Experiment 1 (het verwarmen van een vaste stof) Experiment 2 (het afkoelen van een gas)Uitleg
Alle stoffen kun je indelen in drie fasen, vaste stoffen, vloeistoffen en gassen. Je kunt stoffen soms veranderen van de éne fase, naar de andere fase. Dit noem je een faseovergang. Je kunt bijvoorbeeld kaarsvet in de vaste fase verwarmen tot het vloeibaar wordt. Dit proces noemen we smelten. Als je het kaarsvet daarna weer afkoelt zal het weer een vaste stof worden. Dit proces noemen we stollen. Er zijn in totaal zes faseovergangen: smelten, stollen, verdampen, condenseren, vervluchtigen en rijpen. Stollen noem je bij water ook wel bevriezen. 
smelten: een vaste stof wordt een vloeistof.
stollen: een vloeistof wordt een vaste stof.
verdampen: een vloeistof wordt een gas.
condenseren: een gas wordt een vloeistof.
vervluchtigen: een vaste stof wordt een gas.
rijpen: een gas wordt een vaste stof.
Faseovergangen gebeuren omdat de temperatuur van de stof verandert. Neem water als voorbeeld. Wanneer je water ver genoeg afkoelt dan wordt het ijs. De temperatuur waarbij dit gebeurt is 0 °C. Bij deze temperatuur zal ijs ook weer willen smelten als je het weer opwarmt. Deze temperatuur (0 °C) noemen we het smeltpunt van water. Het is de grens tussen de vaste fase en de vloeibare fase. Wanneer je vloeibaar water heet genoeg maakt, zal het beginnen te koken. Tijdens het koken verdampt het water heel snel. Overal in het water ontstaan bellen met waterdamp. Waterdamp is de gasvorm van water. Als je lang genoeg wacht zal al het water helemaal verdampen. Het is gas geworden. De temperatuur waarbij het vloeibare water verandert in waterdamp is 100 °C. We noemen deze temperatuur het kookpunt van water. Wanneer waterdamp afkoelt zal het weer vloeibaar worden. Het kookpunt is geen exacte scheidingslijn. Water kan ook verdampen onder het kookpunt, denk maar aan een plas water die buiten verdampt in de zomerse zon.
Alle stoffen hebben een eigen kookpunt en een eigen smeltpunt. Dit zijn een stofeigenschappen. Stoffen die normaal vast zijn hebben een smeltpunt dat hoger ligt dan de kamertemperatuur (20 °C). Stoffen die normaal gasvormig zijn hebben een kookpunt lager dan de kamertemperatuur. Door het smeltpunt of kookpunt van een stof te bepalen, kun je uitzoeken welke stof het is, door deze op te zoeken in een tabel met bekende smeltpunten en kookpunten.
(4e klas) Het T,t-diagram
--------------------------------
Om het smeltpunt of het kookpunt van een stof te kunnen bepalen kun je een T,t-diagram maken. Dit is een grafiek met de temperatuur (T) op de vertical as en de tijd (t) op de horizontale. Hieronder zie je twee experimenten.
In de grafiek zie je het resultaat van een practicum. Hierbij is een vaste stof verwarmt vanaf kamertemperatuur (20 °C). Hierbij is de temperatuur en de tijd bijgehouden. Daarna is er een T,t-diagram van de metingen gemaakt. Je ziet dat de temperatuur van de stof twee keer stil blijft staan. Je herkent dit aan de twee horizontale stukken in de grafiek.
- De stof begon in de vaste fase. De bewegingsenergie van de moleculen is niet groot genoeg om de moleculen uit elkaar te duwen. Daarna begint de temperatuur te stijgen. De bewegingsenergie neemt toe. Bij het onderste horizontale stuk verandert de stof van vast naar vloeibaar. Hier is aantrekkingskracht tussen de moleculen niet sterk genoeg meer om de moleculen op hun plek te houden. De stof is aan het smelten. Tijdens het smelten blijft de temperatuur gelijk. Dit komt omdat alle toegevoerde energie gebruikt wordt om de moleculen los te maken. We noemen deze temperatuur het smeltpunt. Voor deze stof is dit bij 63 °C.
Daarna neemt de temperatuur toe tot het weer stil blijft staan. Op dat moment verandert de stof van vloeibaar naar gas. De bewegingsenergie van de moleculen is zo groot geworden dat ze los van elkaar beginnen te raken. De stof is aan het verdampen. Tijdens het verdampen blijft de temperatuur gelijk omdat alle toegevoerde energie gebruikt wordt om de moleculen los te maken. We noemen deze temperatuur het kookpunt. Voor deze stof is dit bij 352 °C.
In de grafiek zie je het resultaat van een ander practicum. Hierbij is een stof afgekoeld vanaf 400 °C. Ook nu blijft de temperatuur twee keer stilstaan.
- De stof begint als een gas. De bewegingsenergie van de moleculen is zo groot, dat de moleculen helemaal uit elkaar zijn. Eerst daalt de temperatuur. De bewegingsenergie neemt af. Bij het kookpunt van 352 °C stopt de temperatuur met dalen. Dit komt omdat de moleculen weer dichter naar elkaar bewegen. Het wordt weer een vloeistof. De stof begint te condenseren.
- Daarna daalt de temperatuur verder. Bij het smeltpunt van 63 °C begint de stof te stollen. De bewegingsenergie is zo laag geworden dat de moleculen weer heel dicht op elkaar gaan zitten op een vaste plek in de stof.
a) Leg uit waarom een ijslaag op de straten smelt als je er zout op strooit terwijl het buiten -6 °C is.Opgaven
Opgave 1
Stoffen kunnen in verschillende fasen voorkomen.
a) Hoeveel fasen zijn er?
b) Hoe noem je de verandering van fase?
c) Hoeveel faseovergangen zijn er?
Opgave 2
Probeer in je eigen woorden uit te leggen wat een faseovergang is. Opgave 3
Hieronder zie je een overzicht van de fasen en faseovergangen.
Wat moet er op de plekken a t/m i komen te staan?
Opgave 4
Geef voor de volgende situaties aan om welke faseovergang het gaat.
a) De was hangt buiten te drogen.
b) Waterijsjes maken in de vriezer.
c) Een WC-blokje geeft een geur af.
d) De sneeuw verdwijnt in de warme lentezon.
e) Je bril beslaat als je van de koude buitenlucht in een warme kamer stapt. Opgave 5
ABF2
a) Stel je kookt water in een waterkoker. Na een tijdje is het water aan het koken. Om welke faseovergang gaat het hier?
b) Tijdens het koken komt er waterdamp boven uit de waterkoker. Kun je waterdamp zien?
c) Toch zie je wel iets boven uit de waterkoker komen. Leg uit wat je boven de waterkoker ziet. Opgave 6
Vul in. De stof water is normaal in de ______________ fase.
Het smeltpunt van water is ________ °C.
Het kookpunt van water is __________ °C.
Als je water verwarmt tot boven zijn _____________ dan wordt water een gas.
De ____________ van water noemen we ook wel ______________ of stoom. Opgave 7
Hieronder staan de smeltpunten of kookpunten van een aantal stoffen. Zoek op om welke stoffen het gaat.
a) smeltpunt = -114 °Cb) kookpunt = 2155 °C
c) smeltpunt = 1064 °C
d) kookpunt = 2570 °C
e) smeltpunt = 327 °C
f) kookpunt = -183 °C
g) smeltpunt = -39 °C
h) kookpunt = 290 °C Opgave 8
Peter wil weten of zuurstof vloeibaar kan worden. Hij heeft een soort machine waarmee hij de temperatuur omlaag kan brengen tot -160 °C.
a) Leg uit of de machine van Peter goed genoeg is.
b) Kan zuurstof ook een vaste stof worden? Opgave 9
Hieronder zie je een aantal onbekende stoffen met hun smeltpunten en kookpunten.
Bepaal van elke stof in welke fase deze is bij kamertemperatuur (20 °C).
Stof A: smeltpunt = -44 °C , kookpunt = 32 °C.
Stof B: smeltpunt = 35 °C , kookpunt = 75 °C.
Stof C: smeltpunt = 108 °C , kookpunt = 221 °C.
Stof D: smeltpunt = -80 °C , kookpunt = 17 °C.
Stof E: smeltpunt = 17 °C , kookpunt = 400 °C.
Stof F: smeltpunt = -210 °C , kookpunt = 114 °C.
Stof G: smeltpunt = 1280 °C , kookpunt = 2432 °C.
Stof H: smeltpunt = 8 °C , kookpunt = 16 °C.
4e klas
--------- Opgave 10
In het stukje 'Het T,t-diagram' worden twee regels van het molecuulmodel gebruikt. Welke zijn dit? Opgave 11
Hieronder staan drie situaties weergegeven. Geef bij elke situatie aan om welke fase het gaat.
a) Bij stof A is de aantrekkingskracht tussen de moleculen kleiner, dan de wil van de moleculen om te bewegen.
b) Bij stof B is de aantrekkingskracht tussen de moleculen groter, dan de wil van de moleculen om te bewegen.
c) Bij stof C is de aantrekkingskracht tussen de moleculen ongeveer net zo groot, als de wil van de moleculen om te bewegen. Opgave 12
Loes heeft een onbekende stof verhit tot 400 °C. Daarna heeft ze de stof laten afkoelen en om de 30 seconde de temperatuur opgeschreven. Het resultaat is te zien in het T,t-diagram hieronder.
a) Wat was het smeltpunt van deze stof?
b) Welke stof heeft Loes verhit? Opgave 13
Peter heeft een onbekende vaste stof verwarmd tot het ging smelten. Hij heeft om de 30 seconde de tijd bijgehouden. Het resultaat is te zien in de tabel hieronder.
a) Maak in een T,t-diagram een grafiek van de gegevens.
b) Wat was ongeveer het smeltpunt van deze stof?
c) Om welke stof gaat het waarschijnlijk? Opgave 14
Merel heeft een proef gedaan.
Ze heeft een vloeistof verwarmt totdat deze ging koken.
Om de minuut heeft ze de temperatuur gemeten.
Een grafiek van haar proef zie je hieronder.
a) Welke faseovergang heeft Merel gezien na 9 minuten?
b) Bij welke temperatuur blijft de temperatuur gelijk?
c) Hoe noemen we de temperatuur van vraag b?
d) Zoek in de tabel op welke stof Merel heeft verwarmt. Opgave 15
Siep heeft ook een proef gedaan.
Hij heeft een stof gesmolten en daarna laten afkoelen.
Tijdens het afkoelen heeft hij om de minuut de temperatuur gemeten.
Een grafiek van zijn metingen zie je hieronder.<br/ >
a) Welke faseovergang heeft Siep gezien na 5 minuten?
b) Bij welke temperatuur blijft de temperatuur gelijk?
c) Hoe noemen we de temperatuur van vraag b?
d) Reken de temperatuur van vraag b om in graden Celsius.
e) Zoek in de tabel op welke stof dit is. Opgave 16
Henk heeft een practicum gedaan.
Hierbij heeft hij een vloeistof laten afkoelen.
Om de 30 seconden heeft hij de temperatuur gemeten.
Hieronder zie je een tabel met zijn metingen.
a) Maak van de metingen een grafiek in een T,t-diagram.
b) Wat is het smeltpunt van deze stof in Kelvin?
c) Reken het smeltpunt om in graden Celsius.
d) Zoek op in de tabel hiernaast welke stof dit is. Opgave 17
In de winter is het vaak glad op de wegen. Dit komt omdat water op de wegen is bevroren en er een laagje ijs op de straten ligt. Om te voorkomen dat het verkeer hier veel hinder van ondervindt, wordt er gestrooid met zout. Het zout mengt zich met het bevroren water. Ga er in deze opdracht vanuit dat zoutwater een smeltpunt heeft van -12°C.
b) Leg uit waarom het geen zin heeft om zout te strooien als het buiten -20 °C is.
