Kemi/Fysikhåndbog nov. 2013 - dalum

Transcription

Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november 2013, af Finn Dalum-Larsen
Kemi- og fysikhåndbog
for 7. - 9. klassetrin
Hedehusene Skole
NAVN
Af Finn Dalum-Larsen
København, november 2013
03-12-2013 03:21
1
År
Indholdsfortegnelse
Indholdsfortegnelse
2
KEMI- OG FYSIKHÅNDBOG
7
Arbejdet i kemi- og fysikokalet
Sikkerhed i lokalet og i brug af kemikalierne
Regler for rapportskrivning
7
7
7
DET PERIODISKE SYSTEM,ATOMER OG MOLEKYLER
8
Det Periodiske System
Elementarpartikler
Atomopbygning
Kvarker
Atom
Molekyle
Bindingstyper
Molekyleforbindelser (ikke metaller)
Ionforbindelser
Metalbinding
Van der Waalsk binding
Hydrogenbindinger
Afstemning af reaktionsligninger
1. Oktet eller 8-tals reglen (valens)
2. Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen
3. Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle
4. Inaktive gasser spiller ingen rolle
Gennemgang af et eksempel på afstemning af reaktionsligning:
Isotop
Radioaktivitet
Modeller + teorier
Forsøg til det Periodiske System
Nogle materialer i kemi- og fysiklokalet
Kemi
Fysik
8
9
10
11
12
12
12
12
12
13
13
13
14
14
14
14
14
14
15
15
16
16
17
17
19
KEMIHÅNDBOG
20
Kemibegreber
Det kemiske sprog i uorganisk kemi
Om at tælle atomer i kemi
Om at udtale endelser når der er et metal og et ikke metallisk stof
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig
Om ændringer i udtalen ved tab af atomer
Hovedstoffet ændrer også navn
Om elektronegativitetens indflydelse på navngivningen
Rækkefølgen af stoffer af ikke-metaller
Den positive ion står altid forrest
Krystalvand står efter formelen med almindelige tal
Forkortelser i reaktionsligninger
2
20
20
20
21
21
21
21
21
22
23
23
23
Når hele atomgrupper skal tælles
Indikatorer og analyse agenter
Syrer
Forsøg med syrer:
Skriv små opgaver om syrer:
Baser
Forsøg med baser:
Skriv små opgaver om baser:
Neutralisation
Forsøg med neutralisation:
Skriv små opgaver om neutralisering:
Katalysatorer
Forsøg med katalysatorer (Katte):
Skriv små opgaver om katalysatorer:
Forurening
Forsøg med forurening:
Skriv små opgaver om forurening:
23
23
23
24
24
25
25
26
26
27
27
27
28
28
28
28
29
KEMISK PRODUKTION
29
Landbrugskemi
Kemiske Kredsløb
Materialer i jorden
Gødning
Regulering af jorden
Pesticider
Effektivisering er en samlet påvirkningsfaktor
Forsøg med landbrugsrelateret kemi:
Skriv små opgaver om landbrugskemi:
Cement - og mørtelfremstilling
Forsøg med mørtel og cement:
Skriv små opgaver om mørtel og cement:
29
29
30
30
30
30
30
31
31
31
32
32
KEMISK ANALYSE
32
Generelle metoder
Opløsning af stoffet
Opslæmning
Bundfældning
Dekantering
Filtrering
Krystallisering
Inddampning
Destillation
Brudt destillation
Demineralisering
Kromatografi
Magnetisering
Elektrolyse
32
32
32
32
33
33
33
33
33
33
33
33
33
33
3
Find Ioner
Positive ioner i uorganisk analyse
+
Ammoniumionen NH4
2+
3+
Jernioner Fe og Fe
2+
Kobberioner Cu
2+
Nikkelionen Ni
2+
Calciumioner Ca
Flammeprøven
Negative ioner i uorganisk analyse
Klorid-, bromid- , fosfation og iodidion
Nitrationen NO3
-Sulfationen SO4
-Sulfidionen S
3Fosfationen PO4
-Karbonationen CO3
Forsøg med kemisk analyse:
Skriv små opgaver om at finde ioner:
Forsøgsopskrift
Find ioner - den negative ion
33
33
33
33
34
34
34
34
34
34
35
35
35
35
35
35
36
37
37
ORGANISK KEMI
38
Analyse af kulhydrater i organisk kemi
Glukoseprøven (C6H12O6)
Sakkaroseprøven (C12H22O11)
Stivelsesprøven (C6H10O5)n
Proteinprøven
Fedtanalyse
38
38
38
38
39
39
KEMIOPGAVER
39
Generelle opgaver
Kemiopgaver i organisk kemi
Opgaver om fedt
Opgaver om kulhydrater
Opgaver om proteiner
Organisk kemi generelt
Fejl! Bogmærke er ikke defineret.
43
44
44
44
44
STOFKENDSKAB
45
Vigtigste metaller der findes i jordskorpen
Legeringer
Det Periodiske system - tavlen
51
51
52
FYSIKHÅNDBOG
53
MAGNETISME
53
Magnetjernsten
Jordens magnetfelt
53
56
4
Jordens magnetfeltet skabes ved
Forklaring på jordens magnetiske system
Perspektivering
Forsøg med magnetisme:
Skriv små opgaver om magnetisme:
57
57
58
58
58
ELEKTROMAGNETISME
59
Perspektivering
Forsøg med elektromagnetisme:
Skriv små opgaver om elektromagnetisme:
60
60
60
INDUKTION
61
Perspektivering
Forsøg med induktion:
Skriv små opgaver om induktion:
63
64
64
TRANSFORMATION
64
Perspektivering
Forsøg med transformer
Skriv små opgaver om transformation:
66
66
66
SAMFUNDETS ENERGIFORSYNING
67
Forsøg til samfundets energiforsyning:
Skriv små opgaver om samfundets energiforsyning:
69
70
DEN ATOMARE VERDEN
72
Forsøg med den atomare verden:
Skriv små opgaver om den atomare verden:
78
78
RADIOAKTIVITET
79
Tre typer stråling

Alfa

Beta

Gamma
Baggrundsstråling
Stråling måles
Halveringstid
Henfald
Brug i dagligdagen
Forsøg med radioaktivitet:
Skriv små opgaver om radioaktivitet:
79
79
79
79
79
80
82
82
83
83
83
ATOMKRAFT
83
Forsøg med atomkraft:
Skriv små opgaver om atomkraft:
85
85
5
NOBELPRISER
86
1901-1910
1921-1930
1931-1942
1961-1970
86
86
86
86
REFERENCER
92
Program om atomer
92
UDVALGTE KEMISKE OPGAVER
39
Facitliste til udvalgte opgaver
92
97
NOTER:
FEJL! BOGMÆRKE ER IKKE DEFINERET.
6
Arbejdet i kemi- og fysikokalet
Arbejdet i laboratoriet skal foregå stille og roligt uden pjat mellem rækkerne. Man arbejder to og
to i hold. Man hjælper hinanden og arbejder begge to koncentreret. Hvis man er uansvarlig fx:
løber rundt, går unødvendigt væk fra sin laboratorieplads, driller osv., kan retten til at deltage i
forsøg mistes i en periode.
Sikkerhed i lokalet og i brug af kemikalierne
Man skal altid bruge briller, når der arbejdes med syrer og baser. Man skal ikke smage på noget
kemikalie i lokalet. Ved uheld bevares roen og læreren kontaktes med det samme. Ødelagte glas
og kolber skal opsamles med største forsigtighed efter lærerens instrukser. Hvis man får syre eller
base i øjet, skal der straks skylles med vand. Pust ikke til ild, men kvæl den, sluk for gashanen,
brug brandtæppe og ved større brand bruges CO2 brandslukkeren.
Regler for rapportskrivning
Over udvalgte forsøg og emner skrives en rapport, med tegninger over forsøget/billeder og evt.
film. Kopier de krævede punkter fra start af, så ingen punkter glemmes - det trækker ned. Skriv så
det kan bruges til FSA. Rapporten skal være pænt indskrevet, helst med computer. Tegninger
farvelægges. Word 2007 indeholder et udmærket tegnesredskab. Forslag til forskellige tegninger
til rapporter findes på Internetsiden: http://www.dalum-larsen.dk/#FYSIK.
Den skal indeholde følgende punkter:
1. Brugte materialer.
En liste er OK, men med nøjagtige antal af de forskellige dele fx 2 ledninger
2. Opstilling af forsøget med tegninger med farve og/eller billeder.
Klare tegninger og billeder – ikke noget rod på bordet, hvis der er billeder. Billederne
skal ikke ligge ned.
3. Gennemgang af forsøget.
Hvordan man stillede forsøget op, gerne med henvisning til billede/tegninger. Hvordan
forløb forsøget. Var der nogle vanskeligheder. Brug almindelige ord.
4. Forklaring af den teori forsøget giver anledning til.
Skriv hellere for meget end for lidt. Brug det fagsprog og de teorier, du har lært.
5. Særlig iagttagelser under forsøget. (Kun hvis der var nogle!)
Hvis der var noget overraskende eller særligt nævnes det her, hvis ikke springes det
over.
6. Hvad lærte jeg?
Man lærte altid noget. Skriv ikke: Jeg lærte ikke noget. Selvom det blot var noget, man
repeterede, kan man godt lære fra det.
7. Fejlkilder.
Der gøres nogle tanker om, hvordan forsøget kan forbedres eller om hvorfor det ikke
virkede efter hensigten. Endvidere tænkes på hvilke mulige fejl, der kunne være lavet.
Skriv ikke: Alt gik fint – ingen fejl.
8. Perspektivering af forsøget til en større samfundsmæssig sammenhæng.
Prøv at Google forskellige problemstillinger, der kan bruges i forbindelse med forsøget.
9. Kilder: Hvis der er kilder ud over taskebøgerne og andet udleveret materiale. Ved bøger husk:
Efternavn, fornavn: Titel. Forlag, år, tryksted, udgave, bibliotek. Eventuelle
7
internetadresser skrives som fodnoter og som aktivt link, da de er nemme at efterse på
denne måde.
Det Periodiske System,1atomer og molekyler
Det Periodiske System
Det Periodiske system er blevet udviklet langsomt. Først i det 20. århundrede har det fundet sin
endelige form. Når man ser sig omkring i naturen, er det umiddelbart svært at se et system. Men
vejninger, målinger, adskillelser, opvarmning og blandinger har adskilt den store mangfoldighed i
små byggesten. Disse kaldes grundstoffer. Hvordan disse er blevet til i deres mindste bestanddele,
har til alle tider været en stor og interessant gåde. Mange konger havde alkymister i
Middelalderen, der var deres videnskabsmænd. De skulle udvikle nye
våben og sågar lave guld2. Dette førte til en række eksperimenter,
selvom Den Katolske Kirke var imod dette, der forøgede kendskaben
til stofferne omkring os.
Den første kemibog blev skrevet af Antoine Laurent de
Lavoisier:Elemenntary Treatise of Chemistry, 1789. Bogen indeholdt
en række stoffer, der ikke ved et kemisk forsøg kunne nedbrydes i et
mere enkelt stof: oxygen, nitrogen, hydrogen, fosfor, kviksølv, zink og
svovl.
Johann Wolfgang Döbereiner fandt i 1817 ud af at visse
stoffer lignede hinanden meget i deres reaktion fx klor , brom og iod
alle fra hovedgruppe 7, selv om de havde meget forskellig og stigende
atommasse. Denne periodiske lighed mellem stofferne blev yderligere
stadfæstet, som flere stoffer blev fundet, og man satte dem op i et
Antione Laurent de Lavosier
system med periodiske tilbagevendende egenskaber.
Der var russeren Dmitri Mendeleev, der for første gang præsenterede et periodisk
system med atommasse i 1869, som vi kender det i dag.3
Vort nuværende system er opdelt som følgende og ordnet efter elementarpartiklerne.
Alle grundstoffer har fået nummer efter antallet af positive kernepartikler, de såkaldte protoner.
Det var Rutherford, der fandt på denne opdeling. Brint har 1 proton, og er derfor det første
grundstof med nummeret 1. Der er 8 hovedgrupper. Disse er opdelt efter antallet af elektroner i
yderste skal. Er stoffet i hovedgruppe III, er det, fordi det har tre elektroner i yderste skal. Det er
samtidigt stoffer med samme reaktionsegenskaber, de kommer med periodiske mellemrum, da de
kemiske reaktioner foregår efter antallet af elektroner i yderste skal.
Hvert grundstof har også neutrale kernepartikler, de såkaldte neutroner.
Tilsammen giver disse tre: Protoner, elektroner og neutroner - atomvægten.
Dog har elektronerne på grund af deres ringe vægt næsten ingen betydning for atomvægten.
1
Ny fysik bog 4 og 9
2
http://da.wikipedia.org/wiki/Alkymi
3
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_periodic_table#Main_discovery_periods
8
Elementarpartikler
Elektron - negativ ladning – vægten er 1/1836 del af en proton.
Proton - positiv ladning – vejer 1 u - 1836 * vægten af en elektron.
1/12 af 6C12. En proton kan opfange en elektron og ændres til en
neutron. Neutron - neutral ladning - vejer ca. 1 u - 1839 * vægten af
en elektron. En neutron kan fraspalte en elektron, udsende en antielektron-neutrino og selv ændres til en proton.
Systemet har også angivet skaller. Jo flere skaller, des tungere, og dermed flere protoner og
tilsvarende antal elektroner. Det maksimale antal af elektroner i en skal af et stof findes ved
formlen 2*n,2 n står for antallet af skaller i atomet. Men
skalnummeret fortæller også noget om, hvordan elektroner
bevæger sig. Disse bevægelsesmønstre kaldes orbitaler. Der er
fire: s,p,d og f. Hver orbital består af maksimum 2 elektroner.
Energiniveauet stiger des flere skaller, der er.
d-orbital
s-orbital
p-orbital
f-orbital
4
Som det ses kan d -orbitalen ligge i flere niveauer og dermed
ligge tæt op ad hinanden i flere vinkler og sammen med s og p.
Metaller står til venstre og ikke metaller til højre - H er undtagelsen.
Fra hovedgruppe 3 til hovedgruppe 6 er der en lille trappe, der adskiller metaller fra
ikke-metaller.
I det Periodiske System finder man alle de relevante oplysninger, så man kan gå fra
betegnelser og formler til udregning i gram. Eksemplet viser informationer om metallet lithium:
Antal protoner
Antal elektroner
3 Li
6,939
Atommasse: protoner
+ neutroner
Det Periodiske system er opbygget omkring Avagados tal. Det er det antal atomer, der skal tages
for at omsætte mol vægt (atomvægt) til g. Avagados tal er stort. Der skal 6*1023 atomer til at
danne 6,94 g af metallet. Dette tal er et gennemsnitstal. Der er altid 3 protoner i Li, men antallet
af neutroner svinger lidt. Det mest almindelige er 4, men i sjældne tilfælde er der færre. Derfor er
gennemsnittet ikke 7, men 6,939. Stoffer med samme antal protoner, men forskelligt antal
neutroner, kaldes isotoper, det betyder samme sted, fordi de er samme stof - har samme antal
protoner - og dog er andeledes - har forskelligt antal neutroner. Man siger, at Lithium har
atomassen 6,939 u.
U er en enhed som g, kg, cm m.m. Denne enhed fås ved at dele kulstof i 12 lige store
dele: 6 C 12,01/12 = 1 u = 1,66053 * 10-27 kg.
4
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital
9
Atomerne i VIII hovedgruppe har 8 elektroner i yderste skal. Man har fundet ud af, at de
er inaktive. De er altså ikke interesseret i at indgå i reaktioner med andre stoffer. De er alle gasser
og kaldes ædelgasserne.
Alle grundstoffer har et navn. Disse har fået en forkortet betegnelse. Gassen heliums
forkortelse er fx He. Det første bogstav skrives altid stort. Det andet skrives altid småt. Ofte er det
navnets to første bogstaver, der bruges, men ikke altid fx calcium hedder Ca, men Platin hedder
derimod Pt. Det er en god idé at lære sig de vigtigste stoffer udenad, da dette nu engang er
kemisproget.
Radioaktive stoffer er ustabile og kan stå markeret med *. Det betyder, at de udsender
dele af deres kernemateriale og ændrer sig.
Hovedgrupper, efter antal elektroner i yderste skal
Tilfredse ædelgasser
Skal nr.
Elektroner=
Perioder
2*n2
* markerer radioaktivt materiale
Trappe mellem metal th
og ikke metal tv
Atomopbygning
Protoner frastøder andre protoner, da de har
De 4 naturkræfter:
samme positive ladning. Neutroner holder
Elektromagnetismen
sammen på protonerne med de stærke
Den stærke kernekraft
kernekræfter, da kvarkerne udveksler gluoner,
Den svage kernekraft
ligesom tennisspillere udveksler bolden. Når
Tyngdekraften
to protoner trækkes mod hinanden af
neutronernes stærke kernekræfter, virker de
stærke kernekræfter også mellem protonerne indbyrdes, når afstanden er meget kort. Den stærke
kernekraft er en selvstændig kraft ligesom tyngdekraften og den elektromagnetiske kraft. Denne
vekselvirkning er ca. 1033 gange stærkere end tyngdekraften og 100 gange stærkere end den
10
elektromagnetiske kraft5. Men rækkevidden er lille, begrænset
E=M*C2 (Einstein)
omtrent til en atomkernes diameter af størrelsesordenen 10-15
atomets samlede
m.
energi.
Elektroner
svæver rundt om kernen med forskellig hastighed. I H i almindeligt vand er
elektronens fart beregnet til 2200 km/s. Elektronens hastighed kan
forøges til nær lysets hastighed, men det kræver meget stor
energitilførsel6. De bruger ikke en fast bane, men kan træffes, som var
det en sky omkring kernen. Der er masser af rum i atomet. Hvis kernen i
hydrogen var på størrelse med et kirsebær og sad midt i Eiffeltårnet
ville elektronerne danne en bane uden om hele tårnet.
Når et atom har 8 elektroner i yderste skal, er det ”tilfreds” (He
er tilfreds med 2, da der kun er 1 skal. Man kalder det, at det har fået
ædelgasform, eftersom gasserne i hovedgruppe 8 kaldes ædelgasser.
Alle atomer rummer energi. E=M*C2 er Einsteins ligning for
Atomet
atomets samlede energi. M er massen i kg, C er lysets hastighed 300.000
km/s
Kvarker
Kvarker er de endnu mindre byggesten, som de stabile elementarpartikler
består af, fx består en proton af to up-kvarker og en down-kvark. Den
samlede farve er hvid. De holdes sammen af gluoner. Neutron består af
to down og en up kvark. Hadroner er partikler der består af kvarker. I
det nuværende verdensbillede er alt stof opbygget af 24 partikler. Seks
kvarker, tre forskellige slags elektroner og tre neutrinoer samt deres
Proton består af 3 kvarker
antipartikler. Denne model stammer fra 1964 og kaldes
Standardmodellen. 7
De 3 første kvarker (up, down og strange) blev opdaget i 1963 af de to amerikanske
fysikere, George Zweig & Murray Gell-mann.
De bindes sammen af den stærke kernekraft, og danner herved protoner
og neutroner. De holdes sammen igennem en udveksling af gluoner mellem
kvarkerne. Når en neutron henfalder til en proton og en elektron, skyldes det, at
en down kvark henfalder til en up-kvark og en w-boson (opdaget i CERN i
1983)8, (meget kortlivet kraft, der bærer en elektrisk ladning), på grund af den
svage kernekraft, der igen henfalder til en elektron og anti-elektron neutrino
(bølgepartikel)9. Der er således ikke en elektron inde i en neutron, den opstår,
Neutronen
når kvarkerne ændrer sig.10 Positive anti-elektroner bruges nu i
hjernescanningsudstyr.
Atomfysikere i dag mener, at der findes tre kvark familier og nogle mener, at der også er
en fjerde familie. Kvark oversigt:
Familie 1. Op-kvark- u - (up), ned-kvark - d- (down)
5
http://da.wikipedia.org/wiki/St%C3%A6rk_kernekraft
http://education.jlab.org/qa/electron_01.html
7
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standar
dmodellen
8
http://public.web.cern.ch/public/en/research/UA1_UA2-en.html
9
http://da.wikipedia.org/wiki/Neutrino
10
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979
6
11
Familie 2. Charm-kvark (charme), sær-kvark - s (strange)
Familie 3. Top-kvark - t (top), bund-kvark - b (bottom)
Familie 4. Antipartikel kvarkerne t´, b.´
(Dalum-Larsen, 2007).
Hele dette indviklede system er fundet ved teoretisering over kollisioner af
elementarpartikler og de spor af partikler, der registreres i partikel-generatorer fx: Stanford,
CERN og andre steder.
Atom
Mindste bestanddel af et stof fx gassen H, men dette atom eksisterer ikke frit
i naturen, da det er meget aktivt og indgå i forbindelser med andre stoffer.
Det findes kun som H2. metalatomet Na findes derimod frit.
Molekyle
Molekylet er den mindste del af et stof, der eksisterer frit i naturen fx H2 eller
Na. Metallerne fxNa, Li, Fe, Ni osv. behøver ikke binde sig til et andet
Methan
metalatom for at ”overleve” i naturen, idet elektroner i yderste skal kan bevæge
sig gennem hele metallet. Aktive gasser som H2, Cl2, F2, O2 og N2 findes kun i molekyleform i
naturen.
Bindingstyper
Atomerne binder sig sammen ved forskellige former for elektriske kræfter.
Molekyleforbindelser (ikke metaller)
Hvis atomer deler elektroner med hinanden kaldes det en molekyleforbindelse.
Når to atomer har et fælles elektronpar kaldes det en covalent binding. Dette kan
illustreres ved en bindingsstreg: H-H. Det kaldes også enkeltbinding. To fælles elektronpar kaldes
dobbeltbinding, tre fælles elektronpar kaldes trippelbinding som fx i N2. Polær covalent binding
findes, hvis der udover det at dele et eller flere elektronpar er en forskydning af elektronen mod
den ene ende af atomet, der åbenbart bedre kan fastholde elektronen.
De fælles elektroner
beskytter og samler
-
Ipod/film Kemibegreb Molekyler Molekylebinding
3,26
MPEG-4 Windows media
Ionforbindelser
Hvis stoffet derimod afgiver eller modtager elektroner, kaldes det en
ionforbindelse. Det er de elektonegative - og elektropostive kræfter,
der holder stoffet sammen fx NaCl
Na+ + Cl -.
Ionerne sætter sig sammen i et iongitter, hvor Na+ er omgivet af Clog omvendt. Positive ioner kaldes elektrondonorer. Negative ioner
12
Iongitter af NaCl
kan kaldes elektronacceptorer eller elektronmodtagere. Iongitteret bryder sammen ved opløsning
eller opvarmning.
En ion er et atom, der har afgivet eller
modtaget en eller flere elektroner.
Ipod/film
Kemibegreb
Ioner
Ionbegrebet
6,55 MPEG-4
Windows media
Metalbinding
Metalbinding ser vi i de frie metaller, der holdes sammen ved, at elektronerne i yderste kan
bevæge sig frit gennem hele det metalgitter, de forskellige atomer til sammen udgør.
Van der Waalsk binding
Van der Waalsk binding findes mellem molekyler indbyrdes. Når ædelgasser, der er inaktive
alligevel kan blive faste stoffer ved nedfrysning, holdes de sammen af de svage Van der Waalske
kræfter.
Hydrogenbindinger
Hydrogenbindinger findes fx hos HF, H2O og NH3. Disse
forbindelser har forskellig ladning i selve molekylet. Denne opstå ved, Hydrogenbinding i vand
at den eller de fælles elektroner er mest nede i den ene ende af molekylet, hvor det af de to stoffer
der har stærkest evne til at tiltrække elektronen. Den ene ende bliver
altså negativ og den anden positiv. H er altså dårligere til at tiltrække
den fælles elektron end F. Den positive ende af det ene HF molekyle
tiltrækkes således af den negative ende på et andet HF molekyle og
dermed opstår de såkaldte hydrogenbindinger mellem molekylerne, ud
over deres covalente binding. Bindingen bevirker fx
Overfladespænding
overfladespænding i vand.
13
Når kemiske stoffer reagerer med hinanden omfordeles atomer og grupper af atomer, men intet
forsvinder. Man kan betragte ændringerne ud fra fire regler.
1. Oktet eller 8-tals reglen (valens)
Atomerne ønsker 8 elektroner i den yderste skal. Dette klarer de fra hovedgruppe 1-3 ved at
afgive eller dele deres elektron/er og i hovedgrupperne 5-7 ved at dele eller modtage elektroner.
Hovedgruppe 4 kan begge dele og hovedgrupper 8 er tilfreds, de har 8 elektroner i yderste skal.
Dette kaldes oktet-reglen, der betyder 8-tals reglen. Man kan sige, at 8 er det hemmelige tal i
kemi.
Før i tiden sagde man, at ilt havde valensen 2. Man fokuserede altså på, hvad ilt ønskede
for at få 8 elektroner i yderste skal. På samme måde sagde man, at Li havde valens 1, men denne
gang betød det altså, hvad Li ville af med.
2. Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen
Det grundlæggende princip er, at der ingen nye grundstoffer kommer til, og ingen der bliver væk,
kaldet loven om grundstoffernes bevarelse. Der skal være lige mange atomer af samme stof på
begge sider af reaktionsligningen.
3. Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle
Man skal huske, at de aktive gasser, fra hovedgrupperne 1, 4,5,6,7 kun eksisterer som molekyler:
H2, Cl2, O2, F2 og N2. De er så aktive, at de kun kan eksisterer som rent stof ved at gå sammen to
og to. De deler elektroner og laver en molekylebinding.
4. Inaktive gasser spiller ingen rolle
Gasser i gruppe 8 har fyldte yderste skaller med 2 og 8 elektroner, de kaldes inaktive gasser eller
ædelgasser. Ædelgasser er tilfredse. De aktive gasser og alle andre grundstoffer søger at blive det.
Gennemgang af et eksempel på afstemning af reaktionsligning:
Al + O
???
1) 8-talsreglen: Hvor mange elektroner i yderste skal har Al og O? Svar: 3 og 2.
Al vil altså afgive 3 elektroner, så har den 8 i skal nr. 2, og O vil modtage 2, så har den også 8 i
skal nr. to. Begge er tilfredse, som ædelgasserne i hovedgruppe VIII.
Hvordan kan det passe sammen? Lad os tegne det, der lige er skrevet:
Al
Al
Der skal altså bruges 2 Al med hver tre elektroner, de vil afgive til i alt 6 elektroner til O, hvor
hver O vil modtage 2 elektroner.
Formlen er da fundet: Al2O3
Al + O
Al2O3 , men hvad med reglen om gas som molekyle? Der tilføjes et O.
Al + O2
Al2O3 , men hvad med ligevægtsreglen? Vi har brugt 3O? Vi kan ikke få 3, men
hvis vi tager to molekyler aluminiumoxid bruger vi 6 O eller 3O2, men så skal vi også have 4Al.
4Al + 3O2
2Al2O3
14
Man går altså gradvist frem og bruger den ene regel efter den anden, indtil det går op.
Øvelse 2.
1. Afstem reaktionsligningen og find ud af hvad følgende stoffer hedder:
Na + S
Mg + Br
Li + Cl
Fe + O
Li + F
Ag + Cl
H + Cl
Si + C
Ca + O
Na + He
2. Afstem følgende reaktionsligninger og gør rede for bindingstypen:
1. H + Cl
2. N + H
3. Fe + O
4. ZnS + O2
Film:
Afstemning af
reaktionsligninger
Ipod/film
Kemibegreb
Afstemning
Ipod/film
Kemibegreb
Molekyler Molekylebinding
Isotop
6:35
MPEG-4
Windows medi
3,26
MPEG-4
Windows
media
En isotop af et stof har samme antal
protoner, men færre eller flere neutroner
modtaget en eller flere elektroner.
Isotop betyder "samme sted". Stoffet står på samme sted i Det Periodiske System. Grundstoffet
har samme antal protoner men et forskelligt antal neutroner. Er der for mange eller for få
neutroner, kan stoffet være ustabilt og dermed være radioaktivt fx Kulstof 14. Alle stoffer har
isotoper. Jern er det mest stabile grundstof i universet, så alle atomer søger mod jerns stabilitet.
Radioaktivitet
Radioaktive stoffer er ustabile. De har svært ved at holde sammen på sit kernemateriale og
udsender derfor stråling. Det er en kamp mellem de elektriske kræfter og den stærke kernekraft.
Årsagen er, at de mange elektropositive protoner i kernen frastøder hinanden i en sådan grad, at
neutronerne ikke mere kan holde sammen på dem. De stærke kernekræfter, som ligger mellem
proton og neutron, samt proton og proton, hvis de ligger tilstrækkeligt tæt, afbrydes og kernen
udsender stråler som: Alfa (He-kerner), beta (elektroner fra kernen) og gammastråling (fra
kernen). Ved betastråling er det den svage kernekraft, der transporterer den negative ladning via
en w-boson, der derefter henfalder til en elektron.
15
Modeller + teorier
I fysik og kemi bruger vi forskellige modeller, der skal illustrere og klargøre begreber, ideer eller
virkelighed. Ofte har disse modeller åbenlyse begrænsninger fx: Når der arbejdes med molymod,
et atom ses bygget op som et solsystem, der er lavet et gitter, der illustrerer ionbindinger, lader to
store magneter illustrerer den stærke kernekraft, lader tændstikker ,der brændes, illustrerer
kontrolleret og unkontrolleret fisson, eller snakker om og tegner småmagneter i stoffer som små
magneter.
Virkeligheden er det, der efterstræbes, men da den atomare virkelighed ikke kan ses end
ikke i mikroskop, er den en slags sort kasse. Vi kan se, hvad kassen gør, men ikke hvad der er
indeni. Derfor bliver modeller brugt. I CERN prøver man, at åbne kassen ved hjælp af
sammenstød af partikler og ved at "se" disse partiklers spor ligesom i tågekammeret.
Teorier dannes og afprøves ved forsøg. De mest holdbare teorier får dominans i den
naturvidenskabelige verden. Der dannes et fælles sprog, der kaldes et paradigme. Dette er i
konstant udvikling med alternative paradigmer som konkurrenter. Der er tre teorikonkurrrenter
til alle tings skabelse: Big Bang + evolution, intelligent design og Gud. Selvom den første udøver
dominans på mange universiteter, er de to andre synspunkter til stede i verden og har deres
tilhængere.
Forsøg til det Periodiske System
Man kan lave en lang række forsøg, der illustrerer de sandheder det Periodiske System indeholder
fx:
 Bevise elektronens tilstedeværelse evt. Ved gnidning Bog 4:16, hårforsøg, katodestrålerør
Bog 8:15, eller pollenbevægelser (Einstein).
 Brug rullende vogne med magnet til at illustrere kernekraftens ustabilitet.
 Påvis syrer og baser med indikatorpapir, fortæl om disses kernekemi, protoner.
 Påvis ionerne i forskellige syrer og redegør for stoffets opbygning, og hvordan de kan
udregnes ved hjælp af det periodiske system.
 Hæld lidt blomsterpollen på vand og fortæl om Einsteins bevisførelse.
 Bevis radioaktive stoffers eksistens med måling af stråler.
 Fortæl om protonens opdagelse.
 Fortæl om neutronens opdagelse.
 Flammeprøven 8:23 Fortæl om elektroner, fotonkvanter og kvantespring.
 Vise partikelspor i tågekammer.
 Forklar om CERN.
 Forklar hvorfor nogle stoffer ikke findes i naturen, men kun i laboratoriet.
 Forklar evt. om kvarker.
Link: http://www.ptable.com/?lang=da
16
Nogle materialer i kemi- og fysiklokalet
Kemi
Bægerglas
Plast pipette
Koniske kolber
Glas pipette
Reagensglas
Tragt
17
Rundbundet kolbe
Urinpose til bl.a. gas
Petriskåle i plast
Stor porcelænsskål
Måleglas
Morter med pistil
Cylinderglas
90o vinklet glasrør
Stativ
Klemhane
Muffe
Plastsprøjter
Lige glasrør
Glasspatel
Reagensglasstativer
Gribearm
18
Trefod
Bunsenbrænder
Elektrolyseapparat
Keramisk trådnet
Reagensglasbørste
Porcelæns trekant
Gummipropper
Kulsyreflaske
Digeltang
Termometer
Iongittter af NaCl
Fysik
Multimeter
Molekylebyggesæt
Elmotor
19
Jernkerner
Spoler
Sikkerhedskabel
Tæller - unitcounter
Stangmagnet
Kontakt
Katodestrålerør
Sikkerhedsadapter
Strømforsyning
Lampefatning
Neonrør i stativ
Krokodillenæb
Oscilloscope
Roterende magnet
Optisk gitter
Kemihåndbog
Kemibegreber
Det kemiske sprog i uorganisk kemi
Om at tælle atomer i kemi
Når man tæller antallet af atomer i en ikke-metallisk forbindelse, bruger man fremmede ord. 1
hedder mono. 2 hedder di. 3 hedder tri. 4 hedder tetra. 5 hedder penta. 6 hedder hexa (sis). 7
hedder hepta, 8 hedder okta, 9 ennea (nona) og 10 deca.
Når tallet stilles efter et stof, gælder tallet kun det stof, der står lige foran. Når tallet
stilles foran hele molekylet, gælder det hvert eneste stof i molekylet.
Øvelse 3:
20
1. Angiv navnet for følgende stoffer(Spørg naturen 3, p. 29):
CO2
8SO3
3CO
N2O
NO2
N2O3
P2O5
9CCl4
CS2
N2O4
2. Hvor mange atomer er der i følgende:
1) 7Al2O3
2) 9H2SO4
3) 13H3PO4
4) 17C6H12O6
Når et stof dannes af kun to stoffer, metal + ikke metal, sættes de blot sammen og der tilføjes et id. Fx: Na = Natrium, Cl = Klor, de sættes sammen til natriumklorid. Metal står altid før ikkemetal.
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig udtales den med "at" fx NaClO3,
Natriumklorat
Når der mistes et iltatom (stoffet får lavere oxidationstrin) i en forbindelse, ændrer det i endelsen
vokal fra a til i, fx hedder klorat, ClO3 -, når det mister et iltatom kaldes det:Klorit, ClO2 Øvelse 4: Hvad hedder følgende stoffer?
Syrer
Salt
Salt
HNO3
NO3-
NO2-
H2SO4
SO42-
SO32-
HCl
Cl-
H3PO4
PO43-
PO33-
Hovedstoffet ændrer også navn
Fx ændres HClO3, klorsyre til HClO2, klorsyrling.
Øvelse 5: Hvad mon stofferne hedder?
HNO3
HNO2
H2SO4
H2SO3
H3PO4
H3PO3
Om elektronegativitetens indflydelse på navngivningen
Des bedre et stof holder på sine elektroner i yderste skal, jo mere elektronegativt er det.
21
Kobber har for det meste 1 elektron i yderste skal, som det meget gerne vil af med, men
nogle gange kan den endog gå af med 2 elektroner, den tager bare en mere fra næste skal. Dette
kan markeres i formelen. CuCl2 kan kaldes kobberklorid, men også Kobber(II)klorid. Så er der
markeret, hvordan bindingen er og dermed hvordan mængdeforholdet er i stoffet.
Elektronegativiten måles med en skala fra 0 til 4. Her ses at F er mest negativ og K er
mindst. Det gælder, at elektronegativitet aftager ned gennem en hovedgruppe, Det gælder også at
negativiteten er stigende fra venstre mod højre gennem alle hovedgrupperne I-VII. (Holmboe,
1985, p. 23,97).
4-3
3<x<=2
F O N Cl
Br
I
C
S
Metaller
Au
Pt
Hg
Cu
2<x<=1
H P
Pb
0<x<=1
B
Si
Al
Be
Mg
Ca
Li Na
Sn
Fe
Zn
Al
Mg
Ca
Li Na
K
Denne viden har betydning for, hvordan stoffer reagerer. Den bruges industrielt ved fremstilling
af batterier. Øvelse 6: Hvad hedder:Cu2O
B
Si
C
Sb As P
N
H
Te
Se
S
fx: NH3 , Cl2O, OF2
Øvelse 7: Angiv formlerne for
Lithiumklorid
ferrum(III)fosfat
Sølvnitrat
kobber(II)sulfat
Bariumsulfat
fosforsulfid
Sølvcyanid
siliciumflourid
Cadmiumiodid
aluminiumcarbid
I
Øvelse 8.
Hvad ville et stof hedde, der bestod O og Si? Hvad ville formlen være?
22
Br
Cl
O
F
fx CuCl2
Cu2+ +2ClKrystalvand står efter formelen med almindelige tal
fx Na2SO4, 10 H2O
Forkortelser: (s)= solid, (l)= liquid (flydende), (g) = gas, (aq) =vandig opløsning
fx 2H2 (g) + O2 (g)
H2O (l)
Man anvender følgende form: (2) bis-, (3) tris-, (4) tetrakis, (5) pentrakis osv.
fx: Ca(PCl6)2 hedder calcium-bis-hexachlorofosfat.
Indikatorer og analyse agenter
Til brug for kemisk analyse er der udviklet en række indikatorer, der kan vise, om et eller flere
stoffer er tilstede i analysevæsken. De mest brugte fra 7. -9. klasse er:
Universalindikatorpapir - viser ved stærke syrer farven mørkerød, svagere
syrer farves røde, meget svage syrer farves gule, neutral væske farves grøn.
Ved baser farves fra blågrøn til mørkeblå. I alle tilfælde er det H+ ionen, der
måles på. Ved baserne måles manglen på H+, ved syrerne overskuddet af H+
og den neutrale grønne viser ligevægten.
Fenolftalein: Gennemsigtig, klar i sur og
neutral væske, rød i basisk væske.
UniversalIndikator
Lakmus farver syrer rød og baser blå.
AgNO3: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald hvis Cl- er tilstede. Gult bundfald hvis PO4--- eller Ier tilstede.
MgCl2: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald, hvis SO4-- er tilstede.
Nitron: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald, hvis NO3 er tilstede.
Nikkelreagens: Der dryppes få dråber i analysen (efter tilsat
De tre mest brugte analyse agenter:
MgCl2,
AgNO3,
Nitron.
sammen mænge ammoniakvand som analyse), der giver
kraftigt rødt bundfald, hvis der er Ni+ tilstede.
Syrer
Syrer kendes på H+
Syrer har stor nytteværdi i dagligdagen. Vi bruger kalkfjerner
mange steder, da vores grundvand er hårdt og sætter kalk i håret, i tøjet, på badeværelset og i
elkedel, kaffemaskine og alle andre steder, hvor der kommer kalk. Vi bliver også angrebet af syre
i brænde-nælder og hos myrer. I vores mavesæk er der saltsyre HCl. Den tjener både som forsvar
mod bakterier og kryb, men opløser også maden, så den er lettere fordøjelig. Mange frugter fx
citron og appelsin (citronsyre) eller vindruer (vinsyre) og nogle grøntsager er sure fx kartofler. I
sodavand er der ofte kulsyre og nogle gange fosforsyre. Syre bruges også til at
forlænge levetiden af maden fx i marineret sild, eller syltet agurk i skiver, der
ligger i eddikesyre. I c-vitamin er der askorbinsyre. Sure mælkeprodukter
indeholder mælkesyre. Salpetersyre bruges til fremstilling af gødningssalte og
sprængstoffer. En særlig farlig blanding af salpetersyre og saltsyre laver
23
nitroglycerin og deraf udvikles dynamit, samt kongevand, der kan opløse
guld. Mavesyren kan også være farlig, hvis den ætser huller i mavesækken
og laver mavesår.
Når man arbejder med syrere i laboratoriet, skal der bruges briller.
Man skyller sig straks med vand, hvis man er kommet i kontakt med syrerne.
Koncentrerede syrere fortyndes i vand og ikke omvendt, da der kan udvikles
damp.
Syre består af H+ ioner og en syrerestion. H+ ionen er en
hydrogenkerne uden elektron, dvs. en proton. Derfor kaldes syre - og base kemi også for
kernekemi.
+
+
H
H+
H+ ionen svømmer ikke frit rundt i vandet, men lægger sig op af et vandmolekyle, som er polært,
hvilket betyder, at det er mere elektronegativt i den ene ende, som så tiltrækker H+ ionen, det
skrives som H3O+ kaldet oxoniumionen.
Syrere er protondonorer. Det betyder, at de stærkeste syrere HCl, saltsyre, H2SO4 ,
svovlsyre og HNO3 ,salpetersyre alle fraspalter deres H+ ioner. HCl
H+ + Cl-, hvorimod de
svagere syrer H2CO3, kulsyre, H3PO4 , fosforsyre og CH3COOH, eddikesyre ikke er fuldt
dissocieret (fraspaltet), idet reaktionen går begge veje fx: H3PO4
3 H+ + PO4 ---.
--Syrerestionerne er: Cl klorid, SO4 Sulfat, NO3 Nitrat, CO3 karbonat, PO4--- fosfat,
CH3COO- accetat.
Et salt dannes af et metal og en syrerestion fx NaCL. Et sådant salt opstår, når syrere
ætser et metal fx: H2SO4 + Mg
H2 (g) + MgSO4.
Salt fremkommer også, når syrere ætser kalk fx: CaCO3 + HCl
CO2 (g) + H2O
+ CaCl2.
Man kan skille HCl i sine bestanddele ved elektrolyse:
Anoden +: 2Cl- - 2eCl2 (g) .
Katoden -: 2H+ + 2eH2 (g ) .
Hvis man har drukket syrer, skal man fortynde syreren ved at
drikke så meget vand som muligt.
Forsøg med syrer:
● Mål forskellige syrers ph værdi fx to stærke og 1 svag.
● Fortynd en syre og se, hvordan det går med ph værdien
● Syre og metal
● Kalk og syrer
● Elektrolyse af saltsyre
● Neutralisation af syrer med base
● Neutralisation af sur jord med basisk salt
● Neutraliser svag syrer med tablet mod mavesyrer
● Neutraliser HCl (g) med NH3 (g) og dan NH3Cl (s)
●Lav en neutralisation af H2SO4 + Ca(OH)2CaSO4 (gips) + 2H2O (SNOXværket)
Skriv små opgaver om syrer:
● 8.-tallets betydning for kemi
● Forklar om syrer som protondonor og baser som protonacceptor
24
● Hvorfor er syrer og baser kernekemi?
● Gør dig nogle betregtninger om syrekemiens betydning for dagligdagen
● Forklar om de tre afstemningsregler af reaktionsligningerne
Film:
Ipod/film
Kemibegreb Syrer
Syrer
9:47
MPEGWindows media
4
Ipod/film
Kemibegreb Elektrolyse
Elektrolyse af
HCl
6:27
MPEGWindows media
4
Baser
-
Baser kendes på OH
Baser opløser fedt, og netop derfor kender vi dem i dagligdagen,
hvor de gør stor nytte. Det, der sker, er dels, at baser nedbryder
vandets overfladespænding, så vandet trænger bedre ind i stoffet eller snavset. Endvidere har
sæben en positiv fedtelskende del og en negativ vandelskende del. Den positive del trænger ind i
fedtet og den negative del stritter ud i vandet og det bevirker, at der dannes små fedtkugler, der
kan skylles ud i vasken. Det samme sker med smuds, der som regel også er fedtholdigt. Stærke
baser som NaOH, kaustisk soda, kan hældes i nedløbet i en vask, det vil så opløse fedt og hår, så
afløbet kan fungere. Stærke baser bruges til at rense grundigt, før der skal males, eller sågar til at
fjerne maling (NaOH) fx fra møbler, der derefter neutraliseres med fx eddikesyre.
De baser, vi kender i dagligdagen, er Ajax, Salmiakspiritus, vaskepulver, tabs til
opvaskemaskinen, shampoo, håndsæbe og flydende opvaskemiddel. En stærk base Ca(OH)2 har
en helt anden funktion. Den hedder læsket kalk og bruges til fremstilling af mørtel. Den har den
særlige evne, at den kan optage CO2 og igen danne CaCO3.
Basen NH3, som findes i naturgødning, har også en helt anden funktion, idet den opløses
i vand og nedbrydes af bakterier og bliver til nitrater NO3-. Nitraterne optages af planterne og
bruges til fremstilling af planteprotein.
Når der arbejdes med baser i laboratoriet, er briller en nødvendighed. Baser er stærkt
ætsende og kan ødelægge øjne på få minutter. Der skylles med vand op til 24 timer. Man mærker
ikke en baseætsning før det er for sent.
Basers PH værdi ligger fra 8 - 14. PH værdien fortæller om manglen på H+ ioner.
Baser: Ba(OH)2, Ca(OH)2, KOH, Mg(OH)2,NaOH og NH4OH.
Det kendetegnende for baser er OH- ionen. H+ + OHH2O. Baser er
protonmodtagere.
Nogle salte reagerer også basisk fx K2CO3 og Na2CO3. Disse kan landmanden bruge som
næringssalt til sin jord, samtidig med at jorden bliver gjort mindre sur.
Baser fremstilles ved, at metaller reagerer med vand:
Ca + 2H2O
Ca(OH)2 + H2
2Na + 2H2O
2NaOH + H2
Det er nogle eksplosive reaktioner og hvis metallet sætter sig
fast ved glasset kan brinten antændes, hvorfor man ved Na
tilsætter lidt sæbe til vandet, så metallet glider lettere rundt ,
da vandets overfladespænding er mindre.
En anden måde at lave en base på er at brænde Mg i CO2.
OH- ion kendetegner baser
Der dannes så MgO, der opløses i vand til Mg(OH)2.
Forsøg med baser:
● Mål forskellige basers ph værdi.
25
● Fortynd en base og se, hvordan det går med ph værdien
● Vis at baser opløser fedt
● Lav en base ved at komme Ca i vand
● Lav basen Mg(OH)2 ved at afbrænde Mg i CO2 og opløse MgO i H2O.
● Lav en neutralisation af NaOH + HCL  NaCL + H2O
● Neutralisation af sur jord med basisk salt
● Neutraliser svag syrer med basisk tablet mod mavesyrer
● Neutraliser HCl (g) med NH3 (g) og dan NH3Cl (s)
Skriv små opgaver om baser:
● 8.-tallets betydning for kemi
● Forklar om syrer som protondonor og baser som protonacceptor
● Hvorfor er syrer og baser kernekemi?
● Gør dig nogle betragtninger om basekemiens betydning for dagligdagen
● Forklar om de tre afstemningsregler af reaktionsligningerne
Film:
Ipod/film
Kemibegreb
Baser
Baser
11:21 MPEG-4
Windows media
Neutralisation
I arbejdet med neutralisation skal benyttes beskyttelsesbriller, idet både syrere og baser er
ætsende.
Den grundlæggende reaktion i al neutralisation er, at H+ + OHH2O. I det den
+
overskydende elektron som OH har igen indfanges af H og der dannes vand.
Mavesyren HCl kan neutraliseres ved at spise
kalkholdige tabletter eller svagt basiske. Det gamle råd om at
Ved neutralisation
komme lidt fortyndet ammoniak på bid fra myre eller svien fra
dannes salt + vand
brændenælde er ligeledes en neutralisering.
Ved indtagelse af syrer eller baser, er det reglen, at man
skal drikke vand og derved fortynde, frem for at neutralisere, da spiserøret og munden ellers
bliver dobbelt ætset.
Både syrere og baser ætser. Baser er farligere og sværere at få skyllet ud fx af et øje.
Man kan ikke neutralisere syrer i øjne, men må fortynde med vand.
Vi bruger neutralisation meget i dagligdagen ved at fjerne kalk med en syre. det er en
neutralisation: CaCO3 + HCl
CO2 (g) + H2O + CaCl2. Der dannes vand + et salt, som
der også gør, hvis en syre og base neutraliserer hinanden. Denne proces er ligeledes i gang, når vi
bruger hårbalsam og skyllemiddel. Landmanden bruger det, når han tilsætter kalk i jorden, der
således neutraliserer den evt. sure jord. Landmanden kan også direkte tilsætte basiske salte, der
udvikler OH- ioner, som neutraliserer syrens H+ ioner og danner salt. Landmanden skal således
vurdere, hvilke planter der vokser bedst i sur, neutral eller basisk jord.
Mureren neutraliserer ofte den Ca(OH)2, der sidder på hænderne med HCl.
En eksempel på neutralisation er: NaOH + HCl  NaCl + H2O. En 3 ml baser hældes op
i et bægerglas - et stykke indikatorpapir lægges ned i glasset, der straks farves blåt. Herefter
dryppes syrer med en pipette indtil grøn farve (neutral) opnås. Andre indikatorer kunne benyttes.
Der er nu dannet saltvand. Denne fremgangsmåde kaldes titrering . Syre + base  salt + vand.
Den dannede væske sættes til at koge og saltet inddampes.
26
Fra koncentreret syre og base udvikles gasserne: HCl (g) + NH3(g)  NH4Cl (s). Der
opstår en hvid tåge af ammoniumklorid- et hvidt pulver. Det kaldes salmiak pulver.
Neutralisationen sker i luften øjeblikkelig, men kan være irriterende i længden.
Forsøg med neutralisation:
● Mål forskellige syrers og basers ph værdi.
● Lav neutralisation med kalk og syre (landmanden)
● Lav en neutralisation med titrering af NaOH + HCL  NaCL +
H2 O
● Lav en neutralisation af H2SO4 + Ca(OH)2CaSO4 (gips) + 2H2O
(SNOXværket)
● Neutralisation af sur jord med basisk salt (Landmanden)
● Neutraliser svag syrer med basisk tablet mod mavesyre
● Neutraliser HCl (g) med NH3 (g) og danner NH4Cl (s)
Neutralisation af NaOH + HCl
Skriv små opgaver om neutralisering:
● Skriv om neutralisering i dagligdagen i hjemmet
● Skriv om landmandens arbejde med neutraklisering
Film:
Katalysatorer
En katalysator (KAT) er et stof, der uden selv at blive forbrugt kan forøge reaktionshastigheden for en kemisk reaktion. Katalysatorer er meget interessante, da de danner grundlag for en
række vigtige processer og industrier i Danmark. Katte bruges især bruger i den ny forskning med
henblik på at lave mere vedvarende energi og erstatte
KATTE forøger reaktionens
fossile energiformer. De fremstilles ofte meget små for at
hastighed uden selv at blive
give større overflade at reagere med.
forbrugt
Nu bearbejdes allerede de fossile produkter i olie
ved hjælp af Katte, så man kan skære råolien til mindre
forbindelser, kaldet cracking.
De bruges i SNOX-anlæg, der renser røg fra fx kraftværker og i bilernes udstødning, der
fremmer renere luft således, at vi slipper for NOxere og CO i luften. De bruges til fremstilling af
NH3. Overalt i vores industri bruges de til fremstilling af fx plastik, cracking af benzin,
margarine, svovlsyre, salpetersyre og gødning.
SNOXværket udleder en del NOx'er, som via katalysatorer omdannes til N2. SOx'erne
kan omdannes til H2SO4, der igen kan neutraliseres med Ca(OH)2, dermed er forureningen fra
kraft-varmeværkerne minimal.
Vi kan lave en række forsøg i vores laboratorium: Forsøg med kobber som katalysator
Zn + H2SO4 (kom så lidt kobbersulfat i svovlsyren og brinudviklingen forøges)
ZnSO4 + H2
.
Desuden kan vi afbrænde sukker, det går dårligt uden Katte. Ved at putte cigaretaske,
der indeholder mineraler og virker som katalysatorer, på sukkeret, kan O2 nu lettere bindes til
sukkeret og få det til at brænde.
Katalysatorer er ofte meget små for at få større overflader samlet set. Her kan laves
forsøg med overfladestørrelser. Der kan ses på forskellen mellem biologiske og ikke-biologiske
Katte, samt markante katalysatorforsøg fx i colaspringvandet.
27
Forsøg med katalysatorer (Katte):
● Forsøg med kobber som katalysator 1.2
● Overflades betydning for reaktionen 1.3
● Biologiske og ikke-biologiske katalysatorer 1.4
● Colaspringvand 1.5
● Sukker + aske (Katte binder ilt)
● Lav molekylemodeller af kulbrinter (Katte og cracking), MolyMod.
● Lav en neutralisation af H2SO4 + Ca(OH)2CaSO4 (gips) + 2H2O (Katte og SNOXværket)
Skriv små opgaver om katalysatorer:
● Forklar om Katte i dagligdagen og fremtiden Katte i fremtiden
● SNOx-Værket - hvordan virker det?
Film:
Forurening
Forurening er et stort kemisk problem i vor tid. Vi har brug
for energi og laver mange slags varer, herunder også
landbrugsvarer. I disse produktioner er der spildprodukter,
der dels løber ud i vores vand og dels kommer op i luften.
Kattene hjælper som omtalt med renere luft. Der kan
laves forsøg med glasplader, der forurenes af ren afbrænding
af gas, dårligt iltet afbrænding af gas og stearinlysafbrænding, for at demonstrere forureningsforskellen.
Landmændene har som forureningskontrol
begrænsninger i indkøb af gødningsstoffer og pesticider fx
NPK-gødning, så vandløbene, åerne og havet ikke bliver gødet så voldsomt grundet udvaskning
af NO3- og PO4---, at det giver algevækst og iltsvind.
I laboratoriet laves forsøg med klorid-, sulfat- og
nitratprøven, der illustrerer en forurenet sø og med forurenet
Forurening truer jordens
sur og basisk jord, der neutraliseres med de rette
bæredygtighed og alt levendes
gødningssalte.
eksistens
I laboratoriet kan der neutraliseres syreregn
(H2SO4) med Ca(OH)2. Dermed dannes gips CaSO4. På denne måde laves, der gips på Avedøre
kraftværk.
CFC gasserne ødelægger ozonlaget O3, idet CFC gasser som fx freon stjæler O ud af O3.
Konsekvenserne er, at UV stråler bryder igennem atmosfæren og giver mere kræft.
Drivhuseffekten er ved forøget mængde af CO2 og andre gasser også et kemisk problem.
Regeringen er konstant årvågen overfor forureningsproblematikker og søger med diverse
love at holde forureningen væk. Der skal fx opsamles giftige stoffer og de sendes de til
Kommunekemi eller andre opsamlingssteder.
Vandrensning er et andet stort kemisk og fysisk problem. Vandet renses både mekanisk
og kemisk inden det udledes i havet.
Forsøg med forurening:
● Lav forsøg med forskellige flammer der forurener (stearin, ufuldstændig gasforbrænding, ren
gas forbrænding)
28
● Lav en forurenet sø (for meget NO3--, PO4---, K+)Lav forsøg med flammeprøven, klorid-,
sulfat- og nitratprøven, der illustrerer, at du undersøger, den forurenede sø. De forskellige
affaldsstoffer hældes i de rigtige beholdere.
● Rens noget forurenet materiale med dekantering, filtrering, destillering og neutralisering,
sortering (magnet, pust, mekanisk).
● Biologiske og ikke-biologiske katalysatorer 1.4 (Kattes betydning for forureningsbekæmpelse)
● Lav en neutralisation af H2SO4 + Ca(OH)2CaSO4 (gips) + 2H2O (Katte og SNOXværket)
Skriv små opgaver om forurening:
● Forureningsproblemer på jorden. Hvad gøres der?
● SNOx-Værket - hvordan virker det?
Film:
Kemisk produktion
Landbrugskemi
Landmanden skal lave en produktion med sin jord,
planter og dyr. Han skal have god kendskab til kemi.
Hans udbytte er afhængigt af de kemiske kredsløb,
jordens beholdning af salte og mineraler, gødning,
samt solens og regnens vekselvirkning. Hans
problemer er den forurening, han er skyld i og den
forurening andre er skyld i. Endvidere har han
problemer med angreb fra insekter, fugle, dyr, og
sygdomme, samt vejrets lunefuldheder.
Fotosyntesen er den vigtigste kemiske ligning for landmanden. Planterne
Fotosyntese
Respiration, forbrænding
laver kulhydrat som følger: 6CO2 + 6H2O + sol E
C6H12O6 + 6O2. Kulstoffet bindes i
sukkeret, der kan laves til stivelse og cellulose i større molekyler af sukker. Alle disse stoffer kan
fordøjes af dyr og er grundlaget for deres energi og vækst. Dyr og mennesker indtager sukker,
stivelse, ilt og udskiller CO2 + H2O, som planterne skal bruge igen for at gentage processen.
Kemiske Kredsløb
Ilt, kul, nitrogen og vand er meget vigtige stoffer for landmanden. De er i konstante kredsløb.
Ilten laves af planter ved fotosyntesen 6CO2 + 6H2O +sol E
C6H12O6 + 6O2. Når
dyr og planter dør frigives kuldioxid gennem nedbrydningsprocessen.
Når mennesket forbrænder sukker afgives 6CO2 + 6H2O, som lige er det planterne skal
bruge for igen at danne ilt og sukker, samt den livsgivende solenergi, der er gemt som kemisk
energi.
N2 findes til overmål i atmosfæren, men er et svært molekyle at bryde i atomer på grund
af trippelbindingen N N. Hvor 2 atomer N deler tre elektronpar. Delingen sker ved lynnedslag
og i særlige knoldbakterier. På den måde dannes NO3 - (nitrater), som dyr og planter bruger til at
danne proteiner. Også nitrogen frigøres ved død og gennem afføring (NH3) fra mennesker og dyr,
især af betydning for landmanden er grisen og koen. En ko leverer 12 tons fast gødning og 6 tons
flydende gødning om året.
29
Vandet H2O fordamper og fortættes som regn, der strømmer ned i åer, søer, grundvand
og hav.
Materialer i jorden
Der er brug for mineraler som: K, Zn, Fe, Mg, Se, Cu, Cr, Mn og Mo og stoffer som: H, C, P, S,
Cl og B, foruden de allerede omtalte. Det jorden mest kommer til at mangler er N, P og K. Er der
ikke nok af disse stoffer bliver planterne små og svage og mere modtagelige for sygdomme.
Jorden kan analysres på forskellige måder. Dette gøres i laboriatorier eller via scanning fx ved
satellit. Dataene kan overføres til traktoren, der kan udlægge den gødning og de mineraler, der er
brug for. Man kan undersøger om jorden er sur eller basisk. Nogle planter foretrækker sur jord.
Gødning
Der findes to typer gødning: Den kunstigt frembragte og den dyriske (fra køer og svin). NPKkunstgødning er temmelig koncentreret 21% N, 3% P, 10% K, hvorimod fx svins gødning har
langt lavere mængder 0,8% N, 0,3% P og 0,4% K. Dyregødning har også ulempen med lugtgener
i nabolaget og forringede huspriser.
Gødning indeholder salte med næringsrige ioner. NaNO3 - fra fuglegødning fra Chile,
kaldes Chilesalpeter, Ca(NO3)2 laves kunstigt i Norge og kaldes Norgesalpeter, KNO3- kaldes
salpeter, NH4NO3 fra dyregødning.
Kunstgødning kan spøjtes ud, men dyregødning skal sprøjtes eller pløjes ned i jorden, så
ammoniakken ikke forsvinder op i luften.
Gødningen kan medføre, at jorden fx ikke kan holde på den ved kraftigt regnvejr eller
overgødning, dermed ender den i sø og vandløb og skaber alt for rig opblomstring af planter og
alger, med iltsvind til følge. Algerne tager alt lyset i sidste ende, da de lægger sig på overfladen
og breder sig overalt i vandet og formindsker sigtbarheden. Bundplanterne dør derfor, og bakterierne bruger alt ilten til forrådnelsesprocesser, så fiskene og andre levende organismer dør af
iltmangel.
Regulering af jorden
Landmanden kan regulere jordens surhedsgrad på forskellig måde. En meget generel måde er at
tilsætte CaCO3. Det er ofte en almindelig del af landmandens pleje af jorden. Selvom der gøres
meget mod syreregn i Danmark fx ved at oprette SNOx anlæg, gælder det ikke alle vore
nabolande, derfor importeres syreregn, hvorfor det meste jord udvikler sig surt.
Nogle gange kan landmanden arbejde mere præcist ved at bruge de enten basiske eller
sure salte, der foruden at neutralisere også gøder fx: KNO3, NaNO3, NH4SO4, K3PO4, Na3PO4,
Na2CO3 og K2CO3 mv.
Pesticider
Pesticider har siden 1939 betydet meget for landmanden, så han kunne nedsætte mængden af
håndkraft i marken11. DDT (dichlordiphenyltrichlorethan) C14H9Cl5 var således det første
kemiske middel, der viste sig at dræbe insekter. Imidlertid er DDT blevet forbudt i Danmark i
1969 og USA i 1963, da den ved ophobning i naturen skadede dyrelivet. Nu skal alle nye
bekæmpelsesmidler godkendes af miljøministeriet. Et problem med pesticider er, at de med
vinden føres til andre områder, især ved kraftig blæst, hvor de ikke er ønskede. Et andet problem
er, at de kan sprede sig til åer og søer via det øvre grundvand, og der dræbe smådyr fx
ferskvandstangloppe, som fisk næres af.
Effektivisering er en samlet påvirkningsfaktor
For at få størst muligt udbytte er de danske jorde blevet meget store i forhold til resten af
landbrugene i EU (2006) med 57 ha mod 11,5 ha i gennemsnit i EU. Derfor har man prøvet at
11
http://www2.dmu.dk/pub/mb15.pdf
30
samle disse store jorde ved at nedlægge læhegn og andet, der stod i vejen for gødning, sprøjtning
med pesticider og det almindelige landmandsarbejde. Dette har imidlertid påvirket
mangfoldigheden af dyr og planter markant, idet de ingen fristeder har.
Forsøg med landbrugsrelateret kemi:
● Lav molymod model af N2, O2, CO2,
● Lav molymod model af fotosyntesen. Forklar om fotosyntesens betydning for landmanden.
● Påvis ved at brænde Mg i CO2, at der er kul i kuldioxid. Gør rede for kredsløbet
● Påvis N2 ved at brænde Mg i N2 s. 29. Redegør for og N2 (NO3-) kredsløb i naturen.
● Undersøg ioner i kunstgødning.
● Hvordan har jorden det? Lav nogle forsøg med jord, du selv har forberedt (lidt syre i, lidt salte
i). Identificer de ioner din jord har med alle de kendte indikatorer og UI-papir, samt flammeprøve
● Reguler din jords ph-værdi med kalk, samt sure og basiske salte s 45
● Lav en forurenet sø (for meget NO3--, PO4---, K+). Lav forsøg med flammeprøven, klorid-,
sulfat- og nitratprøven, der illustrerer, at du undersøger, den forurenede sø. Kom de forskellige
affald i de rigtige beholdere
● Rens noget forurenet materiale med dekantering, filtrering, destillering og neutralisering,
sortering (magnet, pust, mekanisk).
● Lav noget H3PO4. til brug for gødningsfremstilling ved at blande svovlsyre og calciumfosfat.
Skriv små opgaver om landbrugskemi:
● Gør rede for følgende kredsløb: Vand, ilt, kvælstof og kulstof
● Gør særligt rede for fotosyntesreaktionsligningens betydning for landmanden.
● Hvilke overvejelser gør landmanden, inden han planter på marken?
● Forklar om kunstige og naturlige gødningsformer og deres forureningspotentiale TB 42
● Forklar grundigt om teorien bag flammeprøven
● Perspektiver til landbrugets udvikling i det moderne samfund
Film:
Cement - og mørtelfremstilling
Cement - og mørtelfremstilling er en succesfuld dansk industri,
da vi har enorme mængden af kalk i vores undergrund.
Danmark her en fortid som havbund og endda koralhav (Fakse
kalkbrud). Massedød har givet enorme kalkaflejringer og er
Kalkbrænderi
årsag til, at flint og olie er blevet naturlige resurser i
undergrunden. Kalkbrænding kom til Danmark via munkene fra
Rom. Indtil da byggedes med egetræ og ler. Over 1000 kirker blev bygget 1000- 1100 med sten
og mørtel. Det var prægtige bygningsværker, og i samme periode ville de adelige også have
murstensbygninger.
Produktionen er enkel, da kalken brændes til brændt kalk: CaCO3
CaO + CO2.
Derefter hældes vand på den brændte kalk: CaO + H2O
Ca(OH)2. Derved dannes læsket
kalk. Denne tilsættes sand, der for 95 % af massen består af kvarts SiO2. Den nye blanding kaldes
mørtel og optager CO2, da den er basisk. Ca(OH)2 + CO2
CaCO3 + H2O. Når huset er tørret
ud, er det klar til brug. Det er en enkel og genial kemisk reaktion. Mureren neutraliserer ofte den
Ca(OH)2, der sidder på hænderne med HCl.
Kalkholdige sten kan testes med HCl, idet det danner kuldioxid.
31
Cementen er en videre udvikling af mørtelen. Der tilsættes flyveaske fra kraftværkerne,
alt pulveriseres og brændingen sker ved højere temperaturer. Klinkerne fra brændingen
pulveriseres også til det fine pulver, der kendes som cement. Romerne brugte vulkansk aske og
var dygtige til at bruge det så tidligt som år 100 e.Kr.
Beton er endnu et moderne byggemateriale, der bruger 1 del cement, 2 dele sand og 3
dele sten, den kaldes 1,2,3 beton. Men beton er en videnskab i dag, da der forskes meget i
betontyper, der bedst egner sig til diverse byggerier.
Stenene i betonen kan dog afgive Radon Ra, som er en ædelgas, der er radioaktiv. Den
henfalder til fast radioaktivt stof, der kan sætte sig i støvet og er skyld i lungekræft, når den
indåndes.
Forsøg med mørtel og cement:
● Opløs kalk med HCl s og påvis CO2 i kalken med kalkvand s 52.
● Lav neutralisation med kalk på sur jord (landmanden)
● Undersøg sten for kalkindhold
● Brænd kalk og påvis CO2 p. 56 – 58
● Lav mørtel og byg en mur
● Lav 1-2-3 beton og støb en bropille
● Neutraliser Ca(OH)2 med HCl, som mureren, der neutraliserer sine hænder efter endt arbejde
● Neutraliser H2SO4 med Ca(OH)2, fortæl hvordan det foregår i et SNOx-værk, der hindrer
forurening ved mørtel- og cementfabrikker.
Skriv små opgaver om mørtel og cement:
● Fortæl generelt om kalk, som er et af Danmarks få naturlige råstoffer. Herunder skal du dække
både fremkomst og historisk udnyttelse.
● Fortæl om den industrielle udnyttelse i vor tid.
● Tegn og beskriv hvordan cement fremstilles.
Film:
Kemisk analyse
Færdigheden at lave en kemisk analyse startede med kloge koner og mænd, der kendte naturen og
kunne bruge den, fortsatte hos alkymister i middelalderen, samt de første kemikere i
oplysningstiden og er nu en vigtig del af vores liv i produktion af medicin, analyse af vores blod
og sundhedstilstand, opklaring af forbrydelser, for udvikling af et bæredygtigt landbrug, samt
central i vore produktion af varer. Kemisk analyse er et fundament for det moderne liv. Denne
viden skaber en mængde arbejdspladser.
Den mekaniske og kemiske rensning af vores spildvand er central for gode helbred og
vores overlevelse.
Generelle metoder
Opløsning af stoffet
Man kan prøve at opløse evt. uopløst materiale i forskellige opløsningsmidler og derefter
inddampe dem e.l.
Opslæmning
Floder der løber gennem bjergene opslæmmer kridt, ler, sand og mineraler og vandet er uklart.
Bundfældning
Når opslæmmet materiale står stille et stykke tid, dannes der et bundfald.
32
Dekantering
Langsomt hældes væsken fra og bundfaldet bliver tilbage i glasset/kolben.
Filtrering
Hvis der er et en uklar væske kan denne filtreres og undersøges nærmere. Det frafiltrede kan også
undersøges.
Krystallisering
Ved at lade væsken stå, kan der komme krystaller. Disse kan vokses og dermed udskilles stoffet.
Inddampning
Foregår som krystallisering, man koge al væsken bort og ser på det, der er tilbage.
Destillation
Man fordamper H2O og samler dampen og nedkøler den til væske. Det er nu den rene væske uden
urenheder og mineraler. Destillation bruges også til hurtigt at få alt vand fjernet, så kun saltet er
tilbage. Dette kan undersøges fx ved flammeprøven.
Brudt destillation
Man destillerer ved en bestemt temperatur, så går man videre til næste temperatur og får på den
måde udskilt stoffer med forskelligt kogepunkt.
Demineralisering
Man fjerner alle mineralerne ved en ionbytning.
Kromatografi
Hvis det drejer sig om små mængder, kan dette bruges. Man sætter en del af stoffet på et
trækpapir og lade en opløsning af fx acetone suge op igennem papiret. Man kan da se aflejringer
på forskellige steder på papiret.
Magnetisering
Man kan ved en magnet trække magnetiserbare stoffer ud af en blanding dvs. jern, nikkel, kobolt
og gadolinium.
Elektrolyse
Man skiller stoffets bestanddele ved at sætte strøm igennem stoffet. Det skal være opløst eller
gjort flydende ved opvarmning.
Find Ioner
Positive ioner i uorganisk analyse
Ammoniumionen NH4+
Hæld ca 1-2 ml analyse i reagensglasset. Der tilsættes den samme mængde NaOH.
Reagensglasset opvarmes forsigtigt, væsken må ikke koge. Efter et kort stykke tid, vifter man
forsigtigt dampe hen til sin næse. Hvis man kan lugte ammoniak (salmiakspiritus) er
ammoniumionen påvist.
NH4+ +Cl - (l) + NaOH (l)
NH3 (g) + NaCl (l) + H2O (l)
En gas markeres med pil op.
Jernioner Fe2+ og Fe3+
Hvis den vandige eller sure analyse er gulbrun eller rødbrun kan der være
jernioner.
Man gør opløsningen saltsur ved at tilsætte HCl. Dernæst tilsættes lidt
kaliumferrrecyanid K3Fe(CN)6. Hvis opløsningen bliver mørkeblå, er der jernioner
33
Nikkelion er påvist
Kobberioner Cu2+
Hæld ca. 1-2 ml af analysen i et reagensglas. Tilsæt lidt fortyndet ammoniakvand. Hvis der
dannes et blåt bundfald tilsættes mere ammoniakvand, hvis bundfaldet opløses og danner en mørk
blå opløsning er kobberionen påvist.
Cu2+ + NH3
Cu(OH)2, denne er stærkt lyseblå, ved overskud af NH3:
Cu(OH)2 + NH3
Cu(NH3)42+ tetraamminkobber(II)ioner, som er kraftigt blå.
Nikkelionen Ni 2+
Hæld 1-2 ml opløsning i et reagensglas. Tilsæt samme mængde ammoniakvand. Dernæst tilsættes
nikkelreagens. Hvis der dannes er rødt bundfald er nikkelionen påvist.
Sølvioner Ag+
Tilsæt nogle dråber HNO3 og dernæst HCl, hvis der kommer hvidt bundfald er det tegn på
sølvioner.
Ag + HCl
AgCl + H2
Calciumioner Ca2+
Tilsæt eddikesyre. Dernæst tilsættes (NH4)2C2O4, ammoniumdichromat. Giver hvidt bundfald,
calciumcromat, hvis calcium er til stede:
Flammeprøven
Ca2 + (NH4)2C2O4
CaC2O4
+ NH4+
Flammeprøven er en lettere måde at finde de positive ioner på.
Flammeprøven laves ved at tage en jerntråd eller en kanthal tråd, der renses ved at
afbrændes i en gasflamme, så den ikke giver farvet flamme.
Tråden nedsættes i analysematerialet. Tråden stikkes ind i flammen igen. De forskellige
farve lys skyldes elektronens kvantespring og frigivelse af energi (fotoner) som lys. Når
elektronen ikke mere har energi til at blive i en yderliggende bane frigøres energi for at passe ind
energimæssigt i en bane tættere til kernen. Følgende farver findes bla. andre:
Stærk Gul = Natrium - Na.
Stærk rød = Lithium - Li.
Orange = Calcium - Ca.
Violet = Kalium - K.
Grøn = Kobber - Cu.
Negative ioner i uorganisk analyse
Klorid-, bromid- , fosfation og iodidion
Chloridionen Cl -: Hvidt bundfald. Fosfation: Gulligt bundfald.
Bromionen Br-: Gulligt bundfald
Iodionen I -: Gult bundfald
Hæld lidt analyse i et reagensglas. Tilsæt samme mængde HNO3 (for at gøre opløsningen sur så,
så man ikke får misvisninger), men ikke HCl for så tilsættes de klorioner, der skulle findes. Der
dryppes AgNO3 kaldet sølvnitrat. Hvis der kommer hvidt bundfald, har du påvist enten Cl-. Hvis
gulligt: Br-, I- eller PO4---. Det kunne fx foregå sådan:
CuCl2 + 2AgNO3
2AgCl
34
+ Cu(NO3)2
For yderligere sikkerhed for Cl- kan der laves elektrolyse, (men det kunne man jo så været startet
med også), hvis denne lugter af klor er det påvist.
Er der i stedet et brunt bundfald, kan der tilsættes stivelse, gør det opløsningen blå er Ipåvist ,ellers er Br- påvist.
Nitrationen NO3-
Hæld i lidt analyse noget nitrat-reagens, kaldet nitron C20H16N4. Hvis der er hvidt bundfald er
nitrationen påvist.
Sulfationen SO4--
Først gøres opløsningen sur ligesom det gjaldt for kloridprøven, for ikke at få misvisninger. Der
bruges HCl og Ikke H2SO4 for så tilføjer man de sulfationer, man skulle finde. I dette sure miljø
tilsættes nogle dråber BaCl2. Det kunne se sådan ud, hvis Na2SO4 er det ukendte stof.:
Na2SO4 + BaCl
2NaCl + BaSO4
Der dannes et hvidt bundfald, ligesom hvid mælk, når det står lidt samles det på bunden så man
kan se det er bundfald. Det hvide bundfald er BaSO4, der er tungtopløseligt. Det markeres med en
pil ned.
Sulfidionen S--
Der tilsættes HCl til lidt analyse. Hvis der kommer en ildelugtende gas ("Rådne æg") er
sulfidionen påvist. Det kunne gå sådan:
FeS + 2HCl
H2S + FeCl2
Fosfationen PO4 3-
Fosfationen kan findes med AgNO3, der giver gult bundfald.
Karbonationen CO3 - -
Man hælder lidt analyse i et reagensglas (ca. 1-2 ml), dernæst tilsættes fortyndet HCl, bruser det i
glasset skyldes det CO2.
CO3 2- + 2HCl
CO2 + H2O + Cl-
Forsøg med kemisk analyse:
● Påvis syrerestioner ved tre prøver: Klorid-, sulfat- og nitratprøven i de tre stærke syrer. TB 37
KFH s. 33
● Påvis fosfat TB 38 i Na3PO4 eller K3PO4
● Påvis ammoniumion KFH s 32 i opløst NH4Cl
● Påvis kobberion i CuSO4 ved analyse KFH s.32
● Påvis kobberion ved flammeprøve på CuSO4 KFH s. 32
● Påvis nikkelion i NiCl KH s. 32
● Undersøg 5 ukendte væsker med gødningsrelevante salte alene med Universialindikator papir
35
● Lav kemisk analyse af tre ukendte væsker
● Lav en kemisk analyse af stueplante gødning
● Lav en forurenet sø (for meget NO3--, PO4---, K+, ). Lav forsøg med flammeprøven, klorid-,
sulfat- og nitratprøven, der illustrerer en undersøgelse af den forurenede sø. Kom de forskellige
affald i de rigtige beholdere
● Rens noget af læreren forurenet materiale med neutralisering, magnetisering, filtrering,
dekantering, filtrering, destillering og neutralisering, sortering og magnetisering som eksempel på
din jordpleje. Find frem til saltene og deres ioner.
● Lav noget H3PO4. til brug for gødningsfremstilling ved at blande svovlsyre og calciumfosfat.
Skriv små opgaver om at finde ioner:
● Teorien bag flammefarven KH 22, FH 28
● Afstemning af reaktionsligninger KH 14-15
● Undersøg andre kemiske analysemetoder på nettet og gør rede derfor fx
http://en.wikipedia.org/wiki/Analytical_chemistry
Film:
Ipod/film
Kemibegreb
Find ioner
Hvordan ukendte
ioner identificeres
36
23:02 MPEG-4
Windows
media
Forsøgsopskrift
Find ioner - den negative ion
Materialer: Pipetter, reagensglas, analyse væsker, analyse agenter, indikatorpapir,
reagensglasstativ og sikkerhedsbriller.
Analyse agenter:
AgNO3
Kloridprøven
Nitron
BaCl2
Sulfatprøven
Tegning:
Nitratprøven
Pipette med BaCl2
BaCl2
Hvidt bundfald
Forklaring: Kom ca. 2-3 ml. analysevæske i et reagensglas. Dryp 5-10 dråber analyseagent i
væsken og iagttag om der er bundfald. Fortsæt med forskellige agenter, indtil der er reaktion.
Tegningerne viser for meget væske. HUSK kun 2-3 ml.
Analyse væsker: Fx: HCl, HNO3, H2SO4, plantegødning, 3 ukendte væsker og fem
gødningssalte osv.
37
Lav reaktionsligningerne! Affald: Surt: I sur beholder. Tungmetaller: Cu, Ag, Ba i beholder
med tungmetaller. Resten: I vasken.
Organisk Kemi
Indledning
Særlige forhold ved organisk kemi
Defineres som carbonforbindelsernes kemi. Rækkefølgen i organisk kemi starter med C, H og
dernæst kommer de øvrige stoffer i alfabetisk rækkefølge. Molekyleformen fortæller intet om
molekylets opbygning, men det gør strukturformlen. CH4 , methan har følgende strukturformel:
H
H-C-H
H
Der også kan vises således i molymod model:
Ved at studere strukturen kan man se, hvordan molekylet er bygget op. Fx kan man forstå
forskellene ved de forskellige typer monosakkarider, der alle har formlen C6H12O6, ved at
studerer deres opbygning (Se Kemien vi spiser p. 29)
Organisk kemi er kulstofkemi, da dette er det vigtigste stof, der går igen. Organisk kemi
beskæftiger sig især med stoffer fra levende organismer, hvor uorganisk kemi beskæftiger sig
med livløst stof i naturen.
Alkaner består kun af C + H, og har enkeltbindinger, Alkener har også dobbeltbinding,
alkyner har også trippelbindig. Alkoholer har en -OH gruppe. Syrere har en - COOH gruppe, her
findes fx en del fedtsyrer. De har -NH3 grupper.
Analyse af kulhydrater i organisk kemi
Glukoseprøven (C6H12O6)
1-2 ml af analysen hældes på reagensglas. Der tilsættes et par dråber CuSO4 + nogle dråber
NaOH til opløsningen bliver blå. Dette opvarmes i vandbad til 90 grader. Hvis analysen bliver
orange er glukose (C6H12O6) påvist.
Sakkaroseprøven (C12H22O11)
1-2 ml af analysen hældes på reagensglas. Tilsæt et par dråber HCl. Der tilsættes nogle dråber
CuSO4 + et par dråber NaOH, til opløsningen bliver blå. Dette opvarmes i vandbad til 90 grader.
Hvis analysen bliver orange er sakkarose (C12H22O11) påvist.
Stivelsesprøven (C6H10O5)n
Opløs lidt af stoffet i vand i et reagensglas, så du får ca. 1-2 ml analyse. Tilsæt iod I. Hvis
opløsningen bliver blåsort, er stivelse påvist.
38
Proteinprøven
Anbring prøven i et reagensglas. Tilsæt 2-4 cm3 NaOH og kog indholdet et par minutter (dette er
meget svært og meget farligt, husk briller og andre sikkerhedsregler, såsom at mundingen af
reagensglasset ikke peger mod nogen andre i lokalet), tilsæt et par dråber kobbersulfat CuSO4+
pimpsten til at forhindre stødkogning. Hvis opløsningen farves violet, er der protein i prøven.
Fedtanalyse
Vej prøven nøjagtigt. Anbring en afvejet klump af prøven i et reagensglas med 0,01 grams
nøjagtighed (et lille stykke) og hæld 2-4 cm3 benzin i det. Mas det godt ud så benzinen kan
komme til alle dele af prøven - men uden at slå hul i glasset. Held benzinen fra ud i en i forvejen
vejet petriskål. Efter afdampning vejes petriskålen påny. Fedtprocenten udregnes ved at tage
fedtmængden i petriskålen og gange med 100, hvorefter der divideres med den oprindelige
klumps vægt.
KEMIOPGAVER
Udvalgte kemiske opgaver
 8-tals reglen (oktetreglen, valens)
Atomerne ønsker 8 elektroner i den yderste skal. Dette klarer de fra hovedgruppe 1-3 ved at
afgive eller dele deres elektron/er og i hovedgrupperne 5-7 ved at dele eller modtage elektroner.
Hovedgruppe 4 kan begge dele og hovedgrupper 8 er tilfreds, de har 8 elektroner i yderste skal.
Dette kaldes oktet-reglen, der betyder 8-tals reglen. Man kan sige, at 8 er det hemmelige tal i
kemi.
Før i tiden sagde man, at ilt havde valensen 2. Man fokuserede altså på, hvad ilt ønskede for at få
8 elektroner i yderste skal. På samme måde sagde man, at Li havde valens 1, men denne gang
betød det altså, hvad Li ville af med.
 Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen
Det grundlæggende princip er, at der ingen nye grundstoffer kommer til, og ingen der bliver væk,
kaldet loven om grundstoffernes bevarelse. Der skal være lige mange atomer på begge sider af
reaktionsligningen
 Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle
Man skal huske, at de aktive gasser, fra hovedgrupperne 1, 4,5,6,7 kun eksisterer som molekyler
fx H2, Cl2, O2, F2, N2. De er så aktive, at de kun kan eksisterer ved at gå sammen to og to. De
deler elektroner.
Inaktive gasser
Gasser i gruppe 8 har fyldte yderste skaller med 2 og 8 elektroner, de kaldes inaktive gasser eller
ædelgasser. Ædelgasser er tilfredse. De aktive gasser søger at blive det. Alle andre grundstoffer
ser ud til at søge samme stabilitet som ædelgasserne i gruppe 8.
Regler for udtale:
1. Angiv navnet for følgende stoffer (:1 mono. 2 di. 3 tri. 4 tetra. 5 penta. 6 hexa (sis) . 7 hepta,
8 okta, 9 ennea (nona) og 10 deca.
39
CO2
8SO3
3CO
N2O
NO2
N2O3
P2O5
9CCl4
CS2
N2O4
Når et stof dannes af kun to stoffer, metal + ikke metal, sættes de blot sammen og der tilføjes et id. Fx: Na = Natrium, Cl = Klor, de sættes sammen til:
Metal står altid før ikke-metal.
Cl + Li
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig udtales den med "at"
fx NaClO3 hedder:
vokal fra a til i, fx hedder klorat, ClO3 -, når det mister et iltatom, kaldes det: Klorit, ClO2 Hvad hedder følgende stoffer?
Syrer
Salt
Salt
-
HNO3
NO3
H2SO4
SO42-
HCl
Cl-
H3PO4
PO43-
NO2
-
SO32PO33-
Hovedstoffet ændrer også navn: Fx ændres HClO3, klorsyre til HClO2, klorsyrling.
Hvad mon stofferne hedder?
HNO3
HNO2
H2SO4
H2SO3
H3PO4
H3PO3
B
Si
C
Sb As P
N
H
Te
40
Se
S
I
Br
Cl
O
F
fx: H + N
, O + Cl
Angiv formlerne for:
lithiumklorid
ferrum(III)fosfat
sølvnitrat
kobber(II)sulfat
bariumsulfat
fosforsulfid
sølvcyanid
siliciumflourid
cadmiumiodid
aluminiumcarbid
kongevand
Cyankalium
fx CuCl2
Cu++ +2ClKrystalvand står efter formelen med almindelige tal
fx Na2SO4, 10 H2O
fx 2H2 (g) + O2 (g)
fx: Ca(PCl6)2 hedder calcium-bis-hexachlorofosfat
Hvad hedder?
Al(NO3)3
Reaktioner
1. H2 + Cl2
2HCl
2. N2 + 3H2
2NH3
3. FeIII + O2
Fe2O3
5. Afstem reaktionsligningerne og find ud af, hvad følgende stoffer hedder:
Na + S
Mg + Br
Li + Cl
FeIII + O
Li + F
Ag + Cl
H + Cl
Si + C
Ca + O
Pv+Cl
6. Syre + metal:
H2SO4 + Mg
Mg + HCl
Na + H2SO4
41
HCl + FeII
7. Syre ætser kalk:
CaCO3 + HCl
8. Formlen på syrer:
Saltsyre,
Svovlsyre,
Salpetersyre ,
Kulsyre,
Fosforsyre,
Eddikesyrer,
9. Navn på syrerestioner:
Cl- SO4-NO3- CO3-- PO4--- CH3COO- 10. Baser fremstilles:
Ca + H2O
Na + H2O
MgO + H2O
11. Base optager CO2:
Ca(OH)2 + CO2
12. Metal brændes:
FeIII + O
Al + O
Pb + O
CuII + O
Mg + O
Magnesium brændes i kuldioxid: Mg + CO2
13. Hvad er formlen på disse baser:
Natriuomhydroxid,
Kaliumhydroxid,
Calciumhydroxid,
Bariumhydroxid,
Ammoniumhydroxid,
14. Hvad hedder disse basiske salte:
K2CO3,
Na2CO3,
42
15. Neutralisation:
H+ + OHFast stof + syre, neuralisation af syreregn:
CaCO3 + HCl
H2SO4 + Ca(OH)2
Syre og base:
NaOH + HCL 
Gas+gas:
HCl (g) + NH3(g) 
16. Katalysatorer:
Zn + H2SO4 (kom så lidt kobbersulfat i svovlsyren og brinudviklingen forøges) 
17. Fotosyntesen:
CO2 + H2O +sol E 
18. Find ioner:
Kobberioner Cu2+
Cu2+ + NH3
Ved overskud af NH3:
Cu(OH)2 + NH3
, denne er stærkt lyseblå,
tetraamminkobber(II)ioner, som er kraftigt blå.
Klorid-, bromid-, fosfation og iodidion:
CuCl2 + AgNO3
Sulfationen SO4-Na2SO4 + BaCl2
Kemiopgaver i organisk kemi
1. Hvad giver maden os til opbygning af vores krop?
2. Ud over reservedele skal vi også bruge energi. Nævn de tre store grupper næringsstoffer der
giver energi.
3. Hvilke enhed angives energi i?
4. Der findes en ældre enhed, der går 4,2 J til denne enhed. ? Hvad hedder den?
5. Hvor mange joule er der i 1 kilo joule ( 1 kJ)?
6. Hvor mange kJ er der i 1 g protein?
7. Hvor mange kJ er der i 1 g fedt?
8. Hvor mange kJ er der i 1 g kulhydrat?
9. Hvor mange kJ er der i 1 g alkohol?
10. Hvor mange kJ har en pige på 14-17 år brug for om dagen?
11. Hvor mange kJ har en dreng på 14-17 år brug for om dagen?
12. Hvor mange kJ har en kvinde, ca. 40 år, kontorarbejde, brug for om dagen?
13. Hvor mange kJ har en mand, ca. 40 år, kontorarbejde, brug for om dagen?
14. Hvor mange kJ har en mand, ca. 30 år, skovarbejder, brug for om dagen?
15. Hvor mange procent af vor daglige kost må være fedt ?
43
16. Hvad kaldes den proces der omdanner maden til energi?
17. Hvad hedder molekylet CO2?
18. Hvad hedder molekylet H2O?
19. Kan kulstof danne lange kæder af atomer?
20. Hvad kaldes den vigtigste formel inden for madkemi, som fortæller meget om forbrændingen
i kroppen ?
21. Planterne laver kulhydrat som følger: 6CO2 + 6H2O + E
C6H12O6 + 6O2. Hvilke to
stoffer udskiller vi, når vi forbrænder kulhydrat ?
22. Hvor kommer den energi fra, som vi udvinder af kulhydraterne
Opgaver om fedt
1. Hvad sker her? Færdiggør reaktionsligningerne:
a.
C11H22COOH + O
b.
C6H12O6 + O
Hvad er interessant ud fra disse reaktioner?
2. Stoffer der kan opløses i olie, har mange atomer bundet til c atomerne, Hvilke ?
3. Stoffer der både har en vandagtig (OH-gruppe ) og en fedtagtig (H-C gruppe ) kan opløses
både i vand og i __________?
4. a. Hvilke typer fedtstoffer findes der?
b. Hvilke af disse typer er de sundeste og hvorfor?
Opgaver om kulhydrater
1.
NH3 + HCl
tilsæt C12H22O5 og få spejdersnus.
2.
C6H12O6 + C6H12O6
3. Sakkarose kan fremstilles af rørsukker. St. Croix-sukker, er bedst til bolsjer og
karamelfremstilling. Karamelfremstilling. Afstem reaktionsligningen find n.
C12H22O11 opvarmes
(C12H18O9)n + H2O
4. Hvilke typer kulhydrater findes der?
Opgaver om proteiner
1.
Hvad er dette stof CO(NH2)2?
Lav stregformlen:
Organisk kemi generelt
1. Udregn følgende energi for 100 g ymer:
a. protein:
b)fedt:
c. Kulhydrat:
d. Svarer din udregning til pakkens værdi?
e. Hvor mange procent afviger den i forhold til pakkens angivelser?
f. Hvilke grundstoffer indgår der i ymer, når vi ser bort fra vitaminer og fibre.
g. Angiv grundstofferne med betegnelse og elektroner i yderste skal.
2. a. Angiv formlen for et kulhydrat, et protein og et fedtstof , (evt. fedstyre)
b. Lav en model af et af stofferne.
c.Hvilke af de tre (se under punkt 3) mener du, er det vigtigste, begrund!
3. Opskriv fotosyntesen og gør i ord rede for, hvorfor den er af så stor betydning.
4.a. Gøre rede for følgende prøver:
Glukose-, sakkarose-, fedt-, protein-, stivelses-, flamme-, klor- og ammoniumprøven.
b. Opskriv en række prøver, du kan udføre på et stof, ud over de i 8) nævnte.
5. Hvorfor kan slankekure give bagslag og forøge den procentvise fordeling af fedt i kroppen?
6. Hvilke mineraler har vores legeme brug for? (se vitaminpilleglasset)
44
Stofkendskab
d...destrueres
fvl…farveløs
udv
…udvikler
uop..
Uopløselig
atm ..atmosfæres
tryk
subl
bliver direkte til luftart
Henf henflydende
Oversigt over stoffer til brug for 7. - 9. klasse
Stof navn
Formel
Brug
Mol.
Vægt
Farve/
beskrivelse
Vægtfylde
Smelte
-punkt
Uorganiske forbindelser
Aluminium
Al
fly, biler, cykler
NH3
Rust der forhindre
yderligere
nedbrydning
Gas
Aluminiumoxid
Ammoniak
Al2O3
Ammoniumklorid
Ammoniumhydroxid
26,97 sølvhv.
2,7
659
101,94 hvid
17,03 fvl luft
4
0,77g/l
2050
-77,7
NH4Cl
Salmiakpulver
53,50 fvl
2,27 d. 350
NH4OH
base, rengøring
35,05 fvl
-
-77
6,68
630
Antimon
Sb
Argon
Ar
sølvhv.
121,76 Metal
Fvl ina
39,94
luft
Arsen
As
Arsenik- gift
gråsort,
74,91 metal
5,73
Barium
Ba
Absorbere
røntgenstråling
sølvhv.
137,36 Metal
3,5
Indikator for SO4-Base
244,31 fvl
3,1
315,51 fvl
2,18
78
233,42 fvl
4,5
1580
1,85
1350
gas
Bariumchlorid
BaCl2
Bariumhydroxid
Ba(OH)2
1,78 g/l -189,2
81436at
m
850
Tungspat
Bariumsulfat
BaSO4
Neutrons opdagelse
Beryllium
gråt,
9,02 metal
Be
45
Stof navn
Bor
Borsyre
Brint, hydrogen
Formel
Brug
B
H2BO3
H2
Øjendråber
Brændstof
Vand
H2O
Vand
Brintoverilte
H2O2
Sårrens
Brom
Br
Cadmium
Cd
Calcium
Ca
Calciumcarbonat
kalk,marmor, kridt,
kalksten
CaCO3
Calciumhydroxid
kalkvand, læsket
kalk, hydrat kalk
Ca(OH)2
Calciummonofosfat
Halogen. Et stærkt
reaktionsvilligt stof
Magnet, atomkraft,
fast
Vigtigt for krop og
knogler
Brændes til brændt
kalk
Ca(NO3)2
Gødningssalt
CaO
Calciumsulfat,
gips
CaSO4
1,7
Smelte
-punkt
2300
1,44 d 185
0,09 -254,2
fvl
34,02 sirup
1,46
-1,7
Rødbru
79,02 n væske
3,14
-7,3
112,40
sølvhvi
40,08 dt metal
hv
100,08 krystal
8,65 594,22
11,6
810
2,93 d 825
Base, CO2 indikator
Gødningssalt
Calciumoxcid
brændt kalk
Vægtfylde
1,00
Ca(H2PO4)2,
H2O
Calciumnitrat
norgessaltpeter
Farve/
beskrivelse
10,82 brunt
fvl
61,84 krystal
2,02 fvl luft
Mol.
Vægt
Fremstilling af
mørtel og cement
Bygningsindustrien
, gipsvægge
74,10 fvl
2,34
252,00 fvl
2,22
580
H2O
frit,
100o
164,10 fvl
2,36
561
56,08 hv
3,4
2572
136,14 hv
2,96
Flour
F2
Gas,
tandbeskyttelse
Fosfor, rød
P
Tændstikker
38,00 grøngul 1,69 g 15/g/l
rødbrun
30,98 t p
2,2
H3PO4
Udvikles fosfat fra
syren
hv el
98,04 fvl væ
1,83
42,4
Fe
Bruges til stål,
våben, bygninger
sølv hv
55,85 met
7,86
1535
Fosforsyre
Jern
46
-223
Stof navn
Formel
Brug
Mol.
Vægt
Farve/
beskrivelse
Jernoxid
Fe2O3
rust, myremalm
Jernsulfid
FeS
Svovljern
278,02 rødbrun
sortbru
87,91 n
J
Tungeste stof
mennesker har brug
for
K
Bruges i K -Na
pumben i nerverne
Jod
Kalium
Kaliumcarbonat,
potaske
Kaliumnitrat,
kalisaltpeter
Kaliumhydroxid
K2CO3
Hævemiddel i
kager, basisk
gødningssalt
KNO3
KOH
Krudt, gødning,
kalisalpeter
Sæbefremstilling
Klor
Klorbrinte,
hydrogenklorid,
saltsyre
Cl2
Kobber
Cu
HCl
Giftgas
Mavesyre,
Ledningsmetal,
indgår i bronze,
smykker
Kobberklorid
CuCl2
Katalysator
Kobbersulfat
CuSO4
Katalysator
Kobolt
Co
Magneter, blå
farve, stål
Krom
Cr
rustfrit stål, farve,
magnetbånd
Kulstof, carbon
C
Kuldioxid
CO2
Proteiner, DNA,
kulhydrater
drivhusgas,
udåndingsgas,
forbrændingsprodu
kt
47
Vægtfylde
Smelte
-punkt
5,24
1565
4,84
1193
sort vio
126,92 blade
4,93
114
sølv hv
39,10 met
0,86
62,3
fvl
138,20 krystal
2,43
368
fvl
111,11 krystal
2,11
56,11 hv pulv
2,04
grøngul
70,91 luft
3,21 g/l
fvl luft
36,47 væske
rødt
63,57 metal
170,52 hv pulv
blå
249,71 krystal
334
700
-102
1,64 g/l
-112
8.92
1083
3,53
422
2,29
110
sølv grå
59,94 me
8,9
1480
søvl grå
52,01 me
6,92
1615
12,01 sort
ca 2
subl
3500
1,98 g/l
-56,6
44,01 luft fvl
Farve/
beskrivelse
Vægtfylde
CO
Ufuldstændig
forbrænding, giftig,
optages 300 gange
bedre end ilt
28,01 luft fvl
1,25 g/l
-207
H2CO3
sodavand, erosion,
forvitringsprocesser
62,03
-
-
Stof navn
Formel
Kulmonooxid,
kulilte
Kulsyre
Kviksølv
Kvælstof, nitrogen
Salpetersyre
Kvæstofilter
Lithium
Lithiumklorid
Magnesium
Hg
N2
HNO3
NO, N2O3,N2O,
NO2
Brug
Termometre,
blodtryskmåling,
UV-lys
Protein, luft,
dykkerflasker,
gødning, krudt
Bruges til
kongevand,
gødning
Farlige gasser, der
kan lave syreregn
salte gode mod
depressioner
Li
LiCl
Mg
Rød flammefarve
Fyrværkeri,
bygningsmateriale,
nødvendigt i
kroppen
Mg(OH)2
Medicinsk brug,
mod sure opstød
Magnesiumklorid
MgCl2
Sulfatindikator
Magnesiumoxid
MgO
Bruges i tørcement
Magnesiumhydroxid
Mangan
Mn
Stål, glas, benzin,
kroppen
Molybdæn
Mo
stål, flyvemaskiner,
missiler
48
Mol.
Vægt
sølv hv
met
flydend
200,61 e
Smelte
-punkt
13,6
-38,9
28,02 luft fvl
1,25 g/l
-210
fvl
63,02 væske
1,5
-42
30,01 luft fvl
1,34 g/l
-164
sølv hv
6,94 metal
0,53
186
hv.
42,40 Krystal
2,07
613
sølv hv
24,32 metal
1,74
651
2,4
-300
fvl
58,34 krystal
fvl
203,33 krystal
fvl
40,32 krystal
1,56 118 d
3,65
2800
lyserødt
54,93 met
7,21
1260
sølv hv
96,00 metal
10,2
2620
Stof navn
Natrium
Formel
Kølemiddel i
atomre., sæbe,
gadelygter
Na
Natriumcarbonat,
soda
Natriumklorid,
kogesalt
Natriumhydroxid
Brug
Na2CO3
frem. sæbe,
papirmasse, glas
NaCl
Køkkensalt
NaOH
renser afløb,
sæbefremstilling
Mol.
Vægt
Farve/
beskrivelse
sølv hv
23,00 metal
Vægt- Smelte
fylde -punkt
0,97
97,5
106,00 hv pulv
hv.
58,45 Krystal
2,53
851
2,16
801
213
318
Neon
Ne
Lysstofrør, neonlys
40,00 hv henf
fvl ina
20,18 luft
Nikkel
Ni
armatur, magneter,
rustfrit stål
sølhv.
58,69 metal
Platin
Pt
smykker,
elektronik, kemi
Radium
Ra
mod kræft
Radon
Selen
Rn
Se
Udsiver fra beton
rødt
Silicium
Si
sølv hv
195,23 metal
sølv hv
296,96 metal
fvl luft
222,00 ina
78,96 rødt
stålgrå
28,06 kry
fvl
60,06 krystal
0,90g/l -248,7
8,9
1452
21,45
1774
5
960
9,73 g/l
4,26
-71
-
2,4
1420
2,32
1714
-
Siliciumdioxyd
SiO2
kvarts, 95 % af
sand
Kiselsyre
H4SiO4
kiselsyre
96,09 fvl
1,57
krudt, gødning,
svovlsyre
32,06 gult
2,07 112.8
H2S
vilkansk gas,
bundslam
fvl
ildlugte
34,08 nde luft
H2SO4
kunstgødning,
sprængstoffer
elektrolyt
fvl oli
98,08 væske
Svovl
S
Svovlbrinte
Svovlsyre
Sølv
Sølvnitrat
smykker,
elektronik,
Ag
AgNO3
Klorindikator
49
sølv hv
107,88 metal
fvl
169,89 krystal
1,54 g/l
445
1,83
10.5
10,5
961
4,35
212
Tin
Sn
Stof navn
Formel
Brug
Titan
Ti
Fly, briller,
rumskibe, ubåde,
aksler
Uran
U
Wolfram
Zink
Zinkklorid
sølv hv
118,70 metal
Farve/
Mol.
beskriVægt
velse
5,75
232
Vægt- Smelte
fylde -punkt
47,90 gr kyst
4,5
1800
Atomkraft, Abombe
sølv hv
238,07 krystal
18,7
1850
W
lampetråd,
panserværnsvåben
19,3
3370
Zn
Tage, tagrender
gråsort
183,02 metal
blå hv
99,40 met
3,05
419
papirfremstiiling,
medicin pg
anticeptisk virkning
136,29 hv henf
2,91
262
fvl
58,05 brændb
0,79
-95
fl 0,6
-145
1,05
16,6
ZnCl2
Organiske forbindelser
Amminoeddikesyre
CH3COCH3 acetone
NH2CH2CO
proteinstof
OH
Butan
C4H10
flaskegas, butan
Eddikesyre
CH3COOH
eddikesyrer
58,08 fvl luft
fvl
102,05 væsk
Glukose
C6H12O6
glukose, sukker,
fotosyntesen
fvl nålf
180,09 kry
1,54
146
Methan, grubegas
CH4
16,03 fvl luft
0,72 g/l
-184
1,22
8,4
Acetone
Myresyre
HCOOH
Oktan
C8H18
Sakkarose
Stearinsyre
Stof navn
gas. Methan
myresyre,
brændnælder,
myrere
46,02
114,23
C12H22O11
oktan, benzin
sakkarose,
rørsukker
C18H36O2
stearinsyre, fedtstof
284,28
Formel
Brug
50
342,17
Mol.
Vægt
fvl
væsk
fvl
væsk
fvl
krystal
fvl
krystal
skæl
Farve/
beskrivelse
-57
1,5
186
69,4
0,85
Vægtfylde
Smelte
-punkt
Vigtigste metaller der findes i jordskorpen
Metal
% af jordskorpen
Metal
% af jordskorpen
Aluminium
8,1
Nikkel
0,006
Jern
5,0
Kobber
0,005
Natrium
2,8
Bly
0,001
Magnesium
1,94
Sølv
0,000007
Titan
0,44
Guld
0,0000004
Legeringer
Legering
Bestanddele
Anvendelse
Bronze
Kobber, tin
Værktøj og våben i bronzealderen, lur,
kirkeklokker, statuer
Messing
Kobber, zink
Blæseinstrumenter, beslag, lysestager,
Stål
Jern, mangan, silicium, kul
Maskiner, skibe, biler,
Rustfrit stål
Jern, krom, nikkel
Spisebestik, stålvaske, sværd,
Loddetin
Bly, tin
Lodning
Smykkeguld
Guld, kobber
Smykker
Smykkesølv
Sølv, kobber
Smykker
Woods metal
Tin, bly, cadmium og
bismuth
Sprinkler-anlæg (smp. 70o)
51
I
II
Lithium
39,10
Kalium
1
4 Be
9,01
Beryllium
2
12
Mg 24,31
20 Ca
21
Sc
Ti47,88
Titan
2
24
23 V
St
56 Ba
Yt
88
Aluminium
3
25
Mn 54,94
Mangan
2
26
Fe 55,85
Jern
2,(3)
27 Co
58,93
Cobalt
2
28
Ni28,71
Nikkel
2
Mo 95,74
63,55
Kobber
1 (2)
47
Zr
Nb
73
72
Hf
Ta
Molybdæn
1
W 183,85
Wolfram
2
43 Tc*
Ag107,87
44
Ru
45
Rh
46
Pd
Sølv
1
78 Pt
74
75
Re
76
Os
77
Ir
195,09
Au 196,97
Guld
1
79
Platin
1
30 Zn
6
C 12,01
Carbon
Kulstof
4
14
Silicium
31
Ga
49
In
15
Enkelte sjældne jordarter
105
104
Ung*
Un
p*
106
Unh*
107
P 30,97
Phosphor
74,92
Ge
Arsen
5
50
Sn119,69
51 Sb
Tin
Pb 207,2
Bly
4
16,00
8O
Oxyge
n
Ilt
6
S
16
32,06
F
Flour
7
17 Cl
1
53
52Te
Br 79,90
Brom
7
121,75
Antimon
5
Tl
Gd157,25
18
Jod
Bi
8
36
92
U238,03
Po*
94 Pu
244
Gadolinium
Uran*
Plutoni
-um*
2
2
2
85
Kr 83,80
5
54
At*
4
Krypton
8
7
84
3
Argon
Xe
8
Rn 222
Radon*
8
86
83
Ar 39,95
I 126,93
82
81
8
7
35
2
Neon
35,45
Chlor
6
Selen
6
20,18
10 Ne
9
34 Se
78,96
Uns*
52
19,00
Svovl
5
32
4
200,59
Kviksølv
2
Nitrogen
Kvælstof
5
33As
112,40
Cadmiu
m
2
N 14,01
4
65,37
Zink
2
Cd
48
80Hg
Si 28,09
7
64
Ra 26
Radium*
2
29 Cu
41
40
137,34
Barium
2
Cr 52,00
Chrom
1
42
39
Fr*
4,0
Fast stof
Undergrupper
22
40,08
Calcium
2
38
87
ska
l
VIII
2
37 Rb
55 Cs
VII
2 He
Gasarter Fremstillet
10,81
i
Væske
5B
til højre
Ikke
laboratori
for trappe metal
er
Bor
23
Øverste tal betyder atomvægt i units. Ganges det med . 6*10 atomer af stoffet bliver mængden til g.
Atomvægten dækker protoner og neutroner. Dobbeltlinjen angiver metaller til venstre, ikke-metal til højre.
3
Mellemste tal angiver grundstofnummer = antal protoner. Bogstaverne udgør stoffets betegnelse. Nederste tal
26,98
er elektroner i yderste skal. Stoffer med * er radioaktive.
13 Al
MagneNatrium sium
1
2
19 K
VI
Kun medtaget elektroner i yderste skal af de udvalgte stoffer
1
22,99
11 Na
V
Helium
Metaller
Li 6,93
IV
H 1,01
Hydrogen
Brint
1
1
3
III
Hovedgrupper
6
7
Fysikhåndbog
Magnetisme12
Teori: Magnetisme
opstår, når elektronerne spinner i takt om
egen akse
Magnetjernsten
Allerede i Grækenkand i den græske oldtid opdagede man, at en bestemt jernmalm, som man fik
fra byen Magnesia i Lilleasien, kunne tiltrække jern. Den blev kaldt magnet jernsten eller
magnetit, og er en kemisk forbindelse af jern og oxygen (Fe3O4). Helt tilbage til 1200-tallet har
man i Vesteuropa brugt magnetjernsten til primitive kompasser, så man kunne orientere sig til
søs. Der mangler skriftlig dokumentation om emnet før Thales fra Milet (585 f.Kr), der skrev, at
magnetjernsten kunne tiltrække jern. Imidlertid har man meget tidligere set, at fx rav tiltrak strå,
og der går historier om, at man i kinesiske vogne havde anbragt magnetjernsten i en arm, der var
ophængt, så den kunne dreje, og således at den altid pegede mod syd. Dette hjalp meget med at
komme rundt i det store kinesiske rige.
Den magnetiske kraft vises let ved at tage to stangmagneter, som ses frastøde og
tiltrække hinanden. De frastøder Nord mod nord, syd mod syd og tiltrækker nord mod syd.
Man kan således få to magneter til at svæve ved at lægge dem over hinanden. Dette udgør
princippet i de nye Maglevtog, der er i Japan og nu også Tyskland. De kan køre ca 580 km. i
timen og er derfor hurtigere end fly på afstande op ca 1000 km, men er kun etableret på små
distancer endnu på grund af høje omkostninger og ulykker. Dog er en lang rute i Japan planlagt til
at stå færdig 2045 mellem Tokyo – Nagoya – Osaka på ca 400 km.
Den magnetiske kraft er stærkest i enderne og ikke i midten. Det ses let ved at drysse
jernfilspåner oven på et stykke pap, der ligger på en stangmagnet.
12
Bog NF 5:11-26, 87-91
53
Nord
Syd
Her ses også, hvordan det magnetiske felt ser ud. Man har defineret at magnetfeltets retning går
fra nord til syd. I princippet går magnetismen fra den nordenden gennem universet og tilbage i
syd. Når man undersøger hvilke plader, der kan gøres magnetiske ses det, at kun Co (kobolt) Gd
(gadolinium), Fe (jern) og Ni (nikkel) kan magnetiseres.
Ved at lave forsøget med den svævende clips, hvor en magnet sat i et stativ og klipsen
hænger svævende under magneten uden at røre denne. Kan man formindske den magnetiske kraft
med jern og nikkelplader (såvel som Co + Gd). Det ses, at de andre plader ikke kan formindsker
den magnetiske kraft. Kraften svækkes nok til at clipsen
falder ned. Den magnetiske kraft ordner småmagneterne
(elektronernes spin) i de magnitiserbare plader, så
pladernes nord står overfor magnetens syd eller omvendt.
Den gensidige tiltrækning tillader kun, at lidt af
magnetismen går igennem pladen. Man kan beskytte sig
mod magnetisme ved at sidde midt i en jernkasse.
Der kan laves et primitivt kompas, som efter
sigende blev brugt i skibene i den tidlige middlealder ved
at lægge en magnet på et stykke træ i et vandfad.
Magnetisk nord vil sig i retningen geografisk nord. Dette
blev forbedret ved, at man placerede en eller flere
magnetnåle på undersiden af en let drejelig skive, hvorpå
verdenshjørnerne var tegnet. Sådan en skive blev kaldt en
kompasrose. Imidlertid er kompasset ikke helt til at stole på, da der er en misvisning.
Magnetisk Syd Geografisk Nord
Jordens sydlige magnetfelt vender mod nord, men da det
er meget forskudt fra geografisk nord mod Canada og, da det i
øjeblikket bevæger sig (2012) 50 km om året væk fra GN, ville
man gå meget forkert ved blot at følge nordpilen. I Danmark skal
man lægge misvisningen til, dvs. den vinkel der er mellem GN og
MS. Misvisningen var: I Thisted 1975 3,50, Viborg 1975 3,00,
Brighton i 1970 8,00. På Bornholm er misvisningen meget
svingende fra ½- 50, fordi der er meget magnetjernsten i undergrunden.
GS
MN
54
I 1998 var misvisningen i Norge Jotunheimen vest 10. Dette må også skyldes bjergenes
påvirkning. Da misvisningen ændrer sig, skal man altid have den sidste nye opdatering.
Bevægelsen mod vest i magnetfeltet er interessant, og faktisk kan man se på havbunden
med sprækker, hvor der strømmer magma op, at magnetfeltet har været vendt helt rundt. Dette
menes at have været sket 100 gange i jordens historie ud fra, hvordan de magnitiserbare stoffer i
laven er størknet. Ved en polvending er magnetfeltet svækket og ioniserende stråling fra rummet
kan i denne periode lave skadevirkninger.
Spejderen, der finder sin kurs inde i spejderhytten, skal lægge misvisningen til, når han
går ud, ligesom han tager overtøjet på, når han går ud.
Moderne spejdere bruger dog nok GPS i stedet. GPSen har ikke misvisning i det GPSen
søger efter satelliter og beregner sin egen position ud fra fire eller flere satellitter. Men
satellitterne bliver hele tiden korrigeret, så de står nøjagtigt, da de ellers ville give misvisning.
Man kan finde en magnet med en magnet ved at se på frastødningskraften. Hvis et andet
stof frastøder en nordpol eller sydpol, er dette selv magnetisk, hvis det blot tiltrækker, er det
magnetiserbart. Man kan lave nogle pakker af forskellige materialer. Så kan man finde ud af,
hvad der er i disse pakker med magnetisk og umagnetisk materiale ved at huske forskellen på
frastødningskraften og tiltrækningskraften.
Man fandt ud af interessante ting med magneter. De tålte ikke godt at blive slået eller
tabt. De kunne heller ikke tåle høj varme eller at blive sat ind i en spole med vekselstrøm. De
kunne laves ved at stryge et stykke stål med en magnet fx en savklinge. Man skulle blot glide
frem og gå tilbage til start i en høj bue over stålet. Man kunne også sætte stålet i en elektromagnet
med jævnstrøm.
Det viste sig, at magnetismen i de forskellige
metaller forsvandt ved bestemte varmegrader, det såkaldte
curiepunkt: 7700 C for jern Fe, nikkel Ni 3580 C, Kobolt Co
11300, Gadolinium Gd 270 C. Man laver let et forsøg med
curiepunktet ved at ophænge et søm ud for en magnet og
varme op til sømmet falder.
Dyr benytter sig af magnefelter til at finde vej.
Sådanne er fundet i brevduen, delfinen, bien og bakterier.
Med brevduen eksperimenterede man ved at sætte en magnet
på hovedet, hvorefter den ikke kunne finde hjem.
Praktisk bruges permanente magneter fx i
skruetrækkere, bundpropper i oliebeholdere, kort med magnetisk kode, legetøjstog og biler, låger
i køleskabe, småmagneter til at holde papir fast på køleskabe og i skinner. Når toget kører over en
skinne med en permanent magnet aktiveres en spole, som tænder en strøm. Dette signal kan
placere toget på skinnelegemet helt præcist og tænde og slukke for advarselslamper. I 1983
lykkedes det at lave et magnetleje af Philips i USA, der var uden kontakt mellem aksel og leje,
derved kunne slid og smøring undgås. Dette kan illustreres ved forsøget med de svævende
magneter. Læger bruger magneter til at fjerne jernsplinter fra øjne. Alle disse iagttagelser
udfordrede til at skabe en teori for magnetisme.
Ikke magnitiserbart stof har deres småmagneter i konstant
uorden, som det ses til højre, men når et stof magnetiseres
bliver småmagneterne ordnet. Når man tænker på hvad
stoffer består af, hvad kan så udgøre disse småmnagneter?
Den dominerende teori i dag er, at det er elektronerne i yderste skal, der er vores småmagneter.
55
Elektronens spin om egen akse
Elektronerne spinner i takt og laver småmagneter
Hvad er det så ved elektroner, der kan ordnes? Alle elektroner spinner om egen
akse. Man tænker sig, at når de spinner i takt opstår magnetismen. H.C. Ørsted fandt, at der var
magnetisme omkring en strømførende ledning. Alene elektronens bevægelse i en leding er altså
nok til at enrettet spinnet.Strømmen går fra + til -, men elektronen fra - til +. Endvidere kan et
magnetiskfelt udvide sig i domæner. Man fører en permanent magnet mod en jernplade og det
magnetiske felt udvider sig.13 I permanente magneter fremstår årsagen til ensretningen af
elektronernes spin fra elektronernes egne mikroskopiske bevægelser om kernen.14
Den magnetiske kraft forsvinder ved slag og høj opvarmning, da den kinetiske energi i
bevægelsen fra atomerne i opvarmningen/slaget rammer elektronernes enrettede spin, der således
bringes i uorden og hindrer dermed ensretningen af elektronernes spin.
Jordens magnetfelt
Jordens rotation menes, at stamme fra den oprindelige rotation af materiale i solsystemet. Varmen
i den indre og ydre kerne menes bl.a. at blive vedligeholdt af radioaktive stoffer.
Magnetisk Syd Geografisk Nord
Misvisning
Lithosfære 100 km tyk består af
Skorpe 10-70 km. og tektoniske plader
Kappen
Asthenosfæren, Ydre Kappe
Fra 100-350 km. dybde. Forholdsvis blød masse
som de tektoniske plader kan glide på.
Mesosfæren, Indre kappe
fra 350 km - 2880 km dybde
Kernen
Ydre kerne 2900 - 5150 km. dybde
Flydende masse af sten og mineraler
Indre kerne 5150 - 6371 km dybde
Fast kerne med høj temperatur, der holdes fast på
grund af det høje tryk ca. 55000 varm
Geografisk syd
13
14
Magnetisk Nord
NF 5:88-91
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Magnetisme/magnetisme
56
For at forstå jordens magnetfelt må elektromagnet og induktion kort forstås. Elektromagnet fås
ved at sætte strøm til en spole. En spole er blot en ledning, der er bøjet i en cirkel som en ring.
Hvis man kommer jernkerne i virker den stærkere.
+
Ved induktion laver man strøm. Der sættes en magnet ned i en spole.
Det indgående magnetfelts bevægelse skaber/inducere strøm i spolen.
Disse to principper fungerer i jordens midte.
Jordens magnetfeltet skabes ved
Jordens rotation omkring aksen skaber rotationsmønstre, der minder
om en spole og sætter elektroner i bevægelse
Friktionen mellem den faste indre kerne/ydre kerne og
den faste indre kappe/ydre kerne vil sætte elektroner i
bevægelse og skabe strøm
Varmestrømninger fra den meget varme kerne
vil skabe udadsøgende varmestrømme, der afkøles
og vil skabe nedadsøgende strømme, disse
bevægelser sætter også elektroner i bevægelse
ved friktion.
Permanente magneter der findes i
skorpe, ydrekappe, indre kappe. Disse er skabt
af den elektromagnetiske kraft fra den ydre kerne.
Forklaring på jordens magnetiske system
Når jorden roterer om egen akse, dannes der
hvirvelstrømme i magmaen lige omkring aksen. Der er
forskelle mellem rotationen i indrekerne, ydrekerne og
indre kappe.
Magmaen består også af flydende metaller,
der kan lede en strøm, hvorfor disse hvirvelstrømme virker som
ledninger, hvorigennem der vandrer elektroner. Dermed er der skabt en elektromagnet. Desuden
dannes der andre strømme af elektroner.
Når den indre faste kerne bevæger sig rundt, dannes der friktion med den flydende ydre
kerne, der derfor løsriver elektroner og bringer dem i bevægelse mod de to spoler. Når sådanne
løse elektroner opfanges af spolehvirvelstrømmene dannes en elektromagnet. Den allerede
eksisterende elektromagnet forstærkes. Hvis de ankommer til spolerne som strøm med eget
magnetfelt, gælder det, at når et magnetfelt nærmer sig en spole, dannes der strøm i spolen.
Jorden er således sin egen dynamo - der vekselvirker mellem at danne magnetfelt og strøm.
Yderligere strømninger kommer af varmebevægelse i den ydre kerne. Først bevæger de
meget varme atomer væk fra den indre kerne, men eftersom de afkøles falder de igen mod
57
kernen. Denne slags strømninger vil også skabe friktioner, løsrivelse af elektroner og
magnetfelter. Endelig spiller de permanente magneter i den indre og ydre skal, samt i skorpen
også en lille rolle for jordens samlede magnetfelt. Magnetitten er blevet til ved først at være
opvarmet over curiepunktet ca 7700 C for jern (og nikkel 3580 C). Derefter er det størknet ved
afkølingen under påvirkning af jordens magnetfelt og således være blevet til en permanent
magnet.
Jordens magnetfelt har flere vigtige funktioner ud over at være retningsbestemmende for
forskellige levende organismer. Magnetfeltet beskytter jorden mod radioaktiv stråling fra solen.
Vi bliver bombarderet med ioniseret stråling i form af alpha (protoner +), beta (elektroner -) og
gammastråling (fotoner, elektromagnetisk stråling) (se mere side 31).
Disse strålingstyper bliver afbøjet af
vores magnetfelt, så vi ikke rammes af så
megen skadelig stråling. Ved store solstorme
er denne påvirkning meget stor, da disse
kaster meget materiale mod jorden og kan ses
ved polernes nordlys. Nogle bliver dog
indfanget og driver rundt i atmosfæren. Man
kan se af illustrationen, at jordens magnetfelt
bliver presset ned på den side, der vender mod
solen.15
Solens stråling presser jordens magnetfelt
Perspektivering
Først ved magnetismens opdagelse og fulde undnyttelse er der opstået et moderne samfund.
Forsøg med magnetisme:
● Vis den magnetiske kraft ved to magneter, der frastøder og tiltrækker hinanden. (1.3)
● Er pladerne magnetiske? (1.1)
● Vis at den magnetiske kraft tiltrækker flest clips i enderne og ikke i midten.
● Svævende clips + afprøvning om plader svækker magnetismen. (1.2)
● Svævende magnet på sandpapir. (1.4)
● Magnetisk fjeder. (1.5)
● Ekstra forsøg-detektiv-ukendte stænger! (1.ekstra)
● Lav en magnet af en savklinge s 14 TB
● Lav et forsøg der viser magnetens kraftlinier med jernfilspåner.
● Lav forsøg der viser noget om jordens magnetfelt
● Lav stangmagnetkompas på flamingoplade
● Find curie punktet.
Skriv små opgaver om magnetisme:
● Hvad er magnetisme? Gør rede for gældende teorier-gå gerne på nettet for at få det sidste nye.
● Hvordan bruges faste magneter i dagligdagen?
● Hvad er misvisningen?
● Fortæl noget om jordens magnetfelt og dets nytte, herunder dets beskyttende virkning.
● Fortæl lidt om magnetismen rent historisk.
15
http://www.physics.org/article-questions.asp?id=64, http://en.wikipedia.org/wiki/Geodynamo
58
Se film: http://www.dalumlarsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/av_undervisning%20fysik.htm
Ipod/film-19-9-11
Magneti
Almen magnetisme
sme
Almen magnetisme
6,52
MPEG- Windows
4
media
Ipod/film-19-9-11
Magneti
Jordens magnetisme
sme
Misvisning
3,28
MPEG- Windows
4
media
Ipod/film-19-9-11
Magneti
Jordens magnetisme
sme
Jordens magnetfelt 1
3,56
MPEG- Windows
4
media
Ipod/film-19-9-11
Magneti
Jordens magnetisme
sme
Jordens magnetfelt 2
2,54
MPEG- Windows
4
media
Ipod/film
Magneti
Feltlinjer-forsøg
sme
Magnetens feltlinjer
1,04
MPEGWindows medi
4
Elektromagnetisme16
Det blev H.C.Ørsted der i 1820 ved en tilfældighed opdagede, at en kompasnål flyttede sig
ved en strømførende ledning17. Han opdagede således elektromagnetismen.
Elektromagneten kunne derefter opstilles:
+
En elektromagnet kan forbedres ved:



Elektromagnetisme findes
altid, hvor der løber en
strøm fx i en spole
Flere vindinger
Jernkerne
Flere ampere
Den spole, der bruges, er bare en ledning, der er viklet om en plastikkasse med kant. Des flere
vindinger des længere er ledningen. En tyk ledning har mindre modstand end en tynd ledning.
Når man derfor laver flere vindinger i samme størrelse spolekasse, bruger men tyndere ledninger,
som så forøges modstanden.
Ohms lov siger: u = i * r, eller mere enkelt V (volt)=A (strømstyrke)*Ω (modstand), det
betyder, at jo større modstand, des mindre strømstyrke. Det betryder, at selv om man sætter flere
vindinger på elektromagneten, får man ikke den fulde gevinst på grund af modstanden, hvis ikke
tykkelsen på ledningen er den samme.
Man kan forudsige, hvordan polerne på elektromagneten dannes ved gribereglen:
16
Bog 5: 14-15, 20 - 21, 28-39
17
Italieneren Gian Domenico Romagnosi beskrev første gang i 1802, hvordan en kompasnål påvirkedes af en
elektrisk strøm, men uden det blev generelt bekendt det videnskabelige samfund.
59
Grib med højre hånd om spolen, fingrespidserne i strømmens retning ( +til-),
da vil nordpolen være ved tommelfingersiden og sydpolen v. lillerfingersiden
En stærk elektromagnet med to spoler, jernkerne + jævnstrøm kan laves ved at bruge en
hesteskojernkerne:
+
-
En sømkanon. NF 5:28 Opgavebog:43 opg. 10 kan laves ved en enkelt spole uden jernkerne og
bruges i praksis af moderne tømrere. Endvidere kan en lang række små forsøg opstilles såsom: en
fjernstyret afbryder eller kontakt, som i princippet bruges fx i en bils startmotor, en telegraf, en
højttaler.
Magnetkraner bruges på skrotpladser. I alle ringeklokker sider en elektromagnet.
Elektromagneter bruges i moderne el-motorer og i kraftværker til at lave strøm.
Hvordan passer det så med den øvrige teori om magnetisme? Når strømmen løber i
ledningen, dvs. elektroner bevæger sig fra minus til plus ordnes spinnet og dette spin skaber
elektromagnetismen.
Perspektivering
Elektromagnetismen blev banebrydende for al udvikling, fx for at lave strøm, samt mange af de
moderne maskiner, der lettede arbejdsbyrden (boremaskine, slibemaskine m.v.) har
elektromagnetismen at takke derfor.
Forsøg med elektromagnetisme:
● Lav HC Ørsteds forsøg. S. 28 TB
● Lav elektromagnet med en spole, afprøv med forskellige vindinger og jernkerne s. 23 - 24
● Lav en strærk elektromagnet s. 25 - 28
● Lav en sømkanon s. 13
● Afprøv ringklokken
● Lav en fjernstyret kontakt s. 30
● Lav en telegraf s. 37 + s. 41 TB
● Lav en højttaler s. 55 + TB s. 37
Skriv små opgaver om elektromagnetisme:
● Forklar højrehåndsreglen/gribereglen.
● Forklar hvordan en elektromagnet kan gøres stærkere.
● Forklar om elektromagnetens brug i dagligdagen
● Fortæl lidt historisk om elektromagnetens udvikling
Film:
Ipod/film Elektromagnetisme Elektromagnetisme Simpel og stærk
60
3,31 MPEG-4
Windows media
elektromagnet
Ipod/film Elektromagnetisme Elektromagnetisme Sømkanon
0:25 MPEG-4
Ipod/film Elektromagnetisme Elektromagnetisme Ringeklokke
0:07 MPEG-4
Film:
Animationer: www.schulalltage.de/html/elektromagnet.html Ding dong ringeklokke
Induktion18
Man kan lave strøm i en
ledning ved nærme sig
ledningen med en magnet
H.C. Ørsteds forsøgsopstilling i 1820 gav anledning til den
gennembrydende opdagelse af den elektromagnetiske kraft.
Dette forsøg blev starten til den elektriske tidsalder, idet Faraday
i 1835 opdagede, at ligesom der er elektromagnetisme, hvor der er
strøm, kan der skabes strøm i en ledning, hvis man påvirker denne
med en magnet. Magnetens kraftfelt skubber elektronerne afsted, så der løber
en strøm. Dette kaldes induktion, fordi man frembringer strøm.
Man kan lave en simpel opstilling med en magnet og to spoler og et galvanometer,
der blot er en lille magnet med en nål loddet fast.
Når magneten nærmer sig spolen giver det udslag, og når magneten fjerner sig fra
spolen giver det også udslag. Der må være dannet en strøm, der løber over til spolen med
galvanometeret og har lavet denne spole til en elektromagnet, som galvanometerets lille
magnet reagerer på ved at dreje, så pilen giver udslag.
Man kan beskrive forløbet meget nøje i fire faser:
1. Magneten nærmer sig med en nordpol. Spolen reagerer
ved selv at lave en nordpol,den søger altså at skubbe
magneten væk.
2. Magneten står inde i spolen - der er ingen reaktion.
3. Magneten trækkes ud af spolen. Spolen reagerer igen
modsat og laver en sydpol for at holde på den.
Strømmen skifter altså retning.
4. Magneten er for langt væk til at påvirke ledningen - ingen
reaktion.
Man kan forudsige strømmens retning ved hjælp af gribereglen.
Idet man bruger den modsat. Når nordpolen nærmer sig danner spolen
en nordpol. Tommelfingeren skal altså pege opad, så vil fingerspidserne
angive strømmens retning.
Vi har defineret at strømmen går fra + til -, men elektronerne går fra minus til plus. Plus
er altså det hul, som elektronen kan gå hen i, der hvor der mangler en elektron. Hullet bevæger
sig meget hurtigere gennem en ledning end elektronerne. Hvis alle elektroner bevæger sig en
plads th mod z vil hullet øjeblikkeligt være flyttet til a.
18
NF bog 8: 1-36
61
-
+
a
z
Da strømmens retning hele tiden ændrer sig, har man kaldt denne strøm vekselstrøm AC ≈ fra
det engelske "Accelerating current," den accellererende strøm. I modsætning til strømmen fra
batterier eller fra elektricitetsmaskiner, eller sammenkoblede frølår, der kaldes jævnstrøm DC =,
fra det engelske "Direct current", direkte strøm, der hele tiden afgiver den samme spænding V.
Da AC veksler i styrke, kan man lave en formel, der udregner den effektive strøm, hvis man
kender den maximale spænding i vekselstrømmen. Effektiv spænding = Max spænding / 1,4.
Vores almindelige husstrøm er på 220 volt og 50 Hz (perioder pr. sekund). Det betyder
der er 100 strømstød i sekundet.
Husk Ohms lov:
volt
u=i*r
tid
Man kan tegne en sinuskurve over strømstødene:
1. periode
Når man måler med et occiloskop, måles den maksimale spænding, når man bruger
multimeter måles den effektive spænding. En strømkilde i fysiklokalet viser den effektive
spænding.
Man kan påvirke antallet af volt ved:
 Stærkere magnet
 Flere vindinger (af samme tykkelse) på spolen
 Indsætte jernkerne
 Hurtigere bevægelse af magneten.
Da vore spoler normalt ikke har samme ledningstykkelse, fordi de skal passe til spolernes
størrelse, kan man lave et forsøg hvor alle spolers modstand samles i en serieforbindelse:
Voltmeter
62
Uanset hvor magneten stikkes ned, vil den samlede modstand være konstant. Her ses så den reelle
forskel mellem få vindinger og mange vindinger.
Man kan også lave et lille kraftværk. Her kan man afprøve at forøge
magnetensomdrejninger. Man kan skifte spolerne ud og se forskellen. Man kan lave et skema
over den beregnde volt og den reelle volt for at, se hvordan modstanden virker ind.
Volt ind
Spole
Beregnet volt
Aflæst volt
Ovenstående del af kraftværket ses som tubinen der drejer og generatoren, der laver strømmen.
Størstedelen af kraftværket giver den energi og damp, der får turbinen til at dreje akslen rundt, så
spolerne kan påvirkes til at lave strøm.
Alle dele af kraftværket kan opstilles med små forsøg. 1) Lav damp, der driver en lille
mølle. 2) Få vand til at drive en mølle.
Hos forbrugeren sidder en måler, der måler strømforbruget. Volt udtrykker
spændingsforskel. Ampere udtrykker arbejde, altså hvor meget arbejder de volt laver. Forskellige
husholdnings redskaber bruger samme mængde volt, men forskellige ampere. Man måler
forbruget ved at gange V * A = Watt.
Men man har ikke brugt nogen energi, før tiden er gået. Det måles i Watt * timer. Det skrives på
engelsk Wh.
Perspektivering
Med de to store opdagelser elektromagnetisme og induktion gik ingeniører og opdagere som
blandt andre Benjamin Franklin i gang med at anvende den nye teknologi. En strøm af opdagelser
fulgte såsom glødelampen, der erstattede gaslamper i alle hjem og på alle gader, telegrafen, der
63
gav forbindelse tværs over Amerika den 24. oktober 1861,19 transformationen, der sikrede
transporten af elektricitet over store afstande. Verden skulle aldrig blive den samme.
Forsøg med induktion:
● Lav simpel induktion med galvanometer s 13TB
● Lav forsøg, der beviser vindingernes betydning for spændingen
● Minikraftværk s 17 TB og opgaveb. S. 5
● Max. spænding måles med occilloscope s. 14-15 TB
Skriv små opgaver om induktion:
● Fortæl om strømmens natur. Elektroner bevæger sig fra minus til plus. Strømmen bevæger sig
fra plus til minus (hullet).
● Forskellen mellem effektiv og maximal spænding
● Forklar wattbegrebet og dets betydning s 33 TB
● Forklar vekselstrømmens periode og frekvens
● Fortæl om strømmen i kontakterne
● Forklar begrebet watt (volt * ampere)
●Forklar begrebet wH (watt *timer)
Film:
Ipod/film Elforsyning
Induktionsstrøm. Induktionsstrøm
0:44 MPEG-4
Windows
media
Transformation20
Det var Faraday der i 1831 opdagede transformationen
mellem to spoler. Her blev brugt et batteri, der satte
strøm på den inderste spole, der lavede et magnetfelt, der
inducerede strøm i den ydre spole. Interessant at dette
blev opfundet, inden man opdagede vekselstrømmen.
En transformator bruges til mange ting: Opladning af
mobiltelefon nedsætter 220v til 9-11v, strømforsyning til
computer nedsætter 220 til 9-12 v, tændspolerne til
bilernes cylindrer skaber højspænding, så der kan
springe en gnist, som antænder benzinen. I de gamle
fjernsyn med billedrør lavede en trafo (kort for transformator) højspænding ca 2500 v. Overalt,
hvor man skal bruge en bestemt spænding, omdanner trafoen til det ønskede.
19
http://www.telegraph-history.org/
20
Bog 8: 59-87
64
Den moderne transformer:
Primærsiden
Sekundærsiden
Induktionsstrøm med
vekslende magnetiske poler.
Voltene følger forholdet mellem
vindingerne.
Går vindingerne 10 gange op, så
går volten også 10 gange op,
men amperene går 10 gange
ned. Går vindingerne 10 gange
ned, så gå V ned og A op.
Elektromagnet med vekselstrøm.
Elektromagnetens poler vil skifte
hele tiden.
Des flere vindinger des stærkere
elektromagnet.
Polerne skifter 100 gange i
sekundet.
Elektromagneten forstærkes af
jernkernen.
Voltmeter
≈ 6 v/1 A
≈ 60 v/0,1A
10 vindinger
100 vindinger
Jernkerne
Lavet af lameller for at nedsætte
varmeudviklingen.
Overfører det magnetiske felt til
sekundærsiden.
Polskiftet ved hvert strømstød
udvikler varme i jernkernen.
Wattsætningen:
v1*A1 = v2*A2 eller
u1*i1 =u2*i2
Ved at sætte et voltmeter til sekundærsiden kan undersøges, hvordan tranformationen forløber.
Man kan undersøge forskellen mellem det forventede antal volt og målte antal volt. Man kan se
på, hvor stor tabet er.
Volt Primærside
3,00
3,00
3,00
Vindinger primær
Vindinger sekundær
200
200
400
400
1600
200
65
Forventet
volt
Målt volt
6
24
1,5
Tab
Man skal huske, at man i laboritoriet højst må lave 24 volt. Man bør måle alle mulige
kombinationer.
Teori: En strøm ensretter elektronernernes spin og skaber
magnetisme
Teori: Magnetisme
inducerer strøm i en
spole ved at skubbe til
elektronerne
Transformatorerns rolle i elforsyningen er særlig betydningsfuld. Når de ca. 3300v forlader
generatoren fra kraftværkerne, transformeres den op til 100.000 v - 450 000 v afhængigt af
afstanden til forbrugeren. Den sendes via højspændingsledninger ud til forbrugerne, hvor den af
flere gange transformeres ned til de 220-230 v i stikkontakterne. Der er en ret højt energitab i
systemet, idet kun 34 % af energien når frem, men hvis overskudsvarmen bruges til fjernvarme er
der ca 90 % af energien, der bliver brugt.
Sjælland er forbundet med Sverige via undersøiske kabler, men Fyn og Jylland er
forbundet med Norge og Tyskland. Disse systemer er ikke helt ens i deres takt, hvorfor man er
nødt til at lave den Sjællandske strøm om til jævnstrøm og så igen til vekselstrøm på den anden
side på Fyn eller i Nordtyskland.
Perspektivering
Igen kan vi takke forskere fra det 19. århundrede, for de uanede muligheder vi har i dag, hvor vi
kan omforme spændingen efter vore behov.
Forsøg med transformer
● Lav en transformer s. 62-63 TB + Opgaveb. S 28-29
● Mål spændingen med et voltmeter med forskellige spoler s. 68 TB + opgaveb. 30- 33
● Vis og forklar om energitabet i en transformator fra 72 TB
Skriv små opgaver om transformation:
● Forklar grundigt hele gangen i en transformator
● Gør rede for transformatorsætningen i1*u1 =i2*u2.
● Fortæl at vindinger ned = volt ned, ampere op. Vindinger op = volt op, ampere ned.
● Forklar om transformatorens rolle i elforsyningen. Forklar at højspændingen 100.000 - 450.000
v bedre kan overvinde ledningernes modstand og dernæst senere transformeres ned til
alm. 230 volt
● Fortæl generelt om hvad en transformator kan bruges til fx opladning af mobiltelefon,
strømforsyninger til computer, bærbar, legetøjstog, ældre fjernsyns skærme m.m.
Film:
Ipod/film
Elforsyning
Transformation
Opstilling
4,39
MPEG- Windows
4
media
Ipod/film
Elforsyning
Transformation
Tavleforklaring
6,18
MPEG- Windows
4
media
66
Samfundets energiforsyning21
Elforsyningen i Danmark brygger på eleltromagnetisme, induktion og transformation som
gennemgået.
Herning kraftvarmeværk har i princippet sammen opbygning som Avedøre kraftvarmeværk
Vi har i Danmark i Avedøre22 et af verdens mest energieffektive kraftvarmeværker, der leverer
strøm til 1,3 millioner mennesker.
Avedøreholme kraftvarmeværk
1 Kedelhus 2 Nyt kedelhus (70 m høj kedel), 3 Administration, 4 Gasturbiner, 5 Halmlager, 6
Miljøanlæg 1, 7 Miljøanlæg + biomassekedel, 8 Kølevandskanal, 9 Havn, 10
Transformatorstationer, 11 Store kedler med vand som varmeakkumulator, 12
Fjernvarmepumpestation, 13 Olietanke, 14 Kulplads og 15 Træpillelager.
21
Bog 8: 14, -22, 24-36, 46-57
22
http://ipaper.ipapercms.dk/DONGENERGY/Internet/DK/ThermalPower/AVVbrochure2012DK/
67
Vandet opvarmes til damp, dampen rammer turbinens blade, så akslen tvinges rundt, på
akslen sidder en elektromagnet, der drejes i forhold til spoler med jernkerne. Derved dannes
elektriciteten.
Den vigtige diskussion er dog hele tiden at finde den startenergi til generatoren som:
 Er billigst.
 Er mest sikker.
 Baseret på den mest vedvarende energi.
 Baseret på den mest CO2 neutrale energi.
 Mindst forurenende.
Avedøre kraftværk bruger: Kul, naturgas, olie, træpiller og halm. De lever i høj grad op til nogle
af disse krav. Kul er billigt og forholdsvis vedvarende, idet der er kul til mellem 200 og 400 år.
Problemet med dette er luftforureningen. Man brænder store halmballer af, det er CO2 neutralt, da
planten i år har optaget CO2 og derfor kan vi levere det tilbage uden at have forøget CO2.
Hvorimod kullet har det problem, at det træ som kullet består af fjernede CO2 fra atmosfæren for
flere tusinde år siden, så når vi afbrænder det, forøger vi CO2 i atmosfæren nu. Det samme gælder
olie og naturgas, der også blev dannet for længe siden.
Avedøre kraftværk tager sig meget fint af forureningen ved at have et deNOx(7) værk,
der fjerner 85% NO, NO2, NO3 og laver rent N2, som atmosfæren har i forvejen. 99% Asken
fjernes ved at sende det gennem et elfilter(9), asken bruges bl.a. til cementfremstilling. Dernæst
vaskes røgen med kalk og vand (10), der fjerner 98% SO2 og laver gips CaSO4,
Avedøre har aftaler med mange landmænd til at aflevere halm, der ankommer 50 dobbeltvognlæs
halm med 500 kg baller om dagen. Energi afgørder som pil kunne også bruges her.
Imidlertid er Danmark dybt engageret i alternative energier såsom vindernergi,
biogasanlæg samt via DTU at udvikle helt nye energiformer, der dog ikke er fuldt udviklet: CO2
som energi, Fra vind/sol-energi til brint, biomasse til ny slags benzin/olie, fra sol/vind til
ammoniak23. Andre lande udvikler bølgeenergi, solcelleenergi og solenergi via spejle. Nogle
lande med særlige forhold bruger vulkansk energi (Island). Lande med store vandmasser har en
dejlig billig vandenergi (Norge, Sverige).
23
Wulfed, Elisabeth og Hansen, Karen: Energi på lager. 211, København, DTU
68
Der foregår en massiv udvikling i området for at sænke afhængigheden af olie, idet de
arabiske lande lever højt på denne olie og en del af deres intjente penge på fossilt brændsel går til
terrorisme mod vesten.
Den ene del af elforsyningern er således at pruducere el, den anden del er at transportere
el ud til forbrugeren.
Man kan lave en opstilling med transformation og brug denne til at forklare, hvordan
man får strømmen ud til forbrugeren.: Transformator + lange ledninger + modstand +
transformator. Højspændingen (100.000 - 450.000) v kan bedre overvinde ledningernes modstand
og dernæst senere transformeres ned til alm. 220 volt i lokalområdet.
Ved de moderne kraftvarmeværker, hvor spildvarmen fra elproduktionen benyttes kan fx
det 70 m høje bål i Avedøre forsyne 250.000 mennesker med varme og varmt vand. Fra gammel
tid var opdagelsen af ild af stor betydning ved bl.a. opfindelsen af ildboret, boliger med bål inden
i, kaminen, bilæggerovnen, kakkelovenen og oliekedlen. Alle disse producerede røg og
forurening i nærområdet. De nuværende systemer er langt mere efffektive. De grønlandske
eskimoer søgte dog at løse problemner med varme ved at bruge igloer,
hvor de udnyttede den menneskets kropsvarme.
Bålet i Avedøre kraftværk er 1500,0 og derfor er selve den 70 m
høje kedel ophængt, da metallet udvider sig, Endvidere består siderne i
kedlen af ca 1,5 cm tykke stålrør, hvor vandet, der skal opvarmes,
løber i. Vandet bliver under tryk op til 5500 grader varmt.
Det er smart, at vandet afkøler kedlen hele tiden, da den ellers
ville smelte og eksplodere.
Turbinen består af en slags vindmølle, der er beregnet til damp.
På billedet th kan ses de skråtstillede blade, der opfanger dampens kraft og drejer akslen
og gradvist bliver længere eftersom trykket i dampen falder.
Herover tv ses en hel turbine med de 3 typer blade. Bladene er korte, når der er højt tryk og lange
eftersom trykket falder
Forsøg til samfundets energiforsyning:
● Kraftværk-driv en lille mølle med damp
● kraftværk- driv en lille vandmølle med vand
● Lav forsøg med papirkasse og vand, der fortæller om energi-overførsel
● Omdan damp til vand, som illustration af afkølingen i kraftværket
● Lav simpel induktion med galvanometer s 13TB
● Lav forsøg, der beviser vindingernes betydning for spændingen
69
● Minikraftværk s 17 TB og opgaveb. S. 5
● Max. spænding måles med occilloscope s. 14-15 TB
● Lav en transformer s. 62-63 TB + Opgaveb. S 28-29
● Mål spændingen med et voltmeter med forskellige spoler s. 68 TB + opgaveb. 30- 33
Skriv små opgaver om samfundets energiforsyning:
● Forklar mindst 5 forskellige alternative energikilder
● Forskellen mellem effektiv og maximal spænding
● Hele gangen i et kraft/varmeværk-med tegning s. 83 TB
● Forklar om energitabet i en transformator fra 72 TB
● Forklar wattbegrebet og dets betydning s 33 TB
● Forklar om opbygningen af en rigtig generator på elværk (s 22).
● Forklar at højspændingen 100.000 - 450.000 v bedre kan overvinde ledningernes modstand og
dernæst senere transformeres ned til 230 volt
● Redegør for debatten om forurening og kraftværker. (Bog 7: 81-87).
● Forklar om problemerne ved energisamarbejde på tværs af landene og de konkrete
vanskeligheder dette indebærer, at man fx er nødt til at forbinde Sjælland med
Fyn/Tyskland med et jævnstrømskabel
Tre store generatorer fra Tangeværket ved Gudenåen, der har produceret el siden 192124. Der
sidder en elktromagnet på akslen og drejer foran spoler.
Film:
Ipod/film
Boligens
opvarmning
Ildbor
Ildbor
4,17
MPEG-4
Windows
media
Ipod/film
Boligens
opvarmning
Iglo og snehule
Iglo og snehule
4:30
MPEG-4
Windows
media
Ipod/film
Boligens
opvarmning
Kraftvarmeværker Kraftvarmeværker
9:11
MPEG-4
Windows
media
Ipod/film
Boligens
opvarmning
Tipee +
jernalderhus
2:53
MPEG-4
Windows
media
24
Tipee+jernalderhus
http://www.kulturarv.dk/1001fortaellinger/da_DK/tangevaerket-gudenaacentralen/images/newest/1/img-2587
70
for 7. - 9. klassetrin,
november 2013, af Finn Dalum-Larsen
Kraftvarmeværket
Høj, mellem og
Generator
turbine med lavtryk
3500 volt
Damp
15000
Gas
Transformator
Olie
Kul
100.000 450.000 volt
Damp
Vinterkredsløb
træ
Væg består af tykke
stålrør til vandet
Kølevand
Slagger
Pumper
71
Radiator
Den atomare verden25
Dette afsnit er en historisk vandring fra en meget simpel forståelse af verdens sammensætning til
en mere detaljeret og præcis verdensforståelse, der er opnået gennem
forsøg. De ting, der er gennemgået i afsnittet Det Periodiske System, vil
ikke blive gentaget her, men forudsættes forstået.
Hvordan blev elektronen opdaget? Det startede med
elektricitetens opdagelse, der kom gradvist. Et stort gennembrud kom,
da Alessandro Volta i 1794 påviste, at muskelsammentrækninger i frølår,
opdaget af Luigi Galvani i 1791, skyldtes elektriske spænding. En sådan
opstår fx ved, at to metaller er i fugtig kontakt med hinanden.26Mellem
to metaller er der forskel i evnen til at holde på elektronerne, og det mest
elektronegative metal vil tiltrække elektroner. Dette er princippet i et
J.J. Thomson
batteri.
I 1760'erne opfandt man elektricitetsmaskiner, der gned elektroner af et stof og samlede
disse, så de kunne springe som gnister, det blev både brugt som leg og forskning. Disse
opdagelser gav stof til eftertanke. Det skete fx ved forskellige forsøg
med katodestrålerør fra 1850.
Da Wilhelm Conrad Røntgen i 1895 arbejdede med et
katodestrålerør, udgik der stråler fra røret, der gennemlyste hans
hånd. Røntgenstråler var opdaget og forøgede interessen for lignende
forsøg. Strålerne opstod ved at sende 100.000 volt gennem katoden i
Røntgenstråling
et udpumpet rør over til anoden. Det er en højfrekvent elektromagnetisk
stråling, der har mere energi end uv-stråler og minder om gamma-stråler.27 Elektroner får meget
energi, som de ved kvantespring slipper som Røntgen lys, der går gennem mange materialer.
Henri Becquerel opdage radioaktiviteten , da han i 1896 undersøgte forskellige
uranholdige salte.28 Dette var meget interessant for forskere overalt i verden. Madame Curie
arbejde intenst med dette område, der førte til isolationen af Radium i 1902.29
Thomson kastede sig også over forsøg med radioaktivitet. Thomsen fandt også senere ud
af, at ilt sammen med radioaktivt materiale i lukket rum ændredes på alkymistisk vis til brint og
kvælstof 1909. Han identificerede på samme tid hvad alfa og beta stråler bestod af.30
25
Bog 9
http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/L%C3%A6ger/Luigi_Galvani
27
http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray
28
http://da.wikipedia.org/wiki/Uran
29
http://da.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie
30
http://www.rostra.dk/louis/andreart/Rutherford.html
26
72
Thomsens katodestrålerør i 1897
påviste elektronens eksistens.
Man satte røret til en elektricitetsmaskine, der kunne give højspænding. Den + pol af
røret kaldte man anode og
den negative katoden. Så ville der komme en lysende prik på
zinkbeklædningen. Ved også at sætte en strøm til p- og p+ fik han den
lysende prik skubbet væk fra p-. Den negative ladning havde således skubbet
til den anden ladning. Dermed fremkom ideen om elektronen som den
negative partikel. I begyndelsen forestillede J.J. Thomsen sig atomet som en
slags positiv rosinkage med elektroner i.
Thomsens atommodel
Atomet var i det hele taget til diskussion i 1890'erne. Imidlertid var
det ønsket om, at kontrollerer damp med nøjagtig præcision i de store
dampmaskiner, der drev forskerne fremad.
Østrigeren Ludwig Eduard Boltzmann (1844 – 1906) var en
fortaler for atomet i sit arbejde med dampen, men mødte
megen modstand.
Imidlertid var det den unge Albert Einstein (1878 1955), der 26 år gammel i 1905, der beviste atomets
Albert Einsten
Eksistens. Robert Brown havde i 1827 fundet ud af, at
Pollen der danser
blomsterpollen, der blev drysset på vand, bevægede sig, som om de dansede
hen over overfladen. Einstein fremførte nu, at grunden til de dansende pollen var, at de blev ramt
af mindre partikler - atomer. Endvidere beregnede han disses størrelse. Hermed var atomets
eksistens bevist.
Det næste store forsøg foregik i 1909 af Earnst Rutherford (1871-1937).
Niels Bohr var elev hos ham. Rutherford skød alfapartikler mod et
guldfolie. Til deres store glæde så de, at strålerne blev afbøjet af
gudatomernes kerne, der så måtte være positive ligesom
alfapartiklerne. Da zinksulfidskærmen lyste op, der hvor strålingen
ramte. Men da de satte zinksulfidskærm lige bag blyskærmen, kom
der også stråler der. Alfapartiklerne var blevet slået tilbage.
Blyskærm
Guldfolie
Ernest Rutherford
Alfakilde
73
Zinksulfidskærm
Dette var meget overraskende. Det svarede til at skyde med en kanon på
en dør og så kuglen ramte tilbage mod kanonen. Nu var protonen opdaget.
Alle stoffer blev derefter inddelt af Rutherford efter antallet af protoner.
Man kunne nu skyde løs på alle mulige atomer og se på
afbøjningen. Des større afbøjning dets større var den elektropositive kraft i
kernen. Man så klart, at de tunge stoffer havde stor afbøjningskraft og
hydrogen kun meget lille kraft.
Det var Niels Bohr (1885-1962), der udvidede modellen. Han
bragte forskningen i lys sammen med elektronmodellen og påviste at
Niels Bohr
lighederne inden for samme gruppe skyldes elektronstrukturen (Holmboe,
p. 95).
Forskningen i lys og stoffers spektralfarver skulle vise endnu mere om atomet,
Når man afbrænder salte med kloridioner, afgiver de en bestemt flammefarve, da alle
kloridionerne er ens, må det være metalionerne, der
Stof
Flammefarve
bestemmer farven.
De stærkeste farver er lette at skelne, men den orange Cu ( CuCl) grøn
Na (NaCl)
Stærk gul
er svær at skelne fra den gule. Violet og lysegrøn er heller
Ca (CaCl2) Orange
ikke nemme.
Violet
Forskelligt farvet lys har forskellige bølgelængder og K (KCl)
hvidt lys fx fra solen indeholder alle farver, hvilket kan ses i
Li (LiCl)
Højrød
regnbuen og i et optisk gitter. Man kan lave det af en gennem Ba (BaCl2) Lys grøn
sigtig film med en masse mikrometer tynde
streger. Lyset vil så spaltes i dets farver.
Optisk gitter
Hvidt lys set gennem optisk gitter
Her ses et skema over det synlige lys og dets bølgelængde og dets intensitet eller energimængde.31
Lys udbreder sig med en fart på 300.000 km pr. sekund. Det spreder sig som bølger i vandet. 1
nanometer er 1 milliontedel milimeter.
farve vakuumbølgelængde i nm frekvens i THz
rød
625-740
480-405
31
orange
590-625
510-480
gul
565-590
530-510
grøn
520-565
580-530
cyan
500-520
600-580
http://da.wikipedia.org/wiki/Lys
74
blå
450-500
670-600
indigo
430-450
700-670
violet
380-430
790-700
Infarødt lys ligger over 800 nm. Ultravilolet lys ligger under 430 nm. Hvis man fylder et rør med
hydrogen og anslår det med højspænding, Kan man se dets linjepektrum.
Hydrogens linjespektrum
Der er følgende linjer: Violet (410), blåviolet (434), grøn (486) og rød (656). Før 1913 vidste
man ikke, hvor disse linjer kom fra.
Elektronen anslås og får energi
/fart til at være i en mere
energikrævende bane
Elektronens grundtilstand
Skal + eVolt
1
0,00
2
10,20
3
12,09
4
12,75
5
13,06
6
13,22
7
13,32
Elektronen mister lidt energi
og springer ind, den afgiver
energi som stråling - der viser
sig som farve
Infrarødt lys, usynligt
75
Max Planck havde allerede i 1901 fundet formlen for lysets bølgelængde således B =
.
Springet fra bane 6 til 3 giver 13,22 eV - 12,09 eV = 1,13 eV. Når det indsættes fås 1097 nm - det
ligger altså i det infrarøde lys uden for det synlige område .
Hvis nu springet var fra 4 til 2 bane ses: 12,75 eV - 10,20 eV = 2,55 eV. Når det
indsættes fås 486 nm, hvilket er blåt lys
. Der er fotoner, der sendes ud i bundter, altså
elektromagnetisk energi. De kaldes lyskvanter, og springet blev kaldt kvantespring.
Fysikerne beregnede grundstoffernes masse og fandt ud af, at
de var for tunge, hvis der kun skulle være protoner i kernen. Det førte
til jagten på andre kernepartikler.
Det næste store fremskridt kom i 1932, da James Chadwick
(1891-1974) opdagede neutronen. Man skød igen med alfapartikler,
denne gang mod en beryliumplade. Men der kom intet udslag på
zinksulfidskærmen. Man målte for at se, om der var positive eller
negative strålinger, men intet resultat. Først da han satte en parafinplade
op, skete der noget.
Parafinen, der var fyldt med H, udsendte protoner. Der havde
James Chadwick
altså været et sammenstød mellem en ukendt partikel og protonerne,
der havde resulteret i at protonerne var slået løs af parafinen (fx: C12H26). Den var en stråle, der
ingen elektrisk ladning havde, men samme vægt som H+. Han kaldte den neutronen.
beryliumplade
Alfakilde
Parafinplade
Protondetektor
Nu var alle tre stabile elementarpartikler opdaget: Elektronen, protonen og neutronen.
Da man så de radioaktive stoffers henfald og opdagede indholdet af strålingen, kunne
man også forstå, at en kerne kunne indfange en elektron og danne en neutron. Ligeledes kunne
man ud fra betastrålingen forstå, at en kerne kunne udsende en elektron fra en
neutron og blive til en proton.
Dermed var grundlaget lagt for en mere nuancheret atommodel. En
kerne af protoner og neutroner, hvor der cirklede elektroner omkring, som i
dag er udvidet med forståelsen af kvarker.
George Zweig & Murray Gell-Mann prøvede i 1963 at få orden på partikelcirkusset, der fremstod i 1960, da man begyndte at lave partikel
Proton består af 3 kvarker
76
kollisoner. De fandt frem til, at der måtte endnu mindre elementardele for at få orden på det hele.
De blev kaldt kvarker. Kvarker er de endnu mindre byggesten, som de stabile elementarpartikler
består af fx består en proton af to up-kvarker og en down-kvark. Den samlede farve er hvid. De
holdes sammen af gluoner. Neutron består af to down og en up kvark. Hadroner er partikler, der
består af kvarker. 32
I det nuværende verdensbillede er alt stof opbygget af 24 partikler. Seks
kvarker, tre forskellige slags elektroner og tre neutrinoer samt deres
antipartikler. Denne model stammer fra 1964 og kaldes Standardmodellen. 33
De 3 første kvarker (up, down og strange) blev opdaget i 1963 af de
to amerikanske fysikere, George Zweig & Murray Gell-Mann.34
De bindes sammen af den stærke kernekraft, og danner herved
protoner
og neutroner. De holdes sammen igennem
Neutronen
en udveksling af gluoner mellem kvarkerne. Når en
neutron henfalder til en proton og en elektron, skyldes det, at en down
kvark henfalder til en up-kvark og en w-boson (meget kortlivet kraft, der
bærer en elektrisk ladning), der igen henfalder til en elektron og antielektron neutrino (bølgepartikel)35. Der er således ikke en elektron inde i
en neutron, den opstår, når kvarkerne ændrer sig.36 Positive antielektroner bruges nu i hjernescanningsudstyr.
I 1969 blev der gennemført et forsøg på Stanford, der beviste
kvarkernes eksistens, da man beskød protoner med elektroner, der var
accelleret op tæt til lysets hastighed.
Murray Gell-Mann
Sammenstødet viste, at protonen bestod af
mindre partikler. Sammenstød med
neutronen viste, at den ikke indeholdt
en elektron. Kvarkernes verden var
verificeret.
Hele dette indviklede system er fundet
ved teoretisering over kollisioner af
elementarpartikler og de spor af
partikler, der registreres i partikelgeneratorer fx: Stanford, CERN og
andre steder. Man brugte i starten fx
næsten kogende brint eller vand, der
danner et dampspor efter partiklerne, som Forskellige detektorer i CERN
Kollisions billede, CERN 1973 kan læses og tydes (billedet tv.)37. Nu er
32
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/kvark
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standar
dmodellen
34
Kvarker har fået deres navn kvarker fra en "gådefuld linie i James Joyce´s Finnegas´s Wake: "Three quarks for
Muster Mark", (måske noget i retning af: 3 kvarker gør målet fuldt)."(Petersen, Jens Lyng, Elementarpartikler,
1991)).34
35
http://da.wikipedia.org/wiki/Neutrino
36
http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979
37
http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2005/bubble_chambers/BCwebsite/gallery/gal2_191.gif
33
77
detektorerne nærmest gjort digitale, så der dannes et spor, der kan aflæses af en computer og ikke
er direkte synligt.38
De forskellige lag af sensorer ses på billedet tv.39
Forsøg med den atomare verden:
 Katodestrålerør + magnet. Man ser på afbøjningen og diskuterer lillefingerreglen.(Thomson)
 Blomsterpollen + vand (Einstein)
 Flammefarver og lysteori med kvantespring, (Niels Bohr)
 Forskellige opstillinger med med lysspektra og deres teori fx neonlys, sollys.
 Lav forsøg med glaskuglers sammenstød som forklaring på protonens opdagelse (Rutherford)
 Lav forsøg med selvkørende vogne + små magneter til at forklare kerneenergi.
 Vis alfastråler i tågekammer og forklar det.
 Model af kerne med runde magneter + jern (neutronen). Forklar den stærke kernekraft, som
kvarker der udveksler gluoner.
Der kan også laves forsøg fælles med radioaktivitet og atomkraft.
Skriv små opgaver om den atomare verden:
● Tegn og forklar om elektronens opdagelse
● Tegn og forklar protonens opdagelse
● Tegn og forklar neutronens opdagelse
● Forklar om lys og dets bølgelængder s. 27
● Forklar om isotoper s 48-51 + kerneomdannelse
● Forklar om halveringstid og dets betydning
● Forklar om kvarker i proton og neutron, samt henfald af neutron
● Forklar om Stanfords, CERNs partikelgeneratores succesfulde forsøg til øget forståelse af det
atomare verdensbillede
● Niels Bohrs betydning
● Forståelsen for kvantespring
● Forklar hvordan den moderne teori om atomerne er herunder skaller, stærke kernekræfter og
størrelsesforhold
Film:
Ipod/film
Atomfysik
Farvespektret
Afbrænding af salte
8:03 MPEG-4
Windows media
Ipod/film
Atomfysik
Katodestrålerør Katodestrålerør
1:39
Windows media
Ipod/film
Atomfysik
Radioaktivitet
Hvorfor
radioaktivitet?
2:37 MPEG-4
Windows media
Ipod/film
Atomfysik
Radioaktivitet
Teori - stråler
6:21 MPEG-4
Windows media
38
http://public.web.cern.ch/public/en/research/Detector-en.html
http://www.evaluationengineering.com/articles/200811/sensors-and-instrumentation-of-the-superlativeclass.php
39
78
Stråledoser måles i sivert Sv
En milliontendel sievert= µSv
Radioaktivitet40
Radioaktive stoffer er ustabile. Opdagelsen var en kæmpe åbenbaring,
idet fx Radium kunne udskyde en strøm af partikler, som et maskingevær, der ikke løb tør af
alfakugler. Radioaktive stoffer har svært ved at holde sammen på
sit kernemateriale og udsender stråling. Grunden dertil er, at der er et for
stort antal protoner, som frastøder hinanden med deres elektropositive ladninger,
idet positive elektriske ladninger frastøder hinanden. Dermed overvindes de stærke kernekræfter,
som er mellem neutroner og protoner, samt protoner og protoner, hvis disse ligger tilstrækkelig
tæt sammen. Neutronerne kan altså ikke holde sammen på kernen med dens neutrale ladning og
aktivering af de stærke kernekræfter. Derved bryder der materiale
ud af kernen, der er tre forskellige stråler. Indkommende stråledoser
Strålekilders aktivitet
fx i vores krop måles i sievert, denne skala bruges hvis man udsættes
måles i becquerel - bq
for radioaktivitet. Man måler en radioaktiv kildes aktivitet
i becqurel - bq.
Tre typer stråling
 Alfa, som er en He kerne.
 Beta, som er en elektron, der udskydes fra en neutron, hvorved der dannes en proton og
også udskydes 2 fotoner.
 Gamma, som er elektromagnetisk højfrekvent stråling.
Det menes, at radioaktiviteten i jorden er med til at holde jordens ydre kerne flydende.
Baggrundsstråling
Den naturlige radioaktivitet, mennesket hele tiden udsættes for, kaldes baggrundsstråling.
Stråling fra jorden kommer fra uran og thorium i naturen, i Danmark mest på Bornholm, hvor der
er meget granit. Beton, gipsplader og andre byggematerialer afgiver også stråling, da mineralerne
indeholder uran og thorium. En anden kilde til baggrundsstråling er den tunge radioaktive gas
radon. Den siver ud af beton og granit, samt op fra jorden.
Det er vigtigt at lufte boligerne ud især i betonbyggeriet, da mængden af stråling er
tilstrækkelig til at give lungekræft. Den tunge gas Rn, radon ændrer sig ved fx alfastråling til Po,
der er radioaktiv men fast stof, der kan sætte sig i støvet og komme ned i lungerne. Man anslår, at
300 danskere dør af den stråling om året.
Stråling fra rummet, såkaldt kosmisk stråling, kommer fra solen og andre stjerner. Det er
ioniseret såsom alfa, beta stråling. Hvis jorden var uden magnetfelt, ville strålingen fra rummet
ødelægge alt levende.
Sluttelig kommer der stråling fra mennesket selv, idet alt levende optager kulstof 14, som
udsender betastråling. Mennesket består desuden af meget kalium, hvoraf kalium-40 er radioaktiv
og udsender bestastråling.
40
Ny Fysik bog 9 + Ny Prisma 9
79
Stråling måles
Strålingen måles med en geigertæller. Man kan lave forskellige forsøg
med stråling fx: At måle baggrundsstråling. Når man måler stråling
tager man tre målinger og udregner gennemsnittet.
Strålingen, der udsendes, varierer meget, derfor denne gennemsnitsberegning.
Man kan fx måle antallet af stråling i 10 sekunder. Så kan man stille forskellige forhindringer op:
Stråling
Baggrund
Alfa
Beta
Gamma
Første måling
Anden måling
Første måling
Tredje måling
Anden måling
Gennemsnit
Tredje måling
Gennemsnit
Alfa med papir
Beta med papir
Beta med metalplad
Gamma med papir
Gamma med metalplade
Gamma med 3 cm bly
Det ses, at gennemtrængningen er forskellig og gamma er bedst, kan trænge igennem op til 5 cm
bly og 13 cm. beton.
80
papir
GM-rør
alfakilde
GM-rør
Betakilde
metalplade
GM-rør
Gammakilde
bly
GM-rør
Gammakilde
81
Et radioaktivt stofs halveringstid
betyder den tid, der går, indtil
strålingen er halveret.
Halveringstid
Man kan bruge en kilde med lille halveringstid, dvs at antallet af strålingen er halveret på denne
tid fx Barium med 2,6 minutters halveringstid. Så kan man følge halveringsprocessen fx hvert 10
sekund.
Forskellige stoffer har forskellig halveringstid:
Stoffets navn/atomvægt
Kulstof-14
Kalium-40
Barium137
Radon-222
Thorium-232
Uran - 238
Plutonium- 239
Protoner/Betegnelse Halveringstid
6C
5.730 år
19K
1.280.000.000 år
56Ba
2,6 minutter
86Rn
3,8 døgn
90Th
14.000.000.000 år
92U
4.500.000.000 år
94Pu
24.000 år
Henfald
Stoffer omdannes ved radioaktivitet til nye stoffer, alt efter hvilken stråling, der har forladt dem.
Det kaldes henfald. De fleste ender med stabilt bly. Derfor kan man måle mængden af
radioaktivitet i fx et hår og sammenligne med et levende hårs aktivitet, derefter kan man beregne,
hvor lang tid det har taget for fx kulstof-14 at henfalde så meget.
Man kan fx følge en af Radiums isotoper med en halveringstid på 1602 år, der veksles
mellem alfa- og betastråler.
226
88Ra
222
86Rn
218
84Po
214
82Pb
214
83Bi
214
84Po
210
82Pb
210
83Bi
210
84Po
206
82Pb
Man kan se vandringen mellem flere ustabile isotoper af samme stof,
indtil det stabile 82Pb206 nås.
Man kan lave forsøget med
tågekammeret for at bevise strålingens
eksistens
Her ses kammeret tv og kammeret med
sporene th.
Tågekammer
82
Brug i dagligdagen
Radioaktive stoffer bruges mange steder i samfundet fx i røgalarm, måling af papirs tykkelse,
påfyldning af dåser og flasker, til at tjække svejsning, til at finde utætte rør, medicinske
sporstoffer til fx røntgenbilleder, beskydning af kræftknuder, bestråling af fødevarer.
Man arbejder med radioaktive stoffer og affaldsstoffer på alle atomkraftværker verden over. I
1999 var der 432 værker41. I 2011 blev mange påvirket af stråling i Japan på grund af et jordskælv og et
stort område måtte forlades for en tid.
Forsøg med radioaktivitet:
● Model af kerne - magneter + jern - neutronen
● Måling af baggrunds-, alfa-, beta- og gammastråler s. 55- 63
● Stærke kernekræfter s. 95 magnet på hjul
● Lav forsøg med halveringstid.
● Lav tågespor I tågekammer (hvis muligt ellers fortæl om det).
Skriv små opgaver om radioaktivitet:
● Forklar om isotoper s 48-51
● Forklar generelt om radioaktivitet - dets farer og gode sider, samt forklar om dagligdagens brug af
radioaktivitet
● Forklar om halveringstid og dets betydning
● Forklar om henfald og dets betydning
Film:
Ipod/film Atomfysik
Radioaktivitet Hvorfor radioaktivitet?
2:37 MPEG-4 Windows media
Ipod/film Atomfysik
Radioaktivitet Teori - stråler
Ipod/film Atomfysik
Radioaktivitet Måling
Ipod/film Atomfysik
Radioaktivitet Henfald
Ipod/film Atomfysik
Radioaktivitet tavlen
Ipod/film Atomfysik
Tågekammer Tågekammer
I fission spaltes uranatomer
med stor fart og udsender
materiale, stråling og
neutroner.
Atomkraft42
I fussion sammensmelter to
H atomer til He og udsender energi og en neutron
Neutroner skydes ind fra venstre hjørne i reaktoren. De rammer det tunge vands molekyler og får
bremset sin fart, da de er for hurtige til at Uran 235 kan opfange dem. De rammer uranen og den
41
http://www.leksikon.org/art.php?n=202
42
Bog 9
83
spaltes. Spaltningen frigør yderligere 3 neutroner der igen får sænket sin fart og igen spalter.
Både spaltningen, hvor materiale slynges fra hinanden med stor hastighed, og frigørelse af energi
bevirker at vandet opvarmes. Det løber i et kredsløb, der opvarmer vand til damp, som så får
turbinen til at dreje og generatoren til at lave elektricitet.
Dampen afkøles til vand, som igen punpes ind i kredsløbet. Cadmiumkontrolstængerne
kan nedsænkes og opfange neutronerne og dermed stoppe processen.
Der er tre uafhængige kredsløb. 1. Reaktorkredsløbet skærmet af tykke stålplader og rør.
Reaktorrummet er skærmet af flere meter beton. 2. Dampkredsløbet udvikler og kontrollerer
dampen.3. Afkølingskredsløbet, der omdanner svag damp til vand, der kan pumpes. Der er
pumper, der driver kredsløbene. Til alle pumper er der backups, hvis nogle skulle svigte. Ingen af
de tre kredsløbs vand kommer i berøring med hinanden.
I atombomben (fission) blev atomkraften først udnyttet. Der kan laves en række forsøg til
at illustrere atomkraft:
Cd kontrolstænger
Turbine
Generator
Trafo
Betonvægge
Dampgenerator
Pumpe
Neutron
indskude
r
Uran brændselsstave
Kølevand
Reaktor med 3000
tungt vand
84
Dette var gangen i en tungtvandsreaktor. Letvandsreaktoren bruger almindeligt vand, som ikke
bremser så meget og en del neutroner opfanges af vandet. Imidlertid er uranet beriget, så der er 23% Uran 235, dermed er det lettere at ramme. Dette er de almindeligste, men der er en række
andre typer bl.a grafitreaktoren, som bruger grafit som moderator43. Derudover forsøger man sig
med en fusionsreaktor, der søger at genskabe den proces, der foregå på solen, hvor to brint atomer
fusionerer til et heliumatom. Det er den tæmmede brintbombe. Men det har lange udsigter. I
Frankrig etableres nu en sådan reaktor Iter, der følger op den engelske forsøgsreaktor, man håber
på at være i drift i 2030 med en dansker som leder.44
Atomkraft er meget udviklet og udbredt i verden, der er over 430 atomkræftværker i
verden, der dækker 13,5 % af verdens energiforbrug.45 I Danmark har der været flertal mod
atomkraft, skønt sikkerheden har været god generelt.
Forsøg med atomkraft:
●
Brug model af kerne - magneter + jern - neutronen
● Lav forsøg med ukontrolleret og kontrolleret kædeproces (9:97-98) brændplader.
 Lav forsøg med selvkørende vogne + små magneter til at forklare den stærke kernekraft
mellem protoner/protoner og neutroner/protoner.
 Lav opstilling og forsøg med måling af radioaktivitet.
 Lav forsøg med minigeneratoren og ud fra dette fortæl om halveringstid og henfald, samt
forklar om dets betydning for affald fra atomkraftværkerne
 Lav glaskugle sammenstød som model for neut. sammenstød med moderatoren
 Mål baggrundsstråling og fortæl generelt om strålingstyper
Skriv små opgaver om atomkraft:








Fortæl om atomreaktorens funktion (9:100-101). Fortæl om hvordan man prøver at beherske
processen ved cadmiumstænger og uafhængige kredsløb, samt dens farlige radioaktive
affaldsprodukter, samt dets henfald.
Fortæl om atomspaltning ud fra atomspaltningsplance.
Forklar om alle fire typer atomkraftværker tungtvands-, letvands-, grafit- og
berigelsesreaktoren. Fortæl om de vigtigste forskelle bl.a. ved valg af moderator, og om der
bruges beriget uran.
Forklar grundigt om, hvorfor de store tunge atomkerner er ustabile bl.a. på grund af de mange
protoner, der frastøder hinanden og har svært ved at blive holdt sammen af neutronerne.
Forklar om Tjernobylkraftværkets nedsmeltning og forurening af renkød 3000 km væk, samt
om den sidste nye ulykke ved Fukushima 1.
Hvordan kan man beskytte sig mod katastrofer, når man bruger atomkraftreaktorer?
Forklar hvordan man beskytter sig bedst ved atomkrig og hvilken stråling, der er farligst efter
atomnedfald.
Fortæl om fussionsreaktoren.
43
http://www.akraft.dk/divtyper.htm
http://ing.dk/artikel/127581-forskere-vil-goere-laserfusion-til-praktisk-energikilde-inden-2030
45
http://www.world-nuclear.org/info/inf01.html
44
85
Film:
Ipod/film Atomfysik
Atomkraft Atomkraft
10:22 MPEG-4
Windows media
Nobelpriser46
1901-1910
1901: Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), Tyskland
1903: Antoine Henri Becquerel (1852-1908), Pierre Curie (1859-1906) & Marie Curie (1867-1934)
1906: Sir Joseph John Thomson (1856-1940)
1921-1930
1921: Albert Einstein (1879-1955)
1922: Niels Bohr (1885-1962), Danmark
1931-1942
1932: Werner Heisenberg
1933: P.A.M.Dirac & Erwin Schrödinger
1935 Sir James Chadwick
1961-1970
1969: Murray Gell-Mann
46
http://da.wikipedia.org/wiki/Nobelprisen_i_fysik
86
Indeks
8-tals reglen (oktetreglen, valens);12
Accelerating current;60
accetat;23
Afkølingskredsløbet;80
Afstemning af reaktionsligninger;12
Aktive gasser eksisterer kun frit som
molekyle;13
Albert Einstein (1878 - 1955;71
Alessandro Volta;70
Alfa, som er en He kerne;76
alfapartikler mod et guldfolie;71
Alfapartiklerne;71
algevækst og iltsvind;27
Alkaner;37
Alkener;37
Alkoholer;37
alkyner;37
ammoniakvand;33
ammoniumdichromat;33
Ammoniumionen NH4;32
ammoniumklorid;26
Ampere;61
analyseagent;36
anode;70
anti-elektron neutrino;10
Antoine Laurent de Lavoisier;7
askorbinsyre;23
Asthenosfæren;54
Atom;11
atombomb;80
Atomet;11
atomvægten;7
Avagados tal;8
Avedøre kraftværk;66
Avedøre kraftværk.;27
baggrundsstråling;76
baggrundsstråling.;76
bakterier og kryb;22
Baser;24
baser nedbryder vandets
overfladespænding;24
Baser opløser fedt;24
Basers PH værdi ligger fra 8 - 14;24
basiske salte;25
Benjamin Franklin;61
Beta, som er en elektron;76
Beton;30;76
Big Bang;15
bilæggerovnen;67
biomasse til ny slags benzin/olie;66
boliger med bål;67
Bromionen Br;33
Brudt destillation;32
brændenælde;25
brændt kalk;30
bundfaldet;32
bølgeenergi;66
Ca(NO3)2 laves kunstigt i Norge;29
Cadmiumkontrolstængerne;80
Calciumioner Ca2+;33
carbonforbindelsernes kemi;37
Cement - og mørtelfremstilling;30
Cementen;30
CERN;15
CFC gasserne ødelægger ozonlaget;27
CH3COOH, eddikesyre;23
Chloridionen Cl;33
citronsyre;22
CO2 som energi;66
covalent binding;11
covalente binding;12
curiepunktet;53
Dampkredsløbet;80
DDT (dichlordiphenyltrichlorethan)
C14H9Cl5;29
de svagere syrer;23
Demineralisering;32
den kan optage CO2;24
87
Destillation;32
Det Periodiske System;14
det tunge vands molekyler;79
dissocieres;23
Dmitri Mendeleev;7
dobbeltbinding;11
domæner;54
Drivhuseffekten;27
dynamo;55
E=M*C2;10
Earnst Rutherford;71
eddikesyre;23
Effektiv spænding;60
Effektivisering er en samlet
påvirkningsfaktor;29
eksplosive reaktioner;24
elektrolyse;23
Elektrolyse;32
elektromagneten;57
elektromagnetiske kraft;9
elektromagnetismen;57
elektronacceptorer;14
elektrondonorer;14
elektronegative bestanddel er fler-atomig;20
Elektronegativiten;21
elektronegativitetens indflydelse på
navngivningen;20
elektronen opdaget;70
elektropostive kræfter;14
elkedel;22
energieffektive kraftvarmeværker;65
enkeltbinding;11
Et salt dannes af et metal og en
syrerestion;23
Fakse kalkbrud;30
Fast kerne med høj temperatur, der holdes
fast på;54
Fedtanalyse;38
fedtkugler;24
Fedtprocenten;38
Fenolftalein;22
Filtrering;31
fission;80
fjernstyret afbryder;58
Flammeprøven;33
flint;30
forbrænder sukker;28
Forkortelser i reaktionsligninger;22
fortættes som regn;28
Forurening;27
fosfat;23
Fosfationen PO4 3-;34
fotoner;33
frastødningskraften;53
Fukushima;81
fusionsreaktor;81
fussionsreaktoren;81
galvanometer;62;67
Gamma, som er elektromagnetisk
højfrekvent stråling;76
gas markeres med pil op;32
geigertæller;76
generatorer;68
gips CaSO4;27
gipsplader;76
glukose;37
Glukoseprøven (C6H12O6);37
gluoner;9;10
gps;53
grafitreaktoren;81
granit;76
gribereglen;59
Gud;15
guld;23
H.C. Ørsted;54
H.C. Ørsteds forsøgsopstilling;59
H+ ionen;23
H2CO3, kulsyre;23
H2O fordamper;28
H2SO4 , svovlsyre;23
H3PO4 , fosforsyre;23
Hadroner er partikler der består af kvarker;10
halveringstid;78
HCl;30
HCl, saltsyre;23
hele atomgrupper;22
henfald;78
HNO3 ,salpetersyre;23
Hovedstoffet ændrer også navn;20
hvirvelstrømme;55
Hydrogenbindinger;12
højttaler;58
88
hårbalsam og skyllemiddel;25
ikke-metallisk forbindelse;19
ildboret;67
Ilten;28
iltmangel;29
inaktive;12
Inaktive gasser;13
Inddampning;31
indikatorer;25
Indikatorer og analyse agenter;22
Indre kerne;54
Induktion;59
intelligent designer;15
Iodionen I;33
Ion;14
ionforbindelse;11
Ionforbindelser;14
ionform;25
iongitter;11
Iongitteret bryder sammen;12
Isotop;14
isotoper;8
James Chadwick;74
Jernioner Fe2+ og Fe3+;32
Johann Wolfgang Döbereiner;7
Jordens magnetfelt;54
Jordens magnetfeltet skabes;55
jordens magnetiske system;55
Jordens sydlige magnetfelt vender mod
nord;52
jævnstrøm;60
kakkelovenen;67
kalium-40 er radioaktiv;76
Kalkbrænding;30
kalkfjerner;22
Kalkholdige sten;30
kalkholdige tabletter;25
kaminen;67
Kappen;54
karbonat;23
Karbonationen CO3 -;34
katalysator;26
katoden;70
katodestrålerøret;70
Katte;26
KATtene;27
Kemisk produktion;29
Kemiske Kredsløb;28
kernekemi;23
kinesiske vogne;51
Klinkerne;30
klorid;23
KNO3- kaldes salpeter;29
knoldbakterier;28
Kobberioner Cu2+;32
kobbersulfat;26
kogepunkt;32
Kommunekemi;27
Koncentrerede syrer;23
kongevand;23
kraftværket;61
Kromatografi;32
kropsvarme;67
Krystallisering;31
Krystalvand;22
kuldioxid;28
Kulstof 14;14
kulstofkemi;37
kulsyre;22
kvantespring;33;74
Kvarker;10
op, ned, charm, sær, top, bund;10
Lakmus;22
Landmændene;27
Letvandsreaktoren;81
Lige mange atomer på begge sider af
reaktionsligningen;12
Lithosfære;54
loven om grundstoffernes bevarelse;12
Ludwig Eduard Boltzmann;71
Luigi Galvani;70
lungekræft;30
lyn;28
læsket kalk;24;30
Maglevtog;51
magnet jernsten;51
Magnetens kraftfelt skubber elektronerne;59
magnetfeltets retning går fra nord til syd;52
magnetiseres;52
Magnetisering;32
magnetiske kraft;51
magnetit;51
89
magnetjernsten;52
Magnetkraner;58
maksimale spænding;60
Massedød;30
Materialer i jorden;28
Mavesyren;23
Mesosfæren;54
metal og et ikke metallisk stof;20
Metalbinding;12
metalgitter;12
mikrometer tynde;72
Minikraftværk;62
misvisningen;52
misvisningen meget svingende;52
Molekyleforbindelser;11
molymod model;37
monosakkarider;37
Murray Gell-Mann;75
NaNO3 - fra fuglegødning fra Chile;29
NaOH, kaustisk soda;24
naturgødning;24
negativ vandelskende del;24
Negative ioner;33
neutralisation;25
neutraliseres syreregn;27
neutrinoer;10
neutronen;74
Neutroner skydes ind;79
Niels Bohr;72
Nikkelionen Ni 2+;33
nikkelreagens;33
Nikkelreagens;22
Nitrat;23
Nitrationen NO3;33
nitroglycerin;23
NOxere;26
næringssalt;24
occiloskop;60
-OH;37
OH- ionen;24
Ohms lov;57
oktet-reglen;12
olie;30
oliekedlen;67
onbytning;32
Opløsning af stoffet;31
optisk gitter;72
orbitaler;8
s-orbital, p-orbital, f-orbital, d-orbital;8
Organisk kemi;37
ozonlaget O3;27
paradigme;15
periodiske lighed mellem stofferne;7
periodiske tilbagevendende egenskaber;7
Pesticider;29
petriskålen;38
planteprotein;24
Polær covalent binding;11
positiv fedtelskende del;24
positive ion står altid forrest;22
Primærside;63
proteiner;28
Proteiner;37
Proteinprøven;37
protonen opdaget;71
Protoner;7
Radioaktive stoffer er ustabile;9;14
radioaktivt stof;30
Radiums isotoper;78
radon;76
Radon;30
Reaktorkredsløbet;80
Robert Brown;71
Rom;30
rosinkage;70
rotationsmønstre;55
Rækkefølgen af stoffer af ikke-metaller;21
Rækkefølgen i organisk kemi;37
Sakkaroseprøven;37
Salmiakspiritus;24
Salpetersyre;23
salte reagerer også basisk;24
saltsyre;23
selvkørende vogne;81
sikkerhedsbriller;36
småmagneterne (elektronernes spin);52
SNOX-anlæg;26
sol/vind til ammoniak;66
solcelleenergi;66
solenergi via spejle;66
Spaltningen;80
spinner;54
90
stabilt bly;78
Standardmodellen;10
Stivelsesprøven (C6H10O5)n;37
strukturformlen;37
strømmen går fra + til -;59
strålingen fra rummet;76
Stærke baser;24
stærke kernekræfter;9
Sulfat;23
Sulfationen SO4;34
Sulfidionen S--;34
Syrer;22
Syrer er protondonorer;23
syrer ætser kalk;23
syrerestion;23
Syrerestionerne;23
Sølvioner Ag+;33
sømkanon;58
telegraf;58
telegrafen;61
tetraamminkobber(II)ioner;32
Thales fra Milet (585 f.Kr);51
Thomsens rør;70
titrering;25
Tjernobylkraftværkets nedsmeltning;81
transformationen;62
trippelbinding;11
Tungmetaller;36
tungtvandsreaktor;81
turbine;67
Turbinen;67
tyngdekraften;9
u = 1,66053 * 10-27 kg.;8
U er en enhed;8
udvaskning;27
undergrund;30
uorganisk analyse;32
valensen;12
Van der Waalsk binding;12
vandbad;37
vandenergi;66
Vandrensning;27
vekselstrøm;60
vind/sol-energi til brint;66
vindernergi;66
vinsyre;22
vulkansk aske;30
vulkansk energi;66
w-boson;10
Ydre kerne;54
zinksulfidskærmen;71
ædelgasser;12
Ædelgasser er tilfredse;13
91
Referencer
Andersen og Norbøll: Fysik og kemi for 9. klasse. Hase
Andersen og Norbøll: Fysik og kemi for 10. klasse. Hase
Dalum-Larsen, Finn: Atomfysik med særlig henblik på elementarpartikler . 2007, København.
http://www.dalum-larsen.dk/fysik/ELEMENTARpartikler%202007.htm
Damgaard, Bo m.fl.: Ny Prisma, fysik og kemi 9. 2000, Viborg, Malling Beck.
Engels, Lars & Norrild, Peter: Spørg naturen 3, Hverdagslivets kemi. 1977, Gyldendal. 2.
udgave 5. oplag, Tønder.
Hansen, Birger og Karsten Ulrik Jensen: Kemisk værktøjsbog. 1993, Systime.
Helt, Hans. C. og Rancke-Madsen, E.: Gads fagleksikon: Kemi. Gad, 1980, København.
Holmbroe, Carsten Kongegaard: Kemi med temaer. 1985, Gjellerup & Gad.
Rasmussen, Otto V.: Kemiske og fysiske tabeller. 1963, Gyldendal.
Thomsen, Poul m.fl.: Kemien omkring os. Ny Fysik 4. 1992, Viborg, Gyldendal.
Thomsen, Poul m.fl.: Kemisk produktion og forurening, Ny fysik/kemi 7. 1997, Gyldendal,
Viborg.
Thomsen, Poul m. fl.: Ny Fysik, bøgerne 6,8,9,. 1999, København, Gyldendal.
Wøjdemann, Svend: Kemien vi spiser. Maling og Beck, 2. oplag 1993.
Program om atomer
http://www.ndt-ed.org/EducationResources/HighSchool/Radiography/electrons.htm
Facitliste til udvalgte opgaver
Regler for udtale:
1. Angiv navnet for følgende stoffer (:1 mono. 2 di. 3 tri. 4 tetra. 5 penta. 6 hexa (sis) . 7 hepta,
8 okta, 9 ennea (nona) og 10 deca.
CO2
kuldioxid
8SO3
oktasvovltrioxid
3CO
trikulmonooxid
N2O
dinitrogenmonooxid
NO2
Nitrit - monokvælstofdioxid
N2O3
dikvælstoftrioxid
P2O5
difosforpentaoxid
9CCl4
nonakulstoftetraklorid
CS2
monekuldisulfid
N2O4
dikvælstoftetraoxid
Når et stof dannes af kun to stoffer, metal + ikke metal, sættes de blot sammen og der tilføjes et id. Fx: Na = Natrium, Cl = Klor, de sættes sammen til: NaCL - natriumklorid .
Metal står altid før ikke-metal.
Cl + Li
LiCl - lithiumklorid
92
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig udtales den med "at"
fx NaClO3 hedder: Natriumklorat.
vokal fra a til i, fx hedder klorat, ClO3 -, når det mister et iltatom, kaldes det: Klorit, ClO2 Hvad hedder følgende stoffer?
Syrer
Salt
Salt
HNO3
salpetersyre
NO3-
nitrat
NO2-
nitrit
H2SO4
svovlsyre
SO42-
sulfat
SO32-
sulfit
HCl
saltsyre
Cl-
klorid
PO33-
fosfit
H3PO4
fosforsyre
PO4
3-
fosfat
Hovedstoffet ændrer også navn: Fx ændres HClO3, klorsyre til HClO2, klorsyrling.
Hvad mon stofferne hedder?
HNO3
salpetersyre
HNO2
salpetersyrling
H2SO4
svovlsyre
H2SO3
svovlsyrling
H3PO4
fosforsyre
H3PO3
fosforsyrling
B
Si
C
fx: 3H2 + N2
Sb
As
P
N
2NH3 , O2 + 2Cl2
H
Te
Se
S
I
Br
2Cl2O
Angiv formlerne for:
lithiumklorid
LiCl
ferrum(III)fosfat
FePO4
sølvnitrat
AgNO3
kobber(II)sulfat
CuSO4
bariumsulfat
BaSO4
fosforsulfid
P2S5
sølvcyanid
AgCN
siliciumflourid
SiF4
cadmiumiodid
CdI2
aluminiumcarbid
Al4C3
KCN
kongevand
NOCl
Cyankalium
93
Cl
O
F
fx CuCl2
Cu++ +2ClKrystalvand står efter formelen med almindelige tal
fx Na2SO4, 10 H2O
fx 2H2 (g) + O2 (g)
2H2O (l)
fx: Ca(PCl6)2 hedder calcium-bis-hexachlorofosfat
Hvad hedder?
Al(NO3)3
aluminiumdinitrat
Reaktioner
1. H2 + Cl2
2HCl
2. N2 + 3H2
2NH3
3. FeIII + O2
Fe2O3
5. Afstem reaktionsligningerne og find ud af, hvad følgende stoffer hedder:
2Na + S
Na2S
(di)natriumsulfid
Mg + 2Br MgBr2
magnesiumbromid
2Li + Cl2
2Li + F2
2LiCl
2LiF
H2 + Cl2
2HCl
2Ca + O2
2 CaO
6. Syre + metal:
H2SO4 + Mg
Mg + 2HCl
Na + H2SO4
2HCl + FeII
lithiumklorid
4FeIII + 3O2
lithiumflourid
Ag + Cl2
hydrogenklorid
Si + C
calciumoxid
2Pv+5Cl2
AgCl
SiC
H2 (g) + MgSO4 Magnesiumsulfat
H2 (g)
+ MgCl2 Magnesiumklorid
H2 (g) + Na2(SO4) (di)natriumsulfat
H2 (g) + FeCl2 ferroklorid
7. Syre ætser kalk:
CaCO3 + 2HCl
CO2 (g) + H2O + CaCl2
8. Formlen på syrer:
Saltsyre, HCl
Svovlsyre, H2SO4
Salpetersyre , HNO3
Kulsyre, H2CO3,
Fosforsyre, H3PO4 ,
94
2Fe2O3 Jernoxid - dijerntrioxid
sølvklorid
siliciumcarbid
2PCl5
fosforpentaklorid
Eddikesyrer, CH3COOH
9. Navn på syrerestioner:
Cl- - klorid
SO4-- - Sulfat
NO3- - Nitrat,
CO3-- - karbonat,
PO4--- - fosfat
CH3COO- - accetat.
10. Baser fremstilles:
Ca + 2H2O
Ca(OH)2 + H2
2Na + 2H2O
2NaOH + H2
MgO + H2O
Mg(OH)2
11. Base optager CO2:
Ca(OH)2 + CO2
CaCO3 + H2O.
12. Metal brændes:
4FeIII + 3O2
2Fe2O3
4Al + 3O2
2 Al2O3
Pb + O2
PbO2
2CuII + O2
2CuO
2Mg + O2
2MgO
Magnesium brændes i kuldioxid: 2Mg + CO2
2MgO
13. Hvad er formlen på disse baser:
Natriuomhydroxid, NaOH
Kaliumhydroxid, KOH
Calciumhydroxid, Ca(OH)2
Bariumhydroxid, Ba(OH)2
Ammoniumhydroxid, NH4OH
14. Hvad hedder disse basiske salte:
K2CO3, (di)kaliumkarbonat
Na2CO3, (di)natriumkarbonat
15. Neutralisation:
H+ + OHH2O
Fast stof + syre, neuralisation af syreregn:
CaCO3 + 2HCl
CO2 (g) + H2O + CaCl2
H2SO4 + Ca(OH)2
CaSO4 + 2H2O
Syre og base:
NaOH + HCL  NaCL + H2O
Gas+gas:
HCl (g) + NH3(g)  NH4Cl (s)
95
16. Katalysatorer:
Zn + H2SO4 (kom så lidt kobbersulfat i svovlsyren og brinudviklingen forøges)  ZnSO4 + H2
17. Fotosyntesen:
6CO2 + 6H2O +sol E  C6H12O6 + 6O2
18. Find ioner:
Kobberioner Cu2+
Cu2+ + NH3
Cu(OH)2, denne er stærkt lyseblå,
Ved overskud af NH3:
Cu(OH)2 + NH3
Cu(NH3)42+ tetraamminkobber(II)ioner, som er kraftigt blå.
Klorid-, bromid-, fosfation og iodidion:
CuCl2 + 2AgNO3
2AgCl + Cu(NO3)2
Sulfationen SO4-Na2SO4 + BaCl2
2NaCl + BaSO4
96
I
II
Lithium
39,10
Kalium
1
4 Be
9,01
Beryllium
2
12
Mg 24,31
20 Ca
21
Sc
Ti47,88
Titan
2
24
23 V
St
56 Ba
Yt
88
Aluminium
3
25
Mn 54,94
Mangan
2
26
Fe 55,85
Jern
2,(3)
27 Co
58,93
Cobalt
2
28
Ni28,71
Nikkel
2
Mo 95,74
63,55
Kobber
1 (2)
47
Zr
Nb
73
72
Hf
Ta
Molybdæn
1
W 183,85
Wolfram
2
43 Tc*
Ag107,87
44
Ru
45
Rh
46
Pd
Sølv
1
78 Pt
74
75
Re
76
Os
77
Ir
195,09
Au 196,97
Guld
1
79
Platin
1
30 Zn
6
C 12,01
Carbon
Kulstof
4
14
Silicium
31
Ga
49
In
15
Enkelte sjældne jordarter
105
104
Ung*
Un
p*
106
Unh*
107
P 30,97
Phosphor
74,92
Ge
Arsen
5
50
Sn119,69
51 Sb
Tin
Pb 207,2
Bly
4
16,00
8O
Oxyge
n
Ilt
6
S
16
32,06
F
Flour
7
17 Cl
1
53
52Te
Br 79,90
Brom
7
121,75
Antimon
5
Tl
Gd157,25
18
Jod
Bi
8
36
92
U238,03
Po*
94 Pu
244
Gadolinium
Uran*
Plutoni
-um*
2
2
2
85
Kr 83,80
5
54
At*
4
Krypton
8
7
84
3
Argon
Xe
8
Rn 222
Radon*
8
86
83
Ar 39,95
I 126,93
82
81
8
7
35
2
Neon
35,45
Chlor
6
Selen
6
20,18
10 Ne
9
34 Se
78,96
Uns*
97
19,00
Svovl
5
32
4
200,59
Kviksølv
2
Nitrogen
Kvælstof
5
33As
112,40
Cadmiu
m
2
N 14,01
4
65,37
Zink
2
Cd
48
80Hg
Si 28,09
7
64
Ra 26
Radium*
2
29 Cu
41
40
137,34
Barium
2
Cr 52,00
Chrom
1
42
39
Fr*
4,0
Fast stof
Undergrupper
22
40,08
Calcium
2
38
87
ska
l
VIII
2
37 Rb
55 Cs
VII
2 He
Gasarter Fremstillet
10,81
i
Væske
5B
til højre
Ikke
laboratori
for trappe metal
er
Bor
23
Øverste tal betyder atomvægt i units. Ganges det med . 6*10 atomer af stoffet bliver mængden til g.
Atomvægten dækker protoner og neutroner. Dobbeltlinjen angiver metaller til venstre, ikke-metal til højre.
3
Mellemste tal angiver grundstofnummer = antal protoner. Bogstaverne udgør stoffets betegnelse. Nederste tal
26,98
er elektroner i yderste skal. Stoffer med * er radioaktive.
13 Al
MagneNatrium sium
1
2
19 K
VI
Kun medtaget elektroner i yderste skal af de udvalgte stoffer
1
22,99
11 Na
V
Helium
Metaller
Li 6,93
IV
H 1,01
Hydrogen
Brint
1
1
3
III
Hovedgrupper
6
7
NOTER:
98
Kemi/Fysikhåndbog, november 2013 af Finn Dalum-Larsen, København
NOTER:

Kemi/Fysikhåndbog nov. 2013 - dalum

Transcription

Similar documents

Kernefysik - matematikfysik

Nordlys - Naturfag.no

1 53115_ProfInst_2010_web

Übung Nr. 7 , verteilt am Montag, 07.04.08, Abgabetermin Montag

TRÆ-NOLIN 35, klar træolie f

kompendium syre_base_og_salt.pdf

Spørgsmål til Fluernes Herre - Finn Dalum

Principper for arbejdet med skolens budget

multi 6 - Gyldendal

5. klasse Hvad Hvordan Hvorfor Hvornår Hvem Materialer

til mennesker

Navdynamo

1 Kapitel 7 – Udviklingen i virksomhedens

Løs problem 3 i Nutides sko

Kombinationsspil: Medieret Læring og de syv didaktiske

Faglig progression

Mol og molberegninger - Nørre Åby Efterskole