxidator, zoals I2, verdwijnt er een elektron, waardoor er een positieve lading overblijft
• Dit geleidt beter, want de dubbele binding kan gemakkelijk omklappen

Glare (GLAss REinforced aluminium)

• Materiaal waarin meerdere stoffen elkaar afwisselen noem je een composiet.
• Laagjes aluminium van 0,3-0,4 mm, vastgelijmd aan matjes van glasvezels in epoxyhars.
• Matjes liggen om en om tussen de aluminiumlagen in

Glare (GLAss REinforced aluminium)

• Goed bestand tegen beschadiging
• Door de verschillende lagen wordt een scheurtje niet groter