Inhoud Inleiding 3 DEEL 1 MATERIE, ENERGIE EN LEVEN 9 Thema 1 Moleculaire structuur en eigenschappen van stoffen 10 1 Knappe structuren bepalen de eigenschappen van een stof 11 1.1 Koolstof, als basis van organische moleculen 12 1.1.1 Covalente bindingen vormen ketens tussen koolstoffen 13 1.1.2 Verzadigde en onverzadigde ketens 15 1.1.3 Voorstellingswijzen van eenvoudige koolstofketens 16 1.1.4 Koolwaterstoffen en heteroatomen 17 1.1.5 Ketenlengte van koolwaterstoffen 18 1.2 Eigenschappen en toepassingen van kunststoffen 20 1.2.1 Indeling van kunststoffen 21 1.2.2 Veroudering van kunststoffen 23 1.2.3 Gebruik van kunststoffen als isolator 23 1.2.4 De meest voorkomende kunststoffen 24 1.2.5 Ontwikkeling en recyclage (PET) 25 1.2.6 Bioafbreekbare polymeren 26 1.2.7 Geleidende polymeren 27 1.3 Allotropie van zuivere stoffen 29 1.3.1 Allotropen van koolstof: grafiet en diamant 29 1.3.2 Allotropen van ijzer: alfa- en gamma-ijzer 32 1.4 Toevoeging van een vreemd element beïnvloedt de eigenschappen van een zuivere stof 34 2 De ph van een oplossing 36 2.1 De zuurtegraad van dranken 37 2.2 Zuur-base reactie 38 2.2.1 Protonacceptor en protondonor 38 2.2.2 Zuur-base reactie in je directe omgeving 39 2.3 De zuurtegraad van onderhoudsproducten 39 2.3.1 Poetsmiddel met lage zuurtegraad 40 2.3.2 Poetsmiddel met hoge zuurtegraad 40 2.4 Meten van de zuurtegraad 40 2.5 Een drank in de kijker: thee! 41 3 Buffermengsels 44 3.1 Werking van een buffermengsel 45 3.2 Buffermengsels in onze omgeving 46 3.2.1 Bodem 46 3.2.2 Biologische processen 47 Thema 2 Stofomzettingen 49 1 Aflopende reacties 50 1.1 Stoichiometrie van aflopende reacties 50 1.1.1 Aflopende reacties: definitie 50 1.1.2 Interpretatie van de aflopende reactie 50 1.2 Volledige en onvolledige verbranding 51 1.3 Verhoudingen in een chemische reactie 54 1.4 CO 2 in de ruimtevaart 54 1.5 Roesten van ijzer 55 2 Evenwichtsreacties 56 2.1 Chemisch evenwicht in een gesloten fles spuitwater 56 2.2 Evolutie van het chemisch evenwicht ten gevolge van een verstoring 57 2.2.1 Invloed van temperatuurwijzigingen op het chemisch evenwicht 57 2.2.2 Invloed van een concentratiewijziging op het chemisch evenwicht 59 4
2.2.3 Het principe van Le Châtelier - van t Hoff 61 3 Chemische reactiesnelheid 63 3.1 Botsingstheorie 63 3.1.1 Belang van de botsingsenergie 63 3.1.2 Belang van de botsingsrichting 63 3.2 Factoren die de reactiesnelheid beïnvloeden 64 3.2.2 Invloed van de verdelingsgraad 65 3.2.3 Invloed van de concentratie 66 3.2.4 Invloed van de katalysator 66 4 Organische reactiemechanismen 68 4.1 Geur- en smaakstoffen 68 4.1.1 Opbouw van een ester 68 4.2 Synthese van kunststoffen 69 4.2.1 Additiepolymerisatie 69 4.2.2 Condensatie-polymerisatie 70 4.2.3 Polyadditie 71 4.2.4 Tailor-made polymeren 72 4.3 Verbrandingsreactie van koolwaterstoffen 75 Thema 3 Materie en leven 78 1 Biologische cellen 79 1.1 De cel als kleinste bouwsteentje 79 1.2 Elektronenmicroscopische structuur van de cel 81 2 Prokaryote en eukaryote cellen 82 3 Bouw van de cel 83 3.1 Celplasma 83 3.2 Celwand 84 3.3 Celorganellen en hun functies 84 3.3.1 Kern 84 3.3.2 Ribosoom 84 3.3.3 Plastiden 84 3.3.5 Endoplasmatisch reticulum (ER) 85 3.3.6 Golgi-apparaat 85 3.3.7 Lysosoom 86 3.3.8 Vacuole 86 3.3.9 Microtubuli 87 3.3.10 Centriolen 87 3.4 Celmembraan 87 4 Belangrijke stoffen voor het metabolisme 91 4.1 Sachariden 91 4.1.1 Functie van sachariden 91 4.1.2 Structuur en vorming van sachariden 91 4.2 Lipiden 97 4.2.1 Functie van lipiden 97 4.2.2 Structuur en vorming van lipiden 97 4.2.3 Oplosbaarheid van vetten 99 4.2.4 Bijzondere lipiden 104 4.3 Proteïnen 108 4.3.1 Functie van proteïnen 108 4.3.2 Structuur en vorming van proteïnen 108 4.3.3 Bijzondere proteïnen 110 4.4 Water 114 4.4.1 Molecuulstructuur van water 114 4.5 Mineralen 116 5 Stof- en energieomzettingen in organismen 118 5.1 Fotosynthese 118 5
5.1.1 Fotosyntheseproces 119 5.1.2 Vorming van zetmeel als reservestof 120 5.2 Spijsvertering 122 5.2.1 Bouw van spijsverteringsstelsel 122 5.2.2 Taak van spijsverteringsstelsel 122 5.2.3 Rol van enzymen bij de spijsvertering 123 5.2.4 Vertering en verwerking van sachariden 127 5.2.5 Vertering en verwerking van lipiden 128 5.2.6 Vertering en verwerking van proteïnen 130 5.3 Rol van lysosomen bij celvertering 132 5.4 Aerobe en anaerobe omzettingen 134 5.4.1 Celademhaling 134 5.5 Chemo-synthetiserende bacteriën 138 5.5.1 Autotrofe bacteriën en organismen 138 5.5.2 Heterotrofe bacteriën 139 DEEL 2 ENERGIE 141 Thema 1 Elektriciteit 142 1 Elektrische lading 143 2 Elektrische stroom en spanning 145 2.1 Elektrische spanning 145 2.1.1 Het watermodel 145 2.1.2 Het elektrisch model 146 2.2 Elektrische stroom en elektrische stroomsterkte 147 2.3 Spanningsbron 147 2.4 Conventionele stroomzin 149 3 Weerstandswaarde 151 3.1 De Wet van Ohm 151 3.2 Meten van de weerstandswaarde met een multimeter 153 4 Verschillende uitvoeringsvormen van weerstanden 153 4.1 Weerstanden als componenten om de stroom te regelen 153 4.1.1 De serieschakeling 154 4.1.2 De parallelschakeling 155 4.2 Sensoren, gevoelig door verandering van weerstandswaarde 156 4.3 Weerstanden en warmte 157 4.3.1 Smeltzekeringen 157 4.3.2 Verwarmingselementen 157 5 Energie van elektrische stroom 158 5.1 Energieomzetting in een elektrisch toestel 158 5.2 Formulering van de wet van Joule 158 5.2.1 Elektrische energie en warmte 158 5.2.2 Grootte van de energie die wordt omgezet 159 6 Vermogen van elektrische stroom 159 6.1 Vermogen 159 6.2 Elektrische energie en vermogen in het huishouden 160 6.3 Wat is 1 kwh? 161 6.4 Hoe ga je veilig om met elektriciteit? 165 7 De galvanische cel 168 7.1 De reductorsterkte van metalen 169 7.2 Rangschikking van de metalen volgens hun reductorsterkte 171 7.3 De galvanische cel 173 7.4 Het galvanische element van Volta 174 7.5 De niet-oplaadbare batterij (Leclanché element) 174 7.6 De oplaadbare batterijen of accu s 175 7.6.1 De loodzuur accu 175 6
7.6.2 De nikkelcadmium batterij 176 7.6.3 De lithium-ion batterij 176 7.7 Schakelen van batterijen 178 7.8 Batterijen als energiehouders 179 Thema 2 Elektromagnetisme 181 1 Permanente magneten 182 1.1 Inleiding 182 1.2 Permanente magneten 182 2 Elektromagneten 184 3 Magnetisch veld 185 3.1 Magnetisch veld bij permanente magneten 185 3.2 Magnetisch veld bij elektromagneten 186 4 Magnetische inductie 188 5 Magnetische krachtwerking, de lorentzkracht 190 6 Elektromagnetische inductie 195 7 Toepassingen 197 7.1 De fietscomputer 197 7.2 De metaaldetector 198 7.3 De wisselspanningsgenerator 198 7.4 De transformator 199 Thema 3 Elektromagnetische straling 203 1 Basisbegrippen van trillingen en golven 204 2 Ontstaan van elektromagnetische golven 205 2.1 Elektromagnetische golven van trillende elektronen 205 2.2 Elektromagnetische golven uitgezonden door een atoom 206 3 Het elektromagnetisch spectrum 207 3.1 Radio- en tv-golven 208 3.2 Microgolven 209 3.3 Infrarood of warmtestraling 209 3.4 (Zichtbaar) licht 210 3.5 Ultraviolet 210 3.6 X-stralen of röntgenstralen 212 3.7 Gammastralen 212 4 Licht en materie 212 4.1 Kleur 212 4.2 Fluorescentie 214 Thema 4 Radioactieve straling 217 1 De atoomkern 218 1.1 Isotopen 218 1.2 Stabiliteit van een atoomkern 219 1.3 Massadefect 220 1.4 Verband tussen massa en energie volgens Einstein 221 1.5 Bindingsenergie 221 2 Natuurlijke radioactiviteit 223 2.1 Ontstaan geschiedenis 223 2.2 Natuurlijke radioactiviteit 223 2.3 Soorten straling 224 3 Opsporen van radioactieve straling 228 3.1 Meten van de hoeveelheid en soort straling 228 3.2 Opsporen van straling 229 4 Radioactiviteit 230 4.1 Vervalwet, halveringstijd 230 5 Invloed van de radioactiviteit op levende wezens 233 5.1 Activiteit, geabsorbeerde dosis, dosisequivalent 233 7
8 5.1.1 Activiteit 233 5.1.2 Geabsorbeerde dosis 234 5.1.3 Dosisequivalent 234 5.2 Radioactiviteit in de menselijke omgeving 236 5.2.1 Gevaren van radioactieve straling 236 5.2.2 Gevaren van radioactieve besmetting 239 6 Kunstmatige radioactiviteit: kernsplitsing - kernfusie 240 6.1 Kernsplitsing 240 6.1.1 Kerncentrale 241 6.1.2 Wat is een atoombom? 242 6.2 Kernfusie 244 6.3 Kernafval 245 7 Toepassingen van radioactiviteit 246 7.1 Geneeskunde 246 7.1.1 Kankerbestrijding met radiotherapie 246 7.1.2 Opsporen van ziektes met radioactieve stoffen (tracers) 246 7.1.3 Medische beeldvorming 246 7.2 Ouderdomsbepaling met de C14-methode 247