Chemie 3 Mengsels, zuivere stoffen en scheidingstechnieken (module 2)

• newEditor
• Natuurwetenschappen
• Secundair onderwijs
• Algemeen secundair onderwijs
• Domeinoverschrijdend
• Leerjaar 3

Mengsels en stoffen rondom ons

null

Leerdoelen

Ik kan mengsels en zuivere stoffen herkennen

Ik kan soorten mengsels benoemen en een gepaste scheidingstechniek kiezen en verklaren op basis van stofeigenschappen.

null

Lessenreeks over de leerstof

Via onderstaande link vindt je een lessenreeks over de stofeigenschappen en alle verschillende scheidingstechnieken

https://www.youtube.com/watch?v=1P_I9sX6ynU&list=PLCeWnlGplLvJYWHy9Vh-8Hd0g-TypsMPL

Benadruk dat 'zuiver' in chemie iets anders betekent dan 'proper' of 'veilig'. Een zuivere stof kan perfect gevaarlijk zijn.

Inhoudstafel

• verschil tussen zuivere stoffen en mengsels

• homogene en heterogene mengsels

• soorten heterogene mengsels

• stofeigenschappen

• scheidingstechnieken gebaseerd op verschil in stofeigenschappen

Benadruk dat 'zuiver' in chemie iets anders betekent dan 'proper' of 'veilig'. Een zuivere stof kan perfect gevaarlijk zijn.

Welke stoffen of mengsels kom jij elke dag tegen?

Gebruik de antwoorden als opstap naar het onderscheid tussen zuivere stoffen, mengsels en soorten mengsels uit het dagelijkse leven.

Zuivere stof of mengsel?

In de chemie bestaat een zuivere stof uit één soort deeltjes.

Een mengsel bevat twee of meer bestanddelen door elkaar.

Voorbeelden:

• gedestilleerd water: zuivere stof

• zuurstofgas: zuivere stof
  

• kraantjeswater: mengsel

• melk: mengsel

Benadruk dat 'zuiver' in chemie iets anders betekent dan 'proper' of 'veilig'. Een zuivere stof kan perfect gevaarlijk zijn.

Molecule en bestanddeel

• Een molecule is een klein deeltje van een stof dat nog alle eigenschappen heeft van deze stof
  

• Een bestanddeel is één stof die in een mengsel aanwezig is.
  

• In zout water zijn water en zout de bestanddelen.
  

• In lucht zijn onder meer stikstofgas en zuurstofgas bestanddelen.

Gebruik hier eenvoudige taal: leerlingen hoeven niet diep in atoommodellen te gaan. Het onderscheid molecule/bestanddeel is functioneel voor latere classificatie van mengsels.

Aggregatietoestanden van stoffen

Stoffen kunnen voorkomen als:

• vast

• vloeibaar

• gas

Die aggregatietoestand helpt om mengsels correct te benoemen.

Een mengsel van vaste deeltjes in een vloeistof krijgt bijvoorbeeld een andere naam dan een mengsel van vloeistofdruppels in een gas.

Leg de link naar soorten mengsels: de toestand van verdeelde fase en continu medium bepaalt de benaming.

Homogeen en heterogeen mengsel

• Een homogeen mengsel ziet er overal hetzelfde uit.
  Je onderscheidt de bestanddelen niet met het blote oog.
  

• Een heterogeen mengsel is niet overal gelijk.
  De bestanddelen of fasen zijn wel te onderscheiden (bv troebelheid)

Voorbeelden:

• suikerwater: homogeen

• zand in water: heterogeen

Een veelvoorkomende misvatting is dat 'doorzichtig' altijd homogeen betekent. Geef eventueel tegenvoorbeeld met rook of nevel in beperkte concentratie.

Soorten mengsels

Homogeen

• oplossing: stof opgelost in een vloeistof (vb zout in water)

• legering: homogeen mengsel van metalen (vb brons)
  

Heterogeen

• suspensie: vaste deeltjes in een vloeistof (vb modder)

• emulsie: vloeistof in vloeistof (vb melk)

• schuim: gas in vloeistof of vaste stof (vb scheerschuim)

• aerosol: vaste of vloeibare deeltjes in een gas (vb mist)

Noem bij aerosol expliciet de twee vormen uit het leerdoel: rook = vaste deeltjes in gas, nevel = vloeistofdruppels in gas.

Voorbeelden van soorten mengsels

• oplossing: zout water, azijn
  

• suspensie: modderwater, sinaasappelsap met pulp
  

• emulsie: melk, mayonaise
  

• schuim: slagroom, badschuim
  

• aerosol: rook, nevel, deodorantspray
  

• legering: brons, staal

Laat leerlingen vooral letten op wat waarin verdeeld is. Dat maakt classificeren systematisch in plaats van uit het hoofd leren.

Welk voorbeeld is een homogeen mengsel?

A

zand in water

B

suikerwater

C

melk

D

rook

Suikerwater is homogeen. Zand in water is een suspensie, melk een emulsie en rook een aerosol; die zijn heterogene mengsels.

Mayonaise is een mengsel van oa olie en wat azijn, dit is een ...

A

oplossing

B

suspensie

C

emulsie

D

schuim

Suikerwater is homogeen. Zand in water is een suspensie, melk een emulsie en rook een aerosol; die zijn heterogene mengsels.

Vul de kernbegrippen aan

Een zuivere stof bestaat uit één soort deeltjes. Een mengsel bevat twee of meer bestanddelen. Als je de bestanddelen niet kunt onderscheiden met het blote oog, spreek je van een homogeen mengsel. Als je de deeltjes wel met het blote oog kan onderscheiden is het een heterogeenmengsel. Rook is een voorbeeld van een heterogeen mengsel

zuivere stof

mengsel

homogeen

heterogeen

Rook

oplossing

molecule

emulsie

legering

Kraantjeswater

Alle begrippen komen letterlijk uit de vorige slides en toetsen het onderscheid tussen stof, mengseltype en zichtbaarheid van bestanddelen.

Hoe helpt aggregatietoestand om een mengsel te benoemen?

Verwachte elementen: leerlingen benoemen dat je kijkt naar de aggregatietoestand van de verdeelde stof en het midden waarin die verdeeld is, bijvoorbeeld vaste deeltjes in vloeistof, vloeistof in vloeistof of deeltjes in gas.

Stofeigenschappen als hulpmiddel

Een stofeigenschap helpt om stoffen te herkennen of te scheiden.

Belangrijke stofeigenschappen in deze les zijn:

• massadichtheid

• kookpunt

• smeltpunt

• deeltjesgrootte

• geleidbaarheid

• oplosbaarheid

Maak duidelijk dat een scheidingstechniek werkt omdat bestanddelen minstens in één stofeigenschap verschillen.

Stofeigenschappen

Een stofeigenschap helpt om stoffen te herkennen of te scheiden.

Belangrijke stofeigenschappen:

• massadichtheid: massa per volume

• kookpunt: temperatuur waarbij een vloeistof kookt en gasvormig wordt

• smeltpunt: temperatuur waarbij een vaste stof smelt en vloeibaar wordt

• deeltjesgrootte: grootte van de deeltjes

• geleidbaarheid: stroom kunnen geleiden

• oplosbaarheid: wel of niet oplossen in een oplosmiddel

Deze eigenschappen kunnen gebruikt worden om mengsels te scheiden van elkaar.

Je hoeft hier geen formules uit te werken. Het doel is functioneel herkennen welke eigenschap relevant is voor een scheiding.

Kookpunt en smeltpunt

Bij een zuivere stof gebeuren smelten en koken bij een vaste temperatuur.

Bij een mengsel is er meestal geen vast smeltpunt of kookpunt, maar een:

• smelttraject

• kooktraject

Dat komt doordat verschillende bestanddelen verschillende overgangen hebben.

Een belangrijk onderscheid voor examenvragen: zuivere stof = scherp punt, mengsel = traject.

Van eigenschap naar techniek

Een gepaste scheidingstechniek kies je niet willekeurig.
Je vertrekt van het verschil in stofeigenschap tussen de bestanddelen:

• andere deeltjesgrootte

• andere massadichtheid

• andere oplosbaarheid

• ander kookpunt

• andere aanhechting aan een oppervlak

De laatste eigenschap bereidt chromatografie en adsorptie voor zonder al te technisch te worden.

Wat geldt typisch voor een mengsel bij verhitting?

A

er is een vast kookpunt

B

er is een vast smeltpunt

C

er is een kooktraject

D

de aggregatietoestand blijft gelijk

Een mengsel heeft meestal een kooktraject of smelttraject, terwijl een zuivere stof een scherp kookpunt of smeltpunt heeft.

Eigenschap en gevolg

Een scheidingstechniek kies je op basis van een verschil in stofeigenschap tussen bestanddelen. Een zuivere stof heeft een vast kookpunt of smeltpunt. Een mengsel heeft meestal een kooktraject of smelttraject. Bij scheiden kunnen ook andere eigenschappen zoals oplosbaarheid belangrijk zijn.

stofeigenschap

kookpunt

kooktraject

oplosbaarheid

massadichtheid

bestanddeel

filter

homogeen

residu

De blanks zitten op de kernwoorden uit de slides over stofeigenschappen en overgangen van zuivere stoffen en mengsels.

Zeven en filtreren

Beide technieken scheiden op basis van deeltjesgrootte.

• zeven: bij mengsel van vaste stoffen, grotere vaste deeltjes blijven achter in de zeef en de fijnere deeltjes gaan door
  

• filtreren: bij mengsel van vaste stof en vloeistof, vaste deeltjes blijven achter in de filter, vloeistof gaat door

Voorbeelden:

• grind en zand zeven

• zand uit water filtreren

Noem bij filtreren al kort de termen residu en filtraat; die komen op de volgende slide expliciet terug.

Filtreren

Bij filtreren gebruik je de steeds juiste benamingen:

• suspensie: heterogeen mengsel van een vaste stof in een vloeistof

• residu: vaste stof die achterblijft in de filter

• filtraat: vloeistof die door de filter gaat

• filter: houdt vaste deeltjes tegen

Leerlingen verwarren vaak residu en filtraat. Koppel elk woord aan de plaats in de opstelling.

Decanteren en centrifugeren

Deze technieken maken gebruik van massadichtheid.

• decanteren: de bovenste vloeistof voorzichtig afgieten nadat bestanddelen zich gescheiden hebben
  

• centrifugeren: door snelle draaibeweging scheiden bestanddelen sneller volgens massadichtheid
  

Voorbeelden:

• modderwater laten bezinken en afgieten

• bloed of room centrifugeren

Maak onderscheid tussen bezinken als verschijnsel en decanteren als handeling erna.

Indampen en kristalliseren

Deze technieken gebruik je bij een oplossing van een vaste stof in een vloeistof.

indampen en kristalliseren: het oplosmiddel verdampt en de opgeloste stof vormt kristallen

Ze steunen op verschil in kookpunt en op oplosbaarheid.

bv: winnen van zout uit zeewater

Voor examencommissie is het nuttig te benadrukken dat je zo een opgeloste vaste stof kunt terugwinnen, bijvoorbeeld zout uit zoutoplossing.

Destilleren

Destilleren scheidt stoffen op basis van een verschil in kookpunt.

• De stof met het laagste kookpunt verdampt eerst.

• De damp wordt daarna weer vloeibaar door koelwater.

• Zo kun je vloeistoffen scheiden of een oplosmiddel terugwinnen.

Gebruik eventueel de termen destillaat en kookkolf mondeling, maar houd de slide eenvoudig omdat die termen niet expliciet in de prompt gevraagd zijn.

Voorbeeld: gefractioneerde destillatie van ruwe aardolie

Door verschil in kookpunt kunnen alle bestanddelen van elkaar gescheiden worden

Extraheren

Extraheren berust op een verschil in oplosbaarheid.

Een stof wordt met een geschikt oplosmiddel uit een mengsel gehaald.

Voorbeelden:

• thee trekken in water

• smaak- of kleurstoffen uit planten halen

Benadruk dat het oplosmiddel doelgericht gekozen wordt: de gewenste stof lost erin op, andere bestanddelen minder of niet.

Chromatografie en adsorptie

• chromatografie scheidt stoffen omdat ze zich niet even sterk verplaatsen in een oplosmiddel en niet even sterk hechten aan een oppervlak zoals een chromatografiepapiertje

• adsorptie houdt bepaalde stoffen vast aan het oppervlak van een andere stof

Voorbeelden:

• kleurstoffen scheiden op papier

• geur- of kleurstoffen verwijderen met actieve kool

Hou het onderscheid helder: adsorptie is hechting aan een oppervlak, niet opnemen in het volledige volume zoals absorptie.

Een techniek juist kiezen

• Heterogene mengsels:

  • verschil in deeltjesgrootte → zeven, filtreren

  • verschil in massadichtheid → decanteren, centrifugeren
    

• Homogene mengsels

  • verschil in kookpunt → indampen, destilleren

  • verschil in oplosbaarheid → extraheren, kristalliseren

  • verschil in aanhechting → chromatografie, adsorptie

Dit is de samenvattende redeneerslide van de les. Leg uit dat dezelfde eigenschap soms tot meer dan één mogelijke techniek leidt, afhankelijk van het type mengsel.

Wat blijft bij filtreren achter in de filter?

A

filtraat

B

residu

C

oplosmiddel

D

destillaat

Residu blijft achter in de filter; filtraat gaat door de filter.

Kies de juiste techniek

Bij decanteren giet je na het bezinken de bovenste vloeistof voorzichtig af.
Door te destilleren scheidt je stoffen met een verschillend kookpunt . Extraheren berust op oplosbaarheid in een geschikt oplosmiddel. Bij chromatografie verschillen stoffen in verplaatsing en aanhechting.

decanteren

destilleren

Extraheren

chromatografie

filtreren

centrifugeren

adsorptie

kristalliseren

zeven

Laat leerlingen telkens verwoorden welke stofeigenschap bij de techniek hoort: massadichtheid, kookpunt, oplosbaarheid of aanhechting.

Hoe kies je de juiste scheidingstechniek voor een mengsel?

Verwachte elementen: de leerling kiest een passende techniek én verantwoordt die met de juiste stofeigenschap, bijvoorbeeld filtreren door verschil in deeltjesgrootte of destilleren door verschil in kookpunt.

Samengevat

Wat uit deze les ga jij zeker onthouden?

Welke koppeling vond jij het moeilijkst: mengsel of techniek?

Begrippenlijst

molecule - kleinste deeltje van een stof

bestanddeel - stof die deel uitmaakt van een mengsel

zuivere stof - stof met één soort deeltjes

mengsel - combinatie van twee of meer bestanddelen

homogeen mengsel - mengsel dat er overal hetzelfde uitziet

heterogeen mengsel - mengsel waarin je verschillende delen of fasen kunt onderscheiden

aggregatietoestand - toestand waarin een stof voorkomt: vast, vloeibaar of gas

null

Begrippenlijst

oplossing - homogeen mengsel waarin een stof opgelost is in een andere stof

suspensie - heterogeen mengsel van vaste deeltjes in een vloeistof

emulsie - heterogeen mengsel van een vloeistof in een andere vloeistof

schuim - mengsel met gas verdeeld in een vloeistof of vaste stof

aerosol - mengsel van vaste deeltjes of vloeistofdruppels in een gas

legering - homogeen mengsel van metalen

massadichtheid - massa per volume-eenheid

null

Begrippenlijst

kookpunt - temperatuur waarbij een vloeistof kookt

smeltpunt - temperatuur waarbij een vaste stof smelt

deeltjesgrootte - grootte van de deeltjes van een stof

geleidbaarheid - eigenschap om elektrische stroom te geleiden

oplosbaarheid - mate waarin een stof oplost in een oplosmiddel

kooktraject - temperatuurgebied waarin een mengsel kookt

smelttraject - temperatuurgebied waarin een mengsel smelt

null

Begrippenlijst

zeven - scheiden op basis van verschil in deeltjesgrootte met een zeef

filtreren - scheiden van vaste stof en vloeistof met een filter

residu - stof die in de filter achterblijft

filtraat - vloeistof die door de filter gaat

decanteren - bovenste vloeistof voorzichtig afgieten na bezinken

centrifugeren - scheiden door snelle draaibeweging op basis van massadichtheid

indampen - oplosmiddel laten verdampen om een opgeloste stof over te houden

null

Begrippenlijst

kristalliseren - opgeloste stof als kristallen laten vormen

destilleren - scheiden op basis van verschil in kookpunt via verdampen en condenseren

extraheren - een stof uit een mengsel halen met een geschikt oplosmiddel

chromatografie - scheiden op basis van verschil in verplaatsing en aanhechting

adsorptie - verschijnsel waarbij stoffen zich aan een oppervlak hechten

null