Fasen en faseovergangen met het deeltjesmodel
Stoffen komen voor als vaste stof, vloeistof of gas. Met het moleculaire model leg je uit waarom een stof van fase verandert, en dat is een vaste vraag in het examen.
Alle stoffen bestaan uit atomen of moleculen. In een vaste stof zitten de deeltjes vast op hun plaats en trillen ze alleen. In een vloeistof liggen de deeltjes dicht op elkaar, maar ze kunnen langs elkaar schuiven. In een gas bewegen de deeltjes vrij en liggen ze ver uit elkaar.
Bij een faseovergang verandert de onderlinge ordening van de deeltjes. De temperatuur blijft dan gelijk. Zolang ijs smelt, blijft het op 0 °C. De energie die je toevoert, gaat naar het losmaken van de bindingen tussen de deeltjes. Pas als alles gesmolten is, stijgt de temperatuur weer.
De overgangen hebben elk een eigen naam:
- smelten: vast wordt vloeibaar
- stollen: vloeibaar wordt vast
- verdampen: vloeibaar wordt gas
- condenseren: gas wordt vloeibaar
- sublimeren: vast wordt direct gas
- rijpen: gas wordt direct vast
Bij sublimeren en rijpen wordt de vloeistoffase overgeslagen. Droogijs is een voorbeeld van sublimeren. Rijp op een koud raam ontstaat door rijpen.
Onthoud
Een stof kan als vaste stof, vloeistof of gas voorkomen.
Tijdens een faseovergang blijft de temperatuur gelijk.
In een gas liggen de deeltjes ver uit elkaar en bewegen ze vrij.
Bij sublimeren en rijpen wordt de vloeistoffase overgeslagen.
Met het deeltjesmodel verklaar je waarom een stof van fase verandert.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Bij deze vraag ga je na of de kubus uit puur uranium bestaat. Dat doe je met de dichtheid van de kubus.
- 1
Het volume volgt uit V = l · b · h. Met l = b = h = 5,08 · 10⁻² m is V = (5,08 · 10⁻²)³ = 1,31 · 10⁻⁴ m³.
Veelgemaakte fouten
Veel leerlingen denken dat de temperatuur stijgt tijdens het smelten. Beschrijf liever dat de toegevoerde energie de bindingen tussen de deeltjes verbreekt.
Leerlingen zeggen dat het molecuul smelt of verdampt. Beschrijf liever dat de moleculen hun plaats veranderen, terwijl het molecuul zelf hetzelfde blijft.
Leerlingen zeggen dat deeltjes in een gas warmer of groter zijn. Beschrijf liever dat de deeltjes vrij bewegen en ver uit elkaar liggen.
Snel checken
Tijdens het smelten van ijs blijft de temperatuur gelijk. Welke verklaring past bij het deeltjesmodel?
Waterdamp slaat op een koud raam neer als een laagje rijp, zonder dat er eerst water ontstaat. Welke faseovergang is dit?