Joner, syror och baser

Transkript

1 Joner, syror och baser

2 Vad kan vi hitta för information i det periodiska systemet?

3 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 två till flera miljoner atomer

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

5 Atomens byggnad Atomkärnan Positiva Protoner (p + ) I en atom finns det lika många protoner som elektroner, alltså tar laddningarna ut varandra. Neutrala Neutroner (n) Runt om Negativa Elektroner (e - )

6 Sortering av atomerna - periodiska systemet Antalet protoner bestämmer vilket ämne det är. 1 proton = väte 2 protoner = helium 3 protoner = litium. Atomnumret = antalet protoner som atomslaget har. Atomer har lika många p+ som e - Atomvikt/massa är sammanlagda vikten av protoner och neutroner. De vågräta raderna kallas perioder. De lodräta kolumnerna kallas grupper. Grundämnena i samma grupp har liknande egenskaper.

7 Elektronskal Bilden visar en atom där det röda i mitten är atomens kärna. Elektronerna åker runt kärnan i olika elektronskal. De olika skalen 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 8 e - Det yttersta skalet på en atom kallas valensskalet. Elektronerna i det yttersta skalet kallas valenselektroner.

8 Fundera, diskutera och skriv ner Vad har atomslagen i en grupp gemensamt? Vad har atomslagen i en period gemensamt?

9 Vad är en jon? 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.

10 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

11

12 Klor, Cl + elektron, e- Kloridjon, Cl-

13 Li + Na K + +

14 Be Mg Ca

15 B 3+ Al 3+

16 F - - Cl Br -

17 2- O 2- Se

18 Sammansatta joner molekyler med laddning 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.

19 Hur bildas jonföreningar? Oj, Om Här Nu Vänta Du, vad har 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 bara jag av fullt kunde dig med! Jippi få en!!! elektron Natriumflourid Na + - F

20 - Cl Mg Magnesiumklorid 2 - Cl

21 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. 0 Tv joner med stabil ädelgasstruktur bildas. + o o o 0 0 o o o /0 e\ Q Q Q 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? 21

22 Elevdemonstration syror och baser Elevdemonstration Vt-rutin I see, I think, I wonder Genom att blanda 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.

23 Syror är sura Om du biter i en citronklyfta eller äter en suris smakar det surt. Den sura smaken kommer från syror i citronen eller godiset. Det är olika syror som ger den sura smaken i frukter och bär till exempel citronsyra, äppelsyra och vinsyra. I vår mage finns en syra som heter saltsyra. Syror är frätande.

24 Baser är motsatsen till syror Om du tvättar händerna med tvål känns det halt mellan fingrarna. Det hala beror på att det finns baser i tvålen. Tvål och rengöringsmedel är ofta basiska och är bra på att lösa fett. Baser är liksom syror frätande.

25 Neutralt är varken surt eller basiskt Ämnen som varken är sura eller basiska kallas neutrala. Rent vatten är varken surt eller basiskt. Kranvatten är lite basiskt eftersom man gör det lite basiskt på vattenverken. Detta gör man för att rören inte ska rosta sönder. Regnvatten är ofta lite surt eftersom koldioxid (CO 2 ) och luftföroreningar löser sig i regnvattnet.

26 Surt eller basiskt indikatorn visar En indikator visar hur surt eller hur basiskt något är. En indikator är ett ämne som har olika färg i syror och baser. Men om man vill veta hur sur eller basisk lösnigen är, måste man använda ett ph-papper eller en ph-mätare. Syror har ph under 7 och baser ett ph över 7. ph 7 är neutralt. Exempel på indikatorer: ph-papper, ph-mätare. Indikatorer som finns i naturen: rödbeta, rödkål, blåbär och lackmus (lav)

27 BTB en indikator med tre färger BTB står för bromtymolblått Finns inte i naturen utan tillverkas på kemisk väg. Är en vanlig indikator som ger tydliga omslag. BTB blir gul-röd i sur lösning, blå-lila i en basisk lösning och grön i en neutral lösning.

28 I en sur lösning finns det vätejoner Bilderna visar kulmodeller och kemiska formler för några vanliga syror. Vad har alla syror gemensamt? Jo, alla syrorna har minst en väteatom! Väte = H Svavelsyra, H 2 SO4 Saltsyra, HCl Salpetersyra HNO 3 Kolsyra, H 2 CO 3

29 Saltsyra HCl + H + (vätejon) Cl - (kloridjon) I en vattenlösning lossnar väte lätt från syramolekylen. Väteatomen förlorar samtidigt sin elektron och blir en positiv jon, H +. Samtidigt tar resten av syramolekylen upp elektronen och blir en negativ jon, Cl -.

30 Två saker bestämmer hur surt det blir

31 Svag och stark syra - Hur många vätejoner som frigörs när man häller syran i vatten I en svag syra frigör kanske bara 1/10 av syramolekylerna vätejoner. I en stark syra frigör nästan alla syramolekyler vätejoner.

32 Hur mycket vatten som man löser syran i Lite vatten koncentrerad - stark syra Mycket vatten utspädd - svag syra

33 Syror, vad används de till, hur verkar de? Arbeta med din parkompis med att ta reda på information om nedanstående syror. Myrsyra Ättiksyra Citronsyra Mjölksyra Kolsyra Vad är den kemiska beteckningen för saltsyra, salpetersyra, och svavelsyra. Vad står bokstäverna i SIVregeln för? Vad menas med SIVregeln? Repetera alla farosymboler på elevspel.se (nivå 1 och 2)

34 S.I.V - regeln Syran - I - Vatten. Det gäller då du ska späda ut en syra. Annars kan det bli så varmt att det börjar koka och stänka.

35 Tre starka syror s som används till mycket Saltsyra HCl: Starkt frätande och har en stickande lukt. Vår magsaft innehåller saltsyra, den dödar bakterier och bryter ner vår mat. Används till: tillverkning av konstgödsel och läkemedel. Svavelsyra H2SO4: Tjockflytande och starkt frätande, luktfri. Svavelsyra används bland annat i bilbatterier. I bilbatterier är den koncentrerad så var försiktiga! Den används även vid tillverkning av läkemedel, sprängämnen och plast. Salpetersyra HNO3: Starkt frätande med stickande lukt. Den förstörs av solljus och ska förvaras mörkt. Den gulfärgar hud och naglar. Den är starkt frätande och fräter på alla metaller utom guld och platina. Används bl a som råvara till konstgödsel, plast och sprängämnen.

36 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 en tid använts som vapen. Majoriteten av offren är kvinnor. Gärningsmännen är nästan alltid närstående, det kan vara en make, bror eller vän till familjen. Blir en man på något sätt missnöjd på eller svartsjuk, avundsjuk på 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.

37 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 är syrornas motsats. Man kan känna igen baser genom att de känns hala mellan fingrarna. Baser är inte lika vanliga i naturen som syror, finns mest i rengöringsmedel men även tvål, målarsoda, lutfisk. En del är inte speciellt starka, medan andra måste man vara försiktig med (kan vara mycket frätande) Baser tar upp vätejoner H+ (motsats till syror som avger) Alla vattenlösningar av baser innehåller hydroxidjoner OH (negativ jon). Ju fler hydroxidjoner, desto mer basisk lösning. HH H H HH H H

38

39 Olika baser Natriumhydroxid NaOH (Stark bas) Används till tillverkning av pappersmassa, tvål mm. I handeln säljs den 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. Kaliumhydroxid KOH (stark bas): Är den löst i vatten kallas den ibland för kalilut. Används vid framställning av såpa.

40 forts baser Kalciumhydroxid Ca(OH)2 (Stark bas): Kalciumhydroxid löst i vatten kallas kalkvatten. Kalciumhydroxid (släckt kalk) används bla vid tillverkning av socker och ingår också i murbruk. Natriumkarbonat Na2CO3 (mellanstark bas) Kallas också soda. 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. Ammoniak NH3 (svag-mellanstark bas): Är en färglös gas med stickande lukt. Den används för tillverkning av handelsgödsel och salpetersyra (bakning med hjorthornssalt)

41 Frågor att arbeta med kring baser (s nätet) 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? 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? Hur hör ph-skalan ihop med antalet vätejoner och hydroxidjoner?

42 Neutralisation - en reaktion där en syra och en bas tar ut varandra OH - OH - OH - H + H + H + OH - OH - H + H + H + OH - OH - H + H + H + OH - OH - Sur lösning (innehåller vätejoner) Basisk lösning (innehåller hydroxidjoner) Om de blandas H + + OH - = H 2 O Syra + Bas = neutral lösning (neutralisation) (om nu det är lika många H + som OH - )

43 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 ämnen (vid rumstemperatur) där joner sitter ihop i kristaller. De kan ha olika färger beroende på vilka mineraler som finns i saltet. Artists palette i Death valley 2PLUOJ)j!pWfl!,N =1 )j =1 1 4QuP5uuJJaduJni IlesNoN = V w;jnsieddo = :iabisj P)fflO ebuew eq uej iajeg

44 När syra och bas möts bildas salt Ett salt kan bildas genom att man blandar en syra och en bas t ex saltsyra (HCl) och natriymhydroxid (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 bildas kristaller av jonföreningen natriumklorid (koksalt). Na är en positiv jon och Cl en negativ jon.

45 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. Film om salt:

46 Uppgifter om salter (s ) Vilken form är salter i vid rumstemperatur? Vad händer när man blandar saltsyra och natriumhydroxid? Förklara och skriv reaktionsformeln. Vad bildas om vi låter vattnet avdunsta? Nämn två andra sätt som koksalt kan utvinnas på och vad man använder koksalt till. Vilket salt bildas av syrorna svavelsyra, salpetersyra och kolsyra? Vilken är den negativa jonen och vad finns de olika salterna i?

47 Vad betyder formlerna? H = vit O = röd C = svart 3 H O2 2 H2 O CO2 Hur skriver man 3 kväveatomer och två kolmonoxidmolekyler?

48 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 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 H2O 2 H2O

49 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

50 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 10. 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

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