Scheikunde samenvatting hoofdstuk 12:
Materialen
Paragraaf 12.1: Van structuur naar eigenschappen
Elke keer als mensen iets maken, moeten ze kiezen welke materialen ze gaan gebruiken. Behalve de
kosten en beschikbaarheid zijn de eigenschappen van het materiaal doorslaggevend.
Een overzicht van de belangrijkste groepen van materiaaleigenschappen:
In de bouw zijn mechanische eigenschappen van een materiaal erg belangrijk. De hoeveelheid kracht
die een materiaal per m2 kan verdragen, wordt op 2 verschillende manieren gemeten: met een
trekproef en met een drukproef. De hiervan gemeten getalwaarde kan van enkele materialen terug
gevonden worden in Binas T10B.
Macroniveau:
Alle door de mens waarneembare kenmerken en meetbare eigenschappen van stoffen en materialen
Microniveau:
De manier waarop atomen/ionen/moleculen zijn gerangschikt. De microstructuur speelt een grote
rol bij het voorspellen en verklaren van eigenschappen van materialen.
Mesoniveau:
Grote structuren die uit veel moleculen bestaan. Het gaat hier om de krachten tussen de moleculen.
Door het deeltje te veranderen of de ordening van de deeltjes aan te passen, kan het nieuwe
materiaal de gewenste eigenschappen krijgen.
Wil je dat je materiaal elektrisch geleid? Dan moeten vrij bewegende geladen deeltjes in de stof
aanwezig zijn. (elektronen of ionen)
Wil je dat je materiaal sterk is? Dan moeten de bindingen tussen de deeltjes ook sterk zijn
(ionbinding, metaalbinding, waterstofbrug)
, Materialen kunnen worden opgedeeld in 4 hoofdgroepen:
Hoofdgroep 1: Metalen
Dankzij de microstructuur van metalen zijn de eigenschappen:
Hard, taai, vervormbaar, glanzend, hoge geleidbaarheid en mengbaar
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen
die vrij door het metaalrooster kunnen bewegen. De tegengestelde geladen
deeltjes trekken elkaar aan en vormen een metaalbinding. Dit zorgt ervoor
dat metaal een hard materiaal is.
Een legering is een mengsel van samengesmolten metalen. Hierdoor
veranderen de materiaaleigenschappen. Door het verschil in diameter
tussen zuiver koper en zink kunnen de metaaldeeltjes minder makkelijk
langs elkaar schuiven en is het materiaal dus sterker.
Roestvrij staal maak je door 13% chroom toe te voegen aan ijzer.
Wanneer chroom met zuurstof in aanraking komt, komt er een
onzichtbare dunne beschermlaag (chroom(III)oxide) over het staal
en wordt het staal beschermt tegen verdere corrosie.
Hoofdgroep 2: keramiek
Tot keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Het
bekendste voorbeeld van keramiek is klei. Door het bakken van klei verandert er niets aan de
microstructuur. De eigenschappen van het materiaal veranderen omdat er op mesoniveau
wijzigingen plaatsvinden. De wanordelijke mesostructuur ‘schud je op’ met warmte tijdens het
bakken en de mesostructuren rangschikken zich zodanig dat ze daarna dichter, perfecter bij elkaar
zitten en beter aan elkaar gebonden zijn. Meestal zijn de onderlinge afstanden tussen de deeltjes
kleiner geworden en krimpt het voorwerp tijdens het bakproces (macroniveau). Er is een sterke
ionbindingen tussen de negatieve groepen kleiplaatjes en de positief geladen metaalionen gevormd.
Je moet het eigenlijk zien als allemaal ‘plaatjes’ die wanordelijk op elkaar liggen:
Hogere temperatuur
Moderne vormen van keramiek hebben een eenvoudigere microstructuur dan klei:
Ionogeen keramiek het bestaat uit ionen en vormt een ionrooster
(kunnen geen stroom geleiden omdat ze vastzitten in het ionrooster)
Covalente keramiek Het kristalrooster wordt bij elkaar gehouden door atoombindingen
Materialen
Paragraaf 12.1: Van structuur naar eigenschappen
Elke keer als mensen iets maken, moeten ze kiezen welke materialen ze gaan gebruiken. Behalve de
kosten en beschikbaarheid zijn de eigenschappen van het materiaal doorslaggevend.
Een overzicht van de belangrijkste groepen van materiaaleigenschappen:
In de bouw zijn mechanische eigenschappen van een materiaal erg belangrijk. De hoeveelheid kracht
die een materiaal per m2 kan verdragen, wordt op 2 verschillende manieren gemeten: met een
trekproef en met een drukproef. De hiervan gemeten getalwaarde kan van enkele materialen terug
gevonden worden in Binas T10B.
Macroniveau:
Alle door de mens waarneembare kenmerken en meetbare eigenschappen van stoffen en materialen
Microniveau:
De manier waarop atomen/ionen/moleculen zijn gerangschikt. De microstructuur speelt een grote
rol bij het voorspellen en verklaren van eigenschappen van materialen.
Mesoniveau:
Grote structuren die uit veel moleculen bestaan. Het gaat hier om de krachten tussen de moleculen.
Door het deeltje te veranderen of de ordening van de deeltjes aan te passen, kan het nieuwe
materiaal de gewenste eigenschappen krijgen.
Wil je dat je materiaal elektrisch geleid? Dan moeten vrij bewegende geladen deeltjes in de stof
aanwezig zijn. (elektronen of ionen)
Wil je dat je materiaal sterk is? Dan moeten de bindingen tussen de deeltjes ook sterk zijn
(ionbinding, metaalbinding, waterstofbrug)
, Materialen kunnen worden opgedeeld in 4 hoofdgroepen:
Hoofdgroep 1: Metalen
Dankzij de microstructuur van metalen zijn de eigenschappen:
Hard, taai, vervormbaar, glanzend, hoge geleidbaarheid en mengbaar
Een metaal is opgebouwd uit positief geladen atoomresten en elektronen
die vrij door het metaalrooster kunnen bewegen. De tegengestelde geladen
deeltjes trekken elkaar aan en vormen een metaalbinding. Dit zorgt ervoor
dat metaal een hard materiaal is.
Een legering is een mengsel van samengesmolten metalen. Hierdoor
veranderen de materiaaleigenschappen. Door het verschil in diameter
tussen zuiver koper en zink kunnen de metaaldeeltjes minder makkelijk
langs elkaar schuiven en is het materiaal dus sterker.
Roestvrij staal maak je door 13% chroom toe te voegen aan ijzer.
Wanneer chroom met zuurstof in aanraking komt, komt er een
onzichtbare dunne beschermlaag (chroom(III)oxide) over het staal
en wordt het staal beschermt tegen verdere corrosie.
Hoofdgroep 2: keramiek
Tot keramiek behoren alle materialen die door verhitting blijvend harder zijn geworden. Het
bekendste voorbeeld van keramiek is klei. Door het bakken van klei verandert er niets aan de
microstructuur. De eigenschappen van het materiaal veranderen omdat er op mesoniveau
wijzigingen plaatsvinden. De wanordelijke mesostructuur ‘schud je op’ met warmte tijdens het
bakken en de mesostructuren rangschikken zich zodanig dat ze daarna dichter, perfecter bij elkaar
zitten en beter aan elkaar gebonden zijn. Meestal zijn de onderlinge afstanden tussen de deeltjes
kleiner geworden en krimpt het voorwerp tijdens het bakproces (macroniveau). Er is een sterke
ionbindingen tussen de negatieve groepen kleiplaatjes en de positief geladen metaalionen gevormd.
Je moet het eigenlijk zien als allemaal ‘plaatjes’ die wanordelijk op elkaar liggen:
Hogere temperatuur
Moderne vormen van keramiek hebben een eenvoudigere microstructuur dan klei:
Ionogeen keramiek het bestaat uit ionen en vormt een ionrooster
(kunnen geen stroom geleiden omdat ze vastzitten in het ionrooster)
Covalente keramiek Het kristalrooster wordt bij elkaar gehouden door atoombindingen
