Samenvatting · Scheikunde · mavo 2 Stoffen en deeltjes: fasen, smelten, koken en dichtheid

Alles om je heen bestaat uit stoffen: het water in je fles, de lucht die je inademt, het metaal van je fiets. Na deze samenvatting kun je zuivere stoffen en mengsels uit elkaar houden, met het deeltjesmodel uitleggen waarom een stof vast, vloeibaar of gasvormig is, de faseovergangen benoemen en de dichtheid van een stof berekenen.

Stoffen en mengsels

Een voorwerp heeft een vorm en bestaat uit een of meer stoffen. Een ijzeren spijker is een voorwerp, het ijzer waarvan hij gemaakt is, is de stof.

• Een zuivere stof bestaat uit één soort stof, zoals suiker, zuurstof of gedestilleerd water. Een zuivere stof heeft vaste stofeigenschappen: een vast smeltpunt, een vast kookpunt en een vaste dichtheid.
• Een mengsel bestaat uit twee of meer stoffen die door elkaar zitten, zoals lucht, zeewater en melk. Een mengsel heeft geen vast smeltpunt of kookpunt, maar een smelttraject en een kooktraject. Tijdens het koken van een mengsel loopt de temperatuur meestal op.

Er zijn verschillende soorten mengsels:

Het deeltjesmodel

Alle stoffen bestaan uit zeer kleine deeltjes. Het deeltjesmodel gaat uit van vier regels:

• Tussen de deeltjes zit niets (leegte).
• De deeltjes bewegen altijd. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller ze bewegen.
• Tussen de deeltjes werken aantrekkingskrachten. Hoe dichter de deeltjes bij elkaar zitten, hoe sterker die zijn.
• De deeltjes van één zuivere stof zijn gelijk, de deeltjes van verschillende stoffen zijn verschillend.

Hiermee verklaar je de drie fasen van een stof:

Een stof die is opgelost in water krijgt de aanduiding (aq).

Faseovergangen

Een faseovergang is de overgang van de ene fase naar de andere.

Verdampen gebeurt aan het oppervlak van een vloeistof en kan bij elke temperatuur. Koken is verdampen in de hele vloeistof (je ziet bellen) en gebeurt bij het kookpunt.

Bij een zuivere stof is het smeltpunt gelijk aan het stolpunt. Tijdens een faseovergang blijft de temperatuur van een zuivere stof gelijk, ook als je blijft verwarmen. In een glas met smeltend ijs blijft het mengsel 0 °C tot al het ijs gesmolten is.

Aan het smeltpunt en kookpunt zie je in welke fase een stof bij een bepaalde temperatuur zit:

Staat 20 °C onder het smeltpunt, dan is de stof vast. Ligt 20 °C tussen het smeltpunt en het kookpunt, dan is de stof vloeibaar. Ligt 20 °C boven het kookpunt, dan is de stof een gas.

Dichtheid

De dichtheid van een stof is de massa per volume-eenheid. Je rekent met:

De massa $m$ geef je in gram (g) en het volume $V$ in cm³, of in kg en m³. Het is handig om te weten dat 1 cm³ gelijk is aan 1 mL en dat 1 g/cm³ gelijk is aan 1000 kg/m³. Water heeft een dichtheid van ongeveer 1,0 g/cm³. Dichtheid is een stofeigenschap: hiermee kun je een stof herkennen.

Voorbeeld 1: een metalen blokje heeft een massa van 54,0 g en een volume van 20,0 cm³.

Voorbeeld 2: hoeveel mL is 250 g ethanol? De dichtheid van ethanol is 0,79 g/cm³.

Drijven en zinken: een voorwerp drijft op een vloeistof als de dichtheid van zijn stof kleiner is dan die van de vloeistof. Olie (ongeveer 0,9 g/cm³) drijft daarom op water (1,0 g/cm³). IJs (0,92 g/cm³) drijft ook op water. Bij de meeste stoffen is de vaste fase juist dichter dan de vloeibare, water is hierin een uitzondering.

Valkuilen

• Smelten en oplossen zijn niet hetzelfde. Een ijsblokje smelt: één stof, een andere fase. Suiker in thee lost op: er ontstaat een mengsel van twee stoffen.
• Bij koken gaan moleculen niet kapot. Waterdamp bestaat nog steeds uit watermoleculen, niet uit waterstof en zuurstof.
• Bij verwarmen worden de deeltjes zelf niet groter. De afstand tussen de deeltjes wordt groter.
• Mineraalwater, melk en lucht zijn geen zuivere stoffen maar mengsels, ook al lijkt mineraalwater helder en zuiver.
• Reken in dezelfde eenheden: gram met cm³, of kilogram met m³.

In het kort

• Een zuivere stof heeft een vast smeltpunt, kookpunt en dichtheid. Een mengsel heeft die niet.
• Volgens het deeltjesmodel bestaan stoffen uit bewegende deeltjes met aantrekkingskracht en ruimte ertussen.
• In een vaste stof trillen de deeltjes op hun plaats, in een vloeistof schuiven ze langs elkaar, in een gas vliegen ze vrij rond.
• Smelten, stollen, verdampen, condenseren, sublimeren en rijpen zijn faseovergangen. De deeltjes zelf veranderen niet.
• Dichtheid is $\rho =\frac{m}{V}$. Een stof drijft op een vloeistof met een grotere dichtheid.