Transcript Grundläggande kemi

Grundläggande kemi
Spektrum kemi
Allt är byggt av atomer sid. 29 – 41
Hur kan man separera ämnen? Sid. 72 – 77
I det periodiska systemet finns alla sorters atomer
sid. 240 – 253
Grundämnen
 Har bara en sorts atomer.
 De flesta är metaller, resten är icke-metaller.
 Metaller:
 Tex. Järn, koppar, guld, silver
 Icke-metaller:
 Tex. Syre, klor, kisel, fosfor, kol och svavel
Atomens laddning
 Antalet elektroner är alltid lika
många som antalet protoner, dvs en
atom har alltid en neutral
laddning.
 Atomnummer = antalet protoner
i kärnan.
 Antalet neutroner får du genom
att ta masstalet minus atomnumret.
Atomens uppbyggnad
Hur är en atom uppbyggd egentligen?
 Jo den har en kärna i mitten och runtomkring cirkulerar
elektroner i så kallade skal. (Bohrs atommodell)
Kärnan
 Består av protoner (p+) som är positivt laddade och
neutroner (n) som är neutrala = har ingen laddning.
Skalen
 Innehåller elektroner (e-), dessa är negativt laddade.
Elektroner
 Finns i skalen som omger atomkärnan.
 Skalen delas in och har olika namn. Inifrån och utåt heter
skalen:




K (max 2 e-)
L (max 8e-)
M (max 18 e-)
N (max 32 e-) osv.
 De elektroner som ligger i det yttersta skalet i en atom
kallas för valenselektroner.
 Alla atomer strävar efter att få sitt yttersta skal fullpackat
med elektroner. Men hur det går till beror på hur många
som finns där från början…
Skalen i en atom
 Här ser du vad de olika skalen kallas och deras placering
utifrån kärnan.
K max 2 eL max 8 eM max 18 eAtomkärna
Isotoper
 Många grundämnen är blandningar av isotoper.
 Ett grundämne har ett bestämt antal protoner men kan
ha olika antal neutroner i kärnan och kallas då för
isotoper.
 Tex Väte:
 Alla väteisotoper har samma atomnummer men olika
masstal (den upphöjda siffran som beskriver det totala
antalet protoner och neutroner i kärnan.
Periodiska systemet
 Upptäcktes år 1869 av Dimitrij Mendelejev (som levde mellan
1834 – 1907).
 En tabell som visar alla grundämnen.
 Ämnena i periodiska systemet är ordnade i grupper och perioder.
 Grupper (1-18)
 Alla ämnen i samma grupp har samma antal valenselektroner och
reagerar därför på samma sätt.
 Perioder (1-7)
 Alla ämnen i samma period har samma antal skal, men olika antal
valenselektroner i det skalet.
Periodiska systemet forts.
 Atomnummer
 Anger antalet protoner (p+)
 Egenskaper
 Alla ämnen i en grupp har liknande egenskaper och det är
elektronerna som bestämmer egenskaperna.
Periodiska systemet
Alkalimetaller - Grupp 1
 Har bara 1 elektron i yttersta skalet och reagerar
gärna med andra ämnen.
 Är lätta och mjuka = går att skära med kniv om
de är metaller.
 Några börjar brinna i kontakt med luft.
 Alla reagerar explosionsartat med vatten och
förvaras därför i fotogen.
Alkaliska jordartsmetaller
– Grupp 2
 Grundämnena i denna familj har atomer
med två valenselektroner.
 Alla är metaller.
 Reagerar lätt med andra ämnen och
finns därför inte som grundämnen i
naturen.
 De reagerar inte lika lätt med vatten
som alkalimetallerna, men reagerar
häftigt med syror och under
vätgasutveckling.
Be - Beryllium
Mg – Magnesium
Ca – Kalcium
Sr – Strontium
Ba – Barium
Ra - Radium
Halogener – Grupp 17
 De har nästan fulla skal…saknar 1 e-
för att få ädelgasstruktur.
 De ingår ofta i salter och kallas därför
också för halogener, ett grekiskt ord
som betyder ”saltbildare”.
Ädelgaser – Grupp 18
 Har fått sitt namn av sin stora tröghet att
reagera med andra ämnen.
 Egenskapen beror på att ädelgasernas
atomer har ett fullt yttersta skal som ger en
mycket stabil struktur, en ädelgasstruktur.
 Förekommer som ensamma atomer.
Joner
 Ett annat sätt för atomer att få ett fullt skal är genom att
få det yttersta skalet fullt.
 Kan ske genom att:
 Ge bort elektroner till ett annat ämne
 Ta emot elektroner av ett annat ämne
 Exempel grundämnet fluor:
 Fluor med atomnummer 9, har 7 elektroner i yttersta
skalet, tar gärna upp en extra så den får 8
elektroner…men när den gör det omvandlas den till en
Fluoridjon.
 När en jon slår ihop sig med en annan jon bildas en
jonbindning och molekylen är en jonförening.
Kemisk bindning
Jonbindning
 När en jon slår ihop sig med en annan jon bildas en
jonbindning och molekylen är en jonförening.
 Starka elektriska krafter.
 T.ex. i salter (NaCl)
Kovalent bindning – elektronparbindning
 Ämnena strävar efter ädelgasstruktur och delar därför
elektronerna mellan varandra.
 T.ex. vatten (H2O)
Fria elektroner
Metallbindning
 I en metallbit så har alla metallatomer släppt alla sina
yttersta elektroner fria så de ”simmar i ett elektronhav”.
Men inga elektroner tas upp av någon atom utan de
hjälper till att hålla ihop metallbiten. Detta kallas för
metallbindning.
Metalljoner
Exempel på kovalent bindning
Grundämnet Väte (H)
 Har bara en enda elektron, men i K-skalet finns ju plats för
2 elektroner.
 Väteatomen slår ihop sig med en annan väteatom och delar
på elektronerna = båda är nöjda.
 Detta kallas för en elektronpar-bindning, eller kovalent
bindning.
Metaller och icke-metaller
Här nedan ser du de olika egenskaperna som finns hos metaller och icke-metaller.
Metaller
Icke-metaller
Leder ström bra
Leder inte ström jättebra
Får metallglans när de poleras
Får inte metallglans när de poleras
Leder värme bra
Leder inte värme jättebra
Formbara
Vissa kan formas
Grundämnen
Namn och
kemiskt tecken
Namn och
kemiskt tecken
Namn och
kemiskt tecken
Namn och
kemiskt tecken
H = Väte
Na = Natrium
Fe = Järn
Pb = Bly
He = Helium
Mg = Magnesium
Ni = Nickel
U = Uran
Li = Litium
Al = Aluminium
Br = Brom
Rn = Radon
Be = Beryllium
Si = Kisel
Ag = Silver
Ra = Radium
B = Bor
P = Fosfor
Sn = Tenn
Zn = Zink
C = Kol
S = Svavel
I = Jod
Cu = Koppar
N = Kväve
Cl = Klor
Cs = Cesium
Cd = Kadmium
O = Syre
Ar = Argon
Pt = Platina
F = Fluor
K = Kalium
Au = Guld
Ne = Neon
Ca = Kalcium
Hg = Kvicksilver
Fast, flytande eller gas
Fast, flytande eller gas är olika faser som ämnen kan befinna sig i.
Bästa exemplet är vatten som har alla dessa faser naturligt under ett
år.
 Fast fas:
 Molekylerna ligger staplade i ett fast mönster och har inte så mycket
rörelseenergi = lite fartränder.
 Flytande fas:
 När vi värmer vatten börjar de bindningar som finns mellan
vattenmolekyler att brytas och vattenmolekylerna kan börja röra sig
ganska fritt = lite mer fartränder.
 Gasfas:
 När vi värmer vatten så att det börjar koka innebär det att alla
vattenmolekyler får så mycket fart att de kan åka iväg från ytan =
MYCKET FARTRÄNDER.
Fast, flytande eller gas
 Här ser du hur molekylerna är i förhållande till varandra.
 Varje fas har olika möjlighet till rörelse hos molekylerna = olika
mycket fartränder.
Värme är rörelse hos molekylerna
 I vatten som kokar har vattenmolekylerna fått så
mycket energi att de sticker iväg.
 Vattenånga och andra gaser (ex koldioxid,
kvävgas, syrgas) har ingen bestämd form eller
volym utan breder ut sig tills de stoppas av något.
 Jordens dragningskraft stoppar gaser från att
lämna jorden.
Smältpunkt och kokpunkt
 Smältpunkt/stelningspunkt sker för vatten vid 0 C
 Kokpunkt/kondensationspunkt sker för vatten vid 100 C
Smältning
Stelning
Kokning
Kondensering
Molekyler
 Atomer kan liknas vid legobitar = de kan byggas ihop till andra
ämnen.
 Grupper av atomer kallas molekyler.
 En molekyl består av flera atomer som är starkt hopkopplade med
varandra.
 Det kan vara av samma ämne rakt igenom eller vara en blandning
av olika grundämnen.
Tex:
 Vätgas (H2)
 Syrgas (O2)
 Metan (CH4)
 Ozon (O3)
Kemiska föreningar
 Atomer kan aldrig förstöras bara omvandlas från en molekyl till en
annan.
 En blandning av vätgas (H2) och syrgas(O2) kallas för knallgas. Om
det antänds med en tändsticka blir det en explosion och massor av
energi frigörs.
Så här förändras molekylerna när knallgas exploderar. Väte- och syremolekylerna förvandlas till vattenmolekyler. Om du räknar
atomerna så finns det lika många före som efter explosionen.
Separation av ämnen
Finns lite olika metoder:
 Destillation:
 Separera vätskor från varandra med hjälp av deras kokpunkt.
 Kromatografi:
 Separera ämnen från varandra med hjälp av deras storlek och
lösningsförmåga i vatten.
 Dekantering:
 Separering av ämnen från varandra med hjälp av tyngd.
 Filtrering:
 Separering av ämnen från varandra med hjälp av storlek på partiklar.
Destillation
 Vätskeblandningen upphettas och när första
vätskan når kokpunkten och övergår till
gasfas åker den upp i röret och sedan kyls
den av och kondenserar till rundkolven = 2
olika vätskor.
Kromatografi
 Ex olika vattenlösliga färgpennor prickas in på ett papper som
stoppas i en bägare. Vattnet löser upp färgerna och drar de uppåt på
papperet och de olika färgmolekylerna separeras.
Dekantering
 En
lösning som består av lera och vatten låter man stå och sedan så
häller man försiktigt över vattnet då leran sjunkit till botten.
Filtrering
 Separerar
ämnen från varandra genom att filtret låter små partiklar
åka igenom medan stora partiklar stannar kvar.
Glasstav
Blandning av ämnen
Filtrerpapper
Rest från filtrering
Tratt
Filtrat
Kemimateriel
Bägare
Trefot med trådnät
Mätglas
Provrörshållare
Pipett
Tratt
Kemimateriel forts.
Provrör
Provrörsställ
Farosymboler
Explosiva
Hälsofarligt
Oxiderande
Miljöfarligt
Brandfarligt eller mycket brandfarligt
Gas under tryck
Frätande
Skadlig
Giftigt