Periodiska systemet

• • • • •

Historia Atomens byggnad Periodiska systemet Jonbindning Molekylbindning

Historia

Sex män

      Demokritos Dalton Joseph John Thomson Ernest Rutherford James Chadwick Niels Bohr

• 1700-t • Massiva kulor   400-t f.kr.

Odelbar

Joseph John Thomson

1856-1940   Upptäckte elektroner 1897 Nobelpriset 1906

Ernest Rutherford

  Atomen har en positivt laddad kärna Elektronerna bildar ett hölje

James Chadwick

  Upptäckte neutronen 1932 Fick Nobelpriset i fysik 1935

Niels Bohr

   Dansk fysiker Nobelpriset 1922 för sin modell av atomen (Bohr-atomen) Förbättrade Rutherfords teori

Atomens byggnad

 Består av tre olika partiklar (elementarpartiklar)    Protoner laddning +1 Neutroner ingen laddning 0 Elektroner laddning -1

Var finns vad?

Atomkärnan  Protoner (+1)  Neutroner (0) Atom kärna Elektronhöljet  Elektroner (-1)

92

U

Atomnummer

6

C

    Atomnumret är antalet protoner i kärnan.

Varje grundämne har ett eget antal protoner.

Elektronerna ska vara lika många som protonerna i en atom.

Atomnummer = antalet protoner = antalet elektroner.

24

Mg

Masstal

20

Ne

Masstalet är summan av neutroner och protoner i atomen.

Antalet neutroner kan vara olika hos varje grundämne.

Atomer av samma grundämne men med olika antal neutroner kallas isotoper

Atommassa

  Atommassan = Summan av protonernas och neutronernas massa i en atom.

Eftersom antalet neutroner är olika i ett grundämnes isotoper så är grundämnets atommassa = medelvärdet av isotopernas atommassa

Isotoper

   Antalet neutroner kan variera hos varje grundämne.

Vissa isotoper är radioaktiva exempelvis kol-14 Vätets isotoper 14

C

6 1 1

H

1 2

H

1 3

H

Molmassa i praktiken

Alla grundämnen har flera isotoper Kol består t.ex. till 99 % av 12 6 C och till 1 % av 13 6 C Den genomsnittliga massan hos ett stort antal kolatomer är därför 12,01 g 13 Sellberg 2011

Molmassa i praktiken

Klor består till 75 % av och till 25 % av 37 17 Cl 35 17 Cl Atommassan för Cl är 0,75 x 35 g + 0,25 x 37 g = 35,5 g Sellberg 2011 14

Formelmassa

  Formeln för en kemisk förening talar om vilka atomer som finns i molekylen och hur den är uppbyggd.

Formelmassan berättar vad molekylen väger.

Så här räknar du ut formelmassan. Använd dig av ett periodiskt system H 2 O NH 3 2 x 1,01 + 16,0 = 18,02 u 14,0 + 3 x 1,01 = 17,03 u

De olika skalen

   K, L, M o.s.v.

Max 2 elektroner i det innersta Sedan max 8, 18, 32 o.s.v.

(Formeln är 2n 2 ) K L M

Elektroner

Elektronerna bestämmer de kemiska egenskaperna:  De visar varför vissa ämnen reagerar med varandra.  De visar varför vissa ämnen liknar varandra.

Sellberg 2011 17

Valenselektroner

 Innersta skalet (k skalet) har som mest 2 elektroner.

   De andra skalen kan ha som mest 8 elektroner om de är det yttersta skalet.

Elektronerna i yttersta skalet kallas för valenselektroner.

Förutom i k-skalet strävar alla atomer att ha 8 elektroner i sitt yttersta skal.

Bohrs atommodell  Elektronerna kan bara finnas i vissa bestämda banor eller skal runt kärnan   Det ryms bara ett visst antal elektroner i varje skal Det innersta skalet kallas K-skalet sedan kommer L skalet, M-skalet o.s.v.

K-skalet rymmer 2 e L-skalet rymmer 8 e M-skalet rymmer 18 e N-skalet rymmer 32 e o.s.v.

Sellberg 2011 19

Väteatomen Heliumatomen Kolatomen Syreatomen

Period

Liknande ämnen under varandra Mendelejev försökte gruppera ämnena så att de som liknar varandra också kommer nära varandra för att se om han kunde hitta något system Li Be NaMg K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn GaGe As Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra H Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar La Ce Pr NdPmSmEu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Ac Th Pa U Np PuAmCmBk Cf EsFmMdNo Lr Sellberg 2011 22

Ädelgaser -Reagerar inte med andra ämnen He Ne Ar Kr Xe Rn Sellberg 2011 23

Ädelgaser

 nr 2, helium, He, har ett fullt K-skal (2 st)  nr 10, neon, Ne, har ett fullt K-skal (2) och ett fullt L-skal (8 st)   alla övriga har 8 i sina yttersta skal detta gör dem stabila He Ne Ar Kr Xe Rn

2 10 18 36 54 86

2 2+8 2+8+8 2+8+18+8 2+8+18+18+8 2+8+18+32+18+8 Sellberg 2011 24

Alkalimetaller -tappar gärna en elektron...

H Li Na K Rb Cs Fr Sellberg 2011 25

...och bildar en positiv jon

H Li Na K Rb Cs

1 3 11 19 37 55

1 2+1 2+8+1 2+8+8+1 2+8+18+8+1 2+8+18+18+8+1  Alla har en ensam elektron i det yttersta skalet.

 genom att bli av med den får de 8 elektroner i sina yttersta skal.

Na



Na

 

e

 

+ + e -

Sellberg 2011 26

Vissa släpper två elektroner

Be Mg Ca Sr Ba Ra Sellberg 2011 27

...och får två elektroner mindre än antalet protoner i kärnan Be Mg Ca Sr Ba Ra

4 12 20 38 56 88

2+2 2+8+2 2+8+8+2 2+8+18+8+2 2+8+18+18+8+2 2+8+18+32+18+8+2   Alla har två ensamma elektroner i det yttersta skalet de här ämnena bildar gärna tvåvärda positiva joner Ca  Ca 2   2 e  Sellberg 2011 28

Halogenerna tar upp en elektron F Cl Br I At Sellberg 2011 29

för att få ett fullt yttersta skal

Genom att ta upp en elek tron får halogenerna ett ”fullt” yttersta skal Samtidigt får de förstås en negativ laddning för mycket: de bildar en negativ jon F Cl Br I

9 17 35 53

2+7 2+8+7 2+8+18+7 2+8+18+18+7 Cl  e   Cl  Sellberg 2011 30

Elektronerna bestämmer egenskaperna Li Be H He B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn GaGe As Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg La Ce Pr NdPmSmEu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Ac Th Pa U Np PuAmCmBk Cf EsFmMdNo Lr Sellberg 2011 31

Metaller och icke-metaller

Lila=metaller blå=halvmetaller gul= ickemetaller Li Be NaMg H He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn GaGe As Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Fr Ra Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg La Ce Pr NdPmSmEu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Ac Th Pa U Np PuAmCmBk Cf EsFmMdNo Lr Sellberg 2011 32

Vid rumstemperatur

Vit=fast ämne blå=flytande turkos=gas Li Be H He B C N O F Ne NaMg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn GaGe As Se Br Kr Rb Sr Y Zr NbMo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg La Ce Pr NdPmSmEu Gd Tb Dy Ho Er TmYb Lu Ac Th Pa U Np PuAmCmBk Cf EsFmMdNo Lr Sellberg 2011 33

Ädelgasstruktur

 Ädelgasstruktur är när yttersta skalet är fullt, dvs. 8 elektroner (förutom k-skalets 2 elektroner).

 Detta har grupp nr 8 i periodiska systemet (dvs. helium, neon, argon).

 Alla andra grundämnen eftersträvar ädelgasstruktur, vilket de får genom att ge eller ta elektroner.  Detta medför att alla ämnen i grupp 1 vill ge en elektron och alla ämnen i grupp i grupp 7 vill ta en elektron.  Detta medför att de helst vill vara i jonform

POSITIVA JONER

En atom med en valenselektron i sitt yttersta skal avger gärna denna för att få yttersta skalet fullt. Ex: Natrium Natriumatom Na Natriumjon Na +

NEGATIVA JONER

Ämnen med 7 valenselektroner tar lätt upp en elektron. Ämnen med 6 tar upp 2 elektroner . O.s.v. . Ex: Fluor + Fluor arom F Fluorjon F-

JONFÖRENINGAR

Jonbindning

Förening mellan metall och ickemetall som hålls ihop av elektriska krafter. (Olika laddningar dras mot varandra) Ex. Natriumklorid, NaCl Na + + Cl NaCl • Dessa föreningar kallas salter • Bildar kristaller • Löses upp i vattenlösningar och i smälta

Joner bygger kristaller

Cl Na +

Molekylföreningar

Molekylbindning

 I molekylbindningar delar två atomer på ett eller flera elektronpar och på så vis får 8 valenselektroner