You are here: Home » Content » Fases van Materie en die Kinetiese Molekulêre Teorie - Graad 10 [CAPS]
Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.This content is ...Affiliated with (What does "Affiliated with" mean?)This content is either by members of the organizations listed or about topics related to the organizations listed. Click each link to see a list of all content affiliated with the organization.FETChemie Tags10th Afrikaans Content This module is approved and included inLens: Siyavula: Chemie (Gr. 10-12)By: SiyavulaReview Status: Approved
Based on: States of Matter and the Kinetic Molecular Theory - Gr10 [CAPS] by Free High School Science Texts Project InleidingIn hierdie hoofstuk gaan ons meer uitvind oor die fases van materie en ook kyk na die kinetiese molekulêre teorie. Materie kom voor in drie fases: vaste stowwe, vloeistowwe en gasse. Jy het ook dalk al gehoor het van 'n vierde fase, naamlik plasma. Ons sal ook kyk na hoe die kinetiese teorie van materie help om kookpunte, smeltpunte en ander eienskappe van materie te verduidelik.
Fases van materieAlle materie bestaan uit deeltjies. Die proses van diffusie gee vir ons 'n goeie aanduiding hiervan. Diffusie is die beweging van deeltjies vanaf 'n hoë konsentrasie na 'n lae konsentrasie. Diffusie kan gesien word as deeltjies wat uitsprei sodat die deeltjies eweredig oor 'n area versprei word. Jy kan diffusie met die oog sien as jy voedselkleursel in water laat drup. Die kleur versprei stadig deur die water soos die kleurselmolekules diffusie in die water ondergaan.
Diffusie is die resultaat van die konstante beweging van deeltjies. In paragraaf 5 sal ons meer verduidelik oor die temperatuur-afhangklike beweging van deeltjies.
In 1828 het Robert Brown opgemerk dat stuifmeel in water op 'n vinnige, onreëlmatige manier beweeg. Hierdie tipe beweging staan vandag bekend as Brown-beweging. Brown-beweging is die diffusie van baie deeltjies.
Materie kom voor in een van drie fases naamlik as vaste stof, vloeistof of gas. Materie kan tussen hierdie fases beweeg deurdat hitte begevoeg of verwyder word. Dit staan bekend as 'n verandering in fase. As iets (bv. water) verhit word, gaan dit vanaf 'n vaste stof na 'n vloeistof na 'n gas. As iets afgekoel word, gaan dit van 'n gas na 'n vloeistof na 'n vaste stof.
Die terme vir die veranderings in fase wat jy moet ken is:
Smelt: Smelt word gebruik wanneer daar vanaf vaste stof na vloeistof gegaan word. Boiling: Kook (or verdamp) word gebruik wanneer daar van 'n vloeistof na 'n gas gegaan word. Vries: Vries word gebruik wanneer daar van 'n vloeistof na 'n vaste stof gegaan word. Kondensasie: Kondensasie word gebruik wanneer daar van 'n gas na 'n vloeistof gegaan word. Sublimasie: Sommige stowe (bv. koolstofdioksied) kan direk van 'n vaste stof na 'n gas gaan deur 'n proses wat sublimasie genoem word. 'n Vaste stof het 'n vasgestelde vorm en volume. 'n Vloeistof neem die vorm van die houer waarin dit geplaas word aan. 'n Gas vul die hele houer waarin dit geplaas word. Kyk by paragraaf 5 vir meer inligting oor veranderinge in fase.
Intramolekulêre en intermolekulêre kragteWanneer atome verbind om molekules te vorm, word hulle bymekaargehou deur chemiese bindings. Die tipe binding en die bindingsterkte word bepaal deur die atome wat by die binding betrokke is. Hierdie bindings word intramolekulêre kragte genoem, aangesien hulle bindingskragte binne-in 'n molekuul is ('intra' beteken 'binne-in'). Ons noem hierdie intramolekulêre kragte gewoonlik chemiese bindings.Definition 1: Intramolekulêre krag Die krag tussen twee atome in 'n molekuul wat die atome bymekaar hou.
Hieronder word voorbeelde gewys van verskillende tipes chemiese bindings wat tussen atome in 'n molekuul kan bestaan. Ons sal in meer detail hierna kyk in die hoostuk oor Chemiese Binding.Kovalente binding
Kovalente bindings kom voor tussen nie-metaal atome. Daar is bv. kovalente bindings tussen die koolstof- en suurstofatome in 'n molekuul koolstofdioksied.
Ioniese bindings kom voor tussen nie-metaal en metaalatome. Daar is bv. ioniese bindings tussen die natrium- en die chlooratome in 'n molekuul natriumchloried.
Metaalbindings bind metaalatome aan mekaar. Daar is bv. metaalbindings tussen die koperatome in 'n stuk kopermetaal.
Intermolekulêre kragte is bindings wat molekules bymekaar hou. 'n Glas water bevat bv. baie watermolekules. Hierdie molekules word deur intermolekulêre kragte bymekaar gehou. Die grootte van die intermolekulêre kragte is belangrik aangesien dit eienskappe soos smeltpunt en kookpunt beïnvloed. Die smeltpunt en kookpunt sal bv. hoër word soos die intermolekulêre kragte groter word. Die grootte van die intermolekulêre kragte word meer soos die molekule groter word.Definition 2: Intermolekulêre krag
Die krag tussen molekules wat hulle bymekaar hou. Die volgende diagram sal jou help om die verskil tussen intramolekulêre en intermolekulêre kragte te verstaan.Figuur 1: Two voorstellings van intermolekulêre en intramolekulêre kragte: ruimtevullende model en struktuurformule.
Dit behoort nou duidelik te wees dat daar twee tipes kragte is wat bindings tussen materie vorm. In water se geval is daar in elke watermolekuul die intramolekulêre kragte wat die twee waterstofatome aan die suurstofatome bind (voorgestel deur soliede lyne in die bostaande diagram). Daar is ook intermolekulêre kragte tussen elkeen van die watermolekules. Hierdie intermolekulêre kragte verbind die waterstofatoom van een molekule aan die suurstofatoom van 'n ander molekuul (voorgestel deur die stippellyn in die bostaande diagram). Hierdie kragte is, soos alreeds genoem, baie belangrik aangesien hulle van die eienskappe van materie soos kookpunt, smeltpunt en ander eienskappe beïnvloed.Intramolekulêre en intermolekulêre kragte As ons na ammoniakgas kyk as 'n voorbeeld...
Verduidelik wat deur 'n intramolekulêre krag of chemiese binding bedoel word.
Verduidelik wat deur 'n intermolekulêre krag bedoel word.
Teken 'n diagram wat drie molekules koolstofdioksied bevat. Wys op die diagram waar die intramolekulêre en intermolekulêre kragte voorkom.
Hoekom is dit belangrik om die tipes kragte tussen atome en molekules voorkom te verstaan? Probeer aan 'n paar praktiese voorbeelde dink.
Die Kinetiese Teorie van MaterieDie kinetiese teorie van materie help om te verduidelik hoekom materie in verskillende fases (d.w.s. vaste stowwe, vloeistowwe en gasse) voorkom, en hoe materie van een fase na 'n ander kan verander. Die kinetiese teorie van materie kan ons ook help om ander eienskappe van materie te verstaan. Dit is belangrik om te besef dat wat hier beskryf word slegs 'n teorie is. Dit kan nie sonder twyfel bewys word nie, maar die feit dat die teorie ons help om waarnemings in faseverandering te verduidelik, beteken dat dit waarskynlik meer as slegs 'n teorie is.
Die kinetiese teorie van materie sê onder andere:
Materie bestaan uit deeltjies wat heeltyd beweeg.
Alle deeltjies het energie, maar die hoeveelheid energie hang daarvan af of die stof 'n vaste stof, 'n vloeistof of 'n gas is. Die deeltjies in 'n vaste stof het die minste energie en gasdeeltjies het die meeste energie.
Die temperatuur van 'n stof word bepaal deur die gemiddelde kinetiese energie van die deeltjies.
Die deeltjies kan 'n faseverandering ondergaan as die energie van die deeltjies verander word.
Daar is spasies tussen die deeltjies van materie.
Daar is aantrekkende kragte tussen die deeltjies, en hierdie kragte word groter soos die deeltjies nader aanmekaar beweeg. Hierdie aantrekkende kragte kan óf intramolekulêre kragte (as die deeltjies atome is) óf intermolekulêre kragte (as die deeltjies molekules is) wees. Wanneer die deeltjies baie naby aan mekaar kom, begin afstotende kragte op die deeltjies inwerk.
tabel 1 som die eienskappe van die deeltjies in die verskillende fases van materie op.Tabel 1: Tabel wat die eienskappe van fases van materie opsom
Eienskap van materie
Atome of molekules
Energie en beweging van deeltjies
Lae energie - deeltjies vibreer rondom 'n vaste punt
Deeltjies het minder energie as in die gasfase
Deeltjies het baie energie en beweeg heeltyd
Spasies tussen deeltjies
Baie min spasie tussen deeltjies
Kleiner spasies as in gasse maarSmaller spaces than in gases, but groter spasies as in vaste stowwe
Groot spasies as gevolg van baie energie
Antrekkende kragte tussen deeltjies
Baie groot kragte. Vaste stowwe het 'n vaste volume
Groter kragte as in die gasfase. Vloeistowwe kan geskink word
Swak kragte as gevolg van die groot afstand tussen deeltjies
Veranderinge in fase
Vaste stowwe word vloeistowwe as die temperatuur verhoog word. Sommige vaste stowwe word gasse as die temperatuur verhoog word.
Vloeistowwe word gasse as die temperatuur verhoog word. Vloeistowwe word vaste stowwe as die temperatuur verlaag word.
Gasse word vloeistowwe as die temperatuur verlaag word. Sommige gasse word vaste stowwe as die temperatuur verlaag word.
Die volgende voorlegging is 'n kort opsomming van die fases van materie. Probeer om die korrekte antwoorde in die spasies in te vul.
Figuur 2Kom ons kyk na die drie fases van water as 'n voorbeeld: ys (vaste stof), water (vloeistof) en waterdamp (gas). In die onderstaande figuur 3 word die molekules in die vaste stof-fase deur enkele sfere voorgestel, maar die molekules sal in werklikheid soos die in die vloeistof- en gasfase lyk. Die molekules van 'n vaste stof word partykeer as enkele sfere voorgestel om die klein spasies tussen die deeltjies meer duidelik te maak.Figuur 3: Die drie fases van materieAs ons na water as 'n voorbeeld kyk vind ons dat die watermolekules in die vaste stof-fase baie min energie het en nie van mekaar af kan wegbeweeg nie. Die molekules word naby mekaar gehou in 'n herhalende patroon wat 'n kristalrooster genoem word. As die ys verhit word, word die energie van die molekules meer. Dit beteken dat van die watermolekules die intermolekulêre kragte wat hulle bymekaar hou kan oorkom, en die molekules beweeg verder van mekaar af om water in vloeistoffase te vorm. Water kan dus vloei omdat die molekules meer vryheid het om te beweeg as toe hulle in die kristalrooster was. As die molekules verder verhit word, sal die water 'n faseverandering na waterdamp, die gasfase, ondergaan. Gasdeeltjies het baie energie en beweeg maklik ver van mekaar. Dit is hoekom dit moeilik is om 'n gas in 'n spesifieke ruimte vas te vang! Die aantrekkende kragte tussen die deeltjies is baie swak. figuur 4 wys die faseveranderinge wat materie kan ondergaan, en die name vir elk van hierdie veranderinge.Figuur 4: Veranderinge in fase
Die Eienskappe van MaterieKom ons kyk nou of dit wat ons oor chemiese bindings, intermolekulêre kragte en die kinetiese teorie van materie geleer het ons kan help om 'n paar makroskopiese eienskappe van materie te verstaan.
Definition 3: Smeltpunt Die temperatuur waar 'n vaste stof se fase verander sodat dit 'n vloeistof word. Die proses word 'smelt' genoem en die teenoorgestelde proses (faseverandering van vloeistof na vaste stof) word vries genoem. Vir 'n vaste stof om te smelt, moet die energie van die deeltjies soveel meer word dat die bindings wat die deeltjies bymekaar hou, oorkom kan word. Dit maak dus sin dat 'n vaste stof waar die deeltjies met sterk bindings bymekaar gehou word 'n hoër smeltpunt sal hê as een waar die bindings swak is, omdat meer energie (hitte) nodig is om die bindings te breek. In die voorbeelde waaraan ons gekyk het, het metale, ioniese vaste stowwe en sommige atomiese kristalroosters (bv. diamante) hoë smeltpunte, terwyl smeltpunte vir molekulêre vaste stowwe en ander atomiese kristalroosters (bv. grafiet) baie laer is. Die intermolekulêre kragte tussen molekulêre vaste stowwe is oor die algemeen swakker as die tussen ioniese vaste stowwe en metale.
Definition 4: Kookpunt Die temperatuur waar 'n vloeistof 'n faseverandering ondergaan om 'n gas te word. Die proses word verdamping genoem en die teenoorgestelde proses is kondensasie. As die temperatuur van 'n vloeistof verhoog, verhoog die gemiddelde kinetiese energie van die deeltjies in die vloeistof ook, en die bindingskragte wat die deeltjies in die vloeistof hou kan oorkom word. Wanneer die kookpunt bereik word, vind verdamping plaas, en van die deeltjies in die vloeistof gaan in die gasfase in. Die energie van die deeltjies is dus so groot dat hulle nie meer in die vloeistoffase gehou kan word nie. Vloeistowwe met sterkter bindings tussen deeltjies het 'n hoër kookpunt, aangesien meer energie nodig is om die bindings tussen die deeltjies te breek. Metale en ioniese verbindings het oor die algemeen hoë kookpunte terwyl die kookpunte van die meeste molekulêre vloeistowwe laer is.
Die data in tabel 2 hieronder sal jou help om van die konsepte wat hierbo verduidelik is te verstaan. Nie al die stowwe in die tabel is vaste stowwe by kamertemperatuur nie. Ons gaan eers op die kookpunte van elkeen van die stowwe fokus. Wat let jy op?
Tabel 2: Die smeltpunte en kookpunte van 'n aantal stowweStofSmeltpunt (0
Jy sal sien dat verbindings soos etanol, wat relatief lae intermolekulêre kragte bevat, die laagste kookpunt het. Stowwe met sterkter intermolekulêre kragte soos natriumchloried en kwik moet baie meer verhit word voordat die bindings wat die deeltjies bymekaarhou oorkom kan word en die kookpunt bereik word. In die onderstaande afdeling is daar 'n oefening oor kookpunte. Digtheid en viskositeitDefinition 5: DigtheidDigtheid is die massa van 'n stof per eenheid volume. Die digtheid van 'n vaste stof is oor die algemeen hoër as die van 'n vloeistof, aangesien die deeltjies baie nader aan mekaar gehou word. Daar is dus meer deeltjies in 'n bepaalde volume. Ons kan ook sê dat daar 'n groter massa van die stof in 'n bepaalde volume is. Die digtheid neem oor die algemeen toe soos die grootte van die intermolekulêre kragte toeneem. Definition 6: ViskositeitViskositeit is hoeveel weerstand 'n vloeistof bied teen vloei (met ander woorde, hoe maklik dit is om 'n vloeistof van een houer na 'n ander te gooi). Dink byvoorbeeld aan stroop, en hoe stadig dit van een houer na 'n ander vloei. Vergelyk dit met hoe maklik water vloei. Die viskositeit van stroop is dus meer as die van water. Weereens speel die intermolekulêre kragte in die vloeistof 'n rol: groter intermolekulêre kragte lei tot hoër viskositeit.
Dit behoort teen die tyd duidelik te wees dat baie van die makroskopiese eienskappe van materie (m.a.w. die eienskappe wat ons kan sien of kan waarneem) verduidelik kan word deur die mikroskopiese struktuur en die manier waarin die atome en molekules verbind is te verstaan.Oefening: Kragte en kookpunt Die onderstaande tabel gee die molekulêre formule en die kookpunt vir 'n groep organiese verbindings wat die alkane genoem word (jy sal in Graad 12 meer van hierdie verbindings leer). Gebruik die tabel om die vrae te beantwoord.
Tabel 3Organiese verbindingMolekulêre formuleKookpunt (
C8H18C8H18125.52Data van: http://www.wikipedia.comTrek 'n grafiek om die verhouding tussen die hoeveelheid koolstofatome en die kookpunt van die alkane te illustreer, met die aantal koolstofatome op die x-as en die kookpunt op die y-as.
Beskryf wat jy sien uit die grafiek.
Dink aan 'n rede hiervoor.
Hoekom was die 'aantal koolstofatome' gebruik word om die molekulêre gewig van die molekules voor te stel?
Klik hier vir die oplossingOndersoek: Bepaling van die digtheid van vloeistowweDigtheid is 'n baie belangrike eienskap van materie, aangesien dit ons kan help om verskillende stowwe te identifiseer. Die digtheid van stowwe verskil afhangende van die elemente waaruit dit bestaan en die manier hoe die atome aan mekaar gebind is.Die vergelyking vir digtheid is:Digtheid = Massa/VolumeVrae vir bespreking:
Om die digtheid van vloeistowwe en vaste stowwe te bepaal, benodig on ons die stowwe se massas en volumes. Dink in 'n groep oor die volgende vrae:Hoe sal jy die massa van 'n vloeistof bepaal?
Hoe sal jy die volume van 'n onreëlmatige vaste stof bepaal?
Laboratorium massabalans, 10ml10ml, 100ml100ml maatsilinders, gare, gedistilleerde water en twee verskillende ander vloeistowwe.Metode:
Bepaal die digtheid van die gedistilleerde water en die ander twee vloeistowwe soos volg:Bepaal die massa van die10ml10ml maatsilinder en skryf dit neer.
Gooi 'n hoeveelheid gedistileerde water in die silinder.
Bepaal die gekombineerde massa van die maatsilinder en water en skryf dit neer. Skryf die volume van die water in die maatsilinder neer.
Gooi die water uit en droog die silinder goed af.
Herhaal die bostaande stappe vir die ander twee vloeistowwe.
Ondersoek: Die bepaling van digthede van onreëlmatige vaste stowweApparaat:
Gebruik dieselfde materiale en apparaat as wat in die vorige ondersoek gebruik is. Kry ook 'n aantal vaste stowwe wat 'n onreëlmatige vorm het.Metode:
Bepaal die digtheid van die vaste stowwe soos volg:
Bepaal die massa van een van die onreëlmatige vaste stowwe en skryf dit neer.
Bind die gare om die vaste stof.
Gooi bietjie gedistilleerde water in die 100ml100ml maatsilinder en skryf die volume neer.
Plaas die vaste stof versigtig in die water terwyl jy dit aan die gare bly vashou. Die vaste stof moet heeltemal onder die water wees. Skryf die volume van die vaste stof en die water neer. Bepaal die volume van die vaste stof deur die volume van die water by die gekombineerde volume van die water en die vaste stof af te trek.
Herhaal die stappe vir die volgende vaste stof.
Vaste stof 1
Vaste stof 2
OpsommingDie kinetiese teorie van materie is 'n teorie wat die gedrag van materie in verskillende fases probeer verduidelik.
Die kinetiese teorie van materie sê dat alle materie uit deeltjies met 'n sekere hoeveelheid energie bestaan. Die energie gee aan die deeltjies die vermoë om teen verskillende snelhede te beweeg by verskillende temperature. Daar is spasies tussen die deeltjie asook aantrekkende kragte wanneer die deeltjies na aan mekaar kom.
Baie van die makroskopiese eienskappe van materie kan verduidelik word deur chemiese bindings, intermolekulêre kragte en die kinetiese teorie van materie te verstaan.
Die smeltpunt is die temperatuur waarby 'n vaste stof 'n faseverandering ondergaan en 'n vloeistof word. Die teenoorgestelde proses (faseverandering van vloeistof na vaste stof) word vries genoem. Stowwe met sterker chemiese bindings en intermolekulêre kragte sal 'n hoër smeltpunt hê.
Die kookpunt is die temperatuur waarby 'n vloeistof 'n faseverandering ondergaan en 'n gas word. Stowwe met sterker chemiese bindings en intermolekulêre kragte sal 'n hoër kookpunt hê.
Digtheid is 'n manier om die massa van stof per eenheid volume uit te druk.
Viskositeit is 'n manier om 'n vloeistof se weerstand teen vloei uit te druk.
OefeningeGee een word vir elk van die volgende beskrywings.
Die eienskap van 'n vloeistof wat bepaal hoe maklik dit vloei.
Die verandering in fase van 'n vloeistof na 'n gas.
Kies die regte antwoord uit die gegewe lys vir die volgende vraag.
As stof A 'n laer smeltpunt as stof B het, beteken dit dat...
A 'n vloeistof sal wees by kamertemperatuur.
die chemiese bindings in A swakker is as die in B.
die chemiese bindings in A sterkter is as die in B.
B 'n gas sal wees by kamertemperatuur.
Klik hier vir die oplossing Kookpunt is 'n belangrike konsep om te verstaan.
Watter faseverandering vind plaas wanneer 'n vloeistof sy kookpunt bereik?
Wat is die kookpunt van water?
Gebruik die kinetiese teorie van materie en jou kennis van intermolekulêre kragte om te verduidelik hoekom water by hierdie temperatuur 'n faseverandering ondergaan.
Gebruik die onderstaande tabel om die volgende vrae te beantwoord. (Data van http://www.chemicalelements.com)
Tabel 6ElementSmeltpuntKookpunt (0C0C)
swawel112.8444.6In watter fase (vaste stof, vloeistof of gas) sal elk van die elemente by kamertemperatuur voorkom?
Watter een van die elemente het die sterkste kragte tussen sy atome? Gee 'n rede vir jou antwoord.
Watter een van die elemente het die swakste kragte tussen sy atome? Gee 'n rede vir jou antwoord.
This work is licensed by Corli Joubert and Free High School Science Texts Project under a Creative Commons Attribution License (CC-BY 3.0), and is an Open Educational Resource. Last edited by Corli Joubert on May 7, 2011 12:48 pm -0500. Add to a lens