18.1 Materialen voor je mond
Metaal
Een metaal als stof herkennen we meestal aan de eigenschappen van het materiaal:
glanzend uiterlijk, vervormbaarheid en geleiding. Chemisch gezien zijn metalen stoffen die
zijn opgebouwd uit metaalatomen. In binas-tabel 8 staan enkele gegevens van een aantal
veel voorkomende metalen.
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen zijn stoffen die uitsluitend bestaan uit niet-metaalatomen. Moleculaire
stoffen zijn opgebouwd uit moleculen. Of een atoom wel of niet metaal is kan je gewoon in
het periodieke systeem kijken.
Zouten
Zouten zijn stoffen die bestaan uit metaalatomen en niet-metaalatomen. Zouten zijn
opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. De metaalatomen leveren altijd de positieve
ionen. De niet-metaalatomen leveren altijd de negatieve ionen
18.2 Metalen en legeringen
Metalen: zijn niet ontleedbaar, buigzaam en geleiden stroom en warmte (macroniveau)
Corrosie: de natuurlijke chemische aantasting van materialen doordat hun omgeving op ze
inwerkt, in het bijzonder de aantasting van metalen door elektrochemische reacties. Door
corrosie wordt zuiver metaal omgezet in (geoxideerd tot) een chemisch stabieler (minder
reactief) metaaloxide.
Edelheid: wordt bepaald door de reductorsterkte.
Edele metalen: hebben een hogere standaard elektrodepotententiaal, dan onedele
metalen. Een edelmetaal is daarom een metaal dat niet of weinig kan worden aangetast door
oxidatie, er zijn namelijk maar weinig oxidatoren die kunnen reageren.
Onedele metalen: hebben en lage elektrodepotentiaal en moeten worden beschermd
tegen corrosie. Onder meer aluminium en chroom vormen een beschermend oxide laagje
Toepassingen van metalen:
1. Koper en brons: geleiden goed en zijn voldoende buigzaam. Vaak koper gemengd
met tin
2. IJzer en staal: goede reductoren (onedele metalen) gemakkelijk aangetast. Relatief
goedkoop. IJzer gemengd met koolstof is staal en is veel harder.
3. Aluminium: zeer onedel metaal geproduceerd door elektrolyse van bauxiet,
daardoor duurder. Het is heel licht en wordt niet aangetast door corrosie
1
, Microstructuur/ microniveau: atomen, moleculen, ionen. Je kijkt naar de bouwstenen van
stoffen.
Meso-structuur/ mesoniveau: structuurniveau gevormd door een aantal groepen/
gegroepeerde deeltjes uit het microniveau;
Macrostructuur/ macroniveau: op niveau van stoffen en materialen (stof-/
materiaaleigenschappen).
Bouw van metalen (microniveau)
Metalen hebben volgens het atoommodel van Bohr weinig elektronen in de buitenste schil.
Door de grotere afstand van de valentie elektronen (elektronen buitenste schil) tot de kern, is
de aantrekkingskracht van de kern op de valentie-elektronen minder groot dan op de
elektronen in de schillen dichter bij de kern. Daardoor kunnen de valentie elektronen uit de
schil treden.
Er ontstaan dan positieve metaalionen, omringd door negatieve vrij bewegende
elektronen. Doordat de valentie-elektronen vrij door het metaal kunnen bewegen spelen
ze een rol bij de geleiding van warmte in metalen. (Macroniveau)
Metaalrooster: het kristalrooster van metalen
Metaalbinding: De binding tussen de positieve metaalionen en de negatieve vrije
elektronen. Deze metaalbinding is in het algemeen een sterke binding
Macroniveau: geleidbaarheid en buigzaamheid zijn eigenschappen van metalen op
macroniveau.
- Geleidbaarheid wordt op microniveau verklaar (vrij bewegende elektronen).
- Buigzaamheid wordt op mesoniveau verklaar door de vorming van kristallen met een
metaalrooster.
Roosterfouten
Legeringen: zijn harder en minder buigzaam dan zuivere metalen, door fouten in het
metaalrooster.
Op mesoniveau gezien zorgen de vreemde atomen voor verstoringen van het metaal
rooster. Hierdoor wordt het verschuiven van lagen moeilijker en wordt de metaallegering
harder.
Bros: Als ijzer zo hard is dat je het nauwelijks meer kunt vervormen en snel barst (gietijzer =
hoog percentage koolstof)
Harder worden metalen door vervormen
Door vervormen worden kristallen in ijzer kapotgemaakt
er ontstaat meer metaalkristallen en grensvlakken.
Smart materiaal
Is een stof waarvan je een of meer eigenschappen kunt
veranderen onder invloeden van buitenaf, bijvoorbeeld
door een verandering van temperatuur, druk of licht.
Vb.: Geheugenmetaal nitinol. Dit is een metaal dat
afhankelijk van de temperatuur een bepaalde structuur
aan kan nemen. Twee kristaalrooster te vormen
‘Austeniet’ en ‘Martensiet’
2
Metaal
Een metaal als stof herkennen we meestal aan de eigenschappen van het materiaal:
glanzend uiterlijk, vervormbaarheid en geleiding. Chemisch gezien zijn metalen stoffen die
zijn opgebouwd uit metaalatomen. In binas-tabel 8 staan enkele gegevens van een aantal
veel voorkomende metalen.
Moleculaire stoffen
Moleculaire stoffen zijn stoffen die uitsluitend bestaan uit niet-metaalatomen. Moleculaire
stoffen zijn opgebouwd uit moleculen. Of een atoom wel of niet metaal is kan je gewoon in
het periodieke systeem kijken.
Zouten
Zouten zijn stoffen die bestaan uit metaalatomen en niet-metaalatomen. Zouten zijn
opgebouwd uit positieve en negatieve ionen. De metaalatomen leveren altijd de positieve
ionen. De niet-metaalatomen leveren altijd de negatieve ionen
18.2 Metalen en legeringen
Metalen: zijn niet ontleedbaar, buigzaam en geleiden stroom en warmte (macroniveau)
Corrosie: de natuurlijke chemische aantasting van materialen doordat hun omgeving op ze
inwerkt, in het bijzonder de aantasting van metalen door elektrochemische reacties. Door
corrosie wordt zuiver metaal omgezet in (geoxideerd tot) een chemisch stabieler (minder
reactief) metaaloxide.
Edelheid: wordt bepaald door de reductorsterkte.
Edele metalen: hebben een hogere standaard elektrodepotententiaal, dan onedele
metalen. Een edelmetaal is daarom een metaal dat niet of weinig kan worden aangetast door
oxidatie, er zijn namelijk maar weinig oxidatoren die kunnen reageren.
Onedele metalen: hebben en lage elektrodepotentiaal en moeten worden beschermd
tegen corrosie. Onder meer aluminium en chroom vormen een beschermend oxide laagje
Toepassingen van metalen:
1. Koper en brons: geleiden goed en zijn voldoende buigzaam. Vaak koper gemengd
met tin
2. IJzer en staal: goede reductoren (onedele metalen) gemakkelijk aangetast. Relatief
goedkoop. IJzer gemengd met koolstof is staal en is veel harder.
3. Aluminium: zeer onedel metaal geproduceerd door elektrolyse van bauxiet,
daardoor duurder. Het is heel licht en wordt niet aangetast door corrosie
1
, Microstructuur/ microniveau: atomen, moleculen, ionen. Je kijkt naar de bouwstenen van
stoffen.
Meso-structuur/ mesoniveau: structuurniveau gevormd door een aantal groepen/
gegroepeerde deeltjes uit het microniveau;
Macrostructuur/ macroniveau: op niveau van stoffen en materialen (stof-/
materiaaleigenschappen).
Bouw van metalen (microniveau)
Metalen hebben volgens het atoommodel van Bohr weinig elektronen in de buitenste schil.
Door de grotere afstand van de valentie elektronen (elektronen buitenste schil) tot de kern, is
de aantrekkingskracht van de kern op de valentie-elektronen minder groot dan op de
elektronen in de schillen dichter bij de kern. Daardoor kunnen de valentie elektronen uit de
schil treden.
Er ontstaan dan positieve metaalionen, omringd door negatieve vrij bewegende
elektronen. Doordat de valentie-elektronen vrij door het metaal kunnen bewegen spelen
ze een rol bij de geleiding van warmte in metalen. (Macroniveau)
Metaalrooster: het kristalrooster van metalen
Metaalbinding: De binding tussen de positieve metaalionen en de negatieve vrije
elektronen. Deze metaalbinding is in het algemeen een sterke binding
Macroniveau: geleidbaarheid en buigzaamheid zijn eigenschappen van metalen op
macroniveau.
- Geleidbaarheid wordt op microniveau verklaar (vrij bewegende elektronen).
- Buigzaamheid wordt op mesoniveau verklaar door de vorming van kristallen met een
metaalrooster.
Roosterfouten
Legeringen: zijn harder en minder buigzaam dan zuivere metalen, door fouten in het
metaalrooster.
Op mesoniveau gezien zorgen de vreemde atomen voor verstoringen van het metaal
rooster. Hierdoor wordt het verschuiven van lagen moeilijker en wordt de metaallegering
harder.
Bros: Als ijzer zo hard is dat je het nauwelijks meer kunt vervormen en snel barst (gietijzer =
hoog percentage koolstof)
Harder worden metalen door vervormen
Door vervormen worden kristallen in ijzer kapotgemaakt
er ontstaat meer metaalkristallen en grensvlakken.
Smart materiaal
Is een stof waarvan je een of meer eigenschappen kunt
veranderen onder invloeden van buitenaf, bijvoorbeeld
door een verandering van temperatuur, druk of licht.
Vb.: Geheugenmetaal nitinol. Dit is een metaal dat
afhankelijk van de temperatuur een bepaalde structuur
aan kan nemen. Twee kristaalrooster te vormen
‘Austeniet’ en ‘Martensiet’
2
