Materialen en eigenschappen (Scheikunde havo), les 2: Examentraining

• newEditor
• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introductie

Examentraining materialen en eigenschappen: verklaren met het rooster, ladingdragers en geleiding, de drie niveaus en verwerken en kiezen, met stappenplan, 8 vragen in examenstijl en tips.

Warmwalserij: gloeiend staal gaat door de walsen (foto: Erik Charlton, CC BY 2.0)

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Examentraining

Materialen en eigenschappen: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Erik Charlton / Wikimedia Commons, CC BY 2.0

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Wat ga je kunnen?

Ik kan een eigenschap van een metaal, legering of composiet verklaren met het rooster of de ordening, en een materiaalkeuze toelichten.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: welk materiaal en welke eigenschap of toepassing staat in de vraag?

• 2. Kies het niveau: micro (deeltjes en bindingen), meso (ordening, vezels) of macro (eigenschap).

• 3. Verklaar: noem de structuur en leg uit hoe die de eigenschap geeft, met de juiste vakwoorden.

• 4. Controleer: staat de oorzaak op micro- of mesoniveau en de eigenschap op macroniveau?

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Vraagtype 1: verklaren met het rooster

• Noem het deeltje en wat het doet: lagen ionen schuiven, vrije elektronen houden vast, vreemde atomen blokkeren.

• Context: gouden sieraden zijn meestal een legering, want zuiver goud is te zacht.

Een ring van goud met koper. Wat geldt vergeleken met zuiver goud?

A

Harder en minder goed vervormbaar

B

Zachter en beter vervormbaar

C

Harder en beter vervormbaar

D

Zachter en minder goed vervormbaar

Syllabus M5.1 en M6.1. Koperatomen hebben een ander formaat dan goudatomen en verstoren het rooster, dus de lagen schuiven moeilijker: de legering is harder en minder goed vervormbaar (dia Legering: harder dan zuiver metaal). Verwachte fout: denken dat harder ook beter vervormbaar betekent.

Verklaar op microniveau waarom koper buigt.

Syllabus M4.1 en M3.2. Goed antwoord: lagen koperionen schuiven over elkaar en de vrije elektronen blijven tussen de ionen, dus de metaalbinding blijft bestaan. Beide delen zijn nodig. Verwachte fout: alleen zeggen dat metaal zacht is, of dat de bindingen breken.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Vraagtype 2: ladingdragers en geleiding

• Zoek de ladingdragers: zijn ze er, en kunnen ze bewegen?

• Context: een kabel heeft een koperen kern en een mantel van kunststof.

Een kabel: koperen kern, kunststof mantel. Waarom geleidt alleen de kern?

A

De kern heeft ionen die bewegen, de mantel niet

B

Koper is hydrofiel, de kunststof is hydrofoob

C

De kunststof heeft een metaalrooster zonder elektronen

D

In koper zijn vrije elektronen, in de kunststof niet

Syllabus M4.1 en M5.1. Een kunststof heeft geen vrije ladingdragers, een metaal heeft vrije elektronen. Verwachte fout: ionen noemen als ladingdragers in koper.

Vast koper geleidt stroom. Geleidt gesmolten koper ook? Waarom?

A

Nee, het rooster is dan verdwenen

B

Ja, de vrije elektronen blijven bewegen

C

Nee, de elektronen zijn dan verdwenen

D

Ja, de koperionen geleiden dan de stroom

Syllabus M4.1. In gesmolten metaal zijn de vrije elektronen nog aanwezig en beweeglijk. Verwachte fout: denken dat het rooster nodig is voor geleiding of dat de ionen de stroom vervoeren.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Vraagtype 3: micro-, meso- en macroniveau

• Oorzaken zoek je op micro- of mesoniveau, eigenschappen horen bij het macroniveau.

• Context: een fietsframe van koolstofvezel in kunststof is sterker dan de kunststof alleen.

Een legering is hard. Welke combinatie van niveaus klopt?

A

Oorzaak op microniveau, eigenschap op macroniveau

B

Oorzaak op macroniveau, eigenschap op microniveau

C

Oorzaak op mesoniveau, eigenschap op microniveau

D

Oorzaak en eigenschap allebei op microniveau

Syllabus M7.1. Het vreemde atoom en de verstoorde roosterbouw zijn microniveau, de hardheid is een eigenschap van het materiaal (macroniveau). Verwachte fout: de eigenschap bij het microniveau zetten.

Een composiet is sterker dan de kunststof alleen. Welk niveau verklaart dit?

A

Microniveau: de kunststof bestaat uit moleculen

B

Macroniveau: het frame is sterk en stijf

C

Mesoniveau: vezels geordend in de kunststof

D

Microniveau: de vezels hebben vrije elektronen

Syllabus M5.1 en M7.1. De ordening van de vezels in de kunststof is mesoniveau. De sterkte is een macro-eigenschap en geen verklaring. Verwachte fout: macroniveau kiezen omdat het frame sterk is.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Vraagtype 4: verwerken en kiezen

• Koppel de methode aan de eigenschap: vervormbaar voor walsen en persen, vloeibaar te maken voor gieten.

• Context: een fabriek maakt een motorblok van ijzer met ingewikkelde holle ruimtes.

Een motorblok van ijzer met holle ruimtes. Welke methode past het best?

A

Walsen

B

Gieten

C

Persen

D

Spuitgieten

Syllabus R4.2. Voor een ingewikkelde vorm giet je het vloeibare metaal in een mal. Spuitgieten is een methode voor thermoplasten en past niet bij ijzer. Verwachte fout: persen kiezen.

Waarom brandt kunststof wel en massief staal niet?

Syllabus M5.1. Goed antwoord: kunststof bestaat uit koolstof- en waterstofatomen die met zuurstof reageren (brandbaar). Staal is een metaalrooster van ijzer en koolstof dat niet verbrandt als massief stuk. Verwachte fout: zeggen dat staal niet brandt omdat het hard is.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Verklaren met het rooster

2

Ladingdragers en geleiding

3

Micro-, meso- en macroniveau

4

Verwerken en kiezen

Gebruik de uitkomst voor de nabespreking: laat een leerling de stappen van de aanpak toepassen op een vraag uit het gekozen type.

EXAMENSTOF SCHEIKUNDE · MATERIE · MATERIALEN

Tips voor op het examen

• Noem bij een verklaring altijd de deeltjes: ionen, vrije elektronen, vezels, vreemde atomen.

• Oorzaak op micro- of mesoniveau, eigenschap op macroniveau: noem beide.

• Bij een materiaalkeuze: eis, eigenschap, verklaring, conclusie.

• Gebruik bij corrosie en uv-gevoeligheid de kennis uit Redoxreacties en Polymeren.