Hoofdstuk 12: Materialen
§1 Van structuur naar eigenschappen
Om een juiste keuze uit alle beschikbare materialen te kunnen maken, zijn de verschillende
materiaaleigenschappen erg belangrijk (Binas tabel 8 t/m 12).
De eigenschap van een materiaal op macroniveau verklaar je op grond van de structuur o micro-
of mesoniveau. Tot het macroniveau worden alle door de mens waarneembare kenmerken en
meetbare eigenschappen van stoffen en materialen gerekend. Wanneer een materiaal op
microniveau wordt beschreven, gebeurt dit op het niveau van atomen, ionen en moleculen. De
manier waarop de deeltjes op microniveau zijn geordeend tot groter strucuten, kan grote invloed
hebben op de materiaaleigenschappen. dit wordt het mesoniveau genoemd.
Materialen kunnen worden ingedeeld in vier hoofdgroepen:
Metalen
Zijn hard, vervormbaar, glanzend hoge geleidbaarheid en mengbaarheid met andere metalen.
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elktronen die vrij door het
metaarlrosoter kunne bewegen. Deze deeltjes trekken elkaar aan en vormen een metaalbinding.
De metaalbinding blijft intact, wanneer er een kracht op het metaal wordt uitgeoefend, omdat er op
mesoniveau een laag metaalatomen in het metaalrooster langs elkaar schuift.
Keramiek
Tot de keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. De
eigenschappen veranderen doordat er op mesoniveau wijzingen plaatsvinden. Bij een hogere
temperatuur bewegen ze namelijk meer en vormen daardoor een sterke binding.
● Natuurlijke klei
De natte klei bestaat uit plaats structuren van 𝑆𝑖𝑂2- en aluminiumionen, waaraan zich
negatief geladen groepen bevinden. Tussen de kleiplaatjes bevinden watermoleculen en
metaalionen. Hierdoor kunnen de plaatjes bewegen en is klei vervormbaar. Tijdens het
bakken verdampt het water, kunnen door de toegenomen energie de plaatjes naar elkaar
bewegen en vormen sterke ion binding tussen de negatief geladen groep van de
kleiplaatjes en positief geladen metaalionen. Het materiaal is dan blijvend hard geworden.
● Moderne keramiek
Bestaat uit ionogeen en covalente keramiek. Ionogeen keramiek bestaat uit ionen en
vormen een ionrooster. Covalente keramiek bestaat uit een atoomrooster en wordt bij
elkaar gehouden door atoombindingen. Verkrijgen hun hardheid ook pas na het bakken.
Polymeren
Polymeren zijn heel lange moleculen die bestaan uit aan elkaar gekoppelde monomeermoleculen
door een polymerisatiereactie. Onderling kunnen ze sterke vanderwaalsbindingen vormen. Hoe
langer de keten, hoe sterker de vanderwaalsbinding en hoe harder het materiaal. De ketenlengte
kun je uitdrukken in hoeveelheid monomeermoleculen die aan elkaar is gekoppeld. Dit heet de
polymerisatiegraad. Door de monomeer te voorzien van zijketen kun je de eigenschappen
beinvloeden.
Na de productie van een polymeer liggen de moleculen door elkaar gekronkeld. Deze toestand
heet amorf. De afstand tussen polymeermoleculen is dan relatief groot, de vanderwaalskracht niet.
Het materiaal is daardoor zat en wordt bij lage temperatuur vloeibaar. De toestand waarin
molymeermolenculen parallel langs elkaar liggen heet kristallijn. De onderlinge afstand is dan klein
en de vanderwaalskracht veel groter.
§1 Van structuur naar eigenschappen
Om een juiste keuze uit alle beschikbare materialen te kunnen maken, zijn de verschillende
materiaaleigenschappen erg belangrijk (Binas tabel 8 t/m 12).
De eigenschap van een materiaal op macroniveau verklaar je op grond van de structuur o micro-
of mesoniveau. Tot het macroniveau worden alle door de mens waarneembare kenmerken en
meetbare eigenschappen van stoffen en materialen gerekend. Wanneer een materiaal op
microniveau wordt beschreven, gebeurt dit op het niveau van atomen, ionen en moleculen. De
manier waarop de deeltjes op microniveau zijn geordeend tot groter strucuten, kan grote invloed
hebben op de materiaaleigenschappen. dit wordt het mesoniveau genoemd.
Materialen kunnen worden ingedeeld in vier hoofdgroepen:
Metalen
Zijn hard, vervormbaar, glanzend hoge geleidbaarheid en mengbaarheid met andere metalen.
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elktronen die vrij door het
metaarlrosoter kunne bewegen. Deze deeltjes trekken elkaar aan en vormen een metaalbinding.
De metaalbinding blijft intact, wanneer er een kracht op het metaal wordt uitgeoefend, omdat er op
mesoniveau een laag metaalatomen in het metaalrooster langs elkaar schuift.
Keramiek
Tot de keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. De
eigenschappen veranderen doordat er op mesoniveau wijzingen plaatsvinden. Bij een hogere
temperatuur bewegen ze namelijk meer en vormen daardoor een sterke binding.
● Natuurlijke klei
De natte klei bestaat uit plaats structuren van 𝑆𝑖𝑂2- en aluminiumionen, waaraan zich
negatief geladen groepen bevinden. Tussen de kleiplaatjes bevinden watermoleculen en
metaalionen. Hierdoor kunnen de plaatjes bewegen en is klei vervormbaar. Tijdens het
bakken verdampt het water, kunnen door de toegenomen energie de plaatjes naar elkaar
bewegen en vormen sterke ion binding tussen de negatief geladen groep van de
kleiplaatjes en positief geladen metaalionen. Het materiaal is dan blijvend hard geworden.
● Moderne keramiek
Bestaat uit ionogeen en covalente keramiek. Ionogeen keramiek bestaat uit ionen en
vormen een ionrooster. Covalente keramiek bestaat uit een atoomrooster en wordt bij
elkaar gehouden door atoombindingen. Verkrijgen hun hardheid ook pas na het bakken.
Polymeren
Polymeren zijn heel lange moleculen die bestaan uit aan elkaar gekoppelde monomeermoleculen
door een polymerisatiereactie. Onderling kunnen ze sterke vanderwaalsbindingen vormen. Hoe
langer de keten, hoe sterker de vanderwaalsbinding en hoe harder het materiaal. De ketenlengte
kun je uitdrukken in hoeveelheid monomeermoleculen die aan elkaar is gekoppeld. Dit heet de
polymerisatiegraad. Door de monomeer te voorzien van zijketen kun je de eigenschappen
beinvloeden.
Na de productie van een polymeer liggen de moleculen door elkaar gekronkeld. Deze toestand
heet amorf. De afstand tussen polymeermoleculen is dan relatief groot, de vanderwaalskracht niet.
Het materiaal is daardoor zat en wordt bij lage temperatuur vloeibaar. De toestand waarin
molymeermolenculen parallel langs elkaar liggen heet kristallijn. De onderlinge afstand is dan klein
en de vanderwaalskracht veel groter.
