Kapitel 1. syremolekyl. skrivs O 2. vätemolekyl skrivs H 2. Kemiska grundvalar

Transkript

1 Kapitel 1 Kemiska grundvalar Kapitel 1 Innehåll 1.1 Kemi: en översikt 1.2 Den vetenskapliga metden 1.3 Strheter ch enheter 1.4 Osäkerheter i mätningar Enhetsknvertering Densitet 1.9 Avsnitt 1.1 Kemi: en översikt Utmaningen med kemistudier är att förstå sambandet mellan den makrskpiska världen vi kan se ch känna ch den mikrskpiska världen av atmer ch mlekyler. Avsnitt 1.1 Kemi: en översikt Atmer ch mlekyler Materia består av pyttesmå partiklar sm kallas atmer. Atm: den minsta enheten av ett grundämne. Mlekyl: Två eller flera atmer bundna till en enhet. Att lära sig tänka på atmnivå. syreatm väteatm vattenmlekyl Avsnitt 1.1 Kemi: en översikt Kemisk frmel Använd nedsänkt siffra vid fler än en atm i mlekylen. Avsnitt 1.1 Kemi: en översikt En kemisk reaktin Ett ämne ändras till ett annat genm en mrganisatin i sättet sm atmerna är bundna till varandra. syremlekyl skrivs O 2 vätemlekyl skrivs H 2 två vattenmlekyler skrivs 2 H 2 O elektrisk ström en syremlekyl skrivs O 2 två vätemlekyler skrivs 2 H 2 1

2 Avsnitt 1.2 Den vetenskapliga metden Vetenskap är en struktur för att samla ch rganisera kunskap. är en handlingsplan en prcedur för att behandla ch förstå en viss slags infrmatin. Vetenskapsmän utmanar ständigt den rådande övertygelsen, ställer frågr, ch experimenterar för att erhålla ny kunskap. Avsnitt 1.2 Den vetenskapliga metden Fundamentala delar av den vetenskapliga metden Prcess sm är central i den vetenskapliga undersökningen. Det behövs en vetenskaplig metd. Avsnitt 1.2 Den vetenskapliga metden Vetenskapliga mdeller Lag Summerar vad sm händer vid upprepade bservatiner Avsnitt 1.2 Den vetenskapliga metden Kreatinisterna mtsätter sig vetenskapliga terier m evlutin ch jrdens ålder: rsaken är likheter i undersökningsmetden. Hyptes En möjlig förklaring till en bservatin. Teri (Mdell) Ett försök att förklara varför det händer. En samling testade hypteser sm ger en övergripande förklaring till naturliga fenmen. Avsnitt 1.3 Avsnitt 1.3 Strheter ch enheter Strheter ch enheter Kvantitativ bservatin: mäta SI grundenheter Mäta En kvantitativ bservatin sm består av två delar. En siffra (strhet) En skala (enhet) Exempel 20 gram jule sekunder Strhet Massa Längd Tid Elektrisk ström Substansmängd Enhet kilgram meter sekund kelvin ampere ml Förkrtning kg m s K A ml 2

3 Avsnitt 1.3 Strheter ch enheter Prefix sm används i SI-systemet Avsnitt 1.4 Osäkerhet i mätningar Osäkra mätningar En siffra sm måste uppskattas kallas säker. En mätning innehåller alltid ett mått av säkerhet. Ntera de säkra siffrrna ch den första säkra siffran (den uppskattade). Avsnitt 1.4 Osäkerhet i mätningar Avläsning av vätskevlym i en byrett Vlymen avläses vid den nedre delen av den krökta kntaktytan mellan vätskan ch luft (menisken). Vlymen avläses till ml. Säkra siffrr: Osäkra siffrr: Avsnitt 1.4 Osäkerhet i mätningar Precisin ch Nggrannhet Nggrannhet Överensstämmelse mellan det uppmätta värdet ch det verkliga värdet Precisin Samstämmighet mellan fler på varandra följande mätningar av samma kvantitet. Avsnitt 1.4 Osäkerhet i mätningar Precisin ch Nggrannhet Regler för antal signifikanta siffrr 1. Icke-nllr i tal är ALLTID signifikanta har 4 signifikanta siffrr. 3

4 Regler för antal signifikanta siffrr 2. Det finns tre lika slags nllr. a. Inledande nllr är ALDRIG signifikanta har 2 signifikanta siffrr. b. Mellanliggande nllr är ALLTID signifikanta har 4 signifikanta siffrr. Regler för antal signifikanta siffrr 3. Exakta tal har ett ändligt antal signifikanta siffrr. 1 tum = 2.54 cm, exakt. 9 pennr (räknade). 2 atmer c. Avslutande nllr är BARA signifikanta OM talet innehåller ett decimaltecken har 4 signifikanta siffrr. 150 har 2 signifikanta siffrr. Expnentfrm Exempel 300. kan skrivas sm Båda frmerna har tre signifikanta siffrr. Två fördelar med expnentfrmen Antalet signifikanta siffrr framgår klart. Färre antal nllr behövs för att skriva väldigt små eller väldigt stra tal. Signifikanta siffrr i beräkningar 1. Vid multiplikatin ch divisin skall svaret avrundas till antalet signifikanta siffrr sm den minst signifikanta termen i beräkningen = Vid additin ch subtraktin skall svaret avrundas till samma antal decimaler sm den term i beräkningen med minst antal decimaler Crrected Begreppskll Du har vatten i de graderade cylindrarna här intill. Du sammanblandar båda innehållen till en bägare (ch antar att all vätska kmmer med). Hur skulle du skriva siffran sm anger den ttala vlymen? 3.1 ml Vad begränsar precisinen av den ttala vlymen? Avsnitt 1.6 Enhetsknvertering Metd för enhetsknvertering Lär dig ett iditsäkert sätt att räkna m från enhet till en annan. Börja med att söka upp ch skriva ned ekvatinen sm relaterar de båda enheterna till varandra. Erhåll den önskade mräkningsfaktrn genm att dividera ekvatinen med termen med den önskade enheten (så att den önskade enheten elimineras). Multiplicera kvantiteten sm skall mvandlas med enhetsfaktrn sm du erhållit i föregående steg varpå kvantiteten ändras till önskad enhet. 4

5 Avsnitt 1.6 Enhetsknvertering Exempel 1 En glfare puttar en glfbll 6.8 ft (ft) över en green. Hur många tum (in) mtsvarar detta? 1. Utgå från enhetsekvatinen: 1 ft = 12 in 2. Dividera med den önskade enheten: 12 in 1 ft 3. Multiplicera enhetsfaktrn med kvantiteten sm skall mvandlas 12 in 6.8 ft = 82 in 1 ft Avsnitt 1.6 Enhetsknvertering Exempel 2 Ett järnprv har massan 4.50 lbs (pund). Vad är järnets massa i gram? (1 kg = lbs; 1 kg = 1000 g) 4.50 lbs 1 kg lbs 1000 g 1 kg 3 = g Avsnitt 1.6 Enhetsknvertering Begreppskll Vilken data behöver du för att estimera hur mycket pengar du behöver för att köpa bensin till en bilresa mellan Åb ch Helsingfrs? Gör en uppskattning på enhetsfaktrer ch utför en kstnadsberäkning. Avsnitt 1.7 Tre temperaturskalr Celsiusskalan = C Kelvinskalan = K Fahrenheitskalan = F Avsnitt 1.7 Avsnitt 1.7 Knvertering mellan skalrna T = T T = T K C C K ( ) 5C 9F TC = TF 32 F TF = TC + 32 F 9F 5C 5

6 Avsnitt 1.7 Övning Vid vilken temperatur är C = F? Avsnitt 1.7 Lösningsförslag Använd ekvatinen sm beskriver förhållandet mellan de båda skalrna: Eftersm C = F, brde båda ha samma värde (ges det kända värdet x). Lös värdet på x m.h.a. algebra ( TF ) 5C TC = 32 F 9F ( x ) 5C x = 32 F 9F x = 40 S 40 C = 40 F Avsnitt 1.8 Densitet Ett ämnes täthet Massan per vlymsenhet av ämnet. Vanliga enheter är g/cm 3 = g/ml SI-enheten är kg/m 3. massa [ kg] densitet = 3 vlym [ m ] Avsnitt 1.8 Densitet De tre tillstånden hs vatten Avsnitt 1.8 Densitet Fasta faser Har bestämd frm ch bestämd vlym Antar ej frmen eller vlymen av en behållare Vätskr Har bestämd vlym men bestämd frm. Antar frmen av en behållare men inte dess vlym. Gaser Har varken bestämd frm eller vlym. Antar frmen ch vlymen av dess behållare. 6

7 Structure f a Slid Vätskr Gaser Materia Vad sm helst sm upptar en vlym ch innehar en massa. Materia förekmmer i tre tillstånd. Fast Flytande Gas Vattnets tre aggregatinstillstånd 7

8 Ett rent ämne är antingen en förening: ämne med knstant sammansättning sm kan neddelas till grundämnen genm kemiska prcesser. eller ett grundämne: ämne sm inte kan neddelas vidare med kemiska metder. Kvicksilver (Hg) Kvicksilverjdid (HgI) Jd (I) Blandningar Har variabel sammansättning Hmgena blandningar Hmgen blandning Med icke-urskiljbara delar; en lösning. Hetergen blandning Med klart urskiljbara delar. Hmgen versus hetergen blandning Kemisk förening versus hmgen blandning 8

9 Begreppskll Vilken av följande är en hmgen blandning? Rent vatten Bensin Skål med gdis Jrd Kpparmetall Fysisk förändring Förändring i ett ämnes frm, inte i kemisk sammansättning. exempel: kkande vatten eller smältande is Kan även användas för att separera rena ämnen ur en blandning, men inte för att spjälka upp ämnen i dess grundämnen. Filtrering Destillering Krmatgrafi Filtrering Destillering Krmatgrafi Kemisk förändring Ett givet ämne blir till ett nytt ämne eller flera ämnen med annrlunda sammansättning ch helt skilda egenskaper. Exempel: någt rstar (metall, t.ex. järn, reagerar med syre ch bildar rst, d.v.s. metallxid) 9

10 Begreppskll Vilka av nedanstående prcesser är exempel på en kemisk förändring? Grvt salt mals i en saltkvarn Ved förbränns i en bastuugn En sckerbit löses i vatten En isglass smälter en varm smmardag Kapitel 1 Innehåll Kemi - växelverkan mellan atmer Metd den vetenskapliga Mätningar signifikans, enheter Materia klassificering, tillstånd 10