Alle stoffen om ons heen bestaan uit hele kleine deeltjes. Die deeltjes noemen we moleculen. Moleculen zijn de kleinste deeltjes van een stof die nog alle eigenschappen bezitten van die stof. Eén zo'n molecuul kunnen we niet zien met het blote oog. Zelfs een microscoop zoals die bij biologie is niet goed genoeg om losse moleculen te zien. Toch weten mensen al heel veel over deze kleine deeltjes. Uit simpele experimentjes kun je zelf ook al heel veel te weten komen. Zes regels en eigenschappen van moleculen vormen het molecuulmodel. 1. Moleculen zijn heel erg klein Dat moleculen klein zijn kun je merken als je bijvoorbeeld een suikerklontje oplost in water. Het suikerklontje kun je goed zien omdat er een heleboel moleculen dicht bij elkaar zitten. Als je het oplost in water valt het suikerklontje uit elkaar in allemaal losse moleculen die zich door het water verspreiden. En omdat één los molecuul te klein is om te kunnen zien, lijkt het te verdwijnen. 2. Elke stof heeft zijn eigen moleculen. 3. Tussen moleculen zit lege ruimte (geen lucht). 4. Moleculen bewegen. 5. Moleculen trekken elkaar aan. 6. Moleculen bewegen sneller bij hogere temperatuur.Uitleg
Het Molecuulmodel
Moleculen zijn enorm klein. Nog veel kleiner dan je je kunt voorstellen. Als we elk molecuul dat in één suikerklontje zit net zo groot maken als een zandkorrel, zou je genoeg hebben om heel Nederland te bedekken met een laag zand van 10 meter hoog. Als je op de afbeelding hiernaast klikt start er een prezi voorstelling waarmee je een goede indruk kunt krijgen van de grootte van een molecuul.
Elke stof heeft zijn eigen moleculen. Moleculen bestaan uit nog kleinere deeltjes. Deze deeltjes heten atomen. Er zijn ongeveer 100 soorten atomen. Welke atomen en hoeveel er in het molecuul zitten, en vooral hoe ze aan elkaar verbonden zijn bepaalt de eigenschappen van de stof. Elke stof heeft zijn eigen soort moleculen.
Je kan een behoorlijke hoeveelheid suiker oplossen in water zonder dat het volume toeneemt. Dit kan je verklaren als er ruimte tussen de water - moleculen is waar de suiker- moleculen tussen kunnen gaan zitten. Een ander voorbeeld. Als je 50mL water en 50mL alcohol mengt krijg je niet 100mL mengsel maar ongeveer 97mL. Ook hier is de verklaring dat de lege ruimte tussen de moleculen van de éne stof voor een deel worden opgevuld met de andere moleculen.
In de video hieronder zie je wat er met kleurstof gebeurt als je het in water doet. Ook al roer je het water niet, toch komen de moleculen van de kleurstof uiteindelijk overal in het water terecht. Dit zou niet kunnen als de moleculen niet zouden bewegen. Je kunt het ook goed merken als iemand in de klas met een deobus spuit. Ook al waait het niet in de klas, toch ruik je het uiteindelijk overal in het lokaal. (en soms zelfs op de gang)
In de video hieronder zie je hoe sterk de aantrekkingskracht tussen watermoleculen is. Moleculen hebben een onderlinge aantrekkingskracht. Ze blijven als het ware aan elkaar plakken. Je kunt dit ook goed zien wanneer twee waterdruppels elkaar tegenkomen. De twee druppels zuigen naar elkaar toe en vormen één druppel.
In de video hieronder zie je wat er gebeurt met een druppel inkt in een glas warm en koud water. Het verschil komt doordat de moleculen in het warme water veel sneller bewegen. Een effect van deze regel is dat stoffen die warm worden uitzetten. De moleculen gaan meer bewegen en hebben hiervoor ruimte nodig. Daarvoor moeten ze verder uit elkaar en de stof in zijn geheel zet uit. Bij vaste stoffen gaat het maar om een hele kleine uitzetting. Toch kan je hier in het dagelijks leven wat van merken.
Opdrachten
Opgave 20
Vul in. De ________ regels en _____________ van moleculen noemen we het _________________ . Je kunt dit met simpele _______________ zelf ontdekken. Opgave 21
Noem de zes regels van het molecuulmodel Opgave 22
Een waterdruppel kan aan een kraan blijven hangen. Met welke regel van het molecuulmodel kun je dit verklaren? Opgave 23
Als je met een spuitbus deodorant een klein beetje in het lokaal spuit, ruikt uiteindelijk het hele lokaal naar de deodorant. Met welke regel van het molecuulmodel kun je dit verklaren?
Opgave 24
Een suikerklontje bestaat uit suikermoleculen. We kunnen een suikerklontje goed zien. Als we het suikerklontje in een glas water doen, lijkt het na een tijdje roeren te verdwijnen. Leg uit waarom we het suikerklontje nu niet meer kunnen zien.
Opgave 25
Hiernaast zie je een aantal moleculen. Hoeveel stoffen zie je in dit plaatje?
Bij NaSk practica moet er wel eens iets verwarmd worden. Hiervoor wordt dan vaak de brander gebruikt. De brander bestaat uit de voet, gasaansluiting, gasknop, luchtschijf en schoorsteen. De voet zorgt voor stabiliteit, via de gasaansluiting komt het gas binnen. Met de gasknop bepaal je hoeveel gas in de brander komt. Met de luchtschijf bepaal je hoeveel lucht in de brander komt. In de schoorsteen mengen het aardgas en de lucht. Werken met de brander kan gevaarlijk zijn. Toch hoef je er niet bang voor te zijn als je er maar op de juiste manier mee omgaat. Voor het aanzetten en opruimen is een vaste volgorde. Als je deze stappen niet uit je hoofd weet is het beter om ze in de buurt te houden als je met een brander gaat werken. Hieronder zie je stappen in beeld. Verschillende vlammen Gele vlam of pauzevlam Blauwe vlam Blauwe ruisende vlam InstructievideoUitleg
De Brander
Met de brander kun je verschillende vlammen maken.
Als je alleen gas in de brander laat komen ontstaat er een gele vlam. Deze gele vlam wordt ook wel pauzevlam genoemd. Je stelt de brander in op de pauzevlam als je de brander tijdelijk niet gebruikt. De gele vlam is niet geschikt om voorwerpen te verwarmen omdat er roet vanaf komt. De voorwerpen zouden dan vies en zwart worden.
Als je een klein beetje lucht in de brander laat komen wordt de vlam blauw en bijna onzichtbaar. Van deze vlam komt geen roet. We gebruiken deze vlam om voorwerpen te verwarmen. Het nadeel is alleen dat we hem bijna niet zien. Het is makkelijk om hem over het hoofd te zien en er met bijvoorbeeld je mouw doorheen te gaan.
Zet je de luchtschijf helemaal open, en de gasknop ook ver genoeg, dan krijg je een blauwe vlam die een duidelijk ruisend geluid geeft. Dit is de heetste vlam die de brander kan maken. We gebruiken deze vlam alleen als we hele grote hoeveelheden vloeistof of grote voorwerpen willen verwarmen.
Opdrachten
Opgave 26
Hieronder zie je een brander. Welke onderdelen worden hier aangegeven?
Opgave 27
Bij het aanzetten van de brander moet je een aantal stappen volgen. Schrijf deze stappen in de juiste volgorde op. Opgave 28
Een brander brandt met een gele vlam als de luchtschijf helemaal dicht zit.
a) Waarom wordt deze gele vlam ook wel de pauzevlam genoemd?
b) Waarom wordt juist deze vlam gebruikt als pauzevlam? Opgave 29
Bij het opruimen van de brander moet je een aantal stappen volgen. Schrijf deze stappen in de juiste volgorde op. Opgave 30
Bij het aanzetten van een brander heeft Peter de gasknop niet gecontroleerd. De gasknop staat nog open terwijl hij de hoofdkraan aanzet. Er stroomt nu gas het lokaal in. Leg uit waarom het gevaarlijk is om de brander nu aan te steken. Opgave 31
Bij het aanzetten van een brander heeft Loes de luchtschijf niet gecontroleerd. De luchtschijf staat nog open. Leg uit waarom het gevaarlijk is om de brander nu aan te steken.
Heb je wel eens meegemaakt dat een deur thuis plotseling klemt? Of hoor je het hout wel eens kraken op zolder? Of hoor je de verwarming wel eens irritant tikken? Deze dingen komen omdat stoffen groter worden als ze warmer worden. Volgens het molecuulmodel bewegen moleculen steeds harder als het warmer wordt. Daarvoor hebben ze meer ruimte nodig. Het volume van de stof wordt groter. Als een stof weer afkoelt krimt de stof weer. Het volume neemt weer af. De bol van 's Gravesande Grote Constructies Ook treinrails worden groter in de zomer en kleiner in de winter. Wanneer men daar geen rekening mee houdt, zouden de rails buigen. Daarom worden er openingen gelaten tussen treinrails. Deze geven net als bij de brug ruimte voor het uitzetten en krimpen van de rails.Uitleg
Uitzetten Van Stoffen
Met het experiment 'de bol van 's Gravensande' kun je het effect van uitzetting goed zichtbaar te maken. De bol pas precies door een metalen ring. Daarna wordt de bol verhit. De hete bol past niet meer door de metalen ring. Pas als je de bol weer afkoelt past de bol wel weer door de ring.
Bij het bouwen van grote constructies moet je rekening houden met het uitzetten in de zomer en krimpen van de stof in de winter. Een brug bijvoorbeeld zal in de zomer groter zijn dan in de winter. Dit kan zoveel schelen dat de brug kan instorten als men er geen rekening mee zou houden. Om de brug ruimte te geven uit te zetten en te krimpen zijn er tanden in de brug gemaakt zoals je hieronder kunt zien.
Stel we verwarmen de ring wel, en de bol niet. Opdrachten
Opgave 32
In de uitleg wordt een experiment beschreven met een bol en ring waarmee je kunt laten zien dat stoffen uitzetten als het warmer wordt.
a) Hoe heet dit experiment?
b) Past de bol dan wel of niet door de ring?
c) Leg je antwoord bij b uit. Opgave 33
Zijn de volgende uitspraken goed of fout?
a) Stoffen worden groter bij warmte doordat er meer moleculen bij komen.
b) Er zijn geen deeltjes kleiner dan het molecuul.
c) Met de gasknop regel je de hoeveelheid gas in de brander.
d) Een blauwe vlam is veiliger dan een gele vlam.
e) Het molecuulmodel is een model van een molecuul. Opgave 34
In de zomer willen deuren nog wel eens klemmen. Leg uit waarom deuren juist in de zomer kunnen klemmen. Opgave 35
Bij het maken van bruggen worden haaitandconstructies in het ontwerp toegevoegd. Leg uit waar deze voor dienen. Opgave 36
Stoffen zetten uit als ze warmer worden. Toch is de spoorrails van Anrhem naar Amsterdam in de zomer niet langer dan in de winter. Leg uit waarom. Opgave 37
Leg in je eigen woorden uit waarom stoffen groter worden als het warmer wordt. Opgave 38
De Eiffeltoren is wereldwijd het symbool van Parijs. De hoogte van de Eiffeltoren is bij een gemiddelde temperatuur 324 meter hoog. Leg uit waarom bij de meting van 324 meter hoogte ook iets over de temperatuur genoemd wordt.
