fredag 17 oktober 2014

Labbrapport om metallers egenskaper. Deadline fredag 24/10-2014

Du har nu fått göra en laboration där du skulle undersöka 4 olika metallers egenskaper. Egenskaperna som du provade var följande:

  • Är metallen magnetisk?
  • Leder metallen ström?
  • Är metallen hård eller mjuk?
  • Är metallen glansig/blank?
  • Vad har metallen för färg?
Utifrån detta skriver du en labbrapport som ska innehålla följande delar:
  • Titel - Vad heter laborationen? I det här fallet kan titeln vara: Metallers egenskaper.
  • Syfte - Varför utför du laborationen?
  • Hypotes - Vilken metall tror du är vilken? Vilka egenskaper tror du de olika metallerna har?
  • Material/Kemikalier - Vilket material använde du för att utföra laborationen?
  • Teori - Vilken teori behöver du kunna för att förstå laborationen? I det här fallet är det teorin om olika metallers egenskaper. Den finns i häftet och även på bloggen i inlägget Metaller.
  • Utförande - Hur gjorde du när de testade de olika egenskaperna för metallerna?
  • Resultat - Vad fick du för resultat, dvs vad hade de olika metallerna för egenskaper?
  • Slutsats - stämde din hypotes?
  • Felkällor - Vad kan ha gått fel under laborationen?
  • Referenser - Varifrån hämtade du fakta till din teoridel?
Resultatet kan presenteras i en tabell som ser ut så här:

Egenskaper
Metall 1
Metall 2
Metall 3
Metall 4
Färg




Hårdhet




Strömförande




Magnetisk




Blank





Labbrapporten ska vara inlämnad fredagen den 24/10-2014.
Lycka till!
















lördag 4 oktober 2014

Metaller

Vi ska nu prata om metaller och vilka egenskaper de har. De flesta av våra grundämnen är metaller. Metaller finns nästan i allt - ditt blod innehåller metall (det är det som gör att blodet är rött), din mobil innehåller olika metaller, datorn, bilen, skolan och mycket mer.

De blå rutorna representerar metaller. Som du kan se är de flesta grundämnen metaller.
Bild hämtad från:
http://intro.chem.okstate.edu/1314f00/lecture/chapter2/lec83000.html

Metaller är lätta att känna igen för att de har några typiska kännetäcken och egenskaper gemensamt.

I rumstemperatur är alla metaller i fast form, förutom Kvicksilver (Hg). Färgen kan variera men alla metaller har en blank yta i någon nyans av grått. Det finns 2 undantag - Koppar (Cu) som är rödbrun och Guld (Au) som är gulaktig.

Rent Guld (Au) är en mjuk, gulaktig metall
Bild hämtad från:
blogg.webbfabriken.com

Koppar (Cu) har en rödbrun färg. Koppar måste hettas upp
till 1 084 grader Celsius innan den smälter.
Bild hämtad från:
www.privataaffarer.se













Alla metaller är bra ledare av värme och elektrisk ström. Det beror på att atomerna i molekylerna sitter ihop med en speciell bindning som kallas metallbindning. I metallbindningen sitter inte elektronerna fast vid sin atom utan de flyter runt över hela metallen. Det är därför som metallen blir en bra ledare och det är även därför som den har en blank yta.

Titta gärna på klippet om metallbindning så får du en lite bättre bild av hur den fungerar.

Metaller är även smidbara, vilket innebär att man kan forma dem till olika saker utan att den spricker eller går av, exempelvis knivar, smycken, bilkarosser mm. Att metallen är smidbar beror också på metallbindningen. De fria elektronerna, som rör sig i hela metallen hjälper till att hålla samman den.

De flesta metaller är tunga och hårda men inte alla. Magnesium (Mg) och Aluminium (Al) är ganska lätta och Bly (Pb) och rent Guld (Au) är väldigt mjuka.

Det flesta metaller har väldigt hög smältpunkt, dvs. de behöver bli väldigt varma innan de blir till flytande form. Ett undantag är som sagt Kvicksilver (Hg).

Kvicksilver (Hg) är flytande i rumstemperatur.
Bild hämtad från:
www.ekocentrum.se

Man brukar dela in metaller i ädla metaller och oädla metaller.

De ädla metallerna är väldigt motståndskraftiga mot oxidation och korrosion, vilket är processer där metallen fräts sönder då den reagerar med omgivningen. När en metall oxiderar, reagerar den med syre. Det är då det blidas rost på föremål av järn. De ädla metallerna reagerar alltså inte så mycket med andra ämnen och finns därför i ren eller ädel form i naturen. Det är också därför som människan upptäckte och började använda de ädla metallerna först, eftersom de kunde brytas direkt från marken. Exempel på ädla metaller är: Guld (Au), Silver (Ag), Koppar (Cu), Platina (Pt) och Kvicksilver (Hg).

De oädla metallerna oxiderar och korroderar lätt. De reagerar alltså gärna med andra ämnen och finns därför inte i ren form i naturen. Därför tog det längre tid för människan att upptäcka och använda dessa metaller, eftersom man först var tvungen att uppfinna olika tekniker för att kunna få fram dem i ren form. För att få fram de oädla metallerna i ren form måste de först bearbetas med någon kemisk reaktion. Exempel på oädla metaller är: Järn (Fe), Nickel (Ni), Bly (Pb) och Zink (Zn)


Inlämningsuppgift 1, deadline: fredag 10/10-2014

Du har fått en inlämningsuppgift i form av en labbrapport eller uppsats. Inlämningsuppgiften ska vara klar fredag 10/10-2014.

Uppgiften är följande:
Välj ut 3 stycken grundämnen från följande lista:

Grundämne
Kemisk beteckning
Natrium
Na
Väte
H
Kol
C
Svavel
S
Fosfor
P
Klor
Cl
Kalcium
Ca
Fluor
F
Jod
I
Järn
Fe
Syre
O
Kväve
N

Du ska nu leta upp information om de 3 grundämnen du har valt ut. Jag vill att du svarar på följande frågor i din text.
  1. Är grundämnet farligt på något sätt? Vilka varningssymboler hör ihop med grundämnet?
  2. Vad har grundämnet för egenskaper? Var finns den i periodiska systemet?
  3. Vad används grundämnet till? Kan man hitta grundämnet hemma någonstans?
  4. Är grundämnet vanligt i ren form i naturen eller finns det bara i olika kemiska föreningar? Finns det mycket eller lite av grundämnet i naturen?
Det är dessa varningssymboler du ska titta på i fråga 1.
Bild hämtad från:
http://www.minnobok.se/styled-10/styled-14/styled-11/index.html

Texten ska vara 3 handskrivna sidor lång ungefär. Du kan skriva på dator eller för hand om du hellre vill det. 

Texten ska innehålla ett syfte, dvs, vad är meningen med texten. 

Det ska finnas en teoridel för varje grundämne. Där skriver du den information som du har hittat om ämnet. 

Det ska finnas en slutsats, där du skriver vad du har kommit fram till angående varje ämne. Slutsatsen blir ett slags sammanfattning av det viktigaste om ämnena. I slutsatsen skriver du även om ämnena liknar varandra eller inte, dvs. om de reagerar på samma sätt, tillhör samma grupper i periodiska systemet osv. 

Ha även med felkällor, där du försöker avgöra om informationen du har hittat är pålitlig eller inte. 

Sist vill jag att du har med referenser. Där skriver du var du har hittat informationen.

Var kan man hitta information om ämnena då? Du kan använda ditt kemihäfte "Atomer, joner och kemiska bindningar". Då ser referensen ut så här:

Kemi Direkt. M. Gidhagen, S.Åberg. 2012.

Ett annat tips är att använda sig av www.ptable.com. Där kan man hitta massor av information om olika grundämnen. Då ser referensen t.ex. ut så här:


Här har jag klickat på grundämnet väte och får då upp information ifrån Wikipedia. Längst ner på sidan finns en text som ser ut precis som texten ovan. Det är den ni ska ha med i referenser.

Lycka till!




Periodiska systemet. Hur fungerar periodiska systemet?

Nu ska vi prata mer om periodiska systemet. Periodiska systemet är en karta över alla grundämnen som människan känner till. Grundämnena är ordnade i vågräta rader efter sitt atomnummer, dvs. hur många protoner de har i kärnan. När ett elektronskal är fullt börjar man på en ny rad. På så vis hamnar alla grundämnen med lika många valenselektroner under varandra.

En vågrät rad kallas en period och den innehåller grundämnen med lika många elektronskal. I preriod 1 finns Väte (H) och Helium (He) som båda har 1 elektronskal. I period 2 finns Litium (Li), Beryllium (Be), Bor (B), Kol (C), Kväve (N), Syre (O), Fluor (F) och Neon (Ne) som alla har 2 elektronskal, osv.

En lodrät rad kallas en grupp. Grundämnen i samma grupp har samma antal valenselektroner. Enda undantaget är Helium (He) som ju bara har 2 valenselektroner men ändå hamnar i gruppen längst till höger. Det beror på att man har samlat alla grundämnen med "fulla" elektronskal, dvs. 8 valenselektoner,  i samma grupp. Dessa har ju som sagt ädelgasstruktur.

Alla grundämnen i samma grupp har liknande egenskaper och bildar en grundämnesfamilj.

Här ser vi periodiska systemet. Perioderna har fått nummer 1-7 och grupperna har fått nummer 1-18.
Bild hämtad från:
http://www.ptable.com/?lang=sv

På sidan www.ptable.com finns ett interaktivt periodiskt system som jag vill att ni kikar på. Där kan man även hitta massor av information om de olika grundämnena.

I videon nedan så visar personen hur ptable fungerar och förklarar även hur periodiska systemet är uppbyggt.

Atomens uppbyggnad, del 4. Elektronskal och valenselektroner.

Runt atomkärnan kretsar elektronerna. Enligt Bohrs modell så kretsar dessa elektroner på bestämda avstånd från kärnan. Dessa bestämda avstånd kallas för elektronskal. Elektronskalen betecknas med olika bokstäver, K. L, M, N-skalet osv. Man namnger skalen inifrån och ut, dvs. K-skalet är skalet närmast kärnan och sedan kommer L-skalet, M-skalet.

Här ser vi de olika elektronskalen med fullt K- och L-skal. Vilket grundämne är detta?
Bild hämtad från:
http://kemiadoption.weebly.com/atomer-och-saringnt.html

Ju längre ifrån kärnan, desto fler elektroner får plats i skalet. I K-skalet får det högst plats 2 elektroner. I nästa skal, L-skalet, får det högst plats 8 elektroner. M-skalet får plats med 18 elektroner och N-skalet får plats med 32 elektroner, osv.

Elektronerna lägger sig så nära kärnan som möjligt. Det betyder att K-skalet fylls först, sedan L-skalet osv. 

Elektronerna i det yttersta skalet kallas för valenselektroner. Det är valenselektronerna som ger ett grundämne dess kemiska egenskaper.

Här har vi en atom med 1 valenselektron. Vad är detta för grundämne?
Bild hämtad från:
http://www.ahorn.dk/asu/base/elhtm/elstrom2/index.asp


Atomer vill gärna ha 8 elektroner i sitt valensskal för då är de som mest stabila (undantag är Väte och Helium). Då har de så kallad ädelgasstruktur (mer om detta längre fram). En atom med få valenselektroner kan lämna över elektroner till andra atomer för att bli stabil. En atom med många valenselektroner kan istället ta upp elektroner för att få ett fullt skal och bli stabil. När atomer lämnar ifrån sig eller tar upp elektroner blir de joner

Vad tror du att grundämnet i bilden ovan kommer att göra?

Atomens uppbyggnad, del 3. Grundämnen, isotoper, atomnummer och atommassa

Vad är ett grundämne? Ett grundämne, som du kanske kommer ihåg av filmen i förra inlägget, är en samling av samma sorts atomer. Kol och syre är två exempel på grundämnen. Kol är uppbyggt av kolatomer och syre av syreatomer.

Hur vet man då vilka atomer som är vilka? Jo, det är antalet protoner som bestämmer vad det är för grundämne. Kolatomen har 6 protoner i kärnan och syre har 8 protoner.

Här är några exempel på grundämnen. Man brukar färglägga olika grundämnen med olika färger för att se skillnad på dem. För att underlätta så representerar man atomerna i grundämnet som små bollar.
Bild hämtad från:
http://slideplayer.se/slide/1922471/

Alla grundämnen är ordnade i något som kallas för periodiska systemet. Där är olika grundämnen med liknande egenskaper grupperade tillsammans. Det finns 118 olika grundämnen i det periodiska systemet och de är även ordnade efter något som kallas atomnummer. Varje ämne har ett annat antal protoner, eftersom antalet protoner bestämmer vad det är för grundämne. Ämne nummer 118 har 118 stycken protoner i sin kärna. Vi kommer att prata mer om periodiska systemet längre fram.

Så här ser periodiska systemet ut. Man skriver inte in grundämnets namn utan man använder dess kemiska beteckning istället. Det gör man dels för att det blir lättare att läsa och dels för att alla grundämnen heter olika på olika språk men de har samma kemiska beteckning.
Bild hämtad från:
http://www.ptable.com/?lang=sv

Vad är då grundämnets atomnummer? Jo, grundämnets atomnummer talar om hur många protoner som finns i just det grundämnets atomkärnor. Grundämnet väte, som har 1 proton i sin kärna, har atomnummer 1. Vad tror du att grundämnena kol och syre har för atomnummer?

Trots att atomen är så liten så kan man väga en atom. Men det är inte praktiskt att använda kg eller g för att mäta dess vikt så man har hittat på en speciell atommassenhet u (= unit). Vad är det då som väger i en atom? Jo, det är kärnan med protoner och neutroner. Elektronerna väger nästan ingenting så deras vikt är försumbar (man behöver inte räkna med den). En proton väger 1 u och en neutron väger 1 u. Atommassan berättar alltså för oss hur mycket atomen väger.

Men varför behöver man veta det? Väger inte alla atomer i ett grundämne lika mycket? Nej, det gör de faktiskt inte. Men vad är det som skiljer i så fall, de har ju lika många protoner? Jo, ett grundämne kan ha olika antal neutroner. De olika varianterna av grundämnen kallas för isotoper.

Det här är vätes olika isotoper. Längst till vänster har vi vanligt väte, som saknar neutroner i kärnan. I mitten har vi tungt väte eller deuterium och den har en neutron i kärnan. Längst till höger har vi extra tungt väte eller tritium och den har två neutroner i kärnan och har alltså högst atommassa.
Bild hämtad från:
http://www.human-academy.com/vetenskaper/naturvetenskap/karnfysik.asp

Alla grundämnen finns runt omkring oss och bygger upp all materia i vår omgivning. Den bygger upp din kropp, träden i naturen, din mobil, skolan, maten vi äter, luften du andas och mycket mer.

Här ser vi vilka grundämnen som bygger upp ett träd. Grundämnena finns i kemiska föreningar och det ska vi prata mer om längre fram. De vanligaste grundämnena i ett träd är Kol (C), Syre (O) och Väte (H) men även många andra grundämnen.
Bild hämtad från:
http://www.skogsindustrierna.org/framtid/gymnasiet/kemilaromedel/grundamnen/teoritext_1
Vilka grundämnen är det som finns med i bilden på trädet?

Atomens uppbyggnad del 2. Hur ser atomen ut?

Vi fortsätter nu med att prata om hur atomen ser ut och vad den är uppbyggd av.

En atom har en kärna som innehåller protoner och neutroner. Runt kärnan kretsar elektroner i olika banor. Dessa banor kallas elektronskal. Protonerna i kärnan är positivt laddade, neutronerna har ingen laddnig, dvs. de är neutrala och elektronerna, som kretsar i banorna runt kärnan, är negativt laddade.

Här är en bild på en heliumatom (He)
Bilden är hämtad från:
http://kemiadoption.weebly.com/atomer-och-saringnt.html


Det finns lika många protoner i kärnan som det finns elektroner i banorna. Allt som allt blir därför atomen oladdad. (Det finns lika många plus som minus, så de tar ut varandra).

Här är en bild på en väteatom (H)
Bilden är hämtad från:
http://www.visionair.nl/wetenschap/gevoeligste-weegschaal-ter-wereld-weegt-yoctogram/
Här är en bild på en kalciumatom (Ca)
Bilden är hämtad från:
http://blogg.xn--hjrtemagneten-cfb.se/tag/atomens-uppbyggnad/



Varför behövs neutronerna då? Protonerna, som är plusladdade repellerar (stöter bort) varandra. Om det finns neutroner mellan protonerna så blir inte den repellerande kraften lika stor och kärnan kan sitta ihop lättare. Neutronerna fungerar alltså som ett klister som håller ihop de plusladdade protonerna.

Titta på den här filmen, Atomen, grundämnen & kemiska föreningar,  som förklarar kort hur atomen ser ut, vad grundämnen består av och vad en kemisk förening är.

Om du vill bygga dina egna atomer eller se hur olika grundämnens atomer ser ut kan du göra det på www.kscience.co.uk/. Personen i videon nedan bygger sin egen syreatom och då kan ni se hur det går till. Videon beskriver även atomen och hur den ser ut, så det kan vara bra om du ser hela.



Atomens uppbyggnad del 1. Vad är en atommodell?

Hur är en atom uppbyggd? Vad är valenselektroner för något? Varför behövs neutroner i atomens kärna? Vad är skillnaden mellan atomnummer och atommassa? Hur förklarar man vad en isotop är? Hur kan man skilja olika grundämnens atomer åt? Vad är Bohrs atommodell för något och varför använder vi den?

Dessa frågor ska vi nu titta närmare på och försöka förklara. Är det något som är oklart är det bara att fråga, antingen i kommentarerna direkt eller på lektionen.

Vi börjar med att prata om vad en atommodell är för något. Eftersom atomen är så fruktansvärt liten (~ 10^-11 meter = 0,000000000001 m) så syns den inte. Därför har man försökt tänka sig hur den ser och gjort så kallade atommodeller. Genom olika experiment har man sedan förbättrat
atommodellen och nu stämmer vår modell ganska bra med verkligheten. 

Genom tiderna har atommodellerna förändrats, eftersom människorna lärde sig nya saker och upptäckte att de gamla modellerna inte kunde förklara allt som sker. 

Från början trodde man att atomen var odelbar. Därför heter det just atom, som betyder odelbar. Man trodde alltså att atomen var den minsta del som all materia är uppbyggd av. Modellen var alltså som en boll eller klump.

Atomen som odelbar partikel
Bild hämtad från:
http://grund-wissen.de/physik/atomphysik/atommodelle.html


Det visade sig att den modellen inte stämde så bra. Man kom fram till att atomen måste bestå av flera mindre delar som tillsammans bygger upp atomen. Nu ser modellen mer ut som en russinkaka, där alla partiklar sitter ihop tillsammans.

Russinmodellen
Bild hämtad från:
http://www.weltderphysik.de/gebiet/atome/atome-und-quantenphysik/das-bohrsche-atommodell-in-der-heutigen-physik/


Återigen dök det upp saker som modellen inte kunde förklara och därför kom Nils Bohr på att man istället borde beskriva atomen som ett planetsystem med en kärna i mitten och partiklar som kretsar kring kärnan på bestämda avstånd. Denna modell kallas för planetmodellen och det är den modellen som vi kommer att lära oss.

Bohrs atommodell
Bild hämtad från:
http://www.weltderphysik.de/gebiet/atome/atome-und-quantenphysik/das-bohrsche-atommodell-in-der-heutigen-physik/


Nu är det så att Bohrs modell inte heller är helt korrekt. Partiklarna som kretsar kring kärnan har inte fasta banor utan de rör sig i så kallade elektronmoln istället. Varför använder vi Bohrs modell i så fall? Jo, för den är enklare att förstå och den är tillräckligt exakt för att förklara varför och hur olika kemiska reaktioner sker.