Al in de oudheid ontwikkelden de Grieken (Aristoteles de wijsgeer) een theorie dat alle materie opgebouwd zou zijn uit (vier) elementen: dat zijn
aarde, water, lucht en vuur.
Let wel: toen hadden ze een heel ander begrip van "element" dan nu. Maar toch zagen ook zij toen de materie als samengesteld uit die vier elementen. goed brandbare stof, zoals hout, bevat veel van het element vuur; kijk maar wat er uit komt als je het verbrandt!
Vaste stoffen zullen natuurlijk een groot gehalte hebben aan 'aarde', vloeistoffen bevatten veel van het element 'water', een stof die gaat borrelen bevatte dus veel van het element 'lucht', enz.
Het was de wetenschappelijke manier van denken in de oudheid.
Maar weet jij wel wat vuur is?
Opdracht 10
Is vuur een stof? Leg je antwoord uit.
Nu weten we dat vuur warmte-energie is die ontstaat tijdens een exotherm chemisch proces, dat op één kleine plek geconcentreerd plaats vindt.
Op zich kun je vuur (dus die energie) niet eens zien met je ogen, maar meestal zitten er in dat vuur kleine deeltjes die door de hitte gaan gloeien, vaak met een wat gelige kleur,soms ook blauwig.
Andere stoffen die bij deze energie betrokken zijn (in het vuur worden gehouden) kunnen - als ze niet zelf ook gaan branden - 'aangeslagen' worden: elektronen van die stof verkrijgen tijdelijk extra energie en geven die energie direct daarop weer af, soms in de vorm van zichtbare lichtstraling, zoals blauw, groen, violet, geel, e.d., afhankelijk van het karakter van de aanwezige atomen.
In de negentiende eeuw ontstond in Europa een speciale theorie over vuur. Men voerde een nieuw begrip in: "flogiston".
Flogiston zou dan een zeer vluchtige stof zijn die ontsnapt uit een brandende stof.
Later werd deze theorie verworpen, want via redeneren en praktisch onderzoek kon het bestaan van de flogiston niet bewezen worden.
Opdracht 11
In die proeven hebben ze het gewicht bepaald van stoffen voor en na de verbranding.
De gedane waarnemingen, observaties, bevestigen absoluut niet het bestaan van zoiets als 'flogiston'; integendeel.
Probeer de redenering van dat bewijs te geven.
Antwoord
In een hete vlam kunnen bepaalde atomen / ionen zoveel energie verkrijgen dat de elektronen (soms, maar vaak niet de valentie-elektronen) zoveel meer beweeglijk worden, dat ze niet op hun plek blijven: ze worden "aangeslagen".
Dan verlaten ze (tijdelijk) hun eigen energie-nivo en verwijderen ze zich wat verder van de atoomkern.
Je kunt dan twee situaties krijgen:
- Zo'n elektron (meestal een valentie-elektron) heeft genoeg energie gekregen om zich volledig van het atoom te verwijderen. Er ontstaat dan een ion en we spreken van 'ionizatie' van het atoom. De benodigde energie daarvoor heet "ionisatie-energie". Er zijn tabellen met ionizatie-energieén voor alle atomen.
- Zo'n elektron (hier meestal niet een valentie-elektron) krijgt niet genoeg energie om zich volledig te verwijderen. Het verplaatst zich naar een wat hoger energie-nivo. Het atoom komt dan in een 'aangeslagen' toestand, die niet stabiel is. Een aangeslagen toestand is geen blijvertje, moet weer terug naar de oude stabiele positie. Zodra het elektron weer teruggaat naar zijn oude nivo zendt het atoom energie uit, vaak in de vorm van elektromagnetische straling (dat kan zichtbaar licht zijn). Je ziet dan een kleureffect.
Elke atoomsoort veroorzaakt op die manier zijn eigen lichtspectrum.
| Natrium |
geel |
|
Koper |
groen |
| Kalium |
zwak violet |
|
Tin |
blauw |
| Calcium |
rood |
|
Lood |
zwak blauw |
Opdracht 12
Je brengt met een platina draadje een paar kristalletjes van keukenzout in een hete vlam. Wat kun je waarnemen?
