General, Organic, and Biological Chemistry
p. 105-111, p. 384-392, p. 431-473, p. 496-499 en p. 563-571
3.4 Energie
Kinetische en potentiële energie
Energie wordt gedefinieerd als het vermogen om werk te verrichten. Energie kan worden geclassificeerd
als kinetische energie of potentiële energie. Kinetische energie is de energie van beweging (bijv. kauwen
op voedsel). Potentiële energie wordt bepaald door de positie van een object of door de chemische
samenstelling van een stof (= opgeslagen energie bijv. als het voedsel in lichaam zit).
Eenheden voor energie
De joule (J) is een kleine hoeveelheid energie, dus wetenschappers gebruiken vaak de kilojoule (kJ),
1000 joules. Om water te verwarmen voor een kopje thee, heb je ongeveer 75.000 J of 75 kJ warmte
nodig. Calorie (cal) is de hoeveelheid energie die nodig is om één gram water één graden Celsius
warmer te maken. Eén calorie wordt gedefinieerd als 4.184 Joule.
=> Eén kilocalorie (kcal) is gelijk aan 1000 calorieën en één kilojoule (kJ) is gelijk aan 1000 joules.
3.5 Energie en voeding
Koolhydraten zijn de primaire brandstof voor het lichaam, maar als de koolhydraatreserves uitgeput zijn,
worden vetten en eiwitten gebruikt voor energie. De voedingseenheid Calorie (Cal) is hetzelfde als 1000
cal of 1 kcal. De internationele eenheid kilojoule (kJ) komt steeds vaker voor.
=> 1 Cal = 1 kcal = 1000 cal
=> 1 Cal = 4.184 kJ = 4184 J
In het voedingslaboratorium worden
voedingsmiddelen verbrand in een
calorimeter om hun energiewaarde te
bepalen. Een voedselmonster wordt in
een stalen houder geplaatst, een
calorimeter gevuld met zuurstof. Een
afgemeten hoeveelheid water wordt
toegevoegd om het gebied rond de
verbrandingskamer te vullen. Het
voedselmonster wordt aangestoken,
waardoor warmte vrijkomt die de
temperatuur van het water verhoogt. Uit
de bekende massa van het voedsel en
water en de gemeten temperatuurstijging
wordt de energiewaarde voor het voedsel
berekend.
Energiewaarden voor voedsel
De energiewaarden voor voedsel zijn de kilocalorieën of kilojoules die worden verkregen door het
verbranden van 1 gram koolhydraten, vetten of eiwitten.
1
,9.6 Eigenschappen van oplossingen
De grootte en het aantal opgeloste deeltjes in verschillende soorten mengsels spelen een belangrijke rol
bij het bepalen van de eigenschappen van dat mengsel.
Oplossingen
Een oplossing is een homogeen mengsel (= homogene mengels zijn mengels waarin je de verschillende
bestanddelen niet kunt onderscheiden, zelfs niet onder een microscoop) van twee of meer moleculair
verdeelde stoffen, waarbij één van de stoffen – het ‘’oplosmiddel’’ – in veel grotere hoeveelheden
aanwezig is dan de andere – de ‘’opgeloste stoffen’’.
Wanneer je een oplossing, zoals zout water, waarneemt, kun je de opgeloste stof niet onderscheiden
van het oplosmiddel. De oplossing lijkt transparent, hoewel deze een kleur kan hebben. De deeltjes zijn
zo klein dat ze door een filter en een semi-permeabel membraan passen. Een semi-permeabel
membraan laat water en zeer kleine opgeloste deeltjes door, maar grotere moleculen en geladen
deeltjes niet.
Colloïden
De deeltjes in een colloïde zijn veel groter dan opgeloste deeltjes in een oplossing. Colloïdale moleculen
zijn grote moleculen, zoals eiwitten, groepen van moleculen of ionen. Colloïden, vergelijkbaar met
oplossingen, zijn homogene mengsels die niet scheiden of bezinken. Colloïdale deeltjes zijn klein genoeg
om door een filter te passen, maar te groot om door een semi-permeabel membraan te passen.
Suspensies
Suspensies zijn zijn heterogene mengsels
(= heterogene mengsels zijn mengels waarin je de
verschillende bestanddelen wel kunt zien, al heb je
daar soms een microscoop voor nodig) die erg
verschillen van oplossingen en colloïden. De deeltjes
van een suspensie zijn zo groot dat men ze vaak met
het blote oog kan zien. De deeltjes worden
opgevangen door een filter en ook door een semi-
permeabel membraan.
Het gewicht van de gesuspendeerde opgeloste
deeltjes zorgt ervoor dat ze na het mengen snel
bezinken. Als je modderig water roert, wordt het
gemengd maar het scheidt zich snel. De
gesuspendeerde deeltjes bezinken naar de bodem
en laten aan de bovenkant heldere vloeistof achter. Figuur 9.10 Eigenschappen van verschillende mengsels
(a) suspensies bezinken; (b) suspensies worden
gescheiden door een filter; (c) oplossingsdeeltjes gaan
door een semipermeabel membraan, maar colloïden
en suspensies niet.
2
, Tabel 9.12 Vergelijking van oplossingen, colloïden en suspensies
Type mengsel Type deeltje Bezinking Scheiding
Oplossing Kleine deeltjes zoals atomen, Deeltjes bezinken niet Deeltjes kunnen niet
ionen of kleine moleculen gescheiden worden door
filters of semipermeabele
membranen
Colloïde Grotere moleculen, groepen Deeltjes bezinken niet Deeltjes kunnen worden
van moleculen of ionen gescheiden door
semipermeabele
membranen maar niet
door filters
Suspensie Zeer grote moleculen die Deeltjes bezinken snel Deeltjes kunnen worden
zichtbaar kunnen zijn gescheiden door filters
Link naar gezondheid – Colloïden en oplossingen in het lichaam
In het lichaam worden colloïden behouden door semipermeabele membranen. De darmwand laat
bijvoorbeeld oplossingsdeeltjes naar de bloedsomloop passeren. De colloïden uit het voedsel zijn echter
te groot om door het membraan te gaan en ze blijven daarom in het darmkanaal. Spijsvertering breekt
grote colloïdale deeltjes, zoals zetmeel en eiwitten, af in kleinere deeltjes, zoals glucose en aminozuren
die door het darmmembraan kunnen gaan en de bloedsomloop kunnen binnendringen. Bepaalde
voedingsmiddelen, zoals zemelen, een vezel, kunnen niet worden afgebroken door het menselijke
spijsverteringsproces.
Omdat grote eiwitten, zoals enzymen, colloïden zijn, blijven ze in cellen. Veel van de stoffen die door
cellen moeten worden verkregen, zoals zuurstof, aminozuren, elektrolyten, glucose en mineralen,
kunnen echter door celmembranen gaan. Waterproducten, zoals ureum en koolstofdioxide, komen uit
de cel om te worden uitgescheiden.
Kookpuntsverhoging en vriespuntsdaling
Wanneer we een opgeloste stof aan water toevoegen, verandert dit de dampdruk (= ook wel
dampspanning), kookpunt en vriespunt van zuiver water. Daarom zal een waterige oplossing een hoger
kookpunt en een lager vriespunt hebben dan zuiver water. Deze typen veranderingen in fysieke
eigenschappen, bekend als colligatieve verschijnselen, zijn alleen afhankelijk van de concentratie van
opgeloste deeltjes in de oplossing.
Het kookpunt van een oplosmiddel wordt verhoogd wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof (= een
stof die niet snel verdampt) wordt toegevoegd. De dampspanning van een oplosmiddel moet de
atmosferische druk bereiken voordat deze begint te koken. Omdat de opgeloste stof de dampspanning
van het oplosmiddel verlaagt, is een temperatuur hoger dan het normale kookpunt van het zuivere
oplosmiddel nodig om de oplossing te laten koken.
Het vriespunt van een oplosmiddel wordt verlaagd wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof (= een stof
die niet snel verdampt) wordt toegevoegd. In dit geval voorkomen de opgeloste deeltjes de organisatie
van oplosmiddelmoleculen die nodig zijn om de vaste toestand te vormen. Aldus is een lagere
temperatuur vereist voordat de moleculen van het oplosmiddel voldoende georganiseerd kunnen
worden om te bevriezen.
3
p. 105-111, p. 384-392, p. 431-473, p. 496-499 en p. 563-571
3.4 Energie
Kinetische en potentiële energie
Energie wordt gedefinieerd als het vermogen om werk te verrichten. Energie kan worden geclassificeerd
als kinetische energie of potentiële energie. Kinetische energie is de energie van beweging (bijv. kauwen
op voedsel). Potentiële energie wordt bepaald door de positie van een object of door de chemische
samenstelling van een stof (= opgeslagen energie bijv. als het voedsel in lichaam zit).
Eenheden voor energie
De joule (J) is een kleine hoeveelheid energie, dus wetenschappers gebruiken vaak de kilojoule (kJ),
1000 joules. Om water te verwarmen voor een kopje thee, heb je ongeveer 75.000 J of 75 kJ warmte
nodig. Calorie (cal) is de hoeveelheid energie die nodig is om één gram water één graden Celsius
warmer te maken. Eén calorie wordt gedefinieerd als 4.184 Joule.
=> Eén kilocalorie (kcal) is gelijk aan 1000 calorieën en één kilojoule (kJ) is gelijk aan 1000 joules.
3.5 Energie en voeding
Koolhydraten zijn de primaire brandstof voor het lichaam, maar als de koolhydraatreserves uitgeput zijn,
worden vetten en eiwitten gebruikt voor energie. De voedingseenheid Calorie (Cal) is hetzelfde als 1000
cal of 1 kcal. De internationele eenheid kilojoule (kJ) komt steeds vaker voor.
=> 1 Cal = 1 kcal = 1000 cal
=> 1 Cal = 4.184 kJ = 4184 J
In het voedingslaboratorium worden
voedingsmiddelen verbrand in een
calorimeter om hun energiewaarde te
bepalen. Een voedselmonster wordt in
een stalen houder geplaatst, een
calorimeter gevuld met zuurstof. Een
afgemeten hoeveelheid water wordt
toegevoegd om het gebied rond de
verbrandingskamer te vullen. Het
voedselmonster wordt aangestoken,
waardoor warmte vrijkomt die de
temperatuur van het water verhoogt. Uit
de bekende massa van het voedsel en
water en de gemeten temperatuurstijging
wordt de energiewaarde voor het voedsel
berekend.
Energiewaarden voor voedsel
De energiewaarden voor voedsel zijn de kilocalorieën of kilojoules die worden verkregen door het
verbranden van 1 gram koolhydraten, vetten of eiwitten.
1
,9.6 Eigenschappen van oplossingen
De grootte en het aantal opgeloste deeltjes in verschillende soorten mengsels spelen een belangrijke rol
bij het bepalen van de eigenschappen van dat mengsel.
Oplossingen
Een oplossing is een homogeen mengsel (= homogene mengels zijn mengels waarin je de verschillende
bestanddelen niet kunt onderscheiden, zelfs niet onder een microscoop) van twee of meer moleculair
verdeelde stoffen, waarbij één van de stoffen – het ‘’oplosmiddel’’ – in veel grotere hoeveelheden
aanwezig is dan de andere – de ‘’opgeloste stoffen’’.
Wanneer je een oplossing, zoals zout water, waarneemt, kun je de opgeloste stof niet onderscheiden
van het oplosmiddel. De oplossing lijkt transparent, hoewel deze een kleur kan hebben. De deeltjes zijn
zo klein dat ze door een filter en een semi-permeabel membraan passen. Een semi-permeabel
membraan laat water en zeer kleine opgeloste deeltjes door, maar grotere moleculen en geladen
deeltjes niet.
Colloïden
De deeltjes in een colloïde zijn veel groter dan opgeloste deeltjes in een oplossing. Colloïdale moleculen
zijn grote moleculen, zoals eiwitten, groepen van moleculen of ionen. Colloïden, vergelijkbaar met
oplossingen, zijn homogene mengsels die niet scheiden of bezinken. Colloïdale deeltjes zijn klein genoeg
om door een filter te passen, maar te groot om door een semi-permeabel membraan te passen.
Suspensies
Suspensies zijn zijn heterogene mengsels
(= heterogene mengsels zijn mengels waarin je de
verschillende bestanddelen wel kunt zien, al heb je
daar soms een microscoop voor nodig) die erg
verschillen van oplossingen en colloïden. De deeltjes
van een suspensie zijn zo groot dat men ze vaak met
het blote oog kan zien. De deeltjes worden
opgevangen door een filter en ook door een semi-
permeabel membraan.
Het gewicht van de gesuspendeerde opgeloste
deeltjes zorgt ervoor dat ze na het mengen snel
bezinken. Als je modderig water roert, wordt het
gemengd maar het scheidt zich snel. De
gesuspendeerde deeltjes bezinken naar de bodem
en laten aan de bovenkant heldere vloeistof achter. Figuur 9.10 Eigenschappen van verschillende mengsels
(a) suspensies bezinken; (b) suspensies worden
gescheiden door een filter; (c) oplossingsdeeltjes gaan
door een semipermeabel membraan, maar colloïden
en suspensies niet.
2
, Tabel 9.12 Vergelijking van oplossingen, colloïden en suspensies
Type mengsel Type deeltje Bezinking Scheiding
Oplossing Kleine deeltjes zoals atomen, Deeltjes bezinken niet Deeltjes kunnen niet
ionen of kleine moleculen gescheiden worden door
filters of semipermeabele
membranen
Colloïde Grotere moleculen, groepen Deeltjes bezinken niet Deeltjes kunnen worden
van moleculen of ionen gescheiden door
semipermeabele
membranen maar niet
door filters
Suspensie Zeer grote moleculen die Deeltjes bezinken snel Deeltjes kunnen worden
zichtbaar kunnen zijn gescheiden door filters
Link naar gezondheid – Colloïden en oplossingen in het lichaam
In het lichaam worden colloïden behouden door semipermeabele membranen. De darmwand laat
bijvoorbeeld oplossingsdeeltjes naar de bloedsomloop passeren. De colloïden uit het voedsel zijn echter
te groot om door het membraan te gaan en ze blijven daarom in het darmkanaal. Spijsvertering breekt
grote colloïdale deeltjes, zoals zetmeel en eiwitten, af in kleinere deeltjes, zoals glucose en aminozuren
die door het darmmembraan kunnen gaan en de bloedsomloop kunnen binnendringen. Bepaalde
voedingsmiddelen, zoals zemelen, een vezel, kunnen niet worden afgebroken door het menselijke
spijsverteringsproces.
Omdat grote eiwitten, zoals enzymen, colloïden zijn, blijven ze in cellen. Veel van de stoffen die door
cellen moeten worden verkregen, zoals zuurstof, aminozuren, elektrolyten, glucose en mineralen,
kunnen echter door celmembranen gaan. Waterproducten, zoals ureum en koolstofdioxide, komen uit
de cel om te worden uitgescheiden.
Kookpuntsverhoging en vriespuntsdaling
Wanneer we een opgeloste stof aan water toevoegen, verandert dit de dampdruk (= ook wel
dampspanning), kookpunt en vriespunt van zuiver water. Daarom zal een waterige oplossing een hoger
kookpunt en een lager vriespunt hebben dan zuiver water. Deze typen veranderingen in fysieke
eigenschappen, bekend als colligatieve verschijnselen, zijn alleen afhankelijk van de concentratie van
opgeloste deeltjes in de oplossing.
Het kookpunt van een oplosmiddel wordt verhoogd wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof (= een
stof die niet snel verdampt) wordt toegevoegd. De dampspanning van een oplosmiddel moet de
atmosferische druk bereiken voordat deze begint te koken. Omdat de opgeloste stof de dampspanning
van het oplosmiddel verlaagt, is een temperatuur hoger dan het normale kookpunt van het zuivere
oplosmiddel nodig om de oplossing te laten koken.
Het vriespunt van een oplosmiddel wordt verlaagd wanneer een niet-vluchtige opgeloste stof (= een stof
die niet snel verdampt) wordt toegevoegd. In dit geval voorkomen de opgeloste deeltjes de organisatie
van oplosmiddelmoleculen die nodig zijn om de vaste toestand te vormen. Aldus is een lagere
temperatuur vereist voordat de moleculen van het oplosmiddel voldoende georganiseerd kunnen
worden om te bevriezen.
3
