Natuuronderwijs inzichtelijk
Hoofdstuk 5
5.1 – vaste stoffen, vloeistoffen en gassen
Stoffen hebben 3 verschijningsvormen:
vast vloeibaar gas
Het kleinste deeltje van een stof, dat nog wel alle eigenschappen heeft, noem je een
molecuul. Het gedrag van deze molecuul wordt o.a. beïnvloed door temperatuur en
is bepalend voor de verschijningsvorm van de stof
Hoe meer moleculen per volume-eenheid des te hoger de dichtheid
(dichtheid = massa : volume)
Verschillende soorten waterige mengsels:
oplossingen suspensies emulsies
Als een voorwerp in water blijft drijven is de dichtheid van het voorwerp lager dan
die van het water. Ook is er een evenwicht tussen de zwaartekracht en de opwaartse
kracht.
De oppervlaktespanning van water geeft een waterdruppel zijn vorm en zorgt ervoor
dat waterdiertjes soms op water lopen.
Zuivere lucht kun je niet zien/ruiken/voelen maar is overal om je heen. Lucht neemt
ruimte in en voert druk uit in alle richtingen.
Verschijningsvormen
In een vaste stof bewegen moleculen niet veel en treken ze elkaar sterk aan. Daardoor
blijven ze dicht bij elkaar en daarom zijn vaste stoffen hard en vormvast (bijvoorbeeld een
ijsklontje).
In een vloeistof bewegen moleculen in alle richtingen en zitten de deeltjes minder dicht op
elkaar. Daardoor hebben de moleculen geen vaste plaats of vorm (bijvoorbeeld water).
Bij een gas bewegen de deeltjes ook in alle richtingen. De deeltjes hebben helemaal geen
onderlinge aantrekkingskracht, daardoor ontstaat er nog meer ruimte tussen de deeltjes.
Het gas vult dus de hele ruimte waarin het zit.
Water is een unieke stof, het komt namelijk in alle 3 de verschijningsvormen in ons
dagelijkse leven. (Ijsklontje, water uit de kraan en condens)
Warmte en verschijningsvormen
Door energietoevoer (bijvoorbeeld warmte of druk) verandert het gedrag van de moleculen
in daarmee ook de verschijningsvorm:
Zuivere vaste stof = een stof die uit 1 soort molecuul bestaat.
Deze zal bij normale druk en een bepaalde temperatuur vloeibaar worden:
Het smeltpunt van ijs is 0 graden. Maar is de stof niet zuiver en wordt er dus bijvoorbeeld
zout op het ijs gegooid veranderd de samenstelling en smelt het ijs eerder.
,Een vaste stof smelt maar bij 1 temperatuur. Bij de overgang van vloeibaar naar gas is dit
anders; bij elke temperatuur kunnen deeltjes van vloeibaar naar gas worden verdamping.
Vluchtige stoffen (bijvoorbeeld parfum of benzine) verdampen al bij een relatief lage
temperatuur.
Met het volgende voorbeeld wordt duidelijk gemaakt wat de invloed is van
temperatuurverhoging op het gedrag van deeltjes in een vloeistof. Leg een hoepel in de klas.
Hoeveel kinderen passen in de hoepel als ze rustig staan en niet bewegen? De hoepel kun je
beschouwen als een pannetje dat gevuld is met water; de kinderen stellen de
watermoleculen voor. Het pannetje water wordt langzaam aan de kook gebracht. Nu gaan
de kinderen bewegen, eerst voorzichtig, vervolgens steeds harder. Wie uit de hoepel stapt, is
‘af ’ en gaat door de ruimte van het klaslokaal bewegen. Dit stelt een deeltje voor dat
ontsnapt is aan de vloeistof en in een gasvormige toestand is overgegaan.
- Kookpunt = de hoogste temperatuur die een vloeistof kan bereiken. Daarna verdampt de
vloeistof. Bij water is dit bij een normale luchtdruk 100 graden. Hoe hoger de luchtdruk hoe
sterker de druk op de vloeistof, hoe moeilijker het is voor de moleculen om te ontsnappen.
Hogere luchtdruk duurt langer voor het water kookt.
- Sublimatie = moleculen gaan van vaste vorm direct naar gas, dus zonder vloeibare fase.
- Desublimatie = gas slaat de vloeibare fase over en gaar direct naar een vaste vorm.
(Bijvoorbeeld een wit laagje op een diepvriesverpakking)
- Condenseren = wanneer gas afkoelt gaan de moleculen steeds langzamer bewegen en
komen ze dichter bij elkaar. Zo wordt dit weer vloeistof.
- stollingspunt = de moleculen gaan van een vloeistof een vaste vorm aannemen. Bij water
noem je dit het vriespunt.
Een afgekoelde stof zal over het algemeen per volume-eenheid zwaarder worden, hij wordt
compacter. Er passen als ware meer kinderen in de hoepel omdat ze minder snel bewegen.
Water is een uitzondering; bij ijs (vaste vorm) zit meer ruimte tussen de watermoleculen
dan bij water (vloeibare vorm). Ijs zet dus uit en hierdoor knappen bijvoorbeeld
waterleidingen.
(Dichtheid = massa/volume dichtheid = kg/m2)
Eigenschappen van water
Water als oplosmiddel
De opwaartse kracht van water
De oppervlaktespanning van water
, Een oplosmiddel is een vloeistof waarin een stof wordt opgelost. Zelfs in kraanater zitten
opgeloste stoffen (en dit is dus geen zuiver water. Bijvoorbeeld bodem, gesteenten).
- suspensie = een mengsel van een vaste stof en een vloeistof. (Bijvoorbeeld modder)
- oplossing = een mengsel van vloeistoffen of een mengsel van een vloeistof en een vaste
stof die tot aan de bouwstenen zijn gemengd.
- emulsie = een mengsel van twee vloeistoffen die eigenlijk niet goed mengbaar zijn. Ookwel
schijnmengsel (bijvoorbeeld melk) een emulgator zorgt ervoor dat het vet in fijne
druppeltjes worden verdeeld.
Scheidingstechnieken:
- bij een suspensie kun je de stoffen scheiden op basis van de deeltjesgrootte filtreren. De
vloeistof noem je het filtraat, de vaste stof het residu.
- gebruik maken van verschil in dichtheid. Je laat de stof met de grootste dichtheid dan
bezinken. (Suspensie en emulsie)
- een oplossing kun je scheiden door gebruik maken van verschil in kookpunt. Een
oplosmiddel kookt sneller dan de vaste stof indampen. Bij destilatie wordt de opgeloste
vloeistof opgevangen, dit heet dan het destilaat.
Drijven en zinken heeft te maken met de dichtheid van de stof. Klei weegt meer dan
piepschuim omdat het een hogere dichtheid heeft. Heeft een stof een hogere dichtheid dan
water dan zinkt het. Toch blijft een schip drijven, dat heeft te maken met de vorm en de
opwaartse kracht van water. Als je van klei een bootvorm maakt verplaatst het meer water
en creëert het meer opwaartse kracht.
Een druppel heeft een ronde vorm, dit komt door de oppervlaktespanning. Watermoleculen
trekken elkaar sterk aan, de moleculen in het midden trekken alle richtingen aan, de
moleculen aan de buitenkant worden aangetrokken door naast- en onderliggende
moleculen. De kracht gaat dus opzij en naar binnen, daardoor ontstaat oppervlaktespanning.
Eigenschappen van lucht
Hoe dieper je in water gaat hoe groter de waterdruk wordt. Lucht drukt ook altijd op je mar
dit ben je gewend. Vloeistoffen in je lichaam geven precies genoeg tegendruk om de
luchtdruk te compenseren. Gassen, en dus ook lucht, bestaan uit snel bewegende
moleculen. Luchtdruk is dus een voordurende beschieting van bewegende moleculen. Bij
afkoeling gaan moleculen van lucht minder snel bewegen en minder dicht op elkaar staan.
(denk aan het proefje met een warme fles en gekookt ei)
Luchtdruk kun je ‘zichtbaar’ maken als je de lucht samenperst. Probeer maar eens een ballon
op te blazen in een plastic limonade fles. Dit lukt je niet, omdat de lucht die je in de ballon
blaast een tegendruk krijgt van de lucht in de f les, die samengeperst wordt. Als je nu een
gaatje maakt in de bodem van de f les merk je dat het beter gaat. De lucht in de f les wordt
immers niet samengeperst, maar kan ontsnappen via het gaatje in de fles
Hoofdstuk 5
5.1 – vaste stoffen, vloeistoffen en gassen
Stoffen hebben 3 verschijningsvormen:
vast vloeibaar gas
Het kleinste deeltje van een stof, dat nog wel alle eigenschappen heeft, noem je een
molecuul. Het gedrag van deze molecuul wordt o.a. beïnvloed door temperatuur en
is bepalend voor de verschijningsvorm van de stof
Hoe meer moleculen per volume-eenheid des te hoger de dichtheid
(dichtheid = massa : volume)
Verschillende soorten waterige mengsels:
oplossingen suspensies emulsies
Als een voorwerp in water blijft drijven is de dichtheid van het voorwerp lager dan
die van het water. Ook is er een evenwicht tussen de zwaartekracht en de opwaartse
kracht.
De oppervlaktespanning van water geeft een waterdruppel zijn vorm en zorgt ervoor
dat waterdiertjes soms op water lopen.
Zuivere lucht kun je niet zien/ruiken/voelen maar is overal om je heen. Lucht neemt
ruimte in en voert druk uit in alle richtingen.
Verschijningsvormen
In een vaste stof bewegen moleculen niet veel en treken ze elkaar sterk aan. Daardoor
blijven ze dicht bij elkaar en daarom zijn vaste stoffen hard en vormvast (bijvoorbeeld een
ijsklontje).
In een vloeistof bewegen moleculen in alle richtingen en zitten de deeltjes minder dicht op
elkaar. Daardoor hebben de moleculen geen vaste plaats of vorm (bijvoorbeeld water).
Bij een gas bewegen de deeltjes ook in alle richtingen. De deeltjes hebben helemaal geen
onderlinge aantrekkingskracht, daardoor ontstaat er nog meer ruimte tussen de deeltjes.
Het gas vult dus de hele ruimte waarin het zit.
Water is een unieke stof, het komt namelijk in alle 3 de verschijningsvormen in ons
dagelijkse leven. (Ijsklontje, water uit de kraan en condens)
Warmte en verschijningsvormen
Door energietoevoer (bijvoorbeeld warmte of druk) verandert het gedrag van de moleculen
in daarmee ook de verschijningsvorm:
Zuivere vaste stof = een stof die uit 1 soort molecuul bestaat.
Deze zal bij normale druk en een bepaalde temperatuur vloeibaar worden:
Het smeltpunt van ijs is 0 graden. Maar is de stof niet zuiver en wordt er dus bijvoorbeeld
zout op het ijs gegooid veranderd de samenstelling en smelt het ijs eerder.
,Een vaste stof smelt maar bij 1 temperatuur. Bij de overgang van vloeibaar naar gas is dit
anders; bij elke temperatuur kunnen deeltjes van vloeibaar naar gas worden verdamping.
Vluchtige stoffen (bijvoorbeeld parfum of benzine) verdampen al bij een relatief lage
temperatuur.
Met het volgende voorbeeld wordt duidelijk gemaakt wat de invloed is van
temperatuurverhoging op het gedrag van deeltjes in een vloeistof. Leg een hoepel in de klas.
Hoeveel kinderen passen in de hoepel als ze rustig staan en niet bewegen? De hoepel kun je
beschouwen als een pannetje dat gevuld is met water; de kinderen stellen de
watermoleculen voor. Het pannetje water wordt langzaam aan de kook gebracht. Nu gaan
de kinderen bewegen, eerst voorzichtig, vervolgens steeds harder. Wie uit de hoepel stapt, is
‘af ’ en gaat door de ruimte van het klaslokaal bewegen. Dit stelt een deeltje voor dat
ontsnapt is aan de vloeistof en in een gasvormige toestand is overgegaan.
- Kookpunt = de hoogste temperatuur die een vloeistof kan bereiken. Daarna verdampt de
vloeistof. Bij water is dit bij een normale luchtdruk 100 graden. Hoe hoger de luchtdruk hoe
sterker de druk op de vloeistof, hoe moeilijker het is voor de moleculen om te ontsnappen.
Hogere luchtdruk duurt langer voor het water kookt.
- Sublimatie = moleculen gaan van vaste vorm direct naar gas, dus zonder vloeibare fase.
- Desublimatie = gas slaat de vloeibare fase over en gaar direct naar een vaste vorm.
(Bijvoorbeeld een wit laagje op een diepvriesverpakking)
- Condenseren = wanneer gas afkoelt gaan de moleculen steeds langzamer bewegen en
komen ze dichter bij elkaar. Zo wordt dit weer vloeistof.
- stollingspunt = de moleculen gaan van een vloeistof een vaste vorm aannemen. Bij water
noem je dit het vriespunt.
Een afgekoelde stof zal over het algemeen per volume-eenheid zwaarder worden, hij wordt
compacter. Er passen als ware meer kinderen in de hoepel omdat ze minder snel bewegen.
Water is een uitzondering; bij ijs (vaste vorm) zit meer ruimte tussen de watermoleculen
dan bij water (vloeibare vorm). Ijs zet dus uit en hierdoor knappen bijvoorbeeld
waterleidingen.
(Dichtheid = massa/volume dichtheid = kg/m2)
Eigenschappen van water
Water als oplosmiddel
De opwaartse kracht van water
De oppervlaktespanning van water
, Een oplosmiddel is een vloeistof waarin een stof wordt opgelost. Zelfs in kraanater zitten
opgeloste stoffen (en dit is dus geen zuiver water. Bijvoorbeeld bodem, gesteenten).
- suspensie = een mengsel van een vaste stof en een vloeistof. (Bijvoorbeeld modder)
- oplossing = een mengsel van vloeistoffen of een mengsel van een vloeistof en een vaste
stof die tot aan de bouwstenen zijn gemengd.
- emulsie = een mengsel van twee vloeistoffen die eigenlijk niet goed mengbaar zijn. Ookwel
schijnmengsel (bijvoorbeeld melk) een emulgator zorgt ervoor dat het vet in fijne
druppeltjes worden verdeeld.
Scheidingstechnieken:
- bij een suspensie kun je de stoffen scheiden op basis van de deeltjesgrootte filtreren. De
vloeistof noem je het filtraat, de vaste stof het residu.
- gebruik maken van verschil in dichtheid. Je laat de stof met de grootste dichtheid dan
bezinken. (Suspensie en emulsie)
- een oplossing kun je scheiden door gebruik maken van verschil in kookpunt. Een
oplosmiddel kookt sneller dan de vaste stof indampen. Bij destilatie wordt de opgeloste
vloeistof opgevangen, dit heet dan het destilaat.
Drijven en zinken heeft te maken met de dichtheid van de stof. Klei weegt meer dan
piepschuim omdat het een hogere dichtheid heeft. Heeft een stof een hogere dichtheid dan
water dan zinkt het. Toch blijft een schip drijven, dat heeft te maken met de vorm en de
opwaartse kracht van water. Als je van klei een bootvorm maakt verplaatst het meer water
en creëert het meer opwaartse kracht.
Een druppel heeft een ronde vorm, dit komt door de oppervlaktespanning. Watermoleculen
trekken elkaar sterk aan, de moleculen in het midden trekken alle richtingen aan, de
moleculen aan de buitenkant worden aangetrokken door naast- en onderliggende
moleculen. De kracht gaat dus opzij en naar binnen, daardoor ontstaat oppervlaktespanning.
Eigenschappen van lucht
Hoe dieper je in water gaat hoe groter de waterdruk wordt. Lucht drukt ook altijd op je mar
dit ben je gewend. Vloeistoffen in je lichaam geven precies genoeg tegendruk om de
luchtdruk te compenseren. Gassen, en dus ook lucht, bestaan uit snel bewegende
moleculen. Luchtdruk is dus een voordurende beschieting van bewegende moleculen. Bij
afkoeling gaan moleculen van lucht minder snel bewegen en minder dicht op elkaar staan.
(denk aan het proefje met een warme fles en gekookt ei)
Luchtdruk kun je ‘zichtbaar’ maken als je de lucht samenperst. Probeer maar eens een ballon
op te blazen in een plastic limonade fles. Dit lukt je niet, omdat de lucht die je in de ballon
blaast een tegendruk krijgt van de lucht in de f les, die samengeperst wordt. Als je nu een
gaatje maakt in de bodem van de f les merk je dat het beter gaat. De lucht in de f les wordt
immers niet samengeperst, maar kan ontsnappen via het gaatje in de fles
