Hoofdstuk 14 - Nieuwe Materialen
14.1
Kernfusiereactie: reactie waarbij de kern van twee atomen samensmelten tot
een nieuwe kern.
- Omstandigheden: hoge druk en hoge temperatuur (de zon); komt heel
veel energie vrij.
De reactie hiernaast kan op aarde verlopen, de fusiereactie
heeft een zeer hoge activeringsenergie; de temperatuur in
de reactor moet heel hoog zijn.
De botsingen tussen tritium en deuterium zijn heel heftig →
atomen verliezen hun elektronen → mengsel van positief
geladen kernen en losse elektronen ontstaat.
Als er genoeg atomen geïoniseerd zijn, veranderen de
eigenschappen van het gas → plasma: geleidt elektrische
stroom en reageert op magneetvelden. Ook wel de vierde
toestand, naast vloeistof/gas/vaste stof → bliksem en
noorderlicht.
Kernfusiereactor: in de ring bevindt zich plasma, dat wordt
door sterke koperen magneet ringen in bedwang gehouden.
- De wand moet bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen.
Edelheid van metalen
Standaardelektrodepotentiaal: geeft de edelheid van metalen aan. Hoe
groter het potentieel, hoe edeler het metaal is.
Als het metaal minder edel is is het gevoeliger voor corrosie.
Mogelijkheden om metalen te beschermen tegen corrosie zijn bijvoorbeeld:
● Afdekken met een verflaag
● Afdekken met een laagje van een ander metaal, bijvoorbeeld zink, dat net
als aluminium en chroom een beschermend laagje zinkoxide vormt
● Poedercoaten: het te beschermen voorwerp wordt elektrisch geaard. Op
het voorwerp wordt een laag elektrostatisch geladen poederverf
aangebracht. De poederverf wordt aangetrokken door het geaarde
voorwerp en verspreidt zich egaal over het hele voorwerp. Het voorwerp
wordt daarna in de oven gebracht waar de poeder uiteindelijk uithardt tot
een vaste dunne laag verf.
, Geleiding en buigzaamheid van metalen
Metaalbinding: is een binding tussen metaalatomen in een vast metaal.
Metaalionen worden bijeengehouden door de vrije elektronen. →
aantrekkingskracht tussen geladen deeltjes.
Een metaal bestaat uit positief geladen metaalionen, omringd door negatief
geladen, vrij bewegende valentie‑elektronen. De valentie-elektronen zorgen voor
goede geleiding van elektriciteit. Ook hebben ze een belangrijke rol bij de goede
geleiding van warmte in metalen.
Mesoniveau: de wijze waarop de deeltje van het microniveau zijn gegroepeerd.
Bijvoorbeeld metaalkristallen, je kunt er eigenschappen van metalen op
microniveau mee verklaren.
Een andere macroscopische eigenschap van metalen is buigzaamheid. Deze
eigenschap kun je niet verklaren vanuit het microniveau. Je moet nu ook kijken
naar het mesoniveau.
Op mesoniveau vormen metalen kleine kristallen, groepjes
van metaalionen. Deze hebben een metaalrooster, maar het
metaalrooster van het ene kristal sluit niet precies aan op het
metaalrooster van een ander kristal. Met de kristalstructuur
kun je verklaren waardoor je metalen goed kunt vervormen
en bewerken.
Als je voldoende kracht uitoefent op een stukje metaal,
verschuift een laag positief geladen metaalionen in het
metaalrooster van een kristal. De negatief geladen
valentie‑elektronen bewegen hier tussendoor en houden de
metaalionen op hun nieuwe plaats bij elkaar.
Het buigen van een zuiver metaal gaat gemakkelijk zolang de beweging door
verschuivingen in de metaalkristallen wordt doorgegeven. Op het grensvlak van
de metaalkristallen is het rooster echter niet perfect geordend en kunnen de
verschuivingen niet goed worden doorgegeven. Tussen de kristallen ontstaat
weerstand tegen het verbuigen.
Als je een metaal walst of smeedt met een hamer, ontstaan er steeds meer
kleinere kristallen en steeds meer grensvlakken. Daarnaast wordt door deze
bewerkingen ook in de kristallen zelf het metaalrooster verstoord. Er ontstaan
roosterfouten in het kristal. Door de toename van het aantal grensvlakken en
roosterfouten kunnen de lagen metaalionen steeds minder goed langs elkaar
schuiven en wordt het metaal harder en moeilijker te buigen.
Door het metaal vervolgens voorzichtig te verhitten, smelt een deel van de
kleine kristallen weer samen tot grote kristallen met minder roosterfouten. Het
14.1
Kernfusiereactie: reactie waarbij de kern van twee atomen samensmelten tot
een nieuwe kern.
- Omstandigheden: hoge druk en hoge temperatuur (de zon); komt heel
veel energie vrij.
De reactie hiernaast kan op aarde verlopen, de fusiereactie
heeft een zeer hoge activeringsenergie; de temperatuur in
de reactor moet heel hoog zijn.
De botsingen tussen tritium en deuterium zijn heel heftig →
atomen verliezen hun elektronen → mengsel van positief
geladen kernen en losse elektronen ontstaat.
Als er genoeg atomen geïoniseerd zijn, veranderen de
eigenschappen van het gas → plasma: geleidt elektrische
stroom en reageert op magneetvelden. Ook wel de vierde
toestand, naast vloeistof/gas/vaste stof → bliksem en
noorderlicht.
Kernfusiereactor: in de ring bevindt zich plasma, dat wordt
door sterke koperen magneet ringen in bedwang gehouden.
- De wand moet bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen.
Edelheid van metalen
Standaardelektrodepotentiaal: geeft de edelheid van metalen aan. Hoe
groter het potentieel, hoe edeler het metaal is.
Als het metaal minder edel is is het gevoeliger voor corrosie.
Mogelijkheden om metalen te beschermen tegen corrosie zijn bijvoorbeeld:
● Afdekken met een verflaag
● Afdekken met een laagje van een ander metaal, bijvoorbeeld zink, dat net
als aluminium en chroom een beschermend laagje zinkoxide vormt
● Poedercoaten: het te beschermen voorwerp wordt elektrisch geaard. Op
het voorwerp wordt een laag elektrostatisch geladen poederverf
aangebracht. De poederverf wordt aangetrokken door het geaarde
voorwerp en verspreidt zich egaal over het hele voorwerp. Het voorwerp
wordt daarna in de oven gebracht waar de poeder uiteindelijk uithardt tot
een vaste dunne laag verf.
, Geleiding en buigzaamheid van metalen
Metaalbinding: is een binding tussen metaalatomen in een vast metaal.
Metaalionen worden bijeengehouden door de vrije elektronen. →
aantrekkingskracht tussen geladen deeltjes.
Een metaal bestaat uit positief geladen metaalionen, omringd door negatief
geladen, vrij bewegende valentie‑elektronen. De valentie-elektronen zorgen voor
goede geleiding van elektriciteit. Ook hebben ze een belangrijke rol bij de goede
geleiding van warmte in metalen.
Mesoniveau: de wijze waarop de deeltje van het microniveau zijn gegroepeerd.
Bijvoorbeeld metaalkristallen, je kunt er eigenschappen van metalen op
microniveau mee verklaren.
Een andere macroscopische eigenschap van metalen is buigzaamheid. Deze
eigenschap kun je niet verklaren vanuit het microniveau. Je moet nu ook kijken
naar het mesoniveau.
Op mesoniveau vormen metalen kleine kristallen, groepjes
van metaalionen. Deze hebben een metaalrooster, maar het
metaalrooster van het ene kristal sluit niet precies aan op het
metaalrooster van een ander kristal. Met de kristalstructuur
kun je verklaren waardoor je metalen goed kunt vervormen
en bewerken.
Als je voldoende kracht uitoefent op een stukje metaal,
verschuift een laag positief geladen metaalionen in het
metaalrooster van een kristal. De negatief geladen
valentie‑elektronen bewegen hier tussendoor en houden de
metaalionen op hun nieuwe plaats bij elkaar.
Het buigen van een zuiver metaal gaat gemakkelijk zolang de beweging door
verschuivingen in de metaalkristallen wordt doorgegeven. Op het grensvlak van
de metaalkristallen is het rooster echter niet perfect geordend en kunnen de
verschuivingen niet goed worden doorgegeven. Tussen de kristallen ontstaat
weerstand tegen het verbuigen.
Als je een metaal walst of smeedt met een hamer, ontstaan er steeds meer
kleinere kristallen en steeds meer grensvlakken. Daarnaast wordt door deze
bewerkingen ook in de kristallen zelf het metaalrooster verstoord. Er ontstaan
roosterfouten in het kristal. Door de toename van het aantal grensvlakken en
roosterfouten kunnen de lagen metaalionen steeds minder goed langs elkaar
schuiven en wordt het metaal harder en moeilijker te buigen.
Door het metaal vervolgens voorzichtig te verhitten, smelt een deel van de
kleine kristallen weer samen tot grote kristallen met minder roosterfouten. Het
