4052STEVM SAMENVATTING
Structuur en eigenschappen
van materialen
4052STEVM
Samenvatting
Pagina 1 van 27
, 4052STEVM SAMENVATTING
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave 2
College 1 Introductie 3
College 2 Eigenschappen van polymeren 4
College 3 Synthese van polymeren 7
College 4 Lengte van polymeren 10
College 5 Elasticiteit 12
College 6 Glasstaat 14
College 7 Colloïden 16
College 8 & 9 Colloïdale krachten 18
College 10 Oppervlaktespanning 22
College 11 & 12 Surfactanten 24
College 13 Liquid crystals 26
Pagina 2 van 27
, 4052STEVM SAMENVATTING
College 1 Introductie
Zachte materialen zijn materialen die zowel eigenschappen hebben van vaste stoffen als van
vloeistoffen. Dit is een hele brede categorie. Hier vallen bijna alle vaste stoffen onder behalve
metalen en mineralen (ook bijvoorbeeld gels).
Intermoleculaire bindingen
Bij intermoleculaire bindingen gaat het vaak om een entropische bijdrage waardoor de Gibbs-
energie daalt. Dit in tegenstelling tot covalente bindingen die een enthalpische bijdrage leveren.
1. London dispersiekrachten
Een London dispersiekracht is de verdeling van elektronen over het molecuul zodat er een
soort kleine dipool ontstaat. Deze krachten worden sterker naar mate een atoom groter
(door meer orbitalen of gestrekte orbitalen i.p.v. bolvormige) wordt omdat de elektronen dan
verder van elkaar af kunnen zitten.
2. Dipool-dipool interacties
Dipolen kun je beredeneren a.d.h.v. elektronegativiteit.
3. Waterstofbruggen
Een waterstofbrug is een speciale dipool-dipool interactie tussen H-F-, H-O- en H-N-
bindingen. Dit komt doordat H, F, O en N vrij klein zijn.
4. Ion-dipool krachten
Dit is een dipool-dipool interactie tussen een ion en het oplosmiddel in een oplossing. Een
ion kan alleen maar oplossen in een oplosmiddel met een dipool!
5. Ionogene bindingen
Indien 2 moleculen van vergelijkbare grootte en vorm zijn, zijn de dipool-dipool- en ion-
dipoolinteracties de bepalende grootste kracht zijn. Indien een molecuul veel groter is dan een
ander, zullen dispersiekrachten de fysische eigenschappen bepalen. Je telt de krachten altijd van
onder boven naar onder. Betreffende de grondtoestand is dit natuurlijk de laagst energetische
toestand. Hierbuiten zullen dan wel de repulsieve krachten (m.n. elektromagnetisch) en dan wel de
attractieve krachten (o.a. Van der Waals) gaan overheersen.
Naar mate de moleculaire krachten toenemen nemen kookpunt, smeltpunt, verdampingsenergie,
viscositeit en oppervlaktespanning toe maar neemt de dampdruk af. Vaak komt de energie voor de
bewegingen van polymeren uit de temperatuur middels E = K bT .
Oplossen en mengen
Bij mengen neemt meestal de entropie toe. Als er dus geen menging plaatsvindt is de
enthalpiewinst meestal zo positief dat de Gibbs-energie positief is ( ∆ H mix > T ∆ Smix ).
Dit geldt niet voor water-olie door de bijzondere eigenschappen van water. Bij water-olie heb je
een hele kleine negatieve enthalpie van water. Echter is de entropie van menging sterk negatief
waardoor de Gibbs-energie positief wordt en deze stoffen dus niet mengen. Dit komt door het
hydrofobe effect. Dit is het effect dat apolaire stoffen in water gaan samenclusteren. Dit effect
wordt veroorzaakt door de grote cohesive energie en de kleine grootte van water. Dit zorgt ervoor
dat je de kenmerkende micellen krijgt zodat de watermoleculen nog zoveel mogelijk
waterstofbruggen kunnen vormen. Dit betekent dat de watermoleculen minder bewegelijk worden
en dus de entropie afneemt.
Pagina 3 van 27
Structuur en eigenschappen
van materialen
4052STEVM
Samenvatting
Pagina 1 van 27
, 4052STEVM SAMENVATTING
Inhoudsopgave
Inhoudsopgave 2
College 1 Introductie 3
College 2 Eigenschappen van polymeren 4
College 3 Synthese van polymeren 7
College 4 Lengte van polymeren 10
College 5 Elasticiteit 12
College 6 Glasstaat 14
College 7 Colloïden 16
College 8 & 9 Colloïdale krachten 18
College 10 Oppervlaktespanning 22
College 11 & 12 Surfactanten 24
College 13 Liquid crystals 26
Pagina 2 van 27
, 4052STEVM SAMENVATTING
College 1 Introductie
Zachte materialen zijn materialen die zowel eigenschappen hebben van vaste stoffen als van
vloeistoffen. Dit is een hele brede categorie. Hier vallen bijna alle vaste stoffen onder behalve
metalen en mineralen (ook bijvoorbeeld gels).
Intermoleculaire bindingen
Bij intermoleculaire bindingen gaat het vaak om een entropische bijdrage waardoor de Gibbs-
energie daalt. Dit in tegenstelling tot covalente bindingen die een enthalpische bijdrage leveren.
1. London dispersiekrachten
Een London dispersiekracht is de verdeling van elektronen over het molecuul zodat er een
soort kleine dipool ontstaat. Deze krachten worden sterker naar mate een atoom groter
(door meer orbitalen of gestrekte orbitalen i.p.v. bolvormige) wordt omdat de elektronen dan
verder van elkaar af kunnen zitten.
2. Dipool-dipool interacties
Dipolen kun je beredeneren a.d.h.v. elektronegativiteit.
3. Waterstofbruggen
Een waterstofbrug is een speciale dipool-dipool interactie tussen H-F-, H-O- en H-N-
bindingen. Dit komt doordat H, F, O en N vrij klein zijn.
4. Ion-dipool krachten
Dit is een dipool-dipool interactie tussen een ion en het oplosmiddel in een oplossing. Een
ion kan alleen maar oplossen in een oplosmiddel met een dipool!
5. Ionogene bindingen
Indien 2 moleculen van vergelijkbare grootte en vorm zijn, zijn de dipool-dipool- en ion-
dipoolinteracties de bepalende grootste kracht zijn. Indien een molecuul veel groter is dan een
ander, zullen dispersiekrachten de fysische eigenschappen bepalen. Je telt de krachten altijd van
onder boven naar onder. Betreffende de grondtoestand is dit natuurlijk de laagst energetische
toestand. Hierbuiten zullen dan wel de repulsieve krachten (m.n. elektromagnetisch) en dan wel de
attractieve krachten (o.a. Van der Waals) gaan overheersen.
Naar mate de moleculaire krachten toenemen nemen kookpunt, smeltpunt, verdampingsenergie,
viscositeit en oppervlaktespanning toe maar neemt de dampdruk af. Vaak komt de energie voor de
bewegingen van polymeren uit de temperatuur middels E = K bT .
Oplossen en mengen
Bij mengen neemt meestal de entropie toe. Als er dus geen menging plaatsvindt is de
enthalpiewinst meestal zo positief dat de Gibbs-energie positief is ( ∆ H mix > T ∆ Smix ).
Dit geldt niet voor water-olie door de bijzondere eigenschappen van water. Bij water-olie heb je
een hele kleine negatieve enthalpie van water. Echter is de entropie van menging sterk negatief
waardoor de Gibbs-energie positief wordt en deze stoffen dus niet mengen. Dit komt door het
hydrofobe effect. Dit is het effect dat apolaire stoffen in water gaan samenclusteren. Dit effect
wordt veroorzaakt door de grote cohesive energie en de kleine grootte van water. Dit zorgt ervoor
dat je de kenmerkende micellen krijgt zodat de watermoleculen nog zoveel mogelijk
waterstofbruggen kunnen vormen. Dit betekent dat de watermoleculen minder bewegelijk worden
en dus de entropie afneemt.
Pagina 3 van 27
