Summary
Samenvatting Materiaalleer 1A kwartiel 2
- Course
- Institution
Basisbeginselen van de chemie, Luk van Lokeren, 1BaAR, H1-11.
[Show more]
Seller
Follow
alinelemage
Content preview
Materiaalleer kwartiel 2: geen rood en groen op examen!!Hoofdstuk 1: materie & materialen: inleidende begrippen
Materie & materiaal:
Materie: alles dat een massa heeft en een volume.
→ In tegenstelling tot energie en golven.
→ Wisselt massa en energie uit met de omgeving.
Materialen: elke vaste stof of vaste eenheid die gebruikt kan worden voor een actueel of toekomstig
gemeenschappelijk nut.
→ Focus op toepassing en maatschappij, dus tijdsgebonden.
→ Wordt ontworpen met bepaalde eigenschappen en toepassingen.
Materiaalontwerp:
Top-down:
In grondstof: vertrekt vanuit ruime, natuurlijk voorkomende grondstof.
In denkwijze: vertrekt vanuit de beschikbare stof.
Voorbeeld: welke materialen kunnen we met een boom maken? -> Hout en papier, maar ook kurk, natuurlijke
rubbers en plastics.
Bottom-up:
In grondstof: vertrekt vanuit een bepaalde chemische stof, vaak synthetisch of gezuiverd.
In denkwijze: vertrekt vanuit de vereiste eigenschappen.
Voorbeeld: welke materialen kunnen we maken met melkzuur? -> Farmaceutica en cosmetica, plastics (PLA),
bepaalde detergenten.
Duurzaamheid:
PEOPLE = duurzaamheid voor de mens, geeft comfort, bruikbaarheid voor de mens, gezond, onze levenskwaliteit
verbetert.
PLANET= goed voor het milieu, niet zwaar belastend, gaat verder dan klimaatopwarming.
PROFIT= winst, voor duurzame bedrijven, zinvol investeren.
Aggregatietoestanden:
Gasfase: geen vast volume, geen vaste vorm → vult de volledige container → mobiliteit binnen de container.
Vloeistoffase: vast volume, geen vaste vorm → neemt de vorm van de container aan → mobiliteit binnen de stof.
Vaste fase: vast volume en vaste vorm → zeer beperkte mobiliteit (trillen).
Dichtheid:
Dichtheid ρ: totale massa gedeeld door het totale volume → SI-eenheid: kg/L → afgeleide eenheden: g/mL en
ton/m3.
Grootorde: Water 1 kg/L → vaste stoffen en vloeistoffen in kg/L, gassen in g/L (factor 1000).
Belangrijke toepassingen: Wet van Archimedes → samenstelling van mengsels en legeringen.
Concentratie:
Concentratie c: massa opgeloste stof gedeeld door het totale volume in kg/L.
Massapercentage m%: massa opgeloste stof gedeeld door de totale massa in % →
afgeleide eenheden: %0, ppm, ppb.
Grootteorde: afhankelijk van het domein en de toepassing
1
,Gaswetten:
Sinds start wetenschap, wiskunde en fysica op vaste en vloeibare stoffen → vanaf 17de eeuw ook gassen.
1
- Boyle (1662): p x 𝑉
- Charles (1787): V x T
- Gay-Lussac (1808): p x T
- Avogadro (1811): V x n
→ Ideale gaswet: p*V = n*R*T
Kinetisch-moleculaire theorie:
Gasfase: ver verwijderd van elkaar → bewegen rechtlijnig → botsen met elkaar en met de wanden.
Vloeistoffase: deeltjes zijn dicht bij elkaar → bewegen vrij door elkaar.
Vaste fase: deeltjes zijn dicht bij elkaar → bewegen rond vaste posities (trillen).
→ Hypothese: elke stof bestaat uit kleine deeltjes. Deze deeltjes zijn voortdurend in beweging en staan nooit
volledig stil (ook niet bij het absolute nulpunt).
SI-eenheden:
Gepubliceerd in 1960, voortbouwend op het mksA-systeem (1874),
daarvoor vooral cgs-systeem met als doel een uniform en coherent
gebruik van eenheden in de wetenschap.
Alle andere grootheden/eenheden zijn afgeleid van deze eenheden.
Sommige disciplines gebruiken desondanks toch nog andere (oudere)
eenheden.
Afgeleide eenheden:
Machten van 10 & wetenschappelijke notatie:
Probleem: in wetenschap, zeker bij scheikunde en natuurkunde, moeten we soms zeer grote of zeer kleine
waarden in cijfers schrijven.
Oplossing: niet SI-conform: nieuwe grootheid invoeren, bijvoorbeeld een lichtjaar i.p.v. te werken in meter →
SI-conform: wetenschappelijke notatie.
Methode: schrijf het getal als een product, eerste factor: getal met slechts één cijfer voor de komma, tweede
factor: een macht van 10.
Eigenschappen van de materie:
● Elk materiaal heeft een eigen structuur: hard, sterk, stijf, zwaar, poreus, ruw,
geleidend, vast,...
● Elk materiaal wisselt energie uit met de omgeving: warmte, elektriciteit, geluid,
arbeid, magnetisme, straling, licht,...
2
,Systemen:
Open systeem: wisselt massa uit met de omgeving → wisselt energie uit met de omgeving (de
meeste systemen in de architectuur zijn open systemen).
Gesloten systeem: wisselt geen massa uit met de omgeving → wisselt enkel energie uit met de
omgeving.
Geïsoleerd systeem: wisselt geen massa uit met de omgeving → wisselt geen energie uit met de
omgeving.
Macroscopisch, microscopisch en submicroscopisch:
Macroscopisch: zichtbaar met het blote oog → resolutie: 0,1 à 0.05 mm.
Microscopisch: zichtbaar met lichtmicroscoop → vergroting tot 1200x.
Submicroscopisch: ‘zichtbaar’ met SEM en TEM → SEM: vergroting tot 10^6x, TEM: tot individuele atomen.
Subatomair: enkel modellen, Qwantumfysica → atoombouw.
Indeling van de materie:
Heterogene materie: geen homogene, uniforme samenstelling → eigenschappen verschillen van monster tot
monster → heterogeniteit niet altijd visueel waarneembaar.
Homogene materie: homogene, uniforme samenstelling → dezelfde eigenschappen voor alle monsters →
heterogeniteit enkel op submicroscopisch/moleculair niveau.
Zuivere stof: verzameling van stofdeeltjes die
dezelfde fysische en chemische
eigenschappen hebben.
Samengestelde stof: stoffen kunnen ontleed
worden met chemische technieken in
eenvoudigere stoffen.
Enkelvoudige stof: kan niet verder ontleed
worden.
Scheidingstechnieken:
Maken gebruik van de verschillende fysische eigenschappen van de stoffen, zoals smelt- en kookpunt,
oplosbaarheid, magnetisme en geleidbaarheid, dichtheid, deeltjesgrootte, affiniteit (e.g. adsorptie), kristalvorm,...
→ Destillatie, filtratie, kristallisatie, magnetisme & chromatografie.
Enkelvoudige stoffen:
Samengestelde stoffen:
● Kalksteen wordt verhit → er komt een gas vrij.
● Ijzererts wordt verhit → er komt een gas vrij.
● Spanning over water → er worden twee gassen gevormd.
Enkelvoudige stoffen:
● Kunnen niet verder (chemisch) opgesplitst worden.
● Bouwstenen van de materie: kleine deeltjes waaruit alle stoffen zijn opgebouwd → kennis van deze
deeltjes: structuur, grootte, eigenschappen,...
3
, Hoofdstuk 2: atomen & elementen
De elementen in de alchemie:
Vijf elementen: Taoïsme en Stoïcisme beschreven het universum in termen van tegenstellingen yin
(mannelijk, positief, warm, licht) en yang (vrouwelijk, negatief, koud, donker). Deze onderlinge strijd
resulteerde in vijf elementen: water, vuur, aarde, wind en metaal, de bouwstenen van alle materie.
Empirisch onderzoek: e.g. vuur vrijmaken uit materie - buskruit.
Of vier elementen?
● Oude Grieken (Plato, Aristoteles) beschreven het universum in termen nat-droog, koud-warm,
welke gecombineerd worden tot vier elementen: aarde, lucht, water en vuur.
● Dissidente stem (5de eeuw v. Chr.) van Democritus: ‘de schijnbare verschillen tussen
verschillende stoffen komen voort uit verschillen in de grootte en vorm van kleine, ondeelbare,
homogene partikels waaruit de stof samengesteld is’.
Deze atoomtheorie werd verworpen door Aristoteles wegens weinig intuïtief en mijlenver van de
gekende wetenschap van vaste en vloeibare stoffen. De vier-elementen-theorie zal standhouden tot
de chemische revolutie door (o.a.) Lavoisier (17de eeuw).
Wetten in de wetenschap:
Een wet is geldig tot hij wordt weerlegd!!
Alchemie: vaste en vloeibare stoffen → materie is een combinatie van elementen →vuurelement
(flogiston) houdt langst stand.
→ Basiskennis chemie: zuren en basen, metalen,..
Chemische revolutie: lucht is een chemisch-interactieve stof → lucht is geen element, maar een stof
in gasfase → bij behoud van massa moeten de gassen ook in rekening gebracht worden →
waarnemingen (zoals toename in massa na verbranding van metalen) moeten experimenteel
aangetoond worden → een werkbare definitie van ‘element’ moet gegeven worden → een intuïtieve,
éénduidige en heldere theorie over samenstelling en naamgeving van de materie moet opgesteld
worden.
Naar een elementaire theorie:
Geldende wetten van de alchemie worden massaal weerlegd:
Atoomtheorie van Dalton (1803): afgeleid uit gepubliceerde bevindingen van anderen, een samenvatting van de
chemie van toen.
Alle materie is opgebouwd uit kleine deeltjes, de atomen → atomen zijn ondeelbaar en onvernietigbaar → alle
atomen van een element zijn identiek → een chemische reactie is slechts een recombinatie van atomen → stoffen
zijn een combinatie van een geheel aantal atomen → knikkermodel →
→ Eerste kritieken op Dalton: experimenten tonen de zwaktes van Daltons atoommodel.
Kleinste deeltje? (Volta & Faraday) → er bestaan geladen deeltjes: + en - → atomen kunnen ‘veranderen’ in ionen.
Combinatie? (Davy & Berzelius) → atomen schikken zich niet mechanisch/geometrisch → atomen ‘binden’ via
elektrische interacties.
Atomen identiek? (Prout) → volume eerder dan massa (voor gasfase) → geen absolute atoommassa, wel
‘equivalente massa’s’ en ‘verhoudingen’.
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller alinelemage. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $7.07. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
62890 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now