MacroScoop 3 (2u) - voorbeeldhoofdstuk by VAN IN

Pr fh fd

oo k

st u ©

2 UUR

Pr uk ©

Inhoud

Grootheden en hun verbanden Mengsels en zuivere stoffen

Atoommodel Periodiek systeem

Biologische feedback Licht en straling

2 uur

1 uur

Formules interpreteren

ENERGIEOMZETTINGEN en transport

Warmte en temperatuur

INHOUD

Pr uk ©

olie + water

zand + water

verbanden tussen grootheden

lage massadichtheid

1 grootheden en eenheden 2 verband tussen Lengte, oPPervLaKte en voLuMe hoge massadichtheid

3 verband tussen Massa en voLuMe

Wat weet ik al over dit thema?

Wat wil ik nog te weten komen?

Cornelis Drebbel (1572-1633) Uitvinder van de onderzeeboot

Ontdek deze en nog andere opties op

verbanden tussen grootheden

1 GROOTHEDEN EN EENHEDEN De laagste temperatuur bedraagt ‘slechts’ —273 °C In de eerste graad heb je al kennisgemaakt met grootheden en eenheden. Elke grootheid en elke eenheid heeft haar specifieke symbool, dat internationaal hetzelfde is. Zo kan er wereldwijd samengewerkt worden zonder dat taal een barrière vormt.

symbool grootheid

eenheid

meter

lengte

symbool eenheid m

grootheid

a Welke grootheden ken je al? Vul de tabel aan (zoals bij het voorbeeld ‘lengte’) met het symbool van de grootheid en de eenheid.

oppervlakte

volume

tijd

massa

snelheid

kracht

energie

Bij het gebruik van de SI-eenheden worden vaak voorvoegsels gebruikt. Vul de tabel verder aan.

b In de eerste graad heb je ook de SI-eenheden al leren kennen. Omcirkel de SI-eenheden in de tabel hierboven.

voorvoegsel kilo

omzettingsfactor

wetenschappelijke notatie

voorbeeld

1 000

10³

1 km = 1 000 m

hecto

deca

deci

centi

milli

symbool

1 grootheden en eenheden

Welk symbool gebruikte je toen voor de grootheid temperatuur?

In welke eenheid drukte je de temperatuur uit?

Dat is geen SI-eenheid. Wetenschappers gebruiken voor de grootheid temperatuur het symbool T, uitgedrukt in kelvin (K). Dat is wel een SI-eenheid. De temperatuur, uitgedrukt in kelvin, kan niet negatief zijn. De laagste temperatuur is 0 K of –273°C. Dat is de laagste temperatuur die er bestaat en wordt daarom het absolute nulpunt genoemd.

In vorige lessen wetenschappen heb je al de temperatuur van een voorwerp gemeten.

Meetresultaten bij experimenten worden altijd op dezelfde manier weergegeven.

Noteer de begrippen eenheid, grootheid, maatgetal op de correcte plaats bij het onderstaande meetresultaat.

Wat zijn eigenschappen van een meetresultaat? Kruis de correcte antwoorden aan.

E = 3 500 J

Wat betekent ‘E = 3 500 J’?

Metingen worden uitgevoerd met meettoestellen. Het meetresultaat is afhankelijk van de nauwkeurigheid van je meettoestel. Voor elke grootheid bestaat er een meettoestel. Meetresultaten kunnen omgezet worden in eenheden met een ander voorvoegsel. Sommige grootheden moeten berekend worden met behulp van andere grootheden.

verbanden tussen grootheden

Fig. 1.1

Wie met de wagen de oversteek maakt naar Groot-Brittannië zal niet alleen merken dat men daar links rijdt, maar ook dat de verkeersborden anders zijn. De snelheidslimieten lijken lager. Dat komt omdat de snelheid er uitgedrukt wordt in mijl per uur en niet in kilometer per uur. Als er dus een verkeersbord staat met een snelheidslimiet van 30, dan is dat 30 mijl per uur. Eén mijl komt overeen met 1,609 kilometer. Je mag in die zone dus 48,27 kilometer per uur (km/h) rijden, of afgerond 50 km/h.

Fig. 1.2

Interessant om weten

audio

Grootheden worden voorgesteld met een universeel symbool en hebben een eenheid.

De SI-grootheid voor temperatuur wordt voorgesteld met het symbool T, de eenheid is de kelvin (K).

Grootheid = maatgetal . eenheid

audio

Test jezelf: oefening 1

Meetresultaten worden altijd op dezelfde manier weergegeven:

de laagste temperatuur bedraagt 'slechts' —273 °C

De laagste temperatuur op aarde is inderdaad –273 °C. Dat is weliswaar heel koud, maar in vergelijking met de hoogste temperaturen die miljoenen graden kunnen bedragen, is het een vrij klein getal.

1 grootheden en eenheden

2 VERBAND TUSSEN LENGTE, OPPERVLAKTE EN VOLUME moet je elke grootheid meten? In je klas kun je verschillende lengtes opmeten.

a Welke maten kun je opmeten?

Fig. 2.1

b Noteer onder de afbeeldingen de naam van het afgebeelde meettoestel en de lengte die je er maximaal kunt mee meten (het meetbereik). Baseer je daarvoor op de toestellen die je in de klas ter beschikking hebt.

Fig. 2.2

Fig. 2.4

Fig. 2.3

Fig. 2.6

Fig. 2.7

Welke van die meettoestellen zijn geschikt om de afmetingen van je klas te meten? Verantwoord je keuze.

Fig. 2.5

verbanden tussen grootheden

d Wat is de meetnauwkeurigheid (de kleinste waarde die je met het toestel kunt meten) van de meettoestellen die je bij vraag c noteerde?

e Meet nu de lengtematen van je klaslokaal (in meter) met de beide toestellen.

lengte (l)

breedte (b)

hoogte (h)

meettoestel 2:

meettoestel 1:

Interessant om weten

Bij de keuze van een meettoestel moet je rekening houden met het meetbereik van het toestel. Tijdens de eerste stralingsmetingen na de kernramp in Tsjernobyl was het meetbereik van de toestellen veel te laag waardoor men de straling niet correct kon meten. De straling bleek uiteindelijk 400 maal hoger dan de gemeten waarden op dat moment. Door deze foute meting werd het stralingsgevaar in het begin van de ramp onderschat waardoor heel wat mensen door de hoge straling na enkele dagen stierven.

audio

Fig. 2.8

2 Een klaslokaal heeft een bepaalde oppervlakte waarop je de banken, de stoelen en de kasten kunt plaatsen.

a Oppervlakte is een grootheid met een bepaald symbool en eenheid. Vul de tabel hieronder in. grootheid

symbool grootheid

eenheid

symbool eenheid

b Welke wiskundige figuur heeft de oppervlakte van een klaslokaal?

De oppervlakte wordt berekend uit twee dimensies. Welke zijn dat?

2 verband tussen lengte, oppervlakte en volume

d Hoe bereken je de oppervlakte van het klaslokaal?

e Ken je ook nog andere formules voor oppervlakte? Combineer het cijfer met de correcte letter. vierkant

cirkel

A = z .z

driehoek

A = π .r2

rechthoek

A = l .b

b .h 2

3 Met de derde dimensie (hoogte) kun je het volume berekenen van het klaslokaal.

grootheid

eenheid

symbool grootheid

a Volume is een grootheid die je berekent op basis van gemeten lengtematen. Vul de tabel hieronder in voor de grootheid volume. symbool eenheid

b Hoe bereken je het volume van het klaslokaal?

Bereken nu het volume van je klaslokaal.

Interessant om weten

De eenheid ‘liter’ is een veelgebruikte eenheid voor de grootheid volume. Deze eenheid is geen SI-eenheid. Ze wordt vaak gebruikt om een hoeveelheid vloeistof af te meten. Het symbool voor liter is l of L. De eenheid werd ingevoerd in 1793 in Frankrijk. Kubieke meter (m³) kun je omzetten in liter: V = 1 m³ = 1 000 l V = 1 dm³ = 1 l V = 1 cm³ = 1 ml

verbanden tussen grootheden

audio Fig. 2.9

4 Wetenschappers bestuderen verbanden tussen grootheden. Dat tonen we aan met een voorbeeld. Een speelgoedracewagen maakt vijf omlopen. Elke omloop is 2,00 m. 2,00 m is de afstand, voorgesteld door het symbool ‘s’. Telkens als de racewagen langs de startlijn passeert, wordt de tijd genoteerd. Bereken de snelheid.

0,00

2,00

1,44

4,00

2,88

6,00

4,32

8,00

5,76

10,00

7,20

v (m/s)

t (s)

s (m)

Fig. 2.10

a Bij zo’n onderzoek is er altijd een grootheid die je zelf vastlegt. Dat is de gegeven grootheid. Welke grootheid is hier bepaald? Geef een verklaring.

b De gemeten grootheid hangt af van de gegeven grootheid. Welke grootheid wordt gemeten?

Toon aan dat de gemeten grootheid afhangt van de gegeven grootheid.

d Welke grootheid legt het verband tussen de gegeven en de gemeten grootheid?

e Hoe bereken je die snelheid? Noteer ook de formule.

Wat kun je besluiten over de grootte van de snelheid tijdens het volledige traject?

2 verband tussen lengte, oppervlakte en volume

Er is een verband tussen lengte, oppervlakte en volume. SI-eenheid

aantal dimensies

verband

lengte (l)

meter (m)

een

oppervlakte (A)

vierkante meter (m²)

twee

A=l.l

volume (V)

kubieke meter (m³)

drie

V=l.l.l

Je kunt verbanden onderzoeken tussen grootheden. De meetresultaten kunnen onder andere in een tabel weergegeven worden. – De gegeven grootheid wordt vooraf vastgelegd. – De gemeten grootheid is afhankelijk van de gegeven grootheid.

grootheid

audio

Test jezelf: oefeningen 2, 3 en 4 Moet je elke grootheid meten?

Neen. Sommige grootheden worden echt gemeten tijdens een onderzoek; andere grootheden worden berekend op basis van meetresultaten van gemeten grootheden.

verbanden tussen grootheden

3 VERBAND TUSSEN MASSA EN VOLUME hoe groter het volume, hoe groter de massa. klopt dat? In de eerste graad heb je het begrip massa leren kennen.

a Vul de tabel hieronder in. eenheid

symbool eenheid

symbool grootheid

grootheid

b Met welk toestel wordt de massa gemeten?

Hoe gebruik je dat toestel om de massa van een voorwerp te bepalen? Schrijf een werkwijze uit.

Fig. 3.1

Fig. 3.2

d Schrijf ook een werkwijze uit voor het bepalen van de massa van een vloeistof.

2 In het volgende onderzoek ga je het verband onderzoeken tussen het volume en de massa van een aantal suikerklontjes. Onderzoek 1 1 ONDERZOEKSVRAAG

3 verband tussen massa en volume

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

vijf identieke suikerklontjes meetlat balans met een meetnauwkeurigheid van 0,01 g 4 WERKWIJZE

Bepaal het volume van één suikerklontje. Noteer de waarde in de tabel. Bepaal de massa van het klontje. Noteer je waarneming in de tabel. Leg een tweede suikerklontje op de balans en lees de massa af. Noteer je waarneming. Herhaal stap 3 door telkens een extra klontje toe te voegen. Bepaal telkens het quotiënt tussen massa en volume. Noteer de waarden in de tabel.

1 2 3 4 5

5 WAARNEMING a Bereken het volume van één suikerklontje.

Vsuikerklontje =

aantal suikerklontjes

m (g) V (cm3)

–

m (g)

V (cm3)

6 BESLUIT

Wat stel je vast bij het quotiënt van de meetresultaten?

Hoe groter het volume van de suikerklontjes, hoe kleiner / groter de massa. Dat is een voorbeeld van een rechtevenredig / omgekeerd evenredig verband.

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

verbanden tussen grootheden

Je kunt dat ook heel goed verklaren aan de hand van een model. – Teken een model voor een suikerklontje.

– Welk verband is er tussen het aantal suikerklontjes en de massa suiker?

– Teken achtereenvolgens een model met twee, drie, vier en vijf suikerklontjes.

– Welk verband is er tussen het aantal suikerklontjes en het volume suiker?

– Mag je ervan uitgaan dat hoe meer suikermoleculen er zijn, hoe groter de massa en het volume zullen zijn?

In dit onderzoek is er ook een gegeven en een gemeten grootheid. – Welke grootheid is de gegeven grootheid?

– Welke grootheid is de gemeten grootheid?

– Waarop is die keuze gebaseerd?

3 Meetresultaten uit een onderzoek kun je voorstellen met een grafiek. Op de horizontale as wordt de gegeven grootheid genoteerd en op de verticale as wordt de gemeten grootheid uitgezet. a Noteer de symbolen van de grootheid en de eenheid uit onderzoek 1 op de correcte as. b Zet de meetresultaten uit. c Teken de grafiek.

3 verband tussen massa en volume

Uit de grafiek kun je heel wat afleiden. Kruis de correcte antwoorden aan.

hoge massadichtheid

lage massadichtheid

De verhouding tussen massa en volume is een grootheid die massadichtheid genoemd wordt. Ze wordt voorgesteld met het symbool ρ; de SI-eenheid is de kilogram per kubieke meter (kg/m3). Ook de afgeleide eenheid gram per kubieke centimeter (g/cm3) wordt vaak gebruikt.

De massadichtheid van een stof kun je berekenen met een formule. Leid ze af uit de inleidende tekst.

Elke stof heeft een specifieke massadichtheid. Dat zie je in de tabel op p. 15. In die tabel staat de massadichtheid uitgedrukt in g/cm3. Om kg/m3 om te zetten in g/cm3 en omgekeerd hanteer je de volgende formule. Vul ze aan: .

g cm3

kg m3

Hoeveel bedraagt de massadichtheid van suiker?

Fig. 3.3

Als de maatgetallen van de gegeven grootheid toenemen, dan nemen de maatgetallen van de gemeten grootheid in dezelfde mate toe. Als de maatgetallen van de gegeven grootheid toenemen, dan nemen de maatgetallen van de gemeten grootheid in dezelfde mate af. Het product tussen de gegeven en de gemeten grootheid is constant. Het quotiënt tussen de gegeven en de gemeten grootheid is constant. De grafiek is een rechte door de oorsprong. De grafiek is geen rechte. Het verband tussen de massa en het volume is een omgekeerd evenredig verband. Het verband tussen de massa en het volume is een rechtevenredig verband.

Komt de waarde uit de tabel overeen met de waarde die je berekend hebt in onderzoek 1? Verklaar.

Zuiver water is vloeibaar bij 4°C. Als we diezelfde hoeveelheid water verwarmen zodat het waterdamp wordt, is het nog altijd dezelfde stof. Toch is de massadichtheid verschillend (water: 1,00 g/cm3 – waterdamp 0,598 g/cm3). Hoe kun je dat verklaren?

verbanden tussen grootheden

Verklaar hoe het komt dat de massadichtheid van melk varieert.

massadichtheid vaste stoffen

ρ (g/cm )

vloeistoffen

ρ (g/cm3)

gassen

ρ (kg/m3)

2,7

aardolie

0,79-0,85

aardgas

beukenhout

0,70-0,90

benzine

0,72

helium

brons

8,9

ethanol

0,80

koolstofdioxide

dennenhout

0,6

di-ethylether

0,714

ebbenhout

1,26

glycerol

1,26

koolstofmonooxide

glas

2,5

kwik

13,6

lucht

1,293

goud

19,32

melk

1,02-10,4

propaan

2,02

keukenzout

2,17

olijfolie

0,918

stikstofgas

1,251

koper

8,96

petroleum

0,79

waterdamp

0,598

kurk

0,20-0,35

water (20 °C)

0,998

waterstofgas

0,089 88

lood

11,35

water (0 °C)

1,00

zuurstofgas

1,429

messing

8,5

zeewater

nikkel

8,85

plexiglas

1,20

pvc

1,4

ijs (0 °C)

0,92

ijzer

7,87

suiker

1,58

zilver

10,5

0,179 1,977

1,250

1,02

6,9

zink

0,833

aluminium

Tussen het volume van een voorwerp en de massa ervan is er een rechtevenredig verband. – De maatgetallen van de gegeven en de gemeten grootheid nemen in dezelfde mate toe. – Het quotiënt tussen massa en volume is een constante. – De grafiek is een rechte door de oorsprong. symbool grootheid

eenheid

symbool eenheid

kilogram per kubieke meter

kg/m3

grootheid

massadichtheid

Formule: ρ =

m V

De afgeleide eenheid gram per kubieke centimeter (g/cm3) wordt ook vaak gebruikt.

Test jezelf: oefeningen 5, 6, 7, 8 en 9

audio

Hoe groter het volume, hoe groter de massa. Klopt dat? Neen! Moleculen hebben een bepaalde massa, maar de ruimte tussen de moleculen bepalen het volume. Bij sommige stoffen is die ruimte groot, bij andere is ze klein. Vandaar het verschil in massa. 3 verband tussen massa en volume

Kan water branden? 1

Als je een eitje wilt koken, dan leg je dat in kokend water. Het ei zakt dan naar de bodem. Je kunt een ei ook laten drijven op het water. Dat bestudeer je in het volgende onderzoek. onderzoek 2 onderZoeKsvraag

2 hYPothese

3 benodIgdheden

500 ml 400

water

300

glazen bokaal of bekerglas (500 ml) ei zout gedemineraliseerd water

200

4 WerKWIJZe

Vul de beker voor drie vierde met gedemineraliseerd water. 2 Leg het ei voorzichtig in het water. 3 Voeg zout toe en roer voorzichtig tot je iets ziet gebeuren. 4 Voeg verder zout bij tot er opnieuw iets gebeurt.

Fig. 3.4

5 WaarneMIng

100

a Wat zie je bij stap 2?

b Naarmate je zout toevoegt, gebeurt er iets. Wat zie je bij stap 3?

c Wat zie je ten slotte bij stap 4?

6 besLuIt

In het begin van het experiment is de massadichtheid van het ei groter / kleiner dan die van het water. Naarmate je meer zout toevoegt aan het water wordt de massadichtheid van de oplossing groter / kleiner. De massadichtheid van het ei wordt eerst kleiner dan / gelijk aan de massadichtheid van het water. Ten slotte wordt de massadichtheid van het ei groter / kleiner dan die van het water.

verbanden tussen grootheden

7 reFLeCtIe Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Waarom drijft een bedorven ei in koud water terwijl een vers ei zinkt?

Fig. 3.5

Er valt papieren confetti in een waterplas. Eerst drijven deze stukjes op het water en nadien zakken ze naar de bodem. Hoe komt dat?

Ook bij mengsels van vloeistoffen speelt massadichtheid een grote rol.

Fig. 3.6

Wat is de massadichtheid van olijfolie en van water? olijfolie

Op de afbeelding hiernaast zie je een mengsel van olijfolie en water.

Waarom drijft de olijfolie op het water?

water

Zoek nog twee vloeistoffen die op water zullen drijven. Raadpleeg daarvoor de tabel op p. 15.

Fig. 3.7

3 verband tussen Massa en voLuMe

d Bij een brand op een vrachtschip geladen met petroleum kan de brandstof lekken. Ze verspreidt zich dan over het water. Zal die brandstof zinken of drijven?

Fig. 3.8

VA ©

Fig. 3.9

audio

Het is je misschien nog niet opgevallen, maar op zeeschepen en binnenwaterschepen bevindt zich het ‘plimsollmerk’. Deze markering op het schip geeft aan hoe zwaar het schip mag geladen worden om voldoende drijfvermogen te hebben. Als de diepgang het plimsollmerk overschrijdt, dan is de massa te groot waardoor het schip zich te diep in het water bevindt. Bij trans-Atlantische overtochten kan dat voor problemen zorgen, want bij warm oceaanwater is de dichtheid veel lager zodat het schip zou kunnen zinken.

Interessant om weten

Of een voorwerp zal zinken, zweven of drijven in een vloeistof, hangt af van de massadichtheid. – Als de massadichtheid van het voorwerp groter is dan de massadichtheid van de vloeistof, zal het zinken. – Als de massadichtheid van het voorwerp kleiner is dan de massadichtheid van de vloeistof, zal het drijven. – Als de massadichtheid van het voorwerp gelijk is aan de massadichtheid van de vloeistof, zal het zweven.

Test jezelf: oefening 10

audio

Kan water branden?

Neen. De brandbare vloeistof die op het water drijft, kan vlam vatten als ze in contact komt met vuur. Water zelf is niet brandbaar.

verbanden tussen grootheden

! a h A ! a h A

samenvatting

Grootheden en eenheden

worden voorgesteld met een universeel .

een

en hebben

, de eenheid is

Meetresultaten worden altijd op dezelfde manier weergegeven.

2 Verband tussen lengte, oppervlakte en volume

De SI-grootheid voor temperatuur wordt voorgesteld met

Er is een verband tussen lengte, oppervlakte en volume. grootheid

SI-eenheid

aantal dimensies

verband

meter (m)

een

oppervlakte (A)

vierkante meter (m²)

twee

A=l.l

kubieke meter (m³)

drie

V=l.l.l

lengte (l)

volume (V)

– De

Je kunt verbanden onderzoeken tussen grootheden. De meetresultaten kunnen onder andere in een tabel weergegeven worden. grootheid wordt vooraf vastgelegd. grootheid is afhankelijk van de gegeven grootheid.

3 Verband tussen massa en volume van een voorwerp en de

Tussen het

ervan is er

een .

– De van de grootheid nemen in dezelfde mate toe. – Het –

en de

tussen massa en volume is een

De grafiek is een grootheid

massadichtheid

. symbool grootheid

eenheid kilogram per kubieke meter

symbool eenheid kg/m3

AHA!

Formule: De afgeleide eenheid

(

) wordt ook vaak gebruikt.

Of een voorwerp zal zinken, zweven of drijven in een vloeistof, hangt af van de massadichtheid. –

Als de massadichtheid van het voorwerp groter is dan de massadichtheid van de vloeistof,

–

Als de massadichtheid van het voorwerp kleiner is dan de massadichtheid van de vloeistof,

–

Als de massadichtheid van het voorwerp gelijk is aan de massadichtheid van de vloeistof,

verbanden tussen grootheden

Schema

– meettoestellen: en

) met hoofdeenheid: (

(

) (

– verband tussen grootheden:

) met hoofdeenheid: (

)

(

)

(

)

(

)

met hoofdeenheid:

(

) met hoofdeenheid:

(

)

–

. 1 000

: 1 000

– –

AHA!

MINDMAP

(m)

lengte (l) vierkante meter (m2) (A)

kilogram (kg)

kubieke meter (m")

(m)

GROOTHEDEN

verband

eenheid

(V)

meettoestel

zinken

verbanden tussen grootheden

zweven (ρ)

drijven ρ = m/V (kg/m3) gram per kubieke centimeter (g/cm3)

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik herken de gegeven grootheid. Ik weet wat de gemeten grootheid is.

Ik kan het volume bepalen van een courante wiskundige figuur.

Ik kan de oppervlakte berekenen van een courante wiskundige figuur.

Ik kan aan de hand van een voorbeeld uitleggen dat bij een onderzoek een verband tussen grootheden kan onderzocht worden.

Ik kan het verband tussen grootheden en eenheden beschrijven.

Ik kan in een onderzoek de gegeven en de gemeten grootheid bepalen.

Ik kan de massa van een voorwerp en de massa van een vloeistof bepalen. Ik kan de massadichtheid berekenen.

Ik kan courante eenheden voor massadichtheid gebruiken.

Ik kan de eigenschappen van een rechtevenredige grootheid opsommen.

Ik kan verklaren waarom een voorwerp zinkt of drijft in een vloeistof. invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

AHA!

TEST JEZELF 1

Herleid de volgende meetresultaten of vul aan.

– F = 12 N =

– E = 1 450 J =

– t = 300 s = 300 000 – l = 25 hm = 2 500 = 15 m³ =

dm³

–

= 15 kg = 1 500

–

l = 1,02 m

t = 3 600 s

m = 3,658 3 kg

V = 12,306 l

E = 3,56 J

nauwkeurigheid

meetresultaat

2 Welke meetnauwkeurigheid hebben de meettoestellen waarvan de volgende meetresultaten zijn weergegeven? Bijvoorbeeld: E = 1,234 kJ  ik meet tot op 1 J nauwkeurig.

meetresultaat

3 Bestudeer de tabel met metingen en hun meetresultaten.

l = 0, 115 hm

l = 13,45 dam

l = 1,03 mm l = 1,12 cm

Welke meting heeft de grootste lengte?

–

Welke meting heeft de kortste lengte?

–

4 In de volgende sporten moet je de gegeven en de gemeten grootheid bepalen. Je schrijft de grootheid met haar symbool (bv. massa (m)).

sporten

gegeven grootheid

gemeten grootheid

Ronde van Vlaanderen

24 uur van Zolder

coopertest

400 meter lopen

100 meter zwemmen

verbanden tussen grootheden

5 In welke situaties hebben we te maken met een recht evenredig verband? Kruis de correcte antwoorden aan. Smelten van paraffine waarbij de temperatuur om de twee minuten gemeten wordt. De gereden afstand met de wagen en de hoeveelheid brandstof in de brandstoftank. De afstand in functie van de tijd bij een constante snelheid. De verbruikte energie in functie van de tijd bij een constante inspanning. 6 Vorm de basisformule voor massadichtheid om zodat je de volgende grootheden kunt berekenen. m =

V =

7 Met een dynamometer bepaal je de zwaartekracht op een tiental identieke blokjes. Elk blokje heeft een massa (m) van 100 g (0,1 kg). m (kg) F (N) F (N) – Vul de tabel hiernaast aan. –

Bereken het quotiënt van de meetresultaten.

m (kg)

0,100 0,200 0,300

0,600

0,700

0,800

0,900

0,500

1,000

Zet de gegevens van de grootheid massa uit in functie van de grootheid kracht in een grafiek.

–

0,400

–

Welke grootheid is de gegeven en de gemeten grootheid?

Gegeven grootheid: Gemeten grootheid: Test jezelf

–

Welke kubus heeft de grootste massa? Leg uit.

Gaan de blokjes zinken, zweven of drijven als je ze onderdompelt in melk? Leg uit.

Gegeven:

–

Gevraagd:

–

Oplossing:

–

Antwoord:

–

Een cilinder heeft een hoogte (h) van 4,0 cm en een straal (r) van 0,7 cm. De massa van het blokje is 7,39 g. Uit welke stof is dat blokje gemaakt? Druk jouw antwoord uit in kg/m³.

Ik heb twee kubussen die een volume hebben van 1 cm³. De ene kubus is gemaakt van aluminium en de andere is gemaakt van koper. De massadichtheid van de stoffen kun je opzoeken in de tabel op p. 15.

Welk verband is er tussen massa en zwaartekracht? Leg uit.

10 Karel is een onhandige jongen. Hij moet de CO2-cartouche van de sodastream vervangen. Helaas loopt dat niet goed af en komt alle koolstofdioxide (CO2) in de keuken terecht. Waar bevindt zich dat gas? Tegen de grond / het plafond

–

Verklaar jouw keuze.

–

Verder oefenen? Ga naar

verbanden tussen grootheden

WoordenLIJst Thema Verbanden tussen grootheden definitie

in je eigen woorden

absoluut nulpunt (het)

laagste temperatuur die gelijk is aan –273 °C

diepgang (de)

afstand waarmee een boot onder water zakt

dimensie (de)

afmeting

grafiek (de)

grafische voorstelling voor gegeven en gemeten grootheid

kelvin (de)

SI-eenheid van de grootheid temperatuur. Deze eenheid wordt vooral gebruikt door wetenschappers.

massadichtheid (de)

grootheid die uitdrukt hoeveel massa per volume-eenheid aanwezig is

meetbereik (het)

maximale waarde die je met een meettoestel kunt meten

meetnauwkleinste waarde die je met een keurigheid (de) meettoestel kunt meten

snelheid (de)

Grootheid met symbool ‘v’. De SI-eenheid is meter per seconde. Een veelgebruikte afgeleide eenheid is kilometer per uur (km/h).

tarreerknop (de)

knop op een elektronische balans om de balans weer op de nulwaarde te brengen

traject (het)

afgelegde weg

zuiver water

een zuivere stof die enkel bestaat uit moleculen water

term

hoofdstuk

verbanden tussen grootheden WoordenLIJst

IN N VA © uk st fd oo fh oe

Pr 28

verbanden tussen grootheden

Mengsels en zuivere stoffen

enkelvoudige stof

ZUIVERE STOFFEN

samengestelde stof

heterogeen

homogeen

MENGSELS

1 Mengsel of zuivere stof? 2 hoMogene en heterogene Mengsels 3 eigensChAPPen vAn Mengsels en zuivere stoffen 4 hoe Kun Je Mengsels sCheiDen?

Wat weet ik al over dit thema?

#Whatsinmyclothes: de waarheid achter het kledinglabel Guest Contributor | Vrijdag, 24 april 2020

In 2019 kreeg Circle Economy van het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat de opdracht om onderzoek te doen naar de accuraatheid van samenstellingsetiketten in kleding. Met behulp van de Fibersort-machine werden meer dan 10.000 kledingstukken getest: in 41 procent van de gevallen kwamen de samenstellingsetiketten niet overeen met de daadwerkelijke samenstelling van het kledingstuk. Fashion Revolution lanceert deze week een nieuwe campagne - #whatsinmyclothes - maar het antwoord op die vraag blijkt niet zo eenduidig als verwacht.

Ontdek deze en nog andere opties op

Mengsels en zuivere stoffen

Wat wil ik nog te weten komen?

1 Mengsel of zuivere stof? er zijn niet zo heel veel zuivere stoffen Je kunt nauwelijks een winkelstraat of shoppingcentrum doorlopen zonder op een donutbar te stuiten.

Er zijn honderden soorten donuts in alle kleuren en smaken te vinden.

Noteer de ingrediënten op het boodschappenlijstje.

In de eerste graad heb je de begrippen zuivere stof en mengsel al leren kennen. Omcirkel de zuivere stoffen op het boodschappenlijstje in het blauw, de mengsels in het groen.

Wat stel je vast?

Noteer nog even de definitie van een zuivere stof en van een mengsel.

Boodschappenlijst

Fig. 1.1

Bestudeer het recept van Jeroen Meus dat je vindt via het onlinelesmateriaal.

In het dagelijks leven kom je nochtans zowel met mengsels als met zuivere stoffen in aanraking. Vul de tabel in. Zoek daarvoor de nodige informatie op het internet. a Noteer in de tweede kolom de aggregatietoestand bij kamertemperatuur van het voorbeeld. b Schrijf de samenstelling in de derde kolom. c Duid met een kruisje aan of het om een mengsel of een zuivere stof gaat.

Fig. 1.2

voorbeeld

aggregatietoestand

samenstelling

mengsel

zuivere stof

messing aluminium bakpoeder ethanol 1 Mengsel of zuivere stof?

voorbeeld

aggregatietoestand

samenstelling

mengsel

zuivere stof

diamant pekel knalgas

honing spuitwater

3 Zuivere stoffen kun je niet zomaar met het blote oog herkennen. Je kunt ze wel herkennen aan de hand van hun deeltjesmodellen.

a Omcirkel de zuivere stoffen in de afbeelding.

lucht

koolstofdioxide

b Waarop heb je je gebaseerd om je keuze te maken?

stikstofgas

zuurstofgas

Is water een voorbeeld van een zuivere stof of van een mengsel? Geef een verklaring.

d Is er in de afbeelding een mengsel getekend? Zo ja, welk mengsel is dat?

4 Zuivere stoffen zijn zeldzaam. Bekijk de video die je vindt via het onlinelesmateriaal om dat aan te tonen. a Wat zit er in water dat onder andere uit de kraan, de zee of een kreek komt?

b Hoe wordt het andere water genoemd?

ijzer

Mengsels en zuivere stoffen

Fig. 1.3

Waaruit bestaat dat?

e Doorstreep wat niet klopt: Puur water is een zuivere stof / mengsel. Hoe komt het dat er zo weinig van die stoffen zijn?

d Teken het deeltjesmodel van een watermolecule.

Interessant om weten

Fig. 1.4

In het dagelijks taalgebruik wordt met 'zuivere' lucht of 'zuiver' water in feite bedoeld dat lucht en water niet schadelijk zijn voor de gezondheid. Chemisch gezien is lucht geen zuivere stof, omdat lucht hoofdzakelijk samengesteld is uit zuurstofgas en stikstofgas. Drinkwater bevat tal van opgeloste stoffen (weliswaar in lage concentraties) die het zijn typische smaak geven. Zuiver water is immers helemaal niet geschikt om te drinken.

audio

Een zuivere stof bestaat uit één soort deeltjes (moleculen). Een mengsel bestaat uit verschillende soorten deeltjes (moleculen).

Zuivere stoffen en mengsels kun je herkennen met een deeltjesmodel. Test jezelf: oefeningen 1 en 2

audio

er zijn niet zo heel veel zuivere stoffen Zuivere stoffen komen eigenlijk heel zelden voor. Meestal komen ze in een mengvorm voor waardoor ze niet meer 100 % zuiver zijn.

1 MENGSEL OF ZUIVERE STOF?

2 hoMogene en heterogene Mengsels ook mengsels passen binnen diversiteit Er zijn twee grote groepen van mengsels. Aan de hand van het volgende onderzoek leer je welke dat zijn.

onderzoek 1 onDerzoeKsvrAAg

Hoe kun je op basis van de bestanddelen de mengsels opdelen in twee groepen?

2 hYPothese

Veiligheidsinstructies ethanol: H225 – P210 white spirit: H226 – H304 – H336 – H411 P273 – P301 – P310 – P331 zwavel: H315 – P302 + 352 1

zand keukenzout

ijzervijlsel zwavel

krijt water

suiker water

ethanol water

white spirit water

zes proefbuizen proefbuisrekje spatel proefbuisdoppen/kurken zand keukenzout ijzervijlsel krijt zwavelpoeder gedemineraliseerd water fijn kristalsuiker gedenatureerde ethanol white spirit

3 BenoDigDheDen

4 WerKWiJze

Pr 38

Fig. 2.1

Schep met de spatel ongeveer 1 cm zand in proefbuis 1. Voeg 1 cm keukenzout toe. Meng in proefbuis 2 een gelijke hoeveelheid ijzervijlsel met zwavelpoeder. Vul proefbuis 3 met ongeveer 3 cm water en strooi er met de spatel een beetje krijt bij. Los in proefbuis 4 een spatel suiker op in ongeveer 3 cm water. Giet 2 cm ethanol in proefbuis 5 en voeg eenzelfde hoeveelheid water toe. In proefbuis 6 meng je 2 cm white spirit met 2 cm water. Sluit alle proefbuizen met een stop of kurk en schud ze krachtig. Hou elke proefbuis voor een smalle lichtbron. Bij welke mengsels zijn de afzonderlijke bestanddelen waarneembaar? Bij welke niet? Noteer bij de waarnemingen.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

risico analyse

Mengsels en zuivere stoffen

5 WAARNEMING Noteer je waarnemingen in de tabel. proefbuis

samenstelling

bestanddelen waarneembaar?

de bestanddelen zijn wel / niet afzonderlijk waarneembaar

6 BESLUIT

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

De mengsels waarvan je de afzonderlijke bestanddelen of componenten nog goed kunt onderscheiden, zijn heterogene mengsels. In welke van de proefbuizen zit er een heterogeen mengsel?

Mengsels waarvan je de afzonderlijke bestanddelen niet kunt onderscheiden, zijn homogene mengsels. In welke van de proefbuizen zit er een homogeen mengsel?

Waarvoor wordt white spirit in het dagelijks leven gebruikt?

2 homogene en heterogene mengsels

Ook in het dagelijks leven kom je zowel met heterogene als met homogene mengsels in aanraking.

Welk drankje toont een heterogeen mengsel? Verklaar.

Welk drankje toont een homogeen mengsel? Verklaar.

Fig. 2.2

Een homogeen mengsel is een mengsel waarvan de componenten of bestanddelen niet meer van elkaar te onderscheiden zijn.

Test jezelf: oefeningen 3 en 4

Een heterogeen mengsel is een mengsel waarvan de componenten of bestanddelen wel gemakkelijk van elkaar te onderscheiden zijn. audio

ook mengsels passen binnen diversiteit

Uit de eerste graad ken je het begrip diversiteit onder andere uit de context ‘biodiversiteit’. Biodiversiteit is de verscheidenheid aan leven op aarde. Ook binnen de chemie is er verscheidenheid: zo zijn er verschillende soorten mengsels.

een mix van mengsels … Op grijze dagen wordt er zowel op de autowegen als in het weerbericht gewaarschuwd voor een hoge concentratie aan fijn stof in de lucht. Langs de autowegen worden dan tijdelijke verkeersborden geplaatst en ook op de matrixborden en de dynamische tekstborden wordt dat gemeld.

Fig. 2.3

Mengsels en zuivere stoffen

a Wat betekent smog?

b In smog zitten dus twee soorten mengsels. Welke? Noteer hieronder de samenstelling van die mengsels.

Dat zijn voorbeelden van heterogene mengsels.

2 Naast deze voorbeelden zijn er nog andere soorten heterogene mengsels. Je leert ze kennen via de volgende onderzoeken. Onderzoek 2 1 ONDERZOEKSVRAAG

Hoe kun je ervoor zorgen dat een mengsel van olie in water niet ontmengt? 2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

twee maatcilinders twee plastic maatbekers (300 ml) staafmixer olie water eidooier

Tip Bekijk de video om te ontdekken hoe je een dooier van het eiwit kunt scheiden.

eieren scheiden

4 WERKWIJZE 1 2 3 4 5 6 7

Giet 150 ml olie en 50 ml water in een maatbeker van 300 ml. Dompel de staafmixer in de beker en mix gedurende korte tijd tegen een hoge snelheid. Wacht even af en kijk wat er gebeurt. Giet 150 ml olie en 50 ml water in de tweede maatbeker van 300 ml. Voeg een eierdooier toe aan het tweede mengsel. Dompel de staafmixer in de beker en meng gedurende korte tijd tegen een hoge snelheid. Wacht heel even af en kijk wat er gebeurt.

5 WAARNEMING

a Hoe ziet het mengsel er meteen na het mixen uit (stap 2)?

b Wat gebeurt er bij stap 3?

2 homogene en heterogene mengsels

c Wat ontstaat er bij stap 6?

d Wat gebeurt er bij stap 7?

6 BESLUIT

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

7 REFLECTIE

Water en olie zijn niet mengbaar. Met de staafmixer zorg je ervoor dat er kleine oliedruppeltjes in het water verspreid worden. Je verkrijgt dan een emulsie met een melkachtig uitzicht. De emulsie ontmengt vrij snel. Door toevoeging van een emulgator ontstaat er een gladde, stabiele emulsie.

a Welk bestanddeel uit het tweede mengsel vertolkt de rol van emulgator?

b Noteer een definitie voor het begrip ‘emulsie’. Gebruik zeker de woorden mengsel, vloeistof, emulgator.

Onderzoek 3

DEMOPROEF

1 ONDERZOEKSVRAAG Wat ontstaat er als je een gas mengt in een vloeistof?

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN maatcilinder (50 ml meetnauwkeurigheid 1 ml) maatcilinder (100 ml) maatbeker kaliumjodide

Mengsels en zuivere stoffen

Veiligheidsinstructies kaliumjodide H372 H314

Veiligheidsinstructies waterstofperoxide H271 P220 – P261 – P280 P307 + P311 P305 + P351 + P338

afwasmiddel waterstofperoxide (30 %) glycerol

4 WERKWIJZE

5 WAARNEMING

a Hoe zie je dat er een reactie op gang komt?

b Wat ontstaat er na verloop van tijd?

6 BESLUIT

Fig. 2.4

1 Maak een mengsel van 20 ml waterstofperoxide (30 %), 20 ml glycerol en 5 ml afwasmiddel. 2 Giet 30 ml van dat mengsel in een maatcilinder van 100 ml. 3 Maak een oplossing van kaliumjodide. 4 Voeg enkele ml toe aan het reactiemengsel, totdat de reactie op gang komt.

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Bij het bereiden van desserten moet je soms een schuim maken. Om welk schuim gaat het?

Ook in de wereld van de cosmetica wordt heel vaak met schuim gewerkt. Geef enkele voorbeelden.

Fig. 2.5

2 homogene en heterogene mengsels

Onderzoek 4 1 ONDERZOEKSVRAAG Welk soort mengsel ontstaat er als je zand mengt met water? 2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

maatcilinder (50 ml) maatbeker (100 ml) zand water roerstaaf 4 WERKWIJZE Vul zelf de werkwijze aan.

1 2

5 WAARNEMING Noteer je waarnemingen.

6 BESLUIT

Het mengsel dat ontstaat, is een suspensie.

Een suspensie is een

mengsel van een

in een . De vaste stof is wel/niet opgelost.

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Mengsels en zuivere stoffen

Fig. 2.6

Teken het deeltjesmodel van de suspensie ‘zand en water’.

Kun je met behulp van een lichtbron aantonen dat dit mengsel een heterogeen mengsel is?

Er zijn heel wat toepassingen van suspensies in het dagelijks leven.

– Verf is een voorbeeld van een suspensie. Waarom moet je de verf altijd goed oproeren vooraleer je begint te verven?

– Om saus in te dikken, maakt men gebruik van een suspensie. Welke twee ingrediënten moeten daarvoor met elkaar gemengd worden?

Fig. 2.7

3 Ook een ‘nevel’ is een voorbeeld van een heterogeen mengsel.

a Wat is een nevel?

b Geef een tweetal voorbeelden.

2 homogene en heterogene mengsels

Interessant om weten

Wat is het verschil tussen nevel en mist? Dat heeft te maken met de zichtbaarheid. Als de zichtbaarheid kleiner is dan 1 000 meter, dan spreek je van mist. Is de zichtbaarheid beperkt tot 1 000 à 5 000 meter, dan is het nevel. Beide komen voor als de lucht verzadigd is van waterdamp. De afkoeling van de lucht is dan verantwoordelijk voor de vorming van nevel of mist.

Fig. 2.8

audio

4 Oplossingen zijn homogene mengsels. Wat oplossingen zijn, ontdek je in het volgende onderzoek.

Onderzoek 5 1 ONDERZOEKSVRAAG Wat is een oplossing?

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

vier koffielepels vier bekerglazen (100 ml) water keukenzout kristalsuiker ethanol tafelolie

4 WERKWIJZE

Giet in vier afzonderlijke bekerglazen respectievelijk een koffielepel keukenzout, suiker, ethanol en tafelolie. Voeg er water aan toe en roer even. Vergelijk hoe snel de stoffen al dan niet oplossen in het water.

1 2 3

5 WAARNEMING

a Welke stof lost het snelste op?

Mengsels en zuivere stoffen

b Welke stof lost niet op?

c Wat gebeurt er met de twee andere stoffen?

6 Besluit Een oplossing (of solvent) is een homogeen mengsel van een stof in een vloeistof. Het oplosmiddel is de stof die in de grootste hoeveelheid aanwezig is. Meestal is het een vloeistof. Een opgeloste stof kan een vaste stof, een vloeistof of een gas zijn.

N Fig. 2.9

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

opgeloste stof

7 refleCtie

oplosmiddel

In de tabel staan verschillende oplossingen opgesomd. Noteer bij elke oplossing wat het oplosmiddel is en welke stoffen opgelost zijn. opgeloste stof(fen)

spuitwater

cola

oplosmiddel

oplossing

azijn koffie met melk

pekel

Noteer de termen op de correcte plaats in het schema. Kies uit: oplosmiddel – oplossing – vaste stof, vloeistof of gas – opgeloste stof – water of een andere vloeistof

Het oplosmiddel hoeft niet altijd een vloeistof te zijn. Wat kan het nog zijn? Geef een voorbeeld om dat te verduidelijken.

2 hoMogene en heterogene Mengsels

5 Alle soorten mengsels die je tot nu toe besproken hebt, zijn gebundeld in de volgende tabel. Noteer de correcte cijfer-lettercombinatie in de juiste kolom.

emulsie

vast, vloeibaar of gas in oplosmiddel

rook

vloeistofdeeltjes in gas

oplossing

vloeistof in vloeistof

nevel

gas in vloeistof

schuim

vaste stof in gas

suspensie

vaste stof (niet opgelost) in vloeistof

heterogeen

homogeen

Via het onlinelesmateriaal vind je een ontdekplaat waarbij de verschillende mengsels en hun toepassingen in het dagelijks leven nog verder worden uitgelegd.

aggregatietoestand

mengsel

Heterogene mengsels zijn een verzameling van verschillende soorten mengsels. – Een rook is een mengsel van vaste stofdeeltjes, verspreid in een gas. – Een emulsie is een mengsel waarbij fijne vloeistofdruppeltjes verdeeld worden in een andere vloeistof. Door toevoeging van een emulgator wordt de emulsie stabiel. – Een schuim ontstaat wanneer een gas in een vloeistof verdeeld wordt. – Een suspensie is een mengsel van een vaste stof in een vloeistof. De vaste stof is niet opgelost. – Een nevel of mist is een mengsel van kleine vloeistofdruppeltjes die verspreid zitten in een gas.

Oplossingen zijn homogene mengsels van een vaste stof, een vloeistof of een gas in een oplosmiddel. Test jezelf: oefeningen 5, 6, 7 en 8

audio

Een mix van mengsels …

Of het nu om homogene of heterogene mengsels gaat: er zijn heel veel verschillende soorten mengsels.

Mengsels en zuivere stoffen

3 EIGENSCHAPPEN VAN MENGSELS EN ZUIVERE STOFFEN 1

In de eerste graad leerde je al het onderscheid tussen voorwerpeigenschappen en stofeigenschappen.

a Leg die begrippen uit aan de hand van de afbeelding hiernaast.

je geodriehoek is niet van staal!

b Gaat het om voorwerpeigenschappen of stofeigenschappen bij de volgende voorbeelden? Zet een kruisje in de juiste kolom. voorwerpeigenschap

stofeigenschap

voorbeeld

Fig. 3.1

kleur van metaal volume van een emmer

geleiding van elektrische stroom brandbaarheid

aggregatietoestand bij kamertemperatuur massa van een ijsblokje

vorm van het zwembad breekbaarheid van glas

2 Er bestaan nog veel andere stofeigenschappen. Je kunt er een aantal leren kennen via de tabel hieronder. Link de stofeigenschap aan de correcte betekenis. Maak de correcte cijfer-lettercombinatie.

stofeigenschap

combinatie

omschrijving

oplosbaarheid

onderlinge aantrekking tussen metalen en een magneet

kookpunt

grootte van een deeltje, bepaald door de kleinste dimensie, bijvoorbeeld de diameter

smeltpunt

de mate waarin een stof kan oplossen in een oplosmiddel

massadichtheid

de temperatuur waarbij een stof overgaat van een vloeibare naar een gasvormige toestand

deeltjesgrootte

verhouding van de massa tot het volume van eenzelfde stof

magnetisme

de temperatuur waarbij een stof overgaat van een vaste naar een vloeibare toestand

3 eigenschappen van mengsels en zuivere stoffen

Voorwerpeigenschappen zijn de eigenschappen die betrekking hebben op het voorwerp. De bekendste voorbeelden zijn massa, volume en vorm. Stofeigenschappen zijn de eigenschappen die betrekking hebben op de stof(fen) waaruit het voorwerp is opgebouwd. Voorbeelden zijn: deeltjesgrootte, geur, kleur, aggregatietoestand bij kamertemperatuur, massadichtheid, oplosbaarheid, kookpunt ... audio

Test jezelf: oefeningen 9 en 10 Je geodriehoek is niet van staal!

Ook al zou het perfect lukken om je geodriehoek uit staal te vervaardigen, toch doen de fabrikanten dat niet. Staal is erg zwaar en zeker niet ideaal om dagelijks in je boekentas heen en weer te sleuren.

Kookpunt en smeltpunt zijn belangrijke stofeigenschappen

Kookpunt en smeltpunt zijn twee belangrijke stofeigenschappen. Stoffen zijn te herkennen aan de temperatuur waarbij ze koken of smelten.

Zuiver water is het meest bekende voorbeeld, waarvan je de waarden zeker kent.

a Wat is het kookpunt van zuiver water? b Wat is het smeltpunt van zuiver water?

Onderzoek 6

2 Water kan ook in een mengsel voorkomen. Wat gebeurt er dan met het kookpunt bij die mengsels? Je leert het bij het volgende onderzoek.

1 ONDERZOEKSVRAAG

Stel een onderzoeksvraag op waarin de volgende termen voorkomen: kooktemperatuur van water – invloed – toevoegen van zout

2 HYPOTHESE

water

water + zout

3 BENODIGDHEDEN mengbeker (400 ml) twee bekerglazen (400 ml) gedemineraliseerd water keukenzout roerstaaf Fig. 3.2

Mengsels en zuivere stoffen

draadnet en driepoot (2 x) twee bunsenbranders twee thermometers chronometer risico analyse

4 WERKWIJZE

Maak in een aparte beker een mengsel van water en keukenzout (20 g/100 ml). Giet 200 ml gedemineraliseerd water in het eerste bekerglas. Giet 200 ml van het mengsel in het tweede bekerglas. Verwarm de beide bekers op een draadnet met een bunsenbrander. Bevestig de thermometers aan een statief en dompel ze in de beide bekers. Roer regelmatig om met een roerstaaf. Lees de temperatuur gedurende 10 minuten elke 60 seconden af en noteer die in de tabel bij de waarneming.

1 2 3 4 5 6

5 WAARNEMING

t (s)

120

180

Θ water

360

420

480

540

600

a Hoe verandert de temperatuur bij het begin van het experiment?

300

Θ mengsel

240

Θ (°C)

– Gedemineraliseerd water

– Mengsel water/keukenzout

b Hoe verandert de temperatuur vanaf het moment dat de vloeistoffen koken?

– Gedemineraliseerd water

– Mengsel water/keukenzout

c Teken een grafiek van de meetresultaten.

– Wat is de gegeven grootheid?

3 eigenschappen van mengsels en zuivere stoffen

– Wat is de gemeten grootheid?

6 BESLUIT

Er is een duidelijk / geen duidelijk verschil tussen het kookpunt van water en het mengsel van water en zout.

Water kookt bij terwijl het mengsel van water en zout bij een hogere / lagere temperatuur kookt. Bij een mengsel zal de kooktemperatuur gelijk blijven / stijgen.

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Je wilt zo energiezuinig mogelijk aardappelen koken. Wanneer moet je dan zout toevoegen aan het kookwater: bij het begin of als het water kookt?

Mengsels en zuivere stoffen

3 Ook bij het smelten van een zuivere stof is er een welbepaalde temperatuur waarbij de stof begint te smelten. Dat is de smelttemperatuur. Tijdens het smelten blijft de temperatuur onveranderd. Dat kun je zien in de volgende grafiek waarbij ijs smelt.

Θ (°C)

smelttemperatuur

a Vul de aggregatietoestanden (vast, vloeistof, gas) aan op de grafiek. b Markeer het deel van de grafiek dat overeenkomt met het smelten groen.

t (s)

4 Wanneer je de samenstelling van een product niet kent, kan het uitvoeren van een onderzoek waarbij je het kookpunt of het smeltpunt van dat product bepaalt, je helpen om te achterhalen of het product zuiver is of een mengsel.

Verklaar dat door de ontbrekende woorden in de tekst in te vullen.

Je meet de tijdens het of tijdens het

Als het gaat om een , dan blijft de temperatuur tijdens de faseovergang gelijk.

Een zuivere stof heeft een en een . Gaat het om een , dan loopt de temperatuur tijdens het koken langzaam op;

tijdens het smelten daalt de temperatuur.

Je spreekt dan van een kooktraject of van een smelttraject.

Kookpunt en smeltpunt zijn voorbeelden van stofeigenschappen. – Het kookpunt is de temperatuur waarbij een stof begint te koken. – Het smeltpunt is de temperatuur waarbij een stof begint te smelten.

Voor een zuivere stof zijn ze eenvoudig te bepalen en blijft de temperatuur gelijk tijdens de faseovergang. Je kunt het smeltpunt en het kookpunt proefondervindelijk bepalen.

Bij mengsels zullen het kookpunt en het smeltpunt veranderen tijdens de faseovergang. Je spreekt van een kooktraject en een smelttraject. audio

Test jezelf: oefeningen 11 en 12

Kookpunt en smeltpunt zijn belangrijke stofeigenschappen Het kookpunt en het smeltpunt helpen je op weg om te ontdekken of het om een zuivere stof gaat of om een mengsel. Ze zijn dus best wel belangrijk.

3 eigenschappen van mengsels en zuivere stoffen

4 HOE KUN JE MENGSELS SCHEIDEN? KUN je ze uit elkaar halen? Bij onderzoek 2 kreeg je een tip om een eierdooier te scheiden van het eiwit. a Scan de QR-code om naar de website van Laura’s bakery te gaan. Zoek op haar website een drietal andere natuurlijke manieren om een ei te scheiden.

eieren scheiden

b Al die methoden zijn voorbeelden van een bepaalde techniek om mengsels te scheiden. Over welke techniek gaat het?

Welke soorten mengsels kun je met die techniek scheiden? Verklaar met een stofeigenschap.

Fig. 4.1 bloem

Fig. 4.2 wijn

Fig. 4.3 zwembadwater

Fig. 4.4 goud

d Welke afbeelding(en) stelt deze scheidingstechniek voor? Zet een kruisje bij de juiste afbeelding(en).

Mengsels en zuivere stoffen

2 Filtreren en zeven zijn allebei gebaseerd op dezelfde stofeigenschap. In de eerste graad heb je geleerd dat je mengsels ook op die manier kunt scheiden. Plaats de juiste termen op de correcte plaats bij de afbeelding. Je hebt de keuze uit: water (2 x) – trechter – zand (2 x) – mengsel van zand en water – filtreerpapier

Fig. 4.5

3 Afbeelding 4.2 toont een bijzondere wijnfles. Bekijk de video via het onlinelesmateriaal. a Hoe noem je de scheidingstechniek?

b Geef twee redenen waarom je een wijn decanteert.

In het labo gebruik je een scheitrechter om twee niet in elkaar oplosbare vloeistoffen te decanteren. In het volgende onderzoek ga je met de scheitrechter een mengsel van water en white spirit scheiden.

Onderzoek 7

DEMOPROEF

1 ONDERZOEKSVRAAG

2 HYPOTHESE

4 hoe kun je mengsels scheiden?

Veiligheidsinstructies white spirit H226 – H304 – H336 – H411 P273 – P301 – P310 – P331 kaliumpermanganaat H272 – 302 – 410 P210 – 273 – 301 + 312

white spirit kaliumpermanganaat gedemineraliseerd water maatcilinder maatbeker (100 ml) roerstaaf spatel statief statiefnoot scheitrechter (100 ml) erlenmeyer (200 ml) 4 WERKWIJZE

5 WAARNEMING

a Wat gebeurt er bij stap 1?

b Welke vloeistof loopt er uit het kraantje bij stap 6?

c Welke vloeistof blijft er achter in de scheitrechter?

6 BESLUIT

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Fig. 4.6

Giet 30 ml white spirit in de maatbeker en voeg een spatelpunt kaliumpermanganaat toe. Roer goed met de roerstaaf. Voeg 30 ml gedemineraliseerd water toe. Bevestig de scheitrechter aan het statief. Giet het mengsel uit de maatbeker voorzichtig in de scheitrechter. Wals het mengsel zodat de vloeistoffen zich goed ontmengen. Zet het kraantje van de scheitrechter volledig open. Als het scheidingsoppervlak tussen de vloeistof nog net zichtbaar is, draai je het kraantje gedeeltelijk dicht zodat de vloeistof uit het kraantje druppelt. Als de eerste vloeistof volledig doorgelopen is, sluit je het kraantje.

1 2 3 4 5 6 7 8

3 BENODIGDHEDEN

Mengsels en zuivere stoffen

Het werken met een scheitrechter is gebaseerd op een welbepaalde stofeigenschap. Welke? Kruis het juiste antwoord aan. deeltjesgrootte aggregatietoestand bij kamertemperatuur oplosbaarheid massadichtheid kookpunt Hoe verklaar je dat het scheiden van bloed en plasma door centrifugeren in feite ook steunt op dezelfde stofeigenschap?

Fig. 4.7

4 In dit thema heb je tot nu toe alleen technieken geleerd om heterogene mengsels te scheiden. Homogene mengsels zoals oplossingen kunnen ook gescheiden worden in hun afzonderlijke componenten.

a Kun je een oplossing scheiden door filtratie? Geef de reden daarvoor.

b Hoe kun je oplossingen dan wel scheiden? Dat leer je met het volgende onderzoek.

Onderzoek 8

1 ONDERZOEKSVRAAG

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN keukenzout suiker kopersulfaat gedemineraliseerd water maatcilinder

Veiligheidsinstructies kopersulfaat H302 – 319 – 315 – 410 P273 – 301 + 312 – 302 + 352 – 305 + 351 + 338

4 hoe kun je mengsels scheiden?

drie maatbekers (200 ml) roerstaaf drie petrischalen digitale balans

Maak in de drie maatbekers de volgende oplossingen: – 30 g keukenzout in 100 ml gedemineraliseerd water – 25 g kopersulfaat in 100 ml gedemineraliseerd water – 50 g suiker in 100 ml gedemineraliseerd water Roer telkens goed met de roerstaaf zodat alle stoffen volledig opgelost zijn. Giet een kleine hoeveelheid van die oplossingen in de drie petrischalen. Plaats de schaaltjes op een trilvrije ondergrond en laat ze rustig staan.

1 2 3 4

risico analyse

4 WERKWIJZE

Opmerking Het resultaat zie je pas na een aantal dagen. 5 WAARNEMING

a Wat zie je op de bodem van de petrischalen verschijnen?

b Hoe zien die ‘deeltjes’ eruit bij keukenzout?

c Hoe zien de ‘suikerdeeltjes’ eruit?

d Beschrijf de vorm van de deeltjes bij kopersulfaat.

6 BESLUIT

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Kristallisatie is gebaseerd op een welbepaalde stofeigenschap. Welke? Kruis het juiste antwoord aan. deeltjesgrootte aggregatietoestand bij kamertemperatuur oplosbaarheid massadichtheid kookpunt

Mengsels en zuivere stoffen

Fig. 4.8

Interessant om weten

Fig. 4.9

Kristallisatie tref je ook aan in het dagelijks leven. – Zo wordt keukenzout gewonnen uit zeewater, kristalsuiker afgescheiden uit suikerbieten en melkpoeder gewonnen uit melk. – Maar ook de vorming van kalkaanslag is een voorbeeld van kristallisatie. Het water in onze streken is erg kalkrijk. Dat wordt ‘hard’ water genoemd. Die kalk is nadelig; denk maar aan de ketelsteen die geleidelijk ontstaat in een waterketel. Water dat kookt, verdampt. De opgeloste stoffen blijven als residu in de ketel achter. Dat residu zet zich door kristallisatie af op de binnenkant van de ketel. Die kalkaanslag kan ook heel wat schade berokkenen aan elektrische toestellen zoals was- en vaatwasmachines, waterkokers, stoomstrijkijzers en koffiezetapparaten.

Kristallisatie is een scheidingstechniek voor oplossingen. De vaste stof wordt van het oplosmiddel afgescheiden door het oplosmiddel te laten verdampen.

Er zijn nog andere scheidingstechnieken die in labo’s toegepast worden. a Ga via het internet op zoek naar de betekenis van de onderstaande technieken en link ze telkens aan minstens één praktische toepassing (zoals in het uitgewerkte voorbeeld) en aan de best passende stofeigenschap.

audio

techniek

stofeigenschap

koffiezetten, water filteren ...

extractie (extraheren)

scheiden van een heterogeen mengsel van een vaste stof en een vloeistof

toepassing

filtratie (filtreren)

betekenis

destillatie (destilleren)

4 hoe Kun Je Mengsels sCheiDen?

b Via het onlinelesmateriaal vind je een ontdekplaat die de techniek van destilleren verder toelicht.

ontdekplaat

Elke scheidingstechniek steunt op een specifieke stofeigenschap en kent ook haar toepassingen in het dagelijks leven.

Om mengsels te scheiden maak je gebruik van scheidingstechnieken zoals zeven, decanteren, filtreren, kristalliseren enzovoort.

audio

Test jezelf: oefeningen 13, 14 en 15 Kun je ze uit elkaar halen?

Mengsels zijn stoffen die bestaan uit verschillende componenten. Je kunt ze uit elkaar halen. Bij het ene mengsel gaat dat al wat eenvoudiger dan bij het andere.

Mengsels en zuivere stoffen

! a h A ! a h A

mindmap

zuivere stof:

oplosbaarheid

definitie

mengsel:

kookpunt

smeltpunt

MENGSELS ZUIVERE STOFFEN

oplossingen (vast in vloeistof)

scheiden van mengsels

zeven

filtreren

soorten mengsels

(vast in gas) (vloeistof in vloeistof) (gas in vloeistof) (vast in vloeistof) (vloeistof in gas)

AHA!

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik kan het onderscheid maken tussen een mengsel en een zuivere stof.

Ik kan zuivere stoffen en mengsels herkennen aan de hand van een deeltjesmodel. Ik weet dat zuivere stoffen zeldzaam zijn. Ik begrijp het onderscheid tussen homogene en heterogene mengsels.

Ik begrijp dat heterogene mengsels verder onder te verdelen zijn in verschillende mengsels: emulsie, schuim, nevel, rook en suspensie.

Ik kan voorbeelden van homogene en heterogene mengsels herkennen.

Ik weet dat oplossingen mengsels zijn waarin een opgeloste stof opgelost is in een oplosmiddel.

Ik ken het verschil tussen voorwerpeigenschappen en stofeigenschappen. Ik weet dat kookpunt en smeltpunt belangrijke stofeigenschappen zijn.

Ik kan met een onderzoek aantonen dat het kookpunt van een zuivere stof constant blijft bij de faseovergang vloeibaar  gasvormig.

Ik begrijp dat men bij mengsels spreekt over een kooktraject en een smelttraject.

Ik begrijp dat mengsels kunnen gescheiden worden door bepaalde scheidingstechnieken. Ik herken de stofeigenschappen waarop een bepaalde scheidingstechniek gebaseerd is.

Ik herken toepassingen van scheidingstechnieken in het dagelijks leven.

Je kunt deze checklist ook op

Mengsels en zuivere stoffen

invullen bij je Portfolio.

Ik kan voorbeelden van zuivere stoffen en mengsels herkennen.

test Jezelf Gaat het bij de volgende voorbeelden om een zuivere stof of een mengsel? Plaats de letters in het correcte vak. A chocolademelk B zuurstofgas C goud D boter

E F G H

mayonaise gedestilleerd water leidingwater koolstofdioxide mengsels

Noteer bij de deeltjesmodellen of het een zuivere stof is of een mengsel.

zuivere stoffen

thee

koperen theepot

bakpoeder

Zijn de volgende mengsels voorbeelden van homogene of heterogene mengsels?

vijgen

water en olie

aardbeienyoghurt

zand en water

test Jezelf

marmer

4 Homogeen of heterogeen? Kruis aan. homogeen mengsel

heterogeen mengsel

voorbeeld

limonade van rood fruit

ijsje met chocoladesaus

leidingwater azijn

groentesoep tomatensaus

rook

modder of slib

waas boven de bomen

drinkbaar water

5 Welk type mengsel herken je in de volgende voorbeelden? Noteer of het een homogeen of heterogeen mengsel is en daarbij ook het soort mengsel.

mayonaise

kopje thee

roomijs

Mengsels en zuivere stoffen

6 Is chocomelk een suspensie? Motiveer je antwoord.

–

Wat is het oplosmiddel?

–

Wat is de opgeloste stof?

Wat is de oplossing?

–

7 Je doet een lepeltje suiker in een kopje thee.

8 Anke eet een bord tomatensoep met vermicelli en voegt er zout aan toe.

– Is de vermicelli een opgeloste stof? Waarom?

– Is het zout opgelost in de soep? Leg uit.

9 Geef een voorbeeld van een stofeigenschap waarmee je de volgende stoffen uit elkaar kunt houden.

– Suiker en zout – IJzer en aluminium

– Koper en staal – Water en ijs

10 Zijn de volgende voorbeelden stofeigenschappen of niet? Verklaar. – De dichtheid van koper bedraagt 8,93g/cm³.

– De kostprijs voor één kilo zilver bedraagt: 725,63 euro.

– Een diamant heeft de grootste hardheid.

11 Gaat het bij de volgende grafieken om een zuivere stof of een mengsel? Noteer boven de grafiek. Plaats ook de woorden ‘smelten’ en ‘koken’ op de juiste plaats.

Θ (°C)

ga s r

aa vl t

va s

ga s

Θ (°C)

t(s)

t(s) Test jezelf

12 Waarom wordt er strooizout of pekel op bevroren of besneeuwde wegen gestrooid?

13 Vul de volgende zinnen aan. Kies uit: filtreren, chromatografie, decanteren, zeven, filtreerpapier, ziften, scheitrechter, filtratie Wanneer je een heterogeen mengsel van twee vloeistoffen van elkaar wilt scheiden, dan ga je . Hiervoor gebruik je een –

Wanneer je een vaste stof van een vloeistof wilt scheiden, dan kun je filtreren. Hiervoor gebruik je

Wanneer je wilt onderzoeken uit welke kleur een viltstift is samengesteld, dan gebruik je de techniek van

–

Als je een suspensie wilt scheiden, maak je gebruik van

–

In de Nationale Bank wordt het muntgeld gesorteerd door

–

14 Maak een eigen proefverslag over het scheiden van een mengsel van zand en zout. Werk hiervoor digitaal.

15 Welke scheidingstechnieken worden geïllustreerd in de volgende situaties uit het dagelijks leven?

Verder oefenen? Ga naar

Mengsels en zuivere stoffen

STAPPENPLAN PROEF VERSLAG

elektron

IN neutron

proton

ATOOMMODEL

1 MOLECULEN, ATOMEN EN ELEMENTEN 2 HOE HET OOIT BEGON 3 ATOOMBOUW

Wat weet ik al over dit thema?

Wetenschappers: chemicaliën in verpakking vormen gevaar voor gezondhei d

Verpakkingen van levensmiddelen bevatten schadelijke chemicalië n. Die worden niet voldoende gesignalee rd met de huidige wetenschappe lijke kennis. Richtlijnen voldoen niet om de consument te bescherm en. Dat meldt een team van 33 wete nschappers in een recent rapport.

Volgens FoodNavigator geven bijna 200 milieu- en gezondheidsorganisaties aan het met de wetenschappers eens te zijn.

Migratie

Veel verpakkingen staan in direc t contact kunnen chemicaliën via het conta ctoppervlak in het voedsel terechtkomen. Voorb eelden zijn plastic bakjes met salad es of maaltijden, maar ook juist alternatiev e verpakkingen.

met het voedingsproduct. Daardoor

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

ATOOMMODEL

1 MOLECULEN, ATOMEN EN ELEMENTEN JE BENT RIJKER DAN JE DENKT! In je gsm of smartphone zit heel wat kostbare materie (grondstoffen). Bekijk de video en lees het bijhorende artikel via het onlinelesmateriaal. Beantwoord daarna de vragen.

a Welke metalen zitten verwerkt in een smartphone (zonder de batterij)?

b Welke materialen zitten verwerkt in de batterij? c

Al die metalen zijn kostbaar. Geef drie redenen.

d Wat betekent ‘urban mining’?

Fig. 1.1

e Waarom is urban mining voordeliger dan gewone ontmijning?

Wat is de waarde (in euro) van het metaal in één smartphone of gsm?

g Wat loopt er tot nu toe fout bij het recycleren van smartphones en gsm’s?

2 In de eerste graad heb je geleerd dat alles opgebouwd is uit materie. a Wat is er kenmerkend voor materie?

b Materie is opgebouwd uit stoffen die op hun beurt uit kleine deeltjes bestaan. Hoe noem je die deeltjes?

1 moleculen, atomen en elementen

Die deeltjes zijn samengesteld uit nog kleinere deeltjes. Bekijk de video bij het onlinelesmateriaal en noteer de naam van die deeltjes.

Wat betekent dat woord?

Een watermolecule is opgebouwd uit verschillende atomen. Met een onderzoek (elektrolyse van water) zul je achterhalen uit welke soorten atomen (ook elementen genoemd) de molecule bestaat.

ONDERZOEKSVRAAG

Onderzoek 1

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

Veiligheidsinstructie werken met zwavelzuur H314 P260, P264, P280, P363

toestel van Hofmann aangezuurd water (met 3% zwavelzuur) gelijkspanningsbron (12 V) twee proefbuizen lucifer houtspaander 4 WERKWIJZE

DEMOPROEF

aangezuurd water

zuurstofgas

Vul het toestel van Hofmann volledig met aangezuurd water. Verbind de elektroden onderaan met de waterstofgas polen van de gelijkspanningsbron. Onderbreek de elektrische stroom zodra er een voldoende hoeveelheid gas gevormd is. Open het kraantje aan de negatieve pool en vang een deel van het gevormde gas op in een omgekeerde proefbuis. Steek een brandende lucifer in de proefbuis. Open het kraantje aan de positieve pool en vang ook hier een deel van het gevormde gas op in een omgekeerde proefbuis. Hou een gloeiende houtspaander in de opening van de proefbuis.

Gevaar

ATOOMMODEL

platinaelektrode

Fig. 1.2

5 WAARNEMING a Wat neem je waar bij stap 2?

b Is de hoeveelheid aan de beide polen gelijk? c Wat gebeurt er bij stap 5?

d Wat zie je bij stap 7?

6 BESLUIT

Het gas dat ontploft, is knalgas en dat is niets anders dan waterstofgas; het gas dat de houtspaander opnieuw doet ontvlammen, is zuurstofgas.

Door de elektrische stroom worden de watermoleculen dus ontbonden in atomen

en atomen

7 REfLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

De waterstofatomen binden zich opnieuw tot

binden zich tot

Er ontstaat dubbel zoveel

en de zuurstofatomen

(ook wel knalgas genoemd) als

Je kunt het experiment ook voorstellen met een ‘model’. Een watermolecule kun je bijvoorbeeld als volgt voorstellen.

Fig. 1.3

Welk bolletje stelt het zuurstofatoom voor?

Onder invloed van een elektrische stroom worden die watermoleculen gesplitst in atomen. Teken alle atomen na de reactiepijl. + Fig. 1.4

1 MOLECULEN, ATOMEN EN ELEMENTEN

Die atomen recombineren zich tot zuurstofgas en waterstofgas. Vervolledig het model hieronder:

+ Fig. 1.5

Hoe kun je aantonen dat er een stofomzetting heeft plaatsgevonden bij het experiment?

Interessant om weten

Het woord ‘elektrolyse’ komt van het Griekse woord ‘lysis’. Dat betekent ‘losmaken’ of ‘vrijmaken’ en dat is wat het toestel van Hofmann ook doet. Door een elektrische stroom worden de atomen vrijgemaakt uit de watermoleculen.

audio

Fig. 1.6

Materie kan opgebouwd zijn uit verschillende atoomsoorten of elementen. Elke molecule is opgebouwd uit atomen.

Onder invloed van een elektrische stroom kan water gesplitst worden in zuurstofgas en waterstofgas. Dat is de elektrolyse van water. Test jezelf: oefeningen 1, 2 en 3

audio

JE BENT RIJKER DAN JE DENKT! In een smartphone of gsm zit kostbare materie (onder meer goud en zilver) verwerkt. Je bent dus inderdaad net iets rijker dan je dacht.

ATOOMMODEL

2 HOE HET OOIT BEGON MODELLEN PASSEN ZICH AAN We kunnen talloze voorbeelden aanhalen van modellen die aangepast werden naarmate men meer over het onderwerp te weten kwam.

Fig. 2.1

a In de autosector bijvoorbeeld ondervond men dat het brandstofverbruik sterk verminderd kon worden door het ‘model’ meer te stroomlijnen.

Fig. 2.2

b In de jaren 80 was de mode heel kleurrijk en ‘oversized’, in 2020 daarentegen moesten de modellen zich op een heel andere manier aanpassen.

Fig. 2.4

Zoek zelf nog een voorbeeld van modellen (of prototypen) die aangepast worden om te voldoen aan nieuwe noden.

Fig. 2.3

2 hoe het ooit begon

Wetenschappers werken ook met modellen. Die zijn, in tegenstelling tot modellen uit het dagelijks leven, gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek. a

Aan de hand van wetenschappelijke modellen kunnen bepaalde verschijnselen voorgesteld en verklaard worden. Tijdens de elektrolyse van water bijvoorbeeld wordt er waterstofgas en zuurstofgas gevormd. Met een model kun je dat gemakkelijk aantonen.

Fig. 2.5

Ook die wetenschappelijke modellen veranderden door de eeuwen heen op basis van beschikbare kennis. Een hele reeks wetenschappers hebben bijvoorbeeld hun stempel gedrukt op wat wij vandaag de ‘wetenschappelijke methode’ noemen. De methode is echter nog steeds niet af. Elke dag wordt er, door nieuwe inzichten, bijgeschaafd aan het systeem van onderzoeksvragen, hypothesen en het uitvoeren van experimenten. De methode zal nooit af zijn.

Zo ging het ook met de opbouw van het atoommodel. Dat model is het resultaat van vele jaren onderzoek en verfijning.

Via het onlinelesmateriaal vind je een ontdekplaat over de evolutie van het atoommodel en een opsomming van wetenschappers die een inzicht aan de opbouw toevoegden. Bestudeer de ontdekplaat aandachtig om antwoord te kunnen geven op de onderstaande vragen.

vier elementen

aarde

lucht

vuur

ONTDEKPLAAT ATOOMMODEL

J. J. Thomson

E. Rutherford

N. Bohr

1897

1911

1913

water

oudheid

1807

De basis voor de chemie werd al gelegd in de klassieke oudheid. Hoe dacht men toen over de samenstelling van alle materie?

J. Dalton

Deze QR-code kan enkel met een tablet gescand worden. Je kunt de ontdekplaat ook bekijken op http://url.vanin.be/ontdekplaatatoommodel.

ATOOMMODEL

Fig. 2.6

b Het duurde tot in de 19e eeuw alvorens er echt nog baanbrekende ontdekkingen werden gedaan in verband met het atoommodel. Dat gebeurde door John Dalton. –

Hoe wordt John Dalton ook weleens genoemd?

–

Zijn atoomleer is in vier punten samen te vatten. Welke?

Dalton was de eerste die voorstelde om standaardsymbolen te gebruiken. Op welke manier stelde hij de atomen voor?

Fig. 2.7

Fig. 2.8

–

Het symboolschrift van Dalton bleek al snel onhandig te zijn in gebruik. In de moderne chemie is men overgestapt op een ander systeem. Welk?

De Engelsman Thomson was de eerste die een verandering aanbracht aan het atoommodel van Dalton. –

Wat voegde hij toe?

2 hoe het ooit begon

–

Hoe noemde hij die deeltjes?

–

Hij wist ook dat een atoom neutraal (of ongeladen) is. Dat betekent dat er naast negatief geladen deeltjes of

moeten voorkomen. –

Het atoommodel van Thomson wordt ook weleens het 'krentenbolmodel' of 'pruimenpuddingmodel' genoemd. Verklaar.

In het krentenbolmodel zit echter een denkfout. Welke?

Fig. 2.9

–

ook positief geladen deeltjes of

d Het was Ernest Rutherford die de denkfout in Thomsons model aan het licht bracht. Welke stoffen werden door Rutherford bij zijn onderzoek gebruikt?

–

Via een experiment met zogenaamde α-stralen ontdekte hij dat de meeste van die stralen ongehinderd door een stof dringen, maar dat een aantal ervan wordt teruggekaatst. Wat betekende dat?

–

ATOOMMODEL

Fig. 2.10

Hij ontdekte dat in de kern de positief geladen deeltjes zaten en noemde die .

Rond de kern bevindt zich op een relatief grote afstand een wolk van . Hij noemde die de .

Het duurde nog enkele jaren alvorens wetenschappers het atoommodel volledig konden verfijnen. Pas toen ontdekten ze dat er in de kern niet alleen positieve deeltjes zitten, maar ook elektrisch neutrale deeltjes:

Fig. 2.11

de .

e Korte tijd later beschreef Niels Bohr een nauwkeurigere versie van het model. Welke aanpassing voegde hij toe?

Een atoommodel is het resultaat van vele jaren onderzoek en verfijning.

Test jezelf: oefeningen 4 en 5

audio

modellen passen zich aan

Het atoommodel van Bohr is het resultaat van de bevindingen van verschillende wetenschappers die hun steentje hebben bijgedragen om het atoommodel te ontwikkelen. Het model bestaat uit concentrische cirkels rond de kern die de energieniveaus voorstellen. Daardoor wordt duidelijk dat de elektronen niet willekeurig in de elektronenmantel verspreid zijn.

Ook het atoommodel is het resultaat van de voortschrijdende kennis en inzicht van de wetenschap.

2 hoe het ooit begon

3 ATOOMBOUW atomen worden op hun nummer gezet

a Zoek op het internet de verklaring van het begrip ‘chemisch element’.

b Wat is het verschil tussen materie en een atoomsoort (of element)?

De metalen die verwerkt zijn in een smartphone zijn voorbeelden van chemische elementen. Chemische elementen worden ook atoomsoorten genoemd.

2 De symbolische voorstelling van de atoomsoorten door Dalton met cirkels en symbolen was heel onpraktisch. In het vorige hoofdstuk werd verteld dat je voortaan zult werken met ‘lettersymbolen’. Zoek via het internet de antwoorden op de volgende vragen. Gebruik ook het periodiek systeem (achteraan bijgevoegd in dit leerwerkboek).

a Hoeveel verschillende atoomsoorten bestaan er momenteel?

Hoe worden ze genoemd?

–

Hoe worden de overige atoomsoorten of elementen verkregen?

–

b Van dat totaalaantal zijn er 92 atoomsoorten die in de natuur teruggevonden kunnen worden.

Elk atoom heeft een naam en wordt voorgesteld met een symbool. Dat symbool wordt geschreven met een gedrukte hoofdletter (beginletter) van de Latijnse benaming van het atoom.

–

ATOOMMODEL

Geef drie voorbeelden.

Fig. 3.1

d Veel elementen (atoomsoorten) worden voorgesteld met een symbool dat uit twee letters bestaat. –

Wanneer gebruikt men een gedrukte hoofdletter gevolgd door een kleine letter?

Fig. 3.2

Geef drie voorbeelden.

–

neutron

proton

a Vul de tabel hieronder in.

3 Bij de geschiedenis van het atoommodel kwamen de begrippen protonen, elektronen en neutronen al even aan bod.

naam van het deeltje

e–

symbool

plaats

kern

elektron

Fig. 3.3

lading

–1

b In de elektronenmantel van een ijzeratoom zitten 26 elektronen. Hoe groot is de lading van de elektronenmantel?

In een zuurstofkern zitten 8 protonen. –

Hoe groot is de lading in de kern?

–

Hoe groot is de negatieve lading?

–

Hoe groot is de totale lading van een zuurstofatoom?

3 atoombouw

4 Het aantal protonen in een atoom wordt ook het atoomnummer genoemd. Het wordt voorgesteld als ‘Z ’. Elk atoomnummer is uniek voor een element en kan dus maar één keer voorkomen. Wanneer je het atoomnummer kent, weet je ook exact hoeveel protonen en elektronen er in het element aanwezig zijn. Je noteert dat als volgt in symbolen: Z

X stelt daarbij het symbool voor van een willekeurig atoom.

a Leer de symbolen van de elementen met atoomnummer 1 tot en met 18 kennen. Vul de tabel hieronder in en gebruik daarvoor het achteraan bijgevoegde periodiek systeem. 2

naam

symbool

atoomnummer Z

symbool

atoomnummer Z

naam

symbool

atoomnummer Z

symbool

naam

b Hoeveel protonen en elektronen bevatten de volgende elementen? –

–

Pr 14

symbool

naam

atoomnummer Z

ATOOMMODEL

5 Naast het atoomnummer heeft elk atoom ook een kenmerkend massagetal. De elektronen in de elektronenmantel hebben een verwaarloosbare massa. In de kern komen protonen en neutronen voor die wel massa bezitten. De massa van een atoom zit dus volledig in de kern geconcentreerd.

massagetal A

= =

aantal protonen Z

Het massagetal (A) is de som van de protonen en de neutronen. + aantal neutronen + N

Daaruit volgt onmiddellijk dat het massagetal altijd een geheel getal is.

In het periodiek systeem staat het massagetal onder het symbool van het element. Het is een kommagetal, maar je rondt het wiskundig af tot een geheel getal. a Vul de tabel verder in, zoals bij het uitgewerkte voorbeeld. Gebruik het periodiek systeem om de nodige informatie op te zoeken.

afgerond massagetal

aantal protonen

aantal elektronen

9,012

9–4=5

element

–

Hoe groot is de lading van de atoomkern?

Geef het symbool en de naam van deze atoomsoort.

–

b De kern van een atoom is opgebouwd uit 28 protonen en 31 neutronen.

Hoe groot is de lading van het atoom?

–

Atoomnummer en massagetal zijn belangrijke gegevens voor een atoom. Daarom worden ze schematisch voorgesteld bij het symbool van het element. A Z

3 atoombouw

d Met die voorstelling is het heel gemakkelijk om de samenstelling (aantal protonen, elektronen en neutronen) van een bepaalde atoomsoort te berekenen. Als voorbeeld bereken je de samenstelling voor het atoom Au (goud). aantal elektronen (e–)

aantal neutronen (n0)

108

aantal neutronen (n0)

aantal elektronen (e–)

131

e Werk de volgende voorbeelden op dezelfde manier uit. aantal protonen (p+)

aantal protonen (p+)

197

Interessant om weten

6 protonen 6 elektronen 6 neutronen

Fig. 3.4

6 protonen 6 elektronen 7 neutronen

6 protonen 6 elektronen 8 neutronen

Koolstof is een essentiële bouwsteen van alle levende organismen. Natuurlijk koolstof is een mengsel van drie ‘soorten’ koolstof: 12C, 13C en 14C. De atomen van die ‘koolstofsoorten’ bevatten allemaal 6 protonen en 6 elektronen. Het aantal neutronen verschilt wel. In 12C zitten 6 neutronen, in 13C zijn het 7 neutronen en in 14C zitten er 8 neutronen.

C, 13C en 14C zijn isotopen van koolstof. Isotopen hebben eenzelfde aantal protonen en elektronen, maar verschillen van elkaar door het aantal neutronen. Isotopen hebben dus eenzelfde atoomnummer, maar een verschillend massagetal.

ATOOMMODEL

audio

Elk atoom is opgebouwd uit drie elementaire deeltjes: – Protonen: positief geladen deeltjes die zich in de kern bevinden (symbool: p+). – Elektronen: negatief geladen deeltjes die zich in de elektronenmantel bevinden (e–). – Neutronen: neutrale deeltjes die zich ook in de kern bevinden (nO).

Een atoom wordt voorgesteld met een symbool. Dat symbool is afgeleid van de Latijnse benaming van het atoom. Het wordt voorgesteld met één of twee letters. De eerste letter wordt altijd geschreven als een gedrukte hoofdletter, de tweede letter wordt klein geschreven.

Het aantal protonen in een atoom wordt ook het atoomnummer genoemd. Het wordt voorgesteld als ‘Z ’.

Een atoom is neutraal. Dat wil zeggen dat het aantal protonen altijd gelijk is aan het aantal elektronen.

Elektronen hebben een verwaarloosbare massa. In de kern komen protonen en neutronen voor die wel massa bezitten. De massa van een atoom zit dus volledig in de kern geconcentreerd. Het massagetal (A) is de som van de protonen en de neutronen.

X = atoomsoort Z = atoomnummer A = massagetal

Atoomnummer en massagetal worden als volgt bij het symbool van een atoom genoteerd:

audio

Test jezelf: oefeningen 6, 7, 8, 9, 10 en 11

atomen worden op hun nummer gezet

Om overzichtelijk te kunnen werken, worden de atoomsoorten (elementen) gerangschikt volgens een stijgend aantal protonen. Ze worden dus letterlijk op nummer gezet.

3 atoombouw

! a h A ! a h A

evolutie van het atoommodel

twee of meer atomen

Schema

BOUW VAN HET ATOOM

elementaire deeltjes

ATOOMMODEL

A = aantal protonen + aantal neutronen

atoom is neutraal aantal protonen = aantal elektronen

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg. 5, 7

Ik kan het verband tussen een atoomsoort en een element uitleggen.

Ik kan uitleggen dat je via een elektrolyse kunt achterhalen uit welke atoomsoorten een molecule is opgebouwd.

Ik kan uitleggen dat een molecule opgebouwd is uit atomen.

6, 7, 10 8

Ik kan uitleggen wat materie is.

Ik begrijp dat een atoommodel het resultaat is van vele jaren onderzoek door verschillende wetenschappers.

10-13

Ik weet dat een elektrolyse een stofomzetting is.

5 12, 13

Ik kan de kenmerken van de elementaire deeltjes formuleren.

Ik kan de samenstelling van de atoomkern noteren. Ik kan het begrip symbool uitleggen.

Ik begrijp dat een atoom opgebouwd is uit drie elementaire deeltjes: protonen, neutronen en elektronen.

16, 17 14, 15 15

Met het symbool kan ik de naam van het element achterhalen.

Ik ken de betekenis van het begrip atoomnummer.

Ik begrijp dat het massagetal de som is van de protonen en de neutronen.

Ik kan de samenstelling van de atoomkern achterhalen uit het atoomnummer en het massagetal.

Ik ken de symbolen van de eerste achttien elementen.

invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

AHA!

TEST JEZELf Hoeveel verschillende zuivere stoffen zijn er voorgesteld?

–

Met welke term kun je het geheel van de moleculen beschrijven?

–

Hoeveel moleculen zijn opgebouwd uit één atoomsoort? Geef een woordje uitleg.

–

Hoeveel atomen zijn er in totaal afgebeeld?

–

Je ziet op de tekening een verzameling van allerlei zuivere stoffen.

Bekijk de deeltjesmodellen van moleculen in de tabel. Vul de zin bij het model aan. molecule

stikstofgas

voorstelling

In één

stikstofgas zitten

twee

stikstof aan

elkaar gebonden.

koolstofdioxide

In één zit één twee

gebonden aan .

methaan In zitten vier gebonden aan één

ATOOMMODEL

3 Welke uitspraak over het deeltjesmodel van glucose is correct?

Dit atoom bevat 24 moleculen en 3 atoomsoorten. Deze molecule bevat 24 atomen en 3 atoomsoorten. Deze molecule bevat 3 atomen en 24 atoomsoorten. Dit atoom bevat 3 moleculen en 24 atoomsoorten.

plaats in het atoom

lading

naam van het deeltje

4 Vul de tabel in over de samenstelling van een atoom.

Beschrijf het model aan de hand van de figuur.

5 Wie is de ontwerper van het atoommodel hiernaast?

H =

C = F =

O =

6 Noteer de naam bij het symbool van het element.

P =

He =

N =

Ne =

Na =

Al =

S =

Mg =

7 Noteer het symbool bij de naam van het element. lood =

goud =

zilver =

kwik =

ijzer =

chloor =

8 Vul de juiste namen in bij de symbolen en je leest een spannend verhaal! De symbolen staan tussen haakjes. Het detectivebureau bevindt zich op het kruispunt van de (S) straat met de (P) straat. Het is avond. De (Ne) reclames weerkaatsen in de (Al) ramen.

Test jezelf

De detective Igor Mendelev zit achter zijn bureau. Hij is moe. Hij is de hele dag op speurtocht geweest in de hoop een moord door ver(N – stof)

king op te lossen.

Gelukkig kunnen koffie en (Na)

arm water hem voldoende oppeppen.

Plots wordt er gebeld. Het is (B – o)

is, weet Igor.

outfit van de man in (F – r)

Hij laat de man binnen en kan nauwelijks een glimlach onderdrukken omwille van de felgekleurde groen.

‘Heb je gedaan wat ik je gevraagd heb?’, vraagt Igor.

fles gevonden, wat erop wijst dat de

‘Ik heb inderdaad een (He) dader zijn stem heeft vervormd.’

t Mendelev verder.

‘En de foto’s?’, (B) ‘Het spijt me, baas, maar mijn (Mg)

flitslicht liet het afweten.’

Teleurgesteld laat Igor de man gaan. Hij loopt naar het raam en opent het. Het zal weer flink vriezen, denkt hij, en ademt met volle teugen de (O)

Een atoom bezit 16 protonen. Over welke atoomsoort gaat het?

rijke lucht in.

10 Een atoom bevat 82 protonen.

Hoeveel elektronen bevat dat atoom? Verklaar je antwoord.

–

Welke atoomsoort is het?

–

Hoeveel neutronen heeft het atoom? Noteer je bewerking.

–

11 Bereken de samenstelling van het fosforatoom.

Verder oefenen? Ga naar

ATOOMMODEL

WOORDENLIJST Thema Atoommodel definitie

in je eigen woorden

atoom (het)

deeltjes waaruit een molecule is opgebouwd

atoommodel (het)

voorstelling van een atoom

atoomHet atoomnummer duidt nummer (het) het aantal protonen in een atoomkern aan.

concentrische cirkels

cirkels met hetzelfde middelpunt

elektrolyse (de)

Elektrolyse is een chemische reactie waarbij een stof zich, onder invloed van een elektrische stroom, splitst in twee of meer stoffen.

2, 3

elektron (het) negatief geladen deeltje dat zich in de elektronenmantel bevindt

element (het)

grondstof (de)

massagetal

atoomsoort

materiaal dat gebruikt wordt in een proces om iets te maken of te produceren

fh materie

de som van het aantal protonen en het aantal neutronen in de kern van een atoom Materie is alles wat een massa en een volume heeft.

molecule (de)

groepering van atomen

2, 3

neutron (het)

neutraal deeltje dat in de kern van het atoom voorkomt

oversized

opzettelijk groter dan nodig

term

hoofdstuk

ATOOMMODEL WOORDENLIJST

2, 3

proton (het)

prototype (het) eerste exemplaar van een nieuw product

stroomlijnen

voortschrijdend verder gaan; bijstellen onder invloed van nieuwe ontwikkelingen

α-stralen

positief geladen deeltje dat in de kern van het atoom voorkomt

iets een zodanige vorm geven dat de luchtweerstand beperkt wordt

een soort ioniserende straling

WOORDENLIJST ATOOMMODEL

periodiek systeem

1 HISTORISCHE ONTWIKKELING 2 OPBOUW VAN HET PERIODIEK SYSTEEM 3 AAN DE SLAG MET HET PERIODIEK SYSTEEM

Wat weet ik al over dit thema?

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

PERIODIEK SYSTEEM

1 HISTORISCHE ONTWIKKELING Hoe kwam Mendelejev tot ‘zijn periodiek systeem’? In het thema over atoombouw heb je het verschil ontdekt tussen een atoom en een element. Om die elementen op te zoeken heb je gebruikgemaakt van de bijlage met het periodiek systeem.

De opbouw van het periodiek systeem was een werk van lange adem. Het illustreert dat de mens steeds op zoek is naar modellen om te ordenen. Bekijk de video bij het onlinelesmateriaal en beantwoord de vragen. Op welke manier is de vroege chemie (of scheikunde) ontstaan?

In de beginperiode van de geschiedenis zijn fi losofen ervan overtuigd dat alles terug te brengen is tot de vier oerelementen. Welke elementen worden daarmee bedoeld?

Die denkwijze bleef ongeveer tot in de 18de eeuw bestaan. Welke wetenschapper bracht nieuwe inzichten aan en wat verkondigde hij?

Hoe en in welk jaar werd de tabel van Mendelejev ‘geboren’?

De tabel van Mendelejev wordt ook anders genoemd. Hoe?

De tabel wordt weleens vergeleken met het alfabet. Geef daarvoor twee verklaringen.

1 HISTORISCHE ONTWIKKELING

Hoe noem je de verticale verdelingen in het periodiek systeem?

Beschrijf de opbouw van het periodiek systeem.

Dmitri Mendelejev was een belangrijke wetenschapper. Hij kende slechts 62 elementen, maar slaagde er toch in om een mooie rangschikking te maken. In 2019 bestond zijn tabel 150 jaar.

Zoek op het internet informatie over Mendelejev en vul zijn ‘identiteitskaart’ in.

In het periodiek systeem staat een element dat naar hem genoemd is. Over welk element gaat het?

Geboren:

Bereken de samenstelling van het atoom.

Nationaliteit:

Fig. 1.1

Het huidige periodiek systeem is geëvolueerd uit het oorspronkelijke denkwerk van Mendelejev.

Gezinssituatie:

Medische gegevens:

Overleden:

Zijn gedachtegoed is nog steeds heel goed herkenbaar. Vandaar dat de begrippen ‘periodiek systeem van de elementen’ en ‘tabel van Mendelejev’ heel vaak door elkaar worden gebruikt, bijna als synoniemen. Vergelijk het periodiek systeem achteraan in het boek met de oorspronkelijke tabel van Mendelejev op de afbeelding op de volgende pagina. a

Welke gelijkenissen zie je?

PERIODIEK SYSTEEM

b Noteer drie verschilpunten tussen de tabellen.

Fig. 1.3

Toen Dmitri Mendelejev zijn versie van het periodiek systeem opstelde, haalde hij zijn inspiratie voor een groot stuk bij zijn favoriete kaartspel ‘Patience’ omdat het een mooie ordening heeft.

audio

Fig. 1.4

Interessant om weten

Fig. 1.2

Net zoals het atoommodel is ook het periodiek systeem (gebaseerd op de tabel van Mendelejev) het resultaat van meer dan 150 jaar wetenschappelijk onderzoek. Met het model slaagden wetenschappers erin om de elementen te ordenen. audio

Hoe kwam Mendelejev tot ‘zijn periodiek systeem’? Het verhaal wil dat Mendelejev zijn tabel in een droom tevoorschijn zag komen.

1 historische ontwikkeling

2 OPBOUW VAN HET PERIODIEK SYSTEEM Hoe lees je het periodiek systeem verticaal? In het vorige hoofdstuk leerde je dat elementen met gelijkaardige chemische eigenschappen in het periodiek systeem onder elkaar geplaatst worden.

Met een demoproef over de metalen kalium en natrium ontdek je wat er bedoeld wordt met gelijkaardige chemische eigenschappen.

Noteer het symbool voor natrium en voor kalium.

Onderzoek 1 ONDERzOEKSVRAAG

3 BENODIGDHEDEN

2 HYPOTHESE

kalium natrium water mes twee porseleinen kroesjes bunsenbrander driepikkel draadnet twee bekerglazen (500 ml) labotang

Veiligheidsinstructie experiment in trekkast uitvoeren dragen van veiligheidsbril, labojas en handschoenen verplicht

H260/261, H314 P422, P402/404, P370/378

4 WERKWIjzE

DEMOPROEF

PERIODIEK SYSTEEM

1 2 3 4 5 6 7

Snijd zowel van natrium als van kalium een klein (maximaal 1/8 cm3) stukje af. Leg de beide stukjes metaal met de labotang apart in de porseleinen kroesjes. Zet de kroesjes op het draadnet op de driepikkel. Verwarm met de bunsenbrander. Vul de beide bekerglazen voor de helft met water. Snijd opnieuw een klein stukje natrium en kalium af. Leg de metaalstukjes met de labotang elk apart in de gevulde bekerglazen.

5 WAARNEMING a Wat zie je op het snijvlak bij stap 1?

b Wat gebeurt er met de metaalstukjes bij stap 4?

c Wat gebeurt er als de metalen in water gebracht worden bij stap 7?

6 BESLUIT

De beide metalen reageren op een gelijkaardige manier. – Ze reageren heftig met .

– Ze allebei bij verwarmen. 7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Gebruik het internet om de H- en P-zinnen bij het experiment voluit te schrijven.

H260

H314

H261

P422

P402/404

P370/378

Verklaar waarom je dit experiment als leerling niet zelf mag uitvoeren.

Waarom moeten natrium en kalium onder petroleum gestockeerd worden?

2 opbouw van het periodiek systeem

Interessant om weten Kalium en natrium zijn mineralen die heel belangrijk zijn voor de werking van het menselijk lichaam. Natrium is erg belangrijk bij de regeling van de waterhuishouding. Dat wil zeggen dat natrium ervoor zorgt dat er voldoende water in het lichaam vastgehouden wordt. Natrium is onder andere terug te vinden in keukenzout. Kalium speelt een rol bij de overdracht van prikkels in de zenuwcellen. Kalium komt in de meeste plantaardige producten voor.

Fig. 2.1

Figuur 2.1 toont de meest voorkomende mineralen in voeding.

audio

2 Door de elementen met gelijkaardige eigenschappen onder elkaar te rangschikken, worden ze in groepen ondergebracht. Hieronder zie je die rangschikking voor de eerste twintig elementen. 1

2,2

1s1

1s22s1

0,98 2 4 1 1s22s2

1,6

lithium

beryllium

6,94

9,012 0,93

(Ne)3s1

1,3

22,99 19

0,82

(Ar)4s1

2,6

2 7 4 1s22s22p3

3,0

2 8 5 1s22s22p4

boor

koolstof

stikstof

zuurstof

fluor

neon

10,81

12,01

14,01

16,00

19,00

20,18

2 13 8 (Ne)3s23p1 2

1,6

2 14 8 (Ne)3s23p2 3

1,9

2 15 8 (Ne)3s23p3 4

2,2

2 16 8 (Ne)3s23p4 5

periodiek systeem

3,2

2 18 8 (Ne)3s23p6 7

zwavel

chloor

argon

32,06

35,45

39,95

2 20 8 (Ar)4s2 8 1

1,0

2 8 8 2

Pr 8

2 17 8 (Ne)3s23p5 6

fosfor

b Noem een element dat gelijkaardige eigenschappen heeft als calcium.

2,6

30,97

a Wat weet je daardoor over natrium en kalium?

silicium

calcium

2 10 7 1s22s22p6

28,09

40,08

4,0

aluminium

kalium

2 9 6 1s22s22p5

26,98

39,10

3,4

magnesium

2 6 3 1s22s22p2

helium

4,003

24,31

natrium

2 12 8 (Ne)3s2 1

2,0

2 5 2 1s22s22p1

waterstof

1,008

2 1s2

2 8

2 8 8

Fig. 2.2

3 In de tijd van Mendelejev (1869) waren er zeven groepen. In de loop der tijd is dat aantal toegenomen. a Bekijk het periodiek systeem in de bijlage. Hoeveel groepen zijn er nu?

b Alle elementen zijn verticaal ook ondergebracht in drie categorieën. Hoe noem je elementen zoals ijzer, aluminium, goud en koper?

–

Wat zijn zwavel, chloor en fluor?

–

Wat zijn helium, neon en argon?

In het periodiek systeem is er een ‘legende’ opgenomen om meteen te weten over welk soort atoom het gaat. Het staat rechts van het symbool genoteerd zoals in figuur 2.3. –

Welk soort atoom is xenon?

–

Welk soort atoom is broom?

–

overwegend metaal overwegend niet-metaal

edelgas

Welk soort element is barium?

Fig. 2.3

metaal niet-metaal

De verticale verdelingen in het periodiek systeem zijn de groepen. In de tijd van Mendelejev waren er zeven groepen bekend. Nu zijn er achttien groepen.

De rangschikking in verticale groepen is gebaseerd op het feit dat elementen met gelijkaardige chemische eigenschappen onder elkaar geplaatst worden. Test jezelf: oefeningen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 en 8

audio

Hoe lees je het periodiek systeem verticaal?

Verticaal is het periodiek systeem onderverdeeld in groepen. Elementen die chemisch erg goed op elkaar gelijken worden in dezelfde groep geplaatst.

2 opbouw van het periodiek systeem

Wat staat er horizontaal in het periodiek systeem? 1

Net zoals er een verticale ordening bestaat, is er ook een horizontale ordening. a Hoeveel elementen zijn er vandaag bekend?

b De meeste daarvan (een 90-tal) komen van nature voor op aarde. Hoe ontstaan de andere elementen?

In het eerste hoofdstuk heb je al geleerd dat de atomen in het periodiek systeem gerangschikt zijn volgens stijgende relatieve atoommassa. Daardoor krijgen ze een vast nummer in de tabel. Over welk soort nummer gaat het?

d Wat valt er op als je het atoomnummer en het massagetal van die elementen van links naar rechts in het periodiek systeem vergelijkt?

2 De horizontale opbouw geeft ons ook nog extra informatie. Daarvoor verdiepen we ons eerst in het atoommodel van Bohr.

Gebruik de ontdekplaat om de volgende opdracht op te lossen.

a De afbeelding stelt het atoommodel van Bohr voor ijzer voor.

ONTDEKPLAAT

Fig. 2.4

–

Wat zit er in de kern van het atoom?

–

Hoe zitten de elektronen verdeeld rond de kern?

periodiek systeem

b Hoe worden die cirkels genoemd? Geef twee namen.

c Hoeveel zijn er? d Hoe worden ze voorgesteld?

e Welke schil ligt het dichtst bij de kern en welke het verst? Waarop is dat gebaseerd?

Plaats de letters van de betrokken schillen van het ijzeratoom op de correcte plaats op de figuur.

g Elementen met een eenzelfde aantal bezette schillen zijn gegroepeerd in rijen. Hoe worden die rijen genoemd?

–

Hoeveel zijn er?

–

Geef een voorbeeld.

Hoe zie je dat?

–

h Met het periodiek systeem kun je perfect voorspellen hoeveel energieniveaus of schillen een bepaald element heeft.

Momenteel zijn er 118 elementen gekend. Ze zijn in het periodiek systeem gerangschikt volgens stijgend massagetal. Daardoor krijgen ze het vaste volgnummer dat overeenkomt met het atoomnummer.

De horizontale verdelingen in het periodiek systeem zijn de perioden. Er zijn zeven perioden.

De zeven perioden zijn gebaseerd op de zeven schillen (energieniveaus) in het atoommodel van Bohr. Test jezelf: oefeningen 3 tot 8

audio

Wat staat er horizontaal in het periodiek systeem? Horizontaal is het periodiek systeem onderverdeeld in zeven perioden. Dat komt omdat er zeven schillen zijn in het atoommodel van Bohr.

2 opbouw van het periodiek systeem

3 AAN DE SLAG MET HET PERIODIEK SYSTEEM Het periodiek systeem is een bron van informatie Met het periodiek systeem kun je heel wat opzoekwerk uitsparen. Er is immers heel veel informatie in gebundeld.

a Je krijgt meteen informatie over:

– Het en de van het element – Het (Z)

–

– Het (A)

Of het om een , of

b Plaats de ingevulde termen op de correcte plaats in de afbeelding hieronder.

elektronegatieve waarde

elektronenverdeling

(Rn)5f46d17s2

2 8 18 32 22 9 2

1,3

neptunium

Fig. 3.1

(237)

(relatieve atoommassa)

Je kunt nog veel meer informatie terugvinden. Welke?

periodiek systeem

aantal elektronen per schil

overwegend metaal overwegend niet-metaal

gaat.

2 Tijd om de handen uit de mouwen te steken. Gebruik het periodiek systeem om de volgende opdrachten uit te voeren. a Zoek het symbool of de naam voor de volgende elementen. symbool

astaat

wolfraam

polonium

element

b Het periodiek systeem vertelt je ook hoeveel protonen een atoom heeft. Noteer in je eigen woorden hoe je dat terugvindt.

–

Pas dat toe voor de volgende voorbeelden.

–

Je vindt er ook de informatie over het aantal schillen.

aantal protonen

atoom

Noteer in je eigen woorden hoe je dat ziet.

–

Gebruik die informatie om de tabel aan te vullen.

–

atoom

aantal schillen

3 aan de slag met het periodiek systeem

In het periodiek systeem kun je heel wat informatie terugvinden. – Het symbool en de naam van het element – Het atoomnummer (Z) – Het massagetal (A) – De groep waarin het atoom voorkomt – De periode waarin het zich bevindt – Of het om een metaal, niet-metaal of edelgas gaat audio

Test jezelf: oefeningen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 en 8 Het periodiek systeem is een bron van informatie

In het periodiek systeem is er heel veel informatie gebundeld over de elementen.

periodiek systeem

! a h A ! a h A

horizontale opbouw

gebaseerd op atoommodel van

verticale opbouw

MINDMAP

elementen met

zitten in dezelfde groep

PERIODIEK SYSTEEM

gebruik

AHA!

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik weet wat een groep is in het periodiek systeem. Ik kan een periode aanduiden in het periodiek systeem.

Ik kan achterhalen of een element een metaal, een niet-metaal of een edelgas is.

Ik begrijp dat elementen met gelijkaardige chemische eigenschappen onder elkaar geplaatst worden in het periodiek systeem.

Ik weet dat de tabel van Mendelejev het resultaat is van veel wetenschappelijk onderzoek.

Ik weet dat volgens het atoommodel van Bohr de elektronen verdeeld zitten over zeven schillen of energieniveaus.

Ik weet dat er heel veel informatie over de elementen gebundeld zit in het periodiek systeem. invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

periodiek systeem

TEST JEZELF 1

De elementen Ca, Mg en Ba vertonen opvallende gelijkenissen. Hoe kun je dat verklaren?

2 Welk van de volgende elementen is chemisch het meest verwant aan het element met atoomnummer 14: He, Ba, C of Al? Verklaar.

3 Omschrijf de begrippen ‘groep’ en ‘periode’ zo nauwkeurig mogelijk.

4 Vul de tabel aan zoals het voorbeeld in de tweede kolom. Mg

metaal

aantal protonen (p+)

aantal neutronen (n0)

groep

periode

metaal/niet-metaal/edelgas

aantal elektronen (e–)

5 Ne, Ar, Kr staan in groep 18 van het periodiek systeem.

Hoe noem je die elementen?

Noteer nog twee voorbeelden uit die groep.

Test jezelf

6 In elke cel van de tabel hieronder staat een stof omschreven die opgebouwd is uit een welbepaalde atoomsoort. Geef de naam en het symbool van het element en schrijf daaronder of het een metaal, niet-metaal of edelgas is. Kies uit: aluminium – goud – helium – ijzer – jood – koolstof – kwik – lood – nikkel – stikstof – zuurstof – zwavel Dit gas is onmisbaar voor de ademhaling.

Van deze vaste stof worden heel lichte pannen gemaakt, die vooral door kampeerders gebruikt worden.

Deze zwarte, vaste stof wordt gebruikt in potloden.

In het menselijk lichaam zit dit element vooral geconcentreerd in de schildklier.

Een vaste, gele stof die veel gebruikt wordt om sieraden te maken.

Het gas ontleent zijn naam aan het feit dat alle levende wezens erin stikken.

Dit lichte, niet-brandbare gas wordt gebruikt om ballonnen te vullen.

Deze stof wordt in de muntstukken van 1 en 2 euro gebruikt.

Een gele stof die in de kop van een lucifer zit.

periodiek systeem

Het nadeel van dit element is dat het zo gemakkelijk roest.

De stof wordt gebruikt in bepaalde thermometers.

Deze stof is heel zwaar.

7 In welke groep en in welke periode van het periodiek systeem vind je het element fosfor (Z = 15)?

8 Welk van de volgende elementen is chemisch het meest verwant aan het element met atoomnummer 14? Kies uit: He – Ba – C – Al

Verder oefenen? Ga naar

Test jezelf

WOORDENLIjST Thema Periodiek systeem definitie

demoproef (de)

demonstratieproef die door de leerkracht uitgevoerd wordt

energieniveau (het)

concentrische cirkel rond de kern waar (volgens het atoommodel van Bohr) elektronen zitten

filosoof (de)

wetenschapper die zich bezighoudt met het wezen van alle dingen en het leven

groep (de)

verticale onderverdeling in het periodiek systeem

mineraal (het)

voedingsstof die je nodig hebt om goed te functioneren

Patience

kaartspel

periode (de)

horizontale verdeling in het periodiek systeem

schil (de)

concentrische cirkel rond de kern waar (volgens het atoommodel van Bohr) elektronen zitten

synoniem (het) ander woord in dezelfde taal met min of meer dezelfde betekenis

Pr 20

in je eigen woorden

term

hoofdstuk

WOORDENLIjST PERIODIEK SYSTEEM

biologische feedback

doelcel voor hormoon A en B

doelcel voor hormoon B

hormoon

doelcel voor hormoon A

doelcel

1 wat is homeostase? 2 regelsystemen in het lichaam

Wat weet ik al over dit thema?

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

biologische feedback

1 WAT IS HOMEOSTASE? je lichaam streeft naar evenwicht 1

In de eerste graad heb je de organisatieniveaus van een organisme leren kennen.

macromoleculen

Vul aan de hand van de info op de afbeelding het woordraster in.

organellen

cellen kleine moleculen

weefsel

atomen

orgaan

organisme

stelsel

horizontaal 3 het kleinste organisatieniveau in een levend wezen 4 verschillende weefsels die samenwerken aan eenzelfde taak 5 een groep organen die samenwerken aan een en dezelfde functie

Fig. 1.1

verticaal 1 ander woord voor levend wezen 2 een verzameling van gelijksoortige cellen

1 wat is homeostase?

2 De verschillende organisatieniveaus zijn zowel bij planten als bij dieren waar te nemen. Elk niveau vervult zijn eigen taak om het organisme te laten functioneren in een bepaald milieu. Dat milieu kan veranderen waardoor het organisme daarop moet reageren. Ook je eigen lichaam reageert voortdurend op veranderingen uit de omgeving. Hoe kan je lichaam in de volgende situaties reageren? Vul de tabel aan. reactie

Je hebt het koud.

situatie

Fig. 1.2

Je hebt het te warm.

Fig. 1.3

Je neemt te weinig voedsel of vocht op.

Fig. 1.4

Je levert een stevige inspanning tijdens de turnles.

Fig. 1.5

Interessant om weten

Zoogdieren met een vacht kunnen warmteverlies tegengaan doordat de haarspiertjes samentrekken waardoor de haren zich oprichten. Op die manier zorgen ze voor een dikkere isolerende laag lucht rond hun lichaam.

Fig. 1.6

biologische feedback

Bij mensen is daar nog een overblijfsel van als we kippenvel krijgen. Dat heeft echter geen nuttig effect tegen warmteverlies. Het dragen van kleding heeft de oorspronkelijke functie van een vacht overgenomen.

audio

3 Je lichaamstemperatuur is ongeveer constant. a Wat betekent ‘constant’?

Veronderstel dat je 10 km gaat lopen. Wat heeft je lichaam nodig opdat het de lichaamstemperatuur tijdens die inspanning constant zou kunnen houden?

b Uit oefening 2 weet je hoe je lichaam reageert als de constante (ook de ‘norm’ genoemd) zou afwijken. Hoe?

Fig. 1.7

d Welke stelsels zijn betrokken bij het lopen?

4 De samenwerking van de stelsels zorgt ervoor dat het inwendige milieu of interne milieu altijd hetzelfde blijft voor de optimale werking van het lichaam. Het inwendige milieu wordt gevormd door de lichaamsvloeistoffen: bloed, weefselvocht en lymfevocht.

5 Tegenover het inwendige milieu staat het uitwendige milieu of externe milieu.

a Wat wordt daarmee bedoeld?

b Geef een viertal plaatsen in het lichaam die in contact staan met het uitwendige milieu.

1 wat is homeostase?

6 Het lichaam reageert op veranderingen van het uitwendige milieu om het inwendige milieu optimaal te houden.

Het uitwendige milieu kan grote schommelingen ondergaan. Denk bijvoorbeeld aan temperatuurschommelingen of aan veranderingen in de vochtbalans. Die schommelingen mogen echter geen blijvende invloed hebben op de werking van het lichaam. Levende wezens zijn in staat om de omgevingsveranderingen op te vangen zodat de cellen, weefsels en organen er geen nadelige invloed van ondervinden. Dat kan dankzij homeostase. a Wat betekent dat begrip? Gebruik het internet om tot een mooie omschrijving te komen.

INWENDIG MILIEU

UITWENDIG MILIEU

Fig. 1.8

Interessant om weten

UITWENDIG MILIEU

INWENDIG MILIEU

b Omcirkel het model dat overeenkomt met homeostase.

Fig. 1.9

In het menselijk lichaam wordt een min of meer stabiele toestand nagestreefd. Daarvoor worden een aantal parameters gehanteerd: – Lichaamstemperatuur van 37 °C – Zuurgraad (pH) tussen 7,35 en 7,45 – Glucoseconcentratie in het bloed van 0,1 g per 100 ml vloeistof

audio

biologische feedback

Het lichaam kan enkel overleven als er een goede samenwerking is tussen de verschillende organisatieniveaus.

Het interne milieu bestaat uit alle vloeistoffen in het lichaam en staat onder invloed van schommelingen van buitenaf. Het externe milieu zijn de schommelingen van buitenaf, in combinatie met de delen van het lichaam die in contact staan met de buitenwereld. De chemische processen in het lichaam kunnen enkel optimaal verlopen wanneer het interne milieu constant (volgens de norm/standaardwaarde) wordt gehouden.

Levende wezens zijn in staat om omgevingsveranderingen op te vangen zodat de werking van alle processen in het organisme er geen nadelige invloed van ondervindt. Dat kan dankzij homeostase. Test jezelf: oefening 1 je lichaam streeft naar evenwicht

audio

Om de schommelingen zo veel mogelijk in balans te houden, is er in het lichaam nood aan homeostase. Je lichaam streeft dus echt naar evenwicht.

1 wat is homeostase?

2 REGELSYSTEMEN IN HET LICHAAM geef je even wat feedback?

De homeostase in het lichaam wordt bereikt door een werking van verschillende feedbacksystemen.

Het woord feedback hoor je te pas en te onpas in je leven.

“Feedback is een reactie op een product, resultaat of iemands uitvoering van een taak, die bedoeld is als basis voor verbetering – om de kloof tussen het beoogde niveau en het huidige niveau te dichten.”

b Geef nu een ander woord voor feedback.

Fig. 2.1

a Lees de definitie van feedback volgens Arkalgud Ramaprasad (een professor informatietechnologie).

2 Ook jij krijgt voortdurend feedback tijdens je dagelijkse schoolactiviteiten. Je krijgt bijvoorbeeld de opdracht om een wetenschappelijke tekst te bespreken.

a Je begint aan je taak. – Je gaat aan de slag met de aanwijzingen van de leerkracht en je zoekt bijkomende informatie om aan de opdracht te werken. – Je schrijft de bespreking van de tekst uit. – Je dient je werk in bij de leerkracht om het voor de eerste keer na te kijken.

Input

aanwijzingen van de leerkracht extra informatie

Die stappen kunnen we in een schema gieten.

terugkoppeling

–

Proces uitschrijven van de tekstbespreking

Output je dient je werk in bij je leerkracht Fig. 2.2

biologische feedback

b Je bestudeert de feedback die je leerkracht gegeven heeft. Je verwerkt die feedback in je tekstbespreking en dient opnieuw je werk in bij de leerkracht. Vul nu zelf het schema aan.

Input

–

Output

Fig. 2.3

terugkoppeling

Proces

De feedback van je leerkracht heeft altijd een doel. Welk doel?

3 Die vormen van feedback uit het dagelijks leven tref je ook aan bij organismen. Je spreekt voortaan over ‘regelsystemen’. In ons lichaam hebben die als doel om de homeostase in stand te houden.

In organismen komen vormen van feedback voor. Die regelsystemen zorgen ervoor dat de homeostase in stand blijft.

audio

geef je even wat feedback?

Je lichaam ontvangt dus inderdaad voortdurend feedback.

2 regelsystemen in het lichaam

hoe werkt biologische feedback? 1

Biologische feedback kun je het best uitleggen door de parallel te maken met een technisch systeem.

minder remmen

te traag

te snel

in de remmen

meer remmen

Fig. 2.4

Farid neemt deel aan een racewedstrijd op een geaccidenteerd terrein. Hij nadert een gevaarlijke afdaling vlak voor een haarscherpe bocht. Hij beslist om het voorzichtig aan te pakken en zijn snelheid bij de afdaling vast te leggen op 10 km/h. Dat wordt zijn ‘norm’. a Wat is het risico als de auto sneller rijdt dan 10 km/h bij de afdaling?

b Wat is het risico in diezelfde afdaling als hij trager rijdt dan 10 km/h?

Langs waar komt de informatie over de snelheid in het voertuig binnen?

Dat noem je de sensor.

d Wie of wat vormt het controlecentrum? Verklaar.

e Welke rol spelen de remmen van de auto?

Je noemt dat de ‘actuator’ omdat die de reactie van het controlecentrum uitvoert.

Noteer bij de figuur de begrippen controlecentrum, sensor en actuator op de juiste plaats.

biologische feedback

2 Farid krijgt de feedback via zijn snelheidsmeter. Daardoor weet hij of hij minder of meer moet remmen. Zodra het gewenste effect bereikt is, stopt hij met bijregelen. Zodra de norm opnieuw afwijkt, herneemt hij zijn taak. a Wat gebeurt er als hij harder op het rempedaal duwt?

Duid situaties a en b aan op de figuur.

b Wat gebeurt er als hij het rempedaal loslaat?

te hoog

te laag

snelheid

Fig. 2.5

3 De regelsystemen in het menselijk lichaam werken op dezelfde manier als bij het technisch systeem.

Negatieve feedback of negatieve terugkoppeling zorgt voor een tegengestelde reactie in het lichaam. Als je temperatuur bijvoorbeeld te hoog is, dan zal je lichaam daarop reageren door de temperatuur te verlagen. Is je bloedsuikerspiegel te laag, dan zal die verhoogd worden. Negatieve feedback betekent dat een stijging van het resultaat een afremming van het proces veroorzaakt. Een daling van het resultaat veroorzaakt een toename of stimulering van het proces. Ook in het menselijk lichaam zijn daarvoor drie componenten nodig: – De receptor registreert de invloed van het uitwendige milieu (prikkel). – Het controlecentrum vergelijkt de waarde met de norm of de standaardwaarde. – De effector onderneemt een actie zodat de norm opnieuw bereikt wordt.

–

a Noteer die drie componenten op de juiste plaats in het schema.

Fig. 2.6

b Wat gebeurt er nadat de effector de norm hersteld heeft?

Wat stelt de gele pijl voor?

2 regelsystemen in het lichaam

4 Thermoregulatie in het menselijk lichaam is een voorbeeld van negatieve feedback. a Wat betekent thermoregulatie? Splits de term op in woorden die je al kent en probeer op die manier een passende verklaring te vinden.

b Beantwoord de onderstaande vragen aan de hand van de ontdekplaat over thermoregulatie. Wat is de ‘normale’ lichaamstemperatuur bij de mens?

–

De lichaamstemperatuur is essentieel voor belangrijke eiwitten zoals enzymen. Hoe verklaar je dat?

–

ONTDEKPLAAT

Wat is het verschil tussen de perifere temperatuur en de kerntemperatuur in het lichaam?

–

Hoe verhouden de perifere en de kerntemperatuur zich ten opzichte van elkaar?

–

Het lichaam reageert anders bij een hoge temperatuur dan bij een lage temperatuur. Welke uiterlijke veranderingen kun je waarnemen bij een hoge lichaamstemperatuur en wat is het doel ervan?

–

Fig. 2.7

biologische feedback

–

Verschillende stelsels werken samen om de temperatuur terug in evenwicht te brengen. Welke organen en stelsels werken samen?

Fig. 2.8

Vul het schema in zodat de werking van het regelsysteem bij een te hoge temperatuur duidelijk wordt. Noteer de volgende beschrijvingen op de juiste plaats: hypothalamus in de hersenen zweetklieren actief temperatuur daalt warmtereceptoren in de huid

– – –

streeftemperatuur: 37 °C bloedvaten zetten uit temperatuur te hoog

– – – –

Receptor

–

Controlecentrum

Effector

Fig. 2.9

d Wat is de grootheid uit dit voorbeeld? Als die grootheid afwijkt van de norm reageert het lichaam met een tegengestelde reactie om de verandering af te remmen. Daarom is thermoregulatie een voorbeeld van negatieve feedback.

2 regelsystemen in het lichaam

e Welke processen zijn nog voorbeelden van negatieve feedback?

5 Naast negatieve feedback bestaat er ook positieve feedback (positieve terugkoppeling). Om goed te begrijpen wat dat is, vergelijken we de twee vormen van feedback. Bekijk de video bij het onlinelesmateriaal en vul de tabel aan. Positieve feedback

Negatieve feedback Wat gebeurt er? Bij een prikkel wordt er een

De prikkel wordt opgewekt.

Waarde te hoog

Hoe verloopt/evolueert de waarde?



 Waarde wordt

Waarde te hoog

Waarde te laag

Waarde te laag  Waarde wordt verder



Hoe vaak gebeurt de feedback? Het is relatief zeldzaam omdat het tegen de

Komt vaak voor omdat het de

bewaart.

ingaat.

Hoe verloopt het proces? Proces dat snel moet voltooid worden

Continu proces

Concrete voorbeelden in het lichaam

Welk effect treedt er op nadat het gewenste resultaat bereikt is?

Het evenwicht blijft bewaard.

Als het gewenste effect bereikt wordt, keert het systeem terug naar het evenwicht. Grafische voorstelling

te hoog

te laag

Fig. 2.10

biologische feedback

Fig. 2.11

Interessant om weten

norm

> 72 mg/dl

te laag

tussen 72 mg/dl en 100 mg/dl

normaal

tussen 100 mg/dl en 124 mg/dl

licht verhoogd

> 124 mg/dl

sterk verhoogd

audio

glucosegehalte in het bloed

Het in stand houden van de bloedsuikerspiegel gebeurt ook volgens het principe van een regelsysteem. In de eerste graad leerde je al dat het menselijk lichaam suiker nodig heeft als brandstof. De suikers worden uit de voeding gehaald en beïnvloeden de bloedsuikerspiegel of glucosespiegel in het bloed. In de tabel kun je de normale bloedsuikerwaarden aflezen.

Om de bloedsuikerspiegel optimaal te houden gebruikt je lichaam twee hormonen: insuline en glucagon. Die hormonen worden geproduceerd in cellen die op de alvleesklier (pancreas) liggen. Het zijn de ‘eilandjes van Langerhals’.

Hoe verloopt de werking van die hormonen? Na een maaltijd is de bloedsuikerspiegel altijd hoger dan de normale waarde. Er wordt dan insuline geproduceerd om de opname van de suiker door de lichaamscellen (in de spieren en de lever) te verhogen en op die manier de normwaarde opnieuw te bereiken. In de lever en de spieren binden de glucosemoleculen zich aan elkaar tot een sterk vertakte macromolecule. Dat is glycogeen. Je bloedsuikerspiegel kan uiteraard ook te laag zijn. Dat kan bijvoorbeeld ’s morgens het geval zijn wanneer je geen goed ontbijt hebt genomen of wanneer je een stevige inspanning hebt geleverd. De eilandjes van Langerhals produceren nu glucagon. Glucagon haalt glucose uit de lever en de spieren door de glycogeen weer om te zetten in glucose en zo in het bloed te brengen.

Bij sommige mensen is dat automatische regelsysteem stevig verstoord. Dat is het geval bij diabetespatiënten (suikerziekte).

Zij kunnen zelf geen insuline produceren. Het glucosegehalte kan bij hen dus niet vanzelf dalen om de norm opnieuw te bereiken. Die patiënten controleren zelf regelmatig hun suikerwaarde en spuiten indien nodig, zelf insuline in.

Bestudeer de website van de Diabetesliga en ga naar het onlinelesmateriaal om de bijhorende oefening te maken.

Fig. 2.12

WEBSITE DIABETESLIGA

2 regelsystemen in het lichaam

Negatieve feedback of negatieve terugkoppeling is een veelvoorkomend regelsysteem in het menselijk lichaam om de homeostase in stand te houden. Negatieve feedback betekent dat een stijging van het resultaat een afremming van het proces veroorzaakt. Een daling van het resultaat veroorzaakt een toename of stimulering van het proces.

Het regelsysteem bestaat steeds uit drie componenten die met elkaar in verbinding staan: – De receptor registreert de prikkel. – Het controlecentrum verwerkt de prikkel en vergelijkt de waarde met de norm of de standaardwaarde. – De effector voert een actie uit zodat de normwaarde opnieuw bereikt wordt.

Bij het regelsysteem om de lichaamstemperatuur te controleren (de thermoregulatie) worden de taken op de volgende manier verdeeld: – De receptoren zijn de warmte- en koudereceptoren in de huid, die de prikkel ontvangen. – Het controlecentrum is de hypothalamus in de hersenen die de prikkel verwerkt. – De effectoren zijn de bloedvaten en de zweetklieren die de temperatuur opnieuw op de norm brengen.

Bij positieve feedback treedt er een kortstondige versterking van het effect op. Een hoge waarde zal tijdelijk nog hoger worden, een lage nog lager. Dat gebeurt onder meer tijdens de bloedstolling en de bevalling. Test jezelf: oefeningen 2, 3, 4, 5, 6 en 7

audio

Hoe werkt biologische feedback?

Biologische feedback werkt via regelsystemen. Daarbij zijn een receptor, een controlecentrum en een effector nodig.

biologische feedback

! a h A ! a h A

MILIEU buitenwereld + lichaamsdelen in contact met de buitenwereld

MILIEU alle lichaamsvloeistoffen

schema

HOMEOSTASE

Voorbeelden: thermoregulatie waterhuishouding glucosegehalte in bloed

negatieve feedback

positieve feedback Voorbeelden: bevalling bloedstolling

te hoog

te laag

–

AHA!

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik kan de organisatieniveaus in het menselijk lichaam herkennen.

Ik begrijp dat het inwendige milieu van een organisme constant moet blijven. Ik kan het begrip homeostase definiëren.

Ik begrijp de rol van regelsystemen bij de homeostase. Ik kan het begrip negatieve feedback uitleggen.

Ik kan voorbeelden van negatieve feedback verklaren.

Ik ken de betekenis van receptor, controlecentrum en effector.

Ik kan onderscheid maken tussen positieve en negatieve feedback.

Ik kan een schema opstellen bij bijvoorbeeld thermoregulatie in het menselijk lichaam. Ik ken het verschil tussen negatieve en positieve feedback.

invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

biologische feedback

Ik ken het verschil tussen inwendig (intern) en uitwendig (extern) milieu.

Ik begrijp dat een organisme reageert op veranderingen uit de omgeving.

test jezelf De longen, nieren en lever zijn voorbeelden van organen bij de mens. Welke van die organen spelen een rol bij de homeostase? Verklaar.

Welke processen zijn ook voorbeelden van negatieve feedback?

Bestudeer de afbeelding van een thermostaat van een centrale verwarming (technisch systeem) en los de volgende vragen op.

Glucosegehalte in het bloed op peil houden Verdampen van zweet op de huid Spijsvertering Hoeveelheid geslachtshormonen (bijvoorbeeld testosteron) regelen Werking van de nieren Waterhuishouding in het lichaam constant houden

radiator

thermostaat

verwarmingsketel

9 radiator

test jezelf

Het is te warm.

De is 21 °C.

Verwerkt de informatie van onderdeel

De radiator .

De kamertemperatuur daalt / stijgt.

De radiator .

De kamertemperatuur daalt / stijgt.

a Bespreek de werking aan de hand van de nummers op de afbeelding. Je krijgt al een deel van de informatie.

b De nummers 3, 6, 7 en 10 zijn de elementen die je nodig hebt voor de terugkoppeling. Met welk element uit het biologisch systeem kun je ze vergelijken?

7 en 10

naam in het biologisch systeem

naam in het technisch systeem

nummer

4 Welk doel heeft zowel negatieve als positieve feedback in het menselijk lichaam?

5 Bij welke van de onderstaande processen speelt terugkoppeling een rol? Kruis ze aan.

De opname van glucose door spieren levercellen De afgifte van water vanuit het bloed aan de urine Het maken van antistoffen door witte bloedcellen

6 Hoe kun je verklaren dat positieve feedback bijna niet voorkomt bij homeostase?

biologische feedback

7 Maak zelf een schema waarin je duidelijk maakt hoe de negatieve feedback werkt wanneer de lichaamstemperatuur te laag is.

Verder oefenen? Ga naar

Test jezelf

wooRdeNlijst Thema Biologische feedback in je eigen woorden

actuator (de)

Een actuator is een toestel dat invloed kan uitoefenen op zijn omgeving.

constante

grootheid die niet varieert

controleonderdeel van een negatief centrum (het) feedbacksysteem dat waarden vergelijkt met standaardwaarden

effector (de)

extern milieu milieu rond het individu en (het) binnen het individu in delen van het lichaam die in contact zijn met de buitenwereld

feedback (de)

geaccidenteerd terrein dat heuvelachtig is, met terrein (het) een ongelijke bodem

homeostase (de)

intern milieu (het)

bloed, weefselvocht en lymfevocht behoren tot het inwendige milieu

inwendig milieu (het)

zie intern milieu

lymfevocht (het)

Lymfe of lymfevocht is een kleurloze lichaamsvloeistof die door een apart vatenstelsel stroomt: het lymfevatenstelsel.

negatieve feedback (de)

proces waarbij een toename van het resultaat een remming van het proces veroorzaakt

eindorgaan dat reageert op prikkels

terugkoppeling proces waarbij een systeem zijn eigen activiteit regelt

proces waarbij organismen het interne milieu in evenwicht houden, ondanks veranderingen in de omgeving waarin het organisme zich bevindt

definitie

term

hoofdstuk

biologische feedback wooRdeNlijst

zie negatieve feedback

organisatieniveau (het)

Een biologisch organisatieniveau is een niveau van biologische complexiteit waarmee men het leven kan beschrijven en verklaren.

parameter

grootheid waarmee het verloop van een proces getoetst wordt

positieve feedback

vorm van terugkoppeling die een bepaald proces positief (versterkend) beïnvloedt

positieve zie positieve feedback terugkoppeling

receptor (de)

cel die gespecialiseerd is in het opnemen van specifieke prikkels en opwekken van impulsen onder invloed van de prikkels

regelsysteem (het)

een apparaat (of een groep van apparaten) dat (die) de werking van een proces regelt (regelen)

sensor (de)

apparaat dat prikkels (bijvoorbeeld temperatuur, bloedsuikergehalte) registreert of ontvangt

thermoregulatie (de)

uitwendig milieu (het)

negatieve terugkoppeling (de)

fh weefselvocht (het)

zie extern milieu

het vocht buiten de cellen en buiten de haarvaten

het vermogen van een organisme om de lichaamstemperatuur te handhaven

biologische feedback wooRdeNlijst

Pr uk ©

Licht en straling

1 EIGENSCHAPPEN VAN ZICHTBARE STRALING 2 LICHTSTRALEN KUNNEN WEERKAATSEN 3 LICHTSTRALEN KUNNEN EEN SCHADUW VORMEN 4 LICHTSTRALEN KUNNEN BREKEN 5 DE GRENZEN VAN ZICHTBARE STRALING

Wat weet ik al over dit thema?

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

132

LICHT EN STRALING

1 EIGENSCHAPPEN VAN ZICHTBARE STRALING Straling in de spotlights In de eerste graad heb je al kennisgemaakt met zichtbare straling, dat een onderdeel is van het stralingsspectrum. ioniserende stralen

X-stralen

ultraviolet

infrarood

microgolven

radiogolven

500 nm

600 nm

400 nm

zichtbare straling

700 nm

a Waarom noem je dat ‘zichtbare straling’?

Fig. 1.1

Fig. 1.2

Om iets te kunnen zien, heb je een lichtbron nodig die zichtbare straling kan uitzenden. Geef vier voorbeelden van lichtbronnen.

b Waar situeert zich het zichtbare licht binnen het stralingsspectrum? Tussen microgolven en radiogolven Tussen ultravioletstraling en infraroodstraling Tussen ioniserende straling en X-straling Tussen infraroodstraling en microgolven

2 De laserpen is een voorbeeld van een puntvormige lichtbron. De zon, een tl-lamp en een gloeilamp zijn voorbeelden van diffuse lichtbronnen. Deze twee soorten lichtbronnen zijn het onderwerp van het volgende onderzoek.

Onderzoek 1

1 ONDERZOEKSVRAAG Welk verschil is er bij het uitstralen van licht door een puntvormige lichtbron en door een diffuse lichtbron? 2 HYPOTHESE

1 Eigenschappen van zichtbare straling

133

3 BENODIGDHEDEN

Veiligheidsvoorschrift Schijn nooit met een laserpen in de ogen. Dat kan het netvlies beschadigen.

laserpen ledlamp plantenspray met leidingwater verduisterd lokaal

5 WAARNEMING

b Wat zie je bij gebruik van de ledlamp?

Fig. 1.3

a Wat zie je bij stap 3 (met de laserpen)?

1 Verduister het lokaal. 2 Een leerling schakelt de laserpen in. 3 Een andere leerling vernevelt een beetje water in dezelfde richting als de laserpen. 4 Herhaal stappen 1 tot en met 3 bij het gebruik van een ledlamp.

4 WERKWIJZE

6 BESLUIT

Bij een puntvormige lichtbron vertrekken de lichtstralen vanuit

terwijl bij een diffuse lichtbron de lichtstralen vertrekken vanuit .

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Waarom kiest men in een klaslokaal voor diffuse lichtbronnen?

Fig. 1.4

134

Licht en straling

Als licht uitgestraald wordt door een lichtbron, dan verspreidt dat licht zich in de omgeving. Kijk terug naar onderzoek 1 om te achterhalen hoe die lichtstralen zich verspreiden.

Welke weg leggen lichtstralen af bij een diffuse lichtbron?

De manier waarop lichtbronnen lichtstralen uitzenden, kan ook verschillen. Lichtstralen zitten in lichtbundels die sterk van elkaar kunnen verschillen.

Fig. 1.5

De lichtstraal van een puntvormige lichtbron legt een rechte / kromme / grillige weg af als hij uit de lichtbron komt.

Onderzoek 2 ONDERZOEKSVRAAG

Hoe kunnen lichtbundels van elkaar verschillen?

3 BENODIGDHEDEN

2 HYPOTHESE

laserpen spot met fitting en snoer vergrootglas statief, noot en statiefklem wit blad papier

4 WERKWIJZE

Klem de laserpen in de statiefklem met de opening naar beneden. Leg het witte blad papier onder de laserpen. Verduister het lokaal. Schakel de laserpen in. lamp Vervang de laserpen door de spot. Schakel de spot in. papier Hou het vergrootglas tussen de spot en het blad papier tot je een helder lichtpunt waarneemt op het blad papier.

1 2 3 4 5 6 7

5 WAARNEMING

vergrootglas

Fig. 1.6

a Wat zie je op het blad papier bij stap 4?

1 EIGENSCHAPPEN VAN ZICHTBARE STRALING

135

b Wat zie je op het blad papier bij het inschakelen van de spot?

Tip

6 BESLUIT

lichtbron

omschrijving

laserpen

lichtbundel

; de lichtbundel

spot

tekening bundel

evenwijdig

De lichtstralen

is overal

Een lichtstraal stel je voor met een pijl:

Lichtbundels kunnen evenwijdig, convergerend of divergerend zijn. Vul de omschrijvingen aan en teken de lichtbundels.

c Wat zie je op het blad papier als je een vergrootglas gebruikt?

breed.

De lichtstralen

divergerend

wordt

; de lichtbundel

wordt 7 REFLECTIE

convergerend

De lichtstralen

spot + vergrootglas

; de lichtbundel

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Hoe kun je met behulp van een vergrootglas en de zon een stukje hout in brand steken?

video

Verklaar waarom een glazen fles als zwerfvuil brand kan veroorzaken tijdens droge zomermaanden.

Fig. 1.7

136

Licht en straling

5 Voorwerpen die geen lichtbronnen zijn, kunnen het licht min of meer doorlaten. Bekijk de video via het onlinelesmateriaal. a Omschrijf wat er met de lichtstralen van de zaklamp gebeurt als ze op de verschillende voorwerpen invallen. b Geef voorbeelden van voorwerpen waar hetzelfde effect ook zichtbaar is.

doorschijnend

ondoorschijnend

doorzichtig

voorbeelden

omschrijving

voorwerp

Interessant om weten

Wanneer lichtstralen via een kleine opening invallen in een donkere kamer of camera obscura, dan worden de lichtstralen voorbij de opening divergerend. Het gevolg is dat het beeld in de donkere kamer omgedraaid wordt. Klassieke fototoestellen maken van dat principe gebruik om beelden vast te leggen op een fotogevoelige plaat. scherm

lichtstralen

voorwerp

opening

audio

Fig. 1.8

omgekeerd beeld

Lichtbronnen (bijvoorbeeld zon, kaars, lamp) zenden zichtbare straling uit.

Bij een puntvormige lichtbron vertrekken de lichtstralen vanuit één punt, terwijl bij een diffuse lichtbron de lichtstralen vertrekken vanuit ontelbare plaatsen op de lichtbron. Een lichtstraal legt een rechte weg af, maar de richting kan verschillen. Een lichtbundel bestaat uit lichtstralen die evenwijdig, divergerend of convergerend kunnen lopen.

Voorwerpen kunnen het licht min of meer doorlaten. – Doorzichtige voorwerpen laten alle lichtstralen door. – Doorschijnende voorwerpen laten een deel van de lichtstralen door. – Ondoorschijnende voorwerpen laten geen lichtstralen door; ze kunnen de lichtstralen wel weerkaatsen. Test jezelf: oefeningen 1 en 2

audio

Straling in de spotlights Een spotlight is een lichtbron die zichtbare straling uitzendt. 1 Eigenschappen van zichtbare straling

137

2 LICHTSTRALEN KUNNEN WEERKAATSEN 1

Als je met de auto iemand tegenkomt die een fluohesje draagt, lijkt het alsof dat hesje licht uitstraalt. a Is dat zo?

ja / nee

b Leg uit.

Waarom loop je verloren in een spiegelpaleis?

Fig. 2.1

2 Ook spiegels weerkaatsen licht. Ze worden vaak gebruikt om de richting van een lichtstraal te veranderen.

1 ONDERZOEKSVRAAG

Onderzoek 3

Formuleer een onderzoeksvraag rond het veranderen van de richting van een lichtstraal door middel van een spiegel.

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

laserpen twee vlakke spiegels

Veiligheidsvoorschrift Schijn nooit met een laserpen in de ogen. Dat kan het netvlies beschadigen.

4 WERKWIJZE 1 Verduister het lokaal. 2 Een leerling staat met zijn rug tegen het bord en schijnt met de laserpen naar de overstaande muur. 3 Twee andere leerlingen proberen elk met een spiegel in de hand om de lichtstraal zodanig te leiden dat hij op het bord schijnt. Fig. 2.2

138

Licht en straling

5 WAARNEMING Omschrijf nauwkeurig wat er gebeurt.

Door met de spiegel te draaien, kun je de richting van een lichtstraal veranderen. 7 REFLECTIE

VA Fig. 2.3

Waarom zie je jezelf in de spiegel?

Waarom zit er een spiegel achter de lamp van een zaklamp?

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

6 BESLUIT

Ook het zien van kleuren heeft te maken met weerkaatsing. Absorptie speelt daarbij een grote rol. Een paar voorbeelden maken dat duidelijk.

Fig. 2.4

Als een voorwerp geen enkele kleur van wit licht absorbeert, maar alle kleuren weerkaatst, dan zie je een ‘wit’ voorwerp.

Bij een zwart voorwerp worden alle kleuren geabsorbeerd en wordt geen enkele kleur gereflecteerd.

Fig. 2.5

2 LICHTSTRALEN KUNNEN WEERKAATSEN

139

Fig. 2.6

Wordt er rood licht geabsorbeerd, dan zal groen en blauw licht gereflecteerd worden. Je ziet dan een cyaankleurig voorwerp.

Je weet nu dat lichtstralen weerkaatsen op een vlakke spiegel. Hoe lichtstralen teruggekaatst worden op een vlakke spiegel kun je achterhalen met het volgende onderzoek.

Fig. 2.7

Verklaar nu waarom je de kleuren van een graffititekening op een muur kunt waarnemen.

Onderzoek 4

ONDERZOEKSVRAAG

Wat gebeurt er met een lichtstraal als die in een hoek van 25° met de loodlijn (of de normaal) invalt op een vlakke spiegel?

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

140

laserpen vlakke spiegel geprinte optische schijf statief, noot en statiefklem waterpas

Veiligheidsvoorschrift Schijn nooit met een laserpen in de ogen. Dat kan het netvlies beschadigen.

LICHT EN STRALING

Fig. 2.8

4 WERKWIJZE

1 Verduister het lokaal. 2 Leg de optische schijf (dubbelgevouwen) op de tafel. 3 Monteer het statief zodanig dat de spiegel loodrecht op de optische schijf geplaatst is. Controleer de montage van de spiegel met een waterpas. 4 Duid op de foto van de proefopstelling de volgende delen aan: de spiegel en de loodlijn (of de normaal) op de spiegel. 5 Laat met de laserstraal een lichtstraal invallen op de spiegel in een hoek van 25° met de normaal. 6 Laat een lichtstraal invallen in een andere invalshoek.

a Hoe groot is de weerkaatsingshoek bij stap 5?

b Hoe groot is de weerkaatsingshoek bij stap 6?

5 WAARNEMING

c Schijnt de weerkaatste straal tegen het plafond?

6 BESLUIT

Als een lichtstraal invalt op een spiegel is de weerkaatsingshoek groter dan / kleiner dan / gelijk aan de invalshoek.

Hoe liggen de invalshoek en de weerkaatsingshoek ten opzichte van de spiegel? De invalshoek staat loodrecht op de weerkaatsingshoek en de spiegel. De invalshoek en de weerkaatsingshoek liggen in hetzelfde vlak, loodrecht op de spiegel. De invalshoek en de spiegel liggen in hetzelfde vlak loodrecht op de weerkaatsingshoek. De invalshoek en de weerkaatsingshoek staan loodrecht op elkaar en op de spiegel.

Fig. 2.9

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

2 Lichtstralen kunnen weerkaatsen

141

Fig. 2.10

Teken de invallende en de weerkaatste straal van stap 5 op de figuur hieronder. De invallende straal teken je in het rood en de weerkaatste straal in het blauw.

Hoe kun je ervoor zorgen dat de lichtstraal op een bepaald punt op de muur schijnt?

Wat gebeurt er met een lichtstraal als die invalt zoals de weerkaatste straal uit het onderzoek?

Fig. 2.11

Wat zou er gebeuren als je de spiegel vooraf nat spuit met een plantenspuit?

Interessant om weten

Heel vaak steekt wild zomaar de weg over. Automobilisten worden verrast en rijden dan het wild aan. Vaak eindigt dat niet alleen in een dodelijke afloop voor het dier zelf, maar ook de betrokken personen kunnen zwaargewond raken. Wildspiegels bieden hier een oplossing. Als een auto de wildspiegels passeert, worden de lichten weerkaatst op de spiegels. Het licht schijnt in het bos en de dieren worden afgeschrikt om de weg over te steken.

beeld wordt nog aangeleverd

Fig. 2.12

142

LICHT EN STRALING

audio

Lichtstralen kunnen weerkaatst en geabsorbeerd worden als ze invallen op een voorwerp. De weerkaatste lichtstralen zorgen ervoor dat we de kleur van een voorwerp kunnen zien. Spiegels weerkaatsen het licht. Daardoor kun je de richting van een lichtstraal veranderen.

Als een lichtstraal invalt op een spiegel is de invalshoek gelijk aan de weerkaatsingshoek. audio

Test jezelf: oefeningen 3, 4 en 5 Waarom loop je verloren in een spiegelpaleis?

De vlakke spiegels zijn zo geplaatst dat de invallende lichtstralen en de weerkaatste lichtstralen voortdurend weerkaatst worden waardoor er verwarring ontstaat.

Kun je een holle spiegel gebruiken in het verkeer?

Niet alle spiegels hebben een vlak oppervlak. Er zijn ook spiegels met een gebogen oppervlak; je noemt ze sferische spiegels. Je ziet ze vaak op moeilijke plaatsen in het verkeer: om de weg op te rijden of in scherpe bochten. Ze helpen de autobestuurder om een beter zicht te hebben.

a Er zijn twee soorten spiegels: holle of concave spiegels en bolle of convexe spiegels. Duid de correcte naam aan onder de afbeelding.

holle spiegel / bolle spiegel

Fig. 2.13

Fig. 2.14

holle spiegel / bolle spiegel

b Holle en bolle spiegels hebben elk hun specifieke toepassingen. In het volgende onderzoek achterhaal je waarvoor holle spiegels gebruikt worden.

Onderzoek 5 1 ONDERZOEKSVRAAG Hoe is het beeld van een voorwerp dat je voor een holle spiegel plaatst? 2 HYPOTHESE

2 Lichtstralen kunnen weerkaatsen

143

3 BENODIGDHEDEN Make-upspiegel 4 WERKWIJZE

1 Plaats de make-upspiegel zodanig dat je er goed in kunt kijken. 2 Bekijk jezelf in de spiegel. 5 WAARNEMING

Fig. 2.15

Welke beeld zie je van jezelf? Je ziet jezelf kleiner / even groot / groter.

6 BESLUIT

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Onderzoek 6

In het volgende onderzoek ontdek je de toepassingen van bolle spiegels.

1 ONDERZOEKSVRAAG

Formuleer een onderzoeksvraag voor de beeldvorming bij een bolle spiegel.

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN dodehoekspiegel uit een doe-het-zelfzaak vlakke spiegel dubbelzijdige kleefband

Fig. 2.16

144

Licht en straling

4 WERKWIJZE Kleef met dubbelzijdige kleefband de dodehoekspiegel op de linkeronderhoek van de vlakke spiegel. Monteer de vlakke spiegel (met dodehoekspiegel) met dubbelzijdige kleefband op het schoolbord op ooghoogte. Ga voor het schoolbord staan alsof de spiegel jouw linker achteruitkijkspiegel is van een auto. Laat leerlingen achter jou gek bewegen.

1 2 3 4

5 WAARNEMING

Wat zie je in de beide spiegels?

In welke spiegel zie je de meeste leerlingen bewegen?

Hoe is het beeld in de bolle spiegel in vergelijking met dat in de vlakke spiegel?

6 BESLUIT

Als je een voorwerp voor een bolle spiegel plaatst, wordt het beeld groter / kleiner weergegeven. Bij een bolle spiegel is de kijkhoek kleiner / groter.

7 REFLECTIE

video

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Holle en bolle spiegels zijn sferische spiegels. Bij een holle spiegel ontstaat er een vergroot beeld van een voorwerp. Bolle spiegels zorgen voor een kleiner beeld en ze hebben een grotere kijkhoek.

Test jezelf: oefening 6

audio

Kun je een holle spiegel gebruiken in het verkeer? Neen, want holle spiegels hebben een kleine kijkhoek. Bolle spiegels worden ingezet in het verkeer omdat ze een veel grotere kijkhoek hebben.

2 Lichtstralen kunnen weerkaatsen

145

3 LICHTSTRALEN KUNNEN EEN SCHADUW VORMEN Kan Lucky Luke sneller schieten dan zijn schaduw? Op een zonnige dag kun je niet alleen licht, maar ook schaduw zien. Soms is schaduw heel groot en soms heel klein. Hoe de schaduw van een voorwerp gevormd wordt, zie je bij het volgende onderzoek.

Onderzoek 7 1 ONDERZOEKSVRAAG

2 HYPOTHESE

4 WERKWIJZE

puntvormige lichtbron witte muur

3 BENODIGDHEDEN

1 Verduister het lokaal. 2 Licht met de zaklamp op je hand en kijk naar de witte muur. 5 WAARNEMING

a Wat zie je op de muur?

b Welk soort voorwerp is je hand? een lichtbron een doorzichtig voorwerp een doorschijnend voorwerp een ondoorschijnend voorwerp

Fig. 3.1

6 BESLUIT Vul de tekst aan. Als een lichtbron lichtstralen uitstraalt op een wordt er achter dat voorwerp een

146

Licht en straling

voorwerp, dan gevormd.

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Waarom wordt er schaduw gevormd?

Waarom is een schaduw altijd zwart?

Als een lichtbron op een raam schijnt, zie je wel een schaduw van het raamprofiel, maar niet van het glas. Hoe komt dat?

Bij een zonsverduistering schuift de maan tussen de zon en de aarde. Er ontstaat een schaduw op de aarde vanwege de maan. De mensen die in dat gebied wonen, nemen een zonsverduistering waar omdat het zonlicht op die plaats de aarde niet bereikt. Als je op dat moment naar de zon kijkt, zie je een corona van licht rond de maan die voor de zon staat. Dat verschijnsel duurt ongeveer twaalf minuten en dan is de zon weer volledig zichtbaar. Ieder jaar zijn er twee plaatsen op aarde die een zonsverduistering ervaren. Afhankelijk van de positie van de zon, de aarde en de maan kunnen dat in sommige jaren drie tot vier plaatsen zijn.

Interessant om weten

Fig. 3.2

audio

Fig. 3.3

Als een lichtbundel schijnt op een ondoorschijnend voorwerp, dan verschijnt er achter het voorwerp een donkere vlek waar geen lichtstralen schijnen. Het is de schaduw van het ondoorschijnend voorwerp. Test jezelf: oefening 7

audio

Kan Lucky Luke sneller schieten dan zijn schaduw? Neen, op het ogenblik dat de zon op het voorwerp schijnt, ontstaat de schaduw op hetzelfde moment. 3 lichtstralen kunnen een schaduw vormen

147

4 LICHTSTRALEN KUNNEN BREKEN Zie je altijd beter met een bril? 1

Vul een bekerglas met leidingwater.

a Welke stof bevindt zich boven de waterlijn?

Breng het rietje in het water en bekijk het geheel van op afstand. Teken het rietje zoals je het ziet.

b Welke stof zit er onder de waterlijn?

d Wat merk je aan het rietje op de plaats waar het rietje overgaat van lucht naar water?

a Plexiglas is een: lichtbron doorzichtig voorwerp doorschijnend voorwerp ondoorschijnend voorwerp

2 Lichtbreking kun je bestuderen met een plexiglas. Die kunststof kent tal van toepassingen, denk maar aan de doorzichtige schermen aan de kassa in een winkel.

b Wat is de massadichtheid van plexiglas? (Zie thema ‘Verbanden tussen grootheden’)

In het volgende onderzoek laat je een lichtstraal door plexiglas schijnen.

Onderzoek 8

1 ONDERZOEKSVRAAG

2 HYPOTHESE

148

Licht en straling

Fig. 4.1

3 BENODIGDHEDEN laserpen optische schijf (geprint) balk of kubus in plexiglas

1 Verduister het lokaal. Fig. 4.2 2 Leg de geprinte optische schijf op de tafel. 3 Leg het plexiglazen blokje loodrecht op de lijn van de normaal. 4 Laat een lichtstraal onder een hoek van 45° ten opzichte van de normaal, invallen op het blokje.

4 WERKWIJZE

5 WAARNEMING

a Door welke stoffen schijnt het licht achtereenvolgens? lucht en plexiglas plexiglas lucht plexiglas en lucht

6 BESLUIT Vul de tekst aan.

Als een lichtstraal door

b Gaat de lichtstraal in een rechte lijn doorheen het plexiglazen blokje?

stoffen gaat met een verschillende

Bij elke

, wordt hij

is er lichtbreking.

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Is er een verschil in massadichtheid tussen de stoffen waar de lichtstraal doorheen gaat?

Waarom worden de lichtstralen in onderzoek 4 niet gebroken?

4 Lichtstralen kunnen breken

149

3 Brillen zijn typische voorbeelden waarbij lichtbreking een belangrijke rol speelt. a Waarom dragen mensen een bril met doorzichtige glazen?

b Welke functie hebben de brillenglazen?

Interessant om weten

Fig. 4.3

Op heel warme dagen kun je soms een fata morgana waarnemen. Dan zie je een beeld dat zich in werkelijkheid niet op die plaats bevindt. Hoe komt dat? Lucht is een mengsel van stoffen die elk een andere massadichtheid hebben. Hierdoor kunnen lichtstralen breken als ze door de lucht schijnen. Daardoor kan het lijken dat het wegdek onder water staat omdat de lichtstralen afbuigen en opgevangen worden door je ogen. In een woestijngebied is dat verschijnsel vaker waar te nemen. Dan is het alsof een oase vlak bij je is, audio terwijl die eigenlijk een heel stukje verder ligt. Fig. 4.4

Als lichtstralen invallen op verschillende doorzichtige stoffen verandert de richting van de lichtstralen. Dat verschijnsel wordt breking genoemd.

Test jezelf: oefening 8

audio

Zie je altijd beter met een bril?

Neen, dat hangt af van de afwijking in je oog. De glazen worden aangepast zodat de lichtstralen breken en op de juiste manier invallen op jouw netvlies. Is de afwijking niet correct opgemeten, dan zie je een wazig beeld.

150

Licht en straling

5 DE GRENZEN VAN ZICHTBARE STRALING Is alle straling waarneembaar? Het stralingsspectrum is ruimer dan de zichtbare straling alleen. Er is ook onzichtbare straling.

a Schrijf de stralingsgebieden op de juiste plaats in de afbeelding hieronder. Kies uit: zichtbare straling, radiogolven, lange radiogolven, ioniserende straling, X-straling, infraroodstraling (IR), ultravioletstraling (uv), microgolven, wifi.

Fig. 5.1

b Tussen welke twee kleuren bevindt zich de zichtbare straling?

Straling bestaat uit elektromagnetische golven die elk een bepaalde frequentie hebben. De frequentie drukt in dat geval uit hoeveel golven het stralingsgebied uitzendt per seconde. Ga met de bijhorende applet rond de frequentie van zichtbare straling na welk gebied de hoogste energiewaarde heeft en welk de laagste. – Violet licht heeft de hoogste / laagste frequentie en de hoogste / laagste energiewaarde. – Rood licht heeft de hoogste / laagste frequentie en de hoogste / laagste energiewaarde.

applet

d Welk stralingsgebied heeft de hoogste energiewaarde en de kortste golflengte?

e Welk stralingsgebied heeft de langste golflengte en de laagste energiewaarde?

5 de grenzen van zichtbare straling

151

Afstandsbedieningen van radio of tv zenden straling uit om een toestel in of uit te schakelen. Welk soort straling wordt uitgezonden door de ledlampen van die bedieningsapparaten, achterhaal je met het volgende onderzoek.

Onderzoek 9 1

ONDERZOEKSVRAAG

Welk soort straling zendt de ledlamp (die in een afstandsbediening gebruikt wordt) uit?

3 BENODIGDHEDEN

25,4

thermometer

ledlamp regelbare spanningsbron twee snoeren twee krokodillenklemmen gevoelige thermometer flexibele darm (10 cm)

stroombron

flexibele darm ledlamp

krokodillenklem

4 WERKWIJZE

4 5 6

2 3

Sluit de ledlamp (met behulp van de snoeren en de krokodillenklemmen) aan op de spanningsbron. Schuif de ledlamp in het ene uiteinde van de flexibele darm. Schuif de thermometer in het andere uiteinde van de flexibele darm tot tegen de ledlamp. Noteer de begintemperatuur bij de waarneming. Schakel de spanningsbron in op een spanning van 1 V. Laat de lamp 5 minuten branden en lees de temperatuur af.

5 WAARNEMING

a Wat is de begintemperatuur?

b Welke temperatuur lees je af na 5 minuten?

c De temperatuur is gedaald / gelijk gebleven / gestegen.

6 BESLUIT De ledlamp van de afstandsbediening zendt IR-straling uit.

7 REFLECTIE

152

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

LICHT EN STRALING

2 HYPOTHESE

Fig. 5.2

In het stralingsspectrum vind je ook uv-straling. Je kunt die straling niet zien, maar ze kan wel gemeten worden met een uv-stralingsmeter. Welk stralingsgebied bevat de meeste energie? infraroodstraling / ultravioletstraling

Hoe komt dat?

Uv-stralen zijn schadelijk voor de huid. Welke schadelijke effecten hebben ze?

Toch kunnen uv-stralen ook nuttig aangewend worden. Uv-lampen worden in kasten gemonteerd waar chirurgen hun materiaal in opbergen. Ook slagers maken gebruik van dergelijke kasten. Wat is het nut van die kasten?

Som nog enkele toepassingen op waarbij infraroodstraling wordt gebruikt.

Waarom voel je die thermische energie niet als je de afstandsbediening gebruikt?

Fig. 5.3

Een goede zonnebril is een goede bescherming voor jouw ogen. Bekijk de video via het onlinelesmateriaal en beantwoordt daarna de vragen. a

Welke bescherming biedt een zonnebril tegen zichtbare straling?

5 DE GRENZEN VAN ZICHTBARE STRALING

153

b Waarom moet een zonnebril je ook beschermen tegen uv-straling?

Is de kleur van de glazen ook belangrijk?

Zichtbare straling bevindt zich tussen ultraviolette straling en infraroodstraling.

Hoe kleiner de golflengte van de straling, hoe meer energie de straling bevat. Onzichtbare straling heeft tal van toepassingen in het dagelijks leven.

Test jezelf: oefeningen 9 en 10

Is alle straling waarneembaar?

Ja. Zichtbare straling kun je zien en er zijn meetinstrumenten om straling te meten. Alle straling is dus waarneembaar.

154

Licht en straling

audio

Fig. 5.4

! a h A

onzichtbare straling

lichtstraal

! a h A

puntvormige lichtbron

lichtbronnen

ZICHTBARE STRALING

ondoorschijnend

voorwerpen

weerkaatsen

breking

schaduw

vlak hol bol

weerkaatsingshoek

AHA!

155

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik kan zichtbare straling situeren in het stralingsspectrum.

Ik kan verschillende lichtbundels van elkaar onderscheiden. Ik kan het verschil tussen een puntvormige lichtbron en een diffuse lichtbron toelichten. Ik kan een lichtbron onderscheiden van andere voorwerpen.

Ik kan het verschil toelichten tussen een lichtstraal en een lichtbundel. Ik kan doorzichtige, doorschijnende en ondoorschijnende voorwerpen vergelijken.

Ik kan verklaren waarom we kleuren kunnen zien. Ik kan het begrip verstrooiing verhelderen.

Ik kan het verschijnsel weerkaatsen op een vlakke spiegel afleiden.

Ik kan toepassingen van holle en bolle spiegels herkennen. Ik kan de functie van holle en bolle spiegels toelichten.

Ik kan het begrip schaduw toelichten.

Ik kan het verschijnsel breking toelichten.

Ik kan voorbeelden van breking herkennen.

Ik kan zichtbare straling en onzichtbare straling onderscheiden.

Ik kan voorbeelden van ultraviolette straling en infraroodstraling herkennen.

Ik kan gevaren van ultraviolette straling en infraroodstraling illustreren met voorbeelden uit het dagelijks leven.

Je kunt deze checklist ook op

156

Licht en straling

invullen bij je Portfolio.

Ik kan uitleggen welke weg een lichtstraal volgt.

TEST JEZELF Welke stralingsgebieden van het stralingsspectrum hebben een kortere golflengte dan zichtbare straling?

ioniserende straling radiogolven microgolven uv-straling IR-straling X-straling

puntvormige lichtbron

zonlicht door sleutelgat scherm smartphone zonlicht bij een bewolkte hemel laser

3 Heel wat voorwerpen zijn geen lichtbronnen.

kaarslicht

Welke voorwerpen laten de meeste lichtstralen door? doorzichtig / doorschijnend / ondoorschijnend Welke voorwerpen kunnen lichtstralen tegenhouden? doorzichtig / doorschijnend / ondoorschijnend Welke voorwerpen kunnen een zwarte kleur hebben? doorzichtig / doorschijnend / ondoorschijnend

a b c

diffuse lichtbron

voorbeelden

2 Zijn de volgende voorbeelden puntvormige of diffuse lichtbronnen? Plaats een kruisje in de juiste kolom.

4 In de achteruitkijkspiegel van een auto zie ik het gezicht van mijn broer op de achterbank. Kan mijn broer mijn gezicht ook zien? Geef een woordje uitleg.

5 In een discotheek is er heel wat verlichting opgehangen met allerlei effecten. Er hangen ook led-scanners zoals je kunt zien op de afbeelding. a Waarom heeft het toestel een spiegel?

b Waarom heeft de spiegel een motortje?

Test jezelf

157

6 Op de hoek van sommige straten worden soms spiegels opgehangen. a Welke spiegel wordt er opgehangen? vlakke spiegel holle spiegel bolle spiegel

b Waarom worden die soort spiegels opgehangen?

7 Een schimmenspel is een vorm van theater waarbij men gebruikmaakt van een schaduw.

bal

publiek

scherm

a Teken de plaats van het publiek, het scherm, een bal (voorwerp) en de lichtbron. Gebruik de gegeven symbolen.

b Hoe kun je verklaren dat je de figuurtjes kunt zien op het scherm?

8 In welke voorbeelden wordt licht gebroken? Kruis ze allemaal aan.

158

Ik draag een bril. Ik zie het zonlicht in het water van een meer. Ik zie mezelf in de spiegel. Het zonlicht schijnt door het raam. Ik kijk naar een brandende kaars. Ik kijk naar de spots die het zwembad verlichten.

Licht en straling

lichtbron

9 Voor sommige huidaandoeningen is het blootstellen aan gecontroleerde uv-straling belangrijk voor een verbetering van de aandoening. a Waarom mogen patiënten maar enkele minuten blootgesteld worden aan deze straling?

b Waarom moet je een donker brilletje dragen en niet gewoon de ogen sluiten?

Verder oefenen? Ga naar

Ja, want windjes hebben ook een bepaalde temperatuur. Neen, windjes zenden wel geurtjes uit en geen straling. Neen, de gassen krijgen onmiddellijk de temperatuur van de omgeving. Ja, want door de reactie van de verschillende gassen komt er straling vrij.

10 Een infraroodcamera is gevoelig voor infraroodstraling. Zou je met een infraroodcamera kunnen opmerken wanneer iemand ongemerkt een windje zou laten?

Test jezelf

159

Pr uk ©

cafeïne

SUIKER

ijzerroest

ijzer

Fe2O3

glycerol

Interpreteren van formules

1 moleculen en atomen

2 molecuulformules

zuurstofgas

ozon

Wat weet ik al over dit thema?

Met dank aan de chemie: ein kennen we het geheim van hedelijk t perfecte kopje espresso

Chemicus Bert Weckhuysen (Univ ersiteit Utrecht) noemt het onderzoe k grappig en origineel. “Ze vertalen methoden uit de chemische indu strie naar het zetten van espresso”, zegt hij. Bovendien is de vraag die de onderzoekers stellen ook van maa tschappelijk belang. “Ik sta nu op een congres en zie een lange rij bij de koﬃeautomaat. Als je were ldwijd alle koﬃe kunt zetten in iets mind er tijd en met minder bonen, is dat natuurlijk de moeite waard.”

Wat wil ik nog te weten komen?

Stevenen we af op een record voor het gat in de ozonlaag boven Antarctica? Modellen voorspellen weinig goeds

erg groot zijn en Het gat in de ozonlaag boven het Zuidpoolgebied zal dit jaar te wijten aan de mogelijk stevenen we af op een record. Het grote ozongat is in de hogere koud rlijk uitzonde er is het gebied, het in eden weersomstandigh luchtlagen.

maar oorlopig gaat het om voorspellingen, waarnemingen zijn er nog niet, een erg ofwel jaar dit we krijgen wordt, gebruikt er model welk van afhankelijk uitgesproken ozongat of misschien een nieuw record.

Ontdek deze en nog andere opties op

162

Interpreteren van formules

Hoe zet je de perfecte espresso? Chemici en wiskundigen beantwoorden die vraag in het vakblad Matter. Hun conclusie: barista’s moeten de bonen iets grover malen en er minder van gebruiken. Alleen dan zet je een kopje waarin alle smaken goed vertegenwoordigd zijn.

1 moleculen en atomen Wat is de relatie tussen atomen en moleculen? In het thema over atoombouw heb je geleerd dat de atomen in moleculen zich kunnen losmaken van elkaar tijdens een chemische reactie. Die atomen kunnen zich herschikken en zich combineren tot andere moleculen.

Fig. 1.1

Hoog tijd om die moleculen en atomen verder te bestuderen. Bekijk de animatiefilm bij het onlinelesmateriaal. Wie of wat is Harry?

Wat gebeurt er als Harry een soortgenoot tegenkomt?

Wat stelt Odette voor?

Wat gebeurt er als de waterstofatomen botsen met een zuurstofatoom?

Wanneer moleculen zich met elkaar verbinden, ontstaat een heel belangrijk biologisch organisatieniveau. Welk is dat?

In de video komen een paar symbolische notaties voor. Je ziet ze opgesomd in de tabel hieronder. Wat betekenen ze en gaat het om atomen of moleculen?

notatie

betekenis

atoom/molecule

H2O O

1 moleculen en atomen

163

Je kunt nu zeker het verschil tussen een atoom en een molecule verwoorden. Doe dat aan de hand van het deeltjesmodel dat is afgebeeld.

Je hebt ook al een aantal atoomsoorten of elementen leren kennen. Tot nu toe waren dat de eerste achttien elementen uit het periodiek systeem. Nu kun je de lijst verder uitbreiden.

Fig. 1.2

atoomnummer

naam

symbool

atoomnummer

Vul de tabel verder in. Gebruik daarvoor het periodiek systeem.

naam

symbool

26 29

30 35

48 50 53 79 80 82 92

Deze atoomsoorten komen voor in veel verschillende moleculen. Bekijk de video hierover via het onlinelesmateriaal. a

164

Hoe groot zijn moleculen?

Interpreteren van formules

flasHcarDs

b Hoeveel verschillende atoomsoorten zijn er?

Hoe kunnen atomen een molecule vormen?

lucht

d In de video wordt de samenstelling van lucht besproken. Stel die samenstelling voor met behulp van zelfgetekende molecuulmodellen (deeltjesmodellen) in figuur 1.3.

Fig. 1.3

Tip

kleur

atoom

kleur

atoom

kleur

waterstof

wit

koolstof

zwart

zuurstof

rood

stikstof

blauw

fosfor

oranje

zwavel

geel

fluor

lichtgeel/ lichtgroen

chloor

groen

broom

donkerrood

jood

paars

titanium

grijs

natrium

violet

boor

zalmroze

edelgassen

cyaan

Interessant om weten

atoom

In molecuulmodellen worden atomen met een welbepaalde kleur weergegeven.

Ook een DNA-streng is een voorbeeld van een molecule. Het is een erg complexe macromolecule die bestaat uit een aaneenkoppeling van kleinere moleculen. Ze bevindt zich in de celkern. DNA is de Engelse afkorting voor desoxyribonucleïnezuur en vormt het totaalpakket van de erfelijke eigenschappen bij organismen.

Fig. 1.4

audio

Atomen zijn de bouwstenen van een molecule. Atomen kunnen zich met elkaar verbinden om een molecule te vormen.

Test jezelf: oefeningen 1 en 2 audio

Wat is de relatie tussen atomen en moleculen? Een molecule bestaat uit atomen.

1 moleculen en atomen

165

2 molecuulformules Het geheimschrift van de chemicus ontcijferd! Moleculen zijn opgebouwd uit atomen die zich met elkaar verbinden. Er zijn ontzettend veel combinaties en soms lijken die erg op elkaar.

Lees het artikel dat je terugvindt bij het onlinelesmateriaal. Hoe wordt ozon omschreven?

In de tabel zie je de vergelijking tussen ozon en zuurstofgas. Vul de tabel verder aan.

Hoeveel moleculen staan er afgebeeld?

Hoeveel atomen zijn er afgebeeld?

Uit welke atomen is de stof opgebouwd?

Fig. 2.2

Fig. 2.1

Een deeltjesmodel is een mooie voorstelling, maar is niet altijd even gebruiksvriendelijk.

Wat is de naam van de stof?

Een symbolische schrijfwijze is dus nodig. Door het aantal atomen in een molecule te tellen, heb je al een eerste deel van het geheimschrift van de chemicus ontcijferd. Zuurstofgas noteer je verkort als O2. Wat betekent dat concreet?

Die verkorte notatie van een chemische stof noem je voortaan de molecuulformule of kortweg formule. In zo’n formule staan de symbolen genoteerd van de atomen waaruit de molecule is samengesteld.

Op dezelfde manier kun je een molecule ozon noteren. Noteer die korte notatie.

Uiteraard kunnen alleen zuivere stoffen voorgesteld worden door een molecuulmodel en door een formule.

166

Interpreteren van formules

Soms heb je meer dan één molecule van een stof nodig bij het uitvoeren van een stofomzetting. Als dat het geval is, dan noteer je een getal voor de molecule. Dat getal noem je voortaan de ‘coëfficiënt’. Bijvoorbeeld: vijf moleculen water noteer je kortweg als 5 H2O.

Index 1 en coëfficiënt 1 worden nooit in een formule genoteerd. De symbolen van de elementen staan in een welbepaalde volgorde. De formule verandert niet als de aggregatietoestand verandert.

Fig. 2.3

– – –

Er gelden nog enkele afspraken.

Bij de stoffen ‘zuurstofgas’ en ‘ozon’ merk je op dat er ook een getal wordt vermeld rechts onderaan van het symbool. Dat getal noem je de ‘index’. Wat vertellen de indexen bijvoorbeeld in de stof CO2?

Het wordt vast helemaal duidelijk als je enkele voorbeelden bestudeert. –

Stikstofgas

formule

aantal moleculen

molecuulmodel

–

Fig. 2.4

drie moleculen stikstofgas:

Natriumchloride (keukenzout)

formule

aantal moleculen

twee moleculen natriumchloride:

molecuulmodel

–

Fig. 2.5

Methaan (belangrijkste component van aardgas) molecuulmodel

formule

aantal moleculen

één molecule methaan:

Fig. 2.6

2 molecuulformules

167

Interessant om weten

De IUPAC-naamgeving is een systematische manier om elementen en chemische verbindingen te benoemen. Die werkwijze is te danken aan de organisatie ‘International Union of Pure and Applied Chemistry’ (IUPAC). Deze organisatie werd opgericht in de Verenigde Staten in 1919. Ze houdt zich bezig met het opstellen en uitbreiden van standaardwaarden die van toepassing zijn in de chemie in de breedste zin van het woord. audio

Fig. 2.7

Een molecule kun je voorstellen door een molecuulformule of kortweg formule.

Alleen zuivere stoffen kunnen voorgesteld worden door een formule.

In de formule duidt een index het aantal atomen van een bepaald element aan. Een coëfficiënt duidt het aantal moleculen aan.

3 H2O

coëfficiënt

index

Een formule is karakteristiek voor een zuivere stof en onafhankelijk van de aggregatietoestand. audio

Test jezelf: oefening 3

Het geheimschrift van de chemicus ontcijferd!

In een chemische formule staan symbolen en getallen. De betekenis daarvan is zo duidelijk omschreven dat er eigenlijk niets ‘geheim’ aan is.

In het dagelijks leven kom je in contact met heel wat chemische stoffen, elk met hun eigen formule en naam. Je maakt een onderscheid tussen enkelvoudige stoffen en samengestelde stoffen.

Over formules en hun namen valt niet te twisten

Zoals je al weet, is lucht een mengsel. In dat mengsel zitten vooral enkelvoudige stoffen.

Fig. 2.8

168

Interpreteren van formules

a Een enkelvoudige stof is een stof die opgebouwd is uit één soort atomen. Bestudeer de afbeelding van droge lucht (fig. 2.8). Hoeveel enkelvoudige stoffen zitten er in lucht? Welke zijn het?

b Een samengestelde stof is opgebouwd uit meer dan één soort atomen. Hoeveel samengestelde stoffen zitten er in lucht? Welke zijn het? Geef de formule en de naam.

2 De naam van een enkelvoudige stof is de combinatie van de naam van het element en een voorvoegsel dat de index weergeeft. Als de index 1 is, dan wordt die niet vernoemd. a Bij onderzoek 1 in het thema Periodiek systeem heeft de leerkracht gewerkt met twee metalen. Welke? Noteer de symbolen.

–

Bij metalen zijn de moleculen opgebouwd uit één atoom. De naam van de metalen is dan ook gewoon de naam van het element. Welke naam krijgen Na en K dan?

–

mono

tetra

voorvoegsel

index

b Als er een index in de formule staat (verschillend van 1), dan wordt er een voorvoegsel in de naam van de formule gebruikt. De meest gebruikte voorvoegsels kun je aanvullen in de tabel.

Pas dat toe voor de enkelvoudige stoffen die in lucht voorkomen. Gebruik eventueel je periodiek systeem.

2 Molecuulformules

169

3 Samengestelde stoffen een naam geven, is iets moeilijker. Maar aan de hand van enkele voorbeelden lukt het vast. a Formule: MgO – Je noemt de naam van het eerste element ‘magnesium’. – Je noemt het eerste deel van de Latijnse naam van het tweede element ‘ox’. – Je voegt het achtervoegsel ‘ide’ toe. – Naam: magnesiumoxide

MgO

magnesium + ox + ide

magnesiumoxide

Formule: Fe2O3 – Naam van het eerste element ‘ijzer’ met voorvoegsel 2 – Eerste deel van de Latijnse naam van het tweede element ‘ox’ met het voorvoegsel ‘tri’ – Achtervoegsel ‘ide’ – Naam: di-ijzertrioxide

Fig. 2.9

b Formule: CO2 – Naam van het eerste element ‘koolstof’ – Eerste deel van de Latijnse naam van het tweede element ‘ox’ met het voorvoegsel ‘di’ – Achtervoegsel ‘ide’ – Naam: koolstofdioxide

– H2S

– HCl

– AlCl3

d Geef nu zelf een naam aan de volgende formules.

4 Naast de wetenschappelijke of systematische namen worden ook nog andere namen gebruikt, vooral in de industrie. Dat zijn ‘triviale namen’. a Wat wordt hiermee bedoeld? Zoek het op via internet en geef een concreet voorbeeld.

b In de tabel hieronder zijn een aantal stoffen opgesomd waarmee je al in aanraking gekomen bent. Vul de wetenschappelijke en de triviale namen aan.

formule H2 O2 O3 N2

170

Interpreteren van formules

wetenschappelijke naam

triviale naam

NaCl HCl

zoutzuur

Fe2O3

ijzerroest

CaO

kalk

Interessant om weten

Als atomen zich binden aan zuurstof worden er oxiden gevormd. Heel wat van die oxiden spelen een belangrijke functie in cosmetica. – Waterstofperoxide (H2O2) wordt gebruikt vanwege zijn ontsmettende werking. Het komt ook voor in heel wat haarverzorgingsproducten, onder meer om het haar te ontkleuren. – IJzeroxiden (FeO, Fe2O3, Fe2O3.3H2O enzovoort) liggen aan de basis van foundation. De kleur van de oxiden kan variëren van zwart, bruin en rood tot geel; door geschikt te mengen verkrijg je de uitverkoren kleur. – Titaandioxide (TiO2) wordt gebruikt in zonnecrèmes om de schadelijke uvstralen tegen te houden. Als ingrediënt in shampoo zorgt het voor een mooie paarlemoerglans van het haar. – Zinkoxide (ZnO) wordt toegevoegd aan crèmes, lotions en shampoos. Het heeft een adstringerende werking, dat wil zeggen dat het door het samentrekken van de huid verdere vetafscheiding afremt. Het werkt vooral regulerend.

witte fosfor

Fig. 2.10

audio

Systematische namen zijn internationaal afgesproken; triviale namen zijn meestal afkomstig uit de industrie.

Namen van enkelvoudige stoffen: – ofwel: naam van het element – ofwel: combinatie van de naam van het element en een voorvoegsel.

Namen van samengestelde stoffen: – naam van het eerste element (eventueel met een voorvoegsel) – + eerste deel van de Latijnse naam van het tweede element (eventueel met een voorvoegsel) – + achtervoegsel ‘ide’.

Test jezelf: oefeningen 4 en 5

audio

Over formules en hun namen valt niet te twisten De naamgeving en de formules van chemische stoffen zijn vooraf vastgelegd en niet voor interpretatie vatbaar.

2 Molecuulformules

171

! a h A ! a h A

SAMENVATTING

Moleculen en atomen Atomen zijn de

2 Molecuulformules

Een molecule kun je voorstellen door een of kortweg Alleen

kunnen voorgesteld worden door een formule.

In de formule duidt een

het aantal atomen van een bepaald element aan.

Een duidt het aantal moleculen aan.

3 H2O

Een formule is karakteristiek voor een en onafhankelijk van .

zijn internationaal afgesproken; zijn meestal afkomstig uit de industrie.

Namen van enkelvoudige stoffen: – ofwel: naam van het element – ofwel: combinatie van de naam van het element en een voorvoegsel.

172

Interpreteren van formules

Atomen kunnen zich met elkaar

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik ken het verschil tussen atomen en moleculen.

Ik begrijp dat een molecule kan voorgesteld worden door een molecuulformule.

Ik kan een index en een coëfficiënt aanduiden in een formule.

Ik kan het verschil tussen een index en een coëfficiënt beschrijven.

Ik begrijp dat atomen zich met elkaar verbinden tot vorming van een molecule.

Ik weet dat atomen de bouwstenen zijn van een molecule.

Ik kan enkelvoudige en samengestelde stoffen van elkaar onderscheiden. Ik kan een naam geven aan enkelvoudige en samengestelde stoffen.

Ik ken de betekenis van triviale namen.

invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

AHA!

173

TEST JEZELF 1

Bekijk de deeltjesmodellen en vul de tabel aan. formule

zuurstofgas

deeltjesmodel

zuurstofgas zitten twee

In één

zuurstof aan elkaar gebonden.

H2O

water

In één

water zitten twee die gebonden zijn aan één .

2 Bespreek de afbeelding. Gebruik de termen ‘atoom’ en ‘molecule’. Noteer het aantal atomen van elke soort en het totaal aantal atomen.

glucose

3 Hoeveel atomen van elke soort zijn er aanwezig? Noteer het aantal en de naam. Wat is de coëfficiënt? formule

CO2

3 CO2 7 H2O

174

Interpreteren van formules

atoom 1

atoom 2

coëfficiënt

4 Vul de ontbrekende zaken aan. Kruis ook aan of het om een enkelvoudige of een samengestelde stof gaat. wetenschappelijke naam

triviale naam

Br2

PCl5

enkelvoudige stof

samengestelde stof

formule

CaO

5 Schrijf de formule bij de volgende molecuulmodellen.

formule

molecuulmodel

Ethanol zit in alle alcoholische dranken.

Suiker

Zwavelzuur (triviale naam) wordt onder andere gebruikt in de accu van een auto.

Natriumbicarbonaat (triviale naam) wordt gebruikt in bakpoeder.

Verder oefenen? Ga naar

Test jezelf

175

Pr uk ©

Omzetting en transport van energie

1 DE GROOTHEID ENERGIE 2 ENERGIEOMZETTINGEN 3 POTENTIËLE EN KINETISCHE ENERGIE 4 RENDEMENT BIJ ENERGIEOMZETTINGEN 5 ENERGIEZUINIGE EN DUURZAME SYSTEMEN

Wat weet ik al over dit thema?

We kunnen de overmaat aan groe ne stroom 'bewaren' in de vorm van waterstof.

Openingsfoto: NortH2 (Eemshaven, Groningen) wil groene waterstof gaan produceren met behulp van stroom die door een windp ark op zee wordt opgewekt.

Als we waterstof verbranden, dan is water het enige restproduct. Wate rstof wordt daarom al decennialang beschouwd als een zeer interessante koolstofvrije energ iedrager. Alleen is het traditionele proces om water stof te produceren – fossiele brand stoffen blootstellen aan stoom – absoluut niet koolstofvr ij. Waterstof die op die manier word t geproduceerd noemen we grijze waterstof. Als de koolstofdioxide wordt opgevangen en afgezonderd, dan hebben we het over blauwe water stof.

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

OMZETTING EN TRANSPORT vAN ENERGIE

1 DE GROOTHEID ENERGIE Niet alleen leerlingen hebben energie 1

Je hebt de hele dag met energie te maken.

Noteer een viertal voorbeelden waarbij je in contact komt met energie.

2 Energie is een grootheid, die voorgesteld wordt met het symbool ‘E’.

Voedingswaarden Per/Par Valeurs nutritionnelles 100 g 3037 kJ / 729 kcal Energie 82 g Vetten / Graisses waarvan verzadigde / dont saturées 41 g Koolhydraten / Glucides <0,5 g

Fig. 1.1

a In het dagelijks leven worden verschillende eenheden gebruikt voor energie. Noteer het symbool en de naam van die eenheden onder de afbeeldingen.

Fig. 1.3

Fig. 1.2

Call, kcal, Mcall J, kJ, MJ Wh, kWh, MWh W, kW, MW

b Sommige van de eenheden en afgeleide eenheden voor de grootheid energie behoren tot het SI-stelsel. Kruis aan welke dat zijn.

Interessant om weten

Het SI-stelsel of het internationaal stelsel is opgericht door wetenschappers om gemakkelijk wetenschappelijke meetgegevens uit te wisselen. Dat was nodig omdat heel wat landen hun eigen eenheden hadden voor massa, tijd, lengte … In 1960 werd dat stelsel ingevoerd in heel wat landen. Het beheren van het SI-stelsel gebeurt door het ‘Bureau international des poids et mesures’ in Frankrijk.

Fig. 1.4

audio

1 De grootheid energie

3 In de tabel staan enkele voorbeelden die te maken hebben met energiehoeveelheid. a b c

Noteer de correcte term op de juiste plaats in de tabel. Kies uit: infographic – energielabel – elektriciteitsmeter Duid aan of het om een meettoestel, een informatieve voorstelling of een model gaat. Omschrijf de voorbeelden.

omschrijving a b

Fig. 1.5

b c

Fig. 1.6

Fig. 1.7

Energie is een grootheid die voorgesteld wordt met het symbool E. De SI-eenheid is joule (J). In de voedingsindustrie is de oude eenheid van energie nog altijd ingeburgerd: de calorie (cal) en de kilocalorie (kcal).

In heel wat technische systemen wordt de energiehoeveelheid opgevolgd zodat die optimaal gebruikt kan worden. Test jezelf: oefeningen 1 tot 3

niet alleen leerlingen hebben energie Ook in het dagelijks leven vind je veel vormen van energie.

Omzetting en transport van energie

audio

2 ENERGIEOMZETTINGEN Is elke energieomzetting gewenst? In de eerste graad heb je al kennisgemaakt met energievormen.

Noteer de zeven vormen van energie.

- -

- - -

2 Bij energieomzettingen wordt de ene energievorm omgezet in een andere energievorm.

a Welke energieomzettingen in een benzinewagen horen bij welke omschrijvingen? Combineer het cijfer met de correcte letter. 1

chemische energie  kinetische energie

kinetische energie  elektrische energie

elektrische energie  stralingsenergie

De brandstofmotor laat de wagen rijden.

chemische energie  thermische energie

De lampen van de wagen branden.

De elektrische energie ontstaat in de alternator.

De motor van de wagen wordt warm tijdens het rijden.

Fig. 2.1

b Tijdens een wandeling in het park merk je een spuitende fontein op. –

Wat is het doel van het spuitende water?

Fig. 2.2

2 Energieomzettingen

Welke energieomzettingen grijpen er plaats? Combineer het cijfer met de correcte letter. 1

elektrische energie  kinetische energie

De draaiende motor spuit het water omhoog.

kinetische energie  kinetische energie

De motor van de fontein wordt warm door het draaien.

elektrische energie  thermische energie

De motor draait.

–

3 Bij het draaien van motoren (van bijvoorbeeld een auto of een fontein) ontstaat er dus telkens thermische energie. Dat ga je experimenteel onderzoeken. Onderzoek 1 1 ONDERZOEKSVRAAG

Formuleer een onderzoeksvraag met de volgende begrippen: elektromotor – temperatuur – draaien

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

regelbare spanningsbron snoeren elektromotor statief statiefnoot kolfklem gevoelige digitale thermometer

4 WERKWIJZE 1 2 3 4 5

Maak een gesloten stroomkring zoals getoond wordt op de foto. Meet de temperatuur van de motor alvorens die ingeschakeld wordt. Schakel de spanningsbron aan en stel de maximumspanning in voor de motor. Laat de motor gedurende drie minuten (180 s) draaien. Lees de temperatuur af om de 60 seconden.

Omzetting en transport van energie

Fig. 2.3

5 WAARNEMING

t (s) 0

120

180

Θ(°C)

6 BESLUIT

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

a Vul de tabel in.

4 In de beide voorbeelden van de auto en de fontein is het duidelijk dat bepaalde energieomzettingen gewild zijn en dus nuttig, maar dat er vaak een energievorm ontstaat die helemaal niet nuttig is en zorgt voor niet-bruikbare energie.

benzinewagen

niet-nuttige energie

nuttige energie

niet-nuttige energie

nuttige energie

fontein

b In een wagen met een verbrandingsmotor is thermische energie soms toch nuttige energie. Verklaar.

2 Energieomzettingen

Tijdens een energieomzetting wordt de ene energievorm omgezet in een andere. Bij een energieomzetting ontstaat zowel nuttige als niet-nuttige energie. Test jezelf: oefeningen 4 en 5

audio

Is elke energieomzetting gewenst?

Bij een energieomzetting ontstaat vaak thermische energie. Die is meestal niet verder bruikbaar. Niet elke energieomzetting is dus gewenst.

Omzetting en transport van energie

3 POTENTIËLE EN KINETISCHE ENERGIE kan er energie verdwijnen? In een pretpark vind je altijd wel een rollercoaster of achtbaan. In het ene pretpark is die al wat hoger dan in het andere. Heel vaak wordt het karretje opgetrokken naar een hoog punt en dan begint de race.

a Waarom wordt het karretje naar een hoog punt opgetrokken?

b Welke vorm van energie heeft het karretje opgestapeld op het hoogste punt?

Die energie is het gevolg van de positie van het karretje.

Welke kracht zorgt ervoor dat het wagentje naar beneden rijdt?

Fig. 3.1

d De potentiële energie die het karretje opgebouwd heeft door de zwaartekracht (gravitatie) wordt ook nog anders genoemd. Hoe?

e Terwijl het wagentje naar beneden rijdt, wordt zijn snelheid groter. Welke vorm van energie bouwt er zich dan op?

Tijdens de verschillende loopings die het wagentje uitvoert op de achtbaan is er voortdurend

omzetting van energie naar energie en omgekeerd.

2 Bij de diverse loopings is er niet alleen omzetting van potentiële in kinetische energie en omgekeerd, maar ontstaat er nog een andere vorm van energie. Dat kun je aantonen met de volgende experimentjes. a Wrijf stevig in je handen. Wat voel je?

3 Potentiële en kinetische energie

b Neem een alcoholthermometer en wrijf met een wollen doek over het alcoholreservoir. Wat zie je?

Klop een vrij grote spijker in een dikke plank. Voel aan de spijker als hij halverwege in de plank geslagen is. Wat merk je op?

d Bij al die experimentjes ontstaat er thermische energie door wrijving. De energie die zo ontstaat, is wrijvingsenergie. Hoe ontstaat er wrijvingsenergie bij de wagentjes op de achtbaan?

e Je weet nu welke energieomzettingen er gebeuren op een rollercoaster. Plaats de energievormen aan de hand van de cijfers op de juiste plaats op de tekening. 1 Gravitatie-energie 2 Thermische energie 3 Kinetische energie

Fig. 3.2

3 De wrijvingsenergie (thermische energie) wordt afgestaan aan de omgeving en kan dus niet meer gebruikt worden voor de aandrijving van de wagentjes. De totale hoeveelheid energie blijft echter behouden. Dat is de wet van behoud van energie.

Interessant om weten

Perpetuum mobile is de Latijnse benaming voor ‘voortdurende beweging’. Sinds de 13de eeuw poogt men een toestel te bouwen dat voortdurend blijft bewegen. Zodra het toestel in gang is gezet, zou het in staat moeten zijn om de beweging te onderhouden. Helaas heeft men later ingezien dat dit onmogelijk is. Er wordt immers altijd energie omgezet in wrijvingsenergie waardoor geen enkel systeem in beweging kan blijven.

Fig. 3.3

Fig. 3.4

audio

Omzetting en transport van energie

4 Er bestaan ook nog andere vormen van potentiële energie. Als je bijvoorbeeld een elastiekje opspant en daarna loslaat, schiet het weg. In het opgespannen elastiekje zit er dus ook potentiële energie opgestapeld. Dat noem je elastische energie. Die is het gevolg van de gespannen toestand.

Om iets te weten te komen over de grootte van de elastische energie, voer je het volgende onderzoek uit.

Fig. 3.5

Onderzoek 2 1 ONDERZOEKSVRAAG

Formuleer een onderzoeksvraag.

2 HYPOTHESE

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9

3 BENODIGDHEDEN 0 cm 3 cm 6 cm 9 cm 12 cm

dynamometer tot 10 N statiefstaaf (100 cm) statiefstaaf (20 cm) statiefvoet statiefnoot elastiekje uitwisbare stift lat 30 cm lintmeter 10 m

4 WERKWIJZE

Fig. 3.6

1 Bouw de proefopstelling zoals getoond wordt op de afbeelding. 2 Hang het elastiekje aan de dynamometer. 3 Duid op de verticale statiefstaaf een lengte aan van 3 cm, 6 cm, 9 cm en 12 cm vanaf de onderkant van het elastiekje. 4 Rek het elastiekje 3 cm uit en meet de kracht met de dynamometer. Noteer de waarde in de tabel. 5 Herhaal de werkwijze van stap 4 als je het elastiekje over 6, 9 en 12 cm uitrekt. 6 Duid op de grond de plaats aan waar je gaat staan. 7 Maak het elastiekje los van de dynamometer. 8 Ga op de plaats staan die je daarnet hebt aangeduid. Rek het elastiekje 3 cm uit en schiet het horizontaal weg. Meet de afstand tussen de plaats waar je staat en de plaats waar het elastiekje gevallen is. Noteer die waarde in de tabel. 9 Herhaal de werkwijze van stap 7 als je het elastiekje over 6, 9 en 12 cm uitrekt.

3 Potentiële en kinetische energie

5 WAARNEMING

F (kracht in N)

s (afstand in m)

luitrekking (cm)

6 BESLUIT

Hoe groter de kracht op de elastiek, hoe kleiner / groter de uitrekking van de elastiek. Hoe kleiner / groter de uitrekking van de elastiek, hoe verder de elastiek wegschiet. Hoe groter de kracht op de elastiek, hoe meer die uitgerekt wordt, hoe kleiner / groter de potentiële energie in de elastiek.

Potentiële energie als gevolg van een uitrekking noem je energie. 7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Op een grote kermis vind je vaak een ‘katapult bungee’. Bij deze kermisattractie neem je plaats in een zetel die omgeven is door een metalen kooi. De kooi hangt met twee elastische touwen vast aan twee pilaren. De twee elastieken worden opgespannen. Vervolgens wordt de kooi in de lucht gekatapulteerd.

Fig. 3.7

Fig. 3.8

a Waarom worden de elastische touwen opgespannen? Gebruik energievormen in je uitleg.

b Waarom mogen de elastische touwen niet te hard aangespannen worden?

Omzetting en transport van energie

Waarom moeten de passagiers een beugel en een gordel dragen?

VA Fig. 3.9

Een flipperkast vind je vaak terug in een café of taverne. Het principe is erg simpel. Een stalen bal wordt met een veer weggeschoten. Potentiële energie in de opgespannen veer wordt omgezet naar kinetische energie van de bal. Daarna begint het spel echt, want door de zwaartekracht wil de stalen bal naar de opening rollen. Door allerlei klepjes kun je de bal zo lang mogelijk tegenhouden, maar uiteindelijk wint de zwaartekracht en stopt de race. Je kunt dus heel wat fysica koppelen aan deze toepassing.

Interessant om weten

audio

Potentiële energie is de energie die het gevolg is van een bepaalde positie of toestand. – Als de potentiële energie het gevolg is van zwaartekracht, dan noemen we die gravitatie-energie. – Als de potentiële energie het gevolg is van een uitrekking of de kracht op deze uitrekking, dan spreken we van elastische energie. Kinetische energie is de energie die vrijkomt als een voorwerp in beweging komt.

Bij energieomzettingen wordt de ene energievorm omgezet in de andere en ontstaat er zowel nuttige als niet-nuttige energie. De totale hoeveelheid energie blijft echter behouden. Dat is de wet van behoud van energie Test jezelf: oefeningen 6 tot 7

audio

kan er energie verdwijnen?

Bij een energieomzetting wordt er zowel nuttige als niet-nuttige energie geproduceerd. De niet-nuttige energie kan niet meer ‘gebruikt’ worden en daardoor lijkt het erop dat er energie verloren gaat. Dat is niet het geval want de totale energie blijft behouden.

3 Potentiële en kinetische energie

4 RENDEMENT BIJ ENERGIEOMZETTINGEN energie moet renderen! Thermische energie als niet-nuttige energie komt ook vrij bij lampen.

Maar is dat bij alle lampen even veel? Je onderzoekt dat voor twee verschillende lampen die allebei een lichtsterkte van 600 lumen produceren.

Onderzoek 3 ONDERZOEKSvRAAG Formuleer een onderzoeksvraag.

2 HYPOTHESE

3 BENODIGDHEDEN

Teken eerst de proefopstelling en vul daarna de lijst met de benodigdheden aan.

lamp 1 (

W) met E27-voet

lamp 2 (

snoer met stekker en fitting (E27)

W) met E27-voet

OMZETTING EN TRANSPORT vAN ENERGIE

Fig. 4.1

4 WERKWIJZE Noteer je werkwijze.

5 WAARNEMING Noteer je waarnemingen in de tabel.

6 BESLUIT

7 REFLECTIE

Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Welke lamp heeft de meeste elektrische energie nodig om een lichtsterkte van 600 lumen te produceren?

4 rendement bij energieomzettingen

2 Bij elke energieomzetting ontstaat er thermische energie. Die energie is niet langer bruikbaar voor het systeem. Dat verlies aan nuttige energie wordt in de fysica energiedissipatie genoemd. Het is natuurlijk de bedoeling dat er zo weinig mogelijk energie omgezet wordt in niet-bruikbare thermische energie. Anders gezegd: er wordt gepoogd om het rendement van elk toestel te optimaliseren.

Enuttig Etotaal

x 100%

ŋ=

Het rendement geeft de verhouding weer tussen de hoeveelheid nuttige energie en de totale energie die in het systeem wordt gebracht. We kunnen het rendement (ŋ) berekenen met de volgende formule.

– Het rendement (ŋ) wordt uitgedrukt in een percentage (%). – De totale energie (Etotaal) is de energie die door het systeem gebruikt wordt. Ze wordt uitgedrukt in joule (J), watt per seconde (W/s) of kilowattuur (kWh). – De nuttige energie (Enuttig) is de energie (uitgedrukt in J, W/s, kWh) die nuttig gebruikt wordt; het is de energie die je wilt produceren.

b Wat betekent het als het rendement hoog is?

Bereken het rendement van enkele kookplaten. De waarde die je in de tabel terugvindt, is het jaarlijks energieverbruik (in kJ) per kookplaat.

Omzetting en transport van energie

Etotaal per jaar (kJ)

Enuttig per jaar (kJ)

644 400

521 964

828 000

521 640

799 200

519 480

Fig. 4.2 inductiekookplaat

Fig. 4.3 keramische kookplaat

Fig. 4.4 gasfornuis

a Wat is het hoogst mogelijke rendement?

3 Voor de productie van de elektriciteit die we dagelijks gebruiken zijn er systemen nodig die een vorm van energie omzetten in elektrische energie. Daarbij wordt er alles aan gedaan om het rendement zo hoog mogelijk te krijgen. In de tabel hieronder zie je enkele mogelijke systemen.

33-40

kerncentrale

33-40

stoom- en gascentrale

50-60

zonnepanelen

10-25

windturbines

20-25

klassieke thermische centrale

ŋ (%)

turbine

generator

a Welke energieomzettingen vinden er plaats in een klassieke thermische centrale zodat er elektriciteit op het net kan gebracht worden? Gebruik de figuur. Hou ook rekening met energiedissipatie.

stoom

stoomketel

condensor

brandstof

branders

elektrische stroom

transformator stoom warm water koud water

koeltoren lucht

waterloop

pomp

Fig. 4.5

net

b Welke gelijkenissen en verschillen zijn er tussen een klassieke thermische centrale en een kerncentrale? Haal eventueel de nodige informatie van internet. Gelijkenissen:

Verschillen:

4 rendement bij energieomzettingen

In de tabel op de vorige pagina zie je het rendement van enkele energiebronnen voor elektriciteit. Welke energiebron heeft het grootste rendement? Noteer hiervoor de verklaring aan de hand van het artikel dat je via het onlinelesmateriaal kunt vinden.

d Hoewel het rendement van windturbines en zonnepanelen niet zo hoog is, wil men ook deze weg inslaan om elektriciteit te produceren. Geef enkele redenen.

e Wil je nog meer weten over energiecentrales en hun rendement? Ga dan via het onlinelesmateriaal naar de ontdekplaat en los het werkblaadje op.

Interessant om weten

Aan het eind van de 19de eeuw was de productie van elektriciteit een privégebeuren. Het gebeurde door fabrieken, hotels, rijke privéwoningen … De toepassing ervan bleef beperkt tot verlichting.

Fig. 4.6

Doordat de behoefte aan elektriciteit steeds groter werd, groeide het idee om op een grootschalige manier elektriciteit te produceren en te verdelen. Ninove was de eerste Belgische stad die zijn eigen elektriciteitscentrale had. Nadien volgden andere grote steden zoals Luik en Gent. In 1898 werd de eerste elektriciteitscentrale gebouwd in Tubize met als doel over de grenzen van de gemeenten elektriciteit te verdelen. De behoefte aan elektriciteit groeide met de dag, waardoor steeds meer van deze thermische elektriciteitscentrales gebouwd werden.

Later ontdekte men dat met een kerncentrale nog meer elektriciteit opgewekt kon worden, zonder bovendien broeikasgassen uit te stoten. In 1956 werd in Mol de eerste kernreactor gebouwd voor wetenschappelijk onderzoek. Pas in 1969 werd groen licht gegeven voor de bouw van de eerste kerncentrales in Doel en Tihange. In 2025 wil men de kerncentrales in ons land sluiten. Men hoopt om tegen die tijd volledig over te schakelen op groene energie.

Omzetting en transport van energie

Fig. 4.7

audio

Bij elke energieomzetting in een technisch systeem ontstaat er naast nuttige ook niet-nuttige energie. Dat is meestal onder de vorm van thermische energie. Die energie is niet langer bruikbaar voor het systeem. Dat verlies aan nuttige energie wordt in de fysica energiedissipatie genoemd. Het rendement geeft de verhouding weer tussen de hoeveelheid nuttige energie en de totale energie die in het systeem wordt gebracht. We kunnen het rendement (ŋ) berekenen met de volgende formule.

Enuttig Etotaal

x 100%

ŋ=

Test jezelf: oefeningen 8 tot 9

audio

energie moet renderen!

Elektriciteit is een spaarzaam goed. Daarom poogt men steeds meer om elektriciteit op een duurzame manier te produceren en om het rendement van toestellen te optimaliseren.

4 rendement bij energieomzettingen

5 ENERGIEZUINIGE EN DUURZAME SYSTEMEN passiefhuizen oefenen een positieve activiteit uit op je budget

Om elektriciteit in een woning te krijgen, wordt er een grote afstand overbrugd. Eerst wordt de elektriciteit geproduceerd, daarna getransformeerd om ze op het elektriciteitsnet te steken en ten slotte wordt de elektriciteit getransporteerd tot in de woning. Daar wordt die verbruikt bij een energieomzetting. a Raadpleeg de elektriciteitsfactuur van bij je thuis. Hoe wordt de prijs bepaald van het elektriciteitsverbruik in een woning?

Fig. 5.1

b Welke grootheid wordt er gemeten in een elektriciteitsmeter?

2 Elk elektrisch apparaat heeft een bepaald actief vermogen (P). Het actief vermogen wordt uitgedrukt in watt (W) en staat vermeld op het apparaat. Hoe hoger het vermogen, hoe meer energie het systeem nodig heeft om zijn taak uit te voeren.

Zo kan een plasma-tv een vermogen hebben van 344 W en een led-tv een vermogen van amper 20 W. Als beide toestellen even lang zijn ingeschakeld, zal de led-tv dus minder energie verbruiken.

a Waarom is het beter om in jouw woning halogeenlampen (42 W) te vervangen door ledlampen (6 W) als ze toch dezelfde lichtsterkte produceren?

b Kijk op het gegevensplaatje van de broodrooster op de foto hiernaast. Neem ook een scheerapparaat bij je thuis en bestudeer het gegevensplaatje. Hoe groot is het vermogen van de toestellen?

Omzetting en transport van energie

Fig. 5.2

Waarom is het vermogen van de broodrooster zoveel groter dan dat van een scheerapparaat?

Elektrisch vermogen is de hoeveelheid opgenomen of afgegeven energie per seconde. ∆E ∆t

In een open systeem wordt er materie en energie uitgewisseld met de omgeving. In een gesloten systeem wordt er geen materie, maar wel energie uitgewisseld met de omgeving. Geïsoleerde systemen wisselen noch materie, noch energie uit met de omgeving.

–

Fig. 5.4

Een kookpot zonder deksel is een open systeem. Bij het koken van voedsel wordt er energie uitgewisseld en er ontsnappen dampen uit de kookpot. Een kookpot met deksel is een gesloten systeem. Er wordt wel energie uitgewisseld, maar er ontsnappen geen dampen. Een thermosfles is een geïsoleerd systeem. De temperatuur blijft gedurende lange tijd behouden (er is dus geen energie-uitwisseling) en er ontsnappen ook geen dampen.

–

Fig. 5.3

Een paar voorbeelden maken dat duidelijk.

– – –

3 In elke woning treffen we open, gesloten en geïsoleerde systemen aan.

– Het gemiddeld actief vermogen (P) wordt uitgedrukt in watt (W). – Het energieverbruik (ΔE) geeft informatie over hoeveelheid energie die het toestel nodig heeft binnen een bepaalde tijd. Het wordt uitgedrukt in wattseconde (Ws) of in joule (J). – 1 kWh = 1 000 W x 3 600 s = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J. – De tijdsduur (Δt) wordt uitgedrukt in seconde (s).

–

a Welke systemen zijn open systemen? Kruis de correcte voorbeelden aan.

elektrisch straalkacheltje houtstoof verwarmingsketel op aardgas boormachine laptop

b Noem twee gesloten systemen.

5 energiezuinige en duurzame systemen

Verklaar de uitspraak: ‘De huizen van de toekomst streven naar een geïsoleerd systeem.’

d Tegenwoordig worden er meer en meer passiefhuizen gebouwd. Op dit moment is een van de criteria voor een passiefhuis dat het niet meer dan 15 kWh/m² per jaar verbruikt. Men streeft ernaar om dat cijfer nog lager te krijgen. Om aan deze eis te voldoen, zijn er heel specifieke voorwaarden. Zoek op het internet een drietal criteria waaraan passiefhuizen moeten voldoen.

isolatie

compact

geometrische vorm

passiefhuis

Fig. 5.5

groene energie

Interessant om weten

In 1996 heeft men onder de ijskap van Antarctica meren ontdekt. Er zouden ongeveer 140 meren zijn Vostokmeer op dit continent, waarvan het Vostokmeer het grootste is. De ijsmassa boven het meer is 3 623 m dik. Door het onderzoek van die ijsmassa heeft men ontdekt dat het meer al meer dan 500 000 jaar afgedekt zou zijn. Men heeft gewacht tot 2012 om te boren tot het wateroppervlak om er watermonsters te nemen. Dat was enerzijds omdat de toenmalige boortechnieken het water konden vervuilen en Fig. 5.6 daardoor het leven in het water konden verstoren. Maar anderzijds vreesde men ook voor het bestaan van eventuele micro-organismen die het leven op aarde konden beïnvloeden. Het meer is een geïsoleerd systeem met een watertemperatuur van –3 °C. Men stelde vast dat het zuurstofgehalte in het water heel hoog was; er is dus zeker leven mogelijk. Het onderzoek van dit meer kadert in het onderzoek naar mogelijk leven op ‘Europa’, een maan rond de planeet Jupiter, waarop gelijkaardige omstandigheden aanwezig zijn.

Omzetting en transport van energie

audio

4 Bekijk de afbeeldingen van technische systemen waarmee je in je dagelijks leven in aanraking komt.

Fig. 5.8

Fig. 5.9

Fig. 5.7

Fig. 5.11

Fig. 5.10

a Welke vorm van energie hebben die toestellen nodig om te kunnen functioneren?

b Hoe kan die energievorm opgewekt worden? Kruis de correcte antwoorden aan.

kerncentrales klassieke thermische centrales zonnepanelen windmolens wrijvingskracht steenkoolcentrales warmtepompen

Welke van de bovenstaande toepassingen produceren elektriciteit op een duurzame manier?

d Waarom zijn dat duurzame energiebronnen?

5 energiezuinige en duurzame systemen

e Hoe wordt duurzame energie nog genoemd?

Geef een definitie voor duurzame energie.

g Welke vorm van energie ontstaat er bij alle voorbeelden van de foto’s.

h Is dat nuttige of niet-nuttige energie?

5 Groene energie wordt steeds populairder en is niet meer weg te denken uit de huidige samenleving.

Waarom kiezen mensen voor groene energie?

Fig. 5.12

∆E ∆t

Elk systeem heeft een actief vermogen (P) dat wordt uitgedrukt in watt (W). Elektrisch vermogen is de hoeveelheid opgenomen of afgegeven energie per seconde.

Er is een onderscheid tussen open, gesloten en geïsoleerde systemen. – In een open systeem wordt er materie en energie uitgewisseld met de omgeving. – In een gesloten systeem wordt er geen materie maar wel energie uitgewisseld met de omgeving. – Geïsoleerde systemen wisselen noch materie, noch energie uit met de omgeving.

Duurzame energie is energie waarover de mens voor onbeperkte tijd kan beschikken. Door de productie en het gebruik ervan wordt het milieu niet belast. Test jezelf: oefeningen 10 tot 12

audio

passiefhuizen oefenen een positieve activiteit uit op je budget Door goed te isoleren en duurzame energie te produceren kun je er inderdaad voor zorgen dat je energiefactuur laag is. Bovendien heeft dat een zeer gunstige invloed op het klimaat.

Omzetting en transport van energie

! a h A ! a h A

samenvatting

De grootheid energie

Energie is een grootheid die voorgesteld wordt met het

De SI-eenheid is .

(

) en de

(

In de voedingsindustrie is de oude eenheid van energie nog altijd ingeburgerd: de ).

In heel wat technische systemen wordt de energiehoeveelheid opgevolgd zodat die optimaal gebruikt kan

worden.

2 Energieomzettingen Tijdens een energieomzetting wordt de

energie.

als

Bij een energieomzetting ontstaat zowel

3 Potentiële en kinetische energie

Potentiële energie is de energie die het gevolg is van een bepaalde

–

Als de potentiële energie het gevolg is van

, dan noemen we die .

Als de potentiële energie het gevolg is van een uitrekking of de kracht op deze uitrekking, dan spreken

–

we van

Kinetische energie is de energie die vrijkomt

Bij energieomzettingen wordt de ene energievorm omgezet in de andere en ontstaat er zowel nuttige als niet-nuttige energie. De totale hoeveelheid energie blijft echter behouden. Dat is de wet

AHA!

4 Rendement bij energieomzettingen Bij elke energieomzetting in een technisch systeem ontstaat er naast nuttige ook niet-nuttige energie. Dat is meestal onder de vorm van

. Die energie is niet langer bruikbaar

voor het systeem. Dat verlies aan nuttige energie wordt in de fysica

genoemd.

en de

Het rendement geeft de verhouding weer tussen de die in het systeem wordt gebracht.

ŋ=

We kunnen het rendement (ŋ) berekenen met de volgende formule.

x 100%

5 Energiezuinige en duurzame systemen

Elk systeem heeft een actief vermogen (P) dat wordt uitgedrukt in watt (W).

Elektrisch vermogen is de hoeveelheid opgenomen of afgegeven energie per seconde.

Er is een onderscheid tussen open, gesloten en geïsoleerde systemen. In een open systeem wordt er

–

In een gesloten systeem wordt er

–

Door de productie en het gebruik ervan wordt het milieu

Duurzame energie is energie waarover de mens

Pr 26

Geïsoleerde systemen wisselen

–

Omzetting en transport van energie

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik kan het begrip energieomzetting omschrijven. Ik kan energieomzettingen herkennen in verschillende systemen.

Ik kan de begrippen gravitatie-energie en elastische energie herkennen als potentiële energie in een systeem.

Ik kan de verschillende energievormen (energiesoorten) herkennen in een systeem.

Ik kan de grootheid energie uitdrukken in veelgebruikte eenheden: kcal, J, kJ.

Ik kan kinetische energie omschrijven in een energieomzetting naar potentiële energie.

Ik weet dat bij een energieomzetting zowel nuttige als niet-nuttige energie kan ontstaan.

Ik begrijp dat er bij energieomzettingen geen energie verloren gaat. Dat is de wet van behoud van energie.

Ik kan duurzame energieomzettingen herkennen in dagelijkse toepassingen. Ik kan het begrip ‘rendement’ definiëren.

Ik kan het rendement berekenen bij dagelijkse toepassingen.

Ik kan het verband toelichten tussen de grootheid vermogen en het energieverbruik.

Ik ken het verschil tussen een open, een gesloten en een geïsoleerd systeem.

Ik kan een open, een gesloten en een geïsoleerd systeem herkennen in dagelijkse toepassingen.

Ik kan energiezuinige systemen herkennen aan de hand van bepaalde criteria. invullen bij je Portfolio.

Je kunt deze checklist ook op

AHA!

TEST JEZELF 1

Op het etiket van een blikje frisdrank kun je heel wat informatie aflezen. a Welke voedingsstoffen leveren de meeste energie?

Waarvoor kan een levend organisme die energie gebruiken?

Déclaration nutritionnelle : Voedingswaardevermelding:

100 ml

Énergie/Energie

174 kJ (41 kcal)

Matières grasses/Vetten (dont acides gras saturés/ waarvan verzadigde vetzuren)

(0 g)

Glucides/Koolhydraten (dont sucres/waarvan suikers)

9,7 g (9,6 g)

Protéines/Eiwitten

b Wat is de energetische waarde van de frisdrank?

Sel/Zout

0,1 g

0,02 g

2 Geef twee voorbeelden waarbij het belangrijk is om energie te meten.

3 Met welke eenheden van energie kom jij vaak in aanraking?

4 In de keuken worden heel wat elektrische apparaten gebruikt. Welke energieomzettingen vinden er plaats?

apparaat

a Noteer ze in de tabel hieronder.

Omzetting en transport van energie

energieomzettingen

b Bij welk van die toestellen is thermische energie nuttige energie?

5 Bekijk de energieomzettingen in een kerncentrale.

a Welk verschil is er tussen een klassieke thermische centrale en een kerncentrale bij het opwarmen van het water?

b Welke energieomzettingen zijn voor beide centrales hetzelfde?

Is een kerncentrale ongunstig voor het versterkt broeikaseffect? Verklaar.

6 In het zuiden van het land is er voldoende hoogteverschil om waterkrachtcentrales te bouwen. De bekendste waterkrachtcentrale is die van Coo.

Stuwmeer ontstaat. Water stroomt langs een drukleiding naar beneden. Waterturbine draait aan een hoge snelheid.

dam poorten

In de generator wordt er elektriciteit opgewekt. De elektriciteit wordt op het net gezet.

rivier

ier

Het water van een rivier wordt tegengehouden door een stuwdam.

riv

a Zet de volgende stappen over de werking van een waterkrachtcentrale in de juiste volgorde.

turbine rivier

WATERKRACHTCENTRALE HERNIEUWBARE ENERGIE

Test jezelf

b Het stuwmeer ligt altijd hoger dan de generatoren. Leg uit met een energieomzetting dat dit noodzakelijk is.

7 Op een kermis zie je vaak een schiettent. De gebruikte wapens zijn uiteraard geen vuurwapens, maar luchtdrukgeweren. Wanneer de kolf geplooid wordt, kan het loodje in de loop geplaatst worden en tegelijkertijd wordt een krachtige veer opgespannen.

a Welke energieomzetting vindt er plaats als er aan de trekker wordt getrokken?

b Er zijn heel wat soorten luchtdrukgeweren die nog krachtiger zijn. Hoe kun je die verschillen verklaren?

8 In de huidige nieuwbouwhuizen worden vaak warmtepompen geïnstalleerd. Door de technische vooruitgang worden de pompen steeds beter.

Rendement zo hoog mogelijk houden. Rendement zo laag mogelijk houden. Rendement constant houden. Rendement aanpassen aan het energieverbruik.

a Die aanpassingen hebben invloed op het rendement. Waar wordt naar gestreefd? Kruis het juiste antwoord aan.

b Hoe kun je dat verklaren?

9 Waarom is het rendement van windturbines niet altijd optimaal?

Omzetting en transport van energie

10 Duid bij de voorbeelden aan of het om een open, een gesloten of een geïsoleerd systeem gaat. systeem

open

gesloten

geïsoleerd

frietketel in een frituur benzinewagen

diepvriezer gesloten piepschuimverpakking 11 De meeste van de huizen zijn open systemen. Waarom is dat zo?

12 De elektriciteitsmeter in de elektriciteitskast meet het totale energieverbruik van alle ingeschakelde toestellen op de elektrische installatie in je huis. Als een plasma-tv (344 W) en een led-tv (20 W) gedurende een uur ingeschakeld zijn, hoeveel kilowattuur zouden ze dan elk op de elektriciteitsmeter bijtellen?

Verder oefenen? Ga naar

Test jezelf

WOORDENLIJST Thema Omzetting en transport van energie term

definitie

alternator (de)

wisselstroommachine

energiedissipatie

omzetting van energie in warmte

fitting

metalen houder met schroefdraad om een lamp te bevestigen

lichtsterkte

helderheid van een lichtbron

looping (de)

lus in achtbaan

niet-nuttige energie (de)

deel van de energie dat verloren gaat, meestal onder de vorm van warmte

nuttige energie (de)

dat deel van de energie dat daadwerkelijk voor het gebruiksdoel ter beschikking staat

optimaliseren

sonde

VA ©

verbeteren

peilstift

omzetten

transformeren

in je eigen woorden

hoofdstuk

OMZETTING EN TRANSPORT vAN ENERGIE WOORDENLIJST

Warmte en temperatuur

RED ONZE AARDE

VERANDER JEZELF

1 VERBAND TUSSEN WARMTE EN TEMPERATUUR 2 THERMISCHE ENERGIE EN WARMTEBALANS 3 WARMTEHOEVEELHEID 4 WARMTE VASTHOUDEN

NIET DE NATUUR

209

Wat weet ik al over dit thema?

Wat wil ik nog te weten komen?

Ontdek deze en nog andere opties op

210

WARMTE EN TEMPERATUUR

1 VERBAND TUSSEN WARMTE EN TEMPERATUUR Is temperatuur hetzelfde als warmte? In het dagelijks taalgebruik worden de begrippen temperatuur en warmte door elkaar gebruikt. Zo heb je het vaak over warmte als je temperatuur bedoelt.

van de lucht in het klaslokaal is

–

Chocolade smelt bij een specifieke

–

Zuiver water kookt altijd bij dezelfde

– De aangenaam.

– De hoger dan in de gang.

Vul de zinnen verder aan. Kies uit warmte of temperatuur.

die de radiator afgeeft, is

Men laat de voegen.

van het water stijgen door

–

Als je een warm voorwerp aanraakt, voel je het verschil tussen de hand en het voorwerp.

toe te van je

–

Fig. 1.1

is exact en kun je meten met een meettoestel.

–

is een natuurkundige term voor thermische energie.

–

Onderzoek 1

2 In de fysica zijn warmte en temperatuur twee verschillende grootheden. Ze houden wel verband met elkaar. Dat kun je aantonen met het volgende onderzoek.

1 ONDERZOEKSVRAAG

Hoe verloopt de temperatuur als je een hoeveelheid water aan de kook brengt?

2 HYPOTHESE

risico analyse

3 BENODIGDHEDEN maatbeker (250 ml) bunsenbrander driepikkel met draadnet lucifers statief met klem digitale thermometer gedemineraliseerd water Fig. 1.2

1 Verband tussen warmte en temperatuur

211

4 WERKWIJZE Vul de beker voor de helft met gedemineraliseerd water en plaats hem op het draadnet boven de bunsenbrander. Bevestig de thermometer aan het statief en dompel hem in de vloeistof zoals op figuur 1.2. Lees de temperatuur van het water af. Steek de bunsenbrander aan en verwarm het water. Lees de temperatuur af om de 60 s en noteer de waarden in de tabel.

1 2 3 4 5

5 WAARNEMING Θ (°C)

t (s)

0 60 120

180 240

300 360 420

480

6 BESLUIT

De warmtetoevoer was tijdens het experiment constant / verschillend.

Tijdens het verwarmen (vooraleer het water kookt): blijft de temperatuur gelijk. stijgt de temperatuur geleidelijk.

Zodra het water kookt: stijgt de temperatuur. blijft de temperatuur gelijk. daalt de temperatuur.

De temperatuur loopt op tot

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

212

Warmte en temperatuur

Verwerk de data uit de waarnemingen in een grafiek.

Θ (°C)

100°C

t (s)

Wat gebeurt er als je het water in de maatbeker begint op te warmen? Er wordt energie afgegeven / onttrokken aan het water.

Fig. 1.3

Wat gebeurt er dan met de energie van de waterdeeltjes?

Hoe zie je dat in de grafiek?

Verandert daardoor de temperatuur?

Dat proces gaat door tot het water kookt. Op dat moment gebeurt er iets bijzonders met de grafiek. Beschrijf dat.

Wat betekent dat voor de temperatuur?

Toch wordt er nog voortdurend thermische energie toegevoegd. Hoe kun je dat verklaren?

Formuleer nu het verband tussen temperatuur en warmte.

1 Verband tussen warmte en temperatuur

213

Bij een hogere temperatuur verandert de kinetische energie van de materiedeeltjes. Bekijk de video via het onlinelesmateriaal. Hoe verspreidt de inkt zich in het koude water?

Hoe verloopt de verspreiding van de inkt in het warme water?

Hoe kun je dat verklaren?

Fig. 1.4

Dankzij de kinetische energie van de materiedeeltjes kun je de grootheid ‘temperatuur’ meten. Verklaar dat aan de hand van de afbeelding van de alcoholthermometer in water dat opgewarmd wordt.

thermometer

warm water

Je kunt dat vergelijken met botsautootjes. Hoe groter de snelheid van de autootjes, hoe meer botsingen er zullen zijn.

Fig. 1.5

Voor de grootheid temperatuur (zie thema 1) heb je twee symbolen leren kennen: Θ en T.

Vul de tekst in (naam + eenheid): a

214

Je gebruikt Θ als de temperatuur in

wordt gegeven, symbool:

Je gebruikt T als de temperatuur in

wordt uitgedrukt, symbool:

WARMTE EN TEMPERATUUR

Als de temperatuur stijgt (zowel in °C als in K) verandert de kinetische energie van de materiedeeltjes. Omcirkel op de afbeelding hieronder het juiste antwoord naast de pijl.

De gemiddelde kinetische energie van de materiedeeltjes neemt af / toe.

water kookt

water bevriest

absoluut nulpunt

De basis voor de Celsiusschaal heeft met water te maken. Op welke twee geijkte punten is de temperatuurschaal gebaseerd?

Bij 0 K is de gemiddelde kinetische energie van de moleculen 0 J. Wat betekent dat?

Hoe heet dat punt?

Dat is de allerkoudste temperatuur die er bestaat. Geef hiervoor een verklaring.

Is er ook een maximumwaarde bij de grootheid temperatuur?

Als de temperatuur in 1 graad Kelvin omhoog gaat, dan gaat ook de temperatuur in graden Celsius met 1 graad stijgen. a

Hoe groot is de temperatuur in K bij 0 °C?

1 VERBAND TUSSEN WARMTE EN TEMPERATUUR

215

Hoe groot is de temperatuur in K bij 20 °C?

Reken ook de volgende temperaturen om. –

– 5 °C =

–

100 °C =

–

198 K =

°C

–

– 45 °C =

kamertemperatuur

water bevriest koud

cross-over punt

De Celsiusschaal wordt in het grootste deel van de wereld gebruikt. Celsius baseerde de schaal op het smelten kookpunt van water.

lichaamstemperatuur

De Kelvinschaal begint bij het absolute nulpunt, en de graden stijgen met hetzelfde interval als bij de Celsiusschaal.

water kookt

Er zijn drie temperatuurschalen die wereldwijd nog gebruikt worden. Wat is het verschil tussen die temperatuurschalen?

Interessant om weten

absoluut nulpunt

Fig. 1.7

In de VS wordt de Fahrenheitschaal nog gebruikt. In de oorspronkelijke versie van de Fahrenheitschaal was 0 °F de laagste temperatuur van een zoutoplossing en was 100 °F de lichaamstemperatuur van de mens.

audio

In de dagelijkse omgangstaal wordt warmte vaak als synoniem voor temperatuur gebruikt. Warmte en temperatuur zijn echter twee verschillende grootheden. Ze houden wel verband met elkaar.

Temperatuur is een maat voor de gemiddelde kinetische energie van de materiedeeltjes in een stof. Door warmte, thermische energie, toe te voegen aan de stof of er energie aan te onttrekken, verandert de bewegingsenergie van de deeltjes. De temperatuur stijgt of daalt.

Het absoluut nulpunt is de laagst mogelijke temperatuur waarbij materiedeeltjes geen kinetische energie meer hebben en dus niet meer in beweging zijn. Test jezelf: oefening 1

audio

Is temperatuur hetzelfde als warmte? Temperatuur en warmte zijn verschillend; je mag de begrippen zeker niet door elkaar gebruiken.

216

WARMTE EN TEMPERATUUR

2 THERMISCHE ENERGIE EN WARMTEBALANS Bewegen tot een perfecte balans?

Noteer de correcte cijfer-lettercombinatie in de laatste kolom. overdracht

omschrijving

combinatie

geleiding

Materie met een hoge temperatuur (veel kinetische energie) verplaatst zich naar een plaats waar de temperatuur lager is.

convectie

Er is een toename van de energie bij het voorwerp dat de energie ontvangt.

straling

De energie wordt via botsingen tussen de materiedeeltjes overgedragen.

Zet de correcte naam van de warmteoverdracht bij elke afbeelding.

heet water stijgt

koud water zinkt

Je weet dat energieoverdracht op drie verschillende manieren kan gebeuren.

Fig. 2.3

Hoe kan een bepaalde temperatuur door de ene persoon warm aangevoeld worden en door de andere koud? Dat ontdek je door een duik in een zwembad te nemen.

Fig. 2.2

Fig. 2.1

Bekijk de video via het onlinelesmateriaal.

Hoe kun je met dit experiment aantonen dat eenzelfde temperatuur anders kan waargenomen worden? Leg het uit aan de hand van de tekening.

10 °C

30 °C

20 °C

Fig. 2.4

2 THERMISCHE ENERGIE EN WARMTEBALANS

217

Bij de zwemmer die van onder de warme douche komt (30 °C), is de kinetische energie van de moleculen van zijn lichaam groter / kleiner dan die van de watermoleculen.

Hoe verloopt de energiestroom in dat geval?

Leg uit hoe de energiestroom verloopt bij de persoon die van onder de koude douche (10 °C) in het water springt.

Je kunt nu zelf een omschrijving geven voor het begrip ‘warmte’.

Welke van de drie manieren van energieoverdracht zijn hier van toepassing?

Warmte (warmtehoeveelheid) is een grootheid. Het symbool is Q en de eenheid de joule. Vul de tabel in.

symbool

SI-eenheid

symbool

grootheid

De energieoverdracht gaat door tot er evenwicht is.

Bekijk de video via het onlinelesmateriaal.

nagel

200 °C

water 10 °C

Fig. 2.5

a De nagel heeft een hogere temperatuur dan het water. Dat betekent dat de nagel een hogere / lagere kinetische energie heeft dan het water. Als die nagel in het water gedompeld wordt, geeft hij warmte af aan / neemt hij warmte op van het water.

218

Wat is het gevolg hiervan?

WARMTE EN TEMPERATUUR

Wat doet de nagel als hij in het water gebracht wordt?

Hoelang gaat dat door?

Hoe noemt men die situatie?

Op dat moment is de opgenomen warmte gelijk aan de afgegeven warmte.

Met een blokschema kun je een warmtestroom verduidelijken.

Dat is de

Vul de figuur verder aan. Denk hiervoor terug aan de inleidende video bij opdracht 3.

0 °C

Fig. 2.6

60 °C

Energieoverdracht kan op drie verschillende manieren gebeuren: – Bij geleiding wordt de energie via botsingen tussen de materiedeeltjes overgedragen. – Bij convectie verplaatst materie met veel energie (hoge temperatuur) zich naar een plaats waar de temperatuur lager is. – Bij straling is er een toename van de energie bij het voorwerp dat de straling ontvangt.

Warmte is de hoeveelheid energie die overgaat van een voorwerp met een hoge temperatuur (grote kinetische energie) naar een voorwerp met een lage temperatuur (lage kinetische energie).

Een hoeveelheid warmte stel je voor met het symbool Q. De eenheid is de joule (J). De warmtehoeveelheid is een maat voor de hoeveelheid energie die zich verplaatst.

De overdracht gaat door tot er een evenwicht is. De gemiddelde kinetische energie van beide voorwerpen is dan even groot. Ze hebben eenzelfde temperatuur. Er is een thermisch evenwicht of warmtebalans. Je kunt dat principe voorstellen met een blokschema. audio

Test jezelf: oefeningen 2, 3, 4, 5 en 6

Bewegen tot een perfecte balans? Bij opwarmen of afkoelen is er inderdaad een stroming van kinetische energie tot de temperatuur in balans is.

2 THERMISCHE ENERGIE EN WARMTEBALANS

219

3 WARMTEHOEVEELHEID Zijn er factoren die de hoeveelheid warmte beïnvloeden? 1

Je weet al dat als je een gloeiende spijker in een beker water legt, de temperatuur van het water toeneemt.

De hoeveelheid warmte die nodig is om een temperatuurverandering te veroorzaken, is afhankelijk van een aantal factoren. Je onderzoekt deze factoren aan de hand van een aantal experimenten.

Onderzoek 2 1 ONDERZOEKSVRAAG

Welke rol speelt de hoeveelheid vloeistof bij de warmteoverdracht van een gloeiende spijker naar een vloeistof? 2 HYPOTHESE

twee maatbekers (400 ml) bunsenbrander driepikkel met draadnet lucifers statief met klem thermometer water op kamertemperatuur metalen tang twee identieke spijkers roerstaaf

3 BENODIGDHEDEN

4 WERKWIJZE 1 2 3 4 5 6 7

Giet 100 ml water in de eerste maatbeker. Bevestig de thermometer aan het statief en dompel hem in de vloeistof. Lees de temperatuur van het water af. Verwarm de spijker tot hij roodgloeiend is. Breng de gloeiende spijker in het water. Roer met de roerstaaf en lees de temperatuur af op het moment dat ze niet meer verandert (eindtemperatuur). Herhaal stappen 1 tot en met 6 voor de tweede beker, waarin je 200 ml water giet.

220

Warmte en temperatuur

5 WAARNEMING beker 1

beker 2

begintemperatuur van water

6 BESLUIT

7 REFLECTIE Komt je hypothese overeen met het besluit? Verklaar.

Als de hoeveelheid water toeneemt, is de temperatuurstijging

gestegen.

In de beker met de grootste hoeveelheid water is de temperatuur het

eindtemperatuur water + spijker

De warmtehoeveelheid die je toevoegt of onttrekt aan een voorwerp kun je niet meten. Je kunt wel een verband zoeken tussen de temperatuurverandering en de warmtehoeveelheid die je toevoegde of onttrok. De temperatuurverandering is dan een maat voor de warmtehoeveelheid. Welke factoren kunnen de warmtehoeveelheid die nodig is om een temperatuurverandering te veroorzaken beïnvloeden? De eerste factor heb je zonet onderzocht.

2 Bedenk voor elke factor die je noteerde bij de reflectie een onderzoek. Je start telkens van onderzoek 2 en past één variabele aan.

a Noteer je onderzoeksvragen.

3 Warmtehoeveelheid

221

b Voer één onderzoek uit. Markeer bij a de onderzoeksvraag die bij je onderzoek hoort. c

Maak een verslag van het onderzoek aan de hand van het sjabloon dat je vindt via het onlinelesmateriaal.

De hoeveelheid warmte die nodig is om een temperatuurverandering te veroorzaken is afhankelijk van onder meer de soort materie en de massa van de materie. Test jezelf: oefeningen 7, 8 en 9

Zijn er factoren die de hoeveelheid warmte beïnvloeden?

audio

Er zijn inderdaad heel wat factoren die maken of een voorwerp veel of weinig warmte kan opnemen.

222

Warmte en temperatuur

4 WARMTE VASTHOUDEN Laat de warmte niet ontsnappen! Misschien heb je de onderstaande afbeelding al in andere vakken besproken. Maak gebruik van de website via het onlinelesmateriaal om een antwoord op de vragen te formuleren.

Fig. 4.1

a Welke informatie krijg je van de afbeelding?

b Hoeveel targets moeten er gehaald worden?

In de omgangstaal wordt deze informatie met een drieletterwoord voorgesteld. Welk woord is dat?

d Waarvoor staan deze drie letters?

e Wie zijn de auteurs?

Voor welke periode zijn ze geldig?

4 Warmte vasthouden

223

Wat is het algemene overkoepelende doel?

Hoe worden de SDGs onderverdeeld?

Door onder andere in de lessen natuurwetenschappen over deze afbeelding (figuur 4.1) te spreken, ga je aan de slag met de vierde doelstelling. Het is immers de bedoeling dat je de kennis en de vaardigheden onder de knie krijgt om duurzame ontwikkeling te bevorderen. Dat begint bij het leren begrijpen van de complexe wereld waarin je leeft.

Elk land moet er zelf voor zorgen dat alle doelen gerealiseerd worden. Zo is er de doelstelling om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn. Hiervoor is er een vermindering van het CO2-gehalte en een energiebesparing nodig. Wat betekent klimaatneutraal?

Fig. 4.2

In het thema ‘Omzetting en transport van energie’ verzamelde je kennis in verband met duurzaam energieverbruik. Noteer vier begrippen die hiermee verband houden.

Omcirkel in figuur 4.1 de doelen die je in verband kunt brengen met de leerstof van het afgelopen schooljaar.

In dit thema leerde je wat warmtetransport is en dat warmte zich op drie verschillende manieren kan verplaatsen. In bepaalde contexten is het echter van belang dat warmte zich niet verplaatst. Noteer hiervan vier voorbeelden.

Om die SDGs te bereiken kan iedereen zijn steentje bijdragen. Zo kun je er bijvoorbeeld voor zorgen dat het warmteverlies uit je huis tot het minimum beperkt wordt. Maak gebruik van het internet om een antwoord te vinden op de volgende vragen. a

224

Welk toestel kun je gebruiken om ‘warmteverlies’ op te sporen?

WARMTE EN TEMPERATUUR

Hoe werkt dat toestel?

Hoe lees je een thermofoto?

Bekijk de afbeelding. Waar is er veel warmteverlies bij het huis dat volledig gefotografeerd is?

Het huis rechts is hoofdzakelijk blauw gekleurd. Hoe komt dat?

Op de onderstaande tekening kun je zien op welke manier er nog warmte in een huis verloren kan gaan, namelijk via koudebruggen. Dat zijn onderbrekingen van de thermische isolatie, met warmteverlies tot gevolg. Noteer er twee.

Fig. 4.3

zonnestraling

convectie

geleiding + straling convectie geleiding + straling

Fig. 4.4

4 WARMTE VASTHOUDEN

225

5 Je leerde in een vorig thema dat een energielabel laat zien hoe energiezuinig elektrische toestellen zijn. Ook voor gebouwen bestaat zo een label.

Raadpleeg via het onlinelesmateriaal de website over energiesparen en beantwoord de vragen. a Hoe heet het energielabel voor gebouwen?

Wat is het precies?

Fig. 4.5

b Waarvoor staat dat drieletterwoord?

d Welke informatie krijg je?

e Hoe lees je het label?

Waarom is het EPC-certificaat een belangrijk document voor een huurder?

6 De Vlaamse regering wil met het Renovatiepact tegen 2050 alle Vlaamse woningen en appartementen minstens even energiezuinig maken als een energetische nieuwbouwwoning van 2017.

Ga via het onlinelesmateriaal naar de website van de Vlaamse overheid om een antwoord te vinden op de vragen.

a Wat is het Renovatiepact?

b Wat wordt bedoeld met ‘energiezuinig zoals een energetische nieuwbouwwoning van 2017’?

Via welke vier instrumenten probeert de Vlaamse overheid dat te realiseren?

226

Warmte en temperatuur

7 Concreet betekent dat dat de Vlaamse regering energiebesparende investeringen aanmoedigt. Wat hiermee bedoeld wordt, ontdek je aan de hand van een ontdekplaat. a Welke energiebesparende maatregelen worden voorgesteld?

ontdekplaat

b Hoe werkt isolatie?

Op welke twee manieren werkt de bouwsector actief mee om het ‘warmteverlies’ te beperken?

–

een lage energierekening

–

optimaal comfort

–

geen of minder ontwikkeling van vocht of schimmel

d Leg met je eigen woorden uit hoe isolatie kan zorgen voor

–

een positieve bijdrage aan de bescherming van het milieu

e Welk probleem kan er ontstaan bij gebrek aan ventilatie?

4 Warmte vasthouden

227

8 Vroeg geleerd is oud gedaan. Bekijk eerst de video via het onlinelesmateriaal. a Hoe stel je de centrale verwarming het best in als je vertrekt op wintervakantie? Verklaar je antwoord.

b Schrap het foutieve antwoord. Hoe groter het temperatuurverschil tussen de kamertemperatuur in het gebouw en de buitenlucht, hoe meer / minder je moet verwarmen om de binnentemperatuur op peil te houden. Om zo zuinig mogelijk te moeten verwarmen, moet je zo veel / zo weinig mogelijk isolatie in het gebouw aanbrengen.

Interessant om weten

Met een slimme thermostaat kun je energie besparen en de verwarmingsregeling in huis optimaliseren.

De slimme thermostaat is een onderdeel van geconnecteerde apparaten. Hij kan informatie verzamelen, verwerken en via internet doorsturen. Dat biedt je heel wat nieuwe mogelijkheden: – Je kunt de verwarming bedienen met een app op je smartphone. De verwarming hoger of lager zetten, kan dus terwijl je naar huis aan het rijden bent. – Je kunt je energieverbruik volgen. – Je kunt de verwarming instellen per kamer of zone. Daarvoor moeten de knoppen op de radiatoren vervangen worden door speciale radiatorknoppen met ingebouwde temperatuurmeter en afstandsbediening. – Er bestaan zelfs modellen die aangesloten zijn op een soort gps-systeem waarbij je smartphone aangeeft waar je precies bent. Als je bijna thuis bent, stuurt je smartphone een signaal waardoor de verwarming aangezet wordt.

228

Warmte en temperatuur

Fig. 4.6

audio

Wereldwijd werden duurzame ontwikkelingsdoelen (SDG) ontwikkeld om ervoor te zorgen dat iedereen een betere toekomst kan krijgen. Elk land moet ervoor zorgen dat alle doelen gerealiseerd worden. Om het doel te bereiken voor betaalbare en duurzame energie wordt in Vlaanderen sterk ingezet op het isoleren van woningen.

Goede isolatie zorgt voor: – een lage energierekening – optimaal comfort – geen of minder ontwikkeling van vocht of schimmel – een positieve bijdrage aan de bescherming van het milieu

audio

Test jezelf: oefening 10

Laat de warmte niet ontsnappen!

Als je warmte laat ontsnappen, zal je energierekening hoog zijn en je comfort laag.

4 Warmte vasthouden

229

! a h A ! a h A

1 Verband tussen warmte en temperatuur

vaak als synoniem voor

In de dagelijkse omgangstaal wordt

gebruikt.

samenvatting

Warmte en temperatuur zijn echter twee

Ze houden wel verband met elkaar. Temperatuur is een maat

van de

materiedeeltjes in een stof. Door warmte, thermische energie, toe te voegen aan de stof of er energie aan te

onttrekken, verandert de bewegingsenergie van de deeltjes. De temperatuur stijgt of daalt.

is de laagst mogelijke temperatuur waarbij materiedeeltjes geen

Het

kinetische energie meer hebben en dus niet meer in beweging zijn. 2 Thermische energie en warmtebalans

Energieoverdracht kan op drie verschillende manieren gebeuren: – Bij

wordt de energie via botsingen tussen de materiedeeltjes overgedragen.

plaats waar de temperatuur lager is.

– Bij

is er een toename van de energie bij het voorwerp dat de straling ontvangt.

verplaatst materie met veel energie (hoge temperatuur) zich naar een

– Bij

die overgaat van een voorwerp met een

(grote kinetische energie) naar een voorwerp met een (lage kinetische energie).

Warmte is de

Een hoeveelheid warmte stel je voor met het

. De eenheid is de

De warmtehoeveelheid is een maat voor de De overdracht gaat door tot er een

. is. De gemiddelde kinetische energie van beide

voorwerpen is dan even groot. Ze hebben eenzelfde temperatuur. Er is een of

Je kunt dat principe voorstellen met een

230

Warmte en temperatuur

. .

3 Warmtehoeveelheid De hoeveelheid warmte die nodig is om een temperatuurverandering te veroorzaken is afhankelijk van onder meer de soort materie en de massa van de materie. 4 Warmte vasthouden

een betere toekomst kan krijgen. Elk land moet ervoor zorgen dat alle doelen gerealiseerd worden.

Wereldwijd werden duurzame ontwikkelingsdoelen (SDG) ontwikkeld om ervoor te zorgen dat iedereen

Om het doel te bereiken voor betaalbare en duurzame energie wordt in Vlaanderen sterk ingezet op het

van woningen.

–

Goede isolatie zorgt voor:

4 Warmte vasthouden

231

CHECKLIST helemaal begrepen

Wat ken/kan ik?

hier kan ik nog groeien

pg.

Ik kan de begrippen temperatuur en warmte in functie van een context juist gebruiken.

Ik begrijp dat de kinetische energie van materiedeeltjes wijzigt bij veranderende temperatuur.

Ik kan de eenheid van temperatuur gebruiken in metingen.

Ik kan uitleggen dat je de grootheid temperatuur kunt meten dankzij de kinetische energie van materiedeeltjes. Ik kan het verband tussen de Celsiusschaal en de Kelvinschaal illustreren. Ik ken het begrip ‘absoluut nulpunt’. Ik weet dat de grootheid temperatuur geen bovengrens heeft.

Ik ken de drie verschillende vormen van warmteoverdracht.

Ik kan met een experiment toelichten dat een bepaalde temperatuur anders kan aanvoelen.

Ik ken de eenheid van warmtehoeveelheid.

Ik kan de begrippen thermisch evenwicht en warmtebalans toelichten aan de hand van een experiment.

Ik kan een warmtestroom verduidelijken aan de hand van een blokschema.

Ik ken de factoren die de hoeveelheid warmte die nodig is om een temperatuurverandering te veroorzaken, beïnvloeden.

Ik kan de invloed van elk van deze factoren aan de hand van een experiment toelichten. Ik kan zelfstandig een wetenschappelijk onderzoek uitvoeren. Ik weet wat SDGs zijn.

Ik kan de SDGs in verband brengen met de leerstof van het afgelopen schooljaar.

Ik weet wat klimaatneutraal betekent. Ik weet met welk instrument je ‘warmteverlies’ opspoort en ik kan uitleggen hoe het werkt.

Ik kan een thermofoto lezen. Ik weet welke koudebruggen er kunnen voorkomen in een woning. Ik kan uitleggen wat een EPC-certificaat is en welk nut het heeft. Ik weet wat het Renovatiepact is. Ik kan de drie grote energiebesparende maatregelen die de Vlaamse regering voorstelt toelichten.

Je kunt deze checklist ook op 232

Warmte en temperatuur

invullen bij je Portfolio.

Ik kan het verband tussen de grootheden temperatuur en warmte toelichten.

TEST JEZELF 1

Leg uit dat de begrippen warmte en temperatuur geen synoniemen zijn.

2 Waarom is het niet gezond om lang in een jacuzzi te zitten die een temperatuur heeft van 38 °C?

3 Op een winderige winterdag is de gevoelstemperatuur lager dan de echte omgevingstemperatuur. Leg uit waarom het kouder voelt dan het in werkelijkheid is.

4 Thermoregulatie is een voorbeeld van thermisch evenwicht. Leg uit wat er fout loopt bij de volgende voorbeelden.

– Door het dragen van te dikke kleding kun je verhit geraken.

– Het lichaam van een drenkeling raakt in ijskoud water snel onderkoeld.

5 Aan de rand van een openluchtzwembad staat een klein schaaltje gevuld met water. Na een hele dag zomerzon is het water in het schaaltje behoorlijk warm. Is het water in het zwembad even warm? Verklaar.

6 In een groot bekerglas giet je twee gelijke hoeveelheden water. De ene hoeveelheid water heeft een temperatuur van 20 °C en de andere 60 °C.

–

Wat is de eindtemperatuur van de totale hoeveelheid water?

Test jezelf

233

–

Stel deze situatie voor aan de hand van een blokschema.

7 Na een weekendje aan zee midden in de winter verwarmt de woonkamer vrij snel, maar de meubels blijven nog lang koud aanvoelen. Hoe komt dat?

8 Op de afbeelding zie je hoe je van je ventilator een airco kan maken. Hoe werkt dat?

9 Leg uit hoe een thermosfles de drie verschillende vormen van warmteoverdracht verhindert.

spiegelende laag

binnenwand

buitenwand glas

glas

vacüum

10 Hoe kun je verklaren dat de dakisolatie in een rijhuis belangrijker is dan de isolatie van de zijgevels?

Verder oefenen? Ga naar

234

Warmte en temperatuur