Scheikunde
Hoofdstuk 12: Materialen
o §12.1: Van structuur naar eigenschappen
Eigenschappen van materialen:
- Chemisch
- Elektrisch
- Mechanisch
- Optisch & akoestisch
- Thermisch
Macroniveau: alle door de mens waarneembare eigenschappen van materialen
Microniveau: beschrijving op het niveau van molecuul, atoom & ionen
Mesoniveau: beschrijving van groepen deeltjes die samen een structuur vormen en niet met het
blote oog waarneembaar zijn
Materialen kunnen worden opgedeeld in vier hoofdgroepen:
- Metalen
- Keramiek
- Polymeren
- Composieten
Metalen:
- Macroniveau: hard, taai, vervormbaar, glanzend
- Microniveau: positief geladen atoomresten en vrije elektronen die door het metaalrooster
kunnen bewegen
- Mesoniveau: verschuivingen van rij in metaalrooster als er een kracht wordt uitgeoefend op
een metaal
Legering= mengsel van samengesmolten metalen
Keramiek:
(verandering op mesoniveau) door verhitting hebben deeltjes meer bewegingsvrijheid, daarom
kunnen deeltjes zich gunstiger ten opzichte van elkaar bewegen. Hierdoor wordt de onderlinge
bindingssterkte groter en verdwijnen de onderlinge afstanden, waardoor de materialen hard
worden en krimpen (macroniveau)
- Klei: klei bestaat uit plaatstructuren van SiO2- & aluminiumionen, waaraan zich negatief geladen
groepen bevinden. Als de klei nog nat is bevinden zich tussen deze kleiplaten watermoleculen &
metaalionen. Door het drogen van de klei, verdampt het water. Als het gebakken wordt zullen de
plaatjes naar elkaar toe bewegen en ionbindingen tussen de negatief geladen plaatsjes en positieve
metaalrestionen worden gevormd.
- Ionogeen keramiek: bestaat uit ionen dat een ionrooster vormt
, - Covalente keramiek: bestaat uit een atoomrooster: het kristalrooster wordt bij
elkaar gehouden door atoombindingen
Polymeren:
Hele lange moleculen die zijn opgebouwd uit monomeren die in een polymerisatiereactie aan
elkaar zijn gekoppeld. Deze polymeermoleculen hebben vaak sterke vanderwaalsbindingen,
waardoor polymeren altijd vast zijn bij kamertemperatuur
Polymerisatiegraad: gemiddelde aantal monomeermoleculen dat in een polymeermolecuul
is ingebouwd. Hoe langer de ketens hoe sterker de vanderwaalsbindingen en dus hoe harder
het materiaal.
Als de monomeren zijgroepen hebben kan het materiaal zachter worden doordat de
vanderwaalskrachten zwakker worden of juist harder worden doordat er waterstofbruggen
tussen de zijgroepen kunnen worden gevormd.
Een polymeer bevat meestal:
- Amorfe gebieden: de polymeermoleculen liggen langs elkaar
gekronkeld, waardoor de onderlinge afstand groter is en de
vanderwaalskrachten minder groot zijn → zacht
- Kristallijne gebieden: de polymeermoleculen liggen parallel langs
elkaar, waardoor de onderlinge afstand erg klein is en de
vanderwaalskrachten groot zijn → hard
Weekmakers: kleine moleculen die gemakkelijk tussen polymeermoleculen kunnen komen
waardoor de onderlinge afstand tussen de polymeermoleculen groter wordt en de
vanderwaalsbindingen zwakker worden → zacht
Thermoplasten: polymeren die een lineaire structuur hebben: losse polymeerketens. Bij
verhitting gaan de polymeermoleculen trillen waardoor de onderlinge afstand groter wordt &
de bindingssterkte afneemt en de polymeermoleculen langs elkaar kunnen schuiven →
smelten
Thermoharders: polymeren met een netwerkstructuur: tussen polymeerketens worden met
behulp van atoombindingen dwarsverbindingen aangebracht. Dit maakt het onmogelijk voor
de polymeerketen om bij verhitting langs elkaar te schuiven → kan niet smelten (Binas 67A-2-
II)
Composiet:
Materiaal dat bestaat uit twee bestandsdelen wat ervoor zorgt dat het betere eigenschappen
heeft van de afzonderlijke materialen
Hoofdstuk 12: Materialen
o §12.1: Van structuur naar eigenschappen
Eigenschappen van materialen:
- Chemisch
- Elektrisch
- Mechanisch
- Optisch & akoestisch
- Thermisch
Macroniveau: alle door de mens waarneembare eigenschappen van materialen
Microniveau: beschrijving op het niveau van molecuul, atoom & ionen
Mesoniveau: beschrijving van groepen deeltjes die samen een structuur vormen en niet met het
blote oog waarneembaar zijn
Materialen kunnen worden opgedeeld in vier hoofdgroepen:
- Metalen
- Keramiek
- Polymeren
- Composieten
Metalen:
- Macroniveau: hard, taai, vervormbaar, glanzend
- Microniveau: positief geladen atoomresten en vrije elektronen die door het metaalrooster
kunnen bewegen
- Mesoniveau: verschuivingen van rij in metaalrooster als er een kracht wordt uitgeoefend op
een metaal
Legering= mengsel van samengesmolten metalen
Keramiek:
(verandering op mesoniveau) door verhitting hebben deeltjes meer bewegingsvrijheid, daarom
kunnen deeltjes zich gunstiger ten opzichte van elkaar bewegen. Hierdoor wordt de onderlinge
bindingssterkte groter en verdwijnen de onderlinge afstanden, waardoor de materialen hard
worden en krimpen (macroniveau)
- Klei: klei bestaat uit plaatstructuren van SiO2- & aluminiumionen, waaraan zich negatief geladen
groepen bevinden. Als de klei nog nat is bevinden zich tussen deze kleiplaten watermoleculen &
metaalionen. Door het drogen van de klei, verdampt het water. Als het gebakken wordt zullen de
plaatjes naar elkaar toe bewegen en ionbindingen tussen de negatief geladen plaatsjes en positieve
metaalrestionen worden gevormd.
- Ionogeen keramiek: bestaat uit ionen dat een ionrooster vormt
, - Covalente keramiek: bestaat uit een atoomrooster: het kristalrooster wordt bij
elkaar gehouden door atoombindingen
Polymeren:
Hele lange moleculen die zijn opgebouwd uit monomeren die in een polymerisatiereactie aan
elkaar zijn gekoppeld. Deze polymeermoleculen hebben vaak sterke vanderwaalsbindingen,
waardoor polymeren altijd vast zijn bij kamertemperatuur
Polymerisatiegraad: gemiddelde aantal monomeermoleculen dat in een polymeermolecuul
is ingebouwd. Hoe langer de ketens hoe sterker de vanderwaalsbindingen en dus hoe harder
het materiaal.
Als de monomeren zijgroepen hebben kan het materiaal zachter worden doordat de
vanderwaalskrachten zwakker worden of juist harder worden doordat er waterstofbruggen
tussen de zijgroepen kunnen worden gevormd.
Een polymeer bevat meestal:
- Amorfe gebieden: de polymeermoleculen liggen langs elkaar
gekronkeld, waardoor de onderlinge afstand groter is en de
vanderwaalskrachten minder groot zijn → zacht
- Kristallijne gebieden: de polymeermoleculen liggen parallel langs
elkaar, waardoor de onderlinge afstand erg klein is en de
vanderwaalskrachten groot zijn → hard
Weekmakers: kleine moleculen die gemakkelijk tussen polymeermoleculen kunnen komen
waardoor de onderlinge afstand tussen de polymeermoleculen groter wordt en de
vanderwaalsbindingen zwakker worden → zacht
Thermoplasten: polymeren die een lineaire structuur hebben: losse polymeerketens. Bij
verhitting gaan de polymeermoleculen trillen waardoor de onderlinge afstand groter wordt &
de bindingssterkte afneemt en de polymeermoleculen langs elkaar kunnen schuiven →
smelten
Thermoharders: polymeren met een netwerkstructuur: tussen polymeerketens worden met
behulp van atoombindingen dwarsverbindingen aangebracht. Dit maakt het onmogelijk voor
de polymeerketen om bij verhitting langs elkaar te schuiven → kan niet smelten (Binas 67A-2-
II)
Composiet:
Materiaal dat bestaat uit twee bestandsdelen wat ervoor zorgt dat het betere eigenschappen
heeft van de afzonderlijke materialen
