KEMI Direkt

Transcription

KEMI Direkt

Kapitel
Fokus på
5
Atommodell
Elementarpartiklar – proton, neutron och elektron
Atomer, joner
och kemiska
reaktioner
 Atomnummer och atommassa
Elektronskal och valenselektroner
Isotop
 Periodiska systemet – period och grupp
Metaller, icke-metaller och halvmetaller
 Alkalimetaller, halogener och ädelgaser
Centralt innehåll
Kapitlet fokuserar på följande innehåll från kursplanen:
Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp
och oförstörbarhet. Atomer, elektroner och kärnpartiklar.
Gruppering av atomslag ur ett historiskt perspektiv.
Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl-och jonföreningar
genom kemiska reaktioner.
Kemiska processer vid framställning och återvinning av metaller, papper och
plaster.
Olika faktorer som gör att material, till exempel järn och plast, bryts ner och hur
nedbrytning kan förhindras.
Aktuella forskningsområden inom kemi, till exempel materialutveckling och nanoteknik.
Metallers egenskaper – metallbindning
Järnframställning – masugn, färskning och stål
Jon och jonbindning
Ädelgasstruktur
Syra och bas
 Vätejoner och hydroxidjoner
Neutralisation
Salt och jonförening
Kapitlets struktur
I detta kapitel knyts säcken ihop. Genom fördjupade kunskaper om atomen,
dess uppbyggnad och periodiska systemet i avsnitten I atomens inre, Periodiska systemet och Joner ges eleverna bättre förutsättningar att förstå orsak
och verkan inom kemin. Det är viktigt att betona att periodiska systemet inte
skall läras in utantill utan det är principerna för hur det är uppbyggt som skall
läras.
En viktig princip är att all kemi bygger på valenselektronerna, de elektroner
som finns i yttersta skalet. Det är dessa elektroner som är tillgängliga för kemiska reaktioner och därför avgör vad som reagerar med vad och vilken typ
av kemisk bindning som blir resultatet. Atomer och molekyler vill anta ädelgasstruktur, dvs. få ett fyllt yttersta skal. Periodiska systemet är uppbyggt efter
detta så att man inom en period följer hur yttersta skalet byggs på och varje
period avlutas med en ädelgas. På plussidor har intresserade elever möjlighet
att lära sig mer om kemiska bindningar, oxidation och reduktion och elektrolys.
KEMI Direkt
©Sanoma Utbildning och författarna
5
Atomer, joner...
374
I avsnittet Metaller tar vi upp metallers typiska egenskaper, nämligen metallglans, böjbarhet, god elektrisk ledningsförmåga och god värmeledningsförmåga. Järnet intar en särställning bland metallerna på grund av dess stora användning, och järnframställning är en av Sveriges stora näringar.
I avsnittet Syror och baser 1 i kapitel 2 fick eleverna lära sig om vanliga syror
och baser, pH-skalan, indikatorer och hur försurning påverkar luft, vatten och
mark. I Syror och baser 2 går vi djupare in på jonernas betydelse i syror och
baser. Det är viktigt att eleverna förstår att det är koncentrationen av väte- resp.
hydroxidjonerna som orsakar de sura och basiska egenskaperna och deras effekt på oss och vår miljö. Skillnaden mellan en stark syra och en koncentrerad
syra är viktig att förstå. I avsnittet Salter presenteras ämnesgruppen salter.
Förberedelser, förslag och kommentarer
I atomens inre
Förberedelser
• Använd gärna magnetiska atom-och partikelmodeller för att illustrera
sambanden.
• Ta fram ett stort periodiskt system
• Eleverna behöver ett upptryckt periodiskt system.
Börja med
Låt eleverna i grupper diskutera i vilka sammanhang de hört ordet atom.
Skriv upp alla ord som kommer upp. Låt eleverna ta reda på vad orden står för.
Laborationer
5.1 Kol – en mittfältare
➢ 5.2 Vatten ett annorlunda ämne
Uppgifter och övningar
5.29 Atomer eller molekyler? Grundämne eller kemisk förening?
5.30 Vilka partiklar finns i atomen?
5.31 Atomens elektronskal
5.32 Hur bildas en jon?
5.33 Negativa joner
➢ 5.34 Hur trodde man förr?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
375
Periodiska systemet
Förberedelser
• Ta fram så många grundämnen du hittar, t ex olika metaller, kol, svavel,
syre och väte i tub till introduktionen.
• Eleverna behöver ett upptryckt periodiskt system.
Börja med
Titta gemensamt i klassen på ett stort periodiskt system, gärna ett där ämnena
är presenterade i bilder också. Vilka ämnen känner eleverna till? Visa de grundämnen du tagit fram. Var hittar man dessa? Vad används ämnena till? Visa på
siffrorna som står där. Vad kan dessa stå för?
5.35 Periodiska systemet
5.36 Atomnummer
5.37 Atomer är neutrala
➢ 5.38 Ordning och reda!
➢ 5.39 Även grundämnen bildar grupper
➢ 5.40 Isotoper är varianter på samma ämne
➢ 5.41 Masstal
➢ 5.42 Atommassa
➢ 5.43 Vad kan du få reda på genom periodiska systemet?
Metaller
Förberedelser
• Klipp till och märk ett antal metallbitar till 5.3.
• Se till att det finns skyddsskivor på bänkarna. Behövs till ett flertal av
laborationerna.
• Köp silveroxid till 5.9, dyrt men det går åt väldigt småmängder.
Börja med
Låt eleverna studera ett periodiskt system och upptäcka att de flesta av grundämnena är metaller. Låt eleverna fundera över frågan ”Vilken betydelse har
metallerna för oss?” Många elever tänker bara på att metaller finns i marken och används i tekniska produkter. Lyft fram att vi hittar metaller också
i maten och i vår kropp, där de spelar en viktig roll för vårt välbefinnande.
Framställning av silver 5.9 kan göras som en demonstration.
Det räcker med en enkel upphettning (vulkanisk aktivitet) för att det ska bildas rent silver. Ädla metaller som guld och silver kan man därför hitta i ren
form i naturen. Dessa ädla metaller var också de första som människan lärde
sig tillverka föremål av. Järnframställningen krävde en teknisk utveckling och
behärskades därför långt senare av människan. Aluminium som idag är en
slit- och slängmetall var en gång mycket svår att framställa och otroligt dyr,
men med dagens billiga energiframställning är det ingen som blir imponerad
av en läskburk.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
376
Laborationer
5.3 Metallernas egenskaper
5.4 Aluminium
5.5 Järn rostar
5.6 Framställ koppar
5.7 Framställ järn
➢ 5.8 Aluminiumtest
➢ 5.9 Framställ silver
5.44 Vilka egenskaper har en metall?
Joner
Laborationer
5.10 Magnesiumoxid är en jonförening
5.45 Bilda jonföreningar
➢5.46 När smälter ett kolväte?
➢5.47 Inga laddningar får bli över
➢5.48 Fyll i tabellen
➢5.49 Flera jonföreningar
Syror och baser
Förberedelser
• Förbered material till demonstration – Tre starka syror.
• Testa doppelektroder.
Börja med
1. Ett sätt att starta arbetsområdet kan vara att låta eleverna diskutera kring
laborationen Ändras pH-värdet på sidan 189 faktaboken, och sen göra laborationen.
2. Demonstration – Tre starka syror.
Demonstrationen ska visa saltsyrans, svavelsyrans och salpetersyrans egenskaper i koncentrerad form. Låt eleverna se och lukta på syrorna. Alla är färglösa men svavelsyran är mer trögflytande. Notera att salpetersyran förvaras i
mörka flaskor. Innan eleverna luktar på syrorna måste de lära sig hur man gör
när man luktar på okända ämnen, man viftar till sig ångorna. Håll alltid själv i
flaskan och gå lugnt runt i kemisalen. Om man blåser försiktigt över flaskorna
ser man en karaktäristisk vit rök över saltsyran. Spänn lite bomullstyg över tre
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
377
stora bägare med hjälp av gummiband. Fukta dem lätt med lite vatten. Det gör
det lättare för syrorna att tränga ner i tyget. Droppa några droppar av respektive syra på tyget. Lägg en droppe salpetersyra på en nagel. Skölj bort syran efter
någon minut och visa att det uppstått en gul fläck på nageln. Samma sak går
att visa med vitt ullgarn eller hår i ett provrör. Visa de tre syrornas förmåga att
lösa metaller. Använd små bitar av magnesium, zink, järn och koppar. Arbeta
i dragskåp eftersom de bruna nitrösa gaserna som bildas när salpetersyra löser
koppar är mycket giftiga! Eleverna säger ofta att det kokar eftersom det bubblar och fräser, men när man tittar närmre så ser de att det bildas en gas vid
metallens yta. Vilken gas som bildas kan de själva ta reda på när de gör 5.13.
Laborationer
5.11 Har du sur andedräkt?
5.12 Hur ändras pH när en syra späds med vatten?
5.13 Vad har syror gemensamt?
5.14 Undersök rengöringsmedel
5.15 Undersök några baser
5.16 Blanda en syra och en bas
➢ 5.17 Gör din egen läsk
➢ 5.18 Utspädning
Salter
Förberedelser
• Tillverka kristaller i god tid för demonstrationen – Kristaller.
• Testa doppelektroder.
Börja med
1. Börja med att låta eleverna räkna upp alla ord de känner till som innehåller
”salt”. Ha gärna i beredskap koksalt och kalciumklorid som exempel på vägsalt. Som exempel på saltvatten kan man göra i ordning lösningar med Östersjöns respektive Västkustens salthalt. Låt eleverna smaka på dessa (man bör ha
rena kemikalier men med en droppe är riskerna väldigt små).
2. Demonstration – Kristaller
Visa olika slags kristaller i lupp, till exempel kopparsulfat, natriumklorid,
järnsulfat. Demonstrationen ska visa att det finns olika salter och att salter
bildar typiska kristaller.
3. Demonstration – Salmiak
Luta en öppen flaska koncentrerad saltsyra och en flaska koncentrerad ammoniak mot varandra. Det bildas en vit rök (salmiak) som man kan fånga upp
med en ren glasstav eller ett papper. Låt en elev smaka.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
378
Laborationer
5.19 Vad heter koksalt på kemispråk?
5.20 Leder salter ström?
5.21 Testa ett torkmedel
5.22 Vad är kristallvatten?
5.23 Vad är det som bubblar?
5.24 Ett tredje sätt att framställa ett salt
➢ 5.25 Odla kristaller med alun
➢ 5.26 Två salter ihop – vad blir det?
➢ 5.27 Var en jondetektiv
➢ 5.28 Färggrant fyrverkeri
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
379
Laborationer
Metaller
En del atomer lämnar varken ifrån sig eller tar upp elektroner när de reagerar
med varandra. Men genom att de delar på elektroner får de i alla fall fulla skal.
Föreningarna som bildas kallas molekylföreningar och är inte elektriskt laddade.
• Rita en kolatom och sätt ut elektronerna i sina skal. Hur många
valenselektroner har den?
• Varför ger den varken ifrån sig eller tar emot elektroner?
• Genom att dela elektroner med fyra väteatomer kan den ändå få fulla skal.
Rita!
• Vilket ämne har du fått?
• Bygg med kulmodeller. Vad betyder egentligen varje ”pinne”?
I en molekylförening består varje bindning av två elektroner – ett elektronpar.
Den kallas molekylbindning eller elektronparbindning. Sådana bindningar är
starka, men mellan molekylerna är det svaga krafter eftersom molekylerna är
oladdade.
I en molekylförening består varje bindning av två elektroner
– ett elektronpar. Den kallas molekylbindning eller elektronparbindning. Sådana bindningar är starka, men mellan molekylerna är det svaga krafter eftersom molekylerna är oladdade.
➢ 5.2 Vatten, ett annorlunda ämne
Vatten är en liten molekyl som borde ha låg kokpunkt.
• Rita av molekylmodellerna för vatten och metan och sätt ut elektronerna.
• Jämför kokpunkten hos metan och vatten.
• Försök med hjälp av dina modeller förklara skillnaden i kokpunkter.
Om laddningarna är förskjutna i en molekyl säger man att
molekylen är polär. Så fungerar vattenmolekylen – syret drar
till sig lite negativ laddning från vätena så att molekylen får en
negativ och en positiv ände. Därför kan olika vattenmolekyler
hålla ihop med varandra med krafter som är starkare än vad de
borde vara – den mer negativa delen (syret) i en molekyl binder
till den positiva delen (vätena) i en annan molekyl.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
380
Du behöver: Märkta bitar av olika metaller, till exempel koppar, zink, järn,
aluminium, tenn, nickel och bly, ledningsprovare, m
agnet, stålull och pappershandduk
• Undersök metallernas egenskaper, som färg, hårdhet, blankhet, om de är
magnetiska och om de leder ström. Skriv ner dina resultat i en tabell.
• Vilka egenskaper är gemensamma för alla metaller?
• Arbeta två och två. Träna tillsammans under fem minuter på att
lära er känna igen metallbitarna. Täck sedan över bitarna med en
pappershandduk. En av er tar fram en metallbit och håller den dold för
kamraten och beskriver den. Kamraten ska sedan gissa vilken metall det
är. Turas om att ta fram bitar och att gissa.
• Undersök metaller som finns i klassrummet – kläder, smycken, möbler
mm. Vilka metaller är vanligast?
5.4 Aluminium
Du behöver: En bit aluminium, degeltång, bägare med vatten, skyddsskiva
och brännare.
• Lägg en skyddsskiva på bordet och ställ bägaren med vatten på skivan.
• Tänd brännaren och luta den något.
• Värm aluminiumbiten i lågan tills den smälter. Vad händer, hur ser det ut?
• Doppa aluminiumbiten i bägaren med vatten så den svalnar och undersök
sedan biten. Vad har bildats? Går det att skrapa bort?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
381
5.5 Järn rostar
Spikar är gjorda av järn och järn rostar, men hur fort går det?
Du behöver: Järnspik (blank), fem provrör, provrörskork, matolja, kranvatten, kokt kranvatten, havsvatten (eller saltat kranvatten) och vattenfri kalciumklorid.
Ställ i ordning sex provrör med var sin spik. Innehållet i provrören ska vara:
ProvrörInnehåll
1
spik i kranvatten
2
spik i kokt kranvatten + några ”millimeter”
matolja ovanpå vattnet
3
spik i havsvatten
4
1–2 centimeter vattenfri kalciumklorid +
spik + kork på provröret
5
spik doppad i olja i kranvatten
1 2 345
• Undersök provrören efter 2–3 dagar. Vilka har rostat och vilka har inte
gjort det? Kan du förklara resultaten i de olika provrören?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
382
Du behöver: Kopparoxid, kolpulver, bägare, provrör (pyrex), p
rovrörshållare,
sked, och brännare.
Prov 1
• Häll upp en sked kopparoxid i bägaren. Hur ser kopparoxiden ut?
• Häll kopparoxiden i ett provrör. Värm kopparoxiden en stund över
brännaren. Vad händer?
• Låt provet svalna och undersök innehållet i provröret.
Prov 2
• Häll en halv sked kopparoxid och en halv sked kolpulver i bägaren. Blanda
noga! Häll blandningen i ett nytt provrör och värm över brännaren tills
det glöder.
• Förklara vad som har hänt, och vilka ämnen som har bildats i de två
proven.
Du behöver: Järnoxid, kolpulver, bägare, provrör (pyrex), magnet, brännare
och stativ.
• Vilka egenskaper har järnoxid?
• Blanda lika delar järnoxid och kolpulver i bägaren.
• Häll blandningen i provröret. Fäst röret i stativet och värm med brännaren
tills blandningen glöder.
• Låt blandningen svalna. Försök skrapa ut innehållet och prova om det är
magnetiskt med en magnet. Om du inte får ut innehållet kan du testa med
en magnet på utsidan av provröret
• Förklara vad som har hänt och vilka ämnen som har bildats.
➢5.8 Aluminiumtest
Du behöver: En bit aluminium, några okända prover, E-kolvar, tratt, filtrerpapper, saltsyra, natriumhydroxidlösning och salmiaklösning.
• Lös upp aluminiumbiten i lite saltsyra.
• Vänta tills vätgasutvecklingen upphört. Filtrera sedan lösningen.
• Tillsätt lite natriumhydroxidlösning. Bildas det en vit fällning kan provet
innehålla aluminium.
• För att vara säker på att provet innehåller aluminium tillsätter du först lite
mer natriumhydroxidlösning. Fällningen ska nu lösa sig.
• Sedan tillsätter du lite salmiaklösning. Bildas det återigen en vit fällning,
är det aluminium i provet.
• Gör aluminiumtestet på de okända proverna.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
383
➢5.9 Framställ silver
Du behöver: Silveroxid, mikroprovrör, provrörshållare, mortel och brännare.
• Vilka egenskaper har silveroxiden?
• Lägg en knivsudd silveroxid i provröret. Värm röret tills du ser att något
sker med silveroxiden.
• Låt provröret svalna. Krossa röret i morteln och plocka ut klumpen i
provröret. ”Polera” den försiktigt med pistillen i morteln, studera den
noga. Vad har hänt med silveroxiden och vilka ämnen har bildats?
Joner
Du behöver: Magnesiumband, urglas och tändstickor.
• Elda på en bit magnesium och låt det vita pulvret trilla ner på ett urglas.
Observera! Titta inte direkt in i lågan!
• Vilka ämnen reagerar med varandra? Vad heter det ämne som bildas?
• Hur många valenselektroner har en magnesiumatom? Hur får den på
enklaste sätt fullt i yttersta skalet?
• Hur många valenselektroner har en syreatom? Hur får den på enklaste sätt
fullt i yttersta skalet?
• Rita en bild som visar hur elektronerna går över från magnesiumatomen
till syreatomen. Vilka joner bildas då?
Det som håller ihop den bildade föreningen är alltså laddningarna. Bindningen som bildas kallas jonbindning och föreningen kallas jonförening. En jonförening består alltså av en positiv
och en negativ del.
Jonbindningen är mycket stark. Därför har jonföreningar ofta
höga smältpunkter.
Syror och baser
Du behöver: Bägare, BTB och sugrör.
• Häll lite vatten i en bägare och tillsätt några droppar BTB.
Vilken färg får lösningen?
• Blås sedan ner utandningsluft i bägaren och se vad som händer. Förklara!
• Vad andas vi ut? Vad heter ämnet som bildats?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
384
Stark syra
Svag syra
Du behöver: En sur lösning, bägare och pH-papper.
• Ta 10 ml sur lösning i en bägare. Mät pH-värdet och anteckna.
• Häll i 90 ml vatten i bägaren med syran. Mät pH-värdet och
anteckna.
• Ta 10 ml av lösningen och späd med ytterligare 90 ml vatten i en ny
bägare. Mät pH-värdet och anteckna.
• Vad händer med pH-värdet när du späder en syra med vatten?
Koncentrerad syra
Utspädd syra
Syror och baser
Du behöver: Provrör, saltsyra, salpetersyra, svavelsyra, ä ttiksyra, magnesiumband, glasstav, doppelektrod, BTB, pH-papper och skyddsglasögon.
Gör följande undersökningar med alla syrorna.
• Häll den utspädda syran i ett provrör till en höjd av ungefär 2 centimeter.
Smaka på syran genom att ta en droppe på tungan.
• Ta en ny droppe syra och gnid den mellan tummen och pekfingret – hur
känns det?
• Undersök pH, och kontrollera om syran leder ström med doppelektrod.
• Häll sedan det som är kvar av syran i två nya provrör. Droppa BTB i det
ena röret och lägg en bit magnesium i det andra.
• Gör en tabell och anteckna alla resultat. Sammanfatta syrornas
egenskaper.
En syra är ett ämne som kan avge vätejoner. Det är vätejonen
H+ som ger syror deras sura egenskaper. Vätejonen är positivt
laddad.
Saltsyra
H+
HCl
Cl–
Salpetersyra
Du behöver: Maskindiskmedel, handdiskmedel, Ajax, tvättmedel och skyddsglasögon.
HNO3
H+
NO3–
• Mät pH på några olika rengöringsmedel. Var försiktig med
Svavelsyra
maskindiskmedlet;
det är starkt frätande.
• Vilka pH fick du fram? Jämför med innehållsförteckningen på
förpackningarna. Stämmer de överens med dina värden?
• Finns det farosymboler på förpackningarna? Vilka i så fall?
KEMIH SO
Direkt
2
4
2H+
SO42–
5
Atomer, joner...
385
• Ta reda på varför basiska ämnen är bra rengöringsmedel.
• Varför är det olika pH i hand- och maskindiskmedel?
Förklara!
Har baser några gemensamma egenskaper? Gör några undersökningar och se
vad du kommer fram till.
Du behöver: Utspädda lösningar av Samarin, natriumhydroxid, ammoniak
och kalkvatten, doppelektrod och skyddsglasögon.
• Ta reda på pH! Vilken färg får ämnena i BTB? Leder de ström?
• Ta lite av varje ämne och gnid mellan fingrarna. Hur känns de?
• Gör en sammanställning med de egenskaper som baserna har gemensamt.
• Vad är det som ger baserna deras egenskaper?
En bas är ett ämne som kan ta upp vätejoner. Det är hydroxid
jonen OH– som tar hand om vätejonerna.
Hydroxidjonen är negativt laddad.
Natriumhydroxid
NaOH
Na+
OH–
Kaliumhydroxid
Du behöver: Utspädd saltsyra, utspädd natriumhydroxid, BTB, aktivt kol, bägare, dropprör,
OH–
KOH tratt, filtrerpapper, glasskål
K+ och skyddsglasögon.
• Häll 25 milliliter saltsyra i en bägare och tillsätt lite BTB.
• Droppa långsamt ner natriumhydroxiden tills färgen slår om till grönt.
Kalciumhydroxid
• Vilken färg får BTB i syran? Och varför blir det sedan grönt?
• Vad händer om du tillsätter för mycket natriumhydroxid? Vad kan du göra
i så fall?
• Häll i en sked aktivt kol i den gröna lösningen. Rör om ordentligt och
filtrera.
Ca(OH)2
Ca2+
2OH–
• Smaka på det som rinner igenom. Vad är det?
• Låt resten indunsta. Rita av resultatet efter några dagar.
När en syra och en bas får reagera bildas vatten och ett salt.
Beroende på vilken syra och vilken bas man blandar bildas det
olika salter. En sådan reaktion, där en syra och en bas ”tar ut
varandra”, kallas en neutralisation.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
386
➢5.17 Gör din egen läsk
Du behöver: Koldioxid från gastub, bägare, smakämne till e xempel citronsyra
och socker.
• Häll upp lite vatten i bägaren. Smaksätt det med det smakämne du valt och
häll i lite socker.
• Bubbla i koldioxid från gastub. Smaka!
• Vilken kemisk reaktion har skett?
• Varför innehåller ”riktig” läsk mycket mer kolsyra?
• Ta reda på hur läsktillverkning går till.
Gaser breder ut sig och tar stor plats. Man kan pressa ihop dem
och förvara dem i en behållare, men då ökar trycket. Det är
därför som gasflaskor är gjorda av kraftigt stål – annars skulle
de inte hålla för gastrycket inifrån.
Citrusfrukter som apelsiner och citroner innehåller citronsyra.
Citronsyran smakar gott i lagom mängder, speciellt i söta livsmedel. Den används som livsmedelstillsats i allt möjligt – från
läsk till ost. Dessutom är den en nyttig antioxidant.
➢5.18 Utspädning
• Planera och genomför en undersökning som visar vad som händer när
man späder en syra med vatten.
Salter
Du behöver: Kulmodeller.
• När saltsyra och natriumhydroxid får reagera bildas vanligt koksalt. Ta
reda på formlerna för saltsyra och natriumhydroxid.
• Bygg ämnena med kulmodeller. Försök sätta ihop kulorna så att vatten
och saltet bildas.
• Vad består koksalt av? Vad heter det på kemispråk?
• Skriv en reaktionsformel med ord.
• Skriv reaktionsformeln med kemiska tecken.
Du behöver: Kristaller av kopparsulfat, natriumklorid, a mmoniumklorid och
kaliumnitrat, doppelektrod och bägare.
• Undersök de olika salterna, ett i taget, genom att hälla lite av saltet i en
bägare. Prova med doppelektroden om det leder ström.
• Lös sedan upp saltet i lite vatten. Prova igen om det leder ström.
• Anteckna dina resultat i en tabell.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
387
Kalciumklorid är ett salt som finns i ”Torrbollar” och som sprids på dammiga
grusvägar på sommaren.
Du behöver: Kalciumklorid och en glasskål.
• Lägg lite kalciumklorid i en glasskål och låt den stå några dagar.
• Vad har hänt? Förklara!
• Vad händer om man sprider ut kalciumklorid på en torr grusväg på
sommaren?
Du behöver: Kopparsulfat, provrör och brännare.
• Värm lite kopparsulfat i ett provrör.
• Håll ett urglas ovanför. Vad kan du se?
• Vad händer med kopparsulfatet? Förklara!
Du behöver: Zinkbitar, utspädd saltsyra, provrör med avledningsrör och
kork, glasskål med vatten och ett vattenfyllt provrör.
• Lägg några bitar zink i ett provrör och sätt ihop utrustningen som figuren
visar.
• Häll i saltsyra så att den täcker zinken och sätt på korken. I det vattenfyllda
provröret samlar du upp bubblorna som bildas. Sätt tummen för
provrörsmynningen medan den är under ytan. Lyft upp och vänd röret.
• Tänd eld på gasen i provröret. Vad händer? Prova att samla upp olika
mycket gas.
• Vad har hänt med zinken? Förklara!
Du behöver: Utspädd saltsyra, kopparoxid, bägare och glasstav.
• Lägg en sked kopparoxid i en bägare och häll i ungefär
50 milliliter saltsyra. Rör om ordentligt.
• Filtrera lösningen och låt den stå och dunsta in.
• Vad kan du se? Vad är det som har hänt?
• Skriv reaktionsformeln med ord.
Tre sätt att framställa ett salt:
• En syra reagerar med en bas – neutralisation.
• En syra reagerar med en metall.
• En syra reagerar med en metalloxid.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
388
➢5.25 Odla kristaller med alun
Du behöver: Alun, 2 glasbägare, filtrerpapper och sked.
• Gör i ordning en mättad lösning av alun genom att ta en matsked av saltet
i en glasbägare och tillsätt ljummet vatten. Rör om noga med skeden. Om
allt salt löst sig är lösningen inte mättad. Tillsätt då lite mera salt.
• Låt lösningen stå en stund för att svalna och för att småpartiklar ska
sjunka till botten. Dekantera sedan över lösningen till en ren bägare som
du täcker med ett filtrerpapper för att undvika damm. Spara kristallerna
som blivit över.
• Låt bägaren stå någon dag eller två. För att få stora kristaller sparar du
den största, finaste kristallen och rensar bort de övriga. Kristallerna
som rensas bort lägger du tillsammans med dem som blivit över från
tidigare. Vid behov gör du i ordning mättad lösning och häller den över
kristallodlingen.
Alun (aluminiumkaliumsulfat) används vid växtfärgning av
garner. Det får färgen att binda bättre till fibrerna. Alun används också för vattenrening. Då fungerar det så här: när man
löser alun i vatten blir lösningen sur. Om man tillsätter bas för
att göra lösningen neutral blir saltet svårlösligt och sjunker till
botten. Då tar det samtidigt med sig föroreningarna i vattnet.
➢5.26 Två salter ihop – vad blir det?
Du behöver: Bariumkloridlösning, natriumsulfatlösning och provrör.
• Häll upp lite av lösningarna i varsitt provrör.
• Hur ser de ut?
• Blanda lösningarna i ett provrör.
• Vad händer? Vad heter det ämne som har bildats?
Ett lättlösligt salt ger en genomskinlig lösning med vatten.
Ett svårlösligt salt löser sig inte i vatten.
En fällning bildas om två salter tillsammans ger ett svårlösligt
salt.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
389
➢5.27 Var en jondetektiv
Vissa salter är svårlösliga. Om man till exempel tillsätter en silvernitratlösning
till en kloridjonlösning bildas det svårlösliga saltet silverklorid. Reaktionen är
mycket känslig – med det menas att det räcker med väldigt, väldigt lite kloridjoner för att man ska se fällningen.
På liknande sätt kan man använda ett bariumsalt för att upptäcka sulfater.
Att det finns karbonatjoner i ett fast salt kan man visa genom att det bildas
koldioxid med syra. Men kommer du ihåg hur man känner igen koldioxid?
Du behöver: Hemliga jonlösningar och en bit marmor, silvernitrat, bariumklorid, saltsyra och provrör.
• Ta reda på vilka joner som finns i lösningarna och vad marmor består av.
➢5.28 Färggrant fyrverkeri
Många salter används för att ge färg till fyrverkerier. Vilken är din favoritfärg?
Du behöver: Kopparsulfat, natriumkarbonat, kaliumklorid, k alciumklorid,
metanol, blomspruta och brännare.
• Gör i ordning metanollösningar av de olika salterna. Tänd brännaren och
spreja sedan in lösningarna försiktigt i lågan.
• Vilka färger får du fram?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
390
Kommentarer till laborationer
Metaller
Pinnarna i kulmodellerna representerar molekylbindningar (elektronparbindningar, kovalenta bindningar).
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
391
➢5.2 Vatten, ett annorlunda ämne
De höga smält- och kokpunkterna hos vatten beror på att OH-gruppen är
starkt polär. Syret drar till sig elektronerna i elektronparbindningen mycket
starkare än vätet. Syret får därför en negativ nettoladdning och vätena en positiv.
Vattenmolekylen är därför en dipol. Den negativa änden hos en vattenmolekyl attraherar den positiva änden i nästa molekyl och så vidare. Faktum är att
bindningen mellan två molekyler är extra stark på grund av att väteatomen
är så liten så att syret i nästa molekyl kommer väldigt nära. Denna speciella
form av bindning kallas vätebindning. Vätebindningar förekommer i ämnen
där väte är bundet till N, O eller F.
Säkerhet
Riskfritt
Egenskaper som man ganska enkelt kan observera är färg, hårdhet, glans,
magnetism och elektrisk ledningsförmåga. Alla metaller leder ström. Metallbindningen innebär nämligen att valenselektronerna bildar ett gemensamt
elektronmoln för hela metallstycket. Valenselektronerna är alltså fritt rörliga
i metallen och kan därför transportera elektrisk ström. Detta elektronmoln
är också orsaken till att ljus reflekteras och metallen får glans. I allmänhet är
metaller smidbara, vilket beror på att atomlagren kan förskjutas förbi varandra. Det är möjligt tack vare att valenselektronerna inte ingår i bindningar
mellan specifika atomer, utan bildar ett gemensamt elektronmoln för hela metallstycket. Magnetism hos metaller är relativt ovanlig, men finns hos järn och
nickel. Järn och nickel är paramagnetiska, vilket innebär att de attraheras av
yttre magnetfält. Hårdheten har att göra med hur metallen kristalliserar.
5.4 Aluminium
Aluminiumet smälter vid 660 °C. Det bildas snabbt en seg hinna av aluminiumoxid (Al2O3) som får den smälta metallen att hänga i en påse. Aluminiumoxiden har mycket högre smältpunkt (2 030 °C), så hinnan är i fast form.
Aluminiumoxid bildas även vid rumstemperatur, men långsammare och oxidskiktet blir inte lika tjockt. Oxidhinnan passiverar metallen, det vill säga
skyddar den mot vidare angrepp.
Säkerhet
Risk att bränna sig.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
392
5.5 Järn rostar
Det krävs ett par saker för att järn ska rosta, nämligen
• syre (oxidationsmedel)
• fukt (leder ström)
När järnet rostar sker två processer:
1. Dels reagerar syret med vatten på järnets yta till hydroxid samtidigt som
elektroner tas upp. Reaktionen när elektroner tas upp kallas reduktion.
2. Elektronerna tas från järnatomer någonstans på järnets yta, ofta på ett
ställe en bit därifrån. Elektronerna kan vandra genom järnet eftersom
järn leder ström. De järnatomer som förlorar elektroner bildar Fe2+ och
går samtidigt i lösning. Metallen löses alltså upp och det blir en grop.
Reaktionen när elektroner avges kallas för oxidation.
Det kan inte byggas upp några ansamlingar av negativa eller positiva laddningar. Eftersom de negativt laddade elektronerna vandrar måste det ske en
motsvarande vandring av joner så att jonerna och elektronerna tillsammans
har nettoladdningen noll. Om inte jonerna kan vandra så medför det att inte
heller elektronerna kan förflytta sig. Men jonerna (salt) kan bara vandra när
de befinner sig i lösning. Därför är vattnet nödvändigt för att rost ska kunna
bildas i någon större omfattning. Fe2+-jonerna oxideras vidare av luftens syre
till Fe3+. De slår sig samman med de hydroxidjoner som bildas när syret reagerar med vattnet och tillsammans med några extra vattenmolekyler bildas rost,
Fe(OH)3 · nH2O. Rost har ingen väldefinierad sammansättning, därav n som
anger ett okänt antal vatten. Rosten är svårlöslig och faller ut som en orangebrun beläggning på järnytan.
Kopparoxid förekommer i två varianter, koppar(II)oxid med formeln CuO
(svart) och koppar(I)oxid med formeln Cu2O (röd). Koppar blir mörk med
tiden på grund av svart CuO som bildas när kopparen reagerar med luftens
syre.
När CuO upphettas till över 1 000 °C omvandlas den till Cu2O och syrgas,
men medan den svalnar reagerar den med syre i luften och återgår till CuO.
Därför sker ingen nettoreaktion när enbart CuO upphettas i experimentet.
Men kopparoxiden kan reduceras till koppar av kol i reaktionen
2 CuO + C —> 2 Cu + CO2(g)
Eftersom koldioxiden avgår som gas återstår endast kopparen efter reaktionen.
Säkerhet
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
393
Järnoxid finns i olika former: FeO (svart), Fe2O3 (hematit, röd) och Fe3O4
(magnetit, svart). FeO antänds lätt och kan ge dammexplosioner. Hematit
kallas även engelskt rött och används om pigment i till exempel läppstift. Det
är hematit som ger Falu rödfärg dess kulör. Pigmentet framställs genom upphettning av järnsulfat som finns i slagghögar av kopparfattig malm, rester från
kopparframställningen en gång i tiden i Falun. Magnetit är som namnet antyder magnetiskt och är den malm som bryts i Malmberget och i Kiruna.
Järnoxid kan, på samma sätt som kopparoxid, reduceras till järn om den upphettas tillsamman med kol i reaktionen
2 FeO + C —
> 2 Fe + CO2(g)
Efter reaktionen återstår järn när koldioxiden avgått som gas.
Säkerhet
Aluminium är en oädel metall som lätt löses upp av syra under vätgasutveckling:
2 Al + 6 HCl —
> 2 Al3+ + 6 Cl + 3 H2(g)
–
Aluminiumjoner i lösning bildar komplex med hydroxid. Beroende på tillgången på hydroxidjoner kan en rad olika komplex bildas. pH-värdet i tabellen anger när halten av komplexet är som störst:
Al3+
pH < 4
Al(OH)3+
pH 5,0
Al(OH)22+
pH 5,8
Al(OH)3(s)
pH 6,3
Al(OH)22+
pH > 7
Lösligheten är lägst när komplexet är oladdat, vilket är Al(OH)3(s)
kring pH 6,3.
Aluminium är ett problem i samband med försurningen av naturen som leder
till att aluminiumjoner lakas ur marken. När jonerna sedan hamnar i en miljö
kring pH 6–7, så faller aluminiumhydroxid ut i form av en gel som kan täppa
till de fina rothåren på växter och gälarna hos fiskar.
Tillsatsen av salmiak (NH4Cl) neutraliserar hydroxiden, så att pH sänks och
Al(OH)3(s) åter fälls ut.
Säkerhet
Risk för stänk av frätande natriumhydroxid. Använd skyddsglasögon.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
394
➢ 5.9 Framställ silver
Silveroxid, Ag2O, smälter vid några hundra grader Celsius och sönderdelas då
till silver och syrgas. Att det sker så lätt är ett tecken på att bindningarna mellan silver och syre inte är så starka. Silver är inte heller något typiskt salt, utan
bindningen har stort kovalent inslag. Silveroxid används i silveroxid-zinkbatterier. Där nyttjas energin som avges när silveroxid reduceras till silver av zink
i en elektrolyt med KOH eller NaOH.
Säkerhet
Joner
Magnesiumatomen har två valenselektroner som avges till syret. Både magnesiumet och syret får ädelgasstruktur. Både Mg2+ och O2– har samma antal
elektroner som neon. Reaktionen kan skrivas Mg + O → Mg2+ + O2–. Jonerna
bildar saltet Mg2+ + O2– eller helt enkelt MgO. På ett förenklat sätt kan reaktionen sammanfattas Mg + O → MgO.
En mer korrekt formel tar hänsyn till att syrgasen är tvåatomig och reaktionsformeln blir därför
Mg + ½O2 → MgO
eller
2 Mg + O2 → 2 MgO
Säkerhet
Risk att bränna sig. Uppmana eleverna att inte titta in i lågan eftersom det kan
skada synen.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
395
Syror och baser
Vanligt kranvatten är svagt basiskt. Därför blir vattnet blått när BTB tillsätts.
När man blåser utandningsluft genom lösningen löser sig koldioxiden och följande reaktioner sker:
CO2 (g) + H2O (l) —>H2CO3 (aq)
H2CO3 + H2O (l) —> H3O+ + HCO3–
Oxoniumjonerna, H3O+, i den andra reaktionsformeln färgar BTB gul. Enligt
dricksvattenkungörelsen ska pH-värdet i kommunalt dricksvatten ligga mellan 7,5 och 9. Om surt vatten släpps ut i ledningarna leder kan det leda till
korrosionsproblem med angrepp på cementrör och metaller som zink, koppar och bly kan lösas ut. Ett lågt pH-värde ger också vattnet en ”sur” smak på
grund av löst koldioxid (kolsyra). pH kan höjas i vattenverket genom tillsatser
av små mängder natriumhydroxid eller kalk.
Säkerhet
Riskfritt
pH anger halten vätejoner i en vattenlösning. Höga halter av vätejoner motsvarar låga pH-värden. Vid spädning 2 ggr av syran ökar pH med 0,3 enheter,
och spädning 10 ggr ger ökning av pH med 1 steg.
Säkerhet
Risk för stänk i ögonen och på kläder av stark syra, men den görs lämpligen
relativt utspädd.
När vi talar om syrornas egenskaper, så handlar det mest om vätejonerna som
bildas i vattenlösningar. Den syrliga smaken, den gula färgen hos BTB och
vätgasutvecklingen med magnesium är alla resultat av kemiska reaktioner där
vätejonen är aktiv. Även syralösningens elektriska ledningsförmåga beror till
största delen på vätejonerna, som är mycket lättrörliga i vatten. Till jonledningen bidrar även den negativa jonen som återstår när syran avgivit sin vätejon till vattnet. Ska man vara riktigt noga är det inte fria vätjoner i vattnet, utan
oxoniumjoner, H3O+, som bildas när en vätejon tas upp av en vattenmolekyl.
Säkerhet
Risk för stänk i ögonen och på kläder av starka syror, men de görs lämpligen
relativt utspädda.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
396
Många kraftiga rengöringsmedel har ett högt pH. pH ligger i allmänhet mellan 11–13. Ammoniak är en vanlig ingrediens. Starka baser angriper fetter
så att de förtvålas och kan sköljas bort. Starka baser är också frätande och
förpackningarna är därför märkta med farosymbolen för frätande. Svagare
rengöringsmedel kan vara märkta med symbolen för hälsoskadlig/irriterande.
Handdiskmedlen måste vara skonsamma mot händerna och får därför inte ha
för högt pH. Maskindiskmedel är däremot gjorda för att vara så effektiva som
möjligt och har därför högre pH.
Säkerhet
Risk för stänk i ögonen och på kläder av basiska ämnen.
Alla baserna ger blå färg med BTB vilket betyder att pH ligger över 7. I Samarin finns en blandning av svaga baser och syror som dock sammanlagt ligger
på den basiska sidan. Kalkvatten är en lösning av kalciumhydroxid i vatten.
Lösligheten är låg varför pH inte blir lika högt som i natriumhydroxid. Ammoniak är en gas, en relativt svag bas som är lättlöslig i vatten.
Alla basiska lösningar leder ström, men om basen är svag eller lösningen utspädd kan ledningsförmågan vara låg. Alla bäst leder natriumhydroxidlösningen.
Ett kännetecken på basiska lösningar är att de känns hala. Den hala känslan
beror till stor del på att basen bildar tvål tillsammans med hudens fetter.
Sammanfattningsvis gäller att baser i vattenlösning känns igen på att de färgar
BTB blå, känns hala och leder ström.
–
Det är hydroxidjonen, OH , som ger den basiska lösningen dess egenskaper.
I vissa basiska ämnen, till exempel natriumhydroxid, finns hydroxidjonerna i
själva ämnet. För andra baser, till exempel ammoniak, bildas hydroxidjonerna
först när basen löser sig i vattnet.
Säkerhet
Risk för stänk i ögonen och på kläder av basiska ämnen. Risk för chockartad
luktupplevelse av ammoniak.
Saltsyra är en stark syra och natriumhydroxid en stark bas. Därmed är båda
ämnen mycket reaktiva. Vid reaktionen mellan dem förloras mycket energi.
Det ämne som bildas, natriumklorid, är därför energifattigt och mycket stabilt. För att få ren natriumklorid måste mängderna (antal mol) syra och bas
vara precis lika stora. Reaktionen mellan syra och bas kallas neutralisation.
När koksalt bildas blir resultatet faktiskt neutralt med pH 7. Begreppet neutralisation får dock inte tolkas så att reaktionsprodukten har neutralt pH, utan
den är själva principen att syra och bas förbrukar varandra som avses. Till
exempel ger neutralisation av natriumhydroxid med ättiksyra saltet natriumacetat, som har basisk reaktion.
I experimentet kan 0,1 mol dm–3 vara en lämplig koncentration för HCl och
NaOH. Det är viktigt att BTB verkligen blir grön. I annat fall innehåller lös-
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
397
ningen rester av syra eller bas. Aktivt kol binder organiska ämnen som BTB,
men inte salter. Tillsatsen av aktivt kol med följande filtrering är därmed en
effektiv metod att rena saltlösningen.
Säkerhet
Risk för stänk av hydroxid eller syra ögonen och på kläder. Lösningarna är
dock utspädda.
Koldioxiden löser sig i vattnet och bildar kolsyra. Läskedrycksfabrikanterna
tillsätter koldioxiden under högt tryck vilket gör att större mängder koldioxid
löser sig i vattnet.
Ett annat sätt att få kolsyra i läsken är att tillsätta bikarbonat och lagom mycket
syra, lämpligen citronsyra. Citronsyran avger vätejoner till bikarbonatet som
då bildar kolsyra. Man kan bereda en färdig blandning av bikarbonat, citronsyra och socker (gärna fruktsocker eller druvsocker) som man förvarar i en
försluten plastpåse så att den inte tar upp fukt. Vid behov löser man blandningen i vatten för att få en sportdryck.
Säkerhet
Liten risk.
➢5.18 Utspädning
Enligt definitionen(*) är pH = –log [H+] <–– [H+] = 10–pH.
Omsatt i ord betyder det att varje pH-steg motsvarar en ökning eller minskning med 10 gånger av halten vätejoner i lösningen. Denna definition är bra
när man ska ange de väldigt olika surhetsgrader som man stöter på i naturen
och på labb. Dessutom ger pH-elektroder (glaselektroder) en signal som varierar som pH-värdet snarare än vätejonhalten, vilket är praktiskt.
En spädning av en stark syra till det dubbla ger enligt formeln ovan en pHökning med 0,3 enheter. På motsvarande sätt får man en minskning med 0,3
pH-enheter när man späder en stark bas till dubbla volymen. (Svaga syror och
baser ändrar inte sitt pH lika mycket vid spädning vilket beror på att jämvikten med vattnet förskjuts).
(*) En strikt vetenskaplig definition baseras på ”aktiviteten” hos jonerna i stället för koncentrationen.
Säkerhet
Risk för syrastänk i ögonen och på kläder.
Salter
Saltsyra + natriumhydroxid —> natriumklorid
HCl(aq) + NaOH(aq) —> NaCl(aq)
Saltsyra betecknar en vattenlösning av väteklorid. En mättad lösning av HCl i
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
398
vatten är 38 %-ig, har densiteten 1,19 g cm–3 och betecknas koncentrerad HCl.
I vattenlösning förekommer inte HCl som molekyler. Syran reagerar med
–
+
vattnet och bildar H3O+ och Cl . Man skriver ofta H för vätejoner i vattenmiljö, men det innebär underförstått H3O+. Natriumhydroxid kan också heta
natronlut eller kaustiksoda och natriumklorid kallas ofta koksalt.
Intressant kan vara att veta att saltsyra förr tillverkades nästan uteslutande genom uppvärmning av koksalt tillsammans med koncentrerad svavelsyra. Vid
reaktionen bildas HCl som avges i form av gas. Numera är det vanligare att
man låter vätgas reagera med klorgas för att bilda HCl.
Säkerhet
Riskfritt
För att ett ämne ska leda ström krävs två saker. Det ska finnas laddade partiklar och de måste vara rörliga. I metaller är elektronerna de partiklar som
leder strömmen. I salter är det joner. I ett salt i fast form är emellertid jonerna
bundna till fixa positioner. När saltet går i lösning blir jonerna rörliga och kan
leda ström.
Man skulle kunna tro att elektronerna i elektroden fortsätter att vandra genom lösningen, men det sker inte. Elektronerna kan inte förekomma fria i
en lösning. Därför måste laddningen överföras till (reduktion) eller tas från
(oxidation) en molekyl i kontaktytan mellan lösningen och elektroden. Elektronerna i ledningen och jonerna i lösningen avlöser varandra i ett strömmens
stafettlopp genom den slutna strömkretsen. Som en liten parentes kan nämnas
att det finns joner som innehåller både positiva och negativa laddningar, till
exempel en i varsin ände. Visserligen utsätts jonerna för dragningskrafter i
spänningsfältet i lösningen, men åt olika håll. Jonen vandrar därför inte trots
att den innehåller laddningar.
Säkerhet
Liten risk. Kopparsulfat är dock något giftigt varför man bör tvätta händerna
efteråt. Fast kaliumnitrat får inte komma i kontakt med organiska ämnen, eftersom det finns risk för antändning.
Observera att luftfuktigheten varierar över året. Vintertid är luften torrare inomhus. Den låga temperaturen ute gör att mängden vatten räknat i gram per
kubikmeter är liten. När uteluften sugs in i huset och värms upp sjunker den
relativa luftfuktigheten. Det kan då bli så pass torrt att kalciumkloriden inte
tar upp vatten. Sommartid när den relativa luftfuktigheten är högre tar kalciumkloriden så småningom upp så mycket vatten att den blir flytande (delikvescerar). Vill du ändå göra experimentet på vintern kan det löna sig att ställa
skålen med kalciumklorid i badrummet.
Säkerhet
Liten risk. Kalciumklorid är dock något irriterande på huden. Den utvecklar
värme vid tillsats av vatten.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
399
De flesta salter innehåller kristallvatten. Många salter kan bilda former med
olika mycket vatten. En formelenhet kopparsulfat kan binda 0, 1, 3 eller 5 vattenmolekyler. Vilken av formerna som är stabil beror på den relativa luftfuktigheten och temperaturen. Genom uppvärmning kan man driva ut kristallvattnet. Den kristallform som bildas vid indunstning av kopparsulfat är det
vackert klarblå pentahydratet, CuSO4· 5H2O. Vid kraftig upphettning sönderfaller det till vattenfritt kopparsulfat.
Säkerhet
Risk att bränna sig. Kopparsulfat är något giftigt varför man bör tvätta händerna efter laborationen.
Reaktionen med zinken är
2HCl(aq) + Zn(s) —> Zn2+ + 2Cl– + H2(g)
Vätgasen som antänds reagerar enligt
H2(g) + 1/2O2(g) —> H2O(g)
Reaktionen kan ibland vara rätt långsam. Zinkpulver reagerar snabbare än massiva zinkbitar därför att kontaktytan med syran är större. En höjning av temperaturen ökar också hastigheten. En intressant egenhet är att en kopparbit i
kontakt med zinken ökar reaktionshastigheten. Kopparen reagerar inte själv
men gör att reduktionen (bildandet av vätgas) kan ske på en annan plats är oxidationen (upplösningen av zinken). Dessa samtidiga reaktioner går lättare när
de sker på olika ställen. Kopparen fungerar som katalysator.
Säkerhet
Risk för syrastänk i ögonen och på kläder. Man kan skära sig på glas som går
sönder när man ska trä gummislangen på avledningsröret. . Kasta inte zinkpulver i papperskorgen! Fuktigt zinkpulver i kontakt med papper kan självantända.
Reaktionen är
+
–
CuO(s) + 2H + 2Cl– —> Cu2+ + 2Cl + H2O
eller enklare skrivet
CuO(s) + 2HCl(aq) —> CuCl2(aq) + H2O
Allmänt reagerar metalloxider med syror enligt metalloxid + syra salt + vatten.
Detta är en form av neutralisation. Metalloxider är basiska oxider. Om det
finns överskott av kopparoxid förbrukas syran och efter filtreringen återstår
endast vattenlösningen av saltet. Vid indunstningen bildas koppar(II)kloriddihydrat, CuCl2·2H2O, som grön-blå kristaller.
Säkerhet
Risk för stänk av stark syra i ögonen och på kläder.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
400
Alun är ett salt som lätt bildar vackra, stora kristaller. Vanligast är kalialun
(aluminiumkaliumsulfat). En annan variant är kromalun (aluminiumkromsulfat). Kalialun bildar hållbara kristaller. Kromalun däremot vittrar lätt i luften därför att kristallvattnet avdunstar. Det råkar vara så att kalialun och kromalun kristalliserar med nästan precis samma bindningsavstånd. Det gör det
möjligt att först odla en vackert mörk rödviolett kristall av kromalun. När den
vuxit till lämplig storlek för man över den till en lösning av kalialun. Då fortsätter kristallen växa men ett ofärgat, genomskinligt lager av kalialun utanpå
som skyddar kristallen mot uttorkning. Om man ska utföra detta experiment
är det bäst att låta kristallen växa på en sytråd. Tänk på att krom är allergiframkallande och bör hanteras med varsamhet, inget experiment för eleverna
alltså.
Alun används som flockningsmedel i vattenverk för att få kolloidala partiklar
att sjunka till botten. Alun används också för vitgarvning av läder och som
betmedel vid växtfärgning. Medicinskt kan det användas som adstringerande
(sammandragande) medel.
Säkerhet
Riskfritt. Alun är dock surt och något irriterande på huden.
Lösligheten hos ämnen anges ofta med kvalitativa uttryck. Gränsdragningen
är flytande, men följande tabell bör ge en ungefärlig uppfattning av vad uttrycken betyder:
Lösligheter i gram löst ämne per 100 g lösningsmedel
< 0,01
0,01–0,1
svårlösligt
mycket svårlösligt
0,1–1
1–10
tämligen tämligen svårlösligt lättlösligt
> 10
lättlösligt
Följande salter är vanligtvis lättlösliga
• salter av alkalimetallerna (Li+, Na+, K+ och så vidare) och av ammonium
(NH4+)
• nitrater (NO3–)
• halogeniderna (Cl–, Br–, I–) med undantag för salter av Pb2+, Ag+, Hg22+
• sulfater (SO42–) med undantag för salter av Sr2+, Ba2+, Pb2+, Hg22+
Följande salter är vanligtvis svårlösliga
• karbonater (CO32–) med undantag för salter av alkalimetallerna
• hydroxider (OH–) med undantag för salter av alkalimetallerna.
Hydroxider av Ca2+, Sr2+ och Ba2+ är något lösliga.
• sulfider (S2–) är med undantag för salter av alkalimetallerna. Hydroxider
av Ca2+, Sr2+ och Ba2+ är något lösliga.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
401
Experimentet
Natriumklorid är en klorid som normalt är lättlöslig. Även natriumsulfat är
lättlösligt därför att det är ett salt av alkalimetallen natrium. Men just kombinationen bariumjoner + sulfatjoner är mycket svårlöslig. Bariumsulfat faller
ut och fällningen känns igen på att lösningen inte längre är klar.
Bariumsulfat
Bariumsulfat är extremt svårlösligt. Trots att barium är giftigt kan bariumsulfat användas som kontrastmedel när man tar Röntgenbilder av mag-tarmkanalen. Den gröt av bariumsulfat och vatten man får äta löser sig så dåligt att
den i praktiken inte tas upp av kroppen utan bara passerar genom matsmältningsapparaten.
Reagens
Att sulfater är lättlösliga, men med några få undantag, kan man utnyttja för att
känna igen dessa joner. Förekomsten av bariumjoner kan påvisas med hjälp
av sulfatlösning. Vad som är reagens på vad är en definitionsfråga. Man kan
också påvisa sulfatjoner med en lösning av ett bariumsalt. Eftersom bariumsulfat har så extremt låg löslighet krävs endast lite sulfat för att man ska få en
fällning. På motsvarande sätt används en lösning av ett silversalt för att påvisa
förekomsten av klorid.
Inverkan av temperatur och lösningsmedel
Vanligtvis ökar lösligheten med temperaturen, men exempel på motsatsen
finns. Vanligt koksalt ändrar inte sin löslighet särskilt mycket med temperaturen. Lösningsmedlets polaritet inverkar på lösligheten. Enligt principen ”lika
löser lika” är salterna mer lösliga i starkt polära lösningsmedel, som till exempel vatten. Etanol är exempel på ett lösningsmedel med lägre polaritet än vatten. Ibland kan man fälla ut en vattenlösning av saltet genom tillsats av etanol
(till exempel i form av T-sprit).
Säkerhet
Bariumklorid är giftigt och får hanteras på högstadiet endast under lärarens
tillsyn. Tvätta händerna efter hantering. Riskerna är dock små tack vare att
bariumkloridlösningen är utspädd, lämpligen 0,1 %.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
402
Detta är en rent kvalitativ undersökning. Testa gärna olika vattentyper, till exempel kranvatten, destillerat vatten, sjövatten, havsvatten.
Bered följande lösningar:
0,1 M saltsyra, 0,1 M svavelsyra, 0,1 M salpetersyra, 0,1 M natriumhydroxid.
Till de övriga lösningarna är det lämpligt med en laboratoriesked av varje
ämne i 250 ml destillerat vatten. Ta till exempel natriumsulfat, kopparsulfat,
kopparklorid, kopparnitrat, natriumkarbonat(soda), blynitrat
Bered följande lösningar ...
Silvernitrat är reagens på klorid. Det bildas en vit fällning av AgCl.
Syra är reagens på karbonat. Vid surgörningen av karbonatet utvecklas koldioxid, CO2(g).
Säkerhet
Blynitrat och silvernitrat (< 5 %) får hanteras på högstadiet endast under lärarens tillsyn. Silvernitrat ska förvaras mörkt. Kopparsalter är något giftiga.
Tvätta händerna efter laborationen. Risk för stänk av stark syra och bas i ögonen och på kläder.
När salterna upphettas tillförs energi. Atomerna i saltet gör sig av med denna
energi delvis i form av ljus. Det är metalljonerna som ger de vackra färgerna.
Varje metall har sin egen karakteristiska färg. Färgerna är följande: Kalcium –
gul, kalium – violett, koppar – blågrön eller grön, natrium – varmgul. Andra
lågfärger som kan nämnas är litium – röd, barium – blekt grön.
Lågfärgerna används för att identifiera metallerna. Vid noggrann analys delar
man upp ljuset i dess spektrum och kan då se de enskilda spektrallinjerna. Då
kan man skilja metaller som ger samma lågfärg, till exempel cesium och rubidium som ser ut som kalium.
Säkerhet
Risk för att bränna sig och brand i till exempel hår.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
403
I atomens inre
5.29 Atomer eller molekyler? Grundämne eller kemisk
förening?
• Fyll i rutorna som är tomma.
Namn
Modell
Kemiskt Väte
Beskrivning med ord
tecken
H
en väteatom
VäteH2
en vätemolekyl
Väte
två vätemolekyler
SyreO
Syre
en syremolekyl
Kväve
en kväveatom
N2
Kväve en kvävemolekyl
Kväve två kvävemolekyler
SvavelS
KoloxidCO
KoldioxidCO2
Koldioxid
två koldioxidmolekyler
Vatten
en vattenmolekyl
2 H2O
Vatten
• Vilka ämnen är grundämnen, och hur kan du se det?
• Vilka ämnen är kemiska föreningar, och hur kan du se det?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
404
• Fyll i tabellen.
Partikelns namn
Laddning
Beteckning
Var finns den?
proton
neutron
elektron
• Rita en atom och sätt ut de olika partiklarnas namn och
laddning.
En oladdad atom har alltid lika många protoner och elektroner. Eftersom neutronerna inte har någon laddning, och inte
deltar i reaktioner, talar vi inte så ofta om dem. Men kom ihåg
att alla atomer utom den vanliga väteatomen innehåller neutroner.
Elektronerna snurrar runt kärnan i olika elektronskal. Det första skalet inifrån kärnan räknat kallas K-skalet och rymmer högst 2 elektroner. Utanför
K-skalet finns L-, M-, N-skalen och så vidare. L-skalet kan innehålla högst 8
elektroner. De elektroner som finns i yttersta skalet kallas valenselektroner.
• Rita en atom med tre protoner i kärnan. Hur många elektroner ska
den ha? Rita dem i sina skal. Hur många är valenselektroner? Vilket
grundämne är det?
• Rita en atom med nio protoner och sätt också ut elektronerna. Hur många
är valenselektroner? Vilket grundämne är det?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
405
• Rita en atom med en proton. Vilken laddning har protonen? Hur många
elektroner har den atomen?
• Vad händer om atomen tappar en elektron?
• Det som bildas kallas en jon. Vad menas alltså med en jon? Vilken
laddning får din jon?
• Rita en atom med fyra protoner. Hur många elektroner har den?
• Vad händer om den tappar två elektroner? Vilken laddning får jonen som
bildas?
En jon som har färre elektroner än protoner blir positiv.
En jon som har två plusladdningar för mycket kallas tvåvärd.
Kalciumatomen kan bli en tvåvärd jon och skrivs då Ca2+.
Aluminiumatomen kan bli en trevärd jon och skrivs Al3+.
5.33 Negativa joner
• Rita en atom med sju protoner. Hur många elektroner ska atomen ha?
• Rita till en extra elektron.
• Vilken laddning får jonen? Vad heter jonen?
En jon som har fler elektroner än protoner blir negativ.
Den kan vara en-, två- eller trevärt negativ.
Klor kan bli en envärd jon och skrivs då Cl–.
Syre kan bli en tvåvärd jon och skrivs O2–.
➢5.34 Hur trodde man förr?
Det var greken Demokritos som först talade om att alla ämnen består av små
delar som han kallade atomer. Han hade inga bevis, och det dröjde ända till
1808 innan engelsmannen Dalton visade sin teori om atomer, som han bevisade med experiment. I slutet på 1800-talet upptäckte man att atomen inte var
odelbar utan innehöll mindre så kallade elementarpartiklar.
• Redogör för Thomsons, Rutherfords och Bohrs atommodeller.
• Vad vet man i dag?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
406
Periodiska systemet
• Titta på ett periodiskt system och skriv ner vilka ämnen du känner till. Ta
gärna reda på vad de används till.
• Var hittar du gaser? Fasta ämnen? Flytande?
• Hur många grundämnen finns det?
5.36 Atomnummer
• Det är antalet protoner som avgör vilket grundämne det är. Ett
grundämne som har en enda proton har atomnumret 1. Det är det lättaste
ämnet. Vilket ämne är det?
• Var hittar du ämne nummer två? Vad heter det ämnet?
• Ta reda på atomnummer för några grundämnen som du känner till.
• En atom av ett ämne är alltid neutral. Om man vet atomnumret, vet man
också antalet elektroner. Förklara!
• Hur många elektroner har ämne nummer 3? Vad heter det?
• Hur många elektroner har en kloratom?
➢5.38 Ordning och reda!
Grundämnena står i en alldeles bestämd ordning i periodiska systemet.
• Hur många grundämnen har elektroner bara i K-skalet (det första skalet
inifrån kärnan räknat)? Vilka är det? Se efter var de finns i periodiska
systemet.
• I vilka grundämnen är det L-skalet som fylls på med elektroner? Var finns
de i periodiska systemet?
• I vilka ämnen fylls M-skalet på?
• När ett nytt skal börjar fyllas börjar en ny vågrät rad – en ny period. Vad
kallas de ämnen som avslutar varje period?
Varför kallas de så?
➢5.39 Även grundämnen bildar grupper
När grundämnen reagerar med varandra ”vill” de att atomerna ska få ädelgasstruktur, det vill säga få fullt med elektroner i sitt y ttersta skal. Det kan ske på
olika sätt. Antingen lämnar en atom ifrån sig elektroner som tas upp av en
annan atom, eller också delar den elektroner med en eller flera andra atomer.
För att elektroner ska kunna flyttas helt och hållet mellan atomer får de inte
vara för många – upp till tre går bra.
Observera att det bara är elektronerna som kan flyttas! Om man börjar flytta
partiklar i kärnan handlar det bland annat om kärnkraft och kärnvapen och
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
407
det hör inte till vardagskemin.
• Rita upp eller skriv hur elektronerna är placerade i litium, natrium och
kalium. Vad har de gemensamt?
• Hur kan de här grundämnena få fulla skal? Vilken laddning får jonerna
som bildas?
Grundämnena tillhör grupp 1 i periodiska systemet och står i en lodrät kolumn under varandra.
• Undersök grundämnena i grupp 2 på samma sätt. Skriv ner din slutsats.
• Be din lärare demonstrera hur litium, natrium och kalium reagerar med
vatten.
➢5.40 Isotoper är varianter på samma ämne
Oftast nämner vi bara elektroner och protoner när vi pratar om grundämnena, trots att atomer av alla grundämnen utom vanligt väte har neutroner i
kärnorna också. Vi ska undersöka detta lite närmare.
• Rita en vanlig väteatom. Sätt ut vilka partiklar den innehåller.
• Rita nu en väteatom som dessutom har en neutron i kärnan. Vad är det
som säger att det fortfarande är en väteatom? Detta väte kallas tungt väte
eller deuterium.
• Rita en väteatom med två neutroner i kärnan. Det är fortfarande väte, men
kallas supertungt väte eller tritium.
Vanligt väte, tungt väte och supertungt väte kallas isotoper av
väte.En del isotoper av ett ämne är instabila, det vill säga de
faller sönder och skickar ut strålning – de är radioaktiva. Om
det kan du läsa mer i atomfysiken.
➢5.41 Masstal
Masstalet för ett ämne är summan av protonerna och neutronerna i kärnan.
• Vilka masstal har vanligt väte, tungt väte och supertungt väte?
• Ta reda på vilka olika masstal uranisotoperna har. I vilka sammanhang
används uranisotoper?
• Vad menas med 12C, 13C och 14C?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
408
➢5.42 Atommassa
En atom har väldigt liten massa. Genom b
eräkningar har man kommit fram
till att en väteatom väger 0,000 000 000 000 000 000 000 00167 gram.
För att inte behöva skriva ut alla nollorna i decimaltalet har man valt en annan
enhet än gram. Den kallas den universella massenheten och betecknas med
u. Man har bestämt att u ska vara så stor att den vanligaste kolisotopen 12C får
massan exakt 12u.
Protonen har massan 1 u och det har neutronen också, men elektronens massa
är så liten jämfört med dem att den inte brukar räknas med.
När man bestämmer atommassan för ett grundämne tar man medelvärdet av
atommassorna för de olika isotoperna av grundämnet. Väte får till exempel
atommassan ungefär 1 u.
• Ta reda på atommassan för några vanliga grundämnen.
• Vilket atomnummer har syre? Vilken atommassa har det? Vad kan du säga
om antalet partiklar i kärnan och hur många av varje sort det finns?
• Gör samma undersökning med några andra grundämnen.
➢5.43 Vad kan du få reda på genom periodiska systemet?
Gör en sammanfattning av allt som du kan ta reda på genom att läsa periodiska systemet.
Metaller
I en metallbit kan valenselektronerna röra sig fritt mellan atomerna. Man kan
alltså inte säga att de tillhör en särskild atom. Detta ger metallerna speciella
egenskaper.
• Försök visa hur valenselektronerna påverkar vilka egenskaper metaller
har.
• Sammanfatta metallernas egenskaper.
Joner
Genom att ”läsa” periodiska systemet kan man räkna ut hur jonföreningar
bildas och vilka formler de har.
• Vad händer när en natriumatom och en kloratom reagerar med varandra?
• Skriv formlerna för jonerna som bildas och hur de sätts ihop.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
409
➢ 5.46 När smälter ett kolväte?
• Ta reda på smältpunkt/kokpunkt för några molekylföreningar.
• Jämför med smältpunkterna för några jonföreningar. Förklara skillnaden!
När jonföreningar bildas måste det alltid avges lika många elektroner som det
tas upp.
• Tänk dig att magnesium får brinna i klorgas. Hur många valenselektroner
har magnesium? Vad händer med dem? Vilken jon bildas?
• Hur många valenselektroner har klor? Vad händer? Vilken jon bildas? Hur
kan det ”gå jämnt ut”?
• Skriv formeln för magnesiumdiklorid.
Ta med hjälp av periodiska systemet reda på vilka joner de olika ämnena i
tabellen bildar. Rita av tabellen i dina anteckningar och fyll sedan i formlerna
för jonföreningarna som bildas. Du får hjälp med den första.
O2–S
Cl
Na+Na2O
Mg
Al
Även sammansatta joner kan bilda jonföreningar.
• Ta reda på vilka formler och laddningar följande joner har: hydroxidjonen,
sulfatjonen, karbonatjonen.
• Låt jonerna bilda föreningar tillsammans med plusladdade joner. Välj
vilka joner du vill använda själv! Skriv ner vad föreningarna heter.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
410
Kommentarer till uppgifter och övningar
I atomens inre
5.29 Atomer eller molekyler? Grundämne eller kemisk förening?
För många elever är begreppen atom, molekyl, grundämne och kemisk förening mycket svåra att förstå. Det är viktigt att de kan göra sig en egen bild av
dessa begrepp. Den vanligaste bilden och den, som brukar vara någorlunda
lättillgänglig, är den som finns på kopieringsunderlaget. Observera att storleksförhållandet mellan de olika atomslagen inte är riktiga. Eleverna ska rita
modeller där det är tomma fält och skriva med ord där det är prickade rader.
Låt gärna eleverna med lärobokens hjälp göra egna liknande tabeller, som kan
lösas av andra elever. Det är lämpligt att färglägga modellerna. De oftast vedertagna färgerna för de olika grundämnena är: syre = röd, väte = vit, kol =
svart, svavel = gul, klor = grön, kväve = blå, metaller = grå.
Säkerhet
Riskfritt
Atomen är uppbyggd av kärna och skal. I kärnan finns protoner (p+) och neutroner (n). I skalet finns elektroner (e–). I den neutrala atomen är antalet elektroner lika stort som antalet protoner.
Största massan finns i atomkärnan. Protonen och neutronen väger ungefär
lika mycket (1,7·10–27 kg). Elektronen väger 9,1·10–37 kg, det vill säga cirka 1/1
800 av en kärnpartikel.
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
411
Beteckningen ”elektronskal” är en tankemässig modell som introducerades av
dansken och Nobelpristagaren Niels Bohr, där man placerar in elektronerna
på olika energinivåer runt kärnan. Den centrala idén hos Bohr var att elektronerna bara kan ha vissa bestämda energier. Man tänkte sig att elektronerna
cirklar runt atomkärnan som planeterna cirklar runt solen. Modellen har varit
till mycket stor hjälp för att utveckla förståelsen kring atomen även om den är
enkel. Man måste komma ihåg att alla modeller är förenklingar av verkligheten. Vilken modell som är bäst beror på vilken aspekt man vill belysa.
I verkligheten rör sig elektronerna i ”orbitaler” runt kärnan. Elektronens verkliga bana kan inte fastställas, men sannolikheten att finna den i en viss punkt
kan beräknas med kvantteori. Varje orbital svarar mot en bestämd energi och
kvanttillstånd. Ju högre energi och kvanttillstånd, desto mer komplicerad är
orbitalens form (se bilden).
Säkerhet
Riskfritt
Joner är atomer eller molekyler med en nettoladdning som kan vara positiv (katjoner) eller negativ (anjoner). Nettoladdningen är skillnaden mellan
plusladdningarna hos atomkärnans/kärnornas protoner och minusladdningarna hos alla elektronerna i jonen.
En positiv jon bildas när en atom/molekyl avger elektron(er) och en negativ
jon när den tar upp elektron(er). Exempel är när en natriumatom avger en
elektron till en kloratom och man får natriumklorid.
e–
Na + Cl —
> Na+Cl–
När ett grundämne avger eller tar upp elektroner bildas ofta en jon med fyllt
yttersta elektronskal, det vill säga med samma antal elektroner som någon av
ädelgaserna (He 2 st, Ne 2 + 8 = 10 st, Ar 2 + 8 + 8 =18 st och så vidare). Både
Na+ och Cl– liknar argon med 2 + 8 elektroner. Magnesium bildar Mg2+ (som
argon) och syre O2– (som neon). Undantag från regeln – om fyllt yttersta elektronskal är joner av grundämnen från mittersta delen av periodiska systemet.
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
412
5.33 Negativa joner
Grundämnet med 9 protoner heter fluor, F.
Flouridjonen betecknas F–.
Säkerhet
Riskfritt
Sir Joseph John Thomson (1856–1940) fick Nobelpriset i fysik 1906. Han studerade elektriska urladdningar genom gaser under lågt tryck. Man kunde följa
den elektriska urladdningens bana eftersom den fick gasen att lysa. Han studerade hur banan påverkades av elektriska och magnetiska fält och såg att vissa
partiklar var negativt laddade (elektroner) och andra var positivt laddade (alfapartiklar = heliumkärnor). Han kunde fastställa kvoten mellan laddning och
massa för partiklarna. Thomson gav namnet elektroner åt de negativa partiklarna och drog slutsatsen att de finns i alla atomer. Thomsons atommodell var
en laddad sfär som innehöll elektronerna, inbakade som russin i en kaka.
Lord Ernest Rutherford (1871–1937) fick Nobelpriset i fysik 1908. Rutherford
insåg att atomen hade en kärna av koncentrerad massa medan resten i huvudsak var tomrum. Hans upptäckt ledde till en revolutionerande modell som
hade stora likheter med ett planetsystem. Den positiva kärnan låg i centrum
och negativa elektroner kretsande i banor runtomkring. År 1920 förutspådde Rutherford existensen av neutronen, vilket kollegan Sir James Chadwick
också kunde visa experimentellt 1932. Rutherford publicerade också verk om
radioaktivitet.
Dansken Niels Bohr (1885–1962) fick Nobelpriset i fysik 1922. Bohr studerade i England tillsammans med Thomson och flyttade till Manchester 1912
för att arbeta i Rutherfords forskarlag. Bohrs bidrag till vetenskapen var att
inse att elektronernas energier var kvantiserade, det vill säga bara kunde anta
bestämda värden. Han kunde förklara vätets spektrum med hjälp av sin atommodell och gick sedan vidare till spektra hos tyngre atomer.
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
413
Periodiska systemet
Ni kan använda det periodiska systemet som finns längst bak i faktaboken.
Ädelgaserna och N, O, F, Cl och H är gaser. Alla dessa är icke-metaller. Bara
Hg och Br är flytande. Resten, dvs de flesta av grundämnena, är fasta vid
rumstemperatur.
Säkerhet
Riskfritt
5.36 Atomnummer
Atomnumret anger antal protoner i kärnan, det vill säga är unikt för varje
grundämne. Periodiska systemet visar grundämnena i ordning efter atomnumren, radvis.
GrundämneAtomnummer
väte1
helium2
litium3
. . . .
....
klor17
. . . .
....
Säkerhet
Riskfritt
För att atomens totala laddning ska bli noll måste antalet elektroner i skalet
vara lika stort som antalet protoner i kärnan (atomnumret).
Grundämne med atomnummer 3 är litium (Li)
Klor har atomnummer 17. Antalet elektroner är därför 17 i den neutrala atomen.
Obs! Benämningen ”atom” anger den neutrala partikeln av grundämnet. Benämningen ”atomslag” anger att partikeln härrör från ett visst grundämne,
men säger inget om laddningen eller om partikeln ingår i en kemisk förening.
Till exempel är både Na och Na+ av atomslaget natrium.
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
414
K-skalet (det innersta skalet) rymmer bara två elektroner. Det finns alltså två
grundämnen med elektroner i bara K-skalet. Grundämnen med elektroner i
enbart första skalet ligger i period 1 (första raden) i periodiska systemet.
L-skalet (andra skalet) fylls på i period 2 (andra raden i periodiska systemet).
M-skalet (tredje skalet) fylls på i period 3 (tredje raden i periodiska systemet).
Det sista grundämnet i varje period har ett fyllt yttersta skal. Dessa grundämnen är som är särskilt stabila och binder inte gärna till andra atomer kallas
ädelgaser.
Säkerhet
Riskfritt
Grundämnen med lika många elektroner i sitt yttersta skal (valenselektroner)
hamnar i samma grupp, det vill säga ligger under varandra i periodiska systemet. Periodiska systemet är indelat i 18 grupper.
Eftersom de kemiska egenskaperna bestäms av valenselektronerna liknar
grundämnena inom en grupp varandra. Gruppernas ämnen har fått egna
namn:
NamnGrupp(er)
alkalimetaller1
alkaliska jordartsmetaller
2
övergångselement3–12
(borgruppen)13
(kolgruppen)14
(kvävegruppen)15
kalkogener16
halogener17
ädelgaser18
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
415
I stabila grundämnen är antalet neutroner ungefär lika eller något större än
antalet protoner. Om antalet neutroner avviker för mycket blir atomkärnan
instabil och tenderar att falla sönder.
I naturen är grundämnenas fördelning på isotoper ganska konstant. Man kan
därför beräkna medelvärden för atommassorna baserade på isotopfördelningen. Det är dessa medelvärden man finner i det periodiska systemet. Till exempel har klor molmassan 35,5 därför att klor består till 75,53 % av klor-35 och
till 24,47 % av klor-37 (0,7553·35 + 0,2447·37 = 35,5).
Säkerhet
Riskfritt
➢5.41 Masstal
Säkerhet
Riskfritt
➢5.42 Atommassa
Beroende på bindningsenergierna mellan partiklarna i kärnan väger kärnpartiklarna inte exakt lika mycket i olika grundämnen. Detta har att göra med ekvivalensen mellan massa och energi som Einsteins relativitetsteori förutsäger.
Skillnaderna är dock små. För att ändå få en så väldefinierad massenhet som
möjligt har man valt 12C-isotopen (utläses ”kol-tolv”). Den innehåller 12
kärnpartiklar (6 protoner och 6 neutroner) och 6 elektroner. Man har definierat dess massa till exakt 12 universella massenheter (u). Det experimentellt
bestämda värdet på u är (1, 660538782·10–27 ±0,00000083·10–27) kg.
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
416
Periodiska systemet i faktaboken innehåller information om
• namn
• symbol
• atomnummer
• molmassa
• grupp
• period
• aggregationsform
• metall, halvmetall, icke-metall
Säkerhet
Riskfritt
Metaller
Metallernas valenselektroner sitter så pass löst att de inte är bundna till specifika atomer, utan ingår i ett gemensamt elektronmoln för hela metallstycket.
Det gör att metallen leder ström mycket bra. Elektronernas rörlighet är också
orsaken till metallernas glans och deras goda värmeledningsförmåga, men
förklaringen till detta är mer avancerad. Att metallerna kan böjas utan att brista beror på att atomlagren kan glida över varandra utan att förlora kontakten.
Säkerhet
Riskfritt
Joner
Natriumatomen avger sin enda valenselektron för att likna neon. Kloratomen
tar emot en elektron för att likna argon.
Na + Cl → Na+Cl– (eller 2Na + Cl2 → 2Na+Cl–)
Säkerhet
Riskfritt
5.46 När smälter ett kolväte?
Två likadana atomer delar på elektronerna i en molekylbindning lika mellan
sig (till exempel kol-kol). Bindningen har ingen laddningsförskjutning åt någondera hållet. Om det är två olika atomer, som till exempel kol och väte, fås
en viss laddningsförskjutning. Kväve (N), syre (O) och fluor (F) har särskilt
stor förmåga att dra till sig elektroner, men i molekyler som saknar N, O och F
är polariteten ganska låg. Typiska molekyler med låg polaritet är de organiska
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
417
lösningsmedlen som i huvudsak består av långa kolvätekedjor.
Kolväten är opolära ämnen. Mellan molekylerna verkar Van der Waalsbindningar som finns mellan alla atomer. Ju längre molekylerna är, desto starkare
blir Van der Waals-bindningarna (per molekyl). Därför ökar smältpunkterna
och kokpunkterna med storleken på molekylerna.
Om molekylen innehåller en polär grupp, till exempel –OH eller –COOH, får
man förutom Van der Waals-bindningar också bindningar som beror på att
motsatta laddningar i de polära grupperna attraherar varandra. Smält- och
kokpunkterna blir därför extra hög när polära grupper finns med.
Allra högst blir smält- och kokpunkterna i salter. Jonbindningarna är mycket
starka och finns i stort antal.
Säkerhet
Riskfritt
• När magnesium brinner i klorgas bildas magnesiumdiklorid.
• Magnesium har 2 valenselektroner (elektronerna i det yttersta skalet).
Enklaste sättet att få ett fyllt yttersta skal är att göra sig av med de två valenselektronerna. Skalet innanför blir då yttersta skal.
• Klor har 7 valenselektroner. Enklaste sättet att få ett fullt yttersta skal är att
ta upp en elektron som fattas.
För att lika många elektroner ska avges och tas upp måste en magnesiumatom
reagera med två kloratomer. Saltet får formeln MgCl2.
Säkerhet
Riskfritt
O2–
S2–
Cl–
Na+
Na2ONa2SNaCl
Mg2+
MgO MgSMgCl2
Al3+
Al2O3
Al2S3
AlCl3
Säkerhet
Riskfritt
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
418
NamnFormel
hydroxidOH–
sulfatSO42–
karbonatCO32–
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
419
Facit till Uppslaget 5b
FUNDERA MERA
1. Atommassa är enligt NE: massan av en atom av ett grundämne. Den anges
antingen i kg eller i atommassenheten u. Om grundämnet är en blandning
av flera isotoper är atommassan den genomsnittliga massan per atom.
2. Ja, ett ämne med 2 protoner har ungefär samma masstal som ett ämne
med 1 proton och 1 neutron.
3. Påsen runt aluminiumbiten består av aluminiumoxid som bildar en tät
och seg hinna.
4. Aluminium rostar väldigt lätt, men aluminiumoxid bildar en tät gråaktig
hinna som skyddar det rena aluminiumet som finns under hinnan.
5. Rost orsakas av elektrokemiska reaktioner, men rent vatten är en dålig
elektrisk ledare. Ju mer lösta salter vattnet innehåller, desto bättre blir
ledningsförmågan vilket leder till ökad korrosion.
6. Det beror på sjöns egenskaper. Om vattnet i sjön till exempel är stillastående, sker det en lokal försurning på den plats man släpper ut
syran, som skadar sjön. I ett sådant fall är det bättre att spä ut syran innan
den släpps ut.
NÄT OCH BIBLIOTEK
1. Se www.landskapsgrundamnen.se
2. Av ett 90-tal naturliga grundämnen har 23 upptäckts av svenskar, till
exempel klor, molybden, erbium, selen, tantal, terbium och torium.
3. Einsteinium – Alfred Einstein, Nobelium – Alfred Nobel, Rhutherfordium
– Ernst Rutherford, Bohrium – Niels Bohr och Curium – Marie Curie.
4. Krypton är ett grekiskt ord som betyder gömd.
5. Nordic gold består av 89 % koppar, 5 % aluminium, 5 % zink, och 1 %
tenn.
6. När stål härdas ökar ytskiktets hårdhet och slitstyrka.
7. Det finns många olika salter, men det salt vi har mest av i kroppen är
natriumklorid. Salthalten varierar men är normalt 7,8–8,4 gram per liter
kroppsvätska. Inne i cellerna är salthalten betydligt lägre.
8. Syror, baser och salter har E-nummer 500–530.
9. Zinkvitt består av zinkoxid.
GÖR ETT FÖRSÖK
Socker innehåller visserligen OH-grupper, men det är molekylgrupper som är
bundna till den ringformiga kolkedjan. Dessa OH-grupper saknar de basiska
egenskaper som hydroxidjonerna, OH–, har. Sockret påverkar därför inte pHvärdet. Man får inte heller blanda ihop smakskalan sur <––––>söt med pH-skalan
sur <––––> basisk.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
420
VEM HAR RÄTT?
• Järn och stål är samma: är på sätt och vis rätt. Skillnaden är renheten på
metallen. Järn med låg halt av kol kallas stål.
• Stål innehåller mer kol: är fel.
• Järn rostar men det gör inte stål: stämmer inte. Rostfritt stål, som är en
legering med andra metaller, rostar inte men rent stål rostar precis som
järn.
• Stål är hårdare än järn: stämmer bra.
• Järn innehåller mer kol: är helt rätt.
VAD TYCKER DU?
Frågeställningarna ska leda till samtal och diskussion, det finns inte något rätt
svar. Eleverna ska träna sig i att uttrycka en egen åsikt som grundar sig (bortse
ifrån) både fakta och känslor, och kunna lyssna och visa respekt för andras
åsikter.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
421
Laborationer för utskrift
På följande sidor finns kapitlets laborationer ännu en gång. Den här gången
ligger varje laboration på en egen sida, för att det ska vara enkelt att skriva ut
laborationen till eleven.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
422
En del atomer lämnar varken ifrån sig eller tar upp elektroner när de reagerar
med varandra. Men genom att de delar på elektroner får de i alla fall fulla skal.
Föreningarna som bildas kallas molekylföreningar och är inte elektriskt laddade.
• Rita en kolatom och sätt ut elektronerna i sina skal. Hur många
valenselektroner har den?
• Varför ger den varken ifrån sig eller tar emot elektroner?
• Genom att dela elektroner med fyra väteatomer kan den ändå få fulla skal.
Rita!
• Vilket ämne har du fått?
• Bygg med kulmodeller. Vad betyder egentligen varje ”pinne”?
I en molekylförening består varje bindning av två elektroner – ett elektronpar.
Den kallas molekylbindning eller elektronparbindning. Sådana bindningar är
starka, men mellan molekylerna är det svaga krafter eftersom molekylerna är
oladdade.
I en molekylförening består varje bindning av två elektroner
– ett elektronpar. Den kallas molekylbindning eller elektronparbindning. Sådana bindningar är starka, men mellan molekylerna är det svaga krafter eftersom molekylerna är oladdade.
KEMI Direkt
Kopiering tillåten. ©Sanoma Utbildning och författarna
5
Atomer, joner...
423
➢ 5.2 Vatten, ett annorlunda ämne
Vatten är en liten molekyl som borde ha låg kokpunkt.
• Rita av molekylmodellerna för vatten och metan och sätt ut elektronerna.
• Jämför kokpunkten hos metan och vatten.
• Försök med hjälp av dina modeller förklara skillnaden i kokpunkter.
Om laddningarna är förskjutna i en molekyl säger man att
molekylen är polär. Så fungerar vattenmolekylen – syret drar
till sig lite negativ laddning från vätena så att molekylen får en
negativ och en positiv ände. Därför kan olika vattenmolekyler
hålla ihop med varandra med krafter som är starkare än vad de
borde vara – den mer negativa delen (syret) i en molekyl binder
till den positiva delen (vätena) i en annan molekyl.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
424
Du behöver: Märkta bitar av olika metaller, till exempel koppar, zink, järn,
aluminium, tenn, nickel och bly, ledningsprovare, m
agnet, stålull och pappershandduk
• Undersök metallernas egenskaper, som färg, hårdhet, blankhet, om de är
magnetiska och om de leder ström. Skriv ner dina resultat i en tabell.
• Vilka egenskaper är gemensamma för alla metaller?
• Arbeta två och två. Träna tillsammans under fem minuter på att
lära er känna igen metallbitarna. Täck sedan över bitarna med en
pappershandduk. En av er tar fram en metallbit och håller den dold för
kamraten och beskriver den. Kamraten ska sedan gissa vilken metall det
är. Turas om att ta fram bitar och att gissa.
• Undersök metaller som finns i klassrummet – kläder, smycken, möbler
mm. Vilka metaller är vanligast?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
425
5.4 Aluminium
Du behöver: En bit aluminium, degeltång, bägare med vatten, skyddsskiva
och brännare.
• Lägg en skyddsskiva på bordet och ställ bägaren med vatten på skivan.
• Tänd brännaren och luta den något.
• Värm aluminiumbiten i lågan tills den smälter. Vad händer, hur ser det ut?
• Doppa aluminiumbiten i bägaren med vatten så den svalnar och undersök
sedan biten. Vad har bildats? Går det att skrapa bort?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
426
5.5 Järn rostar
Spikar är gjorda av järn och järn rostar, men hur fort går det?
Du behöver: Järnspik (blank), fem provrör, provrörskork, matolja, kranvatten, kokt kranvatten, havsvatten (eller saltat kranvatten) och vattenfri kalciumklorid.
Ställ i ordning sex provrör med var sin spik. Innehållet i provrören ska vara:
ProvrörInnehåll
1
spik i kranvatten
2
spik i kokt kranvatten + några ”millimeter”
matolja ovanpå vattnet
3
spik i havsvatten
4
1–2 centimeter vattenfri kalciumklorid +
spik + kork på provröret
5
spik doppad i olja i kranvatten
1 2 345
• Undersök provrören efter 2–3 dagar. Vilka har rostat och vilka har inte
gjort det? Kan du förklara resultaten i de olika provrören?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
427
Du behöver: Kopparoxid, kolpulver, bägare, provrör (pyrex), p
rovrörshållare,
sked, och brännare.
Prov 1
• Häll upp en sked kopparoxid i bägaren. Hur ser kopparoxiden ut?
• Häll kopparoxiden i ett provrör. Värm kopparoxiden en stund över
brännaren. Vad händer?
Prov 2
• Häll en halv sked kopparoxid och en halv sked kolpulver i bägaren. Blanda
noga! Häll blandningen i ett nytt provrör och värm över brännaren tills
det glöder.
• Förklara vad som har hänt, och vilka ämnen som har bildats i de två
proven.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
428
Du behöver: Järnoxid, kolpulver, bägare, provrör (pyrex), magnet, brännare
och stativ.
• Vilka egenskaper har järnoxid?
• Blanda lika delar järnoxid och kolpulver i bägaren.
• Häll blandningen i provröret. Fäst röret i stativet och värm med brännaren
tills blandningen glöder.
• Låt blandningen svalna. Försök skrapa ut innehållet och prova om det är
magnetiskt med en magnet. Om du inte får ut innehållet kan du testa med
en magnet på utsidan av provröret
• Förklara vad som har hänt och vilka ämnen som har bildats.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
429
Du behöver: En bit aluminium, några okända prover, E-kolvar, tratt, filtrerpapper, saltsyra, natriumhydroxidlösning och salmiaklösning.
• Lös upp aluminiumbiten i lite saltsyra.
• Vänta tills vätgasutvecklingen upphört. Filtrera sedan lösningen.
• Tillsätt lite natriumhydroxidlösning. Bildas det en vit fällning kan provet
innehålla aluminium.
• För att vara säker på att provet innehåller aluminium tillsätter du först lite
mer natriumhydroxidlösning. Fällningen ska nu lösa sig.
• Sedan tillsätter du lite salmiaklösning. Bildas det återigen en vit fällning,
är det aluminium i provet.
• Gör aluminiumtestet på de okända proverna.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
430
➢5.9 Framställ silver
Du behöver: Silveroxid, mikroprovrör, provrörshållare, mortel och brännare.
• Vilka egenskaper har silveroxiden?
• Lägg en knivsudd silveroxid i provröret. Värm röret tills du ser att något
sker med silveroxiden.
• Låt provröret svalna. Krossa röret i morteln och plocka ut klumpen i
provröret. ”Polera” den försiktigt med pistillen i morteln, studera den
noga. Vad har hänt med silveroxiden och vilka ämnen har bildats?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
431
Du behöver: Magnesiumband, urglas och tändstickor.
• Elda på en bit magnesium och låt det vita pulvret trilla ner på ett urglas.
Observera! Titta inte direkt in i lågan!
• Vilka ämnen reagerar med varandra? Vad heter det ämne som bildas?
• Hur många valenselektroner har en magnesiumatom? Hur får den på
enklaste sätt fullt i yttersta skalet?
• Hur många valenselektroner har en syreatom? Hur får den på enklaste sätt
fullt i yttersta skalet?
• Rita en bild som visar hur elektronerna går över från magnesiumatomen
till syreatomen. Vilka joner bildas då?
Det som håller ihop den bildade föreningen är alltså laddningarna. Bindningen som bildas kallas jonbindning och föreningen kallas jonförening. En jonförening består alltså av en positiv
och en negativ del.
Jonbindningen är mycket stark. Därför har jonföreningar ofta
höga smältpunkter.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
432
Du behöver: Bägare, BTB och sugrör.
• Häll lite vatten i en bägare och tillsätt några droppar BTB.
Vilken färg får lösningen?
• Blås sedan ner utandningsluft i bägaren och se vad som händer. Förklara!
• Vad andas vi ut? Vad heter ämnet som bildats?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
433
Stark syra
Svag syra
Du behöver: En sur lösning, bägare och pH-papper.
• Ta 10 ml sur lösning i en bägare. Mät pH-värdet och anteckna.
• Häll i 90 ml vatten i bägaren med syran. Mät pH-värdet och
anteckna.
• Ta 10 ml av lösningen och späd med ytterligare 90 ml vatten i en ny
bägare. Mät pH-värdet och anteckna.
• Vad händer med pH-värdet när du späder en syra med vatten?
Koncentrerad syra
KEMI Direkt
Utspädd syra
5
Atomer, joner...
434
Du behöver: Provrör, saltsyra, salpetersyra, svavelsyra, ä ttiksyra, magnesiumband, glasstav, doppelektrod, BTB, pH-papper och skyddsglasögon.
Gör följande undersökningar med alla syrorna.
• Häll den utspädda syran i ett provrör till en höjd av ungefär 2 centimeter.
Smaka på syran genom att ta en droppe på tungan.
• Ta en ny droppe syra och gnid den mellan tummen och pekfingret – hur
känns det?
• Undersök pH, och kontrollera om syran leder ström med doppelektrod.
• Häll sedan det som är kvar av syran i två nya provrör. Droppa BTB i det
ena röret och lägg en bit magnesium i det andra.
• Gör en tabell och anteckna alla resultat. Sammanfatta syrornas
egenskaper.
En syra är ett ämne som kan avge vätejoner. Det är vätejonen
H+ som ger syror deras sura egenskaper. Vätejonen är positivt
laddad.
Saltsyra
HCl
H+
Cl–
Salpetersyra
HNO3
H+
NO3–
Svavelsyra
H2SO4
KEMI Direkt
2H+
SO42–
5
Atomer, joner...
435
Du behöver: Maskindiskmedel, handdiskmedel, Ajax, tvättmedel och skyddsglasögon.
• Mät pH på några olika rengöringsmedel. Var försiktig med
maskindiskmedlet; det är starkt frätande.
• Vilka pH fick du fram? Jämför med innehållsförteckningen på
förpackningarna. Stämmer de överens med dina värden?
• Finns det farosymboler på förpackningarna? Vilka i så fall?
• Ta reda på varför basiska ämnen är bra rengöringsmedel.
• Varför är det olika pH i hand- och maskindiskmedel?
Förklara!
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
436
Har baser några gemensamma egenskaper? Gör några undersökningar och se
vad du kommer fram till.
Du behöver: Utspädda lösningar av Samarin, natriumhydroxid, ammoniak
och kalkvatten, doppelektrod och skyddsglasögon.
• Ta reda på pH! Vilken färg får ämnena i BTB? Leder de ström?
• Ta lite av varje ämne och gnid mellan fingrarna. Hur känns de?
• Gör en sammanställning med de egenskaper som baserna har gemensamt.
• Vad är det som ger baserna deras egenskaper?
En bas är ett ämne som kan ta upp vätejoner. Det är hydroxid
jonen OH– som tar hand om vätejonerna.
Hydroxidjonen är negativt laddad.
Natriumhydroxid
NaOH
Na+
OH–
K+
OH–
Kaliumhydroxid
KOH
Kalciumhydroxid
Ca(OH)2
KEMI Direkt
Ca2+
2OH–
5
Atomer, joner...
437
Du behöver: Utspädd saltsyra, utspädd natriumhydroxid, BTB, aktivt kol, bägare, dropprör, tratt, filtrerpapper, glasskål och skyddsglasögon.
• Häll 25 milliliter saltsyra i en bägare och tillsätt lite BTB.
• Droppa långsamt ner natriumhydroxiden tills färgen slår om till grönt.
• Vilken färg får BTB i syran? Och varför blir det sedan grönt?
• Vad händer om du tillsätter för mycket natriumhydroxid? Vad kan du göra
i så fall?
• Häll i en sked aktivt kol i den gröna lösningen. Rör om ordentligt och
filtrera.
• Smaka på det som rinner igenom. Vad är det?
• Låt resten indunsta. Rita av resultatet efter några dagar.
När en syra och en bas får reagera bildas vatten och ett salt.
Beroende på vilken syra och vilken bas man blandar bildas det
olika salter. En sådan reaktion, där en syra och en bas ”tar ut
varandra”, kallas en neutralisation.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
438
Du behöver: Koldioxid från gastub, bägare, smakämne till e xempel citronsyra
och socker.
• Häll upp lite vatten i bägaren. Smaksätt det med det smakämne du valt och
häll i lite socker.
• Bubbla i koldioxid från gastub. Smaka!
• Vilken kemisk reaktion har skett?
• Varför innehåller ”riktig” läsk mycket mer kolsyra?
• Ta reda på hur läsktillverkning går till.
Gaser breder ut sig och tar stor plats. Man kan pressa ihop dem
och förvara dem i en behållare, men då ökar trycket. Det är
därför som gasflaskor är gjorda av kraftigt stål – annars skulle
de inte hålla för gastrycket inifrån.
Citrusfrukter som apelsiner och citroner innehåller citronsyra.
Citronsyran smakar gott i lagom mängder, speciellt i söta livsmedel. Den används som livsmedelstillsats i allt möjligt – från
läsk till ost. Dessutom är den en nyttig antioxidant.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
439
➢5.18 Utspädning
• Planera och genomför en undersökning som visar vad som händer när
man späder en syra med vatten.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
440
Du behöver: Kulmodeller.
• När saltsyra och natriumhydroxid får reagera bildas vanligt koksalt. Ta
reda på formlerna för saltsyra och natriumhydroxid.
• Bygg ämnena med kulmodeller. Försök sätta ihop kulorna så att vatten
och saltet bildas.
• Vad består koksalt av? Vad heter det på kemispråk?
• Skriv en reaktionsformel med ord.
• Skriv reaktionsformeln med kemiska tecken.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
441
Du behöver: Kristaller av kopparsulfat, natriumklorid, a mmoniumklorid och
kaliumnitrat, doppelektrod och bägare.
• Undersök de olika salterna, ett i taget, genom att hälla lite av saltet i en
bägare. Prova med doppelektroden om det leder ström.
• Lös sedan upp saltet i lite vatten. Prova igen om det leder ström.
• Anteckna dina resultat i en tabell.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
442
Kalciumklorid är ett salt som finns i ”Torrbollar” och som sprids på dammiga
grusvägar på sommaren.
Du behöver: Kalciumklorid och en glasskål.
• Lägg lite kalciumklorid i en glasskål och låt den stå några dagar.
• Vad har hänt? Förklara!
• Vad händer om man sprider ut kalciumklorid på en torr grusväg på
sommaren?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
443
Du behöver: Kopparsulfat, provrör och brännare.
• Värm lite kopparsulfat i ett provrör.
• Håll ett urglas ovanför. Vad kan du se?
• Vad händer med kopparsulfatet? Förklara!
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
444
Du behöver: Zinkbitar, utspädd saltsyra, provrör med avledningsrör och
kork, glasskål med vatten och ett vattenfyllt provrör.
• Lägg några bitar zink i ett provrör och sätt ihop utrustningen som figuren
visar.
• Häll i saltsyra så att den täcker zinken och sätt på korken. I det vattenfyllda
provröret samlar du upp bubblorna som bildas. Sätt tummen för
provrörsmynningen medan den är under ytan. Lyft upp och vänd röret.
• Tänd eld på gasen i provröret. Vad händer? Prova att samla upp olika
mycket gas.
• Vad har hänt med zinken? Förklara!
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
445
Du behöver: Utspädd saltsyra, kopparoxid, bägare och glasstav.
• Lägg en sked kopparoxid i en bägare och häll i ungefär
50 milliliter saltsyra. Rör om ordentligt.
• Filtrera lösningen och låt den stå och dunsta in.
• Vad kan du se? Vad är det som har hänt?
• Skriv reaktionsformeln med ord.
Tre sätt att framställa ett salt:
• En syra reagerar med en bas – neutralisation.
• En syra reagerar med en metall.
• En syra reagerar med en metalloxid.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
446
Du behöver: Alun, 2 glasbägare, filtrerpapper och sked.
• Gör i ordning en mättad lösning av alun genom att ta en matsked av saltet
i en glasbägare och tillsätt ljummet vatten. Rör om noga med skeden. Om
allt salt löst sig är lösningen inte mättad. Tillsätt då lite mera salt.
• Låt lösningen stå en stund för att svalna och för att småpartiklar ska
sjunka till botten. Dekantera sedan över lösningen till en ren bägare som
du täcker med ett filtrerpapper för att undvika damm. Spara kristallerna
som blivit över.
• Låt bägaren stå någon dag eller två. För att få stora kristaller sparar du
den största, finaste kristallen och rensar bort de övriga. Kristallerna
som rensas bort lägger du tillsammans med dem som blivit över från
tidigare. Vid behov gör du i ordning mättad lösning och häller den över
kristallodlingen.
Alun (aluminiumkaliumsulfat) används vid växtfärgning av
garner. Det får färgen att binda bättre till fibrerna. Alun används också för vattenrening. Då fungerar det så här: när man
löser alun i vatten blir lösningen sur. Om man tillsätter bas för
att göra lösningen neutral blir saltet svårlösligt och sjunker till
botten. Då tar det samtidigt med sig föroreningarna i vattnet.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
447
Du behöver: Bariumkloridlösning, natriumsulfatlösning och provrör.
• Häll upp lite av lösningarna i varsitt provrör.
• Hur ser de ut?
• Blanda lösningarna i ett provrör.
• Vad händer? Vad heter det ämne som har bildats?
Ett lättlösligt salt ger en genomskinlig lösning med vatten.
Ett svårlösligt salt löser sig inte i vatten.
En fällning bildas om två salter tillsammans ger ett svårlösligt
salt.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
448
Vissa salter är svårlösliga. Om man till exempel tillsätter en silvernitratlösning
till en kloridjonlösning bildas det svårlösliga saltet silverklorid. Reaktionen är
mycket känslig – med det menas att det räcker med väldigt, väldigt lite kloridjoner för att man ska se fällningen.
På liknande sätt kan man använda ett bariumsalt för att upptäcka sulfater.
Att det finns karbonatjoner i ett fast salt kan man visa genom att det bildas
koldioxid med syra. Men kommer du ihåg hur man känner igen koldioxid?
Du behöver: Hemliga jonlösningar och en bit marmor, silvernitrat, bariumklorid, saltsyra och provrör.
• Ta reda på vilka joner som finns i lösningarna och vad marmor består av.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
449
Många salter används för att ge färg till fyrverkerier. Vilken är din favoritfärg?
Du behöver: Kopparsulfat, natriumkarbonat, kaliumklorid, k alciumklorid,
metanol, blomspruta och brännare.
• Gör i ordning metanollösningar av de olika salterna. Tänd brännaren och
spreja sedan in lösningarna försiktigt i lågan.
• Vilka färger får du fram?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
450
Uppgifter och övningar för utskrift
På följande sidor finns kapitlets uppgifter och övningar ännu en gång. Den
här gången ligger varje uppgift och övning på en egen sida, för att det ska
vara enkelt att skriva ut laborationen till eleven.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
451
5.29 Atomer eller molekyler? Grundämne eller kemisk
förening?
• Fyll i rutorna som är tomma.
Namn
Modell
Väte
Kemiskt Beskrivning med ord
tecken
H
en väteatom
VäteH2
en vätemolekyl
Väte
två vätemolekyler
SyreO
Syre
en syremolekyl
Kväve
en kväveatom
N2
Kväve en kvävemolekyl
två kvävemolekyler
Kväve SvavelS
KoloxidCO
KoldioxidCO2
Koldioxid
två koldioxidmolekyler
Vatten
en vattenmolekyl
2 H2O
Vatten
• Vilka ämnen är grundämnen, och hur kan du se det?
• Vilka ämnen är kemiska föreningar, och hur kan du se det?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
452
• Fyll i tabellen.
Partikelns namn
Laddning
Beteckning
Var finns den?
proton
neutron
elektron
• Rita en atom och sätt ut de olika partiklarnas namn och
laddning.
En oladdad atom har alltid lika många protoner och elektroner. Eftersom neutronerna inte har någon laddning, och inte
deltar i reaktioner, talar vi inte så ofta om dem. Men kom ihåg
att alla atomer utom den vanliga väteatomen innehåller neutroner.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
453
Elektronerna snurrar runt kärnan i olika elektronskal. Det första skalet inifrån kärnan räknat kallas K-skalet och rymmer högst 2 elektroner. Utanför
K-skalet finns L-, M-, N-skalen och så vidare. L-skalet kan innehålla högst 8
elektroner. De elektroner som finns i yttersta skalet kallas valenselektroner.
• Rita en atom med tre protoner i kärnan. Hur många elektroner ska
den ha? Rita dem i sina skal. Hur många är valenselektroner? Vilket
grundämne är det?
• Rita en atom med nio protoner och sätt också ut elektronerna. Hur många
är valenselektroner? Vilket grundämne är det?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
454
• Rita en atom med en proton. Vilken laddning har protonen? Hur många
elektroner har den atomen?
• Vad händer om atomen tappar en elektron?
• Det som bildas kallas en jon. Vad menas alltså med en jon? Vilken
laddning får din jon?
• Rita en atom med fyra protoner. Hur många elektroner har den?
• Vad händer om den tappar två elektroner? Vilken laddning får jonen som
bildas?
En jon som har färre elektroner än protoner blir positiv.
En jon som har två plusladdningar för mycket kallas tvåvärd.
Kalciumatomen kan bli en tvåvärd jon och skrivs då Ca2+.
Aluminiumatomen kan bli en trevärd jon och skrivs Al3+.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
455
5.33 Negativa joner
• Rita en atom med sju protoner. Hur många elektroner ska atomen ha?
• Rita till en extra elektron.
• Vilken laddning får jonen? Vad heter jonen?
En jon som har fler elektroner än protoner blir negativ.
Den kan vara en-, två- eller trevärt negativ.
Klor kan bli en envärd jon och skrivs då Cl–.
Syre kan bli en tvåvärd jon och skrivs O2–.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
456
Det var greken Demokritos som först talade om att alla ämnen består av små
delar som han kallade atomer. Han hade inga bevis, och det dröjde ända till
1808 innan engelsmannen Dalton visade sin teori om atomer, som han bevisade med experiment. I slutet på 1800-talet upptäckte man att atomen inte var
odelbar utan innehöll mindre så kallade elementarpartiklar.
• Redogör för Thomsons, Rutherfords och Bohrs atommodeller.
• Vad vet man i dag?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
457
• Titta på ett periodiskt system och skriv ner vilka ämnen du känner till. Ta
gärna reda på vad de används till.
• Var hittar du gaser? Fasta ämnen? Flytande?
• Hur många grundämnen finns det?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
458
5.36 Atomnummer
• Det är antalet protoner som avgör vilket grundämne det är. Ett
grundämne som har en enda proton har atomnumret 1. Det är det lättaste
ämnet. Vilket ämne är det?
• Var hittar du ämne nummer två? Vad heter det ämnet?
• Ta reda på atomnummer för några grundämnen som du känner till.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
459
• En atom av ett ämne är alltid neutral. Om man vet atomnumret, vet man
också antalet elektroner. Förklara!
• Hur många elektroner har ämne nummer 3? Vad heter det?
• Hur många elektroner har en kloratom?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
460
Grundämnena står i en alldeles bestämd ordning i periodiska systemet.
• Hur många grundämnen har elektroner bara i K-skalet (det första skalet
inifrån kärnan räknat)? Vilka är det? Se efter var de finns i periodiska
systemet.
• I vilka grundämnen är det L-skalet som fylls på med elektroner? Var finns
de i periodiska systemet?
• I vilka ämnen fylls M-skalet på?
• När ett nytt skal börjar fyllas börjar en ny vågrät rad – en ny period. Vad
kallas de ämnen som avslutar varje period?
Varför kallas de så?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
461
När grundämnen reagerar med varandra ”vill” de att atomerna ska få ädelgasstruktur, det vill säga få fullt med elektroner i sitt y ttersta skal. Det kan ske på
olika sätt. Antingen lämnar en atom ifrån sig elektroner som tas upp av en
annan atom, eller också delar den elektroner med en eller flera andra atomer.
För att elektroner ska kunna flyttas helt och hållet mellan atomer får de inte
vara för många – upp till tre går bra.
Observera att det bara är elektronerna som kan flyttas! Om man börjar flytta
partiklar i kärnan handlar det bland annat om kärnkraft och kärnvapen och
det hör inte till vardagskemin.
• Rita upp eller skriv hur elektronerna är placerade i litium, natrium och
kalium. Vad har de gemensamt?
• Hur kan de här grundämnena få fulla skal? Vilken laddning får jonerna
som bildas?
Grundämnena tillhör grupp 1 i periodiska systemet och står i en lodrät kolumn under varandra.
• Undersök grundämnena i grupp 2 på samma sätt. Skriv ner din slutsats.
• Be din lärare demonstrera hur litium, natrium och kalium reagerar med
vatten.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
462
Oftast nämner vi bara elektroner och protoner när vi pratar om grundämnena, trots att atomer av alla grundämnen utom vanligt väte har neutroner i
kärnorna också. Vi ska undersöka detta lite närmare.
• Rita en vanlig väteatom. Sätt ut vilka partiklar den innehåller.
• Rita nu en väteatom som dessutom har en neutron i kärnan. Vad är det
som säger att det fortfarande är en väteatom? Detta väte kallas tungt väte
eller deuterium.
• Rita en väteatom med två neutroner i kärnan. Det är fortfarande väte, men
kallas supertungt väte eller tritium.
Vanligt väte, tungt väte och supertungt väte kallas isotoper av
väte.En del isotoper av ett ämne är instabila, det vill säga de
faller sönder och skickar ut strålning – de är radioaktiva. Om
det kan du läsa mer i atomfysiken.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
463
➢5.41 Masstal
Masstalet för ett ämne är summan av protonerna och neutronerna i kärnan.
• Vilka masstal har vanligt väte, tungt väte och supertungt väte?
• Ta reda på vilka olika masstal uranisotoperna har. I vilka sammanhang
används uranisotoper?
• Vad menas med 12C, 13C och 14C?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
464
➢5.42 Atommassa
En atom har väldigt liten massa. Genom b
eräkningar har man kommit fram
till att en väteatom väger 0,000 000 000 000 000 000 000 00167 gram.
För att inte behöva skriva ut alla nollorna i decimaltalet har man valt en annan
enhet än gram. Den kallas den universella massenheten och betecknas med
u. Man har bestämt att u ska vara så stor att den vanligaste kolisotopen 12C får
massan exakt 12u.
Protonen har massan 1 u och det har neutronen också, men elektronens massa
är så liten jämfört med dem att den inte brukar räknas med.
När man bestämmer atommassan för ett grundämne tar man medelvärdet av
atommassorna för de olika isotoperna av grundämnet. Väte får till exempel
atommassan ungefär 1 u.
• Ta reda på atommassan för några vanliga grundämnen.
• Vilket atomnummer har syre? Vilken atommassa har det? Vad kan du säga
om antalet partiklar i kärnan och hur många av varje sort det finns?
• Gör samma undersökning med några andra grundämnen.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
465
Gör en sammanfattning av allt som du kan ta reda på genom att läsa periodiska systemet.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
466
I en metallbit kan valenselektronerna röra sig fritt mellan atomerna. Man kan
alltså inte säga att de tillhör en särskild atom. Detta ger metallerna speciella
egenskaper.
• Försök visa hur valenselektronerna påverkar vilka egenskaper metaller
har.
• Sammanfatta metallernas egenskaper.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
467
Genom att ”läsa” periodiska systemet kan man räkna ut hur jonföreningar
bildas och vilka formler de har.
• Vad händer när en natriumatom och en kloratom reagerar med varandra?
• Skriv formlerna för jonerna som bildas och hur de sätts ihop.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
468
➢ 5.46 När smälter ett kolväte?
• Ta reda på smältpunkt/kokpunkt för några molekylföreningar.
• Jämför med smältpunkterna för några jonföreningar. Förklara skillnaden!
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
469
När jonföreningar bildas måste det alltid avges lika många elektroner som det
tas upp.
• Tänk dig att magnesium får brinna i klorgas. Hur många valenselektroner
har magnesium? Vad händer med dem? Vilken jon bildas?
• Hur många valenselektroner har klor? Vad händer? Vilken jon bildas? Hur
kan det ”gå jämnt ut”?
• Skriv formeln för magnesiumdiklorid.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
470
Ta med hjälp av periodiska systemet reda på vilka joner de olika ämnena i
tabellen bildar. Rita av tabellen i dina anteckningar och fyll sedan i formlerna
för jonföreningarna som bildas. Du får hjälp med den första.
O2–S
Cl
Na+Na2O
Mg
Al
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
471
Även sammansatta joner kan bilda jonföreningar.
• Ta reda på vilka formler och laddningar följande joner har: hydroxidjonen,
sulfatjonen, karbonatjonen.
• Låt jonerna bilda föreningar tillsammans med plusladdade joner. Välj
vilka joner du vill använda själv! Skriv ner vad föreningarna heter.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
472
Fördiagnos Kapitel 5
Namn
D
Klass
1. Vad heter partiklarna som en atom är uppbyggd av?
2.
a) Ge ett exempel på en syra och ett förslag på vilket pH-värde syran kan
ha.
b) Ge ett exempel på en bas och ett förslag på vilket pH-värde basen kan
ha.
3. Vilket av ämnena A–E är ett grundämne?
A. Luft
B. Vatten
C. Kol
D. Sten
E. Eld
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
473
Fördiagnos Kapitel 5
D
Till läraren
Uppgift 1
E (K10)
Godtagbart svar: Protoner, elektroner och neutroner.
Uppgift 1 är tänkt att ta reda på vad eleverna känner till om
elementarpartiklar.
Uppgift 2
E (K10)
a) Godtagbart svar: saltsyra, pH ca 2
b) Godtagbart svar: natriumhydroxid, pH ca 10
Uppgift 2 är tänkt att repetera det som togs upp i kap 2.
Uppgift 3
E (K10)
Rätt svar: C Kol
Uppgift 3 kan ligga till grund för undervisningen om det periodiska systemet.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
474
Bedömning av förmågor och kunskapskrav
Kapitel 5
Namn/klass
Betyg
Matrisen visar vilka förmågor som prövas på vilken nivå i respektive uppgift.
K-beteckningen (t.ex. K10) anger vilket kunskapskrav som prövas. (Se kunskapskraven i kapitel A.)
Markera på vilken nivå eleven klarat uppgiften genom att sätta ett kryss i rutan.
Förmåga
Betyg E
Betyg C
Betyg A
Eleven ska utveckla sin
förmåga att använda
kunskaper i kemi för att
granska information,
kommunicera och ta
ställning i frågor som rör
energi, miljö, hälsa och
samhälle.
☐ Provuppgift 10: K1
☐ Lab. Utvärdering e: K4
☐ Lab. Utvärdering e: K4
förmåga att genomföra
systematiska undersökningar i kemi.
☐ Lab. Hypotes: K5
☐ Lab. Planering: K5, 9
☐ Lab. Genomförande: K6
☐ Lab. Utvärdering b: K7
☐ Lab. Utvärdering a: K7
☐ Lab. Utvärdering d: K8
☐ Lab. Utvärdering d: K8
☐ Lab. Utvärdering b: K7
förmåga att använda
kemins begrepp, modeller och teorier för att
beskriva och förklara
kemiska samband i samhället, naturen och inuti
människan.
☐ Provuppgift 9b: K11
☐ Provuppgift 9b: K11
☐ Provuppgift 9a: K11
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
475
Prov Kapitel 5
P
Atomer, joner och kemiska reaktioner
1. Para ihop partikel (A–D) med rätt beskrivning (a–d).
A. Proton
a) är positivt laddad
B. Elektron
b) rör sig runt kärnan
C. Neutron
c) består av minst två atomer
D. Molekyl
d) skapar isotoper
2. Vilken av atomens partiklar ger ett ämne dess kemiska egenskaper?
3. Para ihop metall (A–F) med rätt beskrivning (a–f).
A. Järn
a) används när man galvaniserar
B. Koppar
b) har den kemiska beteckningen Fe
C. Titan
c) är den vanligaste metallen i jordskorpan
D. Guld
d) är vanlig i elektriska ledningar
E. Aluminium
e) används vid benbrott
F. Zink
f) har den kemiska beteckningen Au
4. Vad är det för skillnad på guld och silver?
5. Vad är en jon?
6. Vilken typ av joner bildar ämnena i det periodiska systemets grupp 1?
Motivera ditt svar.
7. Vad är en isotop?
8. Förklara vad som sker vid en neutralisation.
9.
a) Vilket salt bildas om kalciumhydroxid Ca(OH)2 reagerar med saltsyra
HCl?
b) Skriv en reaktionsformel med kemiska beteckningar för reaktionen i
9a).
10. Kalkstensmjöl (kalciumkarbonat) är en svag bas som används för att
med några års mellanrum neutralisera den försurning som sker av sjöar
och skogsmark. Vore det inte en bra idé att i stället använda den starkare
basen natriumhydroxid och då kunna använda lite mindre mängd?
Motivera ditt svar.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
476
11. Förklara hur ett salt är uppbyggt.
P
12. Tabellen visar metaller i den elektrokemiska spänningsserien.
Metallerna är ordnade från de oädla metallerna till vänster, till de mer
ädla metallerna till höger. I tabellen finns också det ungefärliga årtalet
när metallen upptäcktes. Förklara varför de oädla metallerna upptäcktes
mycket senare än de ädla metallerna?
← oädel ädel →
Metall
Ca
Na
Mg Al
Zn
Fe
Pb
Cu
Ag
Upptäckt år 1808 1807 1755 1825 1500 2 000 f. Kr. 5 000 f. Kr 8 000 f. Kr. 4 000 f. Kr.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
Au
5 000 f. Kr.
477
Facit och bedömningsanvisningar
P
Uppgift 1
E (K10)
Rätt svar: A – a), B – b), C – d), D – c)
Uppgift 2
E (K10)
Godtagbart svar: Det är elektronerna (valenselektronerna) som ger ett ämne
dess kemiska egenskaper.
Uppgift 3
E (K12)
Rätt svar: A – b), B – d), C – e), D – f), E – c), F – a)
Uppgift 4
E (K10)
Godtagbart svar: Guld är tyngre, mjukare, ädlare och dyrare än silver. Guld är
mer gul färg än silver.
C (K10)
Godtagbart svar: Guld är tyngre, dyrare och en ädlare metall än silver. Guld
är mer gul färg än silver. Guldatomerna har fler protoner, och elektroner, än
vad silveratomerna har.
Uppgift 5
E (K10)
Godtagbart svar: En jon är en partikel med elektrisk laddning.
C (K10)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att en jon är en atom som har lämnat eller
tagit upp elektroner och då blivit positivt eller negativt laddad.
Uppgift 6
E (K10)
Godtagbart svar: Grundämnena i period 1bildar positiva joner, eftersom
ämnena har en ensam elektron längs ut.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
478
C (K10)
P
Godtagbart svar: Eleven förklarar att grundämnena i period 1bildar positiva
joner. Deras atomer har en ensam valenselektron i sitt yttersta skal som de
lämnar ifrån sig för att få ett fullt skal. När atomen ger bort en elektron, får
den fler protoner än elektroner och blir då plusladdad.
Uppgift 7
E (K10)
Godtagbart svar: Isotoper är varianter av samma grundämne, som väger
olika mycket.
C (K10)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att isotoper är varianter av samma
grundämne. Ett grundämne kan ha olika antal neutroner i kärnan vilket gör
att olika varianter av grundämnet får olika egenskaper, som vikt, kokpunkt
osv.
Uppgift 8
E (K11)
Godtagbart svar: En neutralisation är när man blandar lika mycket av en syra
och en bas tills blandningen får pH-värdet 7.
C (K11)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att en neutralisation är när man blandar
en syra och en bas tills blandningen får pH-värdet 7. Om man blandar lika
mängder syra och en bas, reagerar vätejonerna med hydroxidjonerna och
bildar vatten. Då blir lösningen neutral.
Uppgift 9
a)
E (K11)
Godtagbart svar: Det bildas kalciumklorid
b)
C (K11)
Godtagbart svar: Eleven ger en något felaktig reaktionsformel, som ändå kan
anses godtagbar:
Ca(OH)2 + HCl → CaCl + H2O
A (K11)
Godtagbart svar: Eleven ger en korrekt reaktionsformel:
Ca2++ 2OH– + 2H+ + 2Cl– → CaCl2 + 2H2O
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
479
Uppgift 10
P
E (K1)
Godtagbart svar: Nej, det är inte någon bra idé. En stark bas som
natriumhydroxid är frätande och dödar växter och djur.
C (K1)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att om man tillsätter en stark bas stiger pHvärdet kraftigt och blir väldigt högt innan basen efter ett tag hinner spädas
ut så att pH-värdet sjunker igen. Innan det har skett hinner växter och djur
skadas eller dö eftersom levande organismer tål för höga pH-värden lika lite
som låga värden.
Uppgift 11
E (K11)
Godtagbart svar: Ett salt är uppbyggt av en positiv och en negativ jon.
C (K11)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att när negativa joner binds till positiva
joner, bildas det ett salt i form av en kristall.
Uppgift 12
E (K14)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att ädla metaller fanns i ren form i naturen
och kunde lätt hittas.
C (K14)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att de ädla metallerna inte reagerar så lätt
med andra ämnen. Därför fanns de i ren form i naturen och kunde lätt hittas
och bearbetas.
A (K14)
Godtagbart svar: Eleven förklarar att de ädla metallerna inte reagerar så lätt
med andra ämnen och bildar stabila kemiska föreningar. Därför fanns de
ädla metallerna i ren form i naturen, som kunde upptäckas lätt och bearbetas
med enkla redskap. Däremot var de oädla metallerna bundna i olika kemiska
föreningar med andra ämnen i berggrunden. De kunde bara upptäckas och
användas om de först bearbetades med någon form av kemisk reaktion.
Människan var först tvungen att uppfinna olika tekniker för att få fram dem i
ren form.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
480
Laborationsprov Kapitel 5
L
Lätt eller tung?
Metaller väger olika mycket. Bly kan man till exempel använda som sänke när
man metar eftersom det är en tung metall. Metallen titan, som man kan använda för att skruva ihop komplicerade benbrott med, är en väldigt lätt metall. Tunga metaller som bly tillhör en grupp metaller som kallas tungmetaller,
medan titan tillhör gruppen lättmetaller.
Hur vet man om en metall är en tungmetall eller en lättmetall? Ett sätt att ta
reda på om metaller är tunga eller lätta, är att jämföra deras densitet. Har metallen en densitet under 4,5 g/cm3, är det en lättmetall.
Vilken, eller vilka, av metallerna zink, aluminium och koppar är en
lättmetall?
Planeringsmall för en naturvetenskaplig undersökning
Skriv en planering med följande innehåll:
 Det här är min hypotes.
 Så här kommer jag att genomföra min undersökning.
 Det här materialet kommer jag att använda.
 Det här är min riskanalys.
 För att få ett så tillförlitligt resultat som möjligt har jag tänkt på följande.
 Så här tänker jag redovisa mitt resultat.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
481
Laborationsrapport 1(4) – Lätt eller tung?
Namn
L
Klass
Min planering
Lämna din färdiga planering till din lärare för godkännande.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
482
Namn
L
Klass
Lärarens kommentarer till din planering
Genomför laborationen enligt din planering.
Genomför laborationen enligt din planering, men justera den enligt nedan.
Genomför laborationen enligt den färdiga laborationsinstruktionen.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
483
Namn
L
Klass
Mitt resultat
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
484
Namn
L
Klass
Min utvärdering
a. Jämför resultatet av undersökningen med din hypotes.
b. Ge exempel på och förklara hur en teori eller modell, kan förutsäga resultatet av undersökningen.
c. Stämde riskanalysen, om inte vad missade jag?
d. Ge ett förslag på någon felkälla. Förklara hur du kan förbättra din
undersökning så att den ger ett mer pålitligt och tydligt resultat.
e. Visade min redovisning resultatet på ett bra sätt, om inte vad kan göras
bättre?
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
485
Laborationsprov Kapitel 5 – Lätt eller tung?
Namn
L
Klass
Laborationsinstruktion
Säkerhet: Använd normal skyddsutrustning, i övrigt ingen risk.
Avfall: Inget avfall.
Material: Mätcylinder 100 ml, digital våg, bitar av koppar, zink och aluminium.
Genomförande:
1. Väg kopparbitens vikt på vågen och för in vikten i tabellen.
2. Mät upp exakt 40 ml vatten i mätcylindern.
3. Sänk ner kopparbiten i mätcylindern.
4. Läs av vätskenivån i cylindern och för in resultatet i tabellen.
5. Räkna ut kopparbitens volym genom att subtrahera 40 ml från din avlästa
vätskenivå. För in volymen i tabellen.
6. Du kan nu räkna ut densiteten genom att dividera vikten med volymen. För
in den beräknade densiteten i tabellen.
7. Gör likadant med de andra metallerna.
Resultat:
Material
Vikt
(g)
Vätskenivå
(ml)
Volym
(1 ml = 1 cm3)
Densitet
(g/cm3)
Koppar
Zink
Aluminium
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
486
L
Instruktion till lärare
Teori
Densitet är ett ämnes massa per volymenhet och kan beräknas genom att man
dividera massan med volymen. Enhet skrivs i antingen kg/m3 eller g/cm3.
Aluminium tillhör gruppen lättmetaller, vilka definieras av att de har en densitet under ca 4,5 g/cm3. Gränsen uppåt mot tungmetallerna är inte så väl definierad utan varierar i litteraturen.
Densiteten för metallerna i försöket:
Aluminium 2,70 g/cm3
Koppar 8,92 g/cm3
Zink 7,14 g/cm3
Genomförande
Ge eleverna metallbitarna innan de gör sina hypoteser. Bitarna bör vara olika
stora, för att de inte ska vara så lätt att avgöra vilken metall som har lägst densitet. Man kan vika metallbitarna så att det går att få ner lite större bitar i mätcylindern. Se till att eleverna är noggranna med volymmätningen.
Resultat
Det korrekta resultatet på undersökningen ska vara att aluminium har den
lägsta densiteten och koppar har den högsta densiteten.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
487
L
Bedömningsanvisning för laboration
Hypotes (K5)
E
Eleven ställen en hypotes gällande vilken av metallerna koppar, zink och aluminium som har den lägsta densiteten.
Planering (K5, K9)
E
Eleven genomför den färdiga laborationsinstruktionen.
C
Elevens planering kan med mindre justeringar leda fram till ett godtagbart resultat som går att tolka. Planeringen innehåller någon form av metodisk dokumentation. Justeringarna kan bestå av någon åtgärd för att öka noggrannheten
eller komplettering av riskanalysen. Dokumentationen kan bestå av enklare
tabeller.
A
Elevens planering innehåller någon form av systematik som gör att den kan
leda fram till ett godtagbart resultat som går att tolka. Planeringen innehåller
en metodisk dokumentation som är tydligt kopplad till metoden.
Exempel på motivering: ”Jag gör om försöket två gånger”, eller ”Eftersom vatten har olika densitet vid olika temperaturer, måste jag göra mätningarna vid
samma vattentemperatur”.
Genomförande och resultat (K6)
E
Eleven genomför laborationen enligt den färdiga laborationsinstruktionen.
Eleven använder utrustningen på ett godtagbart sätt samt redovisar ett fullständigt resultat.
C
Eleven genomför laborationen enligt sin planering, använder utrustningen på
ett korrekt sätt, tar hänsyn till riskanalysen samt redovisar ett fullständigt resultat i en enklare tabellform.
A
Eleven genomför laborationen enligt sin planering, använder utrustning på
ett säkert, ändamålsenligt och effektivt sätt. Eleven redovisar sina undersökningar på ett fullständigt, överskådligt och korrekt sätt.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
488
L
Elevens utvärdering (K4, K7, K8)
a.
E (K7)
Eleven kopplar sitt resultat till sin hypotes och drar en slutsats.
b.
E (K7)
Eleven förklarar att om man har lika stora bitar kan man känna skillnad på
tyngden.
C (K7)
Eleven förklarar att man kan man hitta de olika metallernas densitet i tabeller.
c.
Ingen utvärdering av riskanalys.
d.
C (K8)
Eleven ger ett förslag på en felkälla som kan få mätningarna att variera t.ex.
Det är svårt att läsa av mätcylindern exakt.
A (K8)
Eleven ger förslag på någon felkälla och motiverar hur den kan åtgärdas så att
ett tydligare resultat kan erhållas.
Exempel på elevsvar:
”Om jag använder en mätcylinder med bättre noggrannhet blir mätningen av
volymen mer exakt eftersom det är lättare att läsa av den”, ”Om vattnets temperatur varierar, kan det ge ett felaktigt värde”, eller ”Vågen var inte tillräckligt
exakt”.
e.
E (K4)
Eleven gör en enkel laborationsrapport med planering, resultat och utvärdering. Försöket kan efter mindre förtydliganden, utföras av en annan person.
C (K4)
Eleven gör en komplett laborationsrapport med planering, resultat och utvärdering. Försöket kan utan förtydliganden utföras av en annan person.
KEMI Direkt
5
Atomer, joner...
489

KEMI Direkt

Transcription

Similar documents

Instuderingsfrågor till föreningar & bindningar i kemin

a) Denna bindning/förening uppkommer när två eller flera

Sammanfattning -Tankar kring en brasa

JONER Joner är partiklar med elektrisk laddning. Både ensamma

Kemianteckningar år 8, rep år 7 kap 1 / Adobe Acrobat Document

Periodiska systemet

många elektroner i sitt yttersta skal (med vissa undantag

Kemianteckningar åk 7 kapitel 1