SCHEIKUNDE H12 MATERIALEN
12.1 VAN STRUCTUUR NAAR EIGENSCHAPPEN
MATERIAALEIGENSCHAPPEN:
- Chemisch
- Elektrisch
- Mechanisch
- Optisch en akoestisch
- Thermisch
MICRO-, MACRO- EN MESONIVEAU:
- Macroniveau = waarneembare en meetbare kenmerken/ eigenschappen stoffen en materialen
- Microniveau = niveau atomen, ionen en moleculen. Speelt grote rol bij verklaren/ voorspellen
eigenschappen materialen
- Mesoniveau = manier waarop deeltjes op microniveau zijn geordend tot grotere structuren
MATERIAALKUNDE:
Geen materiaal met gewenste eigenschappen materiaal ontwikkelen.
Vier hoofdgroepen materialen:
1. Metalen:
Opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen die vrij door
metaalrooster kunnen bewegen. Tegengesteld geladen deeltjes trekken
elkaar aan vormen metaalbinding.
Andere soorten atomen in metaalrooster andere materiaaleigenschappen
2. Keramiek:
= alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Verandert
niets aan microstructuur, wel op mesoniveau eigenschappen veranderen.
- Natuurlijke klei:
Natte klei SiO2- en
aluminium ionen waaraan
zich negatief geladen groepen
bevinden. Daar tussen
watermoleculen en
metaalionen. Drogen
water verdampt niet
vervormbaar, afstand kleine
blaadjes blijft gelijk. Bakken
plaatjes naar elkaar toe
sterke ion binding tussen
negatieve plaatjes en positieve metaalionen hard
- Moderne keramiek:
o Ionogeen keramiek bestaat uit en vormt ionrooster
, o Covalente keramiek kristalrooster wordt bij elkaar gehouden door atoom
bindingen (covalente bindingen), heet ook wel atoom rooster
3. Polymeren:
Polymeer is gemaakt uit kleinere delen; monomeren. Aan elkaar gekoppeld tijdens
polymerisatiereactie. Polymeer moleculen kunnen onderling sterke vanderwaalsbindingen vormen:
vast bij kamertemperatuur.
Polymerisatiegraad = de hoeveelheid monomeermoleculen die per polymeermolecuul aan elkaar is
gekoppeld.
Zijketens zorgen ervoor dat polymeermoleculen verder van elkaar afliggen vanderwaalskrachten
zwakker materiaal zachter. OH-groepen zorgen voor waterstofbruggen materiaal sterker & kan
water binden.
Amorfe toestand alle polymeermoleculen liggen door elkaar. Onderlinge afstand groot
vanderwaalskracht niet zo groot materiaal zacht & bij lage temperatuur vloeibaar. (gekookte
spaghetti)
Kristallijne toestand parallel naast elkaar. Onderlinge afstand klein vanderwaalskracht groter
dan bij amorf. Meestal amorfe en kristallijne gebieden in polymeer. (ongekookte spaghetti)
- Weekmakers:
Grote vanderwaalsbinding tussen polymeermoleculen door hoge molecuulmassa (vooral
kristallijne gebieden) hard materiaal en niet vervormbaar. Vanderwaalsbindingen tussen
polymeermoleculen verzwakken door toevoegen weekmakers (= klein molecuul die tussen
polymeermoleculen nestelt afstand tussen polymeermoleculen groter
vanderwaalsbinding kleiner materiaal wordt zacht en buigbaarder.
- Thermoplasten en thermoharders:
Bij verwarming polymeer trillen polymeermoleculen harder afstand wordt groter
bindingssterkte neemt af moleculen kunnen langs elkaar heen schuiven. Thermoplast =
plastic dat kan smelten, voorwaarde is dat het materiaal uit losse polymeerketens ontstaat
(lineaire structuur)
Polymeren met crosslinks (= dwarsverbinding tussen lange polymeerketens) kunnen niet
smelten; polymeermoleculen kunnen niet langs elkaar bewegen = thermoharders.
4. Composieten
= materiaal dat bestaat uit twee of meer bestandsdelen. Combineert gunstige eigenschappen
nieuw materiaal met betere eigenschappen dan afzonderlijke materialen.
12.2 ADDITIEPOLYMEREN
ADDITIEPOLYMERISATIE:
Radicaal = reactief deeltje met ongepaard elektron. Kunnen dubbele binding etheen verbreken waardoor
nieuw radicaal ontstaat. Ontstane radicaal doet weer hetzelfde etc etc. Proces herhaalt zich heel vaak lange
polymeermoleculen. Additiereactie stopt als alle monomeermoleculen op zijn en twee uiteinden elkaar vinden
in terminatiereactie. Bij additiepolymerisatie verdwijnt dus steeds dubbele binding.
12.1 VAN STRUCTUUR NAAR EIGENSCHAPPEN
MATERIAALEIGENSCHAPPEN:
- Chemisch
- Elektrisch
- Mechanisch
- Optisch en akoestisch
- Thermisch
MICRO-, MACRO- EN MESONIVEAU:
- Macroniveau = waarneembare en meetbare kenmerken/ eigenschappen stoffen en materialen
- Microniveau = niveau atomen, ionen en moleculen. Speelt grote rol bij verklaren/ voorspellen
eigenschappen materialen
- Mesoniveau = manier waarop deeltjes op microniveau zijn geordend tot grotere structuren
MATERIAALKUNDE:
Geen materiaal met gewenste eigenschappen materiaal ontwikkelen.
Vier hoofdgroepen materialen:
1. Metalen:
Opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen die vrij door
metaalrooster kunnen bewegen. Tegengesteld geladen deeltjes trekken
elkaar aan vormen metaalbinding.
Andere soorten atomen in metaalrooster andere materiaaleigenschappen
2. Keramiek:
= alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Verandert
niets aan microstructuur, wel op mesoniveau eigenschappen veranderen.
- Natuurlijke klei:
Natte klei SiO2- en
aluminium ionen waaraan
zich negatief geladen groepen
bevinden. Daar tussen
watermoleculen en
metaalionen. Drogen
water verdampt niet
vervormbaar, afstand kleine
blaadjes blijft gelijk. Bakken
plaatjes naar elkaar toe
sterke ion binding tussen
negatieve plaatjes en positieve metaalionen hard
- Moderne keramiek:
o Ionogeen keramiek bestaat uit en vormt ionrooster
, o Covalente keramiek kristalrooster wordt bij elkaar gehouden door atoom
bindingen (covalente bindingen), heet ook wel atoom rooster
3. Polymeren:
Polymeer is gemaakt uit kleinere delen; monomeren. Aan elkaar gekoppeld tijdens
polymerisatiereactie. Polymeer moleculen kunnen onderling sterke vanderwaalsbindingen vormen:
vast bij kamertemperatuur.
Polymerisatiegraad = de hoeveelheid monomeermoleculen die per polymeermolecuul aan elkaar is
gekoppeld.
Zijketens zorgen ervoor dat polymeermoleculen verder van elkaar afliggen vanderwaalskrachten
zwakker materiaal zachter. OH-groepen zorgen voor waterstofbruggen materiaal sterker & kan
water binden.
Amorfe toestand alle polymeermoleculen liggen door elkaar. Onderlinge afstand groot
vanderwaalskracht niet zo groot materiaal zacht & bij lage temperatuur vloeibaar. (gekookte
spaghetti)
Kristallijne toestand parallel naast elkaar. Onderlinge afstand klein vanderwaalskracht groter
dan bij amorf. Meestal amorfe en kristallijne gebieden in polymeer. (ongekookte spaghetti)
- Weekmakers:
Grote vanderwaalsbinding tussen polymeermoleculen door hoge molecuulmassa (vooral
kristallijne gebieden) hard materiaal en niet vervormbaar. Vanderwaalsbindingen tussen
polymeermoleculen verzwakken door toevoegen weekmakers (= klein molecuul die tussen
polymeermoleculen nestelt afstand tussen polymeermoleculen groter
vanderwaalsbinding kleiner materiaal wordt zacht en buigbaarder.
- Thermoplasten en thermoharders:
Bij verwarming polymeer trillen polymeermoleculen harder afstand wordt groter
bindingssterkte neemt af moleculen kunnen langs elkaar heen schuiven. Thermoplast =
plastic dat kan smelten, voorwaarde is dat het materiaal uit losse polymeerketens ontstaat
(lineaire structuur)
Polymeren met crosslinks (= dwarsverbinding tussen lange polymeerketens) kunnen niet
smelten; polymeermoleculen kunnen niet langs elkaar bewegen = thermoharders.
4. Composieten
= materiaal dat bestaat uit twee of meer bestandsdelen. Combineert gunstige eigenschappen
nieuw materiaal met betere eigenschappen dan afzonderlijke materialen.
12.2 ADDITIEPOLYMEREN
ADDITIEPOLYMERISATIE:
Radicaal = reactief deeltje met ongepaard elektron. Kunnen dubbele binding etheen verbreken waardoor
nieuw radicaal ontstaat. Ontstane radicaal doet weer hetzelfde etc etc. Proces herhaalt zich heel vaak lange
polymeermoleculen. Additiereactie stopt als alle monomeermoleculen op zijn en twee uiteinden elkaar vinden
in terminatiereactie. Bij additiepolymerisatie verdwijnt dus steeds dubbele binding.
