Samenvatting voor NaSk 1: de eigenschappen van stoffen en materialen
Wat zijn stoffen en materialen?
Als we om ons heen kijken bestaat alles wat we zien uit chemische stoffen en atomen. De basis van deze chemische stoffen noemen we moleculen. Moleculen zijn de kleinste deeltjes met dezelfde eigenschappen als de chemische stof. Dus een stof is een vorm van materie met een gelijke chemische samenstelling.
Wat zijn de kenmerken van materiaal? Een materiaal is een ruwe grondstof. We gebruiken materialen om een bruikbaar product te maken: denk bijvoorbeeld aan hout of textiel. Van hout kunnen we meubels maken en van textiel bijvoorbeeld kleding. Er zijn naast hout en textiel uiteraard nog meer verschillende soorten materialen, en elk van deze materialen beschikt over zijn eigen eigenschappen en praktische toepassingen.
Eigenschappen van materialen
Ieder materiaal heeft zijn eigen toepassingen en eigenschappen. Zo kunnen materialen gaan krimpen of uitzetten als je ze verwarmt of afkoelt. Als hout vochtig wordt, zet het bijvoorbeeld uit. Zo gaat de voordeur soms minder makkelijk open als het regent.
Een andere eigenschap van materialen is dat ze warmte, elektriciteit en ook geluid kunnen doorgeven. In de natuurkunde noemen we dit geleiden. Als we spreken van het geleiden van warmte betekent dit dat het materiaal warmte doorgeeft. Niet ieder materiaal geeft natuurlijk dezelfde hoeveelheid warmte door; metaal geeft bijvoorbeeld meer warmte door dan hout. Denk maar aan een warme zomer dag. We weten allemaal dat je dan liever niet de buitenkant van een auto aanraakt, terwijl dat bij een houten bank helemaal niet zo erg is.
Het transport van elektriciteit door een materiaal noemen we geleiding van elektriciteit. Metaal staat er om bekend dat het een goede geleider is van elektriciteit. Als we spreken van geleiding van geluid dan spreken we over het transport van geluid door de lucht of door stoffen heen. Belangrijk voor jullie eindexamen is dat jullie de dichtheid van een stof kunnen berekenen en kunnen opzoeken in BiNaS.
Dichtheid berekenen
Dichtheid wordt aangegeven met de letter p. De dichtheid van een stof vertelt je het verband tussen de massa en het volume van de stof. Dan weet je dus hoeveel massa van een stof aanwezig is in een bepaald volume. De eenheid van dichtheid is kg / m³, dus als we over dichtheid spreken hebben we het over kilogram of kubieke meter. De dichtheid van een stof kun je als volgt berekenen:
Dichtheid: Massa/Volume, oftewel P = M / V.
Dus P is de dichtheid in kilogram of kubieke meter, M is de massa in kg en V is het volume in m³.
Wat bepaalt de dichtheid?
De dichtheid van een stof bepaalt of iets zinkt, zweeft of drijft. Een voorwerp zinkt als de dichtheid van het voorwerp groter is dan de dichtheid van de stof waar het voorwerp zich in bevindt. Dus: stel dat je een steen in het water gooit, dan zinkt de steen. Dit komt doordat de dichtheid van de steen groter is dan de dichtheid van het water.
Een voorwerp blijft drijven als de dichtheid kleiner is dan de stof waar het zich in bevindt. Een kurk heeft een kleinere dichtheid dan het water en blijft daarom dus drijven. Nog een voorbeeld is een luchtballon. Een luchtballon stijgt in de lucht en blijft drijven. Dit komt doordat de lucht in de luchtballon wordt verwarmd. Daardoor wordt de lucht in de ballon van een kleinere dichtheid dan de lucht buiten de luchtballon, wat ervoor zorgt dat de luchtballon drijft en zweeft. Als de dichtheid van een voorwerp en de stof waarin het zich bevindt exact gelijk is zweeft het voorwerp.
Verspanen
Als we proberen een materiaal een andere vorm te geven, noemen we dat verspanen. Denk bijvoorbeeld aan zagen van hout of het slijpen van een diamant. Verspanen is dus een materiaal in de gewenste vorm te krijgen. Verspanen is niet mogelijk bij elk materiaalsoort.
Soorten Materialen Geleidt het elektriciteit? Verspaanbaar?
Hout Nee Ja
Kunststof Nee Ja
Textiel Ja Nee
Metaal Ja Ja
Steen Nee Ja
Beton Nee Nee
Glas Nee Ja
Faseovergangen
Stoffen kunnen zich in verschillende fases bevinden, namelijk: vast, vloeibaar en gas. Om het jezelf makkelijker te maken, kun je denken aan water. Water is zoals jullie weten veranderbaar. Als water bijvoorbeeld van water naar ijs verandert, noemen we dat stollen. Deze verandering noemen we een faseovergang. Dit kan gebeuren door een stijging of daling van temperatuur. Hierdoor krijgen de moleculen in de stof meer of minder bewegingsvrijheid. Moleculen en atomen gaan namelijk harder trillen als de temperatuur toeneemt. Als de temperatuur daalt, gaan de moleculen langzamer trillen.
Als we spreken over het smeltpunt, dus het punt waarop een stof smelt, dan gaat het over de overgang van vaste stoffen in vloeistoffen. Water wordt ijs bij 0 graden en verandert in gas bij 100 graden. Dit heet het kookpunt. Onthoudt dat elke stof een ander kookpunt heeft. Als je een vloeibare stof verdampt, verandert de stof in een gas. Andere eigenschappen van stoffen zijn de kleur, geur en de mate waarin een stof oplost in water.
