Kapitel 2 Innehåll Kapitel 2 Atomer, Molekyler och Joner 2.1 2.2 Kemiska lagar 2.3 2.4 Tidiga experiment att karaktärisera atomen 2.5 Den moderna synen på atomstrukturen: en introduktion 2.6 2.7 En introduktion till periodiska systemet 2.8 Namngivning av enkla föreningar Copyright Cengage Learning. All rights reserved 2 Avsnitt 2.1 Kemi en ung vetenskap? Eld Renässans: Kermamik Antikens idéer på nytt Ädelmetaller Vetenskapliga metoder ca 1900: Modern syn på atomen år 500 0 500 1000 1500 2000 Avsnitt 2.1 Johan Gadolin född 5 juni 1760 i Åbo, död 15 augusti 1852 på Sunila säteri i Wirmo socken, kemist, fysiker och professor vid Kungliga Akademien i Åbo 1798-1822. Han upptäckte grundämnet yttrium 1794 och har fått grundämnet gadolinium uppkallat efter sig. Antikens grekland: De fyra elementen Atomos = odelbar Medeltid: Metallurgi Alkemister 1700 &1800-tal: alla grundämnen Systematisering Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 Avsnitt 2.1 Grekerna var de första att försöka förklara kemiska förändringar. Alkemin dominerade i 2000 år. Flera grundämnen upptäcktes. Mineralsyror framställdes. Robert Boyle (1627-1691) var den förste kemisten. Utförde kvantitativa experiment. Avsnitt 2.1 Alkemisternas symboler Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 5 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 6 1
Avsnitt 2.2 Kemiska lagar Tre viktiga lagar Lagen om massans bevarande (1789 Lavosier) massa kan varken skapas eller förstöras Lagen om definita proportioner (1806 Proust) en given kemisk förening innehåller alltid samma förhållande av de ingående grundämnena Lagen om multipla proportioner (1803 Dalton) om två grundämnen A och B kan bilda fler än en kemisk förening är förhållandet mellan A:s massor som förenas med 1 g av B i de olika föreningarna alltid små hela tal Avsnitt 2.2 Kemiska lagar Kväve och syreatomer i olika föreningar Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 8 Avsnitt 2.3 1808 Avsnitt 2.3 Begreppskoll Grundämnen består av pyttesmå partiklar: atomer. Atomerna i ett och samma grundämne är identiska. Kemiska föreningar uppstår då olika atomslag kombineras. Kemiska reaktioner innebär en omorganisation av atomer, atomerna förändras inte utan sättet hur de är bundna till varandra Vilka av de följande koncepten i Daltons atomteori anses fortfarande gälla och vara sanna? I. Grundämnen består av pyttesmå partiklar: atomer. II. Atomerna i ett och samma grundämne är identiska. III. Kemiska föreningar uppstår då olika atomslag kombineras. IV. Atomer är oförstörbara (odelbara). Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 10 Avsnitt 2.3 Gay-Lussac and Avogadro (1809 1811) Gay Lussacs observationer Uppmätte volymer av olika gaser som reagerar med varandra vid ett visst tryck och en viss temperatur. Avogadros hypotes Vid samma tryck och temperatur innehåller lika volymer av olika gaser samma antal partiklar (molekyler). Avsnitt 2.3 Gay-Lussacs observationer Copyright Cengage Learning. All rights reserved 11 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 12 2
Avsnitt 2.3 Avogadros hypotes Kemisk bindning Kovalenta bindningar Uppstår genom att elektroner delas av två atomer. Den resulterande atomsamlingen kallas molekyl. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Strukturformel för metan Rymdmodell för metan Kulmodell för metan Covalent Bonding Photo Brooks/Cole, Cengag Learning Company. All rights Ken O'Donoghue reserved. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 15 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Kemisk bindning Jonbindning Uppstår genom attraktionen mellan två olika laddade partiklar - joner. Jon en atom eller molekyl som har en positiv eller negativ nettoladdning. Katjon positiv jon; saknar elektron(er). Anjon negativ jon; har extra elektron(er). Natriumatomen förlorar en elektron Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 18 3
Kloratomen mottar en elektron Natrium reagerar med klorgas, det bildas natriumklorid. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 20 Molekylära föreningar kontra jonföreningar Sammansatta joner är laddade molekyler : NH 4+, NO 3 Photo Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 21 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 22 Avsnitt 2.7 Avsnitt 2.7 Periodiska systemet Metaller och icke-metaller Grupper grundämnen i samma kolumn har liknande kemiska egenskaper Perioder grundämnen i samma rad Copyright Cengage Learning. All rights reserved 23 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 24 4
Avsnitt 2.7 Orientering i periodiska systemet Grundämnen klassificeras efter: egenskaper (vertikalt) Grupper och stigande atomvikt (horisontalt) Perioder Några viktiga grupper 1A = alkalimetaller 2A = jordalkalimetaller 7A = halogener 8A = ädelgaser Avsnitt 2.7 Tre halogener: klor (gas), brom (vätska) och jod (fast ämne) Photo Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 25 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 26 Avsnitt 2.7 Symbol från ursprungligt namn Svenska Finska Ursprungligt namn Symbol Väte Vety Hydrogen H Kol Hiili Carbon C Kväve Typpi Nitrogen N Syre Happi Oxygen O Kisel Pii Silicon Si Järn Rauta Ferrum Fe Koppar Kupari Cuprum Cu Silver Hopea Argentum Ag Tenn Tina Stannum Sn Antimon Antimoni Stibium St Guld Kulta Aurum Au Kvicksilver Elohopea Hydrargyrum Hg Bly Lyijy Plumbum Pb Oorganisk kemisk nomenklatur Kemiska föreningar namnges enligt vissa regler (IUPAC) NAMNET SKALL VARA ENKLAST MÖJLIGT samt ENTYDIGT Copyright Cengage Learning. All rights reserved 27 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 28 Systematisk namngivning av ämnen Au guld NaCl natriumklorid H 2 O diväteoxid CaCl 2 kalciumklorid H 2 O 2 väteperoxid MnO 2 mangan(iv)oxid (NH 4 ) 2 SO 4 ammoniumsulfat P 2 O 5 difosforpentaoxid Binära Jonföreningar (typ I): 1. Katjonen först, sedan anjonen 2. Monoatomär katjon: grundämnesnamnet Ca 2+ = kalciumjon 3. Monoatomär anjon: rot + -id Cl = kloridjon 4. Saltet: katjonnamnet + anjonnamnet CaCl 2 = kalciumklorid Copyright Cengage Learning. All rights reserved 29 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 30 5
Vanliga enatomära katjoner och anjoner Väte Litium Natrium Kalium Cesium Beryllium Magnesium Kalcium Barium Aluminium Silver Hydrid Flourid Klorid Bromid Jodid Oxid Sulfid Nitrid Fosfid Binära Jonföreningar (typ II): 1. För metaller som kan bilda mer än en slags katjon används en romersk siffra i namnet ex: PbCl 2 Pb 2+ är katjonen som är tvåvärd (2+ II) PbCl 2 = bly(ii)klorid Copyright Cengage Learning. All rights reserved 31 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 32 Några vanliga enatomära kat- och anjoner Binära föreningar (typ III): 1. Föreningar mellan två ickemetaller 2. Det första grundämnet i formeln namnges först. 3. Det andra grundämnet namnges som om det vore en anjon. 4. Använd prefix för att ange atomförhållandet 5. Men använd aldrig mono- Vanliga typ I katjoner Vanliga typ II katjoner Vanliga monoatomära anjoner Ex: P 2 O 5 = difosforpentoxid Copyright Cengage Learning. All rights reserved 33 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 34 Att namnge binära föreningar Copyright Cengage Learning. All rights reserved 35 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 36 6
Föreningar med sammansatta joner (typ IV): Vanliga sammansatta katjoner och anjoner 1. Namnges som binära jonföreningar (typ I) 2. Sammansatt katjon: jonnamnet NH 4+ = ammoniumjon 3. Sammansatt anjon: jonnamnet NO 3 = nitratjonjon 4. Saltet: katjonnamnet + anjonnamnet NH 4 NO 3 = ammoniumnitrat Kvicksilver(I) Ammonium Nitrit Nitrat Sulfit Sulfat Vätesulfat Hydroxid Cyanid Fosfat Vätefosfat Divätefosfat Tiocyanat Karbonat Vätekarbonat Hypoklorit Klorit Klorat Perklorat Acetat Permanaganat Dikromat Kromat Peroxid Oxalat Copyright Cengage Learning. All rights reserved 37 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 38 Övergripande strategi för namgivning av föreningar Syror känns igen på vätet som återfinns först i formeln t.ex. HCl. är binära jonföreningar med en eller fler H + joner tillsammans med en anjon. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 39 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 40 Syror Om anjonen inte innehåller syre, namnges syran som en binär jonförening: väte+ anjonens namn. Ibland namnges den lösta syran i vatten enligt: Anjonens grundämne/ordstam + vätesyra Exempel: Förening: Löst i vatten: HCl Väteklorid Klorvätesyra HCN Vätecyanid Cyanvätesyra H 2 S Vätesulfid Svavelvätesyra Namn på syror som inte innehåller syre Vätefluorid Väteklorid Vätebromid Vätejodid Vätecyanid Vätesulfid Copyright Cengage Learning. All rights reserved 41 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 42 7
Syror Om anjonen innehåller syre: Ändelsen syra läggs till grundämnesnamnet om anjonen slutar på at. Formel: Anjon: Syran: H 2 SO 4 Sulfat Svavelsyra HClO 3 Klorat Klorsyra HNO 3 Nitrat Salpetersyra (salpeter kväve) Syror Om anjonen innehåller syre: Ändelsen syrlighet ersätter syraändelsen om anjonens namn slutar på it. Formel: Anjon: Syran HNO 2 Nitrit Salpetersyrlighet H 2 SO 3 Sulfit Svavelsyrlighet HClO 2 Klorit Klorsyrlighet Copyright Cengage Learning. All rights reserved 43 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 44 Namn på syreinnehållande syror Namngivning av syror Innehåller syran syre? Salpetersyra Salpetersyrlighet Svavelsyra Svavelsyrlighet Fosforsyra Ättikssyra Grundämne + syrlighet Anjonens stam + vätesyra Grundämne + syra Om ja: vilken ändelse har anjonen? Copyright Cengage Learning. All rights reserved 45 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 46 Övning Vilken av de följande ämnen är namngivet felaktigt? a) KNO 3 kaliumnitrat b) CaO kalcium(ii)oxid c) Sn(OH) 4 tenn(iv)hydroxid d) PBr 5 fosforpentabromid e) CaCrO 4 kalciumkromat Korrekt namn: kalciumoxid Eftersom kalcium bara har tvåvärda joner behövs ej (II) i namnet Copyright Cengage Learning. All rights reserved 47 8