Grundläggande kemi

1. Grundläggande kemi Spektrum kemi Allt är byggt av atomer sid. 29 – 41 Hur kan man separera ämnen? Sid. 72 – 77 I det periodiska systemet finns alla sorters atomer sid. 240 – 253

2. Grundämnen • Har bara en sorts atomer. • De flesta är metaller, resten är icke-metaller. • Metaller: • Tex. Järn, koppar, guld, silver • Icke-metaller: • Tex. Syre, klor, kisel, fosfor, kol och svavel

3. Atomens laddning • Antalet elektroner är alltid lika många som antalet protoner, dvs en atom har alltid en neutralladdning. • Atomnummer = antalet protoner i kärnan. • Antalet neutroner får du genom att ta masstalet minus atomnumret.

4. Atomens uppbyggnad Hur är en atom uppbyggd egentligen? • Jo den har en kärna i mitten och runtomkring cirkulerar elektroner i så kallade skal. (Bohrs atommodell) Kärnan • Består av protoner (p+) som är positivt laddade och neutroner (n) som är neutrala = har ingen laddning. Skalen • Innehåller elektroner (e-), dessa är negativt laddade.

5. Elektroner • Finns i skalen som omger atomkärnan. • Skalen delas in och har olika namn. Inifrån och utåt heter skalen: • K (max 2 e-) • L (max 8e-) • M (max 18 e-) • N (max 32 e-) osv. • De elektroner som ligger i det yttersta skalet i en atom kallas för valenselektroner. • Alla atomer strävar efter att få sitt yttersta skal fullpackat med elektroner. Men hur det går till beror på hur många som finns där från början…

6. Skalen i en atom • Här ser du vad de olika skalen kallas och deras placering utifrån kärnan. max 2 e- K L max 8 e- M max 18 e- Atom-kärna

7. Isotoper • Många grundämnen är blandningar av isotoper. • Ett grundämne har ett bestämt antal protoner men kan ha olika antal neutroner i kärnan och kallas då för isotoper. • Tex Väte: • Alla väteisotoper har samma atomnummer men olika masstal (den upphöjda siffran som beskriver det totala antalet protoner och neutroner i kärnan.

8. Periodiska systemet • Upptäcktes år 1869 av Dimitrij Mendelejev (som levde mellan 1834 – 1907). • En tabell som visar alla grundämnen. • Ämnena i periodiska systemet är ordnade i grupper och perioder. • Grupper (1-18) • Alla ämnen i samma grupp har samma antal valenselektroner och reagerar därför på samma sätt. • Perioder (1-7) • Alla ämnen i samma period har samma antal skal, men olika antal valenselektroner i det skalet.

9. Periodiska systemet forts. • Atomnummer • Anger antalet protoner (p+) • Egenskaper • Alla ämnen i en grupp har liknande egenskaper och det är elektronerna som bestämmer egenskaperna.

10. Periodiska systemet

11. Alkalimetaller - Grupp 1 • Har bara 1 elektron i yttersta skalet och reagerar gärna med andra ämnen. • Är lätta och mjuka = går att skära med kniv om de är metaller. • Några börjar brinna i kontakt med luft. • Alla reagerar explosionsartat med vatten och förvaras därför i fotogen.

12. Alkaliska jordartsmetaller – Grupp 2 • Grundämnena i denna familj har atomer med två valenselektroner. • Alla är metaller. • Reagerar lätt med andra ämnen och finns därför inte som grundämnen i naturen. • De reagerar inte lika lätt med vatten som alkalimetallerna, men reagerar häftigt med syror och under vätgasutveckling.

13. Halogener – Grupp 17 • De har nästan fulla skal…saknar 1 e-för att få ädelgasstruktur. • De ingår ofta i salter och kallas därför också för halogener, ett grekiskt ord som betyder ”saltbildare”.

14. Ädelgaser – Grupp 18 • Har fått sitt namn av sin stora tröghet att reagera med andra ämnen. • Egenskapen beror på att ädelgasernas atomer har ett fullt yttersta skal som ger en mycket stabil struktur, en ädelgasstruktur. • Förekommer som ensamma atomer.

15. Joner • Ett annat sätt för atomer att få ett fullt skal är genom att få det yttersta skalet fullt. • Kan ske genom att: • Ge bort elektroner till ett annat ämne • Ta emot elektroner av ett annat ämne • Exempel grundämnet fluor: • Fluor med atomnummer 9, har 7 elektroner i yttersta skalet, tar gärna upp en extra så den får 8 elektroner…men när den gör det omvandlas den till en Fluoridjon. • När en jon slår ihop sig med en annan jon bildas en jonbindning och molekylen är en jonförening.

16. Kemisk bindning Jonbindning • När en jon slår ihop sig med en annan jon bildas en jonbindning och molekylen är en jonförening. • Starka elektriska krafter. • T.ex. i salter (NaCl) Kovalent bindning – elektronparbindning • Ämnena strävar efter ädelgasstruktur och delar därför elektronerna mellan varandra. • T.ex. vatten (H2O) Metallbindning • I en metallbit så har alla metallatomer släppt alla sina yttersta elektroner fria så de ”simmar i ett elektronhav”. Men inga elektroner tas upp av någon atom utan de hjälper till att hålla ihop metallbiten. Detta kallas för metallbindning. Fria elektroner Metalljoner

17. Exempel på kovalent bindning Grundämnet Väte (H) • Har bara en enda elektron, men i K-skalet finns ju plats för 2 elektroner. • Väteatomen slår ihop sig med en annan väteatom och delar på elektronerna = båda är nöjda. • Detta kallas för en elektronpar-bindning, eller kovalent bindning.

18. Metaller och icke-metaller Här nedan ser du de olika egenskaperna som finns hos metaller och icke-metaller.

19. Grundämnen

20. Fast, flytande eller gas Fast, flytande eller gas är olika faser som ämnen kan befinna sig i. Bästa exemplet är vatten som har alla dessa faser naturligt under ett år. • Fast fas: • Molekylerna ligger staplade i ett fast mönster och har inte så mycket rörelseenergi = lite fartränder. • Flytande fas: • När vi värmer vatten börjar de bindningar som finns mellan vattenmolekyler att brytas och vattenmolekylerna kan börja röra sig ganska fritt= lite mer fartränder. • Gasfas: • När vi värmer vatten så att det börjar koka innebär det att alla vattenmolekyler får så mycket fart att de kan åka iväg från ytan = MYCKET FARTRÄNDER.

21. Fast, flytande eller gas • Här ser du hur molekylerna är i förhållande till varandra. • Varje fas har olika möjlighet till rörelse hos molekylerna = olika mycket fartränder.

22. Värme är rörelse hos molekylerna • I vatten som kokar har vattenmolekylerna fått så mycket energi att de sticker iväg. • Vattenånga och andra gaser (ex koldioxid, kvävgas, syrgas) har ingen bestämd form eller volym utan breder ut sig tills de stoppas av något. • Jordens dragningskraft stoppar gaser från att lämna jorden.

23. Smältpunktoch kokpunkt • Smältpunkt/stelningspunkt sker för vatten vid 0 C • Kokpunkt/kondensationspunkt sker för vatten vid 100 C Kokning Smältning Stelning Kondensering

24. Molekyler • Atomer kan liknas vid legobitar = de kan byggas ihop till andra ämnen. • Grupper av atomer kallas molekyler. • En molekyl består av flera atomer som är starkt hopkopplade med varandra. • Det kan vara av samma ämne rakt igenom eller vara en blandning av olika grundämnen. Tex: • Vätgas (H2) • Syrgas (O2) • Metan (CH4) • Ozon (O3)

25. Kemiska föreningar • Atomer kan aldrig förstöras bara omvandlas från en molekyl till en annan. • En blandning av vätgas (H2) och syrgas(O2) kallas för knallgas. Om det antänds med en tändsticka blir det en explosion och massor av energi frigörs. Så här förändras molekylerna när knallgas exploderar. Väte- och syremolekylerna förvandlas till vattenmolekyler. Om du räknar atomerna så finns det lika många före som efter explosionen.

26. Separation av ämnen Finns lite olika metoder: • Destillation: • Separera vätskor från varandra med hjälp av deras kokpunkt. • Kromatografi: • Separera ämnen från varandra med hjälp av deras storlek och lösningsförmåga i vatten. • Dekantering: • Separering av ämnen från varandra med hjälp av tyngd. • Filtrering: • Separering av ämnen från varandra med hjälp av storlek på partiklar.

27. Destillation • Vätskeblandningen upphettas och när första vätskan når kokpunkten och övergår till gasfas åker den upp i röret och sedan kyls den av och kondenserar till rundkolven = 2 olika vätskor.

28. Kromatografi • Ex olika vattenlösliga färgpennor prickas in på ett papper som stoppas i en bägare. Vattnet löser upp färgerna och drar de uppåt på papperet och de olika färgmolekylerna separeras.

29. Dekantering • En lösning som består av lera och vatten låter man stå och sedan så häller man försiktigt över vattnet då leran sjunkit till botten.

30. Filtrering • Separerar ämnen från varandra genom att filtret låter små partiklar åka igenom medan stora partiklar stannar kvar. Glasstav Blandning av ämnen Filtrerpapper Rest från filtrering Tratt Filtrat

31. Kemimateriel Mätglas Bägare Pipett Provrörshållare Tratt Trefot med trådnät

32. Kemimateriel forts. Provrörsställ Provrör

33. Farosymboler Explosiva Oxiderande Gas under tryck Skadlig Hälsofarligt Miljöfarligt Frätande Giftigt Brandfarligt eller mycket brandfarligt