Veiligheidsglas

Opgave 3 (vraag 12 t/m 21) uit eindexamen Scheikunde VWO 2025 tijdvak 1

Bij elke vraag: uitleg stap voor stap, het antwoordmodel en feedback van de AI-docent.

Vraag 12

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B4] Bindingen, structuren en eigenschappen [Polaris] H15: Macrostructuren

Gelaagd veiligheidsglas is een composiet, die is opgebouwd uit twee of meer lagen glas, met daartussen steeds een laag van een kunststof. Dit soort veiligheidsglas wordt gebruikt in auto's en als kogelwerend glas. De kunststof is vervormbaar, waardoor veiligheidsglas beter bestand is tegen breuk en er geen stukken glas loslaten als een glaslaag toch breekt. De glaslagen zorgen voor krasbestendigheid en vormvastheid.

De meest gebruikte kunststof voor gelaagd glas is het willekeurig (random) copolymeer PVA-PVB. In figuur 1 is de structuurformule gegeven van de twee monomeer-eenheden in de keten van PVA-PVB. Hierbij staat VA voor vinylalcohol en VB voor vinylbutyral.

[Afbeelding: opgave-3-fig-1.png]

PVA-PVB wordt geproduceerd door PVA in een waterige oplossing te laten reageren met butanal. Hierbij reageren steeds twee OH-groepen van naast elkaar gelegen VA-eenheden met één molecuul butanal. Bij deze reactie wordt een willekeurig (random) copolymeer gevormd en ontstaat nog één andere stof. Op de uitwerkbijlage is deze omzetting onvolledig weergegeven.

Maak de vergelijking op de uitwerkbijlage compleet. Gebruik hierbij de structuurformule van butanal.

Figuur 1 bij vraag 12 van opgave Veiligheidsglas (Scheikunde VWO 2025)

⚠️ Uitwerkbijlage vereist

Uitwerkbijlage bij vraag 12 van opgave Veiligheidsglas

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 12

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 14

[C] Chemische processen en behoudswetten [C4] Reactiekinetiek [Polaris] H6: Reactiekinetiek

De reactie tussen PVA en butanal vindt plaats in een batch-reactor bij een constante temperatuur. Op de uitwerkbijlage is een mogelijk verloop van de reactiesnelheid tegen de tijd weergegeven. De reactiesnelheid is hier gedefinieerd als de hoeveelheid butanal per liter mengsel die per seconde reageert. Op $t_{0}$ bevindt zich in de reactor een oplossing van PVA en butanal in water. Naarmate de reactie vordert, stijgt het percentage VB-eenheden. Vanaf $t_{1}$ begint zich een suspensie te vormen van het gevormde PVA-PVB. De vorming van de suspensie heeft invloed op de reactiesnelheid. Hierdoor is het verloop van de reactiesnelheid niet zoals dat in de grafiek is weergegeven.

Voer op de uitwerkbijlage de volgende opdrachten uit:

Geef met behulp van het botsende-deeltjesmodel een verklaring voor de daling van de reactiesnelheid in het gedeelte $t_{0} - t_{1}$ .
Schets hoe de grafiek na $t_{1}$ mogelijk wel verder loopt.
Geef een verklaring voor het geschetste verloop van de reactiesnelheid na $t_{1}$ .

⚠️ Uitwerkbijlage vereist

Uitwerkbijlage bij vraag 14 van opgave Veiligheidsglas

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 14

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 15

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B4] Bindingen, structuren en eigenschappen [Polaris] H15: Macrostructuren

Voor de toepassing in gelaagd glas moet de reactie worden gestopt voordat alle OH-groepen met butanal hebben gereageerd. Voor gebruik in autoruiten wordt PVA-PVB-78 gebruikt. Dit copolymeer bestaat voor 78 massa-% uit VB-eenheden. De molaire massa van een eenheid VA is $44,1\ \text{g mol}^{-1}$ .

Bereken hoeveel procent van het oorspronkelijke aantal VA-eenheden in PVA-PVB-78 over is. Gebruik figuur 1.

Figuur 1 bij vraag 15 van opgave Veiligheidsglas (Scheikunde VWO 2025)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 15

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 16

[D] Ontwikkelen van chemische kennis [D1] Chemische vakmethodes [Polaris] H11: Industriële chemie

Met een titratie kan het percentage overgebleven OH-groepen worden bepaald. Op deze wijze kan worden gecontroleerd of het geproduceerde materiaal voldoet aan de specificaties. Hieronder is deze bepaling beschreven:

Een monster PVA-PVB wordt in een organisch oplosmiddel opgelost. Daarna wordt een reagens toegevoegd dat in een aflopende reactie alle overgebleven OH-groepen omzet. Per mol OH-groepen wordt hierbij 1 mol ethaanzuur gevormd.
Na de reactie wordt water toegevoegd. Ethaanzuur en het oplosmiddel lossen op in water, de omgezette PVA-PVB lost niet op. De gevormde oplossing wordt afgescheiden van de overige stoffen.
De oplossing die ethaanzuur bevat, wordt vervolgens getitreerd met een KOH-oplossing met fenolftaleïen als indicator.

Voor een monster van 2,200 g PVA-PVB was 16,00 mL KOH-oplossing met een molariteit van 0,650 M nodig om alle ethaanzuur volledig om te zetten.

Geef de naam van de twee scheidingsmethoden die in stap 2 van deze bepaling worden toegepast.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 16

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 17

[C] Chemische processen en behoudswetten [C1] Chemische processen [Polaris] H15: Macrostructuren

Geef de vergelijking van de reactie die tijdens de titratie verloopt. Gebruik structuurformules voor de koolstofverbindingen.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 17

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 18

[C] Chemische processen en behoudswetten [C2] Chemisch rekenen [Polaris] H2: Rekenen en meten

Bij het omslagpunt van de indicator is alle ethaanzuur omgezet.

Bereken het massapercentage PVB in het onderzochte monster. Geef je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 18

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 19

[B] Stoffen en materialen in de chemie[B2] Eigenschappen en modellen[Polaris] H15: Macrostructuren

De batch-productie van PVA-PVB levert korrels op. Deze korrels worden verwarmd en gewalst tot een vervormbare folie. Bij een temperatuur van $70^{\circ}\text{C}$ wordt de folie vervolgens tussen de glaslagen aangebracht. Hierbij wordt geen lijm gebruikt omdat de folie vanzelf hecht. Wanneer de temperatuur tijdens het aanbrengen lager is dan $70^{\circ}\text{C}$ , is na het afkoelen de hechting tussen het glasoppervlak en PVA-PVB minder sterk. Dit is te verklaren aan de hand van de eigenschappen van PVA-PVB bij verschillende temperaturen.

Leg uit dat het PVA-PVB slechter hecht aan het glasoppervlak bij een lagere temperatuur tijdens het aanbrengen.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 19

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 20

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B3] Bindingen en eigenschappen [Polaris] H15: Macrostructuren

Van PVA-PVB bestaan vele varianten. Bij veel soorten wordt voor de verwerking nog een weekmaker toegevoegd. In de tabel zijn enkele gegevens over drie soorten PVA-PVB opgenomen.

	massapercentage PVB in PVA-PVB (%)	toegevoegde massa weekmaker per 100 g PVA-PVB (g)
materiaal I	78	25
materiaal II	60	25
materiaal III	78	17

In figuur 2 zijn enkele atomen uit de bovenste lagen van het glasoppervlak op microniveau weergegeven.

[Afbeelding: opgave-3-fig-3.png]

Leg uit of materiaal II beter of slechter hecht aan glas dan materiaal I. Gebruik hierbij begrippen op microniveau en geef aan welke interactie(s) hierbij een rol speelt (spelen).

Figuur 1 bij vraag 20 van opgave Veiligheidsglas (Scheikunde VWO 2025)

Figuur 2 bij vraag 20 van opgave Veiligheidsglas (Scheikunde VWO 2025)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 20

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 21

[B] Stoffen en materialen in de chemie [B4] Bindingen, structuren en eigenschappen [Polaris] H15: Macrostructuren

Leg uit of materiaal I makkelijker of moeilijker vervormbaar is dan materiaal III. Gebruik hierbij begrippen op microniveau en geef aan welke interactie(s) hierbij een rol speelt (spelen).

Figuur 1 bij vraag 21 van opgave Veiligheidsglas (Scheikunde VWO 2025)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 21

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Uitleg en antwoorden

Vraag 12

3 punten

maximumscore 3

voor de pijl de structuurformule van butanal [1]
voor de pijl de index 3 [1]
$H_{2}O$ na de pijl en dezelfde waarde voor de coëfficiënten van de ontbrekende stof voor de pijl en van $H_{2}O$ [1]

Antwoordmodel vraag 12 Veiligheidsglas, figuur 1

Uitleg bij vraag 12

Vraag 13

2 punten

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is: Bij een blok-copolymeer zijn steeds reeksen van dezelfde monomeren aanwezig in de keten. Dat zal hier niet gebeuren omdat het butanal op willekeurige posities van het PVA zal reageren / omdat het onwaarschijnlijk is dat delen van het PVA wel reageren met butanal en andere delen niet / omdat het onwaarschijnlijk is dat er spontaan een reeks VB-eenheden zal ontstaan (afgewisseld met VA-eenheden).

inzicht dat bij een blok-copolymeer steeds aaneengesloten reeksen VA- en VB-eenheden in de keten voorkomen, en bij een willekeurig (random) copolymeer niet (eventueel impliciet) [1]
inzicht dat butanal op willekeurige posities aan PVA zal reageren, waardoor geen blokken PVA en PVB zullen ontstaan [1]

Uitleg bij vraag 13

Vraag 14

3 punten

maximumscore 3

Een voorbeeld van een juist antwoord is: Tussen $t_{0}$ en $t_{1}$ daalt de reactiesnelheid omdat de concentratie butanal daalt / omdat de concentratie OH-groepen daalt / omdat de concentratie beginstoffen daalt. Hierdoor kunnen er (per seconde) minder botsingen optreden tussen de deeltjes.

Voorbeelden van een verklaring voor het geschetste verloop van de reactiesnelheid na $t_{1}$ :

Na $t_{1}$ daalt de reactiesnelheid sterker, omdat door de vorming van het vaste polymeer de concentratie van de OH-groepen / PVA-eenheden / polymeerketens sterker daalt.
Na $t_{1}$ daalt de reactiesnelheid sterker, omdat het polymeer nu deels niet meer is opgelost, waardoor de verdelingsgraad lager is.
tussen $t_{0}$ en $t_{1}$ daalt de concentratie van de beginstoffen, waardoor er (per seconde) minder botsingen optreden tussen de deeltjes [1]
de getekende curve ligt lager dan de gestippelde lijn, eventueel eindigend op de x-as [1]
inzicht dat na $t_{1}$ de verdelingsgraad lager is / dat de concentratie OH-groepen / PVA-eenheden / polymeerketens sterker daalt [1]

Antwoordmodel vraag 14 Veiligheidsglas, figuur 1

Uitleg bij vraag 14

Vraag 15

3 punten

maximumscore 3

Een voorbeeld van een juiste berekening is: De molaire massa van een eenheid VB is 142 (g/mol). De chemische hoeveelheid VA- en VB-eenheden per 100 g is: VA: $\frac{10^{2} - 78}{44,1} = 0,499$ (mol) en VB: $\frac{78}{142} = 0,549$ (mol). In de reactie hebben twee VA-eenheden gereageerd per VB-eenheid, dus het percentage is $\frac{0,499}{0,499 + 2 \times 0,549} \times 10^{2} = 31(\%)$ .

de molaire massa van VB [1]
berekening van de chemische hoeveelheid VA- en VB-eenheden, bijvoorbeeld per 100 g polymeer [1]
berekening van het percentage [1]

Uitleg bij vraag 15

Vraag 16

2 punten

maximumscore 2

extraheren [1]
filtreren/bezinken (en afschenken)/centrifugeren (en afschenken) [1]

Uitleg bij vraag 16

Vraag 17

2 punten

maximumscore 2

de structuurformules [1]
voor de pijl $OH^{-}$ en na de pijl $H_{2}O$ en de elementbalans bij uitsluitend de juiste formules voor en na de pijl [1]

Antwoordmodel vraag 17 Veiligheidsglas, figuur 1

Uitleg bij vraag 17

Vraag 18

4 punten

maximumscore 4

Een voorbeeld van een juiste berekening is: Er is $16,00 \cdot 10^{-3} \times 0,650 = 1,040 \cdot 10^{-2}$ (mol) KOH/OH- toegevoegd. De chemische hoeveelheid KOH/OH- komt overeen met de chemische hoeveelheid PVA. De massa PVA is $1,040 \cdot 10^{-2} \times 44,1 = 4,586 \cdot 10^{-1}$ (g). Het massapercentage PVB is $\frac{2,200 - 4,586 \cdot 10^{-1}}{2,200} \times 10^{2} = 79,2(\%)$ .

berekening van de chemische hoeveelheid KOH/OH- die is toegevoegd [1]
omrekening naar de massa PVA [1]
omrekening naar het massapercentage PVB [1]
significantie [1]

Opmerking: Als een onjuist antwoord op vraag 18 het consequente gevolg is van een onjuist antwoord op vraag 17, dit niet aanrekenen.

Opmerking: Het scorepunt voor de significantie ook toekennen aan een berekening waarbij de uitkomst is gegeven in vier significante cijfers.

Uitleg bij vraag 18

Vraag 19

2 punten

maximumscore 2

Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

Bij een lagere temperatuur kan PVA-PVB minder/niet vervormen / kunnen de ketens minder/niet bewegen, en dus minder/niet goed met het gehele glasoppervlak in contact komen / minder/niet goed de oneffenheden van het glasoppervlak opvullen. Als er minder contact(oppervlak) tussen PVA-PVB en glas is, wordt de hechting minder sterk. [1] [1]
Hoe groter het contactoppervlak tussen PVA-PVB en glas, hoe beter de hechting. Bij $70^{\circ}\text{C}$ kan het materiaal vervormen / kunnen de ketens bewegen, en dus met het gehele glasoppervlak in contact komen / de oneffenheden van het glasoppervlak opvullen. Bij lagere temperatuur kan dit niet / minder goed. [1] [1]

Uitleg bij vraag 19

Vraag 20

2 punten

maximumscore 2

Voorbeelden van een juist antwoord zijn:

Moleculen van materiaal II hebben meer VA-eenheden / meer OH-groepen dan moleculen van materiaal I. Moleculen van materiaal II kunnen dus meer/sterkere waterstofbruggen vormen met OH-groepen/deeltjes aan het glasoppervlak, waardoor materiaal II beter hecht.
Moleculen van materiaal I hebben meer VB-eenheden dan moleculen van materiaal II. Bij een groter aandeel VB-eenheden zijn er meer lange zijketens, waardoor de afstand tussen moleculen van materiaal I en de OH-groepen/deeltjes aan het glasoppervlak groter is. Moleculen van materiaal I kunnen dus minder/minder sterke waterstofbruggen vormen met OH-groepen/deeltjes aan het glasoppervlak, waardoor materiaal I minder goed hecht.
inzicht dat moleculen van materiaal II meer OH-groepen hebben / inzicht dat moleculen van materiaal I meer lange zijketens hebben [1]
waterstofbruggen genoemd als kracht die de aanhechting tussen OH-groepen/deeltjes aan het glasoppervlak en moleculen PVA-PVB bepaalt en conclusie dat materiaal II beter hecht [1]

Opmerking: Als glas niet is beschreven op microniveau, dit niet aanrekenen.

Uitleg bij vraag 20

Vraag 21

2 punten

maximumscore 2

Een voorbeeld van een juist antwoord is: De moleculen van een weekmaker zorgen voor een grotere afstand tussen de ketens. Hierdoor wordt de vanderwaalsbinding zwakker / zijn er minder waterstofbruggen / neemt de aantrekkingskracht tussen de ketens af. Als de ketens elkaar minder aantrekken, wordt het materiaal makkelijker vervormbaar. Materiaal I bevat meer moleculen weekmaker dan materiaal III, dus materiaal I is makkelijker vervormbaar.

moleculen van een weekmaker zorgen voor een grotere afstand tussen de ketens waardoor de vanderwaalsbinding zwakker wordt / er minder waterstofbruggen zijn / de aantrekkingskracht tussen de ketens afneemt [1]
inzicht dat materiaal I meer moleculen weekmaker bevat dan materiaal III en consequente conclusie [1]

Uitleg bij vraag 21

Volgende opgave: Dystrofine →