C Dessa atomer är kolets isotoper. Isotoper har: olika A samma Z samma antal e likadana kemiska egenskaper

Transkript

1 2.1 Materiens uppbyggnad Materia 2.2 Atomen t. ex. en litiumatom (Li) omogent ämne eterogen blandning t. ex. en suspension Rent ämne omogen blandning grundämne kan inte sönderdelas kemisk Ca Ag kemisk förening kan sönderdelas till grundämnen rdningstal = protontal, Z Masstal = antal nukleoner, A t. ex. Z = Klorgas + natriummetall bordsalt KEMISK REAKTIN (ämnen bildar nya ämnen) Is vatten FYSIKALISK FÖRÄNDRING (t. ex. förändring i aggregationsstillstånd) fast (s) flytande (l) gas (g) strukturens oordnad byggstenarnas rörelse avstånd mellan byggstenarna komprimerbarhet 12 6 A = Alla atomer med samma Z tillhör samma grundämne. I en atom Z = antal e C C C 6 6 Dessa atomer är kolets isotoper. Isotoper har: olika A samma Z samma antal e likadana kemiska egenskaper 1

2 Atomens massa är försumbart litet: g < m < g Därför används atommassaenheten, u. t. ex Grundämnen i naturen är oftast en blandning av isotoper. Därför är dessa grundämnens atommassor sällan hela tal. t.ex. kol: 12,01 u väte: 1,008 u Elektronmoln Energinivåer Elektronernas n energinivåer betecknas n = 1, 2, 3,, 7. Med formeln 2n 2 kan det högsta möjliga antal av elektroner på energinivån n beräknas. T. ex. ktettregeln Ytterelektroner el. valenselektroner befinner sig på den högsta energinivån dvs. längst ut bestämmer atomens kemiska egenskaper C P Rn En atom har en oktett då den har 8 ytterelektroner. Strukturen är energifattig därmed mycket stabil. Med oktettregeln menar man atomernas strävan efter att få en oktett. 2.3 Det periodiska systemet Elektronernas beteende beror på kärnans elektrisk dragningskraft deras hastighet den elektriska repelleringskraften mellan elektronerna n ordningstal: period: grupp: Elektronerna försöker uppnå ett så litet energiinnehåll som möjligt. Elektronens energi är större ju längre bort elektronen kommer från atomkärnan. huvudgrupper: metall: icke metall: halvmetall: 2

3 3.1 Substansmängd Mg innehåller 1 proton & 1 elektron innehåller 12 protoner, 12 neutroner & 12 elektroner 5 mol av 2 En mol (1 mol) av vatten innehåller 6, vattenmolekyler. då n = 5 mol: dessa atomer bör ha olika massa! ur är det med antalet väte och syreatomer? då n = 5 mol: Ex. 1: ur många järnatomer finns i 2,05 mol av järn? Däremot är massan av individuella atomer så försumbart liten, att det är omöjligt att mäta upp med en våg t. ex. de 100 kolatomer och 200 syreatomer som bygger upp 100 molekyler av koldioxid. C + En enhet som kallas mol möjliggör kemister att hantera mängder av olika partiklar. 1 mol är enheten för en storhet som kallas substansmängd, n. C Ex. 2: Beräkna substansmängden av glukos C , om antalet glukosmolekyler är 8, ? Vad är en mol? En äggkartong innehåller 6 ägg. 8 kartonger: Ex. 3: 72 ägg: Samma princip kan utvidgas till mol! I stället för talet 6 har vi nu talet 6, Ammoniak N 3 består av kväve och väteatomer. ur många molekyler av ammoniak kan tillverkas ur 1,2 mol vätgas 2? N 3

4 Molmassa En enhet som kallas molmassa, M, kopplar ihop substansmängden med massa. Molmassa har enheten g/mol (eller g mol 1 ). Molmassan beskriver hur stor massa 1 mol av ett ämne har. Ex. 4: Ex. 5: ur många mol är 1,2 g av svavel? ur många gram är 0,051 mol av bordsalt (natriumklorid, )? M(S) = M(N 3 ) = M(C 3 2 ) = M(K)= Ex. 6: Det dagliga vitaminbehovet för en ung kvinna är 4, mol. ur många milligram är detta, då molekylformeln för C vitamin är C 6 8 6? Molmassans numeriska värde består av summan av de relativa atommassorna av ämnets atomer. Relationen mellan massa, molmassa och substansmängd M [(N 4 ) 2 S 3 ] = M = m = n = m n M 4

5 3.2 Lösningars halt 4.1 Starka bindningar = + Ämnets struktur förklarar ämnets egenskaper: Ämnets egenskaper Ämnets struktur Lösningens halt kan uttryckas på tre olika sätt: Kemiska bindningar i ämnet massprocent (mass %) volymprocent (volym %) koncentration (c) Mass % = Ex. 8: m(upplöst ämne) m(lösningsmedel) + m(upplöst ämne) 3,00 g kaliumhydroxid, K, är upplöst i destillerat vatten så att volymen av K lösningen blir 250 ml. Beräkna lösningens halt i massprocent. 100% starka bindningar (kräver MYCKET energi för att brytas) kovalenta bindningar svaga bindningar (kräver LITET energi för att brytas) + jonbindningar metallbindningar Mg Mg Mg Mg Mg Ex. 9: Alkoholhalten i en viss sort av öl påstås vara 4,7 vol %. ur många milliliter av ren etanol är i en 0,33 l ölburk? Strävan efter att få oktettstruktur sker genom att avge/ta emot elektroner bilda gemensamma elektronpar Grundämnets position i det periodiska systemet samt elektronegativitetsvärde förklarar grundämnets sätt att få oktett. Elektronegativitet : ett mått på förmågan hos en atom att dra till sig elektroner i en bindning. koncentration: c = n V Ex. 11: Är bindningen i de följande föreningarna en jon eller en kovalent bindning? Ex. 10: n Beräkna koncentrationen av lösningen i ex. 8. a) MgF 2 b) N c V c) 2 5

6 Jonbindning: stor skillnad i elektronegativitetsvärden metall (positiv jon = katjon) + icke metall (negativ jon = anjon) en stark elektrisk dragningskraft binder jonerna till varandra Ex. 12: a) Li, F b) Ca, c) Al, Ange den kemiska formeln för den jonförening som består av följande grundämnen. Kovalent bindning: finns i molekylföreningar icke metall + icke metall grundämnena delar på sina opariga ytterelektroner bindningselektronpar stark bindning stabil struktur ur vet man hur många opariga elektroner en atom har? e N S Ex. 13: a), Bilda den molekyl som består av följande atomer. 4.2 Det mångsidiga kolet Kol har förmågan att bilda... enkel, dubbel eller trippelbindningar långa kedjor Kolföreningars kemi = organisk kemi Förening med kolskelett = organisk förening Exempel på... Enkelbindning: Dubbelbindning: Trippelbindning: 4.3 Kolskelettet Ett kolväte innehåller kol & väte. Kolatomerna är bundna ihop = kolskelett. strukturformel: metan etan propan b), (i vatten) c) N, (i ammoniak) d), (i syrgas) molekylformel: förkortad strukturformel: 6

7 molekylformel strukturformel systematiskt namn antal C prefix För framställning av invecklade kolföreningar används ofta streckformeln: heptan oktan Ex. 15: Rita strukturformeln och den förkortade strukturformeln för a) butan isobutan Kolkedjans struktur delar alla kolföreningar i tre klasser: kolväten med kedjeformad eller öppen kolkedja (både förgrenade och oförgrenade) b) hexan cykliska kolväten Det finns mättade och omättade kolväten. Alkaner är mättade (endast enkelbindningar), alkener & alkyner är omättade (åtminstone en dubbel respektive trippelbindning). Fleromättade molekyler innehåller minst två dubbelbindningar. cyklopropan aromatiska kolväten bensen toluen bensenderivat cyklohexan BS! Aromatiska kolväten klassifieras inte som omättade kolväten! Detta på grund av delokaliserade elektroner: 7

8 4.4 Funktionella grupper mngivning av organiska föreningar sker genom deras: systematiska namn handelsnamn (eller trivialnamn) En funktionell grupp är den aktiva grupp i en kolförening som reagerar mycket lätt och därmed bestämmer föreningens egenskaper. Alla föreningar som hör till samma klass har samma funktionella grupp: Uppbyggning av systematiska namn: sidogrupper (atomer/atomgrupper som ersätter en väteatom i grundkolvätet) grundkolväte ("kolskelettet") kolvätets ändelse (innehåller den funktionella gruppen) Kolvätekedjan som är bunden till en funktionell grupp betecknas ofta med R. En molekyl kan innehålla flera funktionella grupper: 1. itta den längsta kolkedjan. 2. itta sidogrupperna. 3. itta den funktionella gruppen. 4. Numrera kolatomerna så att den funktionella gruppen får så låg siffra som möjligt, 5. Ge systematiskt namn. Se tabellen på ämnesklasser och deras funktionella grupper på s

9 6.1 Alkoholer, fenoler, etrar och aminer Alkoholer: R kolväte + ol om gruppen är en sidogrupp får den namnet hydroxi i föreningen Etrar eter = 2 kolvätekedjor bundna till samma syreatom (R 1 R 2 ) ringformad eter = kolkedjans båda ändar bundna till syreatomen envärd tvåvärd trevärd används ofta som lösningsmedel Aminer primär sekundär tertiär Amin = derivat av ammoniak (väteatomerna i ammoniak ersätts med kolvätekedjor) Fenoler: bensenring + primär sekundär tertiär svaga syror aminernas lukt varnar för rutten mat 9

10 6.2 Karbonylföreningar Aldehyder och ketoner Aldehyder: R C 6.3 Livets byggstenar Aminosyror bildar PRTEINER: innehåller 2 funktionella grupper: C & N 2 slutar på al Ketoner: R 1 C R 2 slutar på on de binds ihop till proteiner med en amid dvs. peptidbindning: Monosackarider bildar KLYDRATER: de viktigaste monosackariderna är glukos och fruktos: glukos C Karboxylsyror och estrar Karboxylsyror: R C kolvätekedja + syra Estrar: bildas av en alkohol & en karboxylsyra namngivning: alkoholen slutar på yl och syran på at naturens estrar = aromämnen & vaxer fruktos C monosackarider blir en disackarid, t. ex. sackaros ( = rörsocker) & laktos flera monosackarider blir en polysackarid, t.ex. stärkelse & cellulosa Fetter är estrar fetter bildas av glycerol och fettsyror (= karboxylsyror med långa kolkedjor) omättade fetter (växtfetter) består av omättade kolkedjor, mättade fetter (djurfetter) av mättade kolkedjor 10

11 Liitetiedostot metan.s3d