JONER Joner är partiklar med elektrisk laddning. Både ensamma atomer och molekyler kan bilda joner. Från era studier i atomens uppbyggnad vet ni att atomen består av i huvudsak tre partiklar. Protonen, neutronen och elektronen. Det finns lika många protoner i kärnan som det finns elektroner runt kärnan. Lika många plus som minus och atomen är oladdad. Vi tittar på Bohrs atommodell. (Bild:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blausen_0342_ElectronEnergyLev els.png ; BruceBlaus)
Vi tittar på Ne (neon). Enligt Bohr består atomen av en kärna med elektroner som surrar runt kärnan i flera skal. Skalen kan innehålla olika många elektroner. Skal 1, 2 st; skal 2, 8 st. Om elektronskalen ser ut som i Ne-fallet är alla skalen fulla och atomen har fått ädelgasstruktur. Då är den inte benägen att reagera med andra atomer. Helium är inget undantag. Helium, atomnummer 2, har två protoner, därför tar den upp 2 elektroner. Första skalet kan bara hålla två elektroner, alltså blir He en ädelgas. Litium bredvid har tre e-. Då får det plats 7 st till i skal två. Litium reagerar gärna med vissa ämnen. Om en atom tar upp eller avger elektroner så blir atomen laddad. Då kallas den för jon. Joner att bildas så att de får s.k. ädelgasstruktur. Exempelvis har natrium en valenselektron i sitt yttersta elektronskal, så den påträffas oftast i joniserad form med en felande elektron: Na +. På andra sidan periodiska systemet har klor sju valenselektroner, därför har klor i joniserad form en extra elektron: Cl -. Lägg märke till hur man betecknar joner, natronjonen (jon av natrium) Na +. Titta nu i periodiska systemet och skriv ned jonerna för: O, Ca, Cl, K, Mg, F, N, Li, H, Fe, Ne, Kr, Xe. För att göra detta tittar du på hur många elektroner atomen har i yttersta skalet och sedan lägger du till eller tar bort elektroner så att atomen får ädelgasstruktur. Joner behöver inte bestå av bara en atom. De kan vara en hel molekyl som är laddad. Till exempel NaOH, natriumhydroxid, alias kaustisk soda, som består av Na + och OH -. Min vän råkade blanda kaustisk soda i gröten i stället för vanligt salt. Det smakar obeskrivligt illa. Denna mängden var väldigt liten så ingen skada var skedd, MEN prova ALDRIG. NaOH är giftigt och frätande. OH -. Hydroxid-jonen är en väte och en syre som tillsammans har en e- för mycket. Som vi vet attraheras olika laddingar till varandra. Så även joner. Om vi tar metallerna till vänster i periodiska systemet, de sk. Alkalimetallerna och för dem samman med Halogenerna, F, Cl, Br, I, At, så bildar de föreningar, salter med dem. Ett av dessa NaCL använder vi för att salta maten.
(Bild: Ingvald Straume; https://commons.wikimedia.org/wiki/file:natriumkloridionegittermodell.png). Det består av natronjoner och klorid joner. Jonbindningen är mycket stark. NaCl smälter vi 801C. Salter är mycket användbara inom medicinen och industrin. Thermocouples (vad nu det heter på svenska) är ett rör med två eltrådar i. Röret är även fyllt med något salt. Värmer man röret blir saltet till slut flytande och de två trådarna får kontakt. Detta kan man använda som brandvarnare i varma miljöer som turbinmotorer. Uranheafluorid, hex är ett extremt giftigt och reaktivt salt.
Grönt är fluor och blått uran. Det används vid anrikning av uran som sedan behövs till vapen, och kraftverk. Det reagerar kraftigt med vatten och bildar fluorvätesyra samt korroderar de flesta metaller. Det är snällt mot aluminium, varför man transporterar det i aluminiumbehållare. I våran stad Västerås kan vi se lastbilar med hex på vägarna ibland. De transporterar detta till Westinghouse. Labbar: Joner i vatten. Sammansatta joner i vatten. Vattnets ledningsförmåga. Bygga batteri av metaller och salt/syra. Kopparsulfat. Värma, återfukta, kristallisera. Is av H2O med NaCL och visa nedkylning. Ev. 23g NaCl med 77g is... Salter Vi har förstått att salter är föreningar av joner. Praetorianerna, kejsarens livvakt.
Reliefen är gjord i marmor, kalciumkarbonat, eller kolsyrad kalk, ett i naturen mycket vanligt salt, som förekommer som kalkspat, kalksten, krita och marmor, samt i dolomit m m. Genom upphettning spaltas det kalciumoxid(bränd kalk) och koldioxid. Det är också den viktigaste komponenten i skal av marina organismer, snäckor, pärlor och äggskal m m. Kalciumkarbonat är nästan olösligt i vatten, men löses i kolsyrehaltigt vatten under bildning av surt kalciumkarbonat, Ca(HCO 3 ) 2, som är lättlösligt i vatten. Genom kokning av lösningen återbildas det olösliga kalciumkarbonatet (pannsten). Även salmiak NH4Cl, som ingår som slemlösande komponent i hostmedicin är ett salt. Salter är en grupp föreningar med så skilda egenskaper att de används till att baka kakor, göra sprängmedel, gödsla, medicinera m.m. Den positiva jonen i en saltförening är ofta en metalljon, K+, Na+, Ca2+, Li+, emedan den negativa ofta är från ämnensgruppen HALOGENER. Titta i periodiska systemet och gå igenom vilka halogenerna är. Salter kan även vara föreningar av organsika ämnen. Repetera organiska föreningar, åk8 i regel. T.ex om man vill framställa L-lycin, så kommer man oftast att få det som L- lysin-hcl, eller azitromycin, azitromycin-hcl. Salter kan framställas på flera sätt. Repetera syror och baser från åk7. Om man blandar en syra och en bas i lika mängd, så får vi ett salt, t.ex. ammoniak och saltsyra ger salmiak. Vad lika mängd är ska vi prata om. Om man lägger en lämplig metall i saltsyra, sönderdelas metallen och vi får en metall-klorid-lösning (aq.). (aq. Betyder acqua, från latinets ord för vatten.) När vattnet dunstat får vi ett salt. Hade vi blandat Na med HCl, hade vi fått en häftig reaktion och med tiden saltvatten. Gips är också ett salt. CaSO 4 2 H 2 O, precis som kopparsulfat behöver gipset vattenmolekyler för att behålla strukturen o befinna sig i fast form. Om man tar bort vattenmolekylerna blir båda salterna ett fint pulver. Blandar man pulvret med vatten får man gegga som sedan stelnar under avgivande av värme. E516 är numret vid användning i livsmedel.
Vatten, H2O, löser salter. Vatten är ett polärt lösningsmedel. Det betyder att vattenmolekylen har två poler ungfär som ett batteri. Syreatomen drar till sig elektronerna väteatomerna får då en svagare positiv laddning. (Bild: Qwerter; https://en.wikipedia.org/wiki/water#/media/file:3d_model_hydrogen_bonds_in_ water.svg) Den positiva delen drar till sig den negativa jonen och tvärt om. Därför löser vatten många salter lätt. När salt är löst i vatten får man något som kallas elektrolyt. Blod och interstitalvätskor är elektrolyter med många olika salter. Batterisyra (vatten) är en elektrolyt. Labb: tillverka ett batteri. Leder vatten ström? När leder salt ström? Dema: HCl + NH3 + H2O NH4CL + H2O, alias salmiak. Slemlösande med lakritssmak. Denna demonstration leder oss in på Syror och Baser. Eftersom HCl är en syra, saltsyra; och NH3 är en bas ammoniak, så får det stå som symbol för reaktioner mellan syror och baser. Vi har redan gjort denna som en demonstration i kapitlet salter. HCl + NH3 + H2O NH4CL + H2O Skrivsättet är typiskt för kemin och ni har gått igenom det i åk 7. Syror är ämnen som avger vätejoner. Därför var det så lämpligt att börja med saltsyra och neutralisera både basen och syran genom att göra ett salt.
Saltsyra i vattenlösning har avgett sin vätejon. Hcl, består ju av två joner. H+ och CL-. Ämnet i sig sitter ihop som ovan och kallas (H)väte(CL)klorid. I vattenlösning: Blandas koncentrerad saltsyra med koncentrerad salpetersyra i volymsförhållande 3:1 fås kungsvatten, aqua regia, som är en av mycket få lösningar som kan oxidera rent guld, därav dess namn. Bara för att denna har förmågan att lösa guld och platina är de inte de starkaste syrorna. Varför de löser guld beror på sättet de fungerar. Starkare syror är supersyrorna, vilka många fräter genom det mesta. Saltsyra finns i magsäcken bl.a. Några vanliga syror och dess formler: Svavelsyra. H2SO4 Röda syre; Vita väte; gul svavel. Svavelsyra används som katalysator i esterreaktioner. Av en ester kan man sedan göra polyester.
Salpetersyra. HNO3. Blå kväve. Bilden till höger visar hur stor den är. pm=pikometer. Salpetersyrans salter kallas nitrater. Salpetersyra används till att tillverka nitroglycerin, TNT, bomullskrut och annat. Men försök er inte på detta hemma eftersom sprängmedel är just sprängmedel. En syra ni träffar på dagligen och även bär inom er är CO2 löst i vatten kolsyra. H2CO3. Svart kol. När en syra reaerar med vatten så avger den en vätejon. H+. Mängden vätejoner i en lösning kallas ph-värde. Ett långt ph-värde är en sur lösning och därmed frätande. En med ett högt ph-värde är basisk och även den frätande. Ett ph-värde omkring 7 kallas en neutral lösning. *Symbolen p i ph är en operatorbeteckning innebärande att man anger den negativa 10-logaritmen av vätejonaktiviteten; det vill säga.
Vid ph 1 är vätejonaktiviteten {H + } = 1 10-1. Vid ph 7 är vätejonaktiviteten {H + } = 1 10-7. Vid ph 14 är vätejonaktiviteten {H + } = 1 10-14. Precis som med hallonsaft kan en syra spädas. Ju mer vatten man häller i syran. Desto svagare blir den. Man måste ALLTID HÄLLA SYRAN I VATTNET. Gör man inte det får man en stark värmeutveckling och närmast explosionsartad kokning och det stänker frätande syra över allt. I åk7 fick du lära dig att baser är syrornas motsatser. Baser TAR UPP vätejoner från vattnet så att vi får fria OH- joner i vattenlösningen. Propplösare NaOH, kaustisk soda, alias natriumhydroxid. Frätande, farligt, reagerar kraftigt med aluminium. I princip inte alls med plast och järn, därav dess användning till propplösare. Lila natruim. NaOH är ett salt. Som ni märker hör salter och syror intimt samman. Här är det oundvikligt att nämna följande reaktion: NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l) När man blandar NaOH med HCl och får saltvatten med ph-7. Vi såg även reaktionen Där vi skapade salmiak av ammoniak och saltsyra. Även den neutral. Dock kan man inte äta för mycket av detta salt eftersom det rubbar vissa balanser i kroppen. Ammoniak är en svag bas. Den tar upp en del av väteatomerna från vattnet men inte alla. NaOH har ju OH- med sig och blir därför starkt basisk.
Tittar vi på reaktionen ovan NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2 O(l), så ser vi att om vi har en lösning med H+ och tillför OH- så har vi ju 2H och ett O. Dessa bildar spontant vatten. Blandar vi lika mängd av samma koncentration får vi en neutral lösning med ph-7 och mera vatten. I detta fallet saltvatten. I det andra salmiaksalt. Ammoniumklorid. Det som finns att visa här är t.ex. hur HCl äter metall. Hur HCl äter kycklingben, hur man neutraliserar syror eller baser, hur man skyddar sig om man får det på sig, detta kan man dema med utspädd ättiksyra från affären samt bakpulver. För övrigt är detta en labb eller en lek de brukar göra med kinderäggens gula behållare.