les 4

Stofeigenschappen

Een chemicus interesseert zich vooral voor de eigenschappen van materialen. Een fiets is vanuit dat oogpunt gezien niet in de eerste plaats een vervoersmiddel, maar een geheel van materialen. De stofeigenschappen dragen we optimaal bij aan de functie van het voorwerp. De buizen zijn zo geconstrueerd dat ze stijf en licht zijn. Hiervoor gebruiken we dun staal, bestaande uit ijzer, koolstof en molybdeen. De wielen zijn voorzien van lucht gevulde banden, die gemaakt zijn van een taaie, rekbare kunststof.

Sommige eigenschappen zijn niet specifiek voor de stof. Je kunt van staal ook andere vormen maken dan een fietsframe. De vorm van een voorwerp is geen stofeigenschap.

Stofeigenschappen proberen we zoveel mogelijk meetbaar te maken. Dat lukt goed met eigenschappen als: kookpunt, smeltpunt, veerkracht, dichtheid, lichtbreking en viscositeit (stroperigheid/dichtheid)

Meetbare stofeigenschappen zijn kwantitatieve eigenschappen. De gemeten grootheden noemt met fysische constanten (kwalitatief = hoeveelheid en grootte betreffend)Moeilijk meetbaar zijn eigenschappen als geur en smaak. Het zijn kwalitatieve eigenschappen. Je kunt wel spreken over zoet of bitter, maar hoe bitter kun je niet precies in een getal uitdrukken.

 

Maak de opdracht: Stofeigenschappen. 

stofeigenschappen

Chemische reacties

 

Processen waarbij stoffen worden omgezet in andere stoffen noemen we chemische reacties. Bij een chemische reactie verdwijnen de eigenschappen van de reagerende stoffen. Er ontstaan nieuwe stoffen met nieuwe eigenschappen. Dit geldt met name voor de chemische eigenschappen, zoals bv. het kookpunt. Chemische reacties kunnen NIET ONGEDAAN GEMAAKT worden, je kunt de reactie niet terugdraaien.

Laten we kijken naar het bevriezen van water: Als water bevriest, ontstaat er een vaste stof: ijs. Er is een eigenschap van water veranderd: de vloeibaarheid is weg. Maar is bevriezen een chemisch proces? Nee, ijs is ‘vast water’ alle chemische eigenschappen zijn blijven bestaan. We hebben te makken met dezelfde stof, alleen de fase toestand is veranderd. Tevens is het mogelijk om van bevroren water, weer vloeibaar water te maken. De reactie kan dus worden teruggedraaid. Er is dus bij het bevriezen van water geen sprake van een chemische reactie, de stofeigenschappen veranderen NIET.

Nu gaan we kijken naar het bakken van een ei. Wanneer je een ei bakt, ontstaat er een vaste substantie. Het ei is hard geworden. Er zijn eigenschappen van het ei veranderd. Het ei heeft een andere kleur, vorm en structuur gekregen. Maar is het bakken van een ei een chemisch proces? Ja!  De eigenschappen van het ei zijn veranderd, je kunt de originele eigenschappen niet weer terug krijgen. Er is dus sprake van een chemische reactie, de stofeigenschappen zijn veranderd.

 

Maak de opdracht van chemische reacties.

chemische reacties

Mengsels en zuivere stoffen

Een stof noemen we zuiver als alle aanwezige deeltjes tot de betreffende stof behoren. Zuiver water bevat uitsluitend watermoleculen.

In de natuur komen stoffen vrijwel niet in zuivere toestand voor. Zo is lucht een mengsel van stikstof en zuurstof met geringe hoeveelheden waterdamp en koolstofdioxide. Bovendien zijn er nog spoortjes stikstofoxiden, zwaveldioxide en edelgassen aanwezig.

Water komt voor als zeewater, oppervlaktewater, grondwater, drinkwater, bron water, gedestilleerd water. In alle gevallen zijn er stoffen in het water opgelost. Zelfs gedestilleerd water is niet geheel zuiver.

Als een stof niet al te zuiver is en dus noemsenswaardige hoeveelheden andere componenten bevat, spreken we over een mengsel.

Het zuiveren van stoffen is een belangrijke laboratoriumactiviteit. De bereiding van mengsels is dat eveneens. Chemische producten zijn vaak mengsels: tandpasta, verf, handcrème, benzine, kunststoffen, legeringen enzovoort. Elk van deze mengsels bestaat uit verscheidene componenten. Elke componenten is met een bepaald doel toegevoegd. De samenstelling is proefondervindelijk in het laboratorium bepaald.

Een indruk van de zuiverheid van een stof krijgen we door een of meerdere meetbare stofeigenschappen te meten. Veel toegepaste metingen zijn: smeltpunt, kookpunt of brekingsindex. Deze zijn vlot en nauwkeurig te meten. Is een stof verontreinigd, dan wijken de meetresultaten af van de zuivere stof.

  1. Soorten mengsels

Een mengsel kan de kwalificatie homogeen of heterogeen mee krijgen. We noemen een mengsel pas homogeen als de deelnemende stoffen als kleinste deeltjes volkomen gemengd zijn. Een homogeen mengsel heeft in ieder punt dezelfde samenstelling. Een mengsel is heterogeen als NIET aan de voorwaarde voldaan is dat ieder punt dezelfde samenstelling heeft.

Een laborant die het ijzergehalte in grond moet meten kan een grondmonster nemen op verschillende diepten. Verschil in de plek van monstername kan in dit geval leiden tot verschil in meetwaarden. Het ijzergehalte is niet op ieder punt in de grond even hoog. De grond is niet homogeen, maar heterogeen.

Een blik verg dat enkele maanden heeft staan wachten voor het gebruik, zal vaak ‘ontmengd’ zijn. Het bindmiddel ligt op de bodem. Het mengsel is dus heterogeen en niet homogeen. Menig product heeft daarom dan ook op de verpakking staan: schudden voor gebruik.

Voorbeelden van homogene mengsels zijn: lucht, oppervlaktewater, wijn en thee. Heterogene mengsels komen veel voor. Bijvoorbeeld sinaasappelsap bevat vloeistof en vaste vezeltjes. Een ander voorbeeld is grond, grond bevat water, zandkorrels en plantaardig vast materiaal.

 

214 Homogeen Vectoren, Illustraties en Clipart - 123RF

figuur 1: het verschil tussen homogeen en heterogeen mengsel is hierboven weergegeven. 

 

1.2         Oplossingen

Veel mengsels waar je in de voedingsindustrie mee te maken hebt, zijn vloeistoffen waarin andere stoffen zijn verdeeld. Veelal zijn deze stoffen opgelost maar vaak ook niet. Er kunnen dan kleine deeltjes in de oplossingen zweven. Denk hierbij maar eens aan melk of modder.

Hebben we te maken met zeer kleine opgeloste deeltjes ( < 1 nm), de kleinst mogelijke deeltjes van een stof, dan spreekt men over een ware oplossing. Voorbeelden hiervan zijn suikeroplossingen en zoutoplossingen.

Zijn de deeltjes groter, maar niet zo groot dat ze afzonderlijk met een gewone microscoop te zien, dan spreken we van een colloïde of colloïdale oplossing. Voorbeelden zijn melk en kleideeltjes in water. Colloïdale oplossingen hebben altijd lichtverstrooiing. Ze zijn daardoor troebel (kleideeltjes) of zelfs wit (melk). Colloïdale oplossingen zijn doorgaans redelijk stabiel dat wil zeggen: de deeltjes blijven zweven en zakken niet naar de bodem.

Als de verdeelde deeltjes nog groter zijn, dan kun je de deeltjes met een microscoop en soms zelf met het blote oog zien. We spreken dan niet meer van een colloïde, maar van een suspensie. Suspensies bestaan uit grotere en dus zwaardere deeltjes. Deze deeltjes zullen gemakkelijker bezinken en laten zich, door middel van filtratie, gemakkelijker van de vloeistof scheiden.

Is de verdeelde stof zelf een vloeistof die echter niet in het oplosmiddel oplost, dan spreken we van een emulsie. Een emulsie bestaat dus uit vloeistofdruppeltjes verdeeld in een andere vloeistof. Het gaat hierbij meestal om oliën of vetten, verdeeld in water of omgekeerd. Bijvoorbeeld: schoensmeer bestaat vaak uit vetdruppeltjes in water, evenals mayonaise. Boter bestaat uit waterdruppeltjes verdeeld in vet.

 

Samengevat:

Ware oplossingen: volkomen gemengd op het niveau van de kleinste deeltjes (moleculen) Let wel: vaste stof in een vloeistof

Colloide: heel kleine vaste deeltjes in een vloeistof. Let wel: vaste stof in een vloeistof.

Suspensie: grotere deeltjes verdeeld in een vloeistof. Let wel: vaste stof in een vloeistof.

Emulsie: heel kleien vloeistofdruppeltjes in een andere vloeistof. Let wel: vloeistof in een vloeistof.

 

 

mengsels en zuivere stoffen