Syror och baser

1. Syror och baser

2. A. Skillnaden mellan atomer och jonersamt hur joner kan bildas Atom Man trodde att detta var kemins minsta byggsten, ordet atom betyder odelbar. Men nu vet man att atomen består av tre elementarpartiklar: protoner (positiva, p+), elektroner (negativa, e-) och neutroner (neutrala, n). I en atom finns alltid lika många p+ som e-, det gör att en atom alltid är neutral. Atomkärnan består av p+ och n. Kring atomkärnan kretsar e-i olika ”skal”.

3. A. Fortsättning Jon Alla atomer strävar efter ädelgasstruktur, dvs att ha fullt yttre skal. Om de inte har det kommer de antingen kasta bort eller ta upp elektroner för att uppfylla oktettregeln. Regeln innebär att atomen antingen kommer fylla upp sitt yttersta skal så att det innehåller 8 st e- eller så kastar den bort alla valense- beroende på vad som kräver mindre energi. Då atomen ändrar sitt antal elektroner så är den inte längre neutral och kan därför inte kallas atom längre, utan den kallas nu för jon. Joner har ofta andra egenskaper än atomerna. Elektronerna i atomens yttersta ”skal” kallas valenselektroner (valense-). Atomen kan varken kasta eller ta upp e- om inte det finns en annan atom som vill göra det motsatta…

4. A. Fortsättning Metaller bildar positiva joner Alla metaller har har 1-3 valense- och för dem krävs det mindre energi att kasta bort dessa e- än att ta upp fler e-. Eftersom den efter att ha kastat bort sina e- kommer ha ett underskott av e- i jämförelse med sina protoner så har atomen omvandlats till en positiv jon. Den blir olika mycket positiv beroende på hur många e- den kastar bort. Här ser du en järnjon, Fe2+, jämför den med järnatomen.  = elektron 14 st      26 p+     

5. A. Fortsättning Ickemetaller bildar negativa joner Alla ickemetaller har har 5-7 valense- och för dem krävs det mer energi att kasta bort dessa e- än att ta upp fler e-. Eftersom den efter att ha tagit upp fler e- kommer ha ett överskott av e- i jämförelse med sina protoner så har atomen omvandlats till en negativ jon. Den blir olika mycket negativ beroende på hur många e- den tar upp. Negativa joners namn avviker från atomens namn, man måste lära sig de negativa jonernas namn utantill och kan inte utgå från hur atomen heter på svenska. Här ser du hur en svavelatom, S, ser ut och sedan hur en sulfidjon, S2-, ser ut… jämför dem.           S S2-       16 p+ 16 p+                    

6. A. Fortsättning Namngivning av enkla joner (Enkla joner kallas de joner som endast består av ett grundämne.) Positiva joner börjar med vad atomen heter, men slutar alltid med ändelsen ”jon”. Jag skriver bara upp några enkla positiva joner eftersom alla andra kommer följa samma mönster. Fe2+ = Järnjon Mg2+ = Magnesiumjon Na+ = Natriumjon Au+ = Guldjon Negativa joners namn avviker från atomens namn, man måste lära sig de negativa jonernas namn utantill och kan inte utgå från hur atomen heter på svenska. Jag skriver upp några enkla negativa joner du bör känna till… O2- = Oxidjon S2- = Sulfidjon F- = Fluoridjon Cl- = Kloridjon Br- = Bromidjon I- = Jodidjon

7. B. Jonernas laddning och hur laddningen påverkar jonens möjlighet att binda sig till andra ämnen Dessa förkortningar bör ni känna till (då de ofta används efter kemiska beteckningar): l = flytande s = fast g = gas aq = i vattenlösning Joner binder sig till varandra på sådant sätt att den molekyl som bildas kommer bli neutral. Det innebär att t ex en envärt negativ jon binder sig till en envärt positiv jon. Men en tvåvärd negativ jon bilder sig till två stycken envärt positiva joner… Ex 1: H+(aq) + NO3-(aq) HNO3(aq) Ex 2: 2H+(aq) + SO42-(aq) H2SO4(aq) Ex 3: Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Mg(OH)2(aq) Det finns joner som består av flera atomer, de kallas för molekyljoner (eller sammansatta joner). I kemiska beteckningar måste man alltid använda parenteser för att visa att man har tagit fler av en molekyljon, se ex 3 ovan. .

8. C. Sambandet mellan syror och vätejoner Ett ämne som avger vätejoner kallas för syra. En syra i vattenlösning är alltid uppdelad i joner, där den ena jonen är vätejonen. Ex. H2SO4(aq)  2H+(aq) + SO42-(aq) Det är inte förrän ämnet ger ifrån sig vätejoner som det kallas för syra. Därför är inte saltsyra, HCl, i gasform en syra förrän man löst upp det i vatten. En stark syra har många frigjorda vätejoner i vattenlösningen. En svag syra har få frigjorda vätejoner i vattenlösningen.

9. D. Skillnaden mellan några vanliga svaga och starka syror Starka syror ”Sockerkorven”: H2SO4 är så hydroskopisk att den drar ur ”vattnet” eller beståndsdelarna till vatten, H20, ur sockret (C12H22O11). Kvar blir en rest av kol. Den lukt som uppstår är en blandning av ”bränt” socker och svaveloxider.

10. D. Fortsättning Svaga syror Nästan alla syror man träffar på i sin vardag är svaga syror. Ättiksyra och Citronsyra: Används vid matlagning och för konservering. Mjölksyra: Finns i alla mjölkprodukter, men det bildas även i kroppen vid ansträngning. För att förbränna socker och utvinna energi behöver muskelceller syrgas. Om det inte finns tillräckligt med syrgas kan muskelcellerna ändå utvinna lite energi genom att omvandla sockret till mjölksyra. Kolsyra: Finns i läsk, är egentligen koldioxid som pressats ner i vattnet under högt tryck… Fosforsyra: Finns i läsk, men används också vid tillverkning av gödsel, tvättmedel och bakpulver. Ingår också i DNA-molekylen.

11. D. Fortsättning Övrigt om starka och svaga syror Kungsvatten (aqua regia) = en blandning av koncentrerad salpetersyra och saltsyra. Blandningen har fått detta namn eftersom det är det enda som kan lösa upp guld och den metallen räknas som ”Metallernas konung”. Oädla metaller som t ex Mg, Fe, Zn, Pb mm reagerar med och blir upplösta av syror. Vid reaktion mellan en syra och en oädel metall bildas alltid vätgas som bubblar bort. Kvar kommer det finnas en lösning som består av positiva metalljoner och de negativa jonerna av syran. Ex: Saltsyra + Magnesium  Vätgas + Magnesiumjoner + Kloridjoner 2HCl (aq)+ Mg (s)  H2(g) + Mg2+ (aq) + 2Cl- (aq) 2H+(aq) + 2Cl- (aq) + Mg (s)  H2(g) + Mg2+ (aq) + 2Cl- (aq) För att testa om det är vätgas som bildats kan man genomföra ett knallgastest…

12. E. Sambandet mellan baser och hydroxidjoner Baser är motsatsen till syror. För att verkligen förstå vad en bas är måste man vara införstådd i att vatten är en förening mellan vätejoner och hydroxidjoner (egentligen oxoniumjoner och hydroxidjoner…) I vatten finns det lika många vätejoner som hydroxidjoner. H2O (l)  H+(aq) + OH-(aq) En ämne är en bas först då det finns fler hydroxidjoner än vätejoner i vattenlösningen. Därför är inte ammoniak, NH3, i gasform en bas förrän den är löst i vatten. Ex: NH3 (g) + H+ (aq) + OH- (aq)  NH4+ (aq) + 2OH- (aq) En stark bas har ett stort överskott av hydroxidjoner i vattenlösningen (i jämförelse med vätejoner). En svag bas har ett litet överskott av hydroxidjoner i vattenlösningen (i jämförelse med vätejoner).

13. F. Skillnaden mellan några vanliga svaga och starka baser Baser känns hala (och smakar bittert, men ni får inte smaka ). Det beror på att baser reagerar med hudfettet och det bildas tvål. Starka baser Natriumhydroxid, NaOH: Används som propplösare i hemmet under namnet kaustiksoda. Propplösaren reagerar med fettet i ”propparna” och omvandlar det till fett som sedan kan spolas bort. Används vid tillverkning av t ex tvål, pappersmassa (där den löser upp ligninet i ved) och rayonfibrer (viskos). Lignin är som ett klister som håller ihop cellulosafibrerna… Kaliumhydroxid, KOH: Största användningsområdet är vid tillverkning av såpa. Utöver det så används den bl a som fuktabsorberare vid tillverkning av pappersmassa och för att rena luften från koldioxid. Finns också i alkaliska batterier.

14. F. Fortsättning Svaga baser Ammoniak, NH3: En färglös gas med stickande lukt. Löst i vatten är det en mellanstark bas. Används vid transport av väte och för tillverkning av gödsel och salpetersyra. Kalciumhydroxid, Ca(OH)2: En lösning av denna bas kallas för kalkvatten, den används som ett reagens på koldioxid. I pulverform kallas den för ”släckt kalk” och används vid t ex tillverkning av socker. Ingår också i murbruk. När man bereder lutfisk använder man en blandning av denna bas och natriumkarbonat (också en bas). Natriumkarbonat, Na2CO3: Kallas soda och har länge använts för tvätt (finns i tvättmedel) då den är bra på att lösa upp många sorters smutsfläckar. Den viktigaste användningsområdet är vid glastillverkning. Används även för att filtrera bort svaveldioxiden ur rök från industrier.

15. G. pH-skalan och olika typer av indikatorer pH-värdet för en vätska bestäms av balansen mellan antalet vätejoner och hydroxidjoner. Bokstaven H i pH står för vätejoner (H+). pH-skalan ligger mellan 1-14. En skillnad från t ex pH 3 till pH 4 innebär att lösningen med pH 3 har 10 ggr fler vätejoner än lösningen med pH 4. Om en vätska innehåller fler vätejoner än hydroxidjoner är dess pH-värde lägre än 7. Vätskan är då sur, dvs en syra. Om en vätska innehåller lika många vätejoner och hydroxidjoner är dess pH-värde lika med 7. Vätskan är då neutral. Om en vätska innehåller färre vätejoner än hydroxidjoner är dess pH-värde högre än 7. Vätskan är då basisk, dvs en bas. I till exempel magsaft finns det fler vätejoner än hydroxidjoner, vilket ger ett surt pH. Om man blandar tvål med vatten innehåller tvållösningen färre vätejoner än hydroxidjoner, vilket ger ett basiskt pH. 

16. G. Fortsättning Ungefärligt pH-värde i några vätskor

17. G. Fortsättning • Indikatorer • En indikator används för att kontrollera om en vätska är sur, neutral eller basisk. • I naturen finns det indikatorer, t ex • Färgämnet i te ljusnar då det hamnar i en sur miljö. • Färgämnet i rödbetor blir smutsgult då det hamnar i en basisk miljö • I skolan använder vi kemiskt framtagna indikatorer, t ex • Lackmuspapper (innehåller ett färgämne som finns i vissa lavar) • Detta papper blir rosa då det doppas i en syra och blå då det doppas i en bas. • pH-papper, det finns olika varianter, men alla visar ett mer exakt pH genom att • växla färg enligt t ex bild nedan. • FFT (Fenolftalein), en färglös vätska. Ett par droppar av detta färgar en bas rosa. • BTB (Bromtymolblått), en blåaktig vätska. Ett par droppar av detta i en lösning kan • ge fyra olika färger. Stark syra = orange, syra = gul, neutral = grön och bas = blå.

18. H. Skillnaden mellan en molekyloch en sammansatt jon En molekyl är en förening av minst 2 st atomer (kan vara både lika och olika sorters atomer). Molekyler är neutrala, dvs de har ingen elektrisk laddning. Sammansatta joner kallas numera för molekyljoner. Det är molekyler som är elektriskt laddade. Molekyljonerna består av minst 2 olika sorters atomslag. Ett exempel är hydroxidjonen, OH–, som ingår i ämnen som kallas hydroxider. Ett annat exempel är, vätekarbonatjon, HCO3-.

19. I. Exempel på jonföreningar En jonförening är en förening mellan en positivt och en negativt laddad jon. Ex: Ammoniumnitrat, NH4NO3, är uppbyggt av den positiva ammoniumjonen, NH4+, och den negativa nitratjonen, NO3–. Tidigare användes (NH4NO3) i en variant av sprängämnet dynamit Salter, t ex koksalt, NaCl, och salmiak, NH4Cl , är också ex på jonföreningar.

20. K. Varför man bör vara så försiktig när man laborerar med syror och baser L. Varför fräter syror och baser • När man blandar en syra med vatten (eller annan lösning) så ska man alltid ha i syran sist! • SIV-regeln = Syra I Vatten • Syror och baser är frätande och därför bör man vara extra försiktig då man handskas med dem, inte bara för sin egen skull utan även för kamratens. Du kanske har kontroll över det du gör, men om du är ouppmärksam kan någon krocka med dig eller du krocka med någon annan så att den lösning du arbetar med skvätter upp på dig eller någon annan i närheten.

21. K och L. Fortsättning Vätejonerna vill ta elektroner, för att bilda vätgas. Det innebär att de kan förstöra, fräta, andra ämnen då de tar elektroner från andra – vilket kan ge skador på våra celler eller andra materiel. Det förklarar dess frätande egenskaper! Katie, 26, fick syra i ansiktet, klicka nedan för artikel: http://www.expressen.se/nyheter/1.1748943/katie-26-fick-fratande-syra-i-ansiktet