MacroScoop 3 (1u) - voorbeeldhoofdstuk by VAN IN

Pr fh fd

oo k

st u ©

1 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

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