Scheikunde hoofdstuk 11 t/m 14
H11 Materialen
§11.1 Eigenschappen van materialen
Macro, micro en mesoniveau
● Macro: door de mens waarneembare kenmerken en meetbare eigenschappen (bijv. kleur)
● Micro: macroscopische kenmerken en eigenschappen op het niveau atomen, ionen en
moleculen
● Meso: structuurniveau (bijv. metaalrooster, polymeervezels)
De eigenschap van materialen (macro) verklaar je op grond van de structuur (meso- of micro)
Mechanische eigenschappen van materialen kunnen worden gemeten met een trekbank.
● Treksterkte: Binas 10b
Macromoleculaire materialen (hele grote moleculen) zijn vaak polymeren, bestaande uit monomeren.
Ze worden ingedeeld op thermisch gedrag. (Binas 67A2).
1. Thermoplast (bij elkaar gehouden door vanderwaalskrachten)
2. Thermoharder (bij elkaar gehouden door dwarsverbindingen)
3. Elastomeer (bij elkaar gehouden door dwarsverbindingen)
Meso-structuren: amorf (vormloos) of kristallijn (polymeerketens parallel gerangschikt)
● Amorf is minder sterk; minder vanderwaalsbindingen
Weekmakers (kleine moleculen) worden gebruikt om moleculair materiaal te verzwakken. Ze
komen tussen de polymeerketens en verzwakken de vanderwaalsbindingen.
§11. 2 Metalen en keramiek
Legeringen leveren vaak nieuwe materialen op met andere eigenschappen.
Keramiek bestaat uit minimaal 2 niet-metallische elementen of minimaal 1 metallisch en 1
niet-metallisch element. Verhitting kan ionogene of covalente bindingen opleveren.
Klassiek keramiek wordt gemaakt uit klei, bevat water en is goed vormbaar (verhitten op 900oC).
Technische keramiek mag niet uitzetten en moet een hoge temperatuur kunnen doorstaan
1. Ionogenisch keramiek (voornamelijk ionroosters)
2. Covalente keramiek (voornamelijk atoomroosters)
§11. 3 Additiepolymeren
Additiepolymeren kunnen radicalen vormen (initiatie, propagatie, terminatie) door een
repeterende eenheid afkomstig van monomeren. Het aantal monomeren is de
polymerisatiegraad. De meeste additiepolymerisaties gaan volgens de koppstaartaddities en
ketengroei.
Bij monomeren met twee dubbele bindingen kan 1,4 of 1,2-additie plaatsvinden.
Een elastomeer (rubber) is een polymeer met elastistische eigenschappen (macro).
Door het kleine aantal covalente dwarsverbindingen in een elastomeer, keert het polymeer na
uitrekken weer terug in de oude stand (micro).
, Natuurlijk rubber (latex) is afkomstig van rubberbomen. Na verhitting met zwavel wordt de latex
stevig en elastisch (macro): vulkanisatieproces. Er ontstaan hierbij veel dwarsverbindingen (micro)
waardoor er een netwerkpolymeer ontstaat.
Copolymeren zijn polymeren die uit meer dan één soort monomeer bestaan. (Binas 66F) Wanneer
de concentratie van het ene monomeer hoger is, zal deze meer worden ingebouwd.
§11.4 Condensatiepolymeren
Bij condensatiepolymerisatie wordt per koppeling tussen twee monomeren een molecuul
afgesplitst (meestal water). De monomeren hebben twee reactieve kanten, wat leidt tot stapgroei.
● Polyamides, polyesters, polycarbonaten, polyurethanen
● Een polyamide (bijv. nylon) bestaat uit een diamine en een dizuur, die gekoppeld zijn met
een amidebinding. Er ontstaan hierbij altijd alternerende polymeren: 〜A-B-A-B-A-B〜
● Polyesters (bijv. PET) bestaat uit diolen en dizuren, die gekoppeld zijn met esterbindingen.
Sommige polyesters kunnen zijketens aangaan, zoals glycerol.
○ Glycerol kan aan drie kanten reageren met een zuurgroep, want het is een triol.
§11.5 Nieuwe materiaaleigenschappen
Een composiet is een mengsel van materialen, die meestal sterker is dan de afzonderlijke materialen.
Vezels zijn lange kristallijne polymeerketens met veel vanderwaalsbindingen.
Sterke vezels bestaan vaak uit hele lange moleculen (micro) die netjes naast elkaar geordend zijn
(meso). De vanderwaalsbindingen kunnen zo zelfs sterker worden dan de atoombindingen. Als er ook
nog waterstofbruggen worden gevormd tussen de ketens krijg je supersterke vezels (kevlar).
● Een stof die makkelijk water aantrekt noemen we hygroscopisch.
● Composieten gemaakt van supersterke vezels leveren materialen voor extreme toepassingen.
Nanodeeltjes hebben door hun kleine afmetingen (meso) vaak bijzondere eigenschappen (macro).
H12 Analytische chemie
§12.1 Analyse
Bij kwalitatief onderzoek wordt er gekeken naar welke stoffen er in een monster zitten. Bij
kwantitatief onderzoek wordt de exacte hoeveelheid van een stof bepaald. Scheidingsmethoden
berusten op een verschil in stofeigenschappen.
Een reagens toont een stof aan dmv een specifieke zichtbare reactie.
§12.2 Chromatografie
Door middel van chromatografie kunnen kleurstoffen gescheiden worden.
Er zijn twee fasen in chromatografie: de bewegende fase (mobiele fase) die
componenten uit het monster meevoert en de stilstaande fase (stationaire
fase) die de componenten vertraagt.
● Mobiele fase
H11 Materialen
§11.1 Eigenschappen van materialen
Macro, micro en mesoniveau
● Macro: door de mens waarneembare kenmerken en meetbare eigenschappen (bijv. kleur)
● Micro: macroscopische kenmerken en eigenschappen op het niveau atomen, ionen en
moleculen
● Meso: structuurniveau (bijv. metaalrooster, polymeervezels)
De eigenschap van materialen (macro) verklaar je op grond van de structuur (meso- of micro)
Mechanische eigenschappen van materialen kunnen worden gemeten met een trekbank.
● Treksterkte: Binas 10b
Macromoleculaire materialen (hele grote moleculen) zijn vaak polymeren, bestaande uit monomeren.
Ze worden ingedeeld op thermisch gedrag. (Binas 67A2).
1. Thermoplast (bij elkaar gehouden door vanderwaalskrachten)
2. Thermoharder (bij elkaar gehouden door dwarsverbindingen)
3. Elastomeer (bij elkaar gehouden door dwarsverbindingen)
Meso-structuren: amorf (vormloos) of kristallijn (polymeerketens parallel gerangschikt)
● Amorf is minder sterk; minder vanderwaalsbindingen
Weekmakers (kleine moleculen) worden gebruikt om moleculair materiaal te verzwakken. Ze
komen tussen de polymeerketens en verzwakken de vanderwaalsbindingen.
§11. 2 Metalen en keramiek
Legeringen leveren vaak nieuwe materialen op met andere eigenschappen.
Keramiek bestaat uit minimaal 2 niet-metallische elementen of minimaal 1 metallisch en 1
niet-metallisch element. Verhitting kan ionogene of covalente bindingen opleveren.
Klassiek keramiek wordt gemaakt uit klei, bevat water en is goed vormbaar (verhitten op 900oC).
Technische keramiek mag niet uitzetten en moet een hoge temperatuur kunnen doorstaan
1. Ionogenisch keramiek (voornamelijk ionroosters)
2. Covalente keramiek (voornamelijk atoomroosters)
§11. 3 Additiepolymeren
Additiepolymeren kunnen radicalen vormen (initiatie, propagatie, terminatie) door een
repeterende eenheid afkomstig van monomeren. Het aantal monomeren is de
polymerisatiegraad. De meeste additiepolymerisaties gaan volgens de koppstaartaddities en
ketengroei.
Bij monomeren met twee dubbele bindingen kan 1,4 of 1,2-additie plaatsvinden.
Een elastomeer (rubber) is een polymeer met elastistische eigenschappen (macro).
Door het kleine aantal covalente dwarsverbindingen in een elastomeer, keert het polymeer na
uitrekken weer terug in de oude stand (micro).
, Natuurlijk rubber (latex) is afkomstig van rubberbomen. Na verhitting met zwavel wordt de latex
stevig en elastisch (macro): vulkanisatieproces. Er ontstaan hierbij veel dwarsverbindingen (micro)
waardoor er een netwerkpolymeer ontstaat.
Copolymeren zijn polymeren die uit meer dan één soort monomeer bestaan. (Binas 66F) Wanneer
de concentratie van het ene monomeer hoger is, zal deze meer worden ingebouwd.
§11.4 Condensatiepolymeren
Bij condensatiepolymerisatie wordt per koppeling tussen twee monomeren een molecuul
afgesplitst (meestal water). De monomeren hebben twee reactieve kanten, wat leidt tot stapgroei.
● Polyamides, polyesters, polycarbonaten, polyurethanen
● Een polyamide (bijv. nylon) bestaat uit een diamine en een dizuur, die gekoppeld zijn met
een amidebinding. Er ontstaan hierbij altijd alternerende polymeren: 〜A-B-A-B-A-B〜
● Polyesters (bijv. PET) bestaat uit diolen en dizuren, die gekoppeld zijn met esterbindingen.
Sommige polyesters kunnen zijketens aangaan, zoals glycerol.
○ Glycerol kan aan drie kanten reageren met een zuurgroep, want het is een triol.
§11.5 Nieuwe materiaaleigenschappen
Een composiet is een mengsel van materialen, die meestal sterker is dan de afzonderlijke materialen.
Vezels zijn lange kristallijne polymeerketens met veel vanderwaalsbindingen.
Sterke vezels bestaan vaak uit hele lange moleculen (micro) die netjes naast elkaar geordend zijn
(meso). De vanderwaalsbindingen kunnen zo zelfs sterker worden dan de atoombindingen. Als er ook
nog waterstofbruggen worden gevormd tussen de ketens krijg je supersterke vezels (kevlar).
● Een stof die makkelijk water aantrekt noemen we hygroscopisch.
● Composieten gemaakt van supersterke vezels leveren materialen voor extreme toepassingen.
Nanodeeltjes hebben door hun kleine afmetingen (meso) vaak bijzondere eigenschappen (macro).
H12 Analytische chemie
§12.1 Analyse
Bij kwalitatief onderzoek wordt er gekeken naar welke stoffen er in een monster zitten. Bij
kwantitatief onderzoek wordt de exacte hoeveelheid van een stof bepaald. Scheidingsmethoden
berusten op een verschil in stofeigenschappen.
Een reagens toont een stof aan dmv een specifieke zichtbare reactie.
§12.2 Chromatografie
Door middel van chromatografie kunnen kleurstoffen gescheiden worden.
Er zijn twee fasen in chromatografie: de bewegende fase (mobiele fase) die
componenten uit het monster meevoert en de stilstaande fase (stationaire
fase) die de componenten vertraagt.
● Mobiele fase
