Lärarmaterial Christer Engström Per Backlund Rolf Berger Helena Grennberg Kemi A tema & teori BON NIER S
KEMI A LÄRARMATERIAL KEMISKT LABORATORIEARBETE Innehåll Förord 4 Kemiskt laboratoriearbete 5 Anteckningar och rapporter 5 Laborationer i mikroskala 6 Arbetsregler 8 Riskbedömning 10 Kopieringsunderlag 12 13 Tema 1 Grundämnen Temaöversikt 1:1 Kommentarer 1:2 Kommentarer till vissa övningar 1:3 Övningar 1:4 1:11 Tema 2 Från Mineral till grundämne Temaöversikt 2:1 Kommentarer 2:2 Kommentarer till vissa övningar 2:3 Övningar 2:4 2:14 Tema 3 Atmosfären Temaöversikt 3:1 Kommentarer 3:2 Kommentarer till vissa övningar 3:3 3:5 Övningar 3:6 3:12 Tema 4 Material Temaöversikt 4:1 Kommentarer 4:2 Kommentarer till vissa övningar 4:3 Övningar 4:4 4:16 Tema 5 Bränsle Temaöversikt 5:1 Kommentarer 5:2 Kommentarer till vissa övningar 5:3 5:5 Övningar 5:6 5:14 cd Tema 1, extra cd:1 cd:6 Tema 2, extra cd:7 cd:12 Tema 3, extra cd:13 cd:18 Tema 4, extra cd:19 cd:25 Tema 5, extra cd:26 cd:30 OH-bilder cd:31 cd:33 Förslag till baskunskaper cd:34 cd:38 Uppgifter till högre betyg cd:39 cd:43 Exempel på svar cd:44 cd:51 Kopieringsunderlag cd:52 cd:53 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. 3
Tema 1 Grundämnen Övningar/Laborationer Tema sid. 6 25 Teori sid. 116 143 Volymmätning och vägning Volymmätning och vägning med CocaCola cd (Inledning) sid. 6 8 Några grundläggande begrepp sid. 116 120 Uppgifter 1.1 1.10 sid. 254 255 Blandning och kemisk förening Destillation av en etanolvattenblandning Att skilja ämnen i en blandning cd Isotoper och atommassa Lågreaktioner och spektra cd Tre grundämnen i vår kropp sid. 9 14 Kunskapen om grundämnen växer fram sid. 15 16 Kartläggningen av atomens inre sid. 17 18 Kemiska tecken och formler sid. 120 121 Uppgifter 1.11 1.13 sid. 255 Atomens uppbyggnad sid. 121 127 Uppgifter 1.14 1.20 sid. 256 Mängden atomer mäts i mol sid. 19 Substansmängd sid. 127 129 Uppgifter 1.21 1.29 sid. 256 257 Periodiska systemet sid. 20 21 Periodiska systemet sid. 129 132 Uppgifter 1.30 1.38 sid. 257 258 Radon Var kommer grundämnena ifrån? sid. 22 23 Radioaktivt sönderfall sid. 133 135 Uppgifter 1.39 1.47 sid. 258 Att bygga molekyler Livets molekyler sid. 24 25 Kemiska bindningar sid. 136 143 Kemiska föreningar med jonbindning och kovalent bindning Uppgifter 1.48 1.63 sid. 258 259 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. KOPIERING TILLÅTEN 1:1
Kommentarer till Tema 1 TEMA 1. GRUNDÄMNEN Kursplan I temat Grundämnen anknyter vi till kursplanens mål angående: grundämnen, deras egenskaper och förekomst atomernas elektronstruktur och hur den påverkar de kemiska bindningarna. En introduktion sker beträffande områdena experimentella undersökningar, stökiometriska beräkningar och strålningens växelverkan med materia. Tema Temat utgår från grundämnens förekomst och funktion i människokroppen. Speciellt behandlar vi de tre grundämnena järn, kalcium och fluor. I följande avsnitt beskriver vi hur kunskapen om grundämnena har växt fram, hur atomteorin utvecklats samt en modern modell för atomens byggnad. Molbegreppet och periodiska systemet introduceras. Vi beskriver slutligen bildandet av grundämnen i universum samt några idéer om livets uppkomst. Teori I teoriavsnitten behandlar vi först några grundläggande begrepp. Sedan beskriver vi en enkel modell för atomens och elektronmolnets uppbyggnad samt det periodiska systemet mer i detalj. I samband därmed introducerar vi några enkla stökiometriska begrepp. Ett speciellt avsnitt behandlar radioaktivt sönderfall. Vi beskriver därpå överskådligt olika typer av kemisk bindning och relaterar dem till atomernas elektronstruktur samt introducerar begreppet elektronegativitet. Övningar Övningarna i Tema 1 omfattar en rad enkla experimentella moment som volymmätning, vägning, olika separationsmetoder samt arbete med molekylmodeller. Lågreaktioner studeras med eller utan spektroskop. I ett experiment jämförs jonföreningar med molekylföreningar. Mer teoretiska övningar genomförs beträffande isotoper och radon. KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. 1:2
Kommentarer till vissa övningar TEMA 1. GRUNDÄMNEN Volymmätning och vägning (CocaCola) Densiteten för Coca-cola är ca 1 g/cm 3. Lightvarianten, som innehåller sötningsmedlet aspartam i stället för socker, har något lägre densitet än den vanliga CocaColan. Eftersom aspartam är minst 100 gånger sötare än socker används mycket små mängder av aspartam jämfört med socker. Blandning och kemisk förening Koldisulfid är giftigt och brandfarligt. Enligt Kemikalier i skolan bör koldisulfid undvikas i skolan.användbara alternativ är heptan eller varm etanol. Koldisulfid är dock det klart bästa lösningsmedlet för svavel. Om provröret ska krossas måste detta göras med försiktighet. Linda t.ex. först in provröret i en pappershandduk. Destillation av en etanol-vattenblandning När man arbetar med organisk kemi i mikroskala är uppvärmningen mycket viktig. Det bästa sättet att värma är med sandbad. Den bästa uppvärmningsanordningen är speciella värmemantlar för sandbad. Värmemantlarna har liten diameter och gör att det är lätt att hantera mikroskaleutrustning, och det viktigaste av allt är att luften ovanför sandbadet inte är het. Är luften ovanför sandbadet het fungerar inte luftkylningen. Alternativt använder man små värmeplattor med sandbad i kristallisationsskålar med plan botten. Använder man denna metod får man tänka på att inte ha för mycket sand i kristallisationsskålen, sandlagret får vara högst 15 mm högt. Visserligen kan man använda vattenkylare, men då ökar kostnaden och man går miste om enkelheten i försöksuppställningen. Nackdelen med denna metod kan vara att skålarna med sand spricker. Fördelen med små värmeplattor jämfört med specialiserat sandbad är att värmeplattorna kan användas även utan sandbad, dvs. som vanlig värmeplatta för t.ex. större bägare. Fördelen med att använda sandbad är att sand är en dålig värmeledare vilket gör att temperaturen varierar kraftigt med djupet i sandbadet. Temperaturen på kolven kan regleras med att skrapa bort sand från kolven eller maka upp het sand mot kolven. Nackdelen med sandbad är att det tar tid att få sandbadet varmt. Man får heller inte använda full effekt. En inställning på 20 procent av full effekt kan vara lämpligt att börja med, sedan får man pröva sig fram. Isotoper och atommassa Läraren blandar tre slags isotoper, t.ex. rödbruna bönor, gula ärtor och majskorn i en stor bägare eller plastflaska. Denna blandning kallas KEMICUM. KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. 1:3
Tema 2 Från mineral till grundämne Övningar/Laborationer Tema sid. 26 43 Teori sid. 144 167 (Inledning) sid. 26 27 Oxidation och reduktion sid. 144 145 Uppgifter 2.1 2.5 sid. 260 Bestämning av formeln för kopparsulfid Sönderdelning av natriumvätekarbonat Reaktionen mellan natriumvätekarbonat och syra cd Några försök med koppar Några enkla elektrolyser Spänningsserien Redoxreaktioner mellan metaller och metalljoner cd Halogener och halogenföreningar Redoxreaktioner mellan halogener och halogenidjoner cd Koppar är en gammal metall sid. 28 32 Processer vid smältverket sid. 32 34 Ädelmetaller, Bakterier som gruvarbetare, Användning av produkterna sid. 35 36 Kemikalier från havet sid. 37 41 Formler och beräkningar, Reaktionsformler, Att beräkna massan sid. 146 151 Uppgifter 2.6 2.28 sid. 260 262 Elektrolys sid. 152 153 Uppgifter 2.29 2.33 sid. 262 Metaller är reduktionsmedel, Den elektrokemiska spänningsserien sid 154 155 Uppgifter 2.34 2.39 sid. 262 263 Halogener är oxidationsmedel sid. 156 158 Uppgifter 2.40 2.43 sid. 263 Saltframställning enligt olika metoder Framställning av koksalt cd Undersökning av metallerna i grupp 2 cd Att göra lösningar Fotografisk kemi sid. 42 43 Jonföreningar sid. 159 163 Uppgifter 2.44 2.61 sid. 263 264 Lösningars koncentration sid. 164 167 Uppgifter 2.62 2.76 sid. 264 265 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. KOPIERING TILLÅTEN 2:1
Tema 3 Atmosfären Övningar/Laborationer Tema sid. 44 65 Teori sid. 168 193 Elektrolytisk sönderdelning av vatten Ett skal mot rymden sid. 44 47 Ädelgaserna sid. 168 169 Uppgifter 3.1 3.3 sid. 266 Malmbildarna grupp 16 sid. 169 172 Uppgifter 3.4 3.6 sid. 266 Redoxreaktioner Kväveföreningar cd Undersökning av mangans olika oxidationstal Kvävets kretslopp sid. 48 51 Kvävegruppen sid. 172 174 Uppgifter 3.7 3.10 sid. 266 Mer om oxidation och reduktion sid. 175 178 Solskyddskrämer cd Solens brännande strålar sid. 52 53 Uppgifter 3.11 3.20 sid. 266 267 Ljus och elektroner sid. 179 181 Uppgifter 3.21 3.26 sid. 267 Halogenalkanernas reaktivitet Reaktionen mellan brom och pentan cd Endoterm reaktion Koldioxiden i havet och i atmosfären Kemisk jämvikt Ozon sid. 54 58 Kolföreningar sid. 182 187 Uppgifter 3.27 3.39 sid. 268 Entalpi sid. 188 190 Uppgifter 3.40 3.43 sid. 268 269 Växthuseffekten sid. 59 65 Jämvikter sid. 191 193 Uppgifter 3.44 3.47 sid. 269 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. KOPIERING TILLÅTEN 3:1
Tema 4 Material Övningar/Laborationer i Tema sid. 66 91 Teori sid. 194 229 Vad är material? sid. 66 68 Vilket är det rätta stålet? cd Metaller sid. 68 73 Metallframställning, Reaktiva metaller, Bestämning av järnhalten i ett rakblad Järn och stål, Övergångsmetallerna sid. 194 205 Aluminium och järn Några elektrokemiska försök Korrosion Galvaniska celler Järn rostar sid. 74 77 Uppgifter 4.1 4.23 sid. 270 271 Kemisk energi blir elektrisk energi sid. 206 214 Uppgifter 4.24 4.32 sid. 271 272 Upplösning av metaller i vatten och syror cd Vätskestrålar som böjer av Tillverkning av slime Natriumpolyakrylat cd Plaster är polymerer sid. 78 80 Molekyler, Omättade kolväten sid. 215 222 Uppgifter 4.33 4.44 sid. 272 Keramer sid. 81 86 Grundämnen i grupp 14 sid. 222 224 Kombinationsmaterial sid. 87 88 Uppgifter 4.45 4.48 sid. 273 Indelning av kemiska ämnen Materialval sid. 89 91 Kemisk bindning, struktur och egenskaper sid. 225 229 Uppgifter 4.49 4.51 sid. 273 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. KOPIERING TILLÅTEN 4:1
Tema 5 Bränslen Övningar/Laborationer Tema sid. 92 115 Teori sid. 230 253 Jämförelse av förbränningsentalpier Kopparsulfat och vatten Varifrån kommer energin? sid. 92 96 Termokemi sid. 230 235 Uppgifter 5.1 5.10 sid. 274 Hess lag cd Att göra en bensinblandning Alkoholer Bensin sid. 97 99 Mer om kolföreningar sid. 236 240 Uppgifter 5.11 5.20 sid. 275 276 Destillation Från råolja till bensin sid. 100 104 Entropi och energi sid. 241 243 Uppgifter 5.21 5.24 sid. 276 Avgasproblemet sid. 105 107 Beräkningar med gaser sid. 244 245 Uppgifter 5.25 5.32 sid. 276 277 Sur nederbörd Bestämning av koncentrationen för en syra Surt regn sid. 108 111 Syror och baser sid. 245 253 Uppgifter 5.33 5.50 sid. 277 278 Syra-bastitrering cd Sura och basiska oxider Tabletter som neutraliserar syror Sjöars försurning och buffertverkan cd Framtidens drivmedel? sid. 112 115 KEMI A. LÄRARMATERIAL. BONNIER UTBILDNING. KOPIERING TILLÅTEN 5:1