5~ Atomer, joner och kemiska reaktioner

Transkript

1 146 Atomr, jonr och kmiska raktionr 5~

2 --Ifl nhå 11 1 sid. 148 I atomns inr sid. 152 Priodiska systmt Mtallr Jonr -- sid. 156 sid. 162 Syror och basr 2 sid. 166 Saltr sid. 170 FUNDERA PÅ Alla ämnn är uppbyggda av atomr. Mn hur "vt" n atom om dn ska vara n kolatom llr n silvratom? FOKUS PÅ./ Atommodll./ Elmntarpartiklar./ Atomnummr - proton, nutron och lktron och atommassa./ Elktronskal och valnslktronr./ Isotop./ Priodiska systmt - priod och grupp./ Mtallr, ick-mtallr./ Alkalimtallr, och halvmtallr halognr och ädlgasr./ Mtallrs gnskapr - mtallbindning./ Järnframställning - masugn, färskning och stål./ Jon och jonbindning./ Ädlgasstruktur./ Syra och bas./ Vätjonr och hydroxidjonr./ Nutralisation./ Salt och jonförning Atomr, jonr och kmiska raktionr 147

3 I atomns inr NÄR DU HAR ARBETAT MED AVSNITTET I ATOMENS INRE KAN DU bskriva hur n atom är uppbyggd rdogöra för skillnadn mllan atomrna från olika grundämnn rdogöra för bgrppn atomnummr och atommassa förklara bgrppn lktronskal och valnslktron förklara bgrppt isotop John Dalton, 1803 n odlbar partikl Atomr är int odlbara som man n gång trodd. När atomr dlasfrigörs norma mängdr nrgi. Mn hur sr atomrna gntlign ut inuti? Och vad är n atommodll? Atomrnodllr Ernst Ruthrford, 1909 n kärna omgivn av lktronr Som du säkrt kommr ihåg är all matria uppbyggd av atomr och tillsammans bildar atomrna störr molkylr. Vid kmiska raktionr bildas nya ämnn gnom att atomrna kombinras om till nya molkylr, till xmpl när glukos ragrar md syr och dt bildas koldioxid och vattn. Vad som xakt händr md atomrna vid n kmisk raktion går int att s, atomrna är hlt nklt för små. Därför har kmistr och fysikr gnom årn konstrurat olika modllr övr atomrs byggnad. Md hjälp av modllrna har man sdan försökt förstå och föruts vad som skr vid olika kmiska raktionr. Nils Bohr, 1913 lktronrna omgr kärnan likt tt plantsystm Så arbtar man ofta inom naturvtnskapn. Forskar konstrurar n modll för att förklara rsultatn från sina xprimnt. Sdan tstas modlln gnom nya xprimnt. Stämmr modlln md rsultatn tstar man dn md flr xprimnt för att vara säkr. Om dt visar sig att modlln int stämmr måst man ändra dn och tsta ign. På så sätt utvcklas och förfinas modllr samtidigt som vi får allt bättr förståls för dt vi undrsökr. Erwin Schrödingr, 1926 kärnan omgs av tt lktronmoln 148 Atomr, jonr och kmiska raktionr ~II

4 Atomns dlar Intrsst för vad matria är uppbyggt av och hur d bildas har alltid varit stort. Hypotsrna har varit många, mn dn första gntliga atommodlln utvcklas rdan på 400-talt f.kr. Av olika anldningar glömds dn bort. pt var int förrän kring år 1800 som atomläran åtr börjad diskutras. I dn första modlln såg man atomn som n odlbar partikl. Numra vt vi att atomn är uppbyggd av olika partiklar som gmnsamt kallas lmntarpartiklar. I mittn finns atomkärnan som bstår av protonr och nutronr. Protonrna är positivt laddad. Nutronrna är oladdad, llr nutrala. Runt kärnan rör sig lktronr som är ngativt laddad. En atom bstår av mindr lmntarpartiklar. I n atom finns dt lika många lktronr som dt finns protonr. Eftrsom lktronrna och protonrna har motsatta laddningar, blir dn totala laddningn hos atomn noll. Proton Nutron Elktron Antalt protonr gr grundämnt Ett grundämn är tt ämn som är uppbyggt av tt stort antal likadana atomr. Kol och syr är två xmpl på grundämnn. är uppbyggt av kolatomr och syr av syratomr. Kol Skillnadn mllan kolatomr och syratomr är att d int har lika många protonr i atomkärnan. Kolatomn har 6 protonr i atomkärnan och syr har 8 protonr i atomkärnan. Eftrsom dt kan finnas något mr än hundra protonr i n atomkärna, finns dt också något mr än hundra olika grundämnn I atomns inr 149

5 Elktronskal Dn dansk fysikrn Nils Bohrs atommodll från år 1913 är fortfarand n bra modll för att bskriva hur n atom är uppbyggd. Enligt Bohrs modll rör sig lktronrna runt atomkärnan på bstämda avstånd från kärnan. D finns i olika lktronskal. Elktronskaln har fått bokstavsnamn och kallas K-, L-,M-, N-skalt osv. Ju längr från kärnan dsto flr lktronr får plats i skaln. I dt innrsta K-skalt får dt plats högst 2 lktronr. I nästa skal, L-skalt, får dt plats högst 8 lktronr. M-skalt kan innhålla 18 lktronr och N-skalt 32 lktronr osv. Valnslktronr Elktronrna läggr sig i skaln så nära atomkärnan som möjligt. När skalt är fullt hamnar d i skalt utanför. Elktronrna i dt yttrsta skalt kallas valnslktronr. Dt är valnslktronrna som gr tt ämn dss kmiska gnskapr. Atomr som har alla lktronskal fyllda är stabila. Atomr strävar ftr att vara stabila. Därför kan atomr md få valnslktronr lämna övr lktronr till andra atomr, för att bli stabila. Atomr md många valnslktronr tar i ställt upp lktronr från andra atomr, för att få fyllda lktronskal. Till xmpllitiumatomn har n nsam valnslktron som dn lätt lämnar övr, för att få n stabil struktur. Kloratomn därmot saknar n lktron för att bli stabil och tar därför lätt upp n lktron. K * + :,j- En vanlig kolatom har 6 protonr, 6 nutronr och 6 lktronr. Två lktronr i K-skalt ochfyra i L-skalt. 3+ El litium. li '" 9+ l Atomnummr och atommassa 6> Grundämnts atomnummr talar om hur många protonr dt finns i atomkärnan. Kol har alltså atomnummr 6 och syr har atomnummr 8. Vät som också är tt grundämn, har bara n proton i atomkärnan. Vät har då atomnummr 1, mdan grundämnt noblium md sina 102 protonr har atomnummr 102. fluor. F Trots att atomrna är så små har man md olika mtodr lyckats bstämma vad n atom vägr. Vätatomn md bara n proton är dn lättast avalla atomr och vägr 1, kg (0, kg). 150 Atomr, jonr och kmiska raktionr fs

6 Grundämn Vät, H Hlium, H litium, li Atomnummr 2 3 Atommassa lu 4u 7u Dt är int praktiskt att ang atomrs massa i kilogram. Därför har man infört n spcill atommassnht, u. Enhtn u kommr från dt nglska ordt unit, som btydr nht. Elktronrnas massa är så litn att dn är försumbar. 99,9 % av atomns massa liggr i kärnan där protonrna och nutronrna finns. Protonr och nutronr har samma massa, l u. En vätatom som bstår avn proton och n lktron vägr l u. En hliumatom md två protonr och två nutronr vägr 4 u och n litiumatom md 3 protonr och 4 nutronr vägr 7 u. + Vanligt vät Isotopr Dt är alltså antalt protonr som bstämmr vilkt grundämn är. I tt grundämn har atomrna alltid samma antal protonr, mn antalt nutronr kan varira. D olika variantrna av tt grundämn kallas isotopr. Dt är samma grundämn, Grundämnt mn d har olika massa. vät finns naturligt i tr olika isotopr. Vanligt vät är dn vanligast isotopn och saknar nutronr ibland också för protium. i kärnan. Dn kallas atomn Dutrium, som också kallas tungt vät, har n proton och n nutron i atomkärnan. Dutrium vägr dubblt så myckt som vanligt vät, 2 u. Tritium, som ofta kallas xtra tungt vät, har n proton och två nutronr myckt som vanligt vät, alltså 3 u. / Kan du? i kärnan. Tritium vägr tr gångr så Rätt llr fl? Dutrium + Tritium 1. Vilka laddningar har protonr, nutronr och lktronr? 2. Vilka partiklar finns i atomns kärna? 3. Vad angr tt grundämns atomnummr? 4. Vad är skillnadn mllan två isotopr av samma grundämn? a) Valnslktronr är lktronrna i atomns yttrsta skal. b) Kolatomr har 12 protonr. c) Isotopr är två olika grundämnn ~'i.rr5j I atomns inr 151 JJ---- tfii-----