POLARIS SCHEIKUNDE
VWO / GYMNASIUM LEERJAAR 3
BOOM VOORTGEZET ONDERWIJS
Inhoud
In dit katern
1 Stoffen
1.1
Scheikunde en het practicum 8
1.2 Zuivere stoffen en mengsels 14
1.3
1.4
Mengsels scheiden 1 20
Mengsels scheiden 2 26
1.5 Rekenen met mengsels 32
Toetsvoorbereiding 38
2
Chemische reacties
2.1 Nieuwe stoffen 42
2.2 Het periodiek systeem 48
2.3 Reactievergelijkingen 54
2.4 Ontledingsreacties 60
2.5 Verbrandingsreacties 66
Toetsvoorbereiding 72
3
Chemische binding
3.1 Indeling van stoffen 76
3.2 Metalen 82
3.3 Moleculaire stoffen 88
3.4 Zouten 94
3.5 Rekenen aan oplossingen 100
Toetsvoorbereiding 106
4 Massa en energie
4.1 Massabehoud en massaverhouding 110
4.2 Atoommassa 116
4.3 Massa en reactievergelijking 122
4.4 Energie-effect 128
4.5 Verbrandingswarmte 134
Toetsvoorbereiding 140
5 Chemie en leven
5.1 Voeding 144
5.2 Koolstofkringloop 150
5.3 Stikstofkringloop 156
5.4 Water 162
5.5 Groene chemie 168
Toetsvoorbereiding 174
6 Chemische industrie
6.1 Processen in de chemische industrie 178
6.2 Reactiesnelheid 184
6.3 Polymeren 190
6.4 Zeep 196
6.5 Waterstof 202
Toetsvoorbereiding 208
Naslag
A Practicum
A1 Veiligheid 212
A2 Brander 213
A3 Practicumverslag 214
B Grafieken
B1 Eigenschappen van stoffen 215
B2 Namen en formules 216
B3 Systematische namen 217
B4 Reagentia 218
C Rekenen
C1 Eenheden omrekenen 219
C2 Formules 220
D Onderzoeken 222
E Ontwerpen 224
Verantwoording illustraties 226 Register van begrippen 227
1 Stoffen
1.1 Scheikunde en het practicum 8
1.2 Zuivere stoffen en mengsels 14
1.3 Mengsels scheiden 1 20
1.4 Mengsels scheiden 2 26
1.5 Rekenen met mengsels 32
Toetsvoorbereiding 38
1.1 Scheikunde en het practicum
DOEL Je leert hoe je veilig practica uitvoert bij scheikunde.
Scheikunde Hoe kun je beton sterker maken, medicijnen beter, voedsel veiliger en brandstof duurzamer? Dat zijn vragen waar scheikundigen zich mee bezig houden. Het gaat bij scheikunde dus om stoffen, de eigenschappen van stoffen en hoe stoffen met elkaar reageren. Om stoffen te onderzoeken voer je vaak experimenten uit. Op school doe je dat tijdens het chemisch practicum.
Veiligheidsregels Bij een chemisch practicum werk je vaak met een brander en met gevaarlijke stoffen. Er geldt een aantal veiligheidsregels (naslag A1). Zo moet je altijd een veiligheidsbril en een labjas dragen. Je volgt het voorschrift en bedenkt vooraf of de stoffen waarmee je gaat werken gevaarlijk zijn. Hiervoor maak je gebruik van internationale pictogrammen In figuur 1.1 staan enkele voorbeelden. Bij sommige experimenten komen schadelijke gassen vrij. Deze experimenten voer je (of de docent of toa) uit in een zuurkast. In de zuurkast worden de gevaarlijke gassen afgezogen, zodat je deze niet kunt inademen. Als je iets niet zeker weet, vraag je altijd om hulp bij je docent of de toa. Na het experiment ruim je alle gebruikte spullen en stoffen op.
1 Bijtend
2 Explosiegevaar
3 Brandbevorderend
4 Langetermijngezondheidsschade
5 Milieugevaarlijk
6 Giftig
7 Schadelijk
8 Ontvlambaar
9 Houder onder druk
1.1 Waarschuwingspictogrammen
Glaswerk Bij experimenten gebruik je laboratoriumglaswerk: een reageerbuis, erlenmeyer, maatkolf of bekerglas. Het is van belang dat je precies de juiste hoeveelheden gebruikt. Hiervoor bestaat speciaal glaswerk met een nauwkeurige schaalverdeling, bijvoorbeeld een maatcilinder of pipet (figuur 1.2).
De brander Tijdens het practicum gebruik je regelmatig een brander voor het verwarmen of verbranden van stoffen. Met de brander kun je drie verschillende vlammen maken, die elk hun eigen toepassing hebben (figuur 1.3, naslag A2):
1 Een gele vlam heet ook wel pauzevlam.
2 Een lichtblauwe vlam gebruik je om een stof geleidelijk te verwarmen.
3 Een ruisende vlam gebruik je om een stof sterk te verhitten.
Veiligheidsvoorzieningen In het practicumlokaal zijn verschillende middelen aanwezig om een brand te blussen. Vat de kleding van een klasgenoot vlam, dan gebruik je een blusdeken Hiermee zorg je ervoor dat er geen zuurstof meer bij de brandstof komt. Een brandblusser heeft hetzelfde effect. Brand kun je ook blussen met water. Water koelt de brandstof af. Daarvoor is er een nooddouche aanwezig in het practicumlokaal. Met een oogdouche kun je chemicaliën wegspoelen die in je oog zijn gekomen. Het is dus belangrijk om te weten waar deze voorzieningen zich in het practicumlokaal bevinden. Gaat er wat fout, meld dat dan altijd meteen bij de docent of de toa.
Een gestructureerd practicum Als je iets gaat onderzoeken in een chemisch practicum werk je volgens een vaste aanpak:
Bepaal eerst wat je precies te weten wilt of moet komen. Dit noem je de onderzoeksvraag.
Controleer of alle benodigdheden voor het practicum aanwezig zijn.
Voer het practicum uit. Let op de volgorde in de uitvoering.
Tijdens het practicum doe je waarnemingen. Let goed op wat je ziet, wat je hoort en wat je ruikt. Maak hiervan notities.
Trek een conclusie en geef antwoord op de onderzoeksvraag.
Zet al je bevindingen in een verslag. In naslag A3 lees je waaraan een verslag moet voldoen.
1.2 Soorten glaswerk: 1: maatcilinder, 2: pipet, 3: reageerbuis, 4: erlenmeyer, 5: bekerglas, 6: maatkolf gele vlam
lichtblauwe vlam ruisende vlam gasregelknop luchtring schoorsteen 1 3 2
1.3 De brander met drie soorten vlammen
Oefenen
1 a Uit welke onderdelen bestaat een practicumverslag? R
b Met behulp van welk glaswerk kun je de hoeveelheid vloeistof nauwkeurig afmeten? R
c Schrijf drie verschillende blusmiddelen op. R
2 Afbeelding A
Je hebt een wit poeder. Je druppelt drie druppels water op het poeder. Er ontstaat een blauw poeder. Noteer alle waarnemingen die je doet. T1
3 Voor een experiment moet je een klein beetje water in een reageerbuis verwarmen tot 50 °C. Leg uit welke vlam je daarvoor gebruikt. T1
4 Maak een plattegrond van het practicumlokaal van jouw school. Geef hierop duidelijk de blusmiddelen aan. T1
5 Afbeeldingen B, C en D Bekijk de pictogrammen.
a Geef de betekenis van elk pictogram. R
b Geef voor elk pictogram een voorbeeld van een bijbehorende stof. T1
6 Je verwarmt water in een bekerglas. Eerst zie je kleine belletjes uit het water opstijgen. Even later zie je dat het water kookt doordat er grote dampbellen uit het water opstijgen. Noteer de waarnemingen en de conclusies. T2
7 Je meet 50 ml water af in een maatcilinder. Vervolgens schenk je dit over in een bekerglas. Er lijkt minder dan 50 ml in het bekerglas te zitten. Wat moet je doen? T1
A Het water in het bekerglas aanvullen tot het 50 ml-maatstreepje.
B Het water weggooien en opnieuw water afmeten in de maatcilinder.
C Helemaal niets. Je hebt het water juist afgemeten.
B C D
8 Hexaan is een vloeistof die erg op water lijkt, maar een lagere dichtheid heeft. Hexaan mengt niet met water en is licht ontvlambaar.
a Waarom kun je hexaan niet door de gootsteen spoelen? T2
b Leg uit wat het gevaar is als je hexaan toch geprobeerd hebt weg te spoelen in de gootsteen. I
9 Afbeelding E
Methanol is net als water een kleurloze vloeistof. Het is een veelgebruikte grondstof in de chemische industrie. Ook wordt het gebruikt als brandstof.
a Waar moet je rekening mee houden bij het gebruik van methanol? T1
b Leg uit of je een experiment met methanol in de zuurkast moet uitvoeren? T2
10 Op internet staat dat je koperen centen kunt schoonmaken met cola. Beschrijf een experiment om uit te zoeken welke soort cola het meest geschikt is om munten te poetsen. I
casnr. 67-56-1
Licht ontvlambare vloeistof en damp. Giftig bij inademing. Giftig bij contact met de huid. Giftig bij inslikken. Veroorzaakt schade aan organen.
Verwijderd houden van warmte/vonken/open vuur/hete oppervlakken – niet roken.
In goed gesloten verpakking bewaren. Beschermende handschoenen/beschermende kledij/oogbescherming/gelaatsbescherming dragen. Bij contact met de huis: met veel water en zeep wassen. Na blootstelling: onmiddelijk het antigifcentrum of een arts raadplegen.
WGK 1 Mr 32 04 E
11 Afbeelding F
Bekijk de afbeelding goed. Noem drie dingen die deze leerlingen verkeerd doen. T2
HUISPROEF
Voor het afmeten van een hoeveelheid gebruik je een maatbeker. Die bij je thuis heeft een andere nauwkeurigheid dan de maatcilinders op school. Plaats de lege maatbeker op een weegschaal en zet die op nul. Doe nu 500 ml water in de maatbeker. Is dit ook 500 gram?
Probeer dit vaker uit als je meerdere maatbekers hebt.
Methanol
CH3OH
Gevaar
Ontdekken
12 Lees de tekst over explosiegrenzen op de rechterbladzijde.
a Bij een tankstation wordt een percentage benzine gemeten van 0,9%. Leg uit of er een direct explosiegevaar is. T1
b Een medewerker van het tankstation besluit het tankstation even te sluiten. Beredeneer of de kans op een explosie groter kan worden. T1
c Waarom kan een te rijk mengsel niet exploderen? I
13 Op internet staat dat ethanol bij 79 °C kookt. Je wilt dit met een experiment controleren.
a Formuleer de onderzoeksvraag voor dit experiment. T1
b Schrijf op wat de benodigdheden voor het experiment zijn en hoe je het experiment gaat uitvoeren. I
c Welke veiligheidsmaatregelen moet je nemen bij dit experiment? I
14 Een maatcilinder is vaak smal en hoog, terwijl een bekerglas juist breed is. Waarom zou een maatcilinder zo smal en hoog zijn, denk je? I
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Veiligheidsbril en labjas
Pictogram
Zuurkast
Reageerbuis, erlenmeyer, maatkolf en bekerglas
Maatcilinder en pipet
Brander
Gele vlam, lichtblauwe vlam en ruisende vlam
Blusdeken en brandblusser
Nooddouche en oogdouche
T1 Ik kan bepalen welke vlam nodig is voor een experiment.
T2 Ik kan uitleggen wat het verschil is tussen een waarneming en een conclusie.
I Ik kan een onderzoeksvraag formuleren en een bijpassend experiment bedenken.
Explosiegrenzen Sommige stoffen zijn zeer brandbaar en kunnen exploderen. Een explosie is een verbranding die in zeer korte tijd plaatsvindt en waarbij veel energie vrijkomt (figuur 1.4). Een explosie kan alleen ontstaan als de verhouding tussen de hoeveelheid brandstof en lucht tussen bepaalde grenzen ligt: de explosiegrenzen van de brandstof. In tabel 1.6 staan de explosiegrenzen van een aantal brandbare stoffen. De explosiegrens wordt weergegeven in het percentage gasvormige brandstof ten opzichte van de lucht. Als er te weinig brandstof aanwezig is, noem je het een te arm mengsel. Zit er te veel brandstof in, dan is het mengsel te rijk (figuur 1.5).
explosief gebied te arm mengsel
bovengrens ondergrens
te rijk mengsel
brandbare vloeistof
brandbare gasmoleculen zuurstofmoleculen
1.5 De onder- en bovengrens bij explosieve gasmengsels
Stof Onderste explosiegrens % Bovenste explosiegrens %
Aceton 3 13
Ethanol 3 19
Diesel 0,6 6,5
Benzine 1,4 7,6
Methaan 4,4 16
Propaan 2,1 9,5
1.6 Explosiegrenzen van verschillende stoffen. Percentage ten opzichte van lucht.
1.4 Vaak is er ook een vuureffect bij een explosie.
1.2 Zuivere stoffen en mengsels
DOEL Je leert wat het verschil is tussen zuivere stoffen en mengsels.
Zuivere stoffen en mengsels Bij scheikunde gaat het om stoffen. Water, lucht, plastic, vet, hout en kalk zijn voorbeelden van stoffen. Er zijn twee soorten stoffen: zuivere stoffen en mengsels Voorbeelden van zuivere stoffen zijn suiker, zout en ijzer. Lucht is een voorbeeld van een mengsel. In dit mengsel zitten onder andere de stoffen zuurstof en stikstof. Ook kraanwater is een mengsel. Er zit bijvoorbeeld kalk in. De meeste stoffen in het dagelijks leven zijn mengsels van twee of meer zuivere stoffen.
Stofeigenschappen Kenmerken waaraan je een stof kunt herkennen, heten stofeigenschappen. Zo zijn suiker en keukenzout beide witte stoffen die oplossen in water. Deze stoffen smaken echter verschillend: suiker is zoet, keukenzout is dat niet. Ze hebben dus dezelfde kleur en een vergelijkbare oplosbaarheid, maar een verschillende smaak. Kleur, oplosbaarheid en smaak zijn stofeigenschappen. Andere voorbeelden van stofeigenschappen zijn kookpunt, dichtheid, elektrische geleiding en brandbaarheid.
Moleculen Als je een suikerklontje doormidden breekt, heb je nog steeds suiker. Breek je de helft nogmaals doormidden, dan is het restant nog steeds suiker. Je kunt hiermee net zo lang doorgaan tot je één suikerdeeltje overhoudt. Dit kleinste suikerdeeltje heet een suikermolecuul. Als je een suikermolecuul kapotmaakt, is het geen suiker meer. Moleculen zijn dus de kleinste deeltjes van een stof.
Macro- en microniveau Je kunt op twee manieren naar stoffen kijken: op macroniveau en op microniveau. Als je op macroniveau naar een stof kijkt, dan kijk je naar de eigenschappen van de stof die je met je zintuigen kunt waarnemen. Bijvoorbeeld: suikerwater is vloeibaar, smaakt zoet en is doorzichtig. Macro betekent groot. Als je suikerwater beschrijft aan de hand van moleculen, dan kijk je op microniveau. Micro betekent heel klein. Bij scheikunde gebruik je vaak het microniveau om waarnemingen op macroniveau te verklaren.
Drie fasen van een stof De stof water komt in drie verschillende vormen voor: de vaste stof ijs, de vloeistof water en het gas waterstof. Deze verschijningsvormen heten de drie fasen van water. Het gaat bij elk van deze drie fasen om dezelfde watermoleculen. Stoffen kunnen voorkomen in drie fasen: vast (s), vloeibaar (l) en gasvormig (g). De eigenschappen van de drie fasen kun je op microniveau verklaren. Dat zie je in figuur 1.7 getekend. In de vaste fase trillen de moleculen dicht bij elkaar op een vaste plaats en trekken elkaar sterk aan. In de vloeibare fase bewegen de moleculen dicht langs elkaar heen. Hoewel de moleculen elkaar nog wel aantrekken, is de vorm in deze fase niet vast. In de gasvormige fase bewegen de moleculen ver uit elkaar en trekken elkaar nog nauwelijks aan.
Faseovergangen Als ijs smelt, wordt het vloeibaar. Het water gaat dan van de vaste fase over in de vloeibare fase. De overgang van een fase naar een andere fase van een stof heet faseovergang. Smelten is dus een faseovergang. Het omgekeerde van smelten is stollen. De andere faseovergangen zijn: verdampen (vloeibaar gasvormig), condenseren (gasvormig vloeibaar), rijpen (gasvormig vast) en sublimeren (vast gasvormig).
Smelt- en kookpunt, smelt- en kooktraject Tijdens het smelten en koken van een zuivere stof die wordt verwarmd, blijft de temperatuur gelijk. Dat zie je in figuur 1.8a. In het diagram is de temperatuur van een zuivere stof uitgezet tegen de tijd. Zuivere stoffen hebben een smeltpunt en een kookpunt. Dat zijn beide stofeigenschappen.
temperatuur (°C)
kookpunt
Als een mengsel wordt verwarmd, verandert de temperatuur tijdens het smelten wel. Een mengsel heeft dus geen smeltpunt en kookpunt, maar een smelttraject en kooktraject (figuur 1.8b). vloeibaar
kooktraject
1.7 De drie fasen op microniveau
1 de vaste fase
2 de vloeibare fase
3 de gasvormige fase
temperatuur (°C) gas smelttraject
tijd (s)
1.8 Temperatuur-tijddiagram van: a een zuivere stof b een mengsel
tijd (s)
Oefenen
15 Waar of niet waar? Licht je antwoord toe. R
a In een zuivere stof komt maar één soort moleculen voor.
b Als je een suikerklontje kapotmaakt, is het geen suiker meer.
c In waterdamp zitten andere moleculen dan in ijs.
d De faseovergang van vast naar gasvormig heet sublimeren.
16 Afbeelding A
De paperclips hebben allemaal dezelfde vorm en grootte. Je kunt de vorm veranderen doordat de paperclips buigzaam zijn.
Wel hebben ze allemaal een verschillende kleur. Leg uit welke van de bovengenoemde eigenschappen stofeigenschappen zijn van de stof waar de paperclips van gemaakt zijn. T2
17 a Welke fasen kan een stof hebben? Schrijf de afkorting erachter. R
b Welke stofeigenschappen bepalen welke fase een stof heeft bij kamertemperatuur (20 °C)? T1
c Welke fase heeft suiker bij kamertemperatuur? T1
d Hexaan heeft een smeltpunt van –95 °C en een kookpunt van 69 °C. Welke fase heeft hexaan bij 20 °C? T2
18 Maak twee kolommen: ‘Zuivere stof’ en ‘Mengsel’. Zet elk van de volgende stoffen in de juiste kolom: suiker, suikerwater, hexaan, zout, melk, cola, lucht, zetmeel. T2
19 Benoem de faseovergang bij de volgende voorbeelden. T1
a Je bril beslaat.
b De was droogt.
c Je ademt uit in de winter en ziet een wolkje.
20 a Schrijf drie stoffen op waarvan je denkt dat het mengsels zijn. T1
b Waarom zijn die stoffen mengsels, volgens jou? T2
21 Maak een tekening op microniveau van suikerwater, de oplossing van suiker in water. Geef een molecuul weer als een bolletje. T2
22 Een stof kan een smeltpunt en een kookpunt hebben of een smelttraject en een kook traject.
a Wat gebeurt er met de temperatuur als een zuivere vloeistof kookt? T1
b Wat gebeurt er met de temperatuur als een mengsel smelt? T1
c Leg uit of wijn een kookpunt of een kooktraject heeft. T2
23 a Waarom kun je bij scheikunde geen kraanwater gebruiken als er water nodig is bij een experiment? T1
b Bedenk een experiment waarbij je wel kraanwater kunt gebruiken. I
24 Bloem en melkpoeder zijn twee verschillende stoffen die veel op elkaar lijken.
a Welke stofeigenschap hebben ze gemeen? T1
b In welke stofeigenschappen verschillen ze? T1
c Hoe zou je, zonder te proeven, kunnen achterhalen of er bloem of melkpoeder in een potje zit? I
25 Afbeelding B
Neem de cijfers over en zet achter elk cijfer de juiste fase of faseovergang. R
26 Afbeelding C, D, E en F
Je ziet vier modellen van stoffen. Geef bij elk model aan of het een model van een zuivere stof of van een mengsel is. Geef ook aan wat de fase is. T1
27 Olie en water mengen niet. Als je ze samenvoegt, zie je olie op water drijven. Dit komt doordat de oliemoleculen niet goed met watermoleculen kunnen mengen. Er vormt zich dus een waterlaag en een olielaag.
a Welke zin of zinnen zijn macroniveau? T2
b Welke zin of zinnen zijn microniveau? T2
28 Leg bij elke uitspraak uit of het een uitspraak op microniveau of op macroniveau is. T1
a In een vloeistof zitten de moleculen dichter bij elkaar dan in een gas.
b Het kookpunt van alcohol is 79 °C.
c Keukenazijn is een helder mengsel van azijnzuur en water.
HUISPROEF
Thuis gebruik je mengsels en zuivere stoffen. Zoek thuis drie mengsels en maak van elk mengsel een foto. Beschrijf ook uit welke stoffen het mengsel bestaat.
Ontdekken
29 Lees de tekst over gewapend beton op de bladzijde hiernaast.
a Welke eigenschappen van het beton en welke van het ijzer zijn bruikbaar in de bouw? T2
b Waarom willen bouwkundigen juist de eigenschappen van beton en ijzer combineren? T2
c Geef een voorbeeld van een ander samengesteld materiaal. Uit welke stoffen is dat materiaal opgebouwd? I
d Welke eigenschappen worden in het bij c gekozen materiaal gecombineerd? T2
30 Het samengestelde materiaal carbon wordt tegenwoordig steeds meer gebruikt. Carbon is de Engelse naam van de stof koolstof, die de basis is van dit materiaal.
a Noem een toepassing van het materiaal carbon. T1
In carbon vormt het koolstof lange draden die erg sterk zijn en weinig kunnen uitrekken.
Deze draden kunnen verwerkt worden tot verschillende stevige structuren. Voordelen van carbon zijn de lage dichtheid en de eigenschap dat het niet reageert met lucht of water.
b Waarom is in het bij vraag a genoemde voorbeeld carbon gekozen als materiaal. T2
c Geef drie redenen waarom carbon zo’n populair materiaal is. I
Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
Zuivere stof en mengsel
Stofeigenschap
Molecuul
Microniveau en macroniveau
Vaste, vloeibare en gasvormige fase
Faseovergang
Smeltpunt en kookpunt
Smelttraject en kooktraject
T1 Ik kan het verschil tussen een zuivere stof en een mengsel beschrijven op microniveau en macroniveau.
T2 Ik kan onderscheid maken tussen beschrijvingen op microniveau en macroniveau.
I Ik kan uitleggen welke stofeigenschappen ik kan combineren om een nieuw materiaal met nieuwe eigenschappen te maken.
1.9 Gewapend beton wordt veel toegepast in de constructie
Gewapend beton Het kan handig zijn om verschillende stoffen te combineren. Je maakt dan gebruik van de eigenschappen van beide stoffen in het mengsel. De bouw maakt veel gebruik van gewapend beton. Er wordt dan eerst een stalen skelet gevlochten. Het beton gieten de bouwvakkers er daarna omheen. Ze doen dit om de eigenschappen van het staal en het beton te combineren. Het gewapende beton is veel sterker door de staaldraden. Samen is het een sterk materiaal dat niet makkelijk kan scheuren of breken.
van gebouwen en funderingen.
1.3 Mengsels scheiden 1
DOEL Je leert wat mengsels zijn en hoe je ze kunt scheiden.
Oplossing, suspensie en emulsie Een mengsel is een combinatie van twee of meer zuivere stoffen. Als het gaat om een mengsel van een vloeistof met een andere stof, zijn er drie soorten mengsels die je moet kennen.
Oplossing: Een helder mengsel van verschillende vloeistoffen, een vaste stof en een vloeistof of een gas en een vloeistof. De vloeistof waarin de andere stoffen zijn opgelost, heet het oplosmiddel. Cola is een voorbeeld van een oplossing. In cola zijn onder andere de vaste stof suiker en het gas koolstofdioxide opgelost in het oplosmiddel water.
Suspensie: Een troebel mengsel van een vaste stof en een vloeistof. Het mengsel is troebel omdat de vaste stof niet oplost maar als vaste deeltjes zweven in de vloeistof. Een mengsel van meel en water is een voorbeeld van een suspensie.
Emulsie: Een troebel mengsel van twee vloeistoffen. Kleine druppeltjes van de ene vloeistof zweven in de andere en lossen niet op. Melk en mayonaise zijn voorbeelden van emulsies. Om ervoor te zorgen dat een emulsie goed gemengd blijft, is een hulpstof nodig. Zo’n hulpstof heet een emulgator. Bij mayonaise is de emulgator eigeel.
Homogene en heterogene mengsels Bij een oplossing kun je niet zien dat het verschillende stoffen zijn. Het mengsel is overal hetzelfde. Je noemt het mengsel daarom homogeen. In een suspensie zie je de deeltjes van de vaste stof in de vloeistof zweven. Je kunt de verschillende stoffen in het mengsel dus van elkaar onderscheiden. Zo’n mengsel heet heterogeen. Je kunt dit als volgt verklaren op microniveau (figuur 1.10). Bij een homogeen mengsel wordt elk molecuul van de ene stof omringd door moleculen van de andere stof. Bij een heterogeen mengsel komen aparte groepjes moleculen voor van in ieder geval één van de stoffen uit het mengsel. Een emulsie is dus ook een heterogeen mengsel.
Bezinken Als je een glas versgeperst sinaasappelsap een tijdje laat staan, ontstaat onderin een drab en wordt het sap bovenin helderder. Dat komt doordat de dichtheid van de vaste stof groter is dan die van de vloeistof. Door het verschil in dichtheid zakt de vaste stof langzaam naar de bodem. Deze scheidingsmethode heet bezinken. Je kunt de vloeistoflaag vervolgens van de vaste stof af schenken om de twee stoffen te scheiden.
oplossing
suspensie
emulsie
water suiker kalk olie
1.10 Een (1) oplossing, (2) suspensie en (3) emulsie op microniveau
Centrifugeren Bloed is een suspensie die onder andere witte en rode bloedcellen bevat. Om deze bloedcellen van het bloedplasma te scheiden, kun je het bloed laten bezinken. Dit duurt vrij lang.
Door het bloed in reageerbuisjes snel rond te slingeren, kun je het bezinkingsproces versnellen (figuur 1.11). Dit heet centrifugeren. De bloeddeeltjes met de grootste dichtheid komen dan onder in het buisje terecht. De bloeddeeltjes met de laagste dichtheid blijven bovenin. Centrifugeren is dus een scheidingsmethode die berust op het verschil in dichtheid van de gemengde stoffen.
Filtreren Om te voorkomen dat er prut in je koffie komt, gebruik je een filter. Deze scheidingsmethode heet filtreren. De vloeistof en opgeloste stoffen gaan door het filter heen en de vaste stof blijft erin achter. Dat komt doordat de deeltjes van de vaste stof te groot zijn om door het filter te gaan. Deze methode berust op een verschil in deeltjesgrootte tussen de te scheiden stoffen. Wat door het filter heen gaat, is het filtraat. Wat op het filter achterblijft, is het residu (figuur 1.12).
1.11 Reageerbuisjes met bloed in een centrifuge
1.12
Filtreren
trechter met papierfilter residu filtraat