Scheikunde hoofdstuk 14
Scheikunde hoofdstuk 14
Scheikunde §14.1
De zonne-energie maakt alle leven op aarde mogelijk. De combinatie van extreme
omstandigheden op de zon kan op aarde niet worden gerealiseerd. Een kernfusiereactie
die wel op aarde kan verlopen is de reactie van deuterium met titrium. Deze fusiereactie
heeft een zeer hoge activeringsenergie, de temperatuur moet in de reactor heel hoog zijn.
Hierbij verliezen atomen hun elektronen en er ontstaat een mengsel van positief geladen
kernen en losse elektronen. Als er voldoende atomen zijn geïoniseerd veranderen de
eigenschappen van het gas en spreek je van een plasma. Dit geleidt elektrische stroom en
reageert op magneetvelden.
De standaardelektrodepotentiaal (redoxreacties) geeft informatie over de edelheid van
metalen. Hoe groter de potentiaal, des te edeler het metaal. Als een metaal minder edel is,
is het ook gevoeliger voor corrosie.
Mogelijkheden om metalen te beschermen tegen corrosie:
Afdekken met een verflaag
Afdekken met een laagje van een ander metaal
Poedercoaten: het te beschermen voorwerp wordt elektrisch geaard
De vrij bewegende valentie-elektronen zorgen dat metalen goede geleiders van elektriciteit
zijn, ze spelen ook een rol bij de geleiding van warmte in metalen. De aantrekkingskracht
tussen de geladen deeltjes, de metaalbinding, is heel sterk. De eigenschap ‘buigzaamheid’
is te verklaren op mesoniveau. Op mesoniveau vormen metalen kleine kristallen, deze
hebben een metaalrooster. Het metaalrooster van het ene kristal sluit echter niet precies aan
op het metaalrooster van een ander kristal. De negatief geladen valentie-elektronen
bewegen hier tussendoor en houden de metaalionen op de nieuwe plaats bij elkaar.
Legeringen zijn minder makkelijk te vervormen en beschadigen. Bij een legering is een deel
van de metaalatomen vervangen door andere atomen die iets groter of kleiner zijn. Op
mesoniveau gezien zorgen deze atomen voor verstoringen van het metaalrooster, ze
veroorzaken dus roosterfouten → verschuiven van de lagen in de metaalkristallen
moeilijker. Het kan ook zijn dat een metaal zal gaan barsten wanneer je het met een hamer
bewerkt, het is bros. Je kunt alleen de gewenste vorm krijgen door het te gieten in een vorm.
Sommige metalen zijn geheugenmetalen, deze metalen kan je een vorm geven, maar het
metaal onthoudt de vorm. Als het afkoelt, buigt hij vanzelf weer terug naar de oorspronkelijke
vorm. Voor nitinol zijn er twee mogelijke kristalroosters, die je martensiet en austeniet
noemt. In martensiet zitten de atomen dichter bij elkaar dan bij austeniet. Bij flink verwarmen
gaan de atomen in het austenietrooster zitten bij die temperatuur geef je de gewenste vorm.
Koel je het materiaal af, dan gaat het over naar het martensiet. Bij opwarming gaat het
materiaal terug naar de vorm die het bij hoge temperatuur heeft gekregen.
Scheikunde §14.2
Als in rubber een gat komt kan het soms zelf herstellen, de ionbinding zorgen voor het
zelfherstellend vermogen. De draden zijn polymeerketens en de zijgroepen bevatten
positieve ladingen, die bij elkaar worden gehouden door ‘vrije’ negatieve ladingen. Ook
kunnen bepaalde soorten rubber herstellen doordat er nieuwe atoombindingen en
waterstofbruggen worden gevormd bij een netwerkpolymeer met vrije reactieve groepen:
zuurgroepen en aminogroepen. Ook nadat er atoombindingen en waterstofbruggen zijn
gevormd, bevat het polymeer nog steeds vrije reactieve groepen en groepen die geen
waterstofbrug hebben gevormd. Beide groepen zorgen voor het herstellend vermogen van
deze rubbersoort.
Oleds maken gebruik van slimme polymeren die onder invloed van elektrische stroom
kunnen geleiden en van polymeren die onder invloed van stroom licht kunnen geven. Een
oled is opgebouwd uit drie lagen. De onderste laag is hier een metaalelektrode, de negatieve
pool en de bovenste laag is een transparante elektrode met daaraan vast een geleidend
polymeer (de positieve pool). Hiertussen bevindt zich een laag met lichtgevende
polymeren. Als er een spanningsbron wordt aangesloten, nemen deze polymeren aan de
onderkant elektronen uit het metaal op en er ontstaat een negatieve lading. Aan de
Scheikunde hoofdstuk 14
Scheikunde §14.1
De zonne-energie maakt alle leven op aarde mogelijk. De combinatie van extreme
omstandigheden op de zon kan op aarde niet worden gerealiseerd. Een kernfusiereactie
die wel op aarde kan verlopen is de reactie van deuterium met titrium. Deze fusiereactie
heeft een zeer hoge activeringsenergie, de temperatuur moet in de reactor heel hoog zijn.
Hierbij verliezen atomen hun elektronen en er ontstaat een mengsel van positief geladen
kernen en losse elektronen. Als er voldoende atomen zijn geïoniseerd veranderen de
eigenschappen van het gas en spreek je van een plasma. Dit geleidt elektrische stroom en
reageert op magneetvelden.
De standaardelektrodepotentiaal (redoxreacties) geeft informatie over de edelheid van
metalen. Hoe groter de potentiaal, des te edeler het metaal. Als een metaal minder edel is,
is het ook gevoeliger voor corrosie.
Mogelijkheden om metalen te beschermen tegen corrosie:
Afdekken met een verflaag
Afdekken met een laagje van een ander metaal
Poedercoaten: het te beschermen voorwerp wordt elektrisch geaard
De vrij bewegende valentie-elektronen zorgen dat metalen goede geleiders van elektriciteit
zijn, ze spelen ook een rol bij de geleiding van warmte in metalen. De aantrekkingskracht
tussen de geladen deeltjes, de metaalbinding, is heel sterk. De eigenschap ‘buigzaamheid’
is te verklaren op mesoniveau. Op mesoniveau vormen metalen kleine kristallen, deze
hebben een metaalrooster. Het metaalrooster van het ene kristal sluit echter niet precies aan
op het metaalrooster van een ander kristal. De negatief geladen valentie-elektronen
bewegen hier tussendoor en houden de metaalionen op de nieuwe plaats bij elkaar.
Legeringen zijn minder makkelijk te vervormen en beschadigen. Bij een legering is een deel
van de metaalatomen vervangen door andere atomen die iets groter of kleiner zijn. Op
mesoniveau gezien zorgen deze atomen voor verstoringen van het metaalrooster, ze
veroorzaken dus roosterfouten → verschuiven van de lagen in de metaalkristallen
moeilijker. Het kan ook zijn dat een metaal zal gaan barsten wanneer je het met een hamer
bewerkt, het is bros. Je kunt alleen de gewenste vorm krijgen door het te gieten in een vorm.
Sommige metalen zijn geheugenmetalen, deze metalen kan je een vorm geven, maar het
metaal onthoudt de vorm. Als het afkoelt, buigt hij vanzelf weer terug naar de oorspronkelijke
vorm. Voor nitinol zijn er twee mogelijke kristalroosters, die je martensiet en austeniet
noemt. In martensiet zitten de atomen dichter bij elkaar dan bij austeniet. Bij flink verwarmen
gaan de atomen in het austenietrooster zitten bij die temperatuur geef je de gewenste vorm.
Koel je het materiaal af, dan gaat het over naar het martensiet. Bij opwarming gaat het
materiaal terug naar de vorm die het bij hoge temperatuur heeft gekregen.
Scheikunde §14.2
Als in rubber een gat komt kan het soms zelf herstellen, de ionbinding zorgen voor het
zelfherstellend vermogen. De draden zijn polymeerketens en de zijgroepen bevatten
positieve ladingen, die bij elkaar worden gehouden door ‘vrije’ negatieve ladingen. Ook
kunnen bepaalde soorten rubber herstellen doordat er nieuwe atoombindingen en
waterstofbruggen worden gevormd bij een netwerkpolymeer met vrije reactieve groepen:
zuurgroepen en aminogroepen. Ook nadat er atoombindingen en waterstofbruggen zijn
gevormd, bevat het polymeer nog steeds vrije reactieve groepen en groepen die geen
waterstofbrug hebben gevormd. Beide groepen zorgen voor het herstellend vermogen van
deze rubbersoort.
Oleds maken gebruik van slimme polymeren die onder invloed van elektrische stroom
kunnen geleiden en van polymeren die onder invloed van stroom licht kunnen geven. Een
oled is opgebouwd uit drie lagen. De onderste laag is hier een metaalelektrode, de negatieve
pool en de bovenste laag is een transparante elektrode met daaraan vast een geleidend
polymeer (de positieve pool). Hiertussen bevindt zich een laag met lichtgevende
polymeren. Als er een spanningsbron wordt aangesloten, nemen deze polymeren aan de
onderkant elektronen uit het metaal op en er ontstaat een negatieve lading. Aan de
