Materiaalwetenschap PDF

De vroegste mensen maakten gereedschappen van materialen van natuurlijke oorsprong die ze in de omgeving aantroffen. Dit zijn **natuurlijke materialen**, zoals been, hout en steen. Been en hout zijn gemakkelijk te bewerken, maar deze materialen zijn vrij zacht. Harde gereedschappen en wapens kun je...

De vroegste mensen maakten gereedschappen van materialen van natuurlijke oorsprong die ze in de omgeving aantroffen. Dit zijn **natuurlijke materialen**, zoals been, hout en steen. Been en hout zijn gemakkelijk te bewerken, maar deze materialen zijn vrij zacht. Harde gereedschappen en wapens kun je maken van steen, maar het is veel moeilijker om steen in de gewenste vorm te krijgen. Toen de mens eenmaal de techniek onder de knie had om ijzer uit ijzererts te bereiden, nam de beschaving een enorme vlucht. IJzer is namelijk bij hoge temperatuur gemakkelijk te bewerken, terwijl het bij lage temperatuur zo hard is als steen. IJzer tref je als materiaal niet aan in de natuur. IJzer moet je maken. Daarvoor heb je ijzererts en houtskool of steenkool nodig. IJzererts, houts- en steenkool noem je grondstoffen. **Grondstoffen** zijn stoffen die je nodig hebt om materialen te maken die je niet in de natuur kunt vinden. Materialen die je niet in de natuur kunt vinden, moet je via chemische processen maken uit grondstoffen. De materialen die zo ontstaan, heten **synthetische materialen**. Baksteen, ijzer, glas en terracotta zijn voorbeelden van synthetische materialen die de mensheid al zo lang gebruikt, dat je ze niet zo snel meer synthetisch zou noemen. Tegenwoordig wordt met de term synthetisch materiaal eigenlijk altijd kunststof bedoeld.**Kunststoffen** (plastics) vind je bijna overal: in kleding, voertuigen, elektronica en in huis-, tuin- en keukenmateriaal. De techniek om kunststoffen te maken, is na de Eerste Wereldoorlog ontdekt. Kunststoffen worden meestal gesynthetiseerd uit de grondstof aardolie. Om van aardolie kunststof te maken, is een groot aantal ingewikkelde processen nodig. Omdat bij deze processen vervuiling optreedt en aardolie tegenwoordig schaars is, worden voor de productie van kunststoffen steeds vaker biologische grondstoffen gebruikt. Ook worden de kunststoffen zoveel mogelijk hergebruikt. Biologische grondstoffen zijn **hernieuwbare grondstoffen**. Ze raken in principe niet op, omdat ze weer opnieuw kunnen bijgroeien.Plastic kan in elke vorm worden gegoten. Het is licht en kan in elke mogelijke kleur worden gemaakt. Het kan doorzichtig zijn zoals glas en je kunt het laten vallen zonder dat het breekt. Bovendien is het een stuk goedkoper dan veel andere materialen. Geen wonder dat tegenwoordig bijna al het speelgoed van plastic is Er worden steeds nieuwe kunststoffen ontwikkeld met nieuwe eigenschappen. Een voetbal werd heel lang van leer gemaakt. Leer is afkomstig van dierenhuiden en heet daarom een natuurproduct. Tegenwoordig worden in een voetbal meerdere soorten kunststof verwerkt, elk met zijn eigen functie. Zo bevat de Unifornia-voetbal een slijtvaste, waterdichte beschermende toplaag, een schuim om de hardste klappen op te vangen, een vezelversterkte kunststof om scheuren van de bal te voorkomen en synthetisch rubber voor de elasticiteit en luchtdichtheid van de binnenbal.Welk materiaal je kiest, hangt af van de eigenschappen van het materiaal. Een colafles maak je van plastic. Een colafles moet namelijk waterdicht zijn, niet te veel wegen en tegen een stootje kunnen. Heel andere materiaaleigenschappen vind je bij metalen. Goud is geschikt voor sieraden en elektronica. Het is namelijk onaantastbaar en geleidt elektriciteit zeer goed. Een brug kun je beter van staal maken. Niet alleen omdat goud veel te duur is, maar ook omdat goud veel te zacht is. De brug zou beslist instorten. Dit soort eigenschappen heten materiaaleigenschappen. Wanneer een materiaal een zuivere stof is, spreek je over stofeigenschappen. Van alle zuivere stoffen kun je stofeigenschappen bepalen. Ze zijn specifiek voor de stof en kunnen gebruikt worden om de stof te identificeren.Een materiaal dat heel slecht water bindt of doorlaat heet **hydrofoob**: het is waterafstotend. Een colafles moet waterdicht zijn en zal dus van een hydrofoob materiaal zijn gemaakt. Kleding moet juist wel water binden en waterdamp doorlaten, anders kun je je zweet niet uitdampen en word je kletsnat. Als je een T-shirt wilt maken, is katoen een goede keuze. Een materiaal dat water absorbeert en doorlaat, heet **hydrofiel**. Ook stoffen die goed oplossen in water heten hydrofiel.De toestand waarin een stof zich bevindt, wordt **fase** genoemd. Elke stof kan in drie fasen (toestanden) voorkomen: vast, vloeibaar en gasvormig. Als een stof smelt, gaat deze over van de vaste in de vloeibare fase. Als een stof kookt, gaat deze over van de vloeibare in de gasfase. Dat gebeurt bij een vaste temperatuur: het kookpunt. Je weet dat water (ijs) smelt bij 0 °C en kookt bij 100 °C. Zo heeft elk materiaal een **smeltpunt** en een **kookpunt**. Deze waarden kunnen enorm verschillen De mate waarin stoffen warmte kunnen geleiden, wordt **warmtegeleidbaarheid** genoemd. **Elektrische geleidbaarheid** geeft aan in welke mate een stof elektrische stroom geleidt. Metalen geleiden warmte en elektrische stroom veel beter dan de meeste kunststoffen.Elk materiaal heeft ook een bepaalde massa per eenheid van volume. Dit heet de **dichtheid**. 1 liter water heeft een massa van 0,998 kilogram, dus een dichtheid van 0,998 kg per liter of 0,998 kg/L. Alcohol heeft een dichtheid van 0,80 kg/L, dus 1 liter alcohol heeft een massa van 0,80 kg. Alcohol heeft dus een lagere dichtheid dan water. Met behulp van de dichtheid van een materiaal kun je het volume van een materiaal met een bepaalde massa berekenen en andersom. Dit kan met de volgende formule: ρ=mV Hierin is:\ *ρ* de dichtheid in kilogram per liter (kg/L);\ *m* de massa in kilogram (kg);\ *V* het volume in liter (L). Soms is er voor een bepaalde toepassing geen geschikt materiaal beschikbaar. Je kunt dan twee dingen doen: een nieuw materiaal proberen te ontwikkelen of de eigenschappen van twee bekende materialen combineren. Dat laatste wordt heel vaak gedaan. Bijna al onze kleding is gemaakt van een mengsel van verschillende vezels. Lamswol is lekker zacht en warm, nylon is stevig en elastisch. Door de twee materialen te combineren, ontstaat een materiaal dat betere eigenschappen heeft dan de afzonderlijke materialen. Een materiaal dat is samengesteld uit een mix van verschillende materialen om betere materiaaleigenschappen te krijgen, heet een **composiet**. Bekende composieten zijn (gewapend) beton en gewapend glas. Een voorbeeld van een moderne composiet is een kunststof versterkt met carbonvezels, meestal kortweg carbon genoemd. Carbon is net zo licht als gewoon plastic, maar door de vezels -- die 10× zo dun zijn als een haar maar vele malen sterker -- is het materiaal stijf en sterk. Een racefiets heeft tegenwoordig dan ook vaak een carbonframe. Ook wedstrijdroeiboten, formule 1-wagens en vliegtuigen bestaan voor een groot deel uit carbon.Het touchscreen van je smartphone is ook een composiet. Over een dunne glasplaat is een coating van indiumtinoxide aangebracht. Deze coating is net als een metaal elektrisch geleidend. Wanneer je het scherm aanraakt, verandert plaatselijk de elektrische geleidbaarheid. Zo kan de software bepalen waar het scherm is aangeraakt. De zwakke plek van het geheel is de dunne glasplaat.Er wordt veel onderzoek gedaan naar zelfherstellende materialen: materialen die zichzelf net als levend weefsel herstellen als er krassen of scheuren ontstaan. In 2014 is het eerste gebouw van zelfhelend beton opgeleverd. De eerste smartphone met zelfhelend scherm laat waarschijnlijk nog even op zich wachten.Het **deeltjesmodel** is een model dat ervan uitgaat dat alle stoffen zijn opgebouwd uit een bepaald type kleinste deeltjes die met het blote oog of met een lichtmicroscoop onzichtbaar zijn. Samen bepalen deze kleinste deeltjes de eigenschappen van die stof. De meeste stoffen zijn moleculair: de kleinste deeltjes waaruit ze bestaan heten **moleculen**. Voor het gemak hebben we het in dit hoofdstuk alleen over moleculaire stoffen. Maar er bestaan ook stoffen die niet uit moleculen bestaan, bijvoorbeeld zouten en metalen. Het eenvoudigste deeltjesmodel ziet er als volgt uit:\ Elke stof is opgebouwd uit heel veel moleculen.\ Elke stof heeft zijn eigen soort moleculen. Moleculen hebben een massa en een vorm.\ Moleculen bewegen voortdurend en hebben daardoor een bepaalde hoeveelheid bewegingsenergie. Deze bewegingsenergie bepaalt de temperatuur van een stof. Als de moleculen heftiger bewegen, stijgt de temperatuur.\ Moleculen trekken elkaar aan. Hoe dichter de moleculen bij elkaar zitten, hoe sterker de aantrekkingskracht.\ Tussen moleculen zit afstand. De ruimte tussen de moleculen is afhankelijk van de fase waarin de stof zich bevindt. Als een stof vast en vloeibaar is, zitten de moleculen dicht tegen elkaar aan, in de gasfase zijn ze los van elkaar en relatief ver van elkaar verwijderd. Omdat moleculen onzichtbaar zijn, is het handig om met getekende bolletjes een zichtbare voorstelling van deze moleculen te maken. Een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid wordt ook wel een **model** genoemd. Als je proeven doet, schrijf je altijd je waarnemingen en resultaten op. Het niveau van alles wat je waarneemt, heet het **macroniveau**. Met het deeltjesmodel kun je de waargenomen verschijnselen verklaren met behulp van moleculen. Een beschrijving op het niveau van moleculen noem je een beschrijving op **microniveau**.Elke fase heeft enkele gemeenschappelijke kenmerken. Als op microniveau de aantrekkingskrachten tussen moleculen groot zijn ten opzichte van de bewegingsenergie van die moleculen, blijven deze op een vaste plaats bewegen. Je neemt op macroniveau dan waar dat de stof in de vaste fase is. Als op microniveau de bewegingsenergie van de moleculen groot genoeg is om de aantrekkingskrachten tussen de deeltjes te overwinnen, verliezen de deeltjes hun vaste plaats en gaan langs elkaar heen bewegen. Je ziet op macroniveau dan dat de stof smelt en in de vloeibare fase komt. Als de temperatuur tot het kookpunt stijgt, wordt op microniveau de bewegingsenergie van de moleculen zó groot dat de aantrekkingskrachten helemaal worden overwonnen. De moleculen laten elkaar los en gaan op grote afstand van elkaar bewegen. Je ziet dan op macroniveau dat de stof kookt en in de gasfase komt. Omdat op microniveau de bewegingsenergie van de moleculen in de gasfase groot genoeg is om de moleculen los van elkaar te halen, heerst er in de gasfase op macroniveau een zekere gasdruk. Bij verder stijgende temperatuur hebben op microniveau de moleculen meer bewegingsenergie en willen ze verder van elkaar verwijderd zijn. Op macroniveau kun je dan meten dat de gasdruk stijgt. In tabel 1 worden de drie fasen weergegeven waarin een stof zich op macroniveau en op microniveau kan bevinden.Een zuivere stof bestaat uit één soort moleculen. Deze moleculen bepalen samen de eigenschappen van deze stof op macroniveau. Een zuivere stof kent verschillende soorten stofeigenschappen.Zuiver water bestaat uitsluitend uit watermoleculen. Je kunt op macroniveau waarnemen dat bij normale luchtdruk zuiver water altijd precies bij een temperatuur van 100 °C kookt. Als een zuivere stof kookt, verandert de temperatuur tijdens het koken niet. Pas als de gehele stof is overgegaan van de vloeibare fase in de gasfase, kan de temperatuur weer stijgen. Vloeibaar water kan (bij standaarddruk) niet warmer zijn dan 100 °C. Waterdamp kan wel 150 °C zijn. Hetzelfde geldt rond het smeltpunt. Tijdens het smelten verandert de temperatuur niet. IJs is nooit warmer dan 0 °C. Al deze verschijnselen op macroniveau kun je weergeven in een smelt- en kookcurve.Op microniveau krijgen de moleculen in vaste toestand door de toegevoegde energie een grotere bewegingsenergie, waardoor op macroniveau de temperatuur van de vaste stof stijgt. Maar de moleculen blijven op een vaste plaats bewegen. Omdat een zuivere stof uit één soort molecuul bestaat, zijn tussen deze moleculen even grote aantrekkingskrachten. Als het smeltpunt is bereikt, wordt energie gebruikt om de moleculen los te halen van de vaste plaatsen. Daardoor stijgt op macroniveau tijdens het smelten van de stof de temperatuur niet, de smeltcurve loopt horizontaal.\ Zodra de vaste stof is gesmolten en deze vloeibaar is geworden, stijgt de temperatuur weer door de toegevoegde energie. Als daarbij het kookpunt wordt bereikt, hebben op microniveau de moleculen zoveel bewegingsenergie, dat de aantrekkingskracht tussen de moleculen kan worden overwonnen. De toegevoegde energie wordt dan gebruikt om de moleculen los van elkaar te halen, waardoor de temperatuur niet verder stijgt: de kookcurve loopt horizontaal. Op macroniveau kookt de stof dan. Zodra op microniveau de moleculen in de gasfase zijn, wordt de toegevoegde energie weer gebruikt om de bewegingsenergie van de moleculen te vergroten, waardoor op macroniveau de temperatuur weer stijgt. Met deze verklaring op microniveau kun je het verloop uitleggen van de smelt- en kookcurve. De hoogte van het smelt- en kookpunt is afhankelijk van de sterkte van de aantrekkingskrachten tussen de moleculen op microniveau. Omdat aantrekkingskrachten tussen de verschillende soorten moleculen van elkaar verschillen, hebben alle stoffen op macroniveau een eigen smelt- en kookpunt. Op deze wijze koppel je het deeltjesmodel aan het smelt- en kookpunt als stofeigenschappen.\ Maar het kookpunt is ook afhankelijk van de gasdruk boven de vloeistof. Hoe hoger de gasdruk, hoe hoger het kookpunt. Kookpunten worden daarom altijd gemeten bij de zogenoemde standaarddruk. De dichtheid is de hoeveelheid massa per volume-eenheid. Op basis van het deeltjesmodel betekent dit dat de dichtheid op microniveau wordt bepaald door de massa van de moleculen en de afstand van de moleculen tot elkaar. Stoffen met heel zware moleculen die dicht op elkaar zitten, hebben een hogere dichtheid dan stoffen met lichtere moleculen die op dezelfde afstand van elkaar zitten. Water in de vloeibare fase heeft op macroniveau een veel hogere dichtheid dan waterdamp, terwijl deze beide uit watermoleculen bestaan. Dit kun je op microniveau verklaren met het deeltjesmodel, omdat de afstand tussen de moleculen in de gasfase veel groter is dan in de vloeibare fase. Voor het geleiden van warmte geldt dat de bewegingsenergie moet kunnen worden doorgegeven. Dit betekent op microniveau dat hoe meer de moleculen tegen elkaar aan liggen, hoe beter de moleculen de bewegingsenergie kunnen doorgeven. Dus hoe hoger dan de warmtegeleidbaarheid op macroniveau is. Een gas is dus een slechte warmtegeleider, omdat de moleculen relatief ver van elkaar verwijderd zijn. Dat is de reden dat dubbelglas goed isoleert, omdat het gas tussen de glazen ruiten de warmte relatief slecht geleidt. Met **zuivere stof** geef je in de scheikunde aan dat het om één stof gaat. In een zuivere stof komt op microniveau maar één soort moleculen voor. Met 'zuiver water' bedoelen we dus alleen de stof water die op microniveau uitsluitend watermoleculen bevat. Kraanwater, maar ook 'zuiver bronwater', is geen zuiver water in chemische zin: het bevat kalk en zogenoemde mineraalzouten. Thuis vind je maar een paar zuivere stoffen, bijvoorbeeld kristalsuiker, aluminium en het koper van de elektrische bedrading. In een laboratorium vind je wél veel zuivere stoffen. Wanneer je een stof wilt onderzoeken, is het erg belangrijk dat de stof zuiver is. Je weet dan zeker dat alle eigenschappen die je waarneemt, bij die ene stof horen.In je omgeving kom je bijna alleen **mengsels** van stoffen tegen. Wanneer de verschillende bestanddelen niet goed gemengd zijn, kun je dat zien. Aan de verschillende kleuren van zand zie je bijvoorbeeld dat het uit meer dan één stof bestaat. De verschillende bestanddelen zitten nog in vrij grote brokjes bij elkaar. Elk brokje bestaat uit heel veel moleculen. Mengsels waarin je de verschillende stoffen met het oog of onder een microscoop kunt zien, heten **heterogene mengsels** (figuur 2). Op microniveau zijn de stoffen niet als losse moleculen gemengd. De verschillende bestanddelen zitten in groepjes moleculen bij elkaar. Deze groepjes kunnen zo groot zijn dat je ze op macroniveau kunt waarnemen.Dat een muntstuk van vijftig eurocent een mengsel is van koper en enkele andere metalen, zie je niet. Wanneer de verschillende bestanddelen heel goed gemengd zijn, kun je aan het uiterlijk niet zien of je te maken hebt met een mengsel of met een zuivere stof. Mengsels waarin de verschillende stoffen op microniveau als losse moleculen zijn gemengd, noem je **homogene mengsels**. Je kunt de stoffen die in het mengsel voorkomen dan niet meer afzonderlijk zien. In een **zuivere stof** is maar één molecuulsoort aanwezig. In een **mengsel** zitten verschillende molecuulsoorten door of bij elkaar. Als je een mengsel scheidt in zuivere stoffen, werk je op macroniveau. Op microniveau betekent dit dat de verschillende molecuulsoorten worden gesorteerd: soort bij soort. Een heldere, kleurloze vloeistof zou een zuivere stof kunnen zijn, bijvoorbeeld gedestilleerd water of alcohol. Maar ook een mengsel als 7UP, witte azijn, zeewater of 'zuiver bronwater' ziet er precies hetzelfde uit. Om na te gaan of een (vloei)stof een zuivere stof of een mengsel is, kun je het kook- of smeltgedrag onderzoeken. Mengsels bestaan uit verschillende stoffen met verschillende smelt- en kookpunten. In een mengsel zitten op microniveau dus meerdere molecuulsoorten door elkaar, waarbij elke soort moleculen een eigen aantrekkingskracht op elkaar uitoefent. Deze verschillende soorten moleculen laten elkaar dus bij verschillende temperaturen los. Op macroniveau betekent dat, dat er in een mengsel dus geen sprake meer kan zijn van een precies smelt- of kookpunt. Wijn is bijvoorbeeld een mengsel van voornamelijk water en alcohol. Als je wijn aan de kook brengt, zie je dat het koken begint bij 80 °C. Daarna loopt de temperatuur van het vloeistofmengsel langzaam op tot 100 °C terwijl de wijn kookt. Een mengsel als wijn heeft dus geen smelt- en kookpunt maar een zogenoemd **smelt-** en **kooktraject.In homogene mengsels zijn uitsluitend losse moleculen aanwezig. Dat is altijd het geval in oplossingen en gasmengsels, waarin je op macroniveau dus nooit afzonderlijke stoffen kunt waarnemen. Deze zijn daarom altijd helder en doorzichtig.Als een stof volledig in een vloeistof oplost, is deze stof op microniveau volledig in losse moleculen uit elkaar gevallen en wordt elk molecuul omgeven door vloeistofmoleculen. Een oplossing is dan ook een homogeen mengsel. Een voorbeeld is suikerwater: de stof suiker is opgelost in het oplosmiddel water. Er zijn op macroniveau geen korreltjes suiker meer te zien. Op microniveau is elk suikermolecuul omgeven door watermoleculen (figuur 4a). Lichtstralen kunnen gemakkelijk langs die deeltjes door het water heen en worden niet verstrooid. Een oplossing is daardoor altijd helder. Een suikeroplossing ziet er hetzelfde uit als zuiver water. Een oplossing kan wel een kleur hebben, bijvoorbeeld als een gekleurde stof is opgelost in water** **Het oplosmiddel kan ook een andere vloeistof zijn dan water. Vettige, hydrofobe stoffen die niet in water oplossen, lossen wel op in benzine. Kettingvet op je handen krijg je goed weg met terpentine of wasbenzine. Met water lukt dit niet. Andere veelgebruikte oplosmiddelen zijn alcohol en acetonEen gasmengsel is altijd een homogeen mengsel, omdat het altijd uit losse moleculen bestaat. Lucht is een bekend voorbeeld van een homogeen gasmengsel, omdat dit op microniveau bestaat uit losse moleculen van de verschillende soorten gassen die in lucht voorkomen. In 100 liter niet-verontreinigde lucht bevinden zich ongeveer 78 liter stikstof, 21 liter zuurstof en verder kleine hoeveelheden van andere gassen. Met de term 'zuivere lucht' wordt dan bedoeld dat in die lucht geen stoffen voorkomen die er 'van nature' niet in thuishoren. In heterogene mengsels komen op microniveau groepjes moleculen van dezelfde soort voor, die je op macroniveau kunt waarnemen. De stoffen zijn niet op molecuulniveau gemengd. Voorbeelden daarvan zijn suspensies, emulsies, rook en nevel.** **Een suspensie is een vloeistof waarin kleine brokjes van een vaste stof zweven. Elk brokje bestaat uit heel veel moleculen. Lichtstralen die op een suspensie vallen, worden door de brokjes vaste stof verstrooid en kunnen niet ongehinderd door de suspensie heen. Een suspensie is daardoor altijd troebel (figuur 5a). Sinaasappelsap en chocolademelk zijn voorbeelden van suspensies.\ Als je een suspensie met rust laat, zakken de vaste deeltjes langzaam naar de bodem. Daarom staat op een fles chocolademelk 'schudden voor gebruik' (figuur 5b). Door te schudden gaan de vaste cacaodeeltjes weer zweven. Hoe kleiner de vaste deeltjes zijn, hoe langer het bezinken duurt.** ***Een modelvoorstelling van een suspensie op microniveau (a). Chocolademelk is een suspensie. Deze is op macroniveau troebel of zelfs ondoorzichtig (b).*** **Een emulsie is een vloeistof waarin druppels van een andere vloeistof zweven. Deze druppels bevatten elk heel veel moleculen (figuur 6a). Als je melk onder een microscoop bekijkt, kun je de kleine vetdruppeltjes goed zien (figuur 6b). Een emulsie is daarom, net als een suspensie, troebel (figuur 6c). Melk is een voorbeeld van een emulsie. Ook melkproducten zoals yoghurt, room en boter zijn emulsies. Ook een gas kan onderdeel van een heterogeen mengsel zijn. Rook die van een verbranding afkomt, is een voorbeeld van een fijne verdeling van een vaste stof (roet) in een gas (lucht) (figuur 7a). In een nevel zweven kleine vloeistofdruppeltjes in een gas. Mist is een voorbeeld van nevel (figuur 7b). Spuitbussen met deodorant of haarlak verspreiden ook een nevel. Je kunt de roetdeeltjes en vloeistofdruppeltjes zien. Dat betekent dat ze elk uit heel veel moleculen bestaan. Een mengsel bestaat uit twee of meer verschillende stoffen. Bij het scheiden van een mengsel haal je deze stoffen uit elkaar. De afzonderlijke stoffen in een mengsel hebben verschillende stofeigenschappen, zoals oplosbaarheid, dichtheid en kookpunt. Deze verschillen kun je gebruiken om een mengsel te scheiden. Een manier waarop je stoffen kunt scheiden, heet een scheidingsmethode.Bij filtreren, of filtratie, gebruik je een filter met gaatjes van een bepaalde grootte. Je kunt er vaste deeltjes mee uit een vloeistof halen. De deeltjes in de vloeistof die groter zijn dan de filtergaatjes blijven achter op het filter en vormen het residu. Deeltjes die kleiner zijn dan de filtergaatjes gaan erdoorheen. Ze komen terecht in het filtraat (figuur 1).** **De gaatjes in het filter zijn weliswaar zó klein dat je ze niet kunt zien, maar ze zijn veel groter dan een molecuul. Een opgeloste stof kun je dan ook niet met behulp van filtratie uit het oplosmiddel halen. In een suspensie zitten brokjes vaste stof die elk uit heel veel moleculen bestaan. Die brokjes zijn zó groot dat ze niet door de gaatjes van het filter heen kunnen. Filtratie is dan ook een goede scheidingsmethode om de vaste stof uit een suspensie te halen. Maar filtratie kan ook worden gebruikt om vaste deeltjes of virussen uit de lucht te filteren met bijvoorbeeld een mondkapje. Bezinken kun je toepassen bij een suspensie of een emulsie. Door de zwaartekracht zakt de stof met de hoogste dichtheid langzaam naar beneden. Bij thee die is gezet met losse theeblaadjes, laat je de blaadjes rustig bezinken. Als de thee sterk genoeg is en de blaadjes helemaal zijn uitgezakt, kun je de thee voorzichtig afschenken. Hiermee wordt bedoeld dat je de thee overschenkt zonder dat de theeblaadjes meekomen.Als dichtheden van de vaste deeltjes en de vloeistof erg dicht bij elkaar liggen, of als de vaste deeltjes heel klein zijn, duurt het bezinken erg lang en kun je beter filtreren of centrifugeren.** **Bij centrifugeren wordt een sneldraaiende beweging uitgevoerd waarbij de stof met de hoogste dichtheid naar buiten wordt geslingerd (figuur 3). Centrifugeren versnelt hierbij het bezinkproces. Centrifugeren wordt toegepast bij suspensies of emulsies. In ziekenhuislaboratoria wordt centrifugatie gebruikt om bloed te scheiden in bloedplasma en rode bloedcellen.** **Centrifugeren wordt vaak gecombineerd met filtratie. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij een wasmachine aan het einde van het wasprogramma. Het water wordt door de gaatjes in de trommel naar buiten geslingerd. Centrifugeren versnelt hierbij het filtratieproces. Bij indampen verhit je een oplossing waarin een vaste stof, bijvoorbeeld keukenzout, is opgelost in water. Door het verschil in kookpunt verdampt het water en blijft het vaste zout achter. Bij practica damp je een zoutoplossing in een indampschaaltje in door te verhitten (figuur 4).** **Een nadeel van deze scheidingsmethode is het hoge energieverbruik. In warme landen zoals Spanje, Portugal en Aruba wordt zeezout gewonnen door indampen met behulp van zonnewarmte. Destilleren, of destillatie, kun je toepassen bij homogene vloeistofmengsels waarbij de verschillende vloeistoffen andere kookpunten hebben, zoals bij een water-alcoholmengsel. In een destillatieopstelling verdampt door verhitting de vloeistof met het laagste kookpunt, in dit geval alcohol, als eerste bij 78 °C. De alcoholdamp wordt opgevangen en afgekoeld, waardoor condensatie optreedt (figuur 5). De opgevangen vloeistof heet het destillaat. De vloeistof die na het destilleren in de kolf achterblijft, in dit geval water, noem je het residu. Hoe groter het verschil in kookpunt, hoe makkelijker en beter de scheiding door destillatie is uit te voeren. Extraheren, of extractie, wordt veel toegepast bij het scheiden van mengsels van vaste stoffen. Het zetten van thee is een voorbeeld van extractie (figuur 6). In de theeblaadjes zitten geur-, kleur- en smaakstoffen die oplossen in het water. Extraheren betekent 'eruit trekken'. Het extractiemiddel (water) trekt als het ware deze stoffen uit de blaadjes. De rest van de blaadjes lost niet op in het water. Extraheren berust op een verschil in oplosbaarheid van de stoffen in een bepaald extractiemiddel. Extractie wordt vaak gecombineerd met filtratie. Zo vormt de papieren buitenkant van het theezakje het filter waar het water met de oploste stoffen wel doorheen kan, maar de theeblaadjes niet.Adsorberen, of adsorptie, is een scheidingsmethode die gebruikmaakt van het verschil in aanhechtingsvermogen, ook wel adhesie genoemd. Deze scheidingsmethode wordt toegepast om een specifieke stof uit een homogeen mengsel te halen. Hierbij maak je gebruik van een adsorptiemiddel, een stof waaraan de te verwijderen stof sterk hecht. Hiervoor wordt vaak actieve kool gebruikt. De koolstofkorreltjes in het adsorptiemiddel actieve kool zitten vol met gaatjes, net als bij een spons, en hebben hierdoor een zeer groot inwendig contactoppervlak. Sommige stoffen hechten zich sterk aan dat oppervlak (figuur 7). Wanneer je een schep actieve kool aan een oplossing toevoegt, ontstaat een suspensie doordat de koolstof zelf niet oplost. Wanneer de te verwijderen opgeloste stof aan het oppervlak is gehecht, kan de actieve kool, samen met de geadsorbeerde stof, door filtratie van de oplossing worden gescheiden.** **Wanneer je last hebt van diarree, kun je norit-tabletten slikken. Hierin zit actieve kool waaraan de ziekteverwekkende stoffen adsorberen. Ook gasvormige geurstoffen kunnen zich sterk hechten aan actieve kool. In een afzuigkap met een koolstoffilter hechten de vrijkomende geurstoffen zich aan de actieve kool. Andere toepassingen van actieve kool zijn gasmaskers en geurvreters.**