onsdag 29 oktober 2008
Laboration: Joner kan vandra
Vi började med att repetera vilka ämnen/saker som leder ström. Leder en metallsked ström? Ja, det gör den så klart. Leder en plastsked ström? Neeeej! och så vidare. Det var inte svårt. När vi började fundera på hur det är med vatten blev det lite knepigare, men vi redde ut det. Helt rent vatten, som bara består av vattenmolekyler, H2O, leder inte ström. Vattenmolekylen är oladdad och kan inte leda ström. Om det finns joner i vattnet, Na+, Cl-, H+ eller någon annan jon kan man skicka ström genom lösningen. Joner är laddade, + eller -, och kan leda ström.
Förberedelser
Till den här laborationen behöver man använda spänningskub, så vi började med att smyga in i fysiksalen för att hämta några kuber. Jag berättade lite om hur man använder spänningskuben. Man kan ställa in den på växel- eller likström. Vi pratade om att likström går åt samma håll hela tilden, från + till -. Växelström ändrar däremot rikting hela tiden. I vanliga kontakter hemma finns växelström. Hur ofta ändrar den riktning? 50 gånger per sekund ändrar den riktning, 50 Hz. Vi skulle använda likström, så vi ställde in kuben på det.
Eftersom vi skulle använda kaliumpermanganat satte vi på oss skyddsrockar och skyddsglasögon. Sedan kunde vi börja med laborationen.
Kaliumpermanganat, KMnO4, ser ut så här. Det är gnistrande svartlila saltkristaller, väldigt snygga. Tyvärr kommer de inte alls till sin rätt på den här bilden. De var väldigt svårfotograferade. Kaliumpermanganat är en jonförening, K+ och MnO4 -. Kaliumjonen K+ har laddningen +1 och Permanganatjonen, MnO4- har laddningen -1 tillsammans bildar de kaliumpermanganat, som är neutralt, oladdat.
Laboration
Vi klippte en cirka 1,5 cm bred remsa av filtrerpapper, dränkte in den i saltvatten och lade den på ett urglas. Sedan anslöt vi remsan till en spänningskub med hjälp av två krokodilklämmor och två sladdar . Vi kopplade i hop remsan med spänningskuben, slog på den och vred upp spänningen till 20 V. Sedan gick jag runt till alla grupperna och lade en liten hög med kaliumpermanganat mitt på filtrerpappret. Vi väntade i fem minuter och när tiden var ute såg det ut så här:
Det lila hade flyttat på sig.
Nu kan man fundera på:
Vad är lila i kaliumpermanganat? Hur motiverar du det?
Om man tittar noga på bilden ser man att det lila har flyttat sig mot pluspolen. Vilken del av kaliumpermanganatet kan tänkas göra det?
Permanganatjonen, Mno4-!
Varför det? Jo, för den är negativt laddad och dras då mot plus.
+ -> <- -
+ <- -> +
- <- -> -
Dras inget mot minuspolen? Jovisst, kaliumjonerna, K+, dras dit men det syns inte.
Efter undanplockning och disk skrev vi en liten labrapport.
.
måndag 27 oktober 2008
Ädelgasstruktur, valenselektroner och jonföreningars formler
Först repeterade vi vad vi lärt oss på sistone, till exempel att
- Atomnumret anger antalet protoner för ett grundämne.
Att alla ämnen i samma grupp i periodiska systemet har lika många valenselektroner. Valenselektron = elektron i yttersta skalet
- Ämnena i grupp 1, alkalimetallerna har 1 valenselektron. Den lämnar de gärna ifrån sig och bildar då positiva joner. (H+, Li+, Na+, K+ osv) När de lämnat i från sig sin valenselektron får de 8 elektroner i yttersta skalet = stabil ädelgasstruktur.
- Ämnena i grupp 2, alkaliska jordartsmetallerna har två valenselektroner. Dessa lämnar de gärna ifrån sig och bildar då positiva joner. (Be2+, Mg2+, Ca2+ osv) När de lämnat i från sig sina valenselektroner får de 8 elektroner i yttersta skalet = stabil ädelgasstruktur.
- Ämnena i i grupp 6, har 6 valenselektroner. De tar gärna upp två elektroner för att få åtta elektroner i yttersta skalet = stabil ädelgasstruktur.
- Ämnena i grupp 7, halogenerna, har 7 valenselektroner. De tar gärna upp en elektron för att få åtta elektroner i yttersta skalet = stabil ädelgasstruktur.
- Ämnena i grupp 8, ädelgaserna, har 8 valenselektroner. De har en stabil ädelgasstruktur.
Sammanfattningsvis kan man säga att när atomer deltar i kemiska reaktioner, strävar de efter att bli så stabila som möjligt. Det gör de genom att antingen avge eller ta upp så många elektroner som krävs för att de ska få ädelgasstruktur.
Metaller och väte bildar positiva joner. Det beror på att de har få valenselektroner och då är det lättaste sättet att uppnå ädelgasstruktur att avge dem. Då bilas positiva joner. Icke-metallerna har däremot många valenselektroner, för dem är det lättast att ta upp elektroner och på så sätt uppnå ädelgasstruktur. Då bildas negativa joner.
Vi funderade på detta en liten stund:
Hmm, lite klurigt. Få se nu, O2-, oxidjon . Syre, O, har atomnummer 8. Det betyder att syreatomer har 8 protoner och därmed även 8 elektroner (atomer är alltid oladdade). Okej, men nu har vi en jon, O2-. Det är en syreatom som har tagit upp två elektroner, så totalt har vi 10 elektroner.
Nästa jon är Na+, natriumjon. Om vi tittar i periodiska systemet ser vi att en natriumatom har 11 protoner och därmed även 11 elektroner. Här har vi dock en natriumjon med laddningen +1. Det betyder att en natriumatom har avgett en elektron och bildat en jon, Na+. Det finns alltså bara 10 elektroner kvar.
Nu har vi kloridjon, Cl-. Kloratomer har 17 elektroner, men detta är en klorjon med laddningen 1- så den har en extra elektron. Totalt 18 elektroner.
Aluminiumjon, Al 3+. Aluminiumatomer har 13 elektroner. här har vi en aluminiumjon med laddningen 3+. Det betyder att det saknas tre elektroner. Totalt 10 elektroner.
Vi gick igenom allt detta mycket noggrant på lektionen.
Det var betydligt lättare att avgöra hur många valenselektroner olika atomer hade. Kalium, K, har en valenselektron eftersom kalium hör till grupp 1 i periodiska systemet. Litium, Li, har också 1 valenselektron eftersom även litium tillhör grupp 1. Brom, Br, har 7 valenselektroner eftersom den hör till grupp 7. Kväve, N hör till grupp 5 och har således 5 valenselektroner.
Nu fick ni träna på egen hand, vänsterspalten på detta papper pysslade ni med en stund.
För dem som blev snabbt klara fanns mer att arbeta med:
och
Det roligaste hade jag sparat till sist:
Jonföreningars formler
En jonförenings formel ska vara elektriskt neutral. Den ska innehålla det minsta antalet positiva och negativa joner som gör den neutral.
Den positiva jonen skrivs alltid först och den negativa sist.
Först har vi en kaliumjon och en kloridjon. Om de får reagera med varandra bildas jonföreningen KCl, kaliumklorid. Det orsakade inget större huvudbry eftersom en jon var negativ -1 och en jon var positiv, +1 och tillsammans blir det ju noll, neutralt.
Vi tittar på nästa ruta. här har vi en zinkjon Zn2+ och en kloridjon, Cl-. +2 och -1 blir inte noll. Hmm, vi behöver en extra negativ laddning för att det ska bli noll. Jaman då gör vi så, vi tar två negativa kloridjoner och en zinkjon med laddningen +2. då blir det noll. Så här skriver man det:
ZnCl2.
Lite längre ned i tabellen hittar vi aluminiumjonen Al3+ när den bildar en jonförening med klor blir det så här: Al3+ och Cl-, Cl-, Cl-. Det krävs 3 kloridjoner för att det ska bli neutralt. Det skrivs så här: AlCl3
Vi tar en titt på hydroxidjonen OH-. Det är en sammansatt jon. Den får man se om ett paket.
Formeln för K+ och OH- blir KOH. Inga problem.
Zn2+ och OH- då? Ja här har vi en negativ laddning för lite. Vi behöver ytterligare en OH-. Då skriver man det hela så här: Zn(OH)2 Varifrån kom parentesen? Jo det betyder att man tar två hydroxidjoner OH-. Om man skriver ZnOH2 betyder det att man tar H+ H, två väte. Tvåan hör då bara till vätet, H. När man skriver (OH)2 betyder det (OH) + (OH) att man tar två av hela paketet.
Vi lär väl ta något exempel från kolumnen med sulfatjonen SO42- också. Även SO42- är en sammansatt jon. Se den som ett paket med laddningen -2.
K+ + SO42- blir då K2SO4. Eftersom sulfatjonen har laddningen -2 behövde vi ta två K+.
Men hur blir det här då?
Al3+ och SO42-
Vi har Al3+ och SO42-
Vi behöver fler negativa laddningar.
Al3+ och SO42-
SO42-
Nu har vi 3+ och 4-. Vi behöver fler positiva laddningar.
Al3+ och SO42-
Al3+ SO42-
Nu har vi 6 positiva laddningar och 4 negativa laddningar. Vi behöver fler negativa laddningar.
Al3+ och SO42-
Al3+ SO42-
SO42-
Nu räknar vi ihop igen. 6 positiva laddningar och 6 negativa laddningar. Bra, det blir noll.
Al2(SO4)3
Om man vill lösa det hela lite snyggare kan man fundera ut minsta gemensamma nämnare, precis som när man räknar med bråk.
lördag 25 oktober 2008
fredag 24 oktober 2008
Halogenerna
Grupp 7 - Halogenerna
I den här gruppen har alla ämnen 7 elektroner i yttersta skalet. De tar gärna upp en elektron för att uppnå ädelgasstruktur, det vill säga 8 elektroner i yttersta skalet.
Halogenerna är väldigt reaktiva. De reagerar gärna med metaller och då bildas salt. Ordet halogen betyder just saltbildare.
Flour F, klor Cl, brom Br och jod I är de mest kända ämnena i halogengruppen.
Filmen här nedanför visar när metallen natrium reagerar med klorgas och vanligt koksalt bildas.
Natrium reagerar med klor
2Na + Cl2 + -> 2NaCl
Vid reaktionen flyttas en elektron från natriumatomen till kloratomen. Natriumatomen blir då en natriumjon Na+ och kloratomen blir en kloridjon Cl-. Två joner med stabil ädelgasstruktur har bildats. De har olika laddning och binds hårt till varandra. Vi har fått NaCl, vanligt koksalt.
Koksalt, NaCl är en jonförening. Den innehåller mindre energi än natrium och klor.
När du tittar på filmen är det bra att veta att sodium = natrium
Det är lättare att först filmen om man kan läsa textremsan samtidigt. Klicka på knappen längst ned i högra hörnet på filmfönstret så kommer textremsan fram.
torsdag 23 oktober 2008
Alkalimetaller
Grupp 1 - Alkalimetallerna
I den här gruppen har alla ämnen en elektron i yttersta skalet. Den kastar de gärna bort så fort de få en chans.
Överst i gruppen hittar vi väte, H. Väte är, som bekant ingen metall, men den har en elektron i yttersta skalet så väte platsar här ändå.
Om du inte redan tittat på filmen här nedanför - gör det nu.
Alkalimetallerna hittar vi under väte i periodiska systemet. De är mjuka metaller som man kan skära med kniv. De reagerar gärna med luftens syre och måste därför förvaras i fotogen. Litium, natrium och kalium har lägre densitet än vatten, så de flyter.
Lägger man en bit litium i vatten reagerar den med vattnet under gasutveckling. Om man tänder på gasen hör man ett "poff" och då förstår man direkt att det är vätgas. Med några droppar BTB kan man visa att lösningen blivit basisk efter reaktionen. Det betyder att det finns hydroxidjoner, OH-.
Gör man samma experiment med natrium får man samma resultat, fast reaktionen blir häftigare. Reaktionen med kalium blir ännu häftigare.
Varför blir reaktionern med natrium häfigare än reaktionen med litium? Varför blir reaktionen ännu häftigare med kalium? Fundera lite på det. Jag återkommer.
Vi kan ju ta och skriva en reaktionsformel för litiums reaktion med vatten:
Li + H2O -> Li+ + H2 + OH-
litium + vatten ->litiumjon + vätgas + hydroxidjon
(Det är väldigt irriterande att reaktionsformlerna blir så fula eftersom jag inte kan sänka ned och höja upp siffror och tecken här på bloggen. Men ni vet hur det ska se ut, eller hur?)
De andra alkalimetallerna reagerar på motsvarande sätt;
Na + H2O -> Na+ + H2 + OH-
K + H2O -> K+ + H2 + OH-
onsdag 22 oktober 2008
Lärorika och kluriga tester
Läs det här som har jag kopierat från testernas hemsida:
Detta är ett interaktivt frågeprogram i allmän kemi som testar förståelsen av vissa utvalda begrepp. Det kan användas av gymnasister eller första årets studenter som ett diagnostiskt test. Uppgifterna är ett urval från centrala prov i kemi för gymnasieskolan vilka gavs under åren 1969-1995. De har klassificerats och svårighetsgraderats samt anpassats med HTML- och Javascript för att passa detta media. Motiveringar har lagts till.
Atomen 15 frågor på atommassa, atomnummer, atomradie, elektroner, elektronskal, färg, grundämne, isotop, jon, kemiska egenskaper, kärnladdning, masstal, neutroner, nukleoner, protoner, och valenselektroner.
De här frågorna ingår inte i vår kurs:
1995nt -01
1978nt-11
1986nt-01
1983nt-04a
Periodiska systemet 8 frågor (vilka bäst löses med tillgång till det periodiska systemet) på atomnummer, elektroner, joniseringsenergi, masstal, neutroner, nukleoner, protoner och ämnenas gruppering.
.
söndag 19 oktober 2008
Atomer och joner Laboration: Jämför reaktionerna
Atomer
Atomer är alltid oladdade. Exempel: En atom med nitton protoner i kärnan har alltid nitton elektroner. (Vilken atom har nitton protoner i kärnan? Fundera lite eller titta i periodiska systemet. Ja, det stämmer, det är kalium.) 19+ och 19- tar ut varandra, det blir 0.
Joner
Joner är positivt eller negativt laddade.
Positiva joner
Exempel:
- En väteatom, H, består av en proton och en elektron. Om elektronen ger sig av blir protonen ensam kvar. En vätejon har bildats. Den betecknas H+. (plustecknet ska sitta lite högre upp men jag kan inte ordna det här på bloggen.)
- En magnesiumatom, Mg, har tolv protoner i kärnan och tolv elektroner som kretsar runt den. När tillfälle ges avger magnesium två elektroner och en magnesiumjon bildas. Men hur ska vi beteckna den då? Eftersom magnesiumatomen har blivit av med två negativa laddningar har vi 10- och 12+ nu. Det betyder att vi har ett överskott på två positiva laddningar, alltså skriver vi Mg2+ (tvåan och plustecknet skasitta högre upp egentligen)
Negativa joner
Exempel:
- En kloratom, Cl, kan ta upp en elektron. Då får vi en kloridjon, Cl- (minustecknet ska sitta högre upp). Från början var kloratomen neutral, 17+ och 17-, men när en negativ laddning tillkom blev de negativa laddningarna en fler än de positiva och kloridjonen Cl- bildades.
- En syreatom kan ta upp två elektroner. Då blir den en oxidjon, 02-(behöver jag tillägga att tvåan och minustecknet ska sitta högre upp?)
Laboration: Jämför reaktionerna
MIX 3 sidan 43, längst ned.
Magnesium och kalcium tillhör samma grundämnesfamilj i det periodiska systemet. I det här exemplet ska vi jämföra deras reaktion med vatten.
Först måste man sätta på sig skyddsrock och skyddsglasögon. Sedan kan man hämta kemikalier och matriel.
Skyddsglasögon
Ta fram:
* Två provrör
* Provrörsställ
* Vatten
* Tång
* Magnesiumbit
* Kalciumbitar Ta inte i kalcium med händerna. Använd tång.
* BTB BTB är en indikator som visar pH-värde. Om BTB är grönt betyder det att lösningen är neutral, pH 7, om BTB är blått betyder det att lösningen är Basisk pH > 7 och om BTB är gult är lösningen sur pH<7 Vi hällde i vatten till en centimeters höjd i provrören. Därefter tillsatte vi i ett par droppar BTB. I det ena provröret lade vi ned magnesiumbiten och i det andra lade vi ned kalciumbitarna. Efter en liten stund började det att fräsa och bubbla i provröret med kalcium. Lösningen fick blå färg.
Kalcium reagerar med vatten
Provröret blev varmt och kalciumet löstes upp. I röret med magnesiumbiten hände ingenting förutom att lösningen fick blå färg. Därför stoppade vi ned det i ett varmt vattenbad.
Magnesuim och vatten i ett provrör i varmvattenbad.
Medan vi väntade på att något skulle hända med magnesiumet gick vi bort till dragskåpet. Där hade jag lite kalcium och vatten i ett provrör som vi tittade närmare på. Vilken gas är det som bubblar upp? Hmm.. Olika förslag fördes fram. Om vi skulle försöka att tända på gasen? Får vi någon ledtråd då? Tja, kanske det. Jag höll tummen för provrörets mynning för att samla upp lite gas, sedan tände jag på gasen med en tändsticka. Poff! lät det när gasen antändes. Jaha, det var vätegas som bubblade upp. Bra, då vet vi det. Det är alltid kul med vätgas, så jag tände på den några gånger till.
Vi gick tillbaka till magnesiumet, men inget hade hänt. Vattenbadet var för kallt. Det gjorde inget, jag kan göra om det nästa vecka eller så.
Efter diskning och undanplockning var det dags att skriva en labbrapport. Jag skriver inte hela här eftersom det skulle bli tjatigt. Jag har ju redan förklarat hur experimentet gick till här ovanför men reaktionsformeln och förklaringen till vad som hände i provröret med kalciumet kommer här:
Reaktionsformel:
Ca + H2O -----> H2 + Ca2+ + OH-
valcium + vatten -----> vätgas + kalciumjon + hydroxidjon
Kalcium reagerar med vatten under vätgasutveckling. Kalcium avger två elektroner och kalciumjoner bildas. Hur vet vi att hydroxidjoner bildas? Jo, BTB blev blått. Det betyder att lösningen är basisk och i basiska lösningar finns OH-.
Om man är på hugget och vill balansera reaktionsformeln blir det så här:
Ca + 2H2O -----> H2 + Ca2+ + 2OH-
Antalet atomer av de varje sort är lika på vänster och höger sida om pilen. Ingenting har försvunnit.
Vi återkommer till det här experimentet.
fredag 17 oktober 2008
Mendelejev och elektronskal
Mendelejev - periodiska systemets konstruktör
Dimitrij Mendelejev växte upp med sin ensamstående mamma i Sibirien, Ryssland i mitten av 1800-talet.. Hans mamma, som drev en tvålfabrik, såg till att sonen fick studera kemi. Det innebar många och långa tågresor för Dimitrij. På tåget lade Dimitrij ofta patiens för att få tiden att gå. Kemistudierna flöt på bra och Dimitrij var nöjd med livet. Han fick möjlighet att delta i en stor kemikonferens i Tyskland där många nyupptäckta grundämnen presenterades. Efter konferensen fick han en snilleblixt- han kom på att han skulle skriva ned alla kända grundämnen på små lappar som han sedan kunde lägga ut på ett bord, gruppera och flytta runt som han ville. Nästan som patiens. Dimitrij förstod att han kunde sortera ämnena efter deras egenskaper, och efter hand växte det periodiska systemet fram. Här och där fanns hål i Dimitrijs periodiska system. Dimitrij kunde förutsäga vikt och vilken sorts ämnen som fattades. Han behövde inte vänta länge förrän kemister började rapportera att de hittat ämnena som skulle fylla tomrummen.
Atomnummer, masstal och elektroner
Hur var det nu igen? Jo, atomnumret talar om hur många protoner det finns i ett grundämne. Om atomnumret är 17 kan man leta reda på nummer 17 i periodiska systemet och då kommer man att se att det är klor, Cl som har atomnummer 17.
Masstalet då? Antalet protoner + antalet neutroner är masstalet.
Eftersom en atom är oladdad finns det alltid lika många elektroner(-) som protoner(+). Klor har alltå 17 elektroner.
Övningsblad för att befästa kunskaperna:
Tyvärr går det inte att läsa frågorna från det här fotot. Men här är några exempel:
- Ett grundämnes atomer har 8 protoner. Vilket är grundämnet?
- En atom med 61 neutroner har masstalet 108. Vilket är grundämnet?
- Vilket masstal har en kolatom med 8 neutroner?
- Vilket masstal har den vanligaste kväveisotopen? Den har lika många protoner som neutroner.
- Hur betecknas en aluminiumatom som har 14 neutroner?
De som var snaba fick sedan hugga in på detta roliga blad:
För att kunna göra klart hela bladet behövdes lite nya kunskaper om elektronskal. Jag gick igenom det på tavlan.
Elektronskal
Elektronerna i atomerna är ordnade i skal. Det innersta skalet rymmer bara två elektroner, det kallas K-skalet. Nästa skal rymmer 8 elektroner och kallas L-skalet. Nu är det inte svårt att lista ut att nästa skal heter M-salet. Det rymmer 18 elektroner.
Väte, H, har atomnummer 1 och därmed 1 proton i kärnan. Det betyder även att väte har en elektron. Den finns i K-skalet.
Helium, He, har atomnummer 2 och därmed två protoner i kärnan. Helium har två elektroner som får plats i K-skalet.
Litium, Li, har atomnummer 3, alltså 3 protoner och 3 elektroner. Två av elektronerna finns i K-skalet, den tredje får inte plats där. Den finns i L-skalet.
Natrium, Na, har atomnummer 11, alltså 11 protoner och 11 elektroner. Elektronerna fördelar sig så här; två i K-skalet, åtta i L-skalet och en i M-skalet. Titta på bilden här nedanför.
Elektronkonfiguration för natrium 2,8,1
Som du ser är det är inte så svårt. Man fyller bara på skalen innifrån och ut.
Ännu mer träning
Vi blev inte helt klara med dessa övningar.
onsdag 15 oktober 2008
Atomen och periodiska systemet
Övningsblad Grundämnenas kemiska beteckningar
Nya kemiboken
måndag 6 oktober 2008
Resultat på fysikprovet
onsdag 1 oktober 2008
Kemi efter prao
Ha en fortsatt trevlig prao!