Chemie 7e ed/FLEX - Hoofdstuk 18 - Innovatieve materialen oefentoetsen & antwoorden

Hierbij wordt de klei gebakken bij een temperatuur van tussen 900 en 1100 0C, waarbij de korrels van het fijngemaakte klei samenklitten. Ionair keramiek is aardewerk dat is opgebouwd uit ionen die zijn gerangschikt in een ionrooster. De sterke ionbindingen maken dit materiaal sterk en hard, maar ook bros. Als er kracht wordt uitgeoefend, verschuift er een laag ionen waardoor in het ionrooster ionen van dezelfde lading naast elkaar geplaatst worden. Deze stoten elkaar af en op die plaats in het ionrooster zal het materiaal breken. Fundamenteel onderzoek houdt de ontwikkeling in van kennis over de synthese en structuur van materialen (bijvoorbeeld de ontdekking van nanodeeltjes). Toegepast onderzoek houdt in dat er een oplossing wordt gezocht naar een probleem uit de praktijk (bijvoorbeeld de manier waarop nanodeeltjes een rol kunnen spelen in het verspreiden van medicijnen door het menselijk lichaam). Een ion-selectief membraan bestaat uit polymeren waaraan positieve of negatieve zijgroepen zijn gehecht. De polymeren worden daardoor hydrofiel. De polymeren die positieve zijgroepen hebben, laten daardoor alleen negatieve ionen door en vice versa. Een ionische vloeistof bevat ionen en kan zowel polaire als apolaire stoffen laten oplossen. Daarnaast verdampen ionische vloeistoffen nauwelijks, omdat de ionen onderling verbonden zijn met zeer sterke ionbindingen (er is een hoge temperatuur nodig om deze ionbindingen te breken). Dit is toegepast onderzoek, omdat er aan de hand van een probleem (er zijn sterkere bruggen en soepelere kogelwerende vesten nodig) wordt gezocht naar een oplossing. Deze oplossing wordt gezocht in de eigenschappen die spinnenwebben hebben. Een atoomrooster, omdat grafeen alleen uit koolstofatomen bestaat en dit geen metaal, zout of molecuul is. Grafeen is één laag van koolstofatomen waarbij ieder koolstofatoom met drie andere koolstofatomen is verbonden. De covalentie van koolstof is 4, dus er blijft per koolstofatoom één vrij elektron over dat gebruikt kan worden om de elektriciteit te geleiden.Grafeen bestaat uit een atoomrooster waarbij de atomen onderling met elkaar verbonden zijn door covalente bindingen. De compactheid en sterkte van de bindingen maakt dat de atomen in het rooster niet kunnen verplaatsen (en dat maakt het materiaal ook zeer sterk). Als er veel kracht op het rooster wordt uitgeoefend, verbreken de covalente bindingen en ontstaat er een breukvlak. In de tekst staat beschreven dat spinsel bestaat uit eiwitten die voornamelijk bestaan uit glycine en alanine. In BINAS Tabel 67H zijn de structuurformules van beide aminozuren te vinden en hier is te zien dat het grootste deel van beide moleculen polair is en dus goed oplosbaar in water. Aramiden zijn vezels die bestaan uit aromatische polyamides (zie BINAS Tabel 67B). Aromaten bestaan voornamelijk uit benzeenringen die aan elkaar gekoppeld zijn en dat maakt aramiden apolair en dus slecht oplosbaar in water. Hardloopschoenen van spinsel zijn kwetsbaarder dan hardloopschoenen van aramiden, omdat het spinsel goed oplost in water (en dus ook in zweet). Aramiden doen dit niet en zijn daardoor een stuk minder kwetsbaar. Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Spinnenweb Wetenschappers geven spinnenzijde extra kracht | Wetenschap | NU.nl Spider silk - Wikipedia AMSilk - Wikipedia Een voorbeeld van een juist antwoord is:Toelichting:Teken eerst de structuren van de moleculen die in het polymeer voorkomen. Van links naar rechts zijn dit: etheen, propeen en ENB.Bij additiepolymerisatie breken de C=C bindingen in de structuren, waardoor er ruimte ontstaat om bindingen te vormen die de structuren met elkaar verbinden (de elektronen uit de opengesprongen bindingen verplaatsen weer naar het oorspronkelijke C-atoom). Voor je eigen overzicht kan het handig zijn om dit ook uit te tekenen:De vrije elektronen vormen in het plaatje hierboven geen paren en volgens de duetregel is dat wel waar elektronen naar streven. Ze gaan dus weer een binding vormen met een ander vrij elektron (en van een ander molecuul):Ook is het van belang om aan beide zijden van het polymeer (aan het meest linker molecuul en het meest rechter molecuul) een tilde te plaatsen, omdat er in de vraag wordt aangegeven dat de getekende structuur uit het midden van het polymeer afkomstig is. De tilde geeft aan dat zowel aan de linkerkant als aan de rechterkant van de structuurformule het polymeer verder gaat:Tot slot moet het polymeer nog correct getekend worden, waarbij de bindingen allemaal even lang zijn en de monomeren van het polymeer allemaal op dezelfde hoogte staan. Het onderstaande polymeer wordt dan het antwoord op deze vraag:Voorbeelden van een juist antwoord zijn:In de polymeerketen van een blok-copolymeer zijn grote gelijkvormige stukken aanwezig. Vanwege de gelijkvormigheid kunnen deze delen een kristallijngebied (een regelmatig rooster) vormen. Een katalysator type 2 leidt dus tot de vorming van een groter percentage kristallijne gebieden.In de polymeerketen van een willekeurig (random) copolymeer zijn geen/weinig gelijkvormige stukken aanwezig. Hierdoor worden geen/weinig kristallijne gebieden gevormd. Een katalysator type 2 leidt dus tot de vorming van een groter percentage kristallijne gebieden.In kristallijne gebieden vertonen de polymeerketens een grote mate van ordening. Als de polymeerketens geordend zijn, is de onderlinge afstand tussen de polymeerketens klein en is het contactoppervlak groot en dus is de vanderwaalsbinding tussen de polymeerketens sterkt. t-EPDM dat een groot percentage kristallijne gebieden bevat, heeft dus een kleinere vervormbaarheid van t-EPDM dat een klein percentage kristallijne gebieden bevat. Het gebruikte bio-ethanol bevat koolstofatomen die recent uit de atmosfeer zijn opgenomen. Het gehalte 14C komt dus overeen met dat in de atmosfeer. Omdat de 14C-atomen in de loop van de tijd worden omgezet, is het gehalte 14C in fossiele grondstoffen lager. Keltan©-Eco bevat deels C-atomen afkomstig van gewassen, dus het gehalte 14C is hoger dan in EPDM op basis van aardolie.$\frac{10^3 \times 10^3}{46.1} \times  (-(-2.78\cdot 10^5)+(+0,52\cdot 10^5)+(-2.86\cdot 10^5)) : 16\cdot 10^6=6.0\cdot 10^1\ kg$De reactiewarmte per mol ethanol is: $-(-2.78105)+(+0,52105)+(-2.86105)=0,44105 \ J \ mol^{-1}$De waardes om de reactiewarmte te berekenen zijn in BINAS Tabel 56 t/m 57B te vinden. Belangrijk om hierbij te onthouden is dat bij de beginstoffen altijd een - teken voor dit getal uit BINAS wordt geplaatst. De beginstoffen worden namelijk niet gevormd (zoals de titel van de BINAS-tabel schrijft), maar juist ontleed. Vormen en ontleden zijn tegenovergestelde processen en daarom moet een positieve vormingswarmte negatief worden en vice versa.Per ton ethanol is dat: $\frac{10^3x 10^3}{46.1} \times 0,44\cdot 10^5=9.54\cdot 10^8 \ J$Om het aantal mol ethanol te berekenen, moet de massa gedeeld worden door de molaire massa. Door dit te vermenigvuldigen met de reactiewarmte per mol ethanol kan worden berekenen hoeveel de reactiewarmte is voor de totale hoeveelheid ethanol.Hiervoor moet $\frac{9.54 \cdot 10^5}{16 \cdot 10^6} = 6.0 \cdot 10^1 kg$ hout worden verbrand.Een voorbeeld van een juist antwoord is:Toelichting:Ethanol bevat een OH-groep en dit is het enige polaire deel van ethanol. Alleen de O en de H (verbonden aan de O) kunnen dus waterstofbruggen maken. Waterstofbruggen worden altijd met een stippellijntje getekend tussen atomen van polaire bindingen.  Voor de H van ethanol geldt dat deze δ+ is en dus een waterstofbrug kan maken met de O die verbonden is met Al, omdat deze δ- is.$\frac{10^3}{38.3}\times 0,40 \times 42.1 : 1.75 = 2.5 \cdot 10^2 \ L$Per ton is er $\frac{10^3}{38.3}=2.61\cdot 10^1 \ mol$ monomeereenheden.Hiervan is $ 2.61\cdot 10^1 \times 0,40= 1.04\cdot 10^1$ mol eenheden propeen.De massa propeen is $1.04\cdot 10^1 \times 42.1= 4.40\cdot 10^2 \ g$.Het volume propeen is $\frac{4.40 \cdot 10^2}{ 1.75}= 2.5\cdot 10^2 \ L$.Bron: Examen Scheikunde 2022-II