Atomer och joner Laboration: Jämför reaktionerna

Innan vi kunde sätta igång med veckans laboration behövde jag berätta lite mer om atomer och joner. Jag skrev på tavlan och eleverna antecknade.

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?)

Ja, nu vet vi vad joner är. Dags för laborationen.

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.