Logga in Login-hjälp? Gå med?

Grundläggande kemi

Hur är en atom uppbyggd, vilka är beståndsdelarna samt vilka egenskaper har dem?



Bilden föreställer en heliumatom. Denna har två protoner, två neutroner och två elektroner.

Atomen består av en atomkärna och elektroner som kretsar kring atomkärnan.

Atomkärnan innehåller protoner och neutroner. Protonerna är plusladdade och neutronerna är neutrala. Atomens vikt utgörs i princip av atomkärnan. Neutronernas uppgift är att hålla ihop protonerna.

Elektronerna är minusladdade. I en atom är antalet elektroner exakt lika stort som antalet protoner i kärnan.

Om atomkärnan skulle vara lika stor som en puttekula och belägen i mitten på Ullevistadium, skulle elektronerna cirkulera utanför läktarna och vara lika stora som knappnålshuvuden. Det mesta hos atomen är alltså tomrum eller vakuum.

En atom är så liten att den bara kan ses med elektronmikroskop. Med ett elektronmikroskop kan man förstora 500.000 ggr.

Grundämne (atom), jon, molekyl

Alla grundämnen presenteras i det periodiska systemet. Dessa ämnen är bara uppbyggda av en sorts atomer.

Raderna 1-7 kallas perioder. Ämnena i varje period har lika många elektronskal. I första perioden finns väte och helium. Väte har en elektron och helium har två elektroner. Dessa elektroner kretsar kring atomkärnan i samma elektronskal. Period 2 har 2 elektronskal, period 3 har 3 elektronskal etc...

Varje vertikal kolumn 1-18 nedåt kallas grupp. Det finns 18 grupper. Alla ämnen i samma grupp har liknande egenskaper.

Grupp 1 innehåller alkalimetallerna och alla dessa ämnen reagerar våldsamt med vatten varvid de lämnar ifrån sig en elektron och därmed bildar joner med laddningen plus ett.

Grupp 2 kallas alkaliska jordartsmetaller. De vill alla bilda joner med jonladdning 2+. Detta eftersom de gärna donerar två elektroner.

Grupp 17 kallas halogener. Dessa bildar gärna salter med alkalimetallerna (grupp 1). En halogen tar då emot en elektron från en alkalimetall och blir på så sätt minusladdad. Exempel: en natriumatom donerar en elektron till en kloratom. Detta gör att natriumatomen blir jon med laddning plus ett. Kloratomen som tar emot en elektron blir jon med laddning minus ett. Scenariot kan demonstreras då en bit natriummetall läggs i en behållare med klorgas. Klorgasen är livsfarlig att andas in. Likaså är natriummetallen livsfarlig att äta. Då ämnen reagerar bildas som nyss beskrivits natrium och kloridjoner. Tillsamman bildar de saltet natriumklorid (NaCl) som med ett annat namn kallas koksalt. Koksalt är helt ofarligt i begränsad mängd. Koksalt går alltså att äta.

I grupp 18 längst till höger finns ädelgaserna. Dessa vill inte reagera med andra ämnen.


Hur elektroner är ordnade i skal


Atomen ovan föreställer Argon - en ädelgas belägen i periodiska systemet längst till höger.

Elektronerna kretsar i banor runt atomkärnan.

Skalen kallas inifrån och ut för K, L, M och N skalet. Skalens namn är utsatta på bilden.

K skalet kan maximalt innehålla 2 elektroner

L skalet kan maximalt innehålla 8 elektroner

M skalet kan till att börja med maximalt innehålla 8 elektroner.

Elektroner fylls på i de olika skalen inifrån och ut. Om atomen innehåller 6 elektroner, kommer två av dessa att placeras i det innersta k-skalet och fyra kommer att placeras i L-skalet.

En jon är ett grundämne som har fler eller färre elektroner än protoner i kärnan. Detta gör att jonen är laddad. Det finns alltså negativa joner och positiva joner. Positiva och negativa joner tenderar att dras mot varandra och bilda salter.

Molekyler är atomer i gäng. Exempel på molekyler är koldioxid (CO2), kvävgas (N2) eller etanol (C2H5OH). På det hela taget är en molekyl ej laddad. Atomerna i molekylerna binder till varandra eftersom de delar elektroner. En vätemolekyl (H2) har två gemensamma elektroner. En elektron kommer från varje väteatom. Alla atomer har en viss strävan att bilda ädelgasstruktur i sitt yttersta skal. Väteatomen vill likna heliumatomen och då fylla sitt yttersta skal med två elektroner. Denna ädelgasstruktur skapas då varje väteatom lånar en elektron från en annan väteatom (se nedan).


Se det periodiska systemet ovan. Längst till höger finns ädelgaserna. Helium längst upp har två elektroner i sitt yttersta skal. Alla ädelgaser under har åtta elektroner i sitt yttersta skal. Väteatomer vill ha två elektroner i sitt yttersta skal medan de flesta andra atomerna i det periodiska systemet strävar efter att ha åtta elektroner i sitt yttersta skal.

Masstal och atomnummer. Hur betecknas dessa tillsammans med en kemisk beteckning?


Till vänster visas den kemiska beteckningen för klor (Cl). Runt omkring klor visas ett antal bokstäver.

A = Atomnummer. Atomnumret visar antalet protoner i kärnan. 1H (väte) och 2He (helium). Atomnumren ökar längs varje period enl. 1H, 2He, 3Li, 4Be, 5B, 6C, 7N, 8O, 9F, 10Ne, 11Na, etc..

Z = Masstal. Masstalet visar antalet protoner plus antalet neutroner i kärnan. Ex 1H och 4He. Titta i ett mer detaljerat periodisk system och leta efter masstalen.

l = Laddning. Om grundämnet befinner sig i jonform brukar man ange laddning här. Ex. Na+ och SO42-

n = Antal atomer som sitter ihop molekylen. Ex H2 (vätemolekyl), CO2 (koldioxid).

Fast, flytande och gasform

Ett ämne kan befinna sig i fast, flytande eller gasform. I vilken form ämnet befinner sig beror på temperatur och vilket ämne det gäller. Vid den absoluta nollpunkten vid -273 oC rör sig atomerna i ämnet ingenting alls. Vi denna temperaturen befinner sig alla ämnen i fast form.

Fast form:
När temperaturen stiger börjar atomerna vibrera fast de befinner sig ändå på samma ställe och inordnat i ämnets struktur. Om vi tar vatten som exempel har atomerna i isen inga rörelser vid -273 oC. Vi låter temperaturen stiga och atomerna i vattenmolekylerna börjar vibrera mer och mer. Ändå befinner sig vattnet i fast form.

Flytande form:
Temperaturen är nu 0 oC, och isen börjar smälta. Vattnet övergår till flytande form. I flytande form har molekylerna i vattnet släppt sin ordnade struktur och molekylerna rör sig nu runt omkring i vattnet. Alla vattenmolekyler får hela tiden nya grannar. Vattnets temperatur stiger till 100 oC. Vattenmolekylerna byter nu grannar ännu mer ofta eftersom de har mer energi.

Gasform:
Temperaturen är nu 100 oC. Mer energi tillförs vattnet. Den extra energin tas upp av vissa vattenmolekyler som använder denna till att frigöra sig från lösningen. Vattenmolekylen försvinner iväg från det flytande vattnet. Vattnets temperatur kommer inte att vara mer än 100 oC i vattnet. All energi som sätts till plockas upp av vattenmolekyler som sticker ifrån lösningen. Vattnet övergår till gasform. När allt vattnet övergått till gasform finns inget vatten kvar i behållaren. Allt vatten har kokat bort.

Vilka vätskor leder ström och varför?

En lösning leder ström om den innehåller laddade joner.


Karet till vänster innehåller vatten med tillsatser av koksalt (NaCl), koldioxid (CO2) och etanol (C2H5OH).
Laddningar av olika slag attraheras till varandra. Detta gör att batteriets minuspol attraherar natriumjonerna och pluspolen attraherar kloridjonerna.

Etanolmolekylerna och koldioxidmolekylerna som ej är laddade kommer inte att söka sig till en laddad pol.

Kunna kemiska beteckningen för några enkla grundämnen och joner samt deras laddning.


Laborationer

1. Värm vatten i degel med bunsenbrännare (gasolbrännare) - laborationsrapport
2. Värm kaliumnitrat (KNO3) i degel med gasolbrännare - laborationsrapport.
3. Värm socker i degel med gasolbrännare - laborationsrapport

Diskutera resultaten med lärare

Frågor

1. Hur är en atom uppbyggd?
2. Vilka beståndsdelar finns i en atom - vilka egenskaper har beståndsdelarna?
3. Vad är det som väger mest i en atom? - protonerna eller elektronerna?
4. Vad är det för skillnad mellan jon och atom?
5. Vad är en molekyl - förklara fullständigt?
6. Vad är det för skillnad mellan en atom och en molekyl?
7. Var är halogener?
8. Vad är ädelgaser för någonting - vad har de för egenskaper?
9. Vilka egenskaper har alkalimetallerna?
10. Varför väljer vissa atomer att bilda molekyler?
11. Vad är atomnummer?
12. Vad är masstal?
13. Vad innebär fast, flytande och gasform?
14. Tala om vad som händer med vattenmolekylerna då temperaturen är -273 grader Celsius och den sakta stiger till 100 grader Celsius.
15. Vilka vätskor leder ström och varför?
16. Vilken jonladdning har oftast metallatomerna då de bildar joner.
17. Varför får halogenerna alltid laddningen minus ett som joner?
18. Varför får alkalimetallerna alltid laddningen plus ett som joner.
19. Förklara hur två livsfarliga ämnen kan reagera med varandra för att bilda ett ofarligt ämne.
20. Leder etanol ström - varför?
21. Leder koksalt ström - varför?
 

Få Gratis NGU-medlemskap Nu

 

  • NGU naturvetenskap
  • FEB 7, 2007
  • FEB 6, 2012
  • Admin
Kursen är sammanfattad av Admin

De naturvetenskapliga grundkurserna för högstadiet är skrivna av Lars Helge Swahn. Kurserna är utvecklade under 9 års tid och har använts för höstadiets åk 8 och 9. De är ämnade att ge snabbt eleven en övergripande bild om respektive arbetsområde. För LPO 94 täcker kurserna nivån G och ger även viss information för betyget VG.

Copywrite NGU, Northern Pontifical Academy 2015 (A.I.C.)