Instuderingsuppgifter Litterarum radices amarae, fructus dulces Kemisk bindning Uppgiftena är indelade i tre olika kategorier efter svårighetsgrad. bservera dock att det inte går att sätta betyg på en enskild uppgift. Betygsresonemangen nedan är bara för att du skall få en uppfattning om vad som krävs för de olika nivåerna. Typ 1 detta är relativt enkla uppgifter som inte kräver någon egen slutledning, utan som är hämtade direkt från teorin. Betygsmässigt motsvarar detta svar på E, kanske D-nivå. Typ 2 dessa uppgifter kräver en viss egen slutledning och förmåga att använda teorin för att lösa nya situationer och problem. Betygsmässigt motsvarar detta svar runt D eller C-nivå. Typ 3 här har vi mer komplexa frågor och problem där du behöver använda olika delar av teorin för att resonera dig fram till en lösning. Betygsmässigt motsvarar detta svar på B eller A-nivå. Typ 1 1. Varför bildar aluminium trevärt positiva joner och kväve trevärt negativa joner? 2. Varför leder salter (jonföreningar) elektrisk ström i smält tillstånd men inte i fast tillstånd? 3. Skriv formeln för följande föreningar: a) litiumklorid h) aluminiumsulfid b) kalciumoxid i) aluminiumnitrid c) bariumjodid j) kopparbromid d) magnesiumnitrid k) zinkfluorid e) natriumoxid l) manganjodid f) kalciumsulfid m) kaliumhydrid g) aluminiumklorid 4. Bildar grundämnen som är metaller positiva eller negativa joner vid kemiska reaktioner? 5. Bildar grundämnen som är icke-metaller positiva eller negativa joner vid kemiska reaktioner? 6. Hur kan man använda periodiska systemet för att räkna ut vilken laddning en viss jon kommer att få? 7. Vad kallas bindningar som bildas genom att elektroner delas mellan atomer? 8. Vad menas med en molekyl? 9. Vilken typ av kemisk bindning kan man förvänta sig mellan atomerna i följande ämnen: a) natriumfluorid b) svaveldioxid c) väteklorid d) kalciumklorid e) mässing (innehåller koppar- och zinkatomer) 10. Vilken är laddningen för atomjoner av följande grundämnen? a) kalium b) barium c) svavel d) brom e) kväve 11. Förklara varför jonföreningar oftast har höga smältpunkter, medan molekylföreningar ofta har låga smältpunkter?
12. Rita elektronstrukturformler för följande molekyler: a) Cl 2 b) N 2 c) CH 4 d) H 2 S e) C 2 13. Vad menas med elektronnegativitet? 14. Förklara varför fluor är det mest elektronegativa grundämnet. 15. Blir det polära kovalenta bindningar i följande molekyler? m så är fallet, vilken atom blir mer positiv och vilken blir mer negativ? a) N b) HF c) N 2 d) HCl e) C 16. Vilken typ av kemisk bindning förekommer oftast mellan: a) en metall och en icke-metall? b) Två icke-metaller? c) Två metaller? 17. Vilket av nedanstående ämnen är en jonförening? a) SiCl 4 b) BF 3 c) CBr 4 d) S 2 Cl 2 e) CaBr 2 18. Vilket eller vilka av följande ämnen är molekylföreningar? a) Is, H 2 (s) b) Flytande ammoniak, NH 3(l) c) Fast koldioxid, C 2(s) d) Fast cesiumfluorid, CsF (s) e) Fast kalium K (s) 19. Grundämne 17 reagerar med grundämne 19 och bildar ett fast ämne. Vilket av följande påståenden om detta ämne är felaktigt? a) Ämnet är i fast form en god ledare av elektricitet b) Ämnet innehåller två slags atomjoner, vilkas antal förhåller sig som 1:1 c) Ämnet i är smält tillstånd en god ledare för elektrisk ström. d) m kristaller av ämnet utsätts för slag delas de i mindre bitar. 20. Vilket av följande påståenden är korrekt? Kloridjonen har samma elektronstruktur som a) fluoridjon b) bromidjon c) argonatom d) svavelatom e) natriumjon 21. I vilket av nedanstående exempel har jonerna/atomerna inte ädelgasstruktur? a) Natriumjoner b) Kalciumjoner c) Bromatomer d) Xenonatomer e) Fluoridjoner 22. Vilket är villkoret för en att en tvåatomig molekyl skall vara en dipol? 23. Vad betyder det att alla atomer strävar efter ädelgasskal (oktettregeln) 24. Vilken laddning har jonerna av de alkaliska jordartsmetallerna?
25. Rita elektronformeln för följande molekyler: a) I 2 b) C 2 H 6 c) HBr d) CH 2 Cl 2 26. Hur många valenselektroner har a) en bariumatom b) en aluminiumatom c) en halogenatom 27. Vilken eller vilka av följande molekyler är dipoler? a) Br 2 b) HBr c) 2 d) ICl 28. Vilka av nedanstående ämnen är jonföreningar och vilka är molekylföreningar? a) NH 3 b) Ca c) P 4 d) ICl 3 29. Vilken laddning har jonerna av de alkaliska jordartsmetallerna? 30. Hur många valenselektroner har a) en aluminiumatom b) en bariumatom c) en halogenatom 31. Förklara varför en stabil förening mellan barium och klor måste ha formeln BaCl 2. 32. En atomjon har laddningen 2 och 54 elektroner. Vilken är denna jon? 33. Grundämnet med atomnummer 13 reagerar med grundämnet med atomnummer 17 och bildar en stabil förening. Vilken är denna (både formel och namn)? 34. Grundämnet med atomnummer 35 reagerar med grundämnet med atomnummer 56 och bildar en stabil förening. Vilken är denna (både formel och namn)? 35. Ange namnet för följande jonföreningar: a) MgCl 2 b) Na 2 S 4 c) Ca(N 3 ) 2 d) K 2 C 3 e) CuS 4 f) ZnCl 2 g) CsN 3 h) BaC 3 36. Skriv kemiska formeln för följande salter: a) kaliumklorid b) natriumklorid c) zinksulfat d) kopparnitrat e) bariumoxid f) kalciumhydroxid 37. Kan man förvänta sig övervägande jonbindning, polär kovalent bindning, eller ren kovalent bindning mellan atomerna i följande: a) NH 3 b) Ca c) P 4 d) ICl 3
Typ 2 1. Vilket av följande påståenden är korrekt? I kovalenta germaniumföreningar omges kärnorna totalt av lika många elektroner som kärnan i en a) Argonatom b) Kiselatom c) Tennatom d) Arsenikatom e) Kryptonatom 2. Vad är en sammansatt jon? 3. Skriv formeln för tre exempel på sammansatta joner. 4. Det finns olika typer av bindning mellan molekyler. a. Vilken typ av bindning finns mellan molekyler som inte är dipoler? b. Vilka faktorer bestämmer styrkan hos denna typ av bindning? 5. Rita elektronstrukturformler för varje molekyl. Viken geometrisk form tror du att molekylen har. Motivera ditt svar. a) SiH 4 b) SF 2 c) CCl 2 d) HCN e) CH 3 H 6. Vilket av nedanstående ämnen är det bästa exemplet på ett fast ämne, i vilket kristallens byggstenar binds samman av kovalenta bindningar till en tredimensionell jättemolekyl? a) NaCl (s) b) C 25 H 52(s) paraffin c) S 8(s) d) Ca (s) e) C (s) diamant 7. Vilka två av följande påståenden är felaktiga? a) I vätekloridmolekylen är bindningen huvudsakligen kovalent b) I fast kalciumklorid är bindningen huvudsakligen jonbindning c) I fast väte binds molekylerna till varandra med vätebindningar d) Vattnets höga kokpunkt beror på vätebindningar mellan molekylerna e) I fast litium hålls atomerna samman huvudsakligen av van der Waalskrafter 8. Kokpunkten för vatten är avsevärt högre än för vätesulfid, H 2 S (l). Vilken av följande förklaringar till detta förhållande är den riktigaste? a) Van der Waalskrafterna är starkare i H 2 (l) än i H 2 S (l). b) Vätebindningen är mer utpräglad i H 2 (l) än i H 2 S (l). c) Molekylvikten för H 2 är avsevärt mindre än för H 2 S. 9. I vilken av nedanstående vätskor kan man förvänta att vätebindningen är starkast? a) HF (l) b) CH 4(l) c) HI (l) d) H 2 S (l) e) PH 3(l)
10. Vilket av följande ämnen har opolära molekyler, kovalent bindning mellan atomerna i molekylen och endast svaga van der Waalskrafter mellan molekylerna? a) Fast kaliumklorid b) Gasformig metan, CH 4 c) Fast silver d) Flytande vätebromid e) Gasformig neon 11. Vilket av följande ämnen är uppbyggt av positiva joner som hålls samman av elektroner, vilka kan röra sig fritt från jon till jon? a) flytande krypton b) Fast fosfor c) Flytande väteklorid d) Fast natriumbromid e) Fast guld 12. Vilket av följande påståenden om grundämnet nr 19 i fast tillstånd är felaktigt? a) Det fasta ämnet består av positiva atomkärnor som omges av ett moln av elektroner. b) Det fasta ämnet är en god ledare för elektrisk ström c) Ämnet innehåller tvåatomiga molekyler d) Det fasta ämnet är mjukt och lätt formbart e) Grundämne 19 har högre smältpunkt än grundämne 17 13. Vilket av följande påståenden är felaktigt? a) vattenmolekylen är en dipol b) Metanmolekylen är inte en dipol c) Vätejodidmolekylen är en dipol d) Ammoniakmolekylen är en dipol e) Koldioxidmolekylen är en dipol 14. Atomer av grundämne nr 17 förenar sig med varandra till molekyler. Vilket av följande påstående är felaktigt? a) Molekylerna är tvåatomiga b) I molekylerna är ett elektronpar gemensamt för två atomer. Atomerna får härigenom en elektronstruktur som liknar strukturen hos ädelgaser. c) Molekylerna är dipoler d) Det bildade ämnet är vid rumstemperatur en gas e) Attraktionskrafterna mellan molekyler av grundämne 17 är starkare än mellan atomer av grundämne 18. 15. Vilket av följande påståenden om grundämne 18 är felaktigt? a) I fast fas bildar ämnet ett nätverk, i vilket atomerna hålls samman genom kovalenta bindningar. b) Krafterna mellan ämnets molekyler är svaga van der Waalskrafter. c) Ämnet är i alla aggregationsformer en mycket dålig ledare av elektricitet. d) Ämnet har mycket låg smältpunkt. 16. Grundämne X har två valenselektroner och grundämne Y har sex valenselektroner. Vilket av följande alternativ är korrekt? En kemisk förening mellan X och Y är troligen: a) en kovalent förening med formeln XY b) En kovalent förening med formeln X 3 Y c) En jonförening med formeln XY d) En jonförening med formeln X 2 Y 6 e) En jonförening med formeln X 3 Y
17. Varför är metaller goda ledare för elektrisk ström? 18. Molekylen C 2 är inte en dipol, det är däremot molekylen S 2. Vilken slutsats kan man då dra om formerna på dessa båda molekyler. 19. Varför kan man med säkerhet påstå att det finns bindningskrafter även mellan ädelgasernas atomer? 20. Rita elektronformeln för a) vätesulfidjonen, HS b) kloratjonen, Cl 3 c) perkloratjonen, Cl 4 21. Vilket grundämne i nedanstående par är det mest elektropositiva? a) Ba eller Ca b) Rb eller Na c) Cs eller Ba d) S eller Cl e) S eller Se 22. Vilken jon består endast av en proton och ingen elektron? 23. Skriv elektronformeln för: a) sulfatjon b) hydroxidjon c) nitratjon 24. Vilka av följande molekyler är dipoler? a) CH 3 CH b) CHCl 3 c) C 6 H 12 d) CH 3 H e) (CH 3 ) 2 C 25. Rita elektronformeln för a) etanmolekylen C 2 H 6 b) etenmolekylen C 2 H 4 c) etynmolekylen C 2 H 2
Typ 3 1. Vilket eller vilka av nedanstående fasta ämnen är uppbyggda av molekyler, mellan vilka den huvudsakliga attraktionen utgörs av van der Waalskrafter? a) 2(s) b) CH 4(s) c) H 2 (s) d) Na 2 (s) e) Ca (s) 2. Ange geometrisk form för följande molekyler och motivera ditt svar: a) H 2 b) CH 4 c) NH 3 d) CCl 4 e) C 2 3. Vilken av följande elektronformler är den troligaste för underklorsyrlighet (en förening vars molekyl består av en atom väte, en atom klor och en atom syre)? a) d) b) e) c) K L M N A 2 8 8 2 B 2 8 8 1 C 2 8 8 D 2 8 7 E 2 8 3 Använd tabellen ovan för att svara på frågoa 4, 5 och 6. 4. Vilket grundämne är en ädelgas? a) A b) B c) C d) D e) E 5. Vilket av följande formler är inte i överensstämmelse med de angivna elektronkonfigurationerna? a) AD 2 b) ED 3 c) AE 2 d) BD e) D 2 6. Vilken av de bindningar som bildas av följande par av grundämnen kan förväntas ha mest utpräglad jonkaraktär? a) A och B b) A och E c) B och E d) A och C e) B och D
7. Man har funnit att molekylen XY 3 är en dipol. Vilka slutsatser kan man då med stor sannolikhet dra beträffande a) bindningen X Y b) formen på molekylen XY 3 8. Molekylen BF 3 är inte en dipol, det är däremot molekylen PH 3, ange orsaken. 9. Hur många fria elektronpar har en vattenmolekyl? 10. Rita elektronformeln för S 3 -molekylen. 11. Rita elektronformeln för N 2 -molekylen. De båda kväveatomerna är bundna till varandra. 12. Redogör i stora drag för hur den kemiska bindningen uppkommer i en binär förening, XY, när det gäller a) jonbindning b) ren kovalent bindning c) polär kovalent bindning. 13. Ge en förklaring till att is har lägre densitet än vatten. 14. Nedanstående grafer visar förhållandet mellan temperatur och densitet hos sötvatten och havsvatten. Förklara skillnaderna. Densitet hos sötvatten Densitet hos havsvatten 1,00000 1,0280 0,99990 1,0278 Densitet (g/cm 3 ) 0,99980 0,99970 0,99960 Densitet (g/cm 3 ) 1,0276 1,0274 1,0272 0,99950 0 2 4 6 8 10 12 1,0270 0 2 4 6 8 10 12 Temperatur ( C) Temperatur ( C)
Facit och kommentarer BSERVERA. Det är första gången detta dokument testas i skarpt läge, så det kan smugit sig in fel i facit. Typ 1 1. Aluminium har tre valenselektroner som ges bort för att få ädelgasskal. Kväve har fem valenselektroner och vill därför ha tre elektroner för att få ädelgasskal. 2. Elektrisk ström är ett flöde av elektroner. För att detta skall ske måste det finnas elektroner eller laddade partiklar (joner) som kan transportera laddning. 3. a) LiCl h) Al 2 S 3 b) Ca i) AlN c) BaI 2 j) CuBr eller CuBr 2 d) Mg 3 N 2 k) ZnF 2 e) Na 2 l) MnI 2 f) CaS m) KH g) AlCl 3 Koppar har en valenselektron, men den bildar både Cu + och Cu 2+. Namnet anger inte viken kopparjon det är. Det borde därför ha stått antingen Koppar(I)bromid eller Koppar(II)bromid. 4. Alla metaller finns till vänster i det periodiska systemet och bildar därför alltid positiva joner. 5. Alla icke-metaller finns i den högra delen av det periodiska systemet och bildar därför negativa joner (undantaget ädelgaser). 6. Grupp 1, 1+, grupp 2, 2+, grupp 3, 3+, grupp 5 (15), 3, grupp 6 (16) 2, grupp 7 (17), 1. 7. Kovalent bindning 8. En kemisk förening som bildats med kovalenta bindningar 9. a) jonbindning b) kovalent binsdning (polär) c) kovalent bindning (polär) d) jonbindning e) metallbindning 10. a) K + b) Ba 2+ c) S 2 d) Br e) N 3 11. Jonföreningar sitter samman i ett tredimensionellt gitter, där positiva och negativa joner håller samman kristallen. Molekylföreningar är avgränsade enheter som påverkar varandra relativt lite. H 12. a) Cl Cl b) N N c) H C H d) S e) C H H H 13. Hur bra en atom är på att dra till sig ytterligare elektroner. 14. Fluor fattas en elektron förädelgasskal. Det yttersta elektronskalet ligger nära kärnans postiva kraft. 15. a) nej b) ja, fluor c) nej d) ja, klor e) nej 16. a) jonbindning b) kovalent bindning c) metallbindning 17. Svar, b och e 18. Svar, a, b och c 19. Svar, a och b är fel. Ämnet är KCl, alltså en jonförening.
20. Svar, c kloridjonen har tagit upp en elektron och har dörför lika många som argonatomen. 21. Svar, c bromatomen saknar en elektron för ädelgasstruktur 22. De ingående atomer måste ha olika elektronegativitet, en skillnad på ungefär 0,9 till 1,8 23. Atomerna vill ha fulla yttre elektronskal 24. Alltid 2+. H H Cl 25. a) I I b) H C C H c) H Br d) H C H H H Cl 26. a) 2 b) 3 c) 7 27. Svar, b Väte har elektronegativitet 2,1 och brom 2,8, så skillnaden är 0,7. Detta ligger egentligen utanför definitionen av en dipol, men elektronerna är ojämnt fördelade och ger därför en viss dipolverkan. 28. Ca är en jonförening, resten är molekylföreningar. 29. 2+ 30. a) 3 b) 2 c) 7 31. Barium bildar alltid tvåvärda positiva joner, klora alltid envärda negativa joner 32. Det måste vara atomnummer 52 (54 2 elektroner). Ämnet blir då Tellur. 33. Aluminuim och klor bildar föreningen AlCl 3 34. Barium och brom bildar BaBr 2 35. a) Magnesiumklorid b) Natriumsulfat c) Kalciumnitrat d) Kaliumkarbonat e) Kopparsulfat f) Zinkklorid 36. a) KCl b) NaCl c) ZnS 4 d) Cu(N 3 ) 2 e) Ba f) CaH 37. a) polär kovalent b) jonbindning c) kovalent bindning d) polär kovalent
Facit och kommentarer Typ 2 1. Svar, e 2. En jon som är sammansatt av två eller fler atomslag, till exempel NH 4 + och H 3. S 4 2 N 3 C 3 2 4. a) van der Waals-bindning b) antal atomen som molekylen består av H H 5. a) H Si H b) S c) e) H Ọ. H C H F F C H Cl Cl 6. Svar, e 7. Svar, c och e 8. Svar, b 9. Svar, d 10. Svar, b och e 11. Svar, e det är metallbindning som avses 12. Svar, c 13. Svar, e 14. Svar c 15. Svar, a 16. Svar, c 17. Valenselektronerna rör sig fritt i hela metallbiten och kan därför överföra flödet av elektroner 18. S 2 är vinklad 19. De har smältpunkt och kokpunkt som ligger över absoluta nollpunkten 21. a) Ba b) Rb c) Cs d) S e) Se Resonans dubbelbindningarna byter plats hela tiden 20. a) H S b) Cl c) Cl 22. H + 23. a) S b) H c) N Resonans dubbelbindningen byter plats hela tiden
24. Svar, a, b d och e alla dessa är osymmetriska H H H H 25. a) H C C H b) C C c) H C C H H H H H Facit och kommentarer Typ 3 1. Svar, a och b 2. a) vinklad b) symmetrisk, kub c) vinklad, pyramid d) symmetrisk, kub e) rak 3. Svar, a 4. Svar, c 5. Svar, c 6. Svar, e 7. a) Kovalent bindning b) osymmetrisk, pyramid (som ammoniakmolekylen) 8. BF 3 är en jonförening (skillnad i elektronegativitet 2,0) och då har bereppet polär ingen relevans. Molekylen PH 3 har ingen skillnad i elektronegativitet men den är osymmetrisk. Jämför med ammoniakmolekylen. 9. Två 10. S 11. N N eller N N eller N N byter plats hela tiden Resonans dubbelbindningen Resonans alla tre strukturerna förekommer. Dubbel och trippelbindningarna byter plats hela tiden 12. a) positiva joner och negativa joner attraherar varandra och bildar en regelbunden kristall b) två atomer med ungefär samma elektronegativitet delar ett, två eller tre elektronpar c) två atomer med skillnad i elektronegativitet delar ett elektronpar 13. Värme är rörelseenergi. När vattnet är så kallt att det övergår till fast form tar vätebindningarna över helt och vattenmolekylerna ordnar sig i ett regelbundet mönster. Detta mönster tar större plats än då molekylerna rör sig fritt. 14. Sötvatten: när temperaturen sjunker minskar vattenmolekylernas rörelseenergi och de kommer då närmare varandra. Vid fyra plusgrader är rörelseenergin så låg att vätebindningen gör att de börjar ordna sig i ett regelbundet mönster och tar då större plats. Saltvatten: de lösta jonerna i vattnet, framförallt kloridjoner och natriumjoner, gör att vattenmolekylerna inte kan ordna sig i ett regelbundet mönster. Jonerna i vattnet stör ut vätebindningarna. Denna effekt blir större ju saltare vattnet är, så grafen gäller bara just den salthalt som den representerar.