Based on: States of Matter and the Kinetic Molecular Theory - Gr10 [CAPS] by Free High School Science Texts Project
In 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.
Alle 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:
Wanneer 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.
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.
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.
Die volgende diagram sal jou help om die verskil tussen intramolekulêre en intermolekulêre kragte te verstaan.
 |
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.
Die 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:
tabel 1 som die eienskappe van die deeltjies in die verskillende fases van materie op.
| Eienskap van materie | Vaste stof | Vloeistof | Gas |
| Deeltjies | Atome of molekules | Atome of molekules | 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.
Kom 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.
 |
As 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.
 |
Kom 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.
| Stof | Smeltpunt ( | Kookpunt ( |
| Etanol ( | - 114,3 | 78,4 |
| Water | 0 | 100 |
| Kwik | -38,83 | 356,73 |
| Natriumchloried | 801 | 1465 |
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.
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.
| Organiese verbinding | Molekulêre formule | Kookpunt ( |
| Metaan | -161.6 | |
| Etaan | - 88.6 | |
| Propaan | -45 | |
| Butaan | -0.5 | |
| Pentaan | 36.1 | |
| Heksaan | 69 | |
| Heptaan | 98.42 | |
| Oktaan | 125.52 |
Digtheid 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/Volume
Vrae 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:
Apparaat:
Laboratorium massabalans,
Metode:
Bepaal die digtheid van die gedistilleerde water en die ander twee vloeistowwe soos volg:
| Vloeistof | Massa (g) | Volume (ml) |
Digtheid ( |
| Gedistilleerde water | |||
| Vloeistof 1 | |||
| Vloeistof 2 |
Apparaat:
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:
| Vaste stof | Massa (g) | Volume (ml) |
Digtheid ( |
| Vaste stof 1 | |||
| Vaste stof 2 |
| Element | Smeltpunt | Kookpunt ( |
| koper | 1083 | 2567 |
| magnesium | 650 | 1107 |
| suurstof | -218.4 | -183 |
| koolstof | 3500 | 4827 |
| helium | -272 | -268.6 |
| swawel | 112.8 | 444.6 |
More about this module: Metadata | Downloads | Version History
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.
