kapitel-13

TESTA DIG SJÄLV 13.1 GRUNDBOK FÖRKLARA BEGREPPEN • proton Protoner är en av de partiklar som atomer är uppbyggda av. Protonerna finns i atomkärnan, i mitten av atomerna. Det är antalet protoner som bestämmer vilket atomslag det är. Till exempel har alla väteatomer en proton och alla syreatomer har åtta protoner. Protoner är positivt laddade. • elektron Elektroner är en av de partiklar som atomer är uppbyggda av. Elektronerna kretsar runt atomkärnan med hög hastighet. Elektronerna är negativt laddade. En atom har alltid lika många elektroner och protoner. Därför är hela atomen oladdad (neutral). Det är elektronerna som gör att det kan bli bindningar mellan atomer och att det kan bli kemiska reaktioner. • atomkärna Atomkärna är en del av en atom, som finns mitt inne i atomen. Det är i atomkärnan som protonerna finns. 1. De viktigaste partiklarna i en atom är protoner och elektroner. Protonerna har positiv laddning och finns i atomkärnan, i mitten av atomen. Elektronerna har negativ laddning och kretsar runt atomkärnan med hög hastighet. 2. Det är antalet protoner som bestämmer vilket atomslag det är. 3. En atom har alltid lika många protoner och elektroner. Därför tar de positiva och negativa laddningarna ut varandra, så att hela atomen blir oladdad (neutral). 4. Rutherford prövade att skicka en stråle av positiva partiklar mot en mycket tunn folie av guld. De flesta partiklarna åkte rätt igenom folien, men några studsade tillbaka. För att kunna förklara det gissade Rutherford att det fanns en liten positiv kärna i mitten av guldatomerna. Om en partikel från hans stråle kom rakt emot en guldatomkärna, så studsade den tillbaka. Men de allra flesta partiklarna hamnade mellan atomkärnan och elektronerna och kunde åka rätt igenom. Rutherford drog slutsatsen att elektronerna måste vara mycket små och röra sig runt kärnan

TESTA DIG SJÄLV 13.2 GRUNDBOK FÖRKLARA BEGREPPEN • periodiska systemet Periodiska systemet är en tabell över alla grundämnen och atomslag. De är ordnade efter hur tunga atomerna är och vilka egenskaper grundämnena har. Det var den ryske kemisten Mendelejev som skapade periodiska systemet på 1800-talet. • atomnummer Atomnummer är det nummer som varje atomslag har. Det talar om hur många protoner det finns i atomen. • period En period är en vågrät rad i det periodiska systemet. • grupp En grupp är en lodrät kolumn i det periodiska systemet. Grundämnen som står i samma grupp har liknande egenskaper. • ädelgaser Ädelgaserna är en grupp i det periodiska systemet (grupp 18). Där finns bland annat helium och neon. Grundämnena i den gruppen vill inte bilda föreningar med andra atomer. Istället vill varje atom vara för sig själv. Ädelgasatomerna har alltid fulla valensskal. • elektronskal Elektronskal är de olika nivåer utanför atomkärnan där elektronerna kan finnas. I det innersta skalet får det bara plats två elektroner. I de andra skalen kan man säga att det får plats åtta i varje skal. • valensskal Valensskalet är det yttersta elektronskalet i en atom. • valenselektroner Valenselektroner är de elektroner som finns i valensskalet, alltså i atomens yttersta elektronskal. • halogener Halogener är en grupp i det periodiska systemet (grupp 17). Där finns bland annat fluor och klor. Halogenatomerna reagerar väldigt lätt med många andra ämnen. När halogenerna är i sin grundämnesform är de giftiga. • alkalimetaller Alkalimetaller är en grupp i det periodiska systemet (grupp 1, utom väte). Där finns

bland annat natrium och kalium. Alkalimetaller reagerar mycket lätt med andra ämnen. När de reagerar med vatten blir det en explosion. • atomslag Ett atomslag är en bestämd sorts atomer, till exempel svavelatomer eller syreatomer. • grundämne Ett grundämne är ett ämne som bara innehåller ett enda atomslag, till exempel svavel eller syrgas. Ibland använder kemisterna ordet grundämne även när de menar atomslag. 1. Det var den ryske kemisten Dimitrij Mendelejev som skapade det periodiska systemet år 1869. 2. Alla grundämnen som står i samma grupp har lika många valenselektroner, alltså lika många elektroner i sitt yttersta skal. Det är därför de har liknande egenskaper. 3. Här finns det inget bestämt facit. Du hittar information i det periodiska systemet på sidan 392. Du kan också använda tabellen på sidan 390. 4. Det här svaret står inte uttryckligen i boken, men du kan lista ut det med hjälp av det som du har lärt dig. Det som atomslagen i en period har gemensamt är att de har samma nummer på sitt valensskal. I period nummer 1 är det första (innersta) elektronskalet valensskalet. I period nummer 2 är det andra elektronskalet valensskal och så vidare

TESTA DIG SJÄLV 13.3 GRUNDBOK FÖRKLARA BEGREPPEN • molekylbindning Molekylbindning är den typ av bindning som finns mellan två atomer i en molekyl. Molekylbindningen uppkommer när två atomer delar valenselektroner med varandra. Anledningen till att de delar elektroner med varandra är att de vill ha fulla valensskal. • elektronpar Ett elektronpar är de två elektroner som atomerna delar med varandra i en molekylbindning. När vi ritar molekylbindningen som ett streck, så står strecket egentligen för ett elektronpar. • elektronparbindning Elektronparbindning är ett annat namn på molekylbindning. • ädelgasstruktur När en atom har fått ett fullt valensskal liknar den en ädelgasatom. Det är det som är ädelgasstruktur. 1. Det här står inte uttryckligen i boken, men du kanske kan lista ut det med hjälp av det som du har lärt dig. Dubbelbindningen i syremolekylen betyder att de båda syreatomerna delar på två elektronpar. Innan atomerna är bundna till varandra har varje syreatom sex valenselektroner, men de vill ha åtta. När de delar på två elektronpar tycker varje atom att den har åtta valenselektroner – fyra stycken som den har helt för sig själv plus de fyra som ingår i elektronparen.

TESTA DIG SJÄLV 13.4 GRUNDBOK FÖRKLARA BEGREPPEN • jon En jon är en atom som har lämnat bort eller tagit upp elektroner, så att den är elektriskt laddad. • jonbindning Jonbindning är den typ av bindning som håller ihop jonföreningar. Det är dragningskraften mellan positiva joner och negativa joner som skapar bindningen. • jonförening En jonförening är en kemisk förening som är uppbyggd av joner. • formelenhet Formelenhet är den formel som man skriver för jonföreningar. Den beskriver proportionerna mellan de olika jonsorterna i föreningen. Däremot beskriver den inte någon molekyl, eftersom det inte finns några molekyler i jonföreningar. • metallbindning Metallbindning är den typ av bindning som finns i metaller. Alla atomerna i ett metallföremål släpper ifrån sig alla sina valenselektroner till ett gemensamt ”hav av elektroner” som alla metallatomerna ”badar i”. Elektronerna håller ihop hela metallbiten i en enda stor bindning. 1. Metallatomer och väteatomer bildar positiva joner. Icke-metaller bildar negativa joner. Orsaken är att det är det lättaste sättet för atomerna att få fulla valensskal. 2. Det som avgör om atomer bildar molekyler eller jonföreningar är hur bra de är på att dra till sig elektroner. Om de båda atomerna som möts är ungefär lika bra på att dra till sig elektroner, bildar de en molekylbindning. Men om det ena atomslaget är mycket bättre än det andra, bildar de en jonförening. 3. I en molekylförening sitter atomerna ihop i molekyler. Antalet atomer i en molekyl

kan variera från två till många miljoner, men i ett bestämt ämne är det alltid lika många atomer. Atomerna hålls ihop av molekylbindningar. Varje molekylbindning håller ihop två atomer i molekylen. Om vi tar strösocker som exempel, är varje sockerkorn uppbyggt av väldigt många sackarosmolekyler. I en jonförening hålls jonerna ihop av jonbindningar. Det finns inga molekyler, utan alla jonerna sitter ihop i ett stort nätverk som kallas en kristall. I koksalt är varje saltkorn en enda sådan kristall. Olika kristaller kan innehålla olika många joner. När man löser upp en molekylförening i vatten, delar den upp sig i molekyler. De minsta delarna är alltså fortfarande molekyler, som är sammansatta av flera atomer. När man löser upp en jonförening, delar den istället upp sig i enstaka joner. I en koksaltlösning finns det alltså ensamma natriumjoner och kloridjoner. 4. Anledningen till att en saltlösning kan leda elektricitet är att saltet är uppdelat i ensamma joner. Eftersom jonerna är laddade kan de bära med sig ström genom lösningen.

TESTA DIG SJÄLV 13.5 GRUNDBOK FÖRKLARA BEGREPPEN • neutron Neutroner är oladdade partiklar som finns i de flesta atomkärnor. Neutronerna har ingen betydelse för bindningar och kemiska reaktioner. Men de behövs för att hålla ihop atomkärnan. De gör att de plusladdade protonerna inte stöter bort varandra. • isotop Isotoper är olika varianter av ett atomslag, med olika många neutroner. Ett exempel är de tre olika isotoperna av väte. I vanligt väte finns det ingen neutron i atomkärnan. I deuterium finns det en neutron, och i tritium finns det två neutroner. • radioaktiv Att en isotop är radioaktiv betyder att den kan falla sönder och skicka ut strålning. Anledningen är att isotopen innehåller ”fel” antal neutroner, så att atomkärnan inte kan hålla ihop hur länge som helst. Strålningen från radioaktiva ämnen är skadlig. Den är väldigt energirik och kan därför slita sönder viktiga molekyler i levande celler, till exempel DNA-molekyler. Det kan bland annat leda till cancer. 1. Neutronerna behövs för att hålla ihop atomkärnan. De gör att de plusladdade protonerna inte stöter bort varandra. 2. Strålningen är farlig därför att den kan slita sönder viktiga molekyler i levande celler, till exempel DNA-molekyler. Det kan leda till cancer. 3. Eftersom strålningen kan skada och döda celler, kan den även döda cancerceller. Men det gäller att se till att den bara dödar cancercellerna och inte andra celler. Ett sätt att lyckas med det är att använda specialiserade proteiner. Varje sådant protein har en förmåga att fastna på en viss typ av cancerceller. Läkaren väljer ut ett protein som fastnar på just den cancer som patienten har. Sjukvårdspersonalen kopplar sedan på atomer av en radioaktiv isotop på sådana proteinmolekyler. När det färdiga läkemedlet injiceras i patientens blod, fastnar proteinmolekylerna på cancercellerna. De radioaktiva isotoperna faller sönder och avger mycket strålning. Eftersom strålningen avges precis intill cancercellerna, dör de. Men de friska cellerna får så lite strålning att de klarar sig.

FACIT TILL FINALEN GRUNDBOK Kommentar: Ett sätt att avgöra om ett påstående bygger på naturvetenskap är att tänka efter om påståendet i första hand säger vad någon enskild person tycker. I så fall bygger det inte på naturvetenskap. Ett annat sätt är att tänka efter om det går att visa med en naturvetenskaplig undersökning om påståendet är sant eller falskt. I så fall bygger det på naturvetenskap. En och samma person kan i ett och samma påstående både säga vad han eller hon tycker och ge en motivering eller förklaring till varför det är så. Då får man kolla om det går att visa med en naturvetenskaplig undersökning om motiveringen eller förklaringen är sann eller falsk. 1. Följande är partiklar inuti atomer: B Neutron E Proton G Elektron 2. A och B har rätt. I en molekylbindning är det två atomer som delar två elektroner med varandra. För att det ska fungera måste atomerna stanna intill varandra, på samma sätt som två jonglörer som kastar bollar mellan sig. Det som C beskriver är en jonbindning, och D beskriver metallbindning. 3. a) C ska bort. De andra är olika partiklar i en atom, men argon är en ädelgas. b) B ska bort. De andra är exempel på halogener, men det är inte syre. 4. A är sant. B är falskt. Kärnan består av protoner och neutroner, och det är elektronerna som kretsar runt kärnan.

C är sant. D är falskt. Mendelejev visste inget om partiklarna i atomer, men han kom på det periodiska systemet. E är falskt. De grundämnen som står i samma vågräta rad (period) har mycket olika egenskaper. Men de som står i samma lodräta kolumn (grupp) har liknande egenskaper. F är falskt. Det är elektronerna i det yttersta skalet som är valenselektroner. G är sant. 5. A är falskt. Det kallas ädelgasstruktur när atomen har fått ett fullt valensskal. B är sant. C är falskt. Jonföreningen delar inte upp sig i atomer utan i joner när man löser upp den. D är falskt. Neutroner är oladdade (neutrala) partiklar i atomkärnan. E är sant. F är falskt. Att en atom är radioaktiv, betyder att den kan falla sönder och skicka ut strålning, eftersom den har ”fel” antal neutroner. 6. I solsystemet kretsar planeterna i banor runt solen som finns i mitten. I atomen kretsar elektronerna i skal runt atomkärnan som finns mitten. Det är likheter. Både planeterna och elektronerna finns också på olika avstånd från mittpunkten. Dessutom består både solsystemet och atomen mest av tomrum. Men i varje planetbana finns det bara en planet. I varje skal finns det flera elektroner. I solsystemet är det tyngdkraften som håller kvar planeterna, men i atomen är det dragningskraften mellan positiva och negativa laddningar. Dessutom är förstås atomen oerhört mycket mindre än solsystemet. Extra förklaring: Ytterligare en likhet, som inte står tydligt i boken, är att föremålet i mitten (solen respektive atomkärnan) är väldigt mycket större och väger mycket mera än de föremål som kretsar runt mitten (planeterna respektive elektronerna). Ytterligare en skillnad är att vi kan bestämma planetbanorna exakt och förutsäga var en planet kommer att vara vid en viss tidpunkt. Elektronerna fungerar helt annorlunda. Varje elektron är liksom ”utsmetad”, och vi kan inte förutsäga var den kommer att vara vid en viss tidpunkt. Det beror på att fysiken fungerar helt annorlunda för väldigt små saker. 7. Här beror svaret på vilka grundämnen du har valt. Du och en kompis kan visar era lösningar för varandra och diskutera hur det fungerar. Om ni är tveksamma om det är rätt kan ni be läraren att kontrollera. 8. Magnesium och kalcium står i samma grupp i det periodiska systemet, alldeles under varandra. Ämnen i samma grupp har liknande egenskaper. Båda atomslagen har två valenselektroner. När de bildar joner, släpper de ifrån sig de två elektronerna, så att de bara får kvar de fulla elektronskalen. Båda två bildar alltså joner med 2 plusladdningar. Därför finns det en stor risk att magnesiumjonerna kan fungera på samma sätt som kalciumjonerna och hindra tetracyklinerna från att döda bakterierna. Men man kan inte vara säker förrän man har undersökt det. Även om atomslagen har liknande egenskaper, är de inte exakt likadana. 9. I ett metallföremål släpper varje metallatom ifrån sig alla sina valenselektroner till ett gemensamt ”hav av elektroner” som alla metallatomerna ”badar i”. Elektronerna hör inte till någon bestämd atom, utan håller ihop hela metallbiten i en enda stor bindning. Ljuset studsar mot de utbredda elektronerna i metallbindningen, så att metallen får metallglans och går att spegla sig i (om den är slät och polerad). Metallbindningen gör också att metallen leder elektrisk ström. Eftersom valenselektronerna är utbredda, kan de lätt röra sig inom metallbiten och på så sätt bära med sig strömmen. De många elektronerna håller ihop metallatomerna ganska starkt. Men det finns inga bestämda bindningar mellan atomerna som pekar i bestämda riktningar. Därför kan metallatomerna röra sig lite grand. Det är därför som vi kan smida metaller. Att metallerna kan röra lite på sig förklarar också varför metaller leder värme. När en atom blir varm börjar den vibrera och knuffar då på atomen bredvid som också börjar vibrera. På så sätt sprider sig värmerörelsen snabbt genom metallen. 10. Vattenmolekylerna är polära. Det betyder att laddningarna i molekylen är ojämnt fördelade, så att syreatomen är lite mer negativt laddad och väteatomerna lite mer positivt laddade. Flytande margarin består nästan helt av fett. Fettmolekyler är opolära, det vill säga laddningarna är jämnt fördelade. Det gör att vattenmolekylerna och fettmolekylerna inte trivs bra tillsammans. Därför kan vattnet inte lösa upp margarinet och skölja bort det. Men i diskmedlet finns det tensider. Det är molekyler som har en polär och en opolär ände. De kan bädda in fettmolekylerna genom att vända den opolära änden in mot fettet och den polära änden utåt. Den polära änden passar bra ihop med vattenmolekylerna, så vattnet kan skölja bort hela paketet av tensider och

fett. Extra förklaring: När vi nu vet mer om bindningar och periodiska systemet, kan vi också förklara lite mer om polära molekyler. Det här står inte uttryckligen i boken, men kanske har du listat ut det, eller också kanske du är nyfiken: I vattenmolekylen finns det ju två molekylbindningar. Varje molekylbindning består av ett elektronpar. Anledningen till att syreatomen är lite negativt laddad är att elektronerna i elektronparet ligger närmare syreatomen än väteatomen. Det beror i sin tur på att syreatomer är bättre än väteatomer på att dra till sig elektroner. Om syreatomen vore ännu bättre, skulle det bli en jonförening. Men nu är skillnaden mellan syratomen och väteatomen inte tillräckligt stor, och då blir det en polär molekyl. Som en regel kan man säga att atomslag som står långt till höger i periodiska systemet (utom ädelgaserna) är bra på att dra till sig elektroner. Det gäller speciellt om de står högt upp också. De som står långt till vänster är däremot dåliga på att dra till sig elektroner. Syre står betydligt längre till höger än vad väte gör, och därför är vattenmolekylen polär. Största delen av en fettmolekyl är kolvätekedjorna i fettsyrorna. Kol och väte står närmare varandra i periodiska systemet och därför är fettmolekylerna opolära. 11. Här finns det inget bestämt facit. Visa gärna era frågor för er lärare också och