MATERIALISEREN
LES 1: MATERIAALGROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN
1.1 3+1 GROEPEN
Materialen zijn opgedeeld in volgende 3+1 groepen, waarbij de composieten een
samenstelling kunnen zijn van 2/+ van de 3 groepen.
- Opdeling gebeurt volgens de eigenschappen van de materialen
- Er bestaan uitzonderingen
1.2 MATERIAALEIGENSCHAPPEN
- Fysische
- Chemische
- Thermisch
- Elektrisch
- Mechanisch/structureel
- Optisch
- Akoestisch:
§ In hoeverre is uw materiaal in staat om luchtgeluid te absorberen.
(Absorberen = het reduceren van het energieniveau in een ruimte)
→ Door geluidsgolven in gaatjes te laten gaan. Binnen in de geluidsgaatjes kan die
geluidsgolf trillen over en weer en doordat te doen verliest die elke keer energie en
uw geluidsniveau wordt gedempt
§ In hoeverre is uw materiaal in staat om geluidsgolven te isoleren.
(Isoleren = Het reduceren van het energieniveau tussen ruimtes)
Materialen die zwaar zijn, presteren akoestisch qua isolatie beter dan lichte
materialen omdat het moeilijker voor een geluidsgolf is om iets zwaar te laten trillen
t.o.v. iets licht te laten trillen.
- Milieu impact/duurzaamheid
- Kosten & beschikbaarheid
1.3 OORSPRONG MATERIAALGROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN:
Drie belangrijke aspecten die bepalen of een materiaal in een groep terecht komt.
- Welke atomen?
- Welke bindingen?
- Hoe ordelijk zijn de atomen?
1
,ATOMEN:
Twee soorten kerndeeltjes:
- Protonen
- Neutronen
De netto lading van een atoom wordt bepaald door
- Aantal protonen in de kern
- Aantal elektronen in de elektronenwolk
De kerndeeltjes hebben allebei een massa maar de elektronen niet
Het massa getal is het aantal kerndeeltjes dus som protonen en neutronen
Atoomnummer
= aantal protonen en komt overeen met het aantal elektronen
Isotopen
= Atomen van hetzelfde element met eenzelfde aantal protonen maar verschillend
aantal neutronen
Atomen → Ionen
Tot nu toe enkel gezien dat atoom neutraal is aangezien er evenveel elektronen als protonen zijn. Dit
hoeft niet altijd: als er een + of – lading is, dan spreken we van ionen.
Anion
= meer elektronen dan positieve deeltjes in je kern
= negatief geladen ion
Cation
= minder elektronen dan positieve deeltjes in je kern
= positief geladen ion
Metalen geven aanleiding tot vorming van cationen want spelen makkelijk een elektron kwijt.
Niet-metalen trekken gemakkelijk elektronen aan geven aanleiding tot vorming van anionen.
2
, Cation Anion
Lading Positief + Negatief –
Elektrode aangetrokken tot Catode (-) Anode (+)
Gevormd door Metalen Niet-metalen
Voorbeelden Natrium (Na+), ijzer (Fe2+), Chloor (Cl-), bromide (Br-),
ammoniak (NH4+) sulfaat (SO42-)
Schillen:
Elk atoom kent zijn eigen schillen waarbij die gevuld zijn met een bepaald aantal 1 K 2 2
elektronen 2 L 8 2 6
3 M 18 2 6 10
De opdeling is als volgt, waarbij de derde kolom het totaal aantal elektronen bevat 4 N 32 2 6 10 14
5 O 32 2 6 10 14
De valentie-elektronen 6 P 18 2 6 10
- Bepalen of een atoom makkelijk binden kan aangaan met een andere 7 Q 8 2 6
atoom en hoeveel 8 R 2 2
- Zijn de elektronen die zich op de buitenste schil bevinden van een atoom
- Deze kan er maximum 8 bezitten.
Weergeven via:
- Elektronenconfiguratie (met evt voorgaande schillen)
- Lewis-structuur
3
, WELKE ATOMEN?
Over welke atomen het gaat kunnen we meestal terugvinden op het periodiek systeem/Tabel van
Mendeljev.
- Meest bekende atomen staan erop samen met hun eigenschappen
- Periode (rij) van links naar rechts
§ Atoomnummer neemt toe
§ Atoomgrootte neemt af
o Atoomgrootte = de omvang van uw kern + de schillen daarrond
o Hoe komt dat de diameter van een atoom afneemt als je meer naar rechts
gaat terwijl je wel meer deeltjes hebt in de kern?
Omdat je meer kerndeeltjes hebt die dat alle elektronen dichter naar de kern
kunnen trekken
o Dus: meer protonen → meer positieve lading → elektronenwolk wordt
dichter naar de kern toe getrokken → atoom kleinere diameter
§ Elektronegativiteit neemt toe
(= De neiging van elementen om elektronen aan te trekken en hangt samen met het
positieve van de kern)
§ Metalen en gelijkenden links, niet metalen rechts (UITZONDERING H)
- Kolom/groep van boven naar onder
§ Atoomnummer neemt toe (rechts meer kerndeeltjes)
§ Atoomgrootte neemt toe (+ schillen)
§ Chemische eigenschappen zijn vergelijkbaar → dezelfde # valentie-elektronen
§ # valentie-elektronen kan je zien adhv in welke groep je element zit
→ uitzondering bij overgangsmaterialen & edelgassen hebben er 8, buiten helium (2)
4
LES 1: MATERIAALGROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN
1.1 3+1 GROEPEN
Materialen zijn opgedeeld in volgende 3+1 groepen, waarbij de composieten een
samenstelling kunnen zijn van 2/+ van de 3 groepen.
- Opdeling gebeurt volgens de eigenschappen van de materialen
- Er bestaan uitzonderingen
1.2 MATERIAALEIGENSCHAPPEN
- Fysische
- Chemische
- Thermisch
- Elektrisch
- Mechanisch/structureel
- Optisch
- Akoestisch:
§ In hoeverre is uw materiaal in staat om luchtgeluid te absorberen.
(Absorberen = het reduceren van het energieniveau in een ruimte)
→ Door geluidsgolven in gaatjes te laten gaan. Binnen in de geluidsgaatjes kan die
geluidsgolf trillen over en weer en doordat te doen verliest die elke keer energie en
uw geluidsniveau wordt gedempt
§ In hoeverre is uw materiaal in staat om geluidsgolven te isoleren.
(Isoleren = Het reduceren van het energieniveau tussen ruimtes)
Materialen die zwaar zijn, presteren akoestisch qua isolatie beter dan lichte
materialen omdat het moeilijker voor een geluidsgolf is om iets zwaar te laten trillen
t.o.v. iets licht te laten trillen.
- Milieu impact/duurzaamheid
- Kosten & beschikbaarheid
1.3 OORSPRONG MATERIAALGROEPEN EN HUN EIGENSCHAPPEN:
Drie belangrijke aspecten die bepalen of een materiaal in een groep terecht komt.
- Welke atomen?
- Welke bindingen?
- Hoe ordelijk zijn de atomen?
1
,ATOMEN:
Twee soorten kerndeeltjes:
- Protonen
- Neutronen
De netto lading van een atoom wordt bepaald door
- Aantal protonen in de kern
- Aantal elektronen in de elektronenwolk
De kerndeeltjes hebben allebei een massa maar de elektronen niet
Het massa getal is het aantal kerndeeltjes dus som protonen en neutronen
Atoomnummer
= aantal protonen en komt overeen met het aantal elektronen
Isotopen
= Atomen van hetzelfde element met eenzelfde aantal protonen maar verschillend
aantal neutronen
Atomen → Ionen
Tot nu toe enkel gezien dat atoom neutraal is aangezien er evenveel elektronen als protonen zijn. Dit
hoeft niet altijd: als er een + of – lading is, dan spreken we van ionen.
Anion
= meer elektronen dan positieve deeltjes in je kern
= negatief geladen ion
Cation
= minder elektronen dan positieve deeltjes in je kern
= positief geladen ion
Metalen geven aanleiding tot vorming van cationen want spelen makkelijk een elektron kwijt.
Niet-metalen trekken gemakkelijk elektronen aan geven aanleiding tot vorming van anionen.
2
, Cation Anion
Lading Positief + Negatief –
Elektrode aangetrokken tot Catode (-) Anode (+)
Gevormd door Metalen Niet-metalen
Voorbeelden Natrium (Na+), ijzer (Fe2+), Chloor (Cl-), bromide (Br-),
ammoniak (NH4+) sulfaat (SO42-)
Schillen:
Elk atoom kent zijn eigen schillen waarbij die gevuld zijn met een bepaald aantal 1 K 2 2
elektronen 2 L 8 2 6
3 M 18 2 6 10
De opdeling is als volgt, waarbij de derde kolom het totaal aantal elektronen bevat 4 N 32 2 6 10 14
5 O 32 2 6 10 14
De valentie-elektronen 6 P 18 2 6 10
- Bepalen of een atoom makkelijk binden kan aangaan met een andere 7 Q 8 2 6
atoom en hoeveel 8 R 2 2
- Zijn de elektronen die zich op de buitenste schil bevinden van een atoom
- Deze kan er maximum 8 bezitten.
Weergeven via:
- Elektronenconfiguratie (met evt voorgaande schillen)
- Lewis-structuur
3
, WELKE ATOMEN?
Over welke atomen het gaat kunnen we meestal terugvinden op het periodiek systeem/Tabel van
Mendeljev.
- Meest bekende atomen staan erop samen met hun eigenschappen
- Periode (rij) van links naar rechts
§ Atoomnummer neemt toe
§ Atoomgrootte neemt af
o Atoomgrootte = de omvang van uw kern + de schillen daarrond
o Hoe komt dat de diameter van een atoom afneemt als je meer naar rechts
gaat terwijl je wel meer deeltjes hebt in de kern?
Omdat je meer kerndeeltjes hebt die dat alle elektronen dichter naar de kern
kunnen trekken
o Dus: meer protonen → meer positieve lading → elektronenwolk wordt
dichter naar de kern toe getrokken → atoom kleinere diameter
§ Elektronegativiteit neemt toe
(= De neiging van elementen om elektronen aan te trekken en hangt samen met het
positieve van de kern)
§ Metalen en gelijkenden links, niet metalen rechts (UITZONDERING H)
- Kolom/groep van boven naar onder
§ Atoomnummer neemt toe (rechts meer kerndeeltjes)
§ Atoomgrootte neemt toe (+ schillen)
§ Chemische eigenschappen zijn vergelijkbaar → dezelfde # valentie-elektronen
§ # valentie-elektronen kan je zien adhv in welke groep je element zit
→ uitzondering bij overgangsmaterialen & edelgassen hebben er 8, buiten helium (2)
4
