14.1 + 14.2 Metalen en Slimme Polymeren

14.1 + 14.2
1 / 37
volgende
Slide 1: Tekstslide
ScheikundeMiddelbare schoolvwoLeerjaar 5

In deze les zitten 37 slides, met tekstslides en 5 videos.

time-iconLesduur is: 60 min

Onderdelen in deze les

14.1 + 14.2

Slide 1 - Tekstslide

14.1 Metalen en legeringen
Verband tussen contexten en concepten in relatie met metalen
Eigenschappen verklaren met mbv micro- en mesoniveau
Invloed van roosterfouten op eigenschappen van metalen

Slide 2 - Tekstslide

Dit hoofdstuk
  • Over nieuwe materialen: polymeren, metalen, keramische materialen, nanotechnologie
  • Veel onderwerpen komen samen: polymeerchemie, redox, zuur/base
  • Veel tekst per paragraaf: lees zelf de paragraaf door, niet alles zal besproken worden! 

Slide 3 - Tekstslide

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

Slide 4 - Tekstslide

Kernfusie
  • Botsingen zijn zo heftig dat H-2 en H-3 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

Slide 5 - Tekstslide

Kernfusie
  • Botsingen zijn zo heftig dat H-2 en H-3 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

Slide 6 - Tekstslide

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.

Slide 7 - Tekstslide

Slide 8 - Video

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

Slide 9 - Tekstslide

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

Slide 10 - Tekstslide

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

Slide 11 - Tekstslide

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

Slide 12 - Tekstslide

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

Slide 13 - Tekstslide

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

Slide 14 - Tekstslide

14.2 Slimme polymeren
Hoe geleiden polymeren?
Eigenschappen van polymeren verklaren met micro- en mesoniveau
Structuur en eigenschappen van composieten

Slide 15 - Tekstslide

Smart Materials

Materialen die grote veranderingen in hun vorm (en eigenschappen) ondergaan door externe invloeden.

In de volgend filmpjes zie je daar voorbeelden van!

Slide 16 - Tekstslide

Slide 17 - Video

Slide 18 - Video

Slide 19 - Video

Slide 20 - Video

Zelfherstellend rubber
  • Als je het rubber doorknipt en daarna tegen elkaar aan doet, herstelt het rubber weer
  • Doorknippen: op microniveau worden bindingen verbroken
  • Herstellen: nieuwe bindingen worden gevormd 

Slide 21 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Bijv. door een polymeer waarbij zijgroepen zijn met positieve ladingen en negatieve ladingen

Slide 22 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Kan dus door ionbindingen te vormen, maar kan ook door een netwerkpolymeer te vormen met vrije reactieve groepen (zuur- en aminogroepen), maar ook veel N-H en C=O voor H-brug vorming

Slide 23 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Stap 1: vorming van het rubber is reactie tussen bijv. dodecaan-1,12-diamine en propeenzuur
  • 12 uur lang bij ong 50 C.

Slide 24 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Stap 2: Nu reageren de moleculen met elkaar waarbij amidebindingen ontstaan (reactie tussen het zuur en de aminogroep)
  • Er zaten 4 N-H groepen, dus het kan door reageren voor netwerkpolymeer

Slide 25 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Zwarte bolletjes: N
  • Rode rondjes: vrije reactieve groepen
  • Wordt 32 uur verhit tot 160 C: meer vrije reactieve groepen reageren en de stof wordt vast.

Slide 26 - Tekstslide

Zelfherstellend rubber
  • Zwarte bolletjes: N
  • Rode rondjes: vrije reactieve groepen
  • De groepen die nog vrij zijn zorgen voor het herstellende vermogen

Slide 27 - Tekstslide

Oled TV's
  • Oleds:  organische licht emitterende diodes.
  • Lcd-schermen hebben achtergrondverlichting nodig
  • Oled-schermen zenden zelf licht uit en kunnen dus veel dunner zijn (dikte van een muntstuk)

Slide 28 - Tekstslide

Oled TV's: lichtgevend polymeer
  • Gebruik van polymeren die kunnen geleiden en polymeren die licht kunnen afgeven
  • Je hebt een metaalelektrode met daaraan een lichtgevend polymeer. Dit polymeer neemt elektronen aan de onderkant op en er ontstaat een negatieve lading

Slide 29 - Tekstslide

Oled TV's: lichtgevend polymeer
  • Aan de bovenkant staan ze elektronen af en ontstaan er 'gaten' met een positieve lading.
  • Als de elektronen het positief geladen gat opvullen komt de opgenomen elektrische energie vrij in de vorm van licht die door de bovenste laag schijnt

Slide 30 - Tekstslide

Oled TV's
  • Gebeurt 1015 keer per seconde per cm2
  • Door de zijketens van de lichtgevende polymeren te veranderen, maak je oleds met verschillende kleuren

Slide 31 - Tekstslide

Oled TV's: geleidend polymeer
  • Moleculaire stoffen geleiden meestal nauwelijks en polymeren zijn meestal moleculaire stoffen
  • Er zijn geen vrije elektronen om te bewegen, want de elektronen zitten vast in covalente bindingen
  • Toch kan het soms geleiden, zoals bij polyethyn

Slide 32 - Tekstslide

Oled TV's: geleidend polymeer
  • De drievoudige binding van ethyn wordt omgezet in een dubbele binding en vormt een keten waarin dubbele en enkele bindingen elkaar afwisselen.
  • Dat noem je een geconjugeerd systeem
  • Elektronen kunnen opschuiven: geringe geleiding

Slide 33 - Tekstslide

Oled TV's: geleidend polymeer
  • Bij toevoegen van beetje oxidator, zoals I2, verdwijnt er een elektron, waardoor er een positieve lading overblijft
  • Dit geleidt beter, want de dubbele binding kan gemakkelijk omklappen

Slide 34 - Tekstslide

Glare (GLAss REinforced aluminium)
  • Materiaal waarin meerdere stoffen elkaar afwisselen noem je een composiet.
  • Laagjes aluminium van 0,3-0,4 mm, vastgelijmd aan matjes van glasvezels in epoxyhars.
  • Matjes liggen om en om tussen de aluminiumlagen in

Slide 35 - Tekstslide

Glare (GLAss REinforced aluminium)
  • Goed bestand tegen beschadiging
  • Door de verschillende lagen wordt een scheurtje niet groter

Slide 36 - Tekstslide

En nu?
Paragraaf goed doorlezen!
Opdrachten: 13, 14, 15, 16

Slide 37 - Tekstslide