14.1 Metalen en legeringen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Kernfusie als oplossing?

Leerdoelen:

- Fundamentele krachten

- Plasma 

- Eenvoudige kernfusies uitschrijven

Fundamentele krachten

• De sterke kernkracht
• Elektro-magnetische kracht
• Zwakke kernkracht
• Zwaartekracht

Kernfusie

• In de zon gebeuren dit soort reacties bij druk van 10 miljard bar en temperatuur van 15 miljoen kelvin.
• Op aarde kan 2H reageren met 3H, waarbij energie vrijkomt
• Hele hoge temperatuur nodig: 150 miljoen kelvinkernfusie: geen materiaal kan daar tegen

Kernfusie

• Hoge temperaturen zorgen dat 2H en 3H hun elektron verliezen en er een mengsel ontstaat van positief geladen kernen en losse elektronen.
• Bij voldoende geïoniseerde atomen is het geen gas meer maar een plasma: geleidt wel stroom en reageert op magneetvelden

Kernfusie

• Kan plasma in bedwang houden met magneten
• Moet de reactorwand nog steeds tegen ong. 6000 K kunnen.
• Wolfraam heeft een smeltpunt van 3695 K.

En nu?

Paragraaf weer goed doorlezen!

Opdrachten: 1, 3, 4, 5, 9

Bonus opdracht: 

Bedenk een materiaal of composiet die wolfraam kan vervangen in kernreactoren

14.1 Metalen en legeringen

Leerdoelen:

Macro-eigenschappen verklaren op micro- en mesoniveau:

- Edelheid vs corrosie

- Smeltpunt, geleiding en buigzaamheid

Edelheid van metalen

• Standaardelektrodepotentiaal (SEP) geeft informatie over de edelheid van metalen.
• Hoe groter het SEP, hoe edeler het metaal is
• Hoe onedeler, hoe gevoeliger voor corrosie: sommige metalen moet je beschermen

Edelheid van metalen

• Chroom, aluminium en wolfraam hoef je niet te beschermen: die vormen een afsluitend oxidelaagje
• IJzer kan zo'n laagje niet goed vormen

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Metaal bestaat uit positief geladen metaalionen, omringd door vrij bewegende, negatief geladen valentie-elektronen
• Aantrekkingskracht tussen geladen deeltjes, de metaalbinding, is heel sterk: hoog smeltpunt

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Op mesoniveau vormen er metaalkristallen
• Als je kracht uitoefent (buigen) verschuift een laag positief geladen metaalionen in het rooster van een kristal
• Buigen gaat alleen zolang de beweging wordt doorgegeven

Geleiding en buig-zaamheid van metalen

• Bij metaal smeden ontstaan er steeds meer grensvlakken en kleinere kristallen. Op die grensvlakken schuift het steeds minder goed: metaal wordt harder

Legeringen

• Zuivere metalen zijn dus makkelijk te vervormen
• Legeringen zijn dat minder door "roosterfouten"
• Een deel van de metaalatomen is vervangen door een ander deeltje dat groter of kleiner is
• Maakt verschuiven lastiger

Huiswerk