TOT DE KERN VAN DE ZAAK Pr oe fv er si e VERFIJNING MATERIE­MODEL HOOFDSTUK 1 HET ATOOMMODEL 1.1 1.2 1.3 1.4 Bouw van een atoom Symbolische voorstelling van chemische elementen Het periodiek systeem van de elementen Ionvorming p. 3 p. 5 p. 7 p. 8 HOOFDSTUK 2 CHEMISCHE FORMULES 2.1 Brutoformule p. 13 HOOFDSTUK 3 VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN Kristalstructuur Eigenschappen van metalen Eigenschappen van edelgassen Minerale verbindingen en koolstofverbindingen p. 17 p. 20 p. 22 p. 22 fv er si e 3.1 3.2 3.3 3.4 Probeer het eens uit. oe Wat heb je nodig? kurk – naald – twee rietjes – glazen staafje – wollen doek – zijden doek Pr CHECK IN Hoe voer je de proef uit? • Steek de naald in de kurk, met de scherpe punt naar boven. • Bevestig daarop één rietje. • Draai enkele keren met het rietje, zodat het niet te strak zit. • Wrijf het rietje op met de wollen doek. • Wrijf ook het andere rietje op met de wollen doek en breng het bij het rietje op de kurk. • Wat merk je? • Wrijf het glazen staafje op met de zijden doek en breng het bij het rietje op de kurk.@ NAWE_A_02_02_004@ • Wat merk je? Je bent nu ingecheckt. Wanneer je uitcheckt op het einde van dit thema, kun je je waarnemingen verklaren. 2 Verfijning materie­model HOOFDSTUK 1 HET ATOOMMODEL Om wetenschappelijke waarnemingen te verklaren, maak je gebruik van een model. Dat is een voorstelling die steunt op waarnemingen en experimenten. Als nieuwe experimenten de voorstelling bevestigen, is er een model. Als ze niet overeenkomen, wordt het model aangepast. Van de oudheid tot nu zijn er verschillende atoommodellen geweest. Er zullen er waarschijnlijk nog meerdere komen. Dalton Thomson Rutherford Bohr er si Bouw van een atoom Een atoom is opgebouwd uit een positieve atoomkern met daaromheen een negatieve wolk van elektronen. De lading van de elektronenmantel is precies even groot als die van de atoomkern. Het atoom is als geheel neutraal van lading. oe kern fv elektron Pr 1.1 e Evolutie van atoommodellen 1.1.1 De atoomkern De atoomkern is het centrum van een atoom en bestaat uit protonen en neutronen. De positieve lading van de kern wordt veroorzaakt door de protonen. Neutronen hebben geen lading. Elk atoom heeft een massa. Die massa is uiterst klein en is hoofdzakelijk afkomstig van de deeltjes van de kern. De massa van de elektronenmantel is verwaarloosbaar. elektron proton neutron kern Het aantal protonen bepaalt de atoomsoort. Alle zuurstofatomen hebben 8 protonen. Alle atomen met 26 protonen zijn ijzeratomen. Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL 3 1.1.2 De elektronenmantel De elektronenmantel bestaat uit negatief geladen elektronen die rond de positieve atoomkern bewegen. Elektronen zijn veel kleiner dan de protonen, de neutronen en de kern. De elektronen blijven rond de kern draaien door een elektrostatische aantrekkingskracht. Protonen, neutronen en elektronen zijn de elementaire deeltjes van een atoom. elementair deeltje symbool lading elektron e- -1 proton p+ +1 neutron n° 0 plaats in het atoom a Vul de laatste kolom van de tabel aan. e b Hoe bekom je met geladen deeltjes een elektrisch neutraal atoom? er si De elektronen cirkelen rond de atoomkern in banen met een verschillende diameter. Die banen zijn schillen of energieniveaus. Elektronen die zich ver van de kern bevinden, hebben een grotere energiewaarde dan elektronen die zich dichter bij de kern bevinden. schil elektron fv proton neutron oe kern Zuurstof bezit 8 protonen en 8 neutronen in de kern en heeft 8 elektronen verdeeld over twee schillen. Pr Een atoom kan maximaal zeven schillen hebben. Elke schil heeft een nummer, van 1 tot 7, en een naam van K tot Q. Niet alle schillen bevatten evenveel elektronen. schilnummer naam maximum aantal eop de schil 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 32 6 P 32 7 Q 8 De schillen worden van binnen naar buiten opgevuld door elektronen. Bij de 18 kleinste atomen wordt er enkel naar de volgende schil overgegaan als de voorgaande schil helemaal opgevuld is. 4 Verfijning materie­model c Aluminium bevat 13 protonen en 13 elektronen. Hoe worden de elektronen verdeeld over de schillen? Op de K- schil: e- Op de L-schil: e- Notatie: 2/8/3 Op de M-schil: e- De verdeling van de elektronen op de schillen is de elektronenconfiguratie. • Een atoom bestaat uit een kern met daarrond een elektronenmantel. • De kern bevat protonen (p+) en neutronen (n0). • Het aantal protonen is kenmerkend voor een bepaalde atoomsoort. • De massa van een atoom wordt hoofdzakelijk door de kern bepaald. • De elektronen (e-) bevinden zich op schillen of energieniveaus. • De elektronenconfiguratie is de verdeling van de elektronen op de schillen. e Symbolische voorstelling van chemische elementen ijzer jood kalium kobalt koolstof koper krypton kwik lithium lood magnesium mangaan natrium neon fv Al Ar Ba Be B Br Ca Cd Cl Cr F P Au He oe aluminium argon barium beryllium boor broom calcium cadmium chloor chroom fluor fosfor goud helium er si De verschillende atoomsoorten zijn elementen. Elk element heeft een naam en een symbool. Het symbool bestaat uit een hoofdletter, eventueel gevolgd door een kleine letter. Pr 1.2 Fe I K Co C Cu Kr Hg Li Pb Mg Mn Na Ne nikkel platina radon silicium stikstof tin waterstof xenon zilver zink zuurstof zwavel Ni Pt Rn Si N Sn H Xe Ag Zn O S Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL 5 a Geef de naam van de elementen. H He C N O Ne F Al Mg S P argon calcium ijzer lood zink barium goud kalium koper broom zilver er si chloor e b Geef het symbool van de elementen. jood kwik 6 : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : • : Pr • oe Annelies fv c Welke chemische symbolen kun je terugvinden in volgende voornamen? Je mag een letter meerdere keren gebruiken. Noteer het symbool en geef de naam. Verfijning materie­model Caroline d Wat staat er op je boodschappenlijstje? Noteer het symbool. barium, natrium, neon, stikstof: kalium, aluminium, fluor, zwavel, kalium, zuurstof, fosfor: koolstof, waterstof, zuurstof, kobalt: barium, koolstof, zuurstof, stikstof: 1.3 Het periodiek systeem van de elementen Vanaf de tweede helft van de 18de eeuw ontdekte men steeds nieuwe atoomsoorten. Naarmate er meer elementen ontdekt werden, ging men op zoek naar een goed ordeningsschema. Dimitri Mendelejev is de grondlegger van die ordening. Het huidige ordeningsschema is het periodiek systeem der elementen (PSE). 3 4 5 6 7 Ia II a III b IV b Vb VI b VII b 8 9 10 VIII b H 1 5 6 7 7 9 11 12 Na Mg 23 24 19 20 K S A massagetal Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 39 40 45 48 51 52 37 38 39 40 41 42 Nb Mo Rb Sr 13 14 15 16 17 18 Ib II b III a IV a Va VI a VII a O 5 gas vloeibaar vast 6 B Y 25 Mn 26 Fe Zr 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn C 2 He 7 8 N 9 O 10 F 14 16 19 20 13 14 15 16 17 18 P S Cl 28 31 32 35 40 31 32 33 34 35 36 Ga Ge As Se Br 56 59 59 64 65 70 73 75 79 80 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 Ru Rh Pd Ag Cd Ar 27 55 Tc Ne 12 Si In Sn Sb Te Kr I Xe 89 91 93 96 98 101 103 106 108 112 115 119 122 128 127 131 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Au Hg 197 201 133 137 87 88 Fr 223 La 139 Hf 179 Ta 181 W 184 Re 186 Ra 226 Os 190 Ir 192 Pt 196 Tl 204 Pb 207 Bi 209 Po 210 3 4 54 88 Ba 2 84 85 Cs 1 4 11 Al 21 Ca symbool oe 4 Z Be Pr 3 atoomnummer 4 Li fv 3 2 12 er si 1 1 11 e 2 At 210 Rn Periodiek systeem der elementen 1 5 6 222 89 Ac 7 227 58 Ce 59 Pr 60 61 62 Nd Pm Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 67 Dy Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu VADEMECUM 104 141 144 147 150 152 157 159 163 165 167 169 173 175 90 91 92 93 94 95 96 94 98 99 100 101 102 103 Fm Md No Lw 253 256 254 257 Th 232 Pa 231 U 236 Np 237 Pu 242 Am Cm 243 247 Bk 247 Cf 249 Es 254 19 metalen niet-metalen edelgassen Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL 7 De ordening gebeurt volgens stijgend atoomnummer. Het atoomnummer (Z) is het aantal protonen in de kern en ook het aantal elektronen rond de kern. 16 S 18 Cl Ar 32 35 40 34 35 36 Se Het massagetal (A) geeft informatie over het aantal kerndeeltjes, protonen en neutronen. 17 79 Br 80 Kr 84 Elementen met dezelfde chemische eigenschappen staan onder elkaar. a Vul aan. p 19 element Mg Fe P atoomnummer 8 32 e massagetal er si aantal eaantal p+ Pr oe fv • Chemische elementen vind je terug in het periodiek systeem (PSE). • De elementen staan geordend volgens stijgend atoomnummer. 8 Verfijning materie­model 54 47 1.4 Ionvorming a Waarom wordt bij het lassen argon gebruikt? Dit komt doordat argon 8 elektronen op de buitenste schil heeft. Daardoor bevindt argon zich in een stabiele toestand. Het is een edelgas. b Noteer de andere edelgassen. p 19 Andere elementen willen ook de stabiele toestand zoals de edelgassen bekomen. Dit kunnen ze door elektronen af te geven of op te nemen. Natrium Z = 11 Elektronenconfiguratie = 2/8/1 er si e Natrium geeft 1 elektron af om de stabiele toestand te bekomen. 11+ Schillenmodel Na oe fv 11+ Schillenmodel Na+, na het afgeven van het elektron aantal protonen (p+) aantal elektronen (e-) aantal elektronen (e-) lading lading Pr aantal protonen (p+) symbool symbool Schematisch: Na – 1 e- à Na+ Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL 9 Chloor Z = 11 Elektronenconfiguratie = 2/8/7 Chloor neemt 1 elektron op om de stabiele toestand te bekomen. 17+ 11+ 17+ Schillenmodel Cl- na het opnemen van een elektron Schillenmodel Cl aantal protonen (p+) aantal elektronen (e-) aantal elektronen (e-) lading lading er si e aantal protonen (p+) symbool symbool Schematisch: Cl + 1e- à Cl- a Vul in. Zwavel Z= Pr p 19 oe fv Omdat natrium een elektron afgeeft en chloor een elektron opneemt, zijn ze geladen. De geladen deeltjes Na+ en Cl- zijn ionen. Elementen die elektronen afgeven, vormen positieve ionen. Elementen die elektronen opnemen, vormen negatieve ionen. Elektronenconfiguratie = 2/8/6 16+ Schillenmodel S 10 Verfijning materie­model 16+ Schillenmodel S na het opnemen van elektronen aantal protonen (p+) aantal protonen (p+) aantal elektronen (e-) aantal elektronen (e-) lading lading symbool symbool Schematisch: • Elk element streeft naar de stabiele toestand zoals bij de edelgassen. • Ionen zijn geladen deeltjes die ontstaan door het opnemen of afgeven van elektronen. • Elementen die elektronen afgeven, vormen positieve ionen. • Elementen die elektronen opnemen, vormen negatieve ionen. b Noteer het gevormde ion. Ca – 2e- à e Br + e- à Al – 3e- à er si P + 3e- à c Vul aan. element 2/5 K 2/8/8/1 Se 2/8/18/6 ionvorming oe fv N aantal p+ Pr d Vul aan. p 19 elektronenconfiguratie Z aantal e- 20 18 29 28 53 54 15 18 symbool ion Hoofdstuk 1 - HET ATOOMMODEL 11 Samenvatting atoom symbool bouw van een atoom elektronen­ mantel kern protonen (p+) atoomsoorten in PSE neutronen (n°) elektronen (e-) edelgassen niet stabiele toestand e- opnemen of e- afgeven er si e elektronen­ configuratie stabiele toestand ionen oe fv Een atoom bestaat uit een kern, met protonen en neutronen, en een elektronenmantel met elektronen. De verdeling van de elektronen op de schillen is de elektronenconfiguratie. Atomen geven elektronen af of nemen elektronen op om de stabiele toestand te bekomen. Daardoor ontstaan ionen. Alle atoomsoorten hebben een symbool. De atoomsoorten staan gerangschikt in het periodiek systeem der elementen (PSE) volgens stijgend atoomnummer (Z). Dat is een ordening in groepen en perioden. Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. het energieniveau de elektronenconfiguratie het element het atoomnummer het massagetal het edelgas het ion Pr de atoomkern het elektron het proton het neutron de elektronenmantel het elementaire deeltje de schil het periodiek systeem der elementen (PSE) Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ ■■ ■■ ■■ ■■ Leg uit hoe een atoom is opgebouwd. Geef voor elk elementair deeltje naam, symbool, lading en plaats in het atoom. Geef de symbolen van de meest gebruikte atoomsoorten. Verklaar hoe ionen gevormd worden. Geef schematisch de ionvorming weer. ■■ ■■ ■■ 12 Verfijning materie­model HOOFDSTUK 2 CHEMISCHE FORMULES Brutoformule Alleen een zuivere stof kan weergegeven worden door een brutoformule. 1 molecule zuurstofgas bestaat uit 2 atomen zuurstof O2 op p. 225 van WEZO44W vind ik deze opmaak niet terug. Hoe moet dit juist worden aangepast? e De index geeft het aantal atomen in 1 molecule weer. er si 5H2O 5 moleculen van deze stof bestaan in totaal uit 10 atomen waterstof en 5 atomen zuurstof De coëfficient geeft het aantal moleculen weer oe fv a Verbind het deeltjesmodel met de bijhorende formule. Pr 2.1 2 NH3 C N2 3 H2O O3 Mg(OH)2 HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE FORMULES 13 b • Bekijk de tekening. koolstof waterstof • Hoeveel moleculen zijn er van deze stof? • Uit hoeveel atoomsoorten is één molecule opgebouwd? • Uit hoeveel atomen is één molecule opgebouwd? • Hoeveel atomen waterstof komen er voor in één molecule? c Vul aan. Hoeveel moleculen zijn er van deze stof? er si Uit hoeveel atoomsoorten is de stof opgebouwd? 3 O2 e 4 SO3 Hoeveel atomen zwavel komen er voor in één molecule van de stof? Hoeveel atomen zwavel komen er voor in het totaal? oe fv Hoeveel atomen zuurstof komen er voor in één molecule? Hoeveel atomen zuurstof komen er voor in het totaal? Pr Is het getal 3 een index of een coëfficiënt? 14 Verfijning materie­model H2SO3 d • Teken 3 CO2. • Wat is de betekenis van ‘2’? • Wat is de betekenis van ‘3’? • Beschrijf de volledige samenstelling. er si e e Teken en bespreek. Pr oe 4 Cu fv Ne H2 3 H2S • De samenstelling van een stof wordt weergegeven in de brutoformule. • De index geeft het aantal atomen per atoomsoort in een molecule weer. • De coëfficiënt geeft het aantal moleculen weer. HOOFDSTUK 2 - CHEMISCHE FORMULES 15 Samenvatting zuivere stof brutoformule •• index •• coëfficiënt Zuivere stoffen worden voorgesteld door een brutoformule. De index geeft het aantal atomen in 1 molecule weer. De coëfficiënt voor de formule geeft het aantal deeltjes weer. Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. e de brutoformule de index de coëfficiënt er si Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ Koppel een formule aan het overeenkomstige deeltjesmodel. ■■ Pas de betekenis van de index en de coëfficiënt toe. ■■ Geef het aantal atomen en atoomsoorten bij een gegeven formule. fv ■■ ■■ Pr oe ■■ 16 Verfijning materie­model HOOFDSTUK 3 VERKLAREN VAN STOF­ EIGENSCHAPPEN De eigenschappen van een stof die met het blote oog zichtbaar zijn of die via metingen gevonden worden, zijn macroscopische stofeigenschappen. Atomen en moleculen zijn niet zichtbaar met het oog. Er is een elektronenmicroscoop met een vergroting van 1 miljoen keer nodig om de deeltjes van een stof te kunnen zien. Daarom spreek je over de submicroscopische structuur als je het hebt over het deeltjesmodel van een stof. Kristalstructuur e De kristalstructuur of kristallijne structuur wordt bekomen door een regelmatige ordening van moleculen, atomen of ionen. er si a • Bekijk de figuur. = Cl- oe fv = Na+ Pr 3.1 • Wat zijn Na+ en Cl-? De gevormde positieve en negatieve ionen combineren zich tot een ionrooster met een regelmatige geometrische structuur, een kristal. Natriumionen en chloride-ionen combineren tot natriumchloride (NaCl). Dat is keukenzout. HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN 17 Grafiet en diamant zijn gesteenten die bestaan uit hetzelfde element, namelijk koolstof (C). Toch hebben ze zeer uiteenlopende eigenschappen. b • Bekijk de atoomroosters. = Koolstof = Koolstof Diamant er si e Grafiet Grafiet Diamant oe fv • Wat is het verschil tussen beide atoomroosters? hardheid Pr • Kruis aan. smeerbaarheid 18 Verfijning materie­model grafiet ■■ hard ■■ zacht ■■ goed ■■ niet goed diamant ■■ hard ■■ zacht ■■ goed ■■ niet goed c • Bekijk de molecuulroosters. Model van ijs Zuurstof Waterstof Water er si e IJs IJs Water fv • Wat is het verschil tussen beide molecuulroosters? oe • Welke stof heeft de grootste massadichtheid? n water n ijs Pr • Wat is het gevolg voor ijsblokjes in water? n zinken n drijven • Waarom worden buitenkraantjes in de winter afgesloten? • Zet olie ook uit als het vast wordt? n ja n nee HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN 19 3.2 Eigenschappen van metalen er si • Wat is er nodig om het lampje te laten branden? e a Bij het gezelschapsspel electro plaats je een snoer op een vraag en zoek je met het andere snoer het antwoord. Wanneer je de juiste combinatie maakt, gaat het lampje branden. oe fv • Wat is een elektrische stroom? Metalen geven elektronen af waardoor ze positieve ionen vormen. De vrije elektronen bewegen ordeloos binnen de grenzen van het metaal. De positieve metaalionen zijn geordend in een metaalrooster. De metaalionen stoten elkaar af, maar worden toch samengehouden door de aanwezige negatieve ladingswolk van de vrije elektronen. Pr Modelvoorstelling van de metaalbinding Modelvoorstelling van de metaalbinding 20 Verfijning materie­model vrij valentie-elektron valentie-elektron vrij positief metaalion positief metaalion bVerbind. eigenschap van metalen verklaring goede geleidbaarheid van elektriciteit De vrije elektronen geven gemakke­lijk energie door. Er is een geordende verplaatsing van vrije elektronen. Metaalionlagen kunnen verschuiven ten opzichte van elkaar. De lichtstralen weerkaatsen op de vrije elektronen. vervormbaarheid typische metaalglans goede warmtegeleiding c • Lees de tekst. Van ijzer naar staal dankzij koolstof Zuiver ijzer e •• Het heeft een witachtige grijze kleur. •• Het ontstaat nadat koolstof en onzuiverheden uit het vloeibare ruwijzer verwijderd zijn. •• Omdat zuiver ijzer te zacht is, kan het niet gebruikt worden in de bouw. Het is wel zeer bruikbaar in de elektriciteitsindustrie. Constructiestaal (of zacht staal) er si Als je ijzer verhit, wordt het vloeibaar. Als je ijzer in koolstof houdt, wordt de koolstof in het ijzer opgelost. Het ijzer is dan makkelijk te vervormen. Bij de behandeling met houtskool kunnen er ook onzuiverheden zoals zwavel en fosfor in het ijzer opgelost worden. Door op het ijzer te slaan als het nog heet is, kunnen die onzuiverheden verwijderd worden. Het mengsel ijzer en koolstof heeft andere eigenschappen dan zuiver ijzer. Naargelang het koolstofgehalte dat het mengsel bevat, maak je onderscheid tussen een aantal veelgebruikte hedendaagse ijzerhoudende metalen. Ruwijzer Gereedschapsstaal •• Je noemt het ook hard staal. •• Het is een legering die meestal 1% C bevat (minimumgehalte 0,5 % C, maximumgehalte 1,5 % C). oe fv •• Dit is het ijzer dat je bekomt door ijzererts in hoogovens te smelten bij temperaturen boven 1538 °C. •• Ruwijzer heeft een blauwachtige donkergrijze kleur en bevat een hoog koolstofgehalte. •• Het laat zich gemakkelijk verwerken, smeden en lassen en is daarom een geschikt bouwmateriaal. •• Het is een legering die veelvuldig wordt gebruikt in metaalconstructies. •• Het bevat ongeveer 0,15 % C (maximumgehalte 0,4 % C). Gietijzer •• Het is een breekbare legering. •• Het bevat tussen de 2,5 % en 4,5 % C. Pr • Waarom zal een smid een stuk gloeiend ijzer in houtskool houden? • Waarom slaat de smid met een smidshamer op het stuk gloeiend metaal? • Waarom worden bruggen met staal gebouwd en niet met ijzer of gietijzer? HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN 21 3.3 Eigenschappen van edelgassen He He Edelgassen zijn gasvormig bij kamertemperatuur. Bijzonder aan edelgassen is dat ze heel veilig zijn. He He He He He Helium als vulmiddel voor ballonnen er si e a Waarom zijn edelgassen veilig? Helium en argon als beschermgas bij het lassen Neon in lampen bij reclameverlichting Minerale verbindingen en koolstofverbindingen oe 3.4 fv Macroscopische stofeigenschappen kun je verklaren aan de hand van de submicroscopische structuur van een stof. Pr Stoffen kunnen op basis van hun chemische samenstelling in twee grote groepen ingedeeld worden: de koolstofverbindingen en de minerale verbindingen. Onderzoeksvraag Welke stof wordt er gevormd bij het verbranden van hout en brood? Benodigdheden – metalen tang – hout – brood bunsenbrander Hypothese ■■ water ■■ koolstof ■■ zuurstofgas Werkwijze • Verbrand een stukje hout. • Verbrand een stukje brood. Waarneming • Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van hout? • Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van brood? Besluit Er wordt 22 Verfijning materie­model gevormd bij het verbranden van hout en brood. Koolstofverbindingen zijn moleculen die hoofdzakelijk door organismen in de levende natuur aangemaakt worden. Het zijn moleculen die voor het grootste deel uit koolstofatomen bestaan. Eiwitten, vetten en suikers zijn koolstofverbindingen. Zij vormen de bouwstenen van levende wezens. Draadvormige structuren zoals haren, horens en veren bij dieren of vezels bij planten zijn ook opgebouwd uit lange ketens van koolstofverbindingen. Katoenplant Horens Haren er si e Maar ook veel kunststoffen, zoals plastic en siliconen, behoren tot deze groep. Sinds 1850 kunnen koolstofhoudende vezels ook op een kunstmatige (synthetische) manier gemaakt worden. Geweven koolstofvezels Het frame van een tennisracket fv Koolstofvezel met een diameter van 6 µm; op de achtergrond een haarpijl oe Onderzoeksvraag Welke stof wordt er gevormd bij het verbranden van magnesium? Benodigdheden – metalen tang – magnesiumlint (Mg) bunsenbrander Pr Hypothese ■■ koolstof ■■ wit poeder ■■ geen stofverandering Werkwijze Verbrand een stukje magnesiumlint. Waarneming Welke kleur heeft het verbrandingsproduct van magnesium? Besluit Er wordt gevormd bij het verbranden van magnesium. HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN 23 Minerale verbindingen zijn stoffen die uit de niet-levende natuur komen, zoals ertsen, zouten en mineralen. Ze zijn ontstaan als gevolg van geologische processen. Enkele voorbeelden zijn H2O, CO2 en NaCl. a Zet de voorbeelden in de juiste kolom. Kies uit: papier, pvc, kwarts, kwik, citroenzuur, eiwit en dode bladeren. koolstofverbindingen minerale verbindingen er si e b • Welke natuurlijke koolstofverbindingen merk je op in het klaslokaal? fv • Welke kunststoffen merk je op in het klaslokaal? Pr oe • Welke minerale verbindingen merk je op in het klaslokaal? • Koolstofverbindingen zijn moleculen die voor het grootste deel uit koolstofatomen bestaan. Ze kunnen een natuurlijke of kunstmatige oorsprong hebben. • Minerale verbindingen zijn stoffen uit de niet-levende natuur, zoals ertsen, zouten en mineralen. Ze zijn vooral ontstaan als gevolg van geologische processen. 24 Verfijning materie­model Samenvatting macroscopische eigenschappen submicroscopische structuren koolstofverbindingen minerale verbindingen Macroscopische eigenschappen kun je verklaren aan de hand van de submicroscopische structuur van een stof. Submicroscopische structuren worden ingedeeld in koolstofverbindingen en minerale verbindingen. er si de macroscopische stofeigenschap de submicroscopische structuur het ionrooster de koolstofverbinding de minerale verbinding e Wat zijn de nieuwe begrippen? Vul eventueel zelf aan. fv Wat wordt er minstens van je verwacht? Vul eventueel zelf aan. ■■ ■■ ■■ Pr oe ■■ Bespreek de kristalstructuren van koolstof en ijs. ■■ Verklaar eigenschappen van metalen aan de hand van de submicroscopische structuur van het metaalrooster. ■■ Geef toepassingen van edelgassen. ■■ Leg het verschil tussen koolstofverbindingen en minerale verbindingen uit. ■■ Herken een aantal stoffen als koolstofverbinding of minerale verbinding. HOOFDSTUK 3 - VERKLAREN VAN STOF­EIGENSCHAPPEN 25 Houd je vorderingen bij. p8 Wat is jou het meest bijgebleven uit dit thema? fv er si e Om jezelf te testen, maak je de oefeningen op www.scoodle.be. Tijd om uit te checken oe • Wat is er gebeurd bij het opwrijven van de rietjes en de glazen staaf? Pr CHECK OUT • Waarom stoten 2 geladen rietjes elkaar af? • Welk verschil is er tussen de lading van de rietjes en die van de glazen staaf? • Hoe ontstaat een positieve lading? • Hoe ontstaat een negatieve lading? 26 Verfijning materie­model N AT UUR W ET EN S CH APPEN V A D E M E C U M Pr oe fv er si e 3 Inhoudstabel LABO Gevarensymbolen p4 H- en P-zinnen p5 Labomateriaal p6 Correct aflezen van een maatcilinder p7 LEREN LEREN Hoe studeer ik mijn lessen natuurwetenschappen? p8 Houd je vorderingen bij p9 KIJKWIJZER p 10 Hoe vraagstukken oplossen? p 10 e Werken met meetresultaten Formularium er si p 11 Wetenschappelijke notatie p 11 Omzettingen p 12 Afrondingsregels Rekenregels oe Grootheden en eenheden fv p 12 p 16 Stofconstanten p 17 Pr p 15 Grafieken tekenen en interpreteren Periodiek systeem der elementen 2 p 14 p 19 Gevarensymbolen Oxiderend (brand bevorderend) Corrosief (bijtend) Milieuschadelijk er si e Schadelijk, irriterend Schadelijk voor de gezondheid Pr oe fv Ontvlambaar Explosief (ontplofbaar) Gassen onder druk Toxisch (giftig) VADEMECUM 3 H- en P-zinnen Om veilig om te gaan met chemicaliën, is het noodzakelijk de gevaren en risico’s van ieder product te kennen waarmee je werkt. Surf naar www.gevaarlijkestoffen.be. Stap 2 Download de databank voor gevaarlijke stoffen (dBGS). Stap 3 Op je bureaublad klik je op het pictogram. Stap 4 Open het bestand. Pr Stap 5 oe fv er si e Stap 1 Geef het product in. Er verschijnt een overzicht van de pictogrammen en de bijhorende H- en P-zinnen. Voor een volledig overzicht van de H- en P-zinnen, kijk je op www.scoodle.be. 4 Labomateriaal Erlenmeyer Erlenmeyer Bunsenbrander Bunsenbrander er si Reageerbuisklem Kookkolf Kookkolf e Bekerglas Bekerglas Reageerbuisklem Driepikkel Driepikkel Reageerbuis Reageerbuis Draadnet Draadnet Pr oe fv 250ml Volpipet Volpipet Gegradueerde pipet Gegradueerde pipet Maatcilinder Maatcilinder Trechter Trechter Horlogeglas Kroesentang Horlogeglas Mortier en stamper Mortier en stamper Kroestang Liebigkoeler Liebigkoeler VADEMECUM 5 Correct aflezen van een maatcilinder Zet de maatcilinder recht op het tafeloppervlak. Stap 2 Houd je oog op gelijke hoogte met het vloeistofoppervlak. Stap 3 Lees de juiste waarde af aan de onderkant van het gebogen vloeistofoppervlak. Pr oe fv er si e Stap 1 6 Hoe studeer ik mijn lessen natuurwetenschappen? Stap 1 Voorbereiden en structureren WAAROVER handelt de leerstof? TIJDENS de les • Volg aandachtig en werk actief mee. • Stel vragen als je iets niet begrijpt. • Schrijf netjes! (overzicht bewaren = makkelijker studeren) NA de les • Ga nog eens door de les: begrijp je alles? • Begrijp je de structuur van de les? • Maak een onderscheid tussen belangrijke en minder belangrijke leerstof. • Maak een samenvatting en/of schema van wat je hebt geleerd. Stap 2 Verwerken HOE verwerk ik de leerstof? Pr oe fv er si e • Neem je leerwerkboek en je samenvatting/schema bij de hand en onderzoek de leerstof. • Bekijk de titels. • Hoe heb je informatie gekregen? –– Experimenten, vademecum, tabellen, tekst, beeld, schema’s ... –– Werd er nadruk gelegd op bepaalde gegevens? (nieuwe begrippen, vastzetmomenten, extra notities) –– Wat zijn de verbanden tussen de verschillende gegevens? • Gebruik die informatie zelfstandig! –– Maak de oefeningen opnieuw en probeer zelf een antwoord te vinden. –– Maak extra oefeningen. –– Bekijk de experimenten opnieuw. –– Raadpleeg extra bronnen: Scoodle, internet, kijkwijzers, schema’s … • Twijfels? –– Overleg met een van je klasgenoten. –– Stel extra vragen aan je leerkracht. Stap 3 Vastzetten WAT heb ik nu geleerd? • Kom zelf tot een besluit. –– Zit alle belangrijke informatie uit de les in je schema? –– Kun je de leerstof bespreken? –– Zoek verbanden tussen de lesonderdelen. • Maak zelf een ander schema met de belangrijke begrippen. VADEMECUM 7 Houd je vorderingen bij • Na elk thema ga je na waar je al staat in je leerproces voor natuurwetenschappen. • Vul zelf de titels van de thema’s in waar nodig. • Kleur de lege bolletjes in volgens je eigen kunnen. Dit lukt nog niet. Nog even doorbijten … Dit kan ik al goed. Super! Spiegeltje, spiegeltje aan de wand … Experiment Ik vraag uitleg aan de leerkracht als ik een experiment niet begrijp. Moeilijke woorden zoek ik meteen op. er si Ik denk na over de onderzoeksvraag en de hypothese. Voorbereiden Ik ga na of ik al het nodige materiaal heb. fv Uitvoeren Pr oe Ik neem een voorbeeldige houding aan in het labo en houd me aan de veiligheidsvoorschriften. Ik houd rekening met de mening van anderen bij klassikale besprekingen. Ik kan met groepsleden een tabel of verslag invullen bij het uitvoeren van een experiment. Ik kan gedachten uitwisselen tijdens het uitvoeren van een experiment. Ik maak gebruik van verschillende bronnen wanneer ik informatie opzoek. Reflecteren Ik kan besluiten trekken uit een experiment. 8 e Onderzoeken Spiegeltje, spiegeltje aan de wand … Vaardigheden Onderzoeken Ik kan een stappenplan en werkwijze volgen. Ik kan een grafiek tekenen op basis van waarnemingen. Ik kan vragen stellen bij een figuur, grafiek of proefopstelling. Ik kan vragen stellen die bij de les passen. Ik kan antwoorden op de vragen in de thema’s. Ik kan verbanden leggen tussen verschillende hoofdstukken in het thema. er si Leren e Ik kan antwoorden op de vragen van de leerkracht. Ik kan de nieuwe begrippen en woorden verklaren. Ik kan de formules in het thema gebruiken. Ik kan zelf een schema maken. fv Ik begrijp de schema’s bij elk hoofdstuk. oe Ik kan zelf de oefeningen oplossen. Pr Ik kan zelf een samenvatting schrijven. Feedback Zijn er belangrijke zaken die je wilt onthouden? Wil je volgende keer ergens op letten? VADEMECUM 9 Werken met meetresultaten voorbeeld Wat je meet, is een grootheid. temperatuur, massa, lengte, tijd Een eenheid is de maat waarmee je meet. meter, seconde, kilogram Tellen levert een telresultaat op. Er zitten 25 appels in een doos. Een telresultaat is een onbenoemd getal. telresultaat: 25 (geen eenheid!) Meten levert een meetresultaat op (maatgetal + eenheid). meetresultaat: l = 18,2 cm De lengte van mijn potlood is 18,2 cm. er si e Bij een meting moet je alle cijfers noteren die je op het meettoestel kunt aflezen, ook al zijn dat nullen. De kleinste waarde die je met een meettoestel kunt meten, is de meetnauwkeurigheid van dat toestel. Ze wordt weergegeven door het laatste cijfer van het meetresultaat. voorbeeld l = 83,0 mm nauwkeurigheid: 0,1 mm aantal BC: 3 Nullen vooraan in een meetresultaat zijn geen beduidende cijfers; nullen achteraan zijn wel beduidende cijfers. m = 0,025 kg à 2 BC m = 0,6230 kg à 4 BC oe fv De cijfers die je werkelijk afleest in een meetresultaat, zijn de beduidende cijfers (BC). Stap 1 Pr Hoe vraagstukken oplossen? • Markeer of onderstreep in de opgave de gegevens en het gevraagde. • Noteer de gegevens (grootheden met de bijhorende eenheden) met de juiste symbolen zoals opgegeven in de tekst. • Zet de gegevens om in de juiste eenheden. Noteer het gevraagde in symboolvorm. Stap 2 Stap 3 Stap 4 10 • • • • • • Begin de oplossing met de basisformule (gebruik enkel symbolen). Vorm eventueel de formule om. Vul de juiste gegevens in (getalwaarde + eenheid). Reken alles uit met je rekentoestel. Noteer de uitkomst (getal dat op je rekentoestel verschijnt + eenheid). Pas de rekenregels en afrondingsregels toe. Formuleer een antwoordzin. Formularium ρ= zwaartekracht Fz = m • g zwaarteveldsterkte g= Fz m snelheid v= Δx Δt arbeid W = F • Δx rendement η= En Et vermogen P= W Δt e m V massadichtheid er si Wetenschappelijke notatie Om gemakkelijk(er) met grote en kleine getallen te kunnen rekenen, worden machten van 10 gebruikt. Noteer het meetresultaat met één cijfer (verschillend van nul) voor de komma. Stap 2 Noteer de macht van 10. oe fv Stap 1 De wetenschappelijke notatie slaat enkel op het getal. De eenheid blijft gelijk. Pr Voorbeelden 0,069 m = 6,9 • 10-2 m komma naar rechts 3 3 000 m = 3,000 • 10 m komma naar links à exponent verkleint à exponent vergroot 242,3 g = 2,423 • 102 g 0,70 s = 7,0 • 10-1 s à exponent vergroot à exponent verkleint getal verkleint getal vergroot VADEMECUM 11 Omzettingen Bij omzettingen blijft het aantal BC behouden. Veelvouden en onderdelen van eenheden 1012 109 106 103 102 101 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12 Tm Gm Mm km hm dam m dm cm mm μm nm pm tera giga mega kilo hecto deca deci centi milli micro nano pico 17,3 hm = ? dm 102 : 103 10-1 17,3 hm = 17 300 dm à 3 BC à = 1,73 • 104 dm e • 103 er si Wordt de eenheid 103 keer kleiner, dan wordt het getal 103 keer groter. of (wetenschappelijke notatie) 102 : 103 10-1 fv 1,73 • 101 hm = 1,73 • 104 dm Opmerking macht • macht â exponenten optellen oe • 103 voorbeeld: 782 μm = ? dam Pr 10 - 6 • 107 10+1 782 μm = 0,000782 dam : 107 of (wetenschappelijke notatie) 10 - 6 • 107 10+1 782 • 102 μm = 7,82 • 10-5 dam : 107 12 Opmerking macht : macht â exponenten aftrekken Oppervlaktematen en volumematen Dezelfde omzettingsregels gelden voor volume- en oppervlaktematen. Alleen wordt de eenheid bij iedere overgang 100 (oppervlaktematen) of 1000 maal (volumematen) groter of kleiner. opppervlaktematen : 104 : 102 eenheid à km2 • 102 hm2 dam2 m2 dm2 • 102 • 104 getal à cm2 : 102 e Voorbeelden 2,00 km2 = 200 hm2 1,55 km2 = 1,55 • 104 dam2 17 523 cm2 = 175,23 dm2 9,88 • 105 cm2 = 9,88 • 101 m2 er si volumematen : 103 eenheid à m3 dm3 getal à • 103 Pr oe Voorbeelden 25,000 m3 = 25 000 dm3 3,225 mm3 = 3,225 • 10-9 m3 3645 cm3 = 3,645 dm3 7,88 • 102 cm3 = 7,88 • 105 mm3 Opmerking 1 l = 1 dm3 1 ml = 1 cm3 mm3 fv l cm3 dl cl ml VADEMECUM 13 Afrondingsregels Let erop dat je het laatste cijfer in de uitkomst van een bewerking altijd correct afrondt. • Is het eerstvolgende cijfer dat je laat wegvallen kleiner dan 5, dan blijft het voorgaande cijfer ongewijzigd. • Is het eerstvolgende cijfer een 5, 6, 7, 8 of 9, dan gaat het voorgaande cijfer met één eenheid omhoog. Voorbeelden 4,52 m - 2,6 m = 1,92 m à afgerond: 1,9 m (0,1 m nauwkeurig) 27,978 m + 31,75 m = 59,728 m à afgerond: 59,73 m (0,01 m nauwkeurig) 6,650 m • 3,00 m = 19,95 m² à afgerond: 20,0 m2 (3 BC) Rekenregels Som en verschil à 0,0001 ml à 0,01 ml e 3,1250ml 2,12ml 5,2450ml 5,25ml De som of het verschil van meetresultaten is even nauwkeurig als de minst nauwkeurige meting. à 0,01 ml er si + = 3,25m × 5,1m 16,575m2 =17 m2 à 3 BC à 2 BC 115 m ×15 m 1725 m2 =1,7 • 103m2 à 3 BC à 2 BC Het product of quotiënt van meetresultaten bevat evenveel beduidende cijfers als het meetresultaat met het kleinste aantal beduidende cijfers. Pr oe à 2 BC fv Product en quotiënt à 2 BC Als er meer cijfers zijn dan het toegelaten aantal BC noteer je de wetenschapelijke notatie. Vermenigvuldigen met of delen door een onbenoemd getal 12 m : 2 = 6,0 m â â 2 BC 2 BC Vermenigvuldigen met of delen door een onbenoemd getal heeft geen invloed op het aantal BC. geen meetresultaat (onbenoemd getal), er is geen sprake van BC 14 Grootheden en eenheden grootheid symbool eenheid symbool F newton N massa m kilogram kg zwaarteveldsterkte g newton per kilogram N kg tijd t seconde s tijdsduur ∆t seconde s afstand x meter m afgelegde weg ∆x meter m snelheid v meter per seconde m s arbeid W joule energie E vermogen P temperatuur T θ (thèta) volume V er si J watt W kelvin graden Celsius K °C kubieke meter m3 fv joule oe ρ (rho) J kilogram per kubieke meter kg m3 Pr massadichtheid e kracht Opmerking: • De meeste eenheden die je gebruikt, behoren tot het SI-eenhedenstelsel. SI is de afkorting van 'Système International d'unités'. Dit stelsel steunt op 7 basiseenheden. Enkele toegelaten niet SI-eenheden die je gebruikt, zijn: graden Celsius (°C), kilowattuur (kWh), kilometer per uur kg en liter (l). h • Elke verandering van bijvoorbeeld lengte, tijd, temperatuur of plaats stel je voor door delta (∆). VADEMECUM 15 Grafieken tekenen en interpreteren Noteer je meetresultaten in een tabel onafhankelijke veranderlijke afhankelijke veranderlijke notatie: symbool grootheid en tussen haakjes het symbool van de eenheid V (cm³) â x-as notatie: symbool grootheid en tussen haakjes het symbool van de eenheid m (g) â y-as Stappenplan grafieken tekenen Teken de assen met pijlen. Stap 2 Op het uiteinde van beide assen noteer je in symbolen de grootheid en tussen haakjes het symbool van de eenheid waarmee gemeten werd. De onafhankelijke veranderlijke komt op de x-as (à), de afhankelijke veranderlijke op de y-as (á). Stap 3 IJk de assen zodanig dat het hele rooster zo goed mogelijk gebruikt wordt. Stap 4 Zet de koppels meetresultaten uit door vanuit de x-as een verticale lijn en vanuit de y-as een horizontale lijn aan te brengen. Op het snijpunt van die hulplijnen zet je een kruisje of een punt. Stap 5 Teken de eenvoudigste vloeiende lijn die zo goed mogelijk bij de getekende punten aansluit. oe Grafieken aflezen fv er si e Stap 1 Pr Om de overeenkomstige waarden voor de grootheden te vinden: • teken je vanuit de gegeven waarde een loodlijn op de as tot aan de grafiek; • teken je vanaf het snijpunt met de grafiek een loodlijn op de andere as; • lees je de overeenkomstige waarde af op de tweede as. m (g) 5 0 0 16 10 V (cm3) Stofconstanten e massadichtheid (kg/m3) 0,771 3,214 0,179 1,977 1,293 0,900 1,251 0,809 0,090 1,429 Pr ammoniak chloorgas helium koolstofdioxide lucht neon stikstofgas waterdamp waterstofgas zuurstofgas kookpunt (°C) 660 1907 44,2 1064 1400 tot 1600 1538 0 3527 3500 1084 328 897 1455 1769 186 232 962 420 er si gasvormig 2,699 6,920 1,830 19,300 2,4 à 2,8 7,860 0,917 3,510 2,250 8,920 11,344 8,1 à 8,6 8,900 21,370 1,590 7,280 10,500 7,140 smeltpunt (°C) smeltpunt (°C) -78 -101 -271,5 -78 -213 -248 -210 0 -259 -219 fv aluminium chroom fosfor (wit) goud glas ijzer ijs diamant grafiet koper lood messing nikkel platina suiker tin (wit) zilver zink massadichtheid (g/cm3 of • 103 kg/m3) oe vast kookpunt (°C) -33 -34 -268,8 -193 -246 -196 100 -252,7 -183 VADEMECUM 17 - 20 6 - 63,5 11 tussen 38 en 205 80 61,2 330 - 114,4 - 116 18 78,4 35 290 - 39 357 - 97 80,6 -6 - 70 65 218 297 150 0 -3 oe Pr 18 kookpunt (in °C) e 0,66 0,879 1,5 1,836 1,17 0,791 0,736 1,26 1,39 13,6 0,920 1,03 0,81 1,025 0,918 0,8 1,010 0,998 1,023 smeltpunt (°C) fv benzine benzeen chloroform diwaterstofsulfaat esdoornsiroop ethanol ether glycerol honing kwik maïsolie melk methanol naftaleen olijfolie petroleum wasmiddel water zeewater massadichtheid (g/cm3 of • 103 kg/m3) er si vloeibaar 100 103 7 6 5 4 3 2 1 24 20 23 19 223 226 Ra 88 87 Fr Ba 137 Cs 56 55 133 88 85 Sr 38 37 Rb 40 39 Ca Mg Na K 12 11 Be 4 9 Li H II a Ia 7 3 1 1 2 1 227 Ac 89 139 La 57 89 Y 39 45 Sc 21 III b 3 179 Hf 72 91 Zr 40 48 141 91 Pa 231 90 Th 232 Pr 59 184 W 74 96 Z VII b 7 S 236 U 92 144 Nd 60 186 Re 75 98 Tc 43 55 Mn 25 A 26 VIII b Fe 237 Np 93 147 Pm 61 190 Os 76 101 Ru 44 56 9 Ir 242 Pu 94 150 Sm 62 192 77 103 Rh 45 Ib 11 96 157 Gd 64 197 Au 79 108 Ag 47 243 247 Am Cm 95 152 Eu 63 196 Pt 78 106 Pd 46 Cu 64 12 30 II b e 247 Bk 94 159 Tb 65 201 Hg 80 112 Cd 48 65 Zn er si Ni 59 29 gas vloeibaar vast 10 28 fv 59 Co 27 symbool 8 oe Pr Mo 42 52 Cr 24 VI b 6 104 Ce 58 181 Ta 73 93 Nb 41 51 V 23 massagetal Ti 22 Vb 5 atoomnummer IV b 4 B 249 Cf 98 163 Dy 66 204 Tl 81 115 In 49 70 Ga 31 27 Al 13 11 5 III a 13 254 Es 99 165 Ho 67 207 Pb 82 119 Sn 50 73 Ge 32 28 Si O F 253 Fm 100 167 Er 68 209 Bi 83 122 Sb 256 Md 101 169 Tm 69 210 Po 84 128 Te 53 52 51 80 Se 79 As 75 254 No 102 173 Yb 257 Lw 103 175 Lu 71 Rn 222 At 210 70 86 131 Xe 54 84 Kr 36 40 Ar 18 20 Ne 10 4 He 2 O 18 85 127 I Br 35 34 33 35 Cl 17 19 9 VII a 17 32 S 16 16 8 VI a 16 31 P 15 14 N 14 C 7 Va 15 12 6 IV a 14 7 6 5 4 3 2 1 Periodiek systeem der elementen VADEMECUM 19 e er si fv oe Pr Anita Bongaerts Ingrid De Veuster Anne Karsmakers Piet Maesen Maarten Sanne Eliane Weltjens KRAS DEZE CODE EN ACTIVEER JE BOEK ONLINE OP WWW.SCOODLE.BE/ACTIVEER Code gekrast = geen retour mogelijk VOORWAARDEN Dit pakket kan enkel worden teruggenomen op voorwaarde dat het ongeopend en in de originele verpakking wordt teruggenomen. Nadat je de code geactiveerd hebt, heb je een schooljaar lang toegang tot de digitale content bij deze uitgave. Uitgaven waarvan de code gekrast is worden niet teruggenomen of omgeruild. Bij vragen over de activatie of het gebruik kun je steeds terecht bij onze helpdesk, via helpdesk.plantyn.com.