Voor scheikundigen is het atoom de meest elementaire bouwsteen van de materie. Het atoom kan weliswaar worden onderverdeeld in nog meer elementaire bouwstenen, maar het is op het niveau van het atoom dat de eerste kenmerkende “chemische” eigenschappen zich beginnen af te tekenen. Er zijn veel verschillende soorten atomen, zoals u kunt zien in het periodiek systeem der elementen, elk met zijn eigen kenmerkende chemische eigenschappen. Uit deze atomen kunnen moleculen worden samengesteld. Moleculen zijn groepen atomen die bij elkaar worden gehouden door krachten die chemische bindingen worden genoemd.

toestanden van de materie

Materie kan worden ingedeeld in drie verschillende toestanden:

  • SOLID – heeft een bepaald volume, een bepaalde vorm, en is stijf.
  • VLOEIBAAR – heeft een bepaald volume, maar geen bepaalde vorm.
  • GAS – heeft geen bepaald volume, geen bepaalde vorm en kan gemakkelijk worden samengeperst tot een kleiner volume.
Demo:

  1. Cl2(g), Br2(l), I2(s)
  2. Doop Br2(l) in vloeibare stikstof en maak Br2(s)

mengsels

Een stof die slechts één soort atoom of één soort molecuul bevat, is een zuivere stof. Het grootste deel van de materie om ons heen bestaat echter uit mengsels van zuivere stoffen. Lucht, hout, rotsen en vuil zijn voorbeelden van zulke mengsels. Mengsels kunnen verder worden ingedeeld in homogene en heterogene

Homogene mengsels

Homogene mengsels zijn homogeen gemengd op atomair of moleculair niveau. Dit soort mengsels worden ook wel oplossingen genoemd. Hieronder volgen enkele voorbeelden van homogene mengsels.

Lucht is een homogeen mengsel (gasvormige oplossing) van N2, O2, H2O, en CO2 gassen. Een vat met elk gas afzonderlijk zou daarentegen een zuivere stof zijn. Alleen wanneer zij op moleculair niveau worden gemengd zijn zij een homogeen mengsel (of gasvormige oplossing).

Glas is een homogeen mengsel (vaste oplossing) van koper en zink. Ook hier is elk metaal op zichzelf een zuivere stof. Alleen wanneer zij op atomair niveau worden gemengd, zijn zij een homogeen mengsel (of vaste oplossing).

Bier is een homogeen mengsel (vloeibare oplossing) van H2O, C2H5OH, en nog enkele andere stoffen. (Er is geen biermolecule. Het molecuul dat bier zijn bedwelmende eigenschap geeft, is ethanol.)

Demo:

  1. Meng water en ethanol tot een homogene oplossing – laat ook het begrip molair volume zien.

Heterogene mengsels

Heterogene mengsels zijn niet homogeen gemengd op atomair of moleculair niveau. Bijvoorbeeld,

Zout en peper, chocoladekoekjes, of een Twix™ reep, …

zijn allemaal voorbeelden van heterogene mengsels, waar stoffen niet op moleculair niveau gemengd zijn.

Demo:

  1. Scheid ijzervijlsel en zwavel met een magneet.
  2. Scheid druivensoda in oranje en blauwe oplossingen met behulp van chromatografie.

Alle mengsels, heterogeen en homogeen, kunnen worden gescheiden in zuivere stoffen met behulp van fysische methoden, zoals destillatie of chromatografie.

    Wetenschappelijke rekenmachine app

    Fysische verandering

    Elke verandering van materie die het type atomen en moleculen in de materie niet verandert, wordt een fysische verandering genoemd. Het koken van water is een voorbeeld van een fysische verandering. Wanneer water kookt, verandert het van een vloeibare in een gasvormige toestand. Scheikundigen zouden dit proces als volgt weergeven:

    H2O(l) → H2O(g)

    Hier staat (l) voor vloeibaar en (g) voor gas. Aangezien dit een fysische verandering is, verandert het H2O-molecuul niet.

    Demo:

    1. CO2(s) → CO2(g)
    2. H2O2(l) → H2O2(g)

    Chemische verandering

    Moleculen daarentegen kunnen zich splitsen of samenvoegen om andere soorten moleculen te maken. Het proces waarbij een molecuul wordt omgezet in een ander molecuul wordt een chemische verandering genoemd.

    Demo:

    1. C2H5OH + 2 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O2(g)

    Om ons te helpen het concept van chemische verandering te begrijpen, laten we eens onderzoeken waarom gloeilampen worden gemaakt zoals ze worden gemaakt. Een gloeilamp werkt door elektrische stroom door een wolfraamdraad in de lamp te leiden. De wolfraamdraad is verzegeld in een glazen bol, want als je dit in de lucht zou doen, zou de gloeilamp zeer snel doorbranden. De wolfraamdraad ondergaat namelijk een chemische reactie met het O2-gas in de lucht waarbij wolfraamoxide wordt gevormd.

    2W+3O2→ 2WO3

    Om te voorkomen dat deze reactie plaatsvindt, wordt alle zuurstof uit de lucht in de lamp verwijderd.

    Chemische verandering

    Als er zuurstof in de lamp lekt, reageert de wolfraamdraad om wolfraamoxide te worden en de geoxideerde draad zal niet langer gemakkelijk elektrische stroom doorlaten. Als u probeert elektrische stroom door de geoxideerde draad te leiden, zal deze snel warm worden en breken. Dat wil zeggen, de gloeilamp brandt door.

    Demo:

    1. Gloeilamp met gat in gloeilamp geboord.

    Homework from Chemisty, The Central Science, 10th Ed.

    1.1, 1.2, 1.9, 1.19, 1.21