KEMIBOKEN B. 100 p. med laborationer. och arbetsövningar HANS BORÉN MONIKA LARSSON TOR LIF SIGVARD LILLIEBORG BIRGITTA LINDH LIBER

Transkript

1 KEMIBOKEN B 100 p med laborationer och arbetsövningar HANS BORÉN MONIKA LARSSON TOR LIF SIGVARD LILLIEBORG BIRGITTA LINDH LIBER

2 Bildförteckning Lars Tunbjörk/Tiofoto 1 Eddie Granlund/Naturbild 16 Arne Björklund 21 A Gunnar Lundkvist, Flugan Grafisk form 22 Perstorp AB 26 J Forsberg/Naturfotograferna 35 Monika Larsson 37 Christer Hallgren/ Bildbyrån Göteborg 38 ö Erwin Bennedich 38 n Monika Larsson 48 Boliden Mineral 49 Pressens bild 59 Kenneth Bengtsson/Naturbild 69 Tord Nilsson 73 Tero Niemi/Naturbild 76 Rolf Nyström/Naturbild 81 Jean-Loup Charmet /Science Photo Library 86 Erwin Bennedich 88 Bengt Olof Olsson/Bildhuset 102 Astra Zeneca 106 Hans Borén 111 Peter Rosén/Norrlandia 112 Monika Larsson 114 Erwin Bennedich 115 ö Bertil Ericson/Pressens Bild 115 n Hans Borén 117 Hans Borén 121 Hans Borén 125 Bertil Ericson/Pressens Bild 133 Bernt Claesson/Pressens Bild 138 Hans Borén 142 Hans Borén 143 Monika Larsson 146 Science Photo Library/IBL, vänster 147 Jonas Frisén, KI, mitten, 147 Science Photo Library, höger 147 Ingvar Andersson/Pressens Bild 151 Erwin Bennedich 153 Erwin Bennedich 156 Joe McDonald/Naturbild 157 Erwin Bennedich 159 Erich Lessing/Magnum/IBL 168 Jörgen Wiklund/N 172 Dave Burges/gamma/IBL 177 Björn Tilly/Pressens Bild 179 Norenlind Nils-Johan/Tiofoto 191 Jack Mikrut/Pressens Bild 199 Barrington Brown /Science Photo Library 202 Jean-Loup Charmet /Science Photo Library 203 h Kenneth Bengtsson/Naturbild 211 Mikael Lundgren/Norrlandia 213 Kermani/Liaison/Gamma/IBL 216 Ingmar Holmåsen/N 217 ö Jörgen Bäckström 217 n Isaksson/Kemikontoret 218 ö Jorma Valkonen/IBL 218 n Stewart Fergusson/camera press/ibl 219 Erwin Bennedich 221 ISBN Hans Borén, Monika Larsson, Tor Lif, Sigvard Lillieborg, Birgitta Lindh och Liber AB Redaktör: Görel Ericsson Form och layout: A Gunnar Lundkvist/Flugan Grafisk Form Bildredaktör: Sanna Johansson, Bildresurs Illustratörer: Rune Andréasson, Piroska von Gegerfelt, Karl Jilg, Kalle Karlsson, Monika Larsson, Magnus Lif, Helena Lindvall, Martin Norin, Bengt Persson, Britt Wennström, Isak Wiström Omslagsbild: Photo Alto Tredje upplagan 1 Tryck: Centraltryckeriet Borås 2001 Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BO- NUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner/universitet. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare. Synpunkter och frågor som rör faktainnehåll, metodik etcetera kan lämnas direkt till förlaget. Liber AB, Stockholm tfn Kundtjänst tfn , fax e-post: kundtjanst.liberab@liber.se II

3 Förord Denna bok, KEMIBOKEN B 100 p, är avsedd för Kemi B på gymnasiet. Kursen omfattar 100 gymnasiepoäng. Kemi B bygger på Kemi A och är gemensam inom inriktningarna naturvetenskap och miljövetenskap i naturvetenskapsprogrammet. Inom inriktningen matematik och datavetenskap samt i teknikprogrammet ska eleverna erbjudas att välja kursen Kemi B. Boken kan användas inom andra gymnasieprogram och även eftergymnasiala utbildningar där eleverna har grundkunskaper motsvarande minst Kemi A. KEMIBOKEN B 100 p anknyter till framställningen i KEMIBOKEN A 100 p. Vissa delar av innehållet har redan i korthet behandlats i KEMIBOKEN A 100 p. I denna bok får dessa avsnitt en grundlig, mera utförlig behandling tillsammans med en kort repetition. Vår förhoppning är att KEMI- BOKEN B 100 p ska kunna användas direkt även i de fall motsvarande avsnitt i A-kursen studerats ytterst kort. I KEMIBOKEN B 100 p har vi efter grundlig bearbetning och uppdatering återanvänt delar av gamla KEMIBOKEN A och KEMIBOKEN B. Lärare som trivts med dessa böcker kommer att känna igen sig men också möta helt nya texter och illustrationer. Vi har tillvaratagit såväl våra egna erfarenheter som synpunkter från elever och lärarkollegor vid bearbetningen. Bilden som informationsbärare. Det finns forskning som talar för att elever behöver tydliga hänvisningar från text till bild och till experiment för att till fullo kunna utnyttja en genomarbetad visualisering av stoffet i en lärobok för sin inlärning. Därför har vi bemödat oss om att i texten ge upprepade hänvisningar till illustrationer för att leda eleverna till de bilder som rymmer särskilt mycket information. Vår bärande idé. Experimentet i centrum har alltid varit ledstjärnan i vår läroboksserie. Det experimentella arbetet, såväl demonstrationsförsök som elevernas egna experiment, ser vi som det viktigaste medlet att skapa intresse för kemi och ge underlag för den teoretiska framställningen. Experiment, liksom schematiska bilder, är ju också medel att visualisera teoretiska resonemang. Uppläggningen av Kemiboken B 100 p. Vår bok består av en teoridel, en laborationsdel samt arbetsövningar. Nyheter som gäller laborationerna presenteras i inledningen till dessa på sidan 225. För att länka samman kurserna har vi lagt in repetitionsrutor där vi sammanfattat grundläggande begrepp och fakta som introducerades redan under Kemi A. Beskrivningar av vissa analytiska metoder finns invävda i kapitel där de passar in i sammanhanget. Varje kapitel avslutas med Kemiforum. I Kemiforum finns intresseväckande artiklar som kan användas i samband med tematiska studier. Det förekommer även djupgående förklaringar av vissa företeelser och dessa bör kunna tillfredsställa de mest intresserade elevernas krav. Under rubriken Miniforum återfinns kommentarer till den teoretiska framställningen. Vi hoppas att Miniforum och Kemiforum ska underlätta för eleverna att infoga kemin i ett sammanhang som angår dem och väcka deras intresse. Varje större avsnitt avslutas med Sammanfattning och Begrepp. Uppgifter och Kemiforum finns sist i varje kapitel utom i det sista om Bioteknik. Artiklarna i Kemiforum är ämnade att exemplifiera spännande tillämpningar av kemin i vardagen, i industrin och vid forskningsfronten. Borlänge, Linköping och Stockholm i juni Författarna III

4 Innehåll 14 Hur fort och hur mycket? 1 Reaktioners hastighet 2 Hur mycket bildas vid en reaktion? 5 Lagen om kemisk jämvikt 6 Förändring av jämviktslägen 11 Hur påverkas jämviktslägen? 12 Begrepp 17 Sammanfattning 17 Uppgifter 18 KEMIFORUM 20 Blodets transport av gaser 15 Vatten mer än bara H 2 O 21 Vad är vatten? 22 Varför är ph 7,0 i rent vatten? 24 Syra- och baskonstanter 26 Sur, neutral eller basisk vattenlösning? 29 Natriumvätekarbonat hjälper mot sur mage 31 Vad har vi för nytta av titrerkurvor? 31 Hur fungerar indikatorer? 34 Motstånd mot ph-förändringar buffertlösningar 35 Vad är mineralvatten? 37 Hur hårt är vattnet? 38 Hur kan man avhärda vatten? 40 Omvänd osmos avsaltar vatten 41 Fällningstitrering på kloridjoner 43 Sammanfattning 44 Begrepp 45 Uppgifter 45 KEMIFORUM 47 Fosfater eller zeoliter vilket tvättmedel ska man välja? 16 Redox och energi 49 Reaktionsformler på nytt sätt 50 Från spänningsserien till elektrisk energi 52 Elektrodpotential 54 Redoxtitrering 58 Elektrokemiska processer i industrin 61 Sammanfattning 65 Begrepp 65 Uppgifter 66 KEMIFORUM 68 Bestämning av syrehalten i vatten Överspänning och kloralkalielektrolys 17 Struktur, egenskaper och reaktioner inom organisk kemi 69 Alkoholer 71 Fenoler är svaga syror 75 Etrar 75 Aldehyder och ketoner 76 Karboxylsyror och estrar 78 Fetter 81 Det organiska stamträdet 83 Isomeri 84 Hydrofila hydrofoba ämnen 87 Reaktionsmekanismer bokföring av elektroner 91 Reaktiviteten beror på strukturen 95 Laboratoriet industrin naturen 102 Sammanfattning 103 Begrepp 104 Uppgifter 104 KEMIFORUM 106 Xylocain Substitutionsreaktioner Aldolkondensation Historien urinämne Framtiden kronetrar 18 Analytisk kemi vilka ämnen och hur mycket? 111 Vilka ämnen och hur mycket? 112 Separationsmetoder 114 Kromatografi 116 IV

5 Spektroskopi analys med ljus 126 Sammanfattning 136 Begrepp 136 Uppgifter 137 KEMIFORUM 138 Kriminalteknik att fria eller fälla med kemi NMR-spektroskopi ger strukturinformation Analytiska kemister jagar storlangare 19 Biomolekylerna de livsviktiga molekylerna 145 Allt liv är variationer på samma tema 146 Cellen är reaktionskärlet 147 Kolhydrater 150 Lipider 155 Aminosyror, peptider och proteiner 159 Enzymer är proteiner 168 Sammanfattning 173 Begrepp 174 Uppgifter 174 KEMIFORUM 175 Insulin ett protein för sockerkontroll Prioner och galna kor proteiner som smittämnen 20 Liv och energi 179 Energi och metabolism 180 Skyttlar i metabolismen 181 Glukoskatabolismen 185 I citronsyracykeln oxideras pyruvatjoner 187 Andningskedjan ger energi 188 ATP-utbytet vid fullständig nedbrytning av glukos 189 Nedbrytningen av fett ger energi 190 Fotosyntesen basen för vår föda 191 Sammanfattning 194 Begrepp 194 Uppgifter 195 KEMIFORUM 196 Matspjälkningen 21 Generna styr cellen 199 DNA överför ärftlig information 200 Den genetiska koden 204 Sammanfattning 207 Begrepp 207 Uppgifter 207 KEMIFORUM 208 PCR DNA-kopiatorn Ett exempel från kriminaltekniken HUGO och människans gener Vägen fram till HUGO-projektet 22 Bioteknik 213 Gammal och ny bioteknik 214 Genteknik 214 Miljöbioteknik 219 Bioteknik i industrin 221 Gen-etik 223 Sammanfattning 224 Förord till laborationer 225 Laborationer 226 Arbetsövningar 261 Svar till uppgifterna 271 Register 283 Tabeller 288 Förteckning över laborationer och arbetsövningar 296 Periodiska systemet omslagets insida V

6 VI