Joner, syror och baser

Transkript

1 Joner, syror och baser

2 REPETITION ATOMER OCH MOLEKYLER Atomer är byggstenar Flera atomer som sitter ihop kallas en molekyl Exempel på atomer: O = syre, N = kväve Exempel på molekyler: O2 = syremolekyl, N2 = kvävemolekyl, CO2 = koldioxidmolekyl, H2O = vattenmolekyl Molekyler kan bestå av flera hundra atomer

3 FASER (g) = gas (l) = liquid = flytande (s) = solid = fast (aq) = aqueous = löst i vatten

4 ATOMENS BYGGNAD I en atom är det lika många protoner som elektroner alltså tar laddningarna ut varandra.! Kärna Positiva Protoner Neutrala Neutroner! Runt om Negativa Elektroner

5 ATOMENS UPPBYGGNAD Atomkärnan: Är gjord av protoner (p + ) och neutroner (n) Antalet protoner bestämmer vilket ämne det är!! 1 proton = väte, 2 protoner = helium, 3 protoner = litium. Antalet protoner står i periodiska systemet!! Elektronerna åker runt kärnan i olika skal Atomer har lika många p som e - Periodiska systemet- världens största fusklapp, antal protoner och antal valenselektroner

6 ELEKTRON-SKAL Bilden visar en atom där det röda i mitten är atomens kärna Elektronerna finns i olika skal, de kallas K, L och M skal I det innersta K-skalet får det plats 2 e - I nästa skal - L-skalet, får det plats 8 e - I nästa skal, M-skalet får det plats 18 e - Atomer gillar att det yttersta skalet är fullt Elektronerna i det yttersta skalet kallas valenselektroner

7 VARFÖR BLIR EN DEL ATOMER JONER??? För att förklara det måste vi först förstå hur atomer är uppbyggda Atomen är inte den minsta partikel som finns - atomer är uppbyggda av ännu mindre partiklar Dessa partiklar kallas protoner (förkortas p + ), neutroner (n) och elektroner (e - ). (I kemin bryr vi oss inte om neutronerna - de har att göra med om ämnen är radioaktiva eller inte) Protoner har laddning + (plus ett), därför skriver man p + Elektroner har laddning - (minus ett), därför skriver man e - Neutroner har ingen laddning alls - de är oladdade

8 VAD ÄR EN JON? En jon är en laddad atom eller molekyl Exempel på atomer: Na = natrium, Cl = klor Exempel på jon: Na + = natriumjon, Cl - = kloridjon Exempel på molekyl: NH3 = ammoniakmolekyl Exempel på sammansatta joner: NH4 + = ammoniumjon, OH - = hydroxidjon

9 Joner Ämnen kan vara uppbyggda av atomer. Men det finns även en annan sorts byggsten - joner. Skillnaden är att en atom har lika många elektroner och protoner, men en jon har olika många.! Ibland kan en atom lämna ifrån sig eller ta upp en elektron. Då får atomen olika många elektroner och protoner och blir en jon.! En atom som lämnar ifrån sig elektroner blir en positiv jon. För att få namnet på en positiv jon lägger man till -jon till grundämnets namn. Väteatomer bildar positiva joner som heter vätejoner.! När en atom tar upp elektroner får den fler minusladdningar än plusladdningar. Den blir en negativ jon. För att få namnet på en negativ jon skjuter man till ändelsen -id före -jon t ex kloridjon.!

10 Positiva joner bildas när elektroner avges en Hur bildas joner? Om man låter metallen natrium reagera med icke-metallen klor, bil das ett vitt ämne som smakar salt. Energi frigörs som värme och ljus. Det vita ämnet är koksalt kemisk förening av positiva natriurn joner och negativa kloridjoner (se s 78). Vad är det som händer? När atomerna kolliderar, flyttar elektroner över från natriurnatomer till kloratomer. Elektriskt laddade joner bildas. Jonernas laddningar gör att de binds hårt till varandra i saltkristaller. Uppgift J 4 5 Positiva joner bildas när elektroner avges Alla metaller har få valenselektroner. Natriumatomen har bara en. Om den blir av med den yttersta elektronen till en annan atom, har den åtta elektroner i skalet inunder, dvs ädelgasstruktur. Eftersom en så dan struktur är stabil, avger natrium och andra metaller gärna sina va lenselektroner till andra ämnen. Då bildas positiva joner. Sd bildas joner med en plusladdning Natrium tillhör grupp 1 i det periodiska systemet. Natrium är en metall, vars atomer har en elekt ron i yttersta skalet. Om natriumatomen gör sig av med sin valens elektron, får den ett fullt ytterskal. Men när en elektron har försvunnit från atomen är den inte längre elektriskt neutral. Den har fler protoner än elektroner. Eftersom en elektron försvann är överskottet en plusladdning. Det har uppstått en laddad partikel, en jon. 1 det här fallet ärjonen en positiv natriurnjon med en plusladdning. Den skrivs så här: Na. På samma sätt kan en litiumatorn omvandlas till en litiumjon, Li. Sd bildas joner med flera plusladdningar Grundämnena i grupp 2 har två valenselektro ner. De uppnår ädelgasstruktur genom att avge dessa. Det bildas joner med laddningen 2+. På motsvarande sätt bildar metallerna i grupp 3 joner med laddningen 3+ genom att avge sina tre elektroner. Aluminium hör till grupp 3. När aluminiumatomen omvandlas till aluminium jon avges alla detre elektronerna i det yttersta skalet. Aluminiumjonen får j onladdningen 3+. Även andra metaller har få valenselektroner. De bildar därför positiva joner. O :11+, 12+ O 1 avges avges avges Natriumatom, Na atomnummer 11 elektroner 11 protoner 11 + laddning Natriumjon, Na elektroner 1 protoner 11 laddning 1 + Magnesiumatom, Mg atomnummer 12 elektroner 12 protoner 12 + laddning 2 Magnesiumjon, Mg elektroner 1 protoner 12 + laddning 2 +

11 Negativa joner bildas när elektroner tas upp 1 egativa joner bildas när elektroner tas upp rundämnefla till höger i det periodiska systemet (icke-metallerna) ar många elektroner i sitt yttersta skal. Genom att ta upp elektroner an de få detta fyllt. Med åtta elektroner i yttersta skalet har även des a ämnen nått ädelgasstruktur. Icke-metallerna får då ett överskott av.lektroner och bildar negativa joner. Så bildas joner med en minusladdning Icke-metallerfla i grupp 17 i det periodiska sys temet har sju elektroner i sitt yttersta skal. Ge nom att fånga in en elektron, kan dessa ämnen få ett fullt elektronskal. Det bildas joner med laddningen 1. Fluoratom, F 1 tas upp atomnummer 9 elektroner 9 protoner 9 + laddning Fluoridjon, F eektroner 1 protoner 9 + laddning 1 Så bildas joner med två minusladdningar Icke-metallerna i grupp 16 har sex valenselekt roner. För att få ädelgasstruktur behöver ato merna ta upp två elektroner. Det bildas då joner med laddningen 2. Syreatom, atomnummer 8 elektroner 8 OG tas upp protoner 8 + laddning Oxidjon, &ektroner 1 protoner 8 + laddning 2 Oxidation och reduktion Vi har tidigare nämnt att metaller oxideras elektrongivare och en elektronmottagare. xiär de reagerar med syre. Ordet oxidation Man kallar ett sådant par för ett redoxpai; och används mer allmänt för att beskriva att den kemiska reaktionen mellan dem kallas elektroner avges. Motsatsen, att elektroner en redoxreaktion. tas upp, kallas reduktion. Hur kan atomerna i exemplen ovan kombine För att joner ska bildas så som beskrivits ras till olika redoxpar? Hur många atomer av var här ovan, måste det ske både en oxidation je sort behövs för att alla ska få ädelgasstruktur? och en reduktion. Det måste finnas både en 14

12 Vilken laddning har följande ämnen som joner samt var heter dem? Beryllium! Klor! Syre

13 Sammansatta joner - molekyler med laddning Det är inte bara enstaka atomer som kan lämna bort eller ta upp elektroner. Det kan också bildas joner genom att en hel molekyl tar upp eller lämnar bort elektroner och blir elektriskt laddad. Den sortens joner kallas för sammansatta joner.! En av de enklaste sammansatta jonerna är hydroxidjonen, OH-. Den består av en syreatom och en väteatom som har tagit upp en extra elektron tillsammans.! I en molekyl är det lika många elektroner som protoner, den är oladdad. Men i en sammansatt jon är protonerna och elektronerna olika många, och den har därför laddning.

14 Hur bildas jonföreningar? Om Här Nu Oj, Vänta Du, har vad jag jag nu! jag trist bara du börjar fullt! livet kunde känna är bli Jippi mig av!!! med lite attraherad en elektron av dig Det Om Vänta Nu Tack! och har tycker jag nu! jag jag bara av jag fullt kunde dig med! Jippi få en!!! elektron Natriumflourid Na + - F

15 Hur bildas jonföreningar? När natrium reagerar med klor, flyttar elektroner från natrium- till klor atornerna, så att båda atomslagen omvandlas till joner: Natriumatomen avger sin enda valenselektron till kloratomen. Tv joner med stabil ädelgasstruktur bildas. + o o o o o o / e\ Q Q Q 17+ natriumatom kloratom natriumjon kloridjon Natrium och klor passar ihop och reagerar gärna med varandra. Natrium oxideras, dvs avger en elektron, och klor reduceras, dvs tar upp en elektron. Jonerna som bildas ordnar sig till saltkristaller. Efter den kemiska reaktionen är tillståndet mycket mer stabilt än det var före reaktionen. Produkten, jonföreningen natriumkiorid, inne håller mindre energi än natrium och klor. En del av den kemiska energin omvandlas vid reaktionen till värme och ljus (jfr s 117). Både natrium och klorgas är ämnen som man inte gärna handskas med utan skyddsutrustning. Men om en elektron i varje natriumatom flyttar över till varsin kloratorn förenas de alltså till helt ofarligt salt! Vid reaktionen ovan går det åt lika många natriumatomer som kloratomer. Vad händer om klor i stället reagerar med magnesium, som har två valenselektroner? Jo, då behövs det dubbelt så många kloratomer som magnesiumatomer för att det ska gå jämnt ut. Salter hålls samman av jonbindning Alla kemiska föreningar som består av joner kallas saker. De bildar kris taller, som håller ihop genom att joner med olika laddningar dras till varandra. Plusjoner dras alltså till minusjoner. Bindningen mellan jo nerna kallas jonbindning. Den är mycket stark, och salter har därför ofta mycket hög smältpunkt. En saltkristall innehåller lika många positiva som negativa jon Iaddningar. 1 koksalt (natriumkiorid) vägs en plusladdning hos natri umjonen, Na, upp av en minusladdning hos kloridjonen, Cl. När en koksaltkristall byggs upp, kommer det därför att finnas lika många na triumjoner som kloridjoner. Saltets formel, NaC1, visar bara just det ta. Saltet magnesiumklorid byggs upp av dubbelt så många kloridjoner som magnesiumjoner och skrivs MgC1 Formeln för ett salt anger inte en avgränsad atomgrupp på samma sätt som formeln för en molekylförening. Att saltkristallen är uppbyggd av enskilda, elektriskt laddade joner framgår inte av formeln. Den an ger bara proportionerna mellan de atomsiag som ingår Modell av en koksaltkristall. Lägg märke till hur tält packade jonerna ligger i kristallen. Vad håller samman koksaltkristallen? 15

16 Salter När vi pratar om salt tänker vi oftast på koksalt som vi har till maten. Men det finns många andra salter t ex gips, salmiak, marmor.! Alla salter är fasta kristaller vid rumstemperatur. De kan ha olika färger beroende på vilka mineraler som finns i saltet. Artists palette i Death valley 2PLUOJ)j!pWfl!,N =1 4QuP5uuJJaduJni 1)j =1 IlesNoN = V w;jnsieddo = :iabisj P)fflO ebuew eq uej iajeg

17 När syra och bas möts bildas salt Ett salt kan bildas genom att man blandar en syra och en bas t ex om man blandar saltsyra (HCl) och natriumhydroxid (NaOH).! Då slår de farliga väte- och hydroxidjonerna sig samman till ofarliga vattenmolekyler och lösningen blir neutral. Man säger att syran och basen har neutraliserat varandra. Reaktionen kallas för neutralisation.! Kvar i lösningen finns det natrium- och kloridjoner som slås ihop. När vattnet avdunstar blidas kristaller av natriumklorid (koksalt)!

18 Koksalt från saltvatten och gruvor Man kan även utvinna koksalt ur havsvatten som får avdunsta. Man utnyttjar även naturliga saltsjöar (Döda Havet, 33 %).! Det finns även bergssalt - avlagringar av koksalt nere i marken som kan utvinnas genom gruvbrytning eller att man borrar en brunn och pumpar ner vatten, som löser upp saltet och tar med det upp till markytan.! Filmer om salt:

19 Syror Väteatom, en vätejon bildas när väteatomen blir av med sin elektron. Det som är kvar är atomens kärna, en positivt laddad proton. Syror är sura, men vad är motsatsen? Sött? Nej inte när det kommer till kemi då pratar vi om surt och basiskt istället. Men syror är sura, de har ett lägre ph än 7.! Ju fler vätejoner H+, desto surare lösning och lägre ph.! Hur sur en lösning är beror på dels koncentrationen hur mycket syra den innehåller dels hur stark syran är.! Syror är frätande och desto mer koncentrerad en syra är desto mer fräter den.

20 Baser Hydroxidjon, det är en sammansatt jon där atomerna i! molekylen delar på elektronerna. En hydroxidjon! kan uppkomma genom att en syreatom och en! väteatom tillsammans tagit upp en extra elektron. Baser har ett högre ph än 7.! Baser innehåller många hydroxidjoner OH.! Baser kan man känna igen genom att fingrarna känns hala om man gnider en bas mellan dem. T ex tvål och diskmedel. Annars är det ganska svårt att känna igen en bas, de smakar inte, syror kan man relatera till de smakar surt.! Baser är liksom syror frätande. H H H H HH H H

21 ph Indikator - ett ämne som ändrar färg efter surhetsgraden, antalet vätejoner.! Syror och baser har olika ph. Syror har ett ph under 7. Baser ett ph över 7. ph 7 är neutralt, varken surt eller basiskt. Genom att bland syror och baser kan man göra det sura mer basiskt och det basiska mer surt. Genom att blanda syror och baser kan man neutralisera dem.! Olika typer av ph-indikatorer;! Naturliga indikatorer- rödbetor, rödkål, blåbär och mest känd lackmus (en lav). Lackmus är violett när den visar neutral lösning, röd vid sur och blå vid basisk lösning.! ph-papper -universalindikator blandning av flera indikatorer! BTB (bromtymolblått) & Fenolftalein (visar endast på basisk lösning) - konstgjorda indikatorer

22 Syror, vad används de till, hur verkar de?!! Arbeta med din parkompis med att ta reda på information om nedanstående syror. Myrsyra! Ättiksyra! Oxalsyra! Citronsyra! Salicylsyra! Askorbinsyra! Mjölksyra! Efter arbetet med syrorna arbeta vidare med följande frågor:! - Vad är en syra?!! - Nämn en svag syra.!! - Förklara så bra ni kan vad som har! gjort att bägarna ändrat färg?! Vad har hänt? Börja med den! vänstra bägaren.!! - Vad står bokstäverna i SIV-regeln för?!! - Vad menas med SIV-regeln?!! -Vad är den kemiska beteckningen för saltsyra, salpetersyra, svavelsyra samt kolsyra?!! -Repetera alla farosymboler.!

23 Syror avger vätejoner Saltsyra HCl: Magens bakteriefälla, starkt frätande och har en stickande lukt. Vår magsaft innehåller saltsyra, den dödar bakterier och bryter ner vår mat. Används till: framställning av plaster och färgämnen.! Svavelsyra H 2 SO 4 : Tjockflytande och starkt frätande, luktfri. Svavelsyra används bland annat i konstgödsel, sprängämnen och bilbatterier. I bilbatterier är den koncentrerad så var försiktiga!! Salpetersyra HNO 3 : Starkt frätande med stickande lukt. Den gulfärgar hud och naglar. Den är starkt frätande och fräter på alla metaller utom guld och platina. Används till konstgödsel och sprängämnen.! Kolsyra H 2 CO 3 : Är en svag syra som bildar koldioxid då den löser sig i vatten. Används till läsk.

24 Syror-önskade och oönskade resultat! Används i skönhetsindustrin för att göra huden slätare ta bort rynkor, acneärr mm. Vissa syror likt glycolsyra verkar på djupet, mjölksyra tar bort döda hudceller och ger huden fukt. Vill man ge huden en liten snabbkick prova t ex att lägga en papayamask. Ta fruktköttet och lägg på huden, stramar upp och löser upp pormaskar. Det är syrorna i frukten som hjälper till med detta.! Tyvärr har syror under de senaste åren börjat användas som vapen mot kvinnor. Blir en man på något sätt missnöjd, svartsjuk, avundsjuk med sin fru eller flickvän, dotter, svärdotter, mamma, kastar han själv eller någon anlitad person syra i ansiktet för att förstöra kvinnans framtid. Hon är märkt förevigt. I fattigare länder finns inte den teknik och resurser som rikare länder har, många får ingen hjälp alls.!

25 Baser- plockar upp vätejoner Natriumhydroxid NaOH (Stark bas) Vitt fast ämne som lätt löser sig i vatten och bildar joner. Används till tillverkning av pappersmassa, tvål mm. I handeln säljs natriumhydroxid under namnet kaustik soda. Kaustik soda är mycket frätande och hälls i avlopp om det är stopp. Den förvandlar fettet i propparna till tvål. Fettet har fungerat som klister i propparna. Det kallas natronlut när NaOH löst sig i vatten.! Kaliumhydroxid KOH (stark bas): Vitt fast ämne som lätt löser sig i vatten. Är den löst i vatten kallas den ibland för kalilut. Används vid framställning av såpa.

26 forts baser Kalciumhydroxid Ca(OH)2 (Stark bas): Är ett vitt svårlösligt ämne. Kalciumhydroxid löst i vatten kallas kalkvatten. Kalciumhydroxid(även kallad släckt kalk) används bla vid tillverkning av socker. Det ingår också i murbruk. I murbruksblandningen tar kalciumhydroxiden upp koldioxid från luften, CO 2, och förvandlas till krita vilket gör att bruket hårdnar.! Natriumkarbonat Na2 CO 3 (mellanstark bas) Kallas också soda. Löser sig lätt i vatten. Natriumkarbonat har inga egna OH - (hydroxidjoner) så den rycker åt sig H + (vätejoner) från vattnet så att den kan bilda OH - joner. Soda används till olika typer av tvätt, eftersom den löser upp smuts och tar bort hårda kalksalter i vatten och gör det mjukt. Den används främst inom glastillverkning där den blandas med sand och utsätts för hög värme.!

27 forts baser Ammoniak NH3 (mellanstark bas): Är en färglös gas med stickande lukt. Löser sig lätt i vatten. Den används för tillverkning av handelsgödsel och salpetersyra. Ni som har bakat med hjorthornssalt någon gång har känt den speciella lukten av ammoniak. Har man känt den en gång känner man igen den för resten av livet. Mums, drömkakor!

28 Frågor att arbeta med kring baser Vad finns det för baser som du kan träffa på till vardags eller i hemmet?! Ibland säger man att hydroxidjonen (OH- ) är en trasig vattenmolekyl, vad tror du att man menar med det?! Vad är skillnaden mellan en svag respektive stark bas?! Lutfisk äter vi i jultider men hur tillverkas den?! Vad menas med hårt respektive mjukt vatten? Hur ser vattnet ut på Värmdö är det hårt eller mjukt? Är det någon skillnad beroende på var man bor?

29 Vad betyder formlerna?! 3 H! O2! 2 H2 O! CO2! Hur skriver man 3 kväveatomer och två kolmonoxidmolekyler?

30 Reaktionsformler För att beskriva en kemisk reaktion kan vi skriva en reaktionsformel. Först skriver vi vad det finns för ämnen från början. Sedan ritar vi en pil som visar att det blir en kemisk reaktion. Efter pilen skriver vi formlerna för de ämnen som bildas vid reaktionen.! H2 + O 2 H 2 O! När man skrivit en reaktionsformel ska man alltid kontrollera att det finns lika många atomer före som efter pilen. Inga atomer kan försvinna och inga kan nybildas. Formeln måste balanseras.! 2 H2 + O 2 2 H 2 O

31 Exempel reaktionsformler - hur ska vi balansera dem? C + O2 CO 2! N2 + H 2 NH 3! S + O2 SO 2! Na + Cl 2 NaCl! Cu2 O + O 2 CuO

32 Formelfrossa Sätt ut rätt siffror. 1. Cu +.I 2 CuI 2. Zn +. Cl 2. ZnCl 2 3. Al +. S.Al 2 S 3 4. Fe +. Cl 2. Fe Cl 3 5. Ca +. S +.. O 2 CaSO 4 6. K +.N 2 +. O 2.. KNO H 2 +. Cl 2... HCl 8. C +.H 2.C 2 H 6 9. O 2 +.H 2.H 2 O 1. C +.H 2.C 2 H C +.H 2 +. O 2.C 2 H 5 OH Fantasin tog slut - nu tar jag X & Q 12.. X 2 +.Q XQ 13. X +. Q 4 XQ 14. X 2 +.Q 2. XQ X +. Q 3... X 2 Q 3 Göran Stenman, Ursviksskolan 6-9, Ursviken

33 Utmaningar... C6 H 12 O 6 CH 4 + CO 2! CO2 + C 2 H 6 O C 6 H 12 O 6

34 SURT REGN Allt regn är surt, eftersom luftens koldioxid (CO2) löser sig i vatten och då bildas kolsyra (H2CO3) CO2(g) + H2O(l) ---> H2CO3(aq) Gaser som svaveloxider (SOx) och kväveoxider (NOx) gör att regnet blir ännu surare. Detta kallas surt regn. Surt regn kan göra att träd dör.