KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

Transkript

1 KEMI 1 MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

2 Pia Björkenheim Kontakt: WILMA

3 Vad är KEMI? Ordet kemi kommer från grekiskans chemeia =blandning Allt som finns omkring oss och som påverkar oss handlar om KEMI.

4 FYSIK BIOLOGI KEMI MEDICIN TEKNIK

5

6

7 KEMI EN STOR VETENSKAP => NYA UPPTÄCKTER OCH RÖN! Kemins historia!

8 Uppgift med smarttelefonen Vilken känd finländsk kemist har fått Nobelspriset i kemi? Vem? När? För vad?

9 Vem? Vetenskapsmannen, Arttui Ilmari Virtanen, A.I Virtanen När? År 1945 För vad? För en metod att konservera djurfoder, den sk. AIVmetoden (saltsyra och svavelsyra tillsätts i höet).

10 Vad handlar kursen om?

11 Organisk kemi Kolföreningarnas kemi Livets kemi

12 Hur kommer vi att jobba?

13 Learning by teaching Traditionella lektioner Grupparbeten (inte alla) => din timaktivitet

14 Bedömning Timaktivitet + Tent (måste bli godkänd)

15 Learning by teaching 7 lektioner hålls av er! Hur ser en dröm-lektion ut?! Pia ger er innehållet, men metoderna får ni välja själva!!

16 INTERNET smarttelefoner Ipad? GRUPPARBETEN BILDER

17 TIDTABELL

18 VÄRLDSALLTET= Energi + materia / ämnen

19 Materia Ämne - luft, kranvatten, destillerat vatten, blod, syre Rent ämne -syre, dest. vatten Blandning -kranvatten, luft, blod Grundämne -syre, O Kemisk förening -destillerat vatten H₂O Homogen blandning - kranvatten, luft Heterogen blandning -blod

20 Ett ämne har alltid en massa och en bestämd volym. I naturen förekommer ämnen sällan som rena ämnen dvs rena grundämnen eller kemiska föreningar. Rena ämnen: Grundämnen: består av endast en sorts atomer d v s( atomer som har samma antal protoner i kärnan) t ex syre (O), väte (H), kol (C). Kemiska föreningar: består av endast en sorts molekyler ( byggstenar ), t ex H₂O. Blandningar: Homogen blandning: innehåller två eller flera ämnen vars atomer eller molekyler blandas med varandra/löser sig i varandra. Ser alltigenom likadan ut och kallas ofta för lösning. Heterogen blandning: innehåller två eller flera ämnen som inte löser sig i varandra utan fasgränserna kan urskiljas. 1. Läs s och Gör övningsuppg. 2. Experiment 2.

21 Rent ämne eller en blandning?

22 Laboration 1. Rubrik: OSYNLIG GAS Jobba 2-3 elever tillsammans. Följ stegen i arbetsbeskrivningen. Ställ upp en HYPOTES. Iakttag och analysera. Tolka = förklara varför.

23 Aggregationstillstånd Fas: is vatten ånga FAST VÄTSKA GAS

24 FAST, (s=solid) I den fasta fasen hålls atomerna eller molekylerna tätt packade av en intermoleylär kraft. Det utmärkande med det fasta ämnet är att det har både volym och form. Varje molekyl har sin bestämda plats. Därför är ämnen i fast form hårda (går inte lätt att trycka ihop). Exempel på materia som normalt sett är i fast fas är sten och plast.

25 VÄTSKA,(l=liquid) Ett ämne i vätskefas håller däremot inte ihop lika bra. Partiklarna rör sig lite huller om buller och ämnets form bestäms i stort sett bara av vilken behållare som används. Men det finns ändå vissa krafter mellan varje enhet i ämnet, som förhindrar att partiklarna flyger i väg helt och hållet.

26 GAS, g I ämnen som är i gasfas håller partiklarna knappt ihop alls. Varje enhet är fri att flyga omkring. Gaser kan lätt pressas ihop (komprimera) pga det stora avståndet mellan partiklarna.

27 FAST FAST energi tillförs energi frigörs VÄTSKA VÄTSKA energi tillförs energi frigörs GAS GAS s. 58/19

28 Fasövergångar

29 Avdunstning Sker under ämnets kokpunkt Energin är ojämnt fördelad i ämnet, en del partiklar har högre rörelseenergi än andra => hoppar iväg, dvs avdunstar. Partiklarna som blir kvar får lägre total energi => avdunstning fungerar som avkylning

30 Atomer Materia är uppbyggt av atomer. Atomerna ger ämnet dess egenskaper. Vi använder oss av olika modeller för att beskriva atomens uppbyggnad. Ex: Litium-atom:

31 Kärnan: PROTONER, positivt laddade, p+ NEUTRONER, saknar laddning, n Elektronmoln: ELEKTRONER, negativt laddade, e

32 Ordningstal, Z = protontal = antal protoner Antal protoner = antal elektroner Ett grundämne består av atomer med samma ordningstal, Z. Masstal, A = nukleoner = antal protoner + neutroner

33 Varje grundämne har en egen symbol, se s 163 i MAOL Atomens kärna betecknas vanligen på följande sätt: X = grundämnets symbol, A = masstal, Z = ordningstal => Ex. Helium:

34 Atomer med samma antal protoner, men med olika antal neutroner i kärnan kallas ISOTOPER. Isotoper har: olika masstal, A samma ordningstal, Z samma antal elektroner, e LIKADANA KEMISKA EGENSKAPER Ex. Kolets isotoper:

35 Elektronnivåer Elektronerna bildar ett elektronmoln, och föredrar ett visst avstånd från kärnan => elektronskal = elektronnivåer. Elektronerna försöker uppnå ett så litet energiinnehåll som möjligt. Elektronens energi blir större då avståndet till kärnan blir längre. => elektronerna söker sig så nära kärnan som möjligt Energinivåerna betecknas, n= 1, 2, 3... eller K, L, M...

36 OKTETTREGELN De elektroner som befinner sig på den högsta energinivån ( längst ut ) kallas för ytterelektroner = valenselektroner Ett valensskal fylls aldrig med mer än 8 elektroner => OKTETTREGELN Atomer strävar efter oktettstruktur för att den är stabil och energifattig. => Valenselektronerna bestämmer atomens kemiska egenskaper

37 Periodiska systemet Ett system där grundämnena har ordnats efter stigande ordningstal i grupper så att ämnen med likartade kemiska egenskaper är i samma grupp.

38 Lodräta kolumnerna kallas GRUPPER. Indelas i huvudgrupper (1-2, 13-18) och sidogrupper (3-12) Gruppens nummer (entalssiffran) ange antalet valenselektroner => grundämnena i en grupp har likartade kemiska egenskaper Huvudgrupper: 1. Alkalimetaller 2. Jordalkalimetaller 13. Borgruppen 14. Kolgruppen 15. Kvävegruppen 16. Syregruppen 17. Halogener 18. Ädelgaser

39 1. Alkalimetaller, 1 valenselektron Lätta, mjuka metaller, som lätt reagerar med omgivningen och avger gärna sin enda valenselektron. Ex Litium, natrium, kalium. 17. Halogener, 7 valenselektroner Tar mycket gärna upp en elektron för att få ädelgasstruktur. Bildar lätt salter. Håller ihop två och två med atomer av samma atomslag. Ex Fluor, klor, brom, jod. 18. Ädelgaser, 8 valenselektroner (2 i heliums fall) Reagerar inte så lätt med andra ämnen. Ex Helium, neon, argon.

40 Vågräta raderna kallas PERIODER Periodens nummer visar på hur många energinivåer ett grundämne har elektroner. (Period 6 och 7 är lite annorlunda. I dessa perioder finns så många atomslag som ska in under grupp 3 att dessa har fått placeras på två separata rader nedanför. Den första av dessa rader kallas lantanoiderna medan den undre raden kallas aktinoiderna.)

41 METALLER (inkluderar sidogrupperna) HALVMETALLER ICKE-METALLER

42 BINDNINGAR Svaga bindningar Mellan molekyler och joner. Kräver lite energi för att brytas.

43 Starka Bindningar Starka bindningar mellan atomer (=> grundämnen bildar föreningar). Kräver mycket energi för att brytas. Jonbindningar Kovalenta bindningar Metallbindningar

44 Varför vill atomer binda sig med varandra?

45 Vill få oktett-struktur

46 Vill få oktett-struktur

47 Strävan efter att få oktettstruktur sker genom att: 1) avge/ta emot elektroner 2) bilda gemensamma elektronpar Grundämnets position i det periodiska systemet samt elektronegativitetsvärde förklarar grundämnets sätt att få oktett.

48 Elektronegativitet: ett mått på förmågan hos en atom att dra till sig elektroner i en bindning.

49 Jonbindning Mellan metaller och icke-metaller Metaller och icke-metaller har stor skillnad i elektronegativitetsvärden. Varför?

50 Huvudgruppernas metaller har 1-3 valenselektroner => ger gärna bort dem => positiv jon = katjon Ickemetallerna tar gärna emot elektroner => negativ jon = anjon En stark elektrisk dragningskraft binder jonerna till varandra => JONFÖRENING

51 Koksalt = Natriumklorid, NaCl 1. Vilket av grundämnena är en metall/icke-metall 2. Ta reda på antalet valenselektroner

52

53 Ex: Ange den kemiska formeln för den jonförening som består av följande grundämnen. a) Na, F b) Ca, Cl c) Al, O

54 Kovalent bindning Finns i molekylföreningar Bildas mellan ickemetall + ickemetall Grundämnena delar på sina opariga ytterelektroner => bindningselektronpar Stark bindning, stabil struktur

55 Grundämnesmolekyler Klor, Cl 2 Rent klor förekommer som klorgas med formeln Cl 2. Klorgas är en gulgrön gas med en mycket stark lukt och reagerar direkt med de flesta ämnen. Gasen är giftig.

56 Syre, O 2 På jorden är den vanligaste formen av syre O 2, syrgas flytande syre ->

57 Kväve, N 2 Flytande kväve ->

58 Hur bildas en molekyl(förening) för? a) Vatten b) Koldioxid c) Ammoniak

59 ORGANISK KEMI = KOL-föreningarnas kemi = LIVETS kemi

60 mycket vanlig i naturen KOLET har god förmåga att bilda enkel-, dubbel- och trippelbindningar bildar långa kedjor

61 DIAMANT GRAFIT - FULLEREN

62 KOLVÄTEN De enklaste organiska föreningarna består av kol, C och väte, H

63 GRUNDKOLVÄTEN = ALKANER

64 Mättade och Omättad kolväten Mättade kolväten = Alkaner Omättade kolväten = Alkener och Alkyner Alkener har åtminstone en dubbelbindning. Alkyner har åtminstone en trippelbindning. OBS! dubbel-/trippelbindningen mellan kol-kol!!

65 KOLKEDJANS STRUKTUR DELAR ALLA KOLFÖRENINGAR I TRE KLASSER:

66 1. Kolväten med kedjeformad kolkedja (oförgrenad eller förgrenad)

67 2. Cykliska kolväten ex: Cyklopentan

68 3. Aromatiska kolväten ex. Bensen

69 Isomerer molekyler som har samma molekylformel, men olika strukturformel och egenskaper Pentyn vs. Cyklopenten

70 SIDOGRUPPER då ett väte på stamkolkedjan ersätts med någonting annat. om vi ersätter en väteatom med en kolkedja, lägger man yl efter prefixet. Ex; metyl, etyl... Metylpropan (= isobutan)

71 Namngivning av kolföreningar: Sidogrupper --- grundkolväte --- kolvätets ändelse 2,3-dimetyl-2-penten 2,3 anger positioner dimetyl = 2 x metyl

72 Funktionella grupper En funktionell grupp är den aktiva grupp i en kolförening som reagerar mycket lätt och därmed bestämmer föreningens egenskaper.

73 Alla föreningar som hör till samma klass har samma funktionella grupp:

74 Kolvätekedjan som är bunden till en funktionell grupp betecknas ofta med R. R OH

75 Funktionella grupper med syre: Alkohol R-OH s 63 Eter R-O-R Aldehyd R-CHO Keton R1-(C=O)-R2 Karboxylsyra R-COOH Estrar R-CO-O-R Funktionella grp med kväve: Amin R-NH2 Amid R-CO-NH-R(H)