3HV – Stoffen sorteren

Zuivere stoffen & mengsels

In dit onderdeel kijken we naar de verschillen tussen zuivere stoffen en mengsels op moleculair niveau. Ook kijken we naar de verschillen van zuivere stoffen en mengsels als we de temperatuur bijhouden van verhitten en afkoelen.

Zuivere stoffen

Zuivere stoffen kan je op verschillende manieren herkennen. Hieronder lichten we 2 methodes toe om te controleren of een stof een zuivere stof is.

Kijken naar een zuivere stof op moleculair niveau

Als je naar de moleculen van een zuivere stof kijkt, zie je iets bijzonders: alle moleculen in deze stof zijn exact hetzelfde. Je kunt dan ook wel zeggen dat een zuivere stof uit 1 soort molecuul bestaat.

Zuivere stof op moleculair niveau

Kijken naar een zuivere stof bij verhitten of afkoelen

Als je een zuivere stof gaat verhitten of afkoelen, dan zal je in eerste instantie niet echt iets bijzonders zien. Maar als je tijdens het verhitten of afkoelen ook om een bepaalde tijd de temperatuur gaat meten, dan zal je wel iets bijzonders opmerken van een zuivere stof.

Op het moment dat je van de gemeten waarden een temperatuur-tijd-diagram (T,t-diagram) gaat maken, zal je iets geks opvallen aan de grafiek van een zuivere stof: de grafiek heeft tijdens een fase-overgang een moment waarop de temperatuur voor een bepaalde tijd constant blijft. De fase-overgang van een zuivere stof noemen we dan ook wel een punt (kookpunt, condensatiepunt, smeltpunt, stolpunt).

Punten bij een zuivere stof
Mengsels

Mengsels kan je op verschillende manieren herkennen. Hieronder lichten we 2 methodes toe om te controleren of een stof een mengsel is.

Een mengsel herkennen op moleculair niveau

Als we kijken naar de moleculen in een mengsel, dan zien we dat niet alle moleculen op elkaar lijken. Dat betekent dat een mengsel bestaat uit meerdere stoffen. We kunnen dus zeggen dat een mengsel uit minimaal 2 verschillende soorten moleculen bestaat. Het daadwerkelijk aantal soorten moleculen die in het mengsel zitten, is afhankelijk van het aantal stoffen dat met elkaar gemengd is.

Mengsels op moleculair niveau

Wat doet een mengsel bij verhitten en afkoelen?

We kunnen net als bij een zuivere stof bekijken wat gebeurd als we een mengsel gaan verhitten of afkoelen. Met het blote oog zal er niet veel gebeuren, behalve dat je de stof van fase ziet veranderen, net als bij een zuivere stof. Je kunt met het blote oog dus eigenlijk niet zeggen of een stof zuiver is of niet.

Als we bij een mengsel om de zoveel tijd de temperatuur opmeten en deze meetwaarden netjes uitzetten in een temperatuur-tijd-diagram (T,t-diagram), dan zien we iets bijzonders: we zien dat de grafiek op sommige stukken minder stijl is ten opzichte van de rest van de grafiek. De fase-overgang van een mengsel noemen we dan een traject (kooktraject, condensatietraject, smelttraject, stoltraject).

Trajecten van een mengsel

Op het moment dat de grafiek minder stijl is, betekent dat dat er een fase-overgang van het mengsel plaatsvindt. Maar waarom blijft de temperatuur dan niet constant tijdens de fase-overgang? Dat heeft te maken het feit dat een mengsel dus uit meerdere stoffen bestaat. Elke stof heeft zijn eigen temperatuur waarop de stof van fase veranderd.

Als je al deze stoffen bij elkaar stopt, zal de ene stof die nog niet van fase veranderd, nog warmte opnemen, terwijl de andere stof, die wel van fase veranderd, dat niet doet. Hierdoor zal de totale temperatuur in het mengsel alsnog blijven stijgen, maar wat minder snel dan wanneer alle stoffen in het mengsel de warmte opnemen.

Samenvatting

Soorten mengsels

Net als dat we stoffen kunnen onderverdelen in categorieën, kunnen we dat ook doen met mengsels. Het ene mengsel zit weer anders in elkaar dan het andere mengsel. En dan hebben we het niet alleen over de soorten moleculen die erin zitten. Het ene mengsel gedraagt zich weer anders dan het andere mengsel.

In dit onderdeel gaan we kijken naar de meest voorkomende soorten mengsels en kijken we naar de samenstelling van de verschillende mengsels.

Oplossing / suspensie / emulsie

Oplossing

Als we in een reageerbuis kraanwater doen en in een andere reageerbuis gedestilleerd water, dan zien we niet direct het verschil tusssen een mengsel en een zuivere stof. Toch is kraanwater een mengsel, want daar zitten meer moleculen in dan alleen watermoleculen. Zo’n mengsel noemen we ook wel een oplossing.

In kraanwater zijn enkele vaste stoffen opgelost in een vloeistof. Hierbij is de vloeistof het oplosmiddel. Maar als we kijken naar Spa Rood (water met prik), dan is dat ook een oplossing. Dit is een oplossing van een gas opgelost in een vloeistof (koolstofdioxide opgelost in water). Ook kan het zo zijn dat een oplossing uit twee vloeistoffen bestaat. Hierbij kan je denken aan een mengsel van water met alcohol.

Een oplossing heeft de volgende kenmerken:

  • Is altijd helder en doorzichtig.
  • Heeft soms een kleur, maar is meestal transparant (kleurloos)
Enkele voorbeelden van oplossingen. (Bron: pixabay.com)

Suspensies

Een suspensie kunnen we vrij snel herkennen. Het heeft namelijk altijd een kleur en we kunnen er niet doorheen kijken. Dat betekent dat we dan een fijn verdeelde vaste stof kunnen zien die zweeft in de vloeistof.

Als voorbeeld kunnen we zand met water nemen. Als we het mengsel voor een korte tijd roeren, dan zien we de zanddeeltjes voor een korte tijd zweven in de vloeistof. Op dat moment kunnen we ook niet meer door de vloeistof heen kijken en kunnen we dus zeggen dat het mengsel troebel is.

Ditzelfde principe geldt ook voor Chocomel en Fristi. Als je de Chocomel of Fristi voor langere tijd laat staan, ontstaat er op de bodem een laagje, vaste, kunstmatige smaakstoffen. Daarom moet je Chocomel en Fristi altijd schudden voor gebruik, zodat de smaakstoffen die niet volledig oplossen weer voor een bepaalde tijd als fijn verdeelde deeltjes in de vloeistof zweven en jij lekker smaakende Chocomel of Fristi kan drinken.

Kortom, we kunnen aan de volgende kenmerken een suspensie herkennen:

  • Het is altijd troebel (ondoorzichtig).
  • Het heeft altijd een kleur.

Hieronder zie je enkele voorbeelden van suspensies (bron: pixabay.com)

Emulsies

Nog meer mengsels

Samenvatting