2.3a Metaalbinding

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

2.3 Metaalbinding

Deze lesweek

• herhalen atoombindingen en vdWaals en H-brug
• Uitleg micro/macro niveau
• Quiz micro/macro
• Opdracht micro/macro bij metalen
• Examenopgaven: 2022-1 29 t/m 32

herhalen 2.2

Vanderwaalsbinding

H-brug

herhalen 2.2: vdWaals

vdWaals = 

- tussen alle moleculen

- hoe hoger molmassa

  = hoe hoger smelt- en
     kookpunt

herhalen 2.2: H-brug

H-brug = 

- tussen OH- en/of NH-groepen in moleculen

- verhoogt smelt- en 

   kookpunt

- zorgt dat moleculen 

  op kunnen lossen in 

  water.

Atoommodel Bohr Na-23

Atoomnummer = 11

Massagetal = 23

In de kern zitten 11 protonen en 23-11=12 neutronen

In de elektronenschillen (K,L,M) zitten 11 elektronen: 2, 8, 1

Wat verklaart de reactiviteit van natrium?

Eigenschappen verklaren

Aan de hand van het atoommodel van Bohr kunnen veel eigenschappen van stoffen worden verklaard en voorspeld.

In de scheikunde maak je voortdurend een koppeling tussen macroniveau (waarneembaar) en het microniveau (niet waarneembaar).

Macro en micro

Macroniveau: waarneembaar en meetbare eigenschappen, bijv. kleur, hardheid, geleidbaarheid, smelt- en kookpunt.

Microniveau: beschrijving op deeltjesniveau (moleculen, ionen, elektronen, bindingen).

startopdracht

Station Rotation

Er zijn drie stations.

Je begint bij het station dat op het bord staat bij jouw groepje.

Na het signaal krijg je 1 minuut wisseltijd om naar het volgende station te gaan.

Zorg dat je rustig en snel wisselt.

💻 Voorbereiding:

Pak nu alvast alle spullen die je nodig hebt (schrift, pen, laptop of device).

Zorg dat je klaarzit, zodat we meteen kunnen starten.

Reactiviteit van natrium

Macroniveau: natrium reageert heftig met water.

Microniveau: een natriumatoom heeft 1 valentie-elektron waar hij vanaf wil om de edelgasconfiguratie te bereiken.

Metaalbinding

Metalen

Aantal gemeenschappelijke kenmerken van metalen:

• Alle metalen geleiden elektrische stroom goed
• Alle metalen geleiden warmte goed
  
• Veel metalen blinken en hebben een typische metaalglans (als ze gepolijst zijn)
• Zuivere metalen zijn makkelijk te vervormen/zijn buigzaam
• Alle metalen zijn vast bij kamertemperatuur, behalve kwik!

• Reageren niet met zuurstof en water én niet/nauwelijks met andere stoffen. (ook niet met zuren)
• Drie edele metalen: goud, zilver en platina.
  
• Komen als zuivere stoffen in de natuur voor.
  

• Reageren wel met andere stoffen zoals zuurstof en water. Vb: Roesten van ijzer.
  
• Hoe onedeler het metaal, hoe reactiever het is.
  
• -  Vb. onedele metalen: ijzer
  
• -  Vb. zeer onedele metalen: natrium en kalium.
  
• Komen als verbindingen (meestal metaaloxiden en metaalsulfiden) in de natuur voor.
  

Metalen

Edel metaal

Onedel metaal

Microstructuur van metalen

• Vaste stoffen hebben een kristalrooster; bij metalen heet dit een metaalrooster.
• In een metaalrooster worden valentie-elektronen van een de metaalatomen minder sterk aangetrokken door de kern dan andere elektronen (omdat ze het verst van de kern zijn verwijderd). 
• Bij een metaal ondescheid tussen valentie-elektronen en rest van het atoom: atoomrest. Atoomrest is positief geladen.

Verklaren op microniveau: 

elektrisch geleidingsvermogen.

• Metalen kunnen elektriciteit geleiden (elektrisch geleidingsvermogen)
• Wanneer een metaal op een spanningsbron wordt aangesloten, vindt stroomgeleiding plaats. Elektrische stroom ontstaat door het transport van geladen deeltjes.
• Voor stroomgeleiding op microniveau zijn twee voorwaarden nodig:

1. Er moeten geladen deeltjes aanwezig zijn.
2. Deze deeltjes moeten vrij kunnen bewegen.

• In metalen zorgen vrije elektronen in het metaalrooster voor het transport van lading.
• De vrije elektronen bewegen naar de pluspool, terwijl nieuwe elektronen vanuit de minpool het metaal instromen.

Verklaren op microniveau: 

elektrisch geleidingsvermogen.

Verklaren op microniveau: 

vervormbaarheid

• Metalen zijn vervormbaar, zoals bij het buigen van een ijzeren paperclip.
• Deze eigenschap wordt verklaard door de microstructuur van het metaal.
• Bij het verschuiven van een laag metaalatomen blijft de opbouw van het metaalrooster intact.

Verklaren op microniveau: 

Smeltpunt

• Het smeltpunt van een metaal hangt af van de sterkte van de metaalbinding.
• Door de sterke metaalbinding hebben metalen vaak een hoog smelt- en kookpunt.
• Sterkere metaalbindingen vereisen meer energie om te verbreken.
• In de vloeibare fase kunnen de positieve atoomresten vrij bewegen, maar blijven ze aangetrokken tot de vrije elektronen.
• De metaalbinding blijft relatief sterk, zelfs in vloeibare metalen.

Legering

• Legering: (een gestold) metaalmengsel. De legering heeft vaak andere eigenschappen dan de metalen waaruit die legering gemaakt is. 
• Een legering maakt bijvoorbeeld het metaal veel harder of het metaal is beter bestand tegen corrosie
• Binas tabel 9

voorbeelden legering

Amalgaam: legering van kwik en een ander metaal.

• Zilveramalgaam werd vroeger gebruikt als tandvulling.

Brons: legering van koper en tin

• Laag smeltpunt, makkelijk in vorm te gieten. (maken van bijlen, dolken en medailles)
• Minder buigzaam en harder dan gewoon koper

Messing: legering van koper en zink.

• Kranen en waterleidingen
• Is erg hard en stevig

Soldeer 

• Soldeertin kan je gebruiken om een elektronische schakeling aan elkaar wilt verbinden. 
• Soldeertin heeft een laag smeltpunt. 

koolstof in staal

• Door het toevoegen van koolstof aan staal, geef je dit materiaal een hogere sterkte en een grotere hardheid. 
• Echter, een té hoge percentage koolstof in staal geeft een grotere brosheid. 

messing

Bij messing kunnen de lagen niet gemakkelijk langs elkaar heen schuiven.Bij messing kunnen de lagen niet gemakkelijk langs elkaar heen schuiven.

Filmpjes: edelheid van metalen

Neem de tabel over en vul in terwijl je de filmpjes kijkt. (10 min)