Jørgen Kolderup
Atomer molekyler Kjemiske forbindelser
1
ISBN 978-82-02-34396-5
www.cappelendamm.no
Trigger Omslag_Alt henger sammen med alt 1 bm.indd 1
28.11.13 13:53
Jørgen Kolderup
TRIGGER 1 Alt henger sammen med alt
Atomer • Molekyler • Kjemiske forbindelser
Bokmål
INNHOLD 1 Atomer .......................................................................................
3
Hva er et atom? ................................................................................... Protoner er positive ............................................................................ Elektroner er negative ........................................................................ Nøytroner er nøytrale ......................................................................... Tiltrekning eller frastøting?................................................................. Vi har et felles «atomspråk»................................................................ Oppgaver............................................................................................
4
8
2 Molekyler ................................................................................
17
Hva er periodesystemet? .................................................................... Hva er ioner?........................................................................................ Å dele på elektronene ......................................................................... Oppgaver............................................................................................
18
26
3 Kjemiske forbindelser .....................................................
33
Hva er en ionebinding? ....................................................................... Metallbindinger ................................................................................... Molekylbindinger ................................................................................ Kjemiske forbindelser dannes overalt ................................................ Kjemiske formler – hva forteller de? .................................................. Hva viser en strukturformel? .............................................................. Oppgaver............................................................................................
34
Fasit ..................................................................................................
5 5 6 7 7
19 24
35 35 36 38 39 40 45
1
LEGO-klosser er byggesteinene vi bruker når vi bygger med LEGO. LEGO-klossene er selv satt sammen av naturens byggesteiner; atomer.
ATOMER Vi kan sammenlikne atomer med LEGO-klosser. Når du bygger med LEGO, er klossene byggesteinene du bruker. På liknende måte er også alt vi finner i naturen, satt sammen av ekstremt små byggesteiner. Disse kaller vi atomer. Det finnes mange forskjellige atomer, og de kan settes sammen på uendelig mange ulike måter. Atomene er overalt, men de er så små at vi ikke kan se dem. Hydrogenatomet er det letteste og minste av alle atomer. Det er plass til 20 millioner hydrogenatomer langs en strek på en millimeter, og hvert atom veier bare 0,000 000 000 000 000 000 000 001 7 gram. Tallene er ikke så viktige. Det viktige er å forstå at et atom er lite. Selv om vi ikke kan se dem, kjenner vi faktisk mange av egenskapene til atomene.
ATOMER
4
HVA ER ET ATOM? Under ser du en enkel modell av et atom. Midt inne i atomet er atomkjernen. Kjernen inneholder 99 % av massen til atomet og er den delen av atomet som er klart tyngst. I kjernen finner vi to typer partikler: protoner og nøytroner. På utsiden av kjernen er det elektroner som kretser rundt atomkjernen. kjerne med protoner (røde kuler) og nøytroner (hvite kuler) elektron
elektronskall
Elektronene som kretser rundt kjernen, kan befinne seg i ulike nivåer. I noen atommodeller kalles disse nivåene elektronskall. Vi kan da, for enkelhets skyld, tenke oss disse nivåene som «skall» som ligger i flere lag. Elektronskallene ligger utenpå hverandre, og elektronene fyller alltid opp de innerste skallene først. I det innerste skallet er det plass til 2 elektroner, og i skallene på utsiden er det plass til 8 elektroner. Når vi tegner et atom, er det mest praktisk å plassere elektronskallene tett rundt kjernen. Men hvis tegningen skal være helt riktig, må vi tegne elektronskallene langt unna kjernen. Hvis kjernen er like stor som et kronestykke, vil elektronene kretse rundt kjernen omtrent 500 meter unna. Mellom kjernen og elektronene er det et tomrom, der det ikke ORDFORKLARING En modell er en forenklet forklaring som skal gjøre det lettere å forstå de viktigste tingene som skal forklares. Virkeligheten er alltid mer komplisert enn modellen.
5
PROTONER ER POSITIVE De ulike atomtypene har sine egne navn og et tilhørende atomnummer. Atomnummeret forteller hvor mange protoner det er i atomkjernen. Hydrogenatomet har ett proton i kjernen og atomnummer 1. Det er det letteste atomet som finnes. Gullatomet har 79 protoner i kjernen og atomnummer 79. Gullatomet veier altså mer enn hydrogenatomet. Protoner har positiv elektrisk ladning. En atomkjerne har like mange positive ladninger som det er antall protoner i kjernen.
ELEKTRONER ER NEGATIVE Det finnes bare to typer elektriske ladninger: positive og negative. Elektroner har negativ elektrisk ladning. Når det er like mange elektroner og protoner i et atom, er atomet elektrisk nøytralt.
Et hydrogenatom består av ett positivt ladd proton og ett negativt ladd elektron, og er derfor elektrisk nøytralt.
ATOMER
finnes noen ting. Luft er ikke et tomrom, fordi luft består av atomer. Det er tomrom inne i disse atomene, men hva er det da som finnes mellom atomene i luften? Jo, der er det også tomrom. Når vi sier at en brusflaske er tom, er det faktisk ikke riktig, så lenge det er luft i den. Det riktigste ville derfor være å si at flasken er tom for brus!
ATOMER
6
ORDFORKLARING Noe som er elektrisk nøytralt, har ikke et overskudd av verken positive eller negative ladninger. Elektrisk nøytrale stoffer har derfor like mange positive som negative ladninger, eller så har de ingen elektriske ladninger.
NØYTRONER ER NØYTRALE Et nøytron veier omtrent like mye som et proton. Nøytronene har ingen elektrisk ladning. De er elektrisk nøytrale. Når to atomer har like mange protoner i kjernen, men ulikt antall nøytroner, sier vi at atomene er forskjellige isotoper av samme atomtype. Nøytronene gjør altså at det kan finnes ulike utgaver (isotoper) av en atomtype.
De tre hydrogenatomene har ett proton i kjernen, men forskjellig antall nøytroner. De er altså tre forskjellige isotoper av hydrogen.
7
VI HAR ET FELLES «ATOMSPRÅK» De ulike atomtypene kalles grunnstoffer. Det er litt over 100 grunnstoffer. Hvert grunnstoff har et navn og et tilhørende symbol. Disse symbolene brukes over hele verden. Symbolet består av en stor bokstav. Siden det ikke er nok bokstaver til at hvert grunnstoff får sin egen, er det noen grunnstoffer som har to bokstaver i symbolet sitt. Da er alltid den første bokstaven stor og den andre liten. Tabellen under viser navnet på, symbolet til og atomnummeret til noen grunnstoffer. Grunnstoff
Symbol
Atomnummer
Hydrogen
H
1
Helium
He
2
Karbon
C
6
Klor
Cl
17
Gull
Au
79
ORDFORKLARING Et grunnstoff er en bestemt type atom, så vi kunne godt brukt ordet atomtype i stedet for grunnstoff.
ATOMER
TILTREKNING ELLER FRASTØTING? Positive og negative ladninger tiltrekker hverandre, men når to positive eller to negative ladninger er i nærheten av hverandre, frastøter de hverandre, slik som vist på figuren under.
OPPGAVER • ATOMER
8
OPPGAVER 1.1
Hvor mange atomer er det plass til i et punktum? Sett kryss i tabellen under.
Antall atomer i et punktum
1.2
a
Omtrent 10
b
Omtrent 100
c
Omtrent 1000
d
Mange millioner
Et punktum er en liten prikk.
Svar
Hva finnes det i et atom? Sett kryss i tabellen under. Kan finnes inne i et atom a
Atomkjerne
b
Mindre atomer
c
Elektroner
d
Protoner
e
Luft
f
Tomrom
g
Vann
h
Molekyler
i
Nøytroner
Svar
9
Studer figurene under. Hvilken er den beste modellen av et atom? Sett kryss i riktig boks. n
p = proton
e
n = nøytron
e e e e
p e e n n e p
e = elektron
B
p
p n n p
e
p
A
C
n
e
p
p n
D
1.4
OPPGAVER • ATOMER
1.3
p n e p e n
e
E
Under ser du en enkel modell av et atom. Skriv kjerne, elektron og tomrom på riktig sted på figuren.
OPPGAVER • ATOMER
10
1.5
Avstanden fra atomkjernen til elektronskallet i hydrogenatomet er stor. Hvis atomkjernen lå i Trondheim og var på størrelse med Nidarosdomen, ville elektronet gått i bane mellom Vadsø og Lindesnes. Finn ut omtrent hvor Trondheim, Vadsø og Lindesnes ligger, og marker det på kartet under.
1.6
Tenk at atomkjernen er like stor som et kronestykke. Hvor langt unna vil det nærmeste elektronet kretse? Sett kryss i tabellen under. Avstand til nærmeste elektron a
5 cm
b
50 cm
c
5m
d
50 m
e
500 m
Svar
11
Hvilken påstand om elektriske ladninger er sann? Sett kryss i tabellen under.
Påstand
1.8
a
Ulike ladninger tiltrekker hverandre, mens like ladninger frastøter hverandre.
b
Alle elektriske ladninger tiltrekker hverandre.
c
Alle elektriske ladninger frastøter hverandre.
d
En elektrisk ladning gir alltid strøm eller en gnist.
Hvilken partikkel har ikke elektrisk ladning? Sett kryss i tabellen under. Elektrisk nøytral partikkel
1.9
Svar
a
Nøytronet
b
Protonet
c
Elektronet
d
Ionet
Svar
Hvilke er de to tyngste partiklene i et atom? Sett kryss i tabellen under. Tyngste partikler i et atom a
Protoner og elektroner
b
Protoner og nøytroner
c
Elektroner og nøytroner
Svar
OPPGAVER • ATOMER
1.7
OPPGAVER • ATOMER
12
1.10 Et hydrogenatom inneholder ett elektron og ett proton. Et heliumatom inneholder to protoner, to nøytroner og to elektroner. Hvilket av atomene er tyngst? Svar:
1.11
Sett ordene elektronskall, kjerne, proton, nøytron og elektron på riktig sted på figuren under.
1.12
Hvorfor er hydrogenatomet det letteste atomet? Sett kryss i tabellen under. Forklaring a
Fordi det bare har ett proton og ikke noe nøytron i kjernen.
b
Fordi protonene i hydrogen er spesielt lette.
c
Fordi det er en edelgass.
d
Hydrogen er et lettmetall.
Svar
13
Studer modellene under av hydrogenatomet og heliumatomet. Bruk tabellen, og sett kryss ved den riktige forklaringen til hvorfor helium er omtrent fire ganger så tungt som hydrogen.
hydrogen
helium
Forklaring
1.14
OPPGAVER • ATOMER
1.13
Svar
a
Kjernen inneholder fire kjernepartikler (nøytroner og protoner).
b
Elektronene til helium er mye tyngre.
c
Helium er fire ganger så stort.
d
Helium er en edelgass.
Bruk periodesystemet til å svare rett eller galt på påstandene i tabellen under. Antall protoner i kjernen
Kjemisk symbol
Grunnstoffets navn
a
1
H
Helium
b
3
Li
Litium
c
0
H
Hydrogen
d
2
He
Helium
e
9
F
Fosfor
f
17
Cl
Klor
g
12
C
Karbon
h
79
Au
Gull
i
47
Ag
Sølv
Rett
Galt
OPPGAVER • ATOMER
14
1.15
Hvilke påstander er sanne? Sett kryss i tabellen under. Påstand
1.16
a
Atomer er det minste som finnes.
b
Nøytroner har ingen elektrisk ladning.
c
Elektroner og protoner har lik elektrisk ladning.
d
Antall protoner bestemmer atomnummeret.
e
Elektrisk ladde partikler frastøter hverandre alltid.
f
Det er mest tomrom i et atom.
Svar
Tegn en strek mellom riktig navn og symbol for grunnstoffene under.
Symbol
Navn
H
Oksygen
He
Litium
Li
Kalsium
K
Svovel
Ca
Helium
O
Kalium
S
Hydrogen
15
Hvor mange atomer finnes det? Sett kryss i tabellen under. Antall ulike atomer som finnes
1.18
a
Omtrent 100
b
Over 100 000
c
Uendelig mange
d
Tre typer: protoner, elektroner og nøytroner
Det kjemiske stoffet natriumklorid har formelen NaCl. Hvor mange forskjellige typer atomer består natriumklorid av? Sett kryss i tabellen under. Antall ulike typer atomer i NaCl
1.19
Svar
a
1 atom
b
2 atomer
c
3 atomer
d
4 atomer
Svar
Sett kryss ved riktig påstand i tabellen under.
Tiltrekker Frastøter hverandre hverandre a
Nøytroner og protoner
b
Protoner og elektroner
c
Nøytroner og elektroner
d
Protoner og protoner
e
Nøytroner og nøytroner
Verken tiltrekker eller frastøter hverandre
OPPGAVER • ATOMER
1.17
OPPGAVER • ATOMER
16
1.20 Karbon er grunnstoff nummer 6. Hvilken figur (A, B, C, D eller E) under er en modell av karbonatomet?
A
B C
D
1.21
E
Tegn en strek mellom riktig navn og symbol for grunnstoffene under.
Grunnstoff
Symbol
Fosfor
Au
Gull
Ag
Kobber
Pb
Sølv
Fe
Jern
P
Bly
Cu