NaSk proefwerk 1-2-3

Door naar stoffen te kijken, aan ze te ruiken en ze te proeven kun je herkennen om welke stof het gaat.

Je moet hierbij wel erg oppassen want sommige stoffen kunnen schadelijk zijn wanneer je eraan ruikt.

Wanneer je toch aan een onbekende stof gaat ruiken, moet je de opening ver van je neus houden en de geur voorzichtig naar je toe wuiven.

Ook proeven doen we bij natuur- en scheikundelessen niet, je weet nooit of een stof veilig is.

Stoffen ordenen

Stoffen kun je herkennen aan hun stofeigenschappen.

Er zijn verschillende stofeigenschappen:

Het verschil tussen azijn en water kun je herkennen aan de geur.

Wanneer een vloeistof een kookpunt heeft van 100 °C is de kans groot dat dit water is.

Benzine heeft een hoge brandbaarheid.

Olie en water kun je onderscheiden door de smaak en de kleur.

Stoffen en veiligheid

Om aan te geven of stoffen gevaarlijk zijn staat er op de verpakking een gevarensymbool.

Hieronder zie je enkele gevarensymbolen met de betekenis:

Plus: H-zinnen en P-zinnen

Naast gevarensymbolen kan er ook tekst op een etiket staan om je te helpen veilig met de stof te werken.

H-zinnen zijn zinnen die iets zeggen over het gevaar van de stof (H = hazard).

Bijvoorbeeld: “Brandbare stof”.

P-zinnen zijn zinnen die zeggen hoe je veilig met de stof kunt werken (P = precaution).

Bijvoorbeeld: “Niet in een open vuur of op andere ontstekingsbronnen spuiten”.

Paragraaf 2: Zuivere stoffen en mengsels

Mengsels en zuivere stoffen

Wanneer je stoffen heel erg zou uitvergroten dan zie je dat stoffen bestaan uit hele kleine deeltjes.

Deze deeltjes noem je moleculen.

Alle stoffen bestaan uit moleculen en er zijn wel miljoenen verschillende soorten moleculen.

Wanneer een stof uit één soort molecuul bestaat noem je dit een zuivere stof.

Wanneer een stof uit twee of meer soorten moleculen bestaat noem je dit een mengsel.

Oplossingen

Soms kun je stoffen oplossen in bijvoorbeeld water.

Wanneer een stof ergens in is opgelost noem je dit een oplossing.

Dit is een mengsel omdat het bestaat uit twee of meer stoffen.

Het water is hierbij het oplosmiddel en het zout is de opgeloste stof.

Oplossing en suspensies herkennen

Een vloeibaar mengsel kan worden onderverdeeld in twee categorieën.

Wanneer je erdoorheen kunt kijken, noem je het helder en is het een oplossing.

Oplossingen zijn altijd goed gemengd.

Wanneer je niet doorheen kunt kijken, noem je het troebel en is het een suspensie.

Suspensies zijn niet altijd goed gemengd.

De grootte van moleculen

Moleculen zijn zo klein dat je ze zelfs met de beste microscopen niet kunt zien.

Ze worden gemeten in nanometer.

1 nanometer (nm) staat gelijk aan 0,000 000 001 meter (m).

Mengsels extraheren en filtreren

Om de kleur-, geur-, en smaakstoffen uit de theeblaadjes te krijgen moet je deze scheiden. Dit gebeurt in twee stappen.

Als eerst ga je extraheren. Je giet heet water bij de theeblaadjes. De kleur-, geur-, en smaakstoffen lossen op in het water en de theeblaadjes niet.

Als tweede ga je filtreren. Het water met de opgeloste kleur-, geur-, en smaakstoffen gaat door het theezakje naar buiten en komt in je beker terecht.

De theeblaadjes blijven achter in het zakje.

Het zakje is hierbij het filter.

De thee die je kunt drinken is het filtraat en de theeblaadjes die achterblijven zijn het residu.

Plus: Alcohol als oplosmiddel

Vaak wordt water gebruikt als oplosmiddel, maar niet alle stoffen lossen even goed op in water.

Zo lost vet niet goed op in water, maar wel in alcohol. Je kunt dus voor het schoonmaken van vet gereedschap beter alcohol gebruiken.

Ook de geurstoffen in deodorant lossen beter op in alcohol dan in water, vandaar dat er in deodorant vaak alcohol zit.

Alcohol wordt in de natuur- en scheikunde ook wel ethanol genoemd.

Paragraaf 3: Massa en volume

Massa

Om erachter te komen hoeveel je van een stof hebt kun je de massa bepalen.

Dit kun je met een weegschaal doen.

De weegschaal geeft dan de massa aan in kilogram (kg) of in gram (g).

Kilogram en gram zijn de eenheden van de grootheid massa.

1 kg gelijk staat aan 1000 g.

1 ton (t) = 1000 kilogram (kg).

1 gram (g) = 1000 milligram (mg).

Let op dat massa en gewicht twee verschillende dingen zijn.

We gebruiken in dit hoofdstuk alleen massa.

Het gewicht is wat je voelt wanneer je bijvoorbeeld iets optilt.

Volume

Om erachter te komen hoeveel ruimte een stof inneemt kun je het volume bepalen.

Voor vloeistoffen kun je dit doen met een maatcilinder.

De grootheid volume wordt vaak weergeven in de eenheid milliliter (mL) of liter (L).

1 mL staat gelijk aan 1 kubieke centimeter (cm

3

3

­­).

1 L staat gelijk aan 1 kubieke decimeter (dm

3

3

­­).

1 m3 = 1000 dm

3

3

­ (L).

1 dm3­ (L) = 1000 cm

3

3

­ (mL).

Het volume berekenen

Je kunt het volume van een voorwerp berekenen. Daarvoor moet je de maten van het voorwerp kennen.

Om het volume van een rechthoek te berekenen moet je lengte ∙ breedte ∙ hoogte doen.

Of als formule: V = l ∙ b ∙ h

Om het volume van een cilinder te berekenen moet, je pi ∙ straal

2

2

∙ hoogte doen.

Of als formule: V = π ∙ r

2

2

∙ h.

π is een constante die gelijk staat aan 3,14. Je kunt deze vinden op je rekenmachine.

Het volume met een proef bepalen

Een steen is geen rechthoek of cilinder, dus je moet een andere manier gebruiken om het volume te bepalen. Dit kan met de onderdompelmethode. Bij deze methode heb je een maatcilinder met water gevuld tot een beginstand. Bijvoorbeeld 50 mL (cm

3

3

).

Je laat de steen dan voorzichtig in de maatcilinder zakken en het water zal stijgen tot de eindstand, bijvoorbeeld 65 mL (cm

3

3

).

Je kunt nu het volume bepalen door eindstand – beginstand te doen.

Het volume van de steen is dus 65 – 50 = 15 mL (cm

3

3

)

Plus: De samenstelling van mengsels

Om aan te geven hoeveel stof er in een mengsel zit wordt vaak de concentratie gebruikt.

De concentratie wordt weergegeven in milligram per liter (mg/L).

Wanneer je 50 mg zout in 2 liter water oplost is de concentratie

50

2

2

50

= 25 mg/L

Paragraaf 4: Dichtheid

Lichte en zware stoffen

Je kunt niet zomaar zeggen dat stoffen licht of zwaar zijn.

Om stoffen goed met elkaar te kunnen vergelijken moet je ervoor zorgen dat ze hetzelfde volume hebben, bijvoorbeeld 1 cm

3

3

.

Een blokje van 1 cm

3

3

lood heeft een massa van 11,3 gram.

Een blokje hout van 1 cm

3

3

heeft een massa van 0,58 gram.

Nu kun je zeggen dat het hout lichter is dan het lood.

De dichtheid van een stof

Lood kan verschillende massa’s hebben afhankelijk van het volume.

Maar als je een blokje lood van 1 cm

3

3

pakt zal deze altijd 11,3 gram wegen.

Dit heeft te maken met de dichtheid van lood.

De dichtheid van een stof zegt je hoeveel gram de stof per 1 cm

3

3

weegt.

Dit is een stofeigenschap en kun je niet veranderen.

De dichtheid van lood is 11,3 gram per kubieke centimeter of 11,3 g/cm

3

3

.

Hieronder zie je een tabel met verschillende stoffen en de bijbehorende dichtheid.

De dichtheid bepalen

De dichtheid van een voorwerp kun je berekenen met:

Dichtheid =

m

a

s

s

a

v

o

l

u

m

e

volume

massa

ρ =

m

V

V

m

ρ = de dichtheid in gram per kubieke centimeter (g/cm

3

3

)

m = de massa in gram (g)

V = het volume in kubieke centimeter (cm

3

3

)

ρ is de Griekse letter rho.

Plus: Drijven en zinken

Een stof drijft wanneer de dichtheid kleiner is dan de dichtheid van de vloeistof.

In de tabel hieronder kun je zien dat hout dus drijft op water.

Een stof zal zinken wanneer de dichtheid groter is dan die van de vloeistof.

Vast ,vloeibaar en gasvormig

Je kunt water in drie soorten fasen vinden in de natuur. Namelijk:

Als vaste stof, dan is het water ijs, sneeuw, hagel of rijp. Rijp is wanneer ijskristallen op bijvoorbeeld takken ontstaan.

Als vloeistof, dan is het water als vloeibaar water, regen, mist of dauw. Mist zijn hele kleine waterdruppels in lucht en dauw zijn druppels die op bijvoorbeeld gras ontstaan.

Als gas, dan is het water in de lucht als waterdamp aanwezig. Bij waterdamp moet je opletten: je kunt waterdamp namelijk niet zien. Op dit moment zit er waterdamp in de lucht om je heen zonder dat je dit kunt zien.

Wanneer het koud is en je ziet ademwolkjes, dan is dit niet waterdamp, maar zijn dit hele kleine druppeltjes water in lucht die we nevel noemen.

De fasen en het deeltjesmodel

Wanneer we stoffen heel erg uitvergroten, zien we dat deze bestaan uit kleine deeltjes die we voor kunnen stellen als kleine balletjes.

Deze balletjes zijn moleculen en dit wordt ook wel het deeltjesmodel genoemd.

Vaste stof:

De moleculen hebben een vaste plek en bewegen niet. Ze trillen wel, maar blijven op hun plek. Hierdoor heeft een vaste stof een vaste vorm en vast volume.

Vloeistof:

De moleculen bewegen en hebben geen vaste plek meer. Ze trillen meer dan bij een vaste stof. Een vloeistof heeft geen vaste vorm meer, maar wel een vast volume.

Gas:

De moleculen bewegen en trillen erg snel en er zit veel ruimte tussen. Een gas heeft geen vaste vorm meer en ook geen vast volume.

Kristallen

Van stoffen kunnen ook kristallen ontstaan.

Dit is een vaste fase van die stof.

Bij sneeuw krijg je een zeshoekige kristalstructuur. Deze kun je met de microscoop zien.

Andere kristallen zoals zoutkristallen kun je met het blote oog zien.

Als je kijkt naar een kristal met het deeltjesmodel, dan zie je dat de moleculen in een vast rooster zitten: het kristalrooster.

Plus: Cohesie en adhesie

Moleculen kunnen elkaar aantrekken. Er zijn twee soorten aantrekkingskrachten.

Cohesie is wanneer moleculen van dezelfde stof elkaar aantrekken. Zoals een waterdruppel die een mooie druppel vormt omdat de moleculen in de druppel elkaar aantrekken.

Adhesie is wanneer moleculen van andere stof elkaar aantrekken. Zoals een waterdruppel die op een glasplaat blijft. De watermoleculen en de glasmoleculen trekken elkaar aan.

Een waterdruppel zal niet op het glas blijven wanneer dit vettig is. Tussen watermoleculen en vetmoleculen is namelijk geen adhesie.

Paragraaf 2: Temperatuur

De temperatuur meten

Om het eens te zijn hoe warm het is, kun je een thermometer gebruiken om de temperatuur te meten.

Om buiten de temperatuur betrouwbaar te meten, moet je deze niet zomaar ergens ophangen.

In de zon zal de thermometer een te hoge temperatuur aangeven.

Daarom hebben weerkundigen strenge regels hoe je een thermometer plaatst.

Deze moet in een speciaal wit kastje hangen met openingen waar de lucht doorheen kan en 1,5 m boven de grond.

De vloeistofthermometer

De meest bekende thermometer is de vloeistofthermometer.

Deze heeft onderaan een reservoir waarin gekleurd alcohol zit.

Wanneer het warm wordt, zal de alcohol uitzetten en stijgen in de stijgbuis.

Naast de stijgbuis staat een schaalverdeling die je kunt gebruiken om de temperatuur af te lezen.

De schaalverdeling gaat van een minimum tot een maximum, bijvoorbeeld van -10 °C tot 50 °C. Dit is het meetbereik van deze thermometer.

De Celsiusschaal

De temperatuur wordt weergegeven in graden Celsius (°C).

Wanneer je een thermometer hebt zonder schaalverdeling, kun je deze in smeltend ijs plaatsen. Op dit punt kun je dan °0 C noteren.

Laat je vervolgens water koken, dan zal het punt wat de thermometer nu aangeeft 100 °C zijn.

Precies daartussenin zit 50 °C. Tussen de 0 °C en 50 °C zit dan 25 °C. Op die manier kun je de schaal aanbrengen op een thermometer.

Koortsthermometer

Normaal hebben mensen een temperatuur van 37 °C.

Wanneer je ziek bent, zal deze stijgen en moet je de lichaamstemperatuur meten.

Met een koortsthermometer kun je dit erg nauwkeurig doen in de buurt van de 37 °C.

Het meetbereik van een koortsthermometer zit tussen de 35 °C en 43.

Daarnaast zijn deze thermometers vaak digitaal waardoor ze snel en nauwkeurig de temperatuur kunnen laten zien op een scherm.

Plus: Meten met een datalogger

Het kan zijn dat je de temperatuur van iets wilt weten over een lange tijd.

Je kunt dit dan doen met een elektronische thermometer.

Deze heeft een sensor waarmee die de temperatuur meet.

In de thermometer zit een kleine computer, een datalogger, die dit vertaalt naar een getal en dit vervolgens opslaat in een meetbestand.

Op deze manier kun je goed de verandering van temperatuur zien.

Paragraaf 3: Veranderen van fase

Faseovergangen

Een fase kan overgaan in een andere fase, dit wordt faseovergang genoemd.

Onderstaande faseovergangen moet je kennen:

Let op: wanneer iets van vloeistof naar vaste stof gaat bij een temperatuur van 0 °C of lager, noem je het bevriezen zoals bij water.

Als een vloeistof vast wordt bij een temperatuur boven de 0 °C, noem je dit stollen, zoals bij kaarsvet.

Faseovergangen en het weer

In het weer komen de zes faseovergangen van water voor.

Bevriezen vindt plaats wanneer water bij koud weer verandert in ijs.

Smelten vindt plaats wanneer het warmer wordt en het gevormde ijs weer vloeibaar wordt.

Verdampen vindt plaats wanneer water op de stoep of in vijvers van de vloeibare vorm overgaat in waterdamp.

Condenseren vindt plaats wanneer de lucht koud wordt en de waterdamp in de lucht kleine druppels vormt op het gras; dit heet ook wel dauw.

Rijpen vindt plaats wanneer de lucht onder 0 °C gaat. Dan zal er geen dauw ontstaan, maar rijp. De waterdamp in de lucht gaat over naar de vaste fase.

Vervluchtigen vindt plaats wanneer het vaste ijs niet smelt, maar direct overgaat in waterdamp. Op deze manier kan een ijslaag dunner worden zonder dat je deze ziet smelten.

De invloed van de temperatuur

Wanneer je het deeltjesmodel gebruikt om te kijken naar een vaste stof dan zie je dat de moleculen allemaal op hun vaste plaats zitten.

Ze trillen wel op die plaats, maar verplaatsen zich niet.

Door een vaste stof warm te maken gaan de moleculen sneller trillen waardoor ze loskomen van hun vaste plaats. De vaste stof smelt en wordt een vloeistof.

Wanneer je een vloeistof nog warmer maakt, gaan de moleculen nog meer trillen en nog sneller bewegen.

Hierdoor komen sommige moleculen los van de vloeistof en vormen een gas. De vloeistof verdampt.

Plus: Water: een uitzondering

Normaal krimpen stoffen wanneer ze van een vloeistof overgaan naar een vaste stof:

Bij water is dit anders. Water vormt namelijk zeshoekige kristallen die meer ruimte innemen.

Water zet dus uit wanneer het ijs wordt. IJs kan wel 10% groter zijn dan water. Hierdoor kunnen waterleidingen kapotvriezen.

Paragraaf 4: Kookpunt en smeltpunt

Het kookpunt

Wanneer je water verwarmt, ontstaan er op de bodem kleine belletjes.

Ga je door, dan worden de belletjes groter en stijgen ze soms.

Wanneer ze tot aan het oppervlak stijgen, is het water aan het koken.

Overal in het water gaat nu de vloeibare fase over naar de gasfase: overal verdampt het water.

Tijdens deze faseovergang blijft de temperatuur op hetzelfde punt, voor water is dit 100 °C. Dit wordt ook wel het kookpunt genoemd.

Iedere stof heeft zijn eigen kookpunt, hieronder een paar voorbeelden:

Het smeltpunt of vriespunt

Wanneer je water in een vriezer plaatst zal de temperatuur dalen tot 0 °C.

Dit is het vriespunt van water en het water gaat van vloeibaar naar vast.

Wanneer al het water bevroren is, zal de temperatuur onder de 0 °C zakken.

Als je het ijs nu uit de vriezer haalt zal de temperatuur stijgen tot 0 °C.

Dit is het smeltpunt van ijs. Zolang het ijs smelt, blijft de temperatuur 0 °C.

Wanneer alles gesmolten is, kan de temperatuur boven de 0 °C stijgen.

Iedere stof heeft zijn eigen smeltpunt/vriespunt, hieronder een paar voorbeelden:

Het vriespunt of smeltpunt verlagen

Door stoffen met elkaar te mengen, kun je het vriespunt/smeltpunt veranderen.

Water bevriest/smelt normaal bij 0 °C zoals je in de tabel hieronder kunt zien.

Wanneer je alcohol en water mengt zal het mengsel een vriespunt hebben onder de 0 °C. Dit omdat alcohol een lager vriespunt heeft.

Ook door zout bij water te doen kun je het smeltpunt van water verlagen.

Op die manier kun je ervoor zorgen dat ijs smelt wanneer je er zout op strooit.

Smelt- en stoldiagrammen

Een ander woord voor kaarsvet is stearinezuur.

Wanneer je dit verwarmt tot 69 °C, zal het beginnen met smelten.

Tijdens het smelten blijft de temperatuur 69 °C tot dat alles gesmolten is.

Pas als alles gesmolten is, zal de temperatuur boven de 69 °C stijgen.

Wanneer gesmolten stearinezuur koud wordt, zal het bij 69 °C beginnen met stollen.

Zolang het stolt blijft de temperatuur 69 °C. Wanneer alles gestold is, zal de temperatuur onder de 69 °C dalen.

Wanneer je stearinezuur gaat verwarmen kun je de temperatuur bijhouden en er een diagram van maken:

Dit is een smeltdiagram omdat je deze hebt gekregen door een stof te laten smelten.

Je kunt ook een stoldiagram maken wanneer je een vloeistof laat afkoelen tot deze stolt.

Plus: Het kooktraject van een mengsel

Wanneer je een mengsel van stoffen hebt, zal het mengsel niet één kookpunt hebben. In plaats daarvan hebben ze een kooktraject.

In het diagram hierboven zie je dat alleen water een kookpunt heeft bij 100 °C.

Alcohol heeft een kookpunt bij 78 °C.

In een mengsel van water en alcohol begint de alcohol dus al met koken bij 78 °C. Water kookt pas bij 100 °C.

Tussen de 78 °C en 100 °C heeft een mengsel van water en alcohol dus niet één kookpunt, maar een kooktraject.