Glas is voor wetenschappers nog altijd één groot mysterie
VideoOp school leren we dat materie zich in drie verschillende fases kan bevinden: gas, vloeibaar en vast. Glas is echter een uitzondering op de regel en past in geen enkele fase. Theoretisch natuurkundige Liesbeth Janssen (TU Eindhoven) legt in haar college bij de Universiteit van Nederland uit wat we tot nu toe over deze mysterieuze stof weten.
Delen per e-mail
Een bekend voorbeeld van een stof die alle drie de fases kent, is water. Op kamertemperatuur is water vloeibaar. Bij een temperatuur boven de honderd graden spreken we over een gas en wanneer water bevriest wordt het ijs en bevindt het zich in de vaste fase.
De verschillende fases van een stof zijn ook zichtbaar op atomair niveau. Atomen zijn de kleinste bouwstenen van het materiaal. Bij gas bevinden de atomen zich ver van elkaar en hebben daarom veel bewegingsruimte ,,In vloeistof zitten de atomen dichter op elkaar dan in gasvorm, maar kunnen evengoed nog vrij makkelijk bewegen. Dat is ook de reden dat een vloeistof makkelijk kan stromen”, legt Liesbeth Janssen uit. In een vaste stof, zitten de atomen zo dicht tegen elkaar dat ze niet meer kunnen bewegen; ze bevinden zich in een zogezegd kristalrooster.
Inzoomen
,,Als je glas vastpakt, merk je direct dat het een hard, vast materiaal is, net als ijs. Echter, als we glas op atomair niveau bekijken en als het ware gaan inzoomen, dan zien we iets heel vreemds.” We verwachten een kristalrooster, net als bij andere vaste stoffen. ,,Maar verrassend genoeg ziet de atomaire structuur van glas er net zo uit als die van een vloeistof.” Dat is dus iets anders dan je zou verwachten volgens de wetten van de natuurkunde.
Kooi-effect
Wat we zien is een vierde fase waarin een materiaal zich kan bevinden, de minder bekende ‘glasfase’. Glas heeft, ondanks zijn vloeistofachtige atomaire structuur een vaste vorm omdat de atomen veel minder beweeglijk zijn dan in een vloeistof. ,,In het glas zitten de atomen over het algemeen ietsjes dichter bij elkaar. Dat blijkt enorme consequenties te hebben voor de bewegingsvrijheid van de atomen.” Het atomaire verschil tussen een vloeistof en glas is er dus wel degelijk, maar is heel subtiel.
In glas zitten atomen in een kooi die is gemaakt van andere atomen, dit wordt ook wel het ‘kooi-effect’ genoemd. Een atoom kan dan alleen bewegen als een ander atoom dat ook doet. ,,Uiteindelijk staat alles dan helemaal stil.” Dit valt, volgens Janssen, te vergelijken met het wurmen van je lichaam door de menigte op een festival. ,,Als naast jouw buurvrouw allemaal mensen staan, en daarnaast ook, dan wordt het moeilijk om weg te komen want iedereen moet zich eerst verplaatsen.” Door dit principe is glas een harde stof.
Aan de hand van het ‘kooi-effect’ kunnen we deels verklaren waardoor een minimaal verschil in de atomaire structuur, de fases van stoffen toch anders kunnen zijn. Hoe het komt dat glas helemaal niet kan stromen, ondanks de vloeistof-achtige structuur van de atomen, is nog altijd een mysterie. Janssen noemt glas dan ook alles behalve glashelder.
*Dit is een wekelijkse bijdrage van de Universiteit van Nederland
Bekijk hieronder meer colleges van de Universiteit van Nederland:
Gratis onbeperkt toegang tot Showbytes? Dat kan!
Log in of maak een account aan en mis niks meer van de sterren.Lees Meer
-
PREMIUM
Zo veranderen jouw arbeidsvoorwaarden in 2021
De coronacrisis heeft ervoor gezorgd dat we meer dan ooit thuiswerken. Dat heeft óók gevolgen voor ons loonstrookje en de secundaire arbeidsvoorwaarden die werkgevers willen bieden. Wat verandert er in 2021? En wat voor invloed heb je daar als werknemer zelf op? -
Video Hoe de NS voor hoofdpijn zorgt bij wiskundigen
Onverwachte storingen bij de NS zorgen soms voor totale chaos op het spoor. Hoe kan het dat een enkele storing zo’n grote invloed heeft op het gehele netwerk? Informaticus Arend Rensink (Universiteit Twente) maakt in zijn onderzoek naar het Nederlandse treinsysteem gebruik van de grafentheorie. Hoe die werkt, legt hij uit in zijn college bij de Universiteit van Nederland*. -
PREMIUM
Koken & eten Met dit slimme bord krijgen kinderen tussen 4 en 8 jaar makkelijker hun groente binnen
Een grote groenteproducent ontwikkelde een slim bord dat kinderen helpt meer broccoli, erwtjes en witlof te eten. In het bord zijn vijf trucjes verwerkt. -
Video Dit is waarom je Nederland wél een demonstratieland mag noemen
Tekenen we tegenwoordig liever een online petitie vanuit onze luie stoel dan dat we met spandoeken de straat opgaan? Volgens Jacquelien van Stekelenburg, professor in sociale veranderingen & conflict aan de Vrije Universiteit Amsterdam, is dit absoluut niet aan de hand. Zij vertelt je in dit college bij de Universiteit van Nederland* hoe de aard van demonstreren is veranderd en waarom de ene demonstratie wel en de ander niet van de grond komt. -
PREMIUM
Video Donorhart mogelijk langer goed met hulp van de ijsvis
Elk jaar sterven er mensen omdat ze een donororgaan niet op tijd krijgen. De oplossing zou wel eens in het bloed van ijsvissen kunnen zitten.
-
2020 is hard op weg het warmste jaar ooit te worden
-
eigen tuin eerst Tijd om de wilgen te knotten: zo doe je dat
Een geknotte boom ziet er prachtig uit. Als de grond niet bevroren is, kun je wilgen nu planten. En kortwieken. Tuingoeroe Romke van de Kaa helpt je op weg. -
PREMIUM
Nederland op weg naar het coronavaccin: dit zijn nu de belangrijkste data
Het Europese Geneesmiddelenbureau EMA velt op 29 december en 12 januari een oordeel over de eerste twee coronavaccins, die van Pfizer en Moderna. Wat gebeurt er daarvóór, en hoe snel kunnen Nederlanders daarna een prik krijgen?