Kjemien stemmer 1 Kjemi 1 Studiebok (2021) by Cappelen Damm

Hege Knutsen, Svein Tveit og Kristian Vestli

KJEMI 1 • STUDIEBOK Boken er en videreføring av læreboken Kjemien stemmer 1, opprinnelig utgitt av: Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Vivi Ringnes og Brit Skaugrud

© Cappelen Damm AS, Oslo 2021 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med Cappelen Damm AS er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning, og kan straffes med bøter eller fengsel. Kjemien stemmer 1 følger læreplanen for Kunnskapsløftet LK20, Kjemi 1 studiespesialisering Vg2.

Forfatterne har mottatt støtte fra Det faglitterære fond. Boken er en videreføring av læreboken Kjemien stemmer 1, opprinnelig utgitt med: Truls Grønneberg, Merete Hannisdal, Vivi Ringnes og Brit Skaugrud. Grafisk formgiver: Kristine Steen, 07-gruppen, Oslo Omslagsdesign: Kristine Steen Omslagsfoto: iStock/Getty Images/NagyDodo Tegninger: Terje Sundby, Keops Forlagsredaktør: Eva Irgens Boken er satt med Minion 11/14 punkt og trykt på 100 g G-print Trykk: Livonia Print, Latvia 2021 Utgave nr. 6 Opplag nr. 1 ISBN: 978-82-02-69660-3 kjemienstemmer.cappelendamm.no cdu.no Fotoleverandører: Cappelen Damm: s. 52, s. 67 GettyImages: megaflopp s. 6, showcake s. 7, JulyVelchev s. 8 v., PetrP s. 8 h., YvanDube s. 10, Kirill Kedrinskiy s. 23, nemoris s. 27, stockce s. 31, Paket s. 33 øv., Oleksandr Kondriianenko s. 33 øh., shisheng ling s. 33nv., Murat_sen s. 33 nh., Hayati Kayhan s. 40, Luca di Filippo s. 49, FreshSplash s. 51, Slobodan Vasic Fotostorm Studio s. 53, Ralf Geithe s. 61, koosen s. 72, Zivica Kerkez s. 76, Denys Chaban s. 89, Kuzmik_A s. 109, Saipg s. 111, AlasdairJames s. 112, Basilios1 s. 141, urbazon s. 152, kynny s. 154, Dazman s. 155 Kristian Vestli: s. 106, s. 132, s. 158 Svein Tveit: s. 71, s. 158

Forord Læreverket Kjemien stemmer Kjemi 1 består av en grunnbok, denne studieboken og et nettsted. I grunnboken har vi beskrevet teorien som danner grunnlaget for vår forståelse av stoffer, deres egenskaper og reaksjoner. Der finner du også test deg selv-oppgaver. Studieboken inneholder et variert utvalg av oppgaver og aktiviteter. Det er ikke nok bare å lese grunnboken. Teori stoffet i grunnboken og oppgavene og aktivitetene i studieboken utfyller hverandre og gir deg et godt grunnlag for dybdelæring i kjemi. Oppgavene i studieboken følger grunnboken kapittel for kapittel. Noen av oppgavene er merket med . Disse oppgavene er tenkt løst sammen med andre. Andre oppgaver er merket med ★. Disse oppgavene er mer krevende enn de andre. Til hvert kapittel finner du egne Øve til prøve-oppgaver. Programmeringsoppgaver er merket med # og sist i hvert kapittel finner du Programmeringshjørnet med varierte programmeringsoppgaver. Oppgavene kan løses på ulike måter og med forskjellige programmeringsspråk. Løser du programmeringsoppgavene kan det gi deg en bedre forståelse av kjemien. På nettstedet finner du et lynkurs i grunnleggende programmering med Python.

Svar på oppgavene finner du bak i boken. Løsningsforslag til et utvalg av programmeringsoppgavene finner du på nettstedet. I noen oppgaver trenger du bare blyant og papir og kanskje grunnboken. I andre oppgaver må du bruke Internett. Informasjon som du trenger i arbeidet med oppgavene og aktivitetene, finner du i grunnboken eller i tabeller fra Utdanningsdirektoratet. Regneoppgaver har gjerne ett riktig svar. Små avvik fra fasiten kan forekomme hvis utregningen er utført med verdier fra andre tabeller. Aktivitetene er ordnet fortløpende innen et kapittel. Hver aktivitet avsluttes med en risikovurdering, som er et krav ifølge arbeidsmiljøloven. Risikovurderingen gir opplysninger om egenskaper ved stoffene i aktiviteten, om fare momenter og eventuelle tiltak. Der får du også vite hvordan du skal håndtere avfallet etter aktiviteten. Aktivitetene er lagt opp slik at de begrenser bruken av farlige kjemikalier. På nettstedet kjemienstemmer.cappelendamm.no kan du arbeide med flere typer interaktive oppgaver, og du kan prøve deg på tester som omfatter innholdet i hele kapittelet. Her finner du også animasjoner, simuleringer, filmer og lenker til spennende dagsaktuelle temaer. Lykke til med kjemifaget!

Forord

Innhold Hvordan arbeide på laboratoriet . . . . . . . . 6

1 Stoffer og periodesystemet . . . . . . . . . . . 10 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.15 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.16 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . . 26

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.1 Atommodeller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.2 Flammeprøver og linjespekter . . . . . . 27 1.3 Reaktiviteten til magnesium og kalsium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.4 Reaktiviteten til halogenene klor, brom og jod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 1.5 Kortspill – navn og formler på uorganiske stoffer . . . . . . . . . . . . . . 31

2 Kjemiske bindinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.10 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.11 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . . 41

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.1 Likt løser likt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.2 Bindingstyper og egenskaper . . . . . . . 43 2.3 Utforske løseligheten til faste stoffer ved ulike temperaturer . . . . . . 45 2.4 Overmettet løsning . . . . . . . . . . . . . . . 47

3 Reaksjoner og beregninger . . . . . . . . . . . 48 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.11 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.12 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . . 63

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.1 Bestemme krystallvann i et salt . . . . . 64 3.2 Tillaging av molare løsninger . . . . . . 65 3.3 Kjennetegn på kjemiske reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.4 Oppvarming av hornsalt . . . . . . . . . . . 67 3.5 Kjemisk reaksjon med observerbare endringer og netto ioneligning . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.6 Fire løsninger, men hvilken er hvilken? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.7 Oksidasjon av kobber . . . . . . . . . . . . . 70 3.8 Utfelling i en dråpe . . . . . . . . . . . . . . . 71

4 Entalpi, reaksjonsfart og likevekt . . . . . 72 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.7 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 4.8 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . . 81

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.1 Bestemme entalpiendringen når et stoff løses i vann . . . . . . . . . . . . 82 4.2 Bestemme entalpiendringen når en syre og en base blandes . . . . . . 83 4.3 Bestemme entalpiendringen når is smelter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.4 Reaksjonsfarten påvirkes av konsentrasjon og temperatur . . . . . . . 85 4.5 Undersøke reaksjonsfarten for spalting av hydrogenperoksid . . . . . . . 86 4.6 Påvirkning av en kjemisk likevekt . . . 87

5 Syrer og baser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.8 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 5.9 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . . 96

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.1 U tforske egenskapene til syrer og baser . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 5.2 L age en egen indikator fra en plante . 98 5.3 Indikatorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 5.4 Løsning med ukjent pH . . . . . . . . . . 100 5.5 Påvisningsreaksjoner basert på forskyvning av syre-base-likevekter . . 101 5.6 pH i saltløsninger . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.7 Sure og basiske oksider . . . . . . . . . . . 103 5.8 Detektivoppgave: Hvilken løsning er i hvilken dråpeteller? . . . . . . . . . . . 105

6 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6.11 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.12 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . 123

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 6.1 V olumetrisk titrering av sterk syre med sterk base . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 6.2 G ravimetrisk titrering av sterk syre med sterk base . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 6.3 Sammenligne titrerkurvene for en sterk syre og en svak syre . . . . . . . 127 6.4 Bestemme masseprosenten . . . . . . . . av eddiksyre i husholdningseddik . . . . 128 6.5 Volumetrisk redokstitrering: bestemme konsentrasjonen av hydrogenperoksid med kaliumpermanganat . . . . . . . . . . . . . 129 6.6 G ravimetrisk redokstitrering: bestemme konsentrasjonen av hydrogenperoksid med kaliumpermanganat . . . . . . . . . . . . . 130

6.7 Indirekte titrering: bestemme konsentrasjonen av kobber(II)ioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6.8 Fellingstitrering: bestemme kloridkonsentrasjonen i saltvann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 6.9 Komplekstitrering: Hvor hardt er vannet? . . . . . . . . . . . . 134 6.10 Kolorimetri: bestemme konsentrasjonen av CuSO4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 6.11 Kolorimetri: bestemme kobber i kranvann . . . . . . 136

7 Organisk kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 7.8 Øve til prøve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 7.9 Programmeringshjørnet . . . . . . . . . . 148

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.1 Alkoholers egenskaper . . . . . . . . . . . 148 7.2 Fremstille en ester . . . . . . . . . . . . . . . 150 7.3 Primær, sekundær eller tertiær alkohol? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 7.4 Fettsyrer fra grønnsåpe . . . . . . . . . . . 152

8 Grønn kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 OPPGAVER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

AKTIVITETER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 8.1 Fremstille hydrogengass . . . . . . . . . . 158 8.2 Erstatte eller fjerne de farligste stoffene i et forsøk . . . . . . . . . . . . . . . 160

Utstyr og kjemiske stoffer til aktivitetene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Tillaging av løsninger . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Fasit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Innhold

Hvordan arbeide på laboratoriet Praktisk arbeid Målet med aktivitetene er at du skal bli kjent med ulike stoffer og stoffenes oppbygning, egenskaper og reaksjoner. Når du arbeider med aktivitetene, utvikler du ferdigheter i å observere og trekke slutninger ut fra observasjoner, data og tidligere kunnskap. Du får også trening i noen vanlige laboratorieteknikker i tillegg til at du lærer rutiner for hvordan du kan arbeide med farlige kjemikalier på en måte som er trygg for deg selv og for miljøet. Før du går i gang med en aktivitet, må du lese risikovurderingen. Der lærer du om egenskapene til stoffene du skal arbeide med, faremomenter ved gjennomføringen av aktiviteten og om det er nødvendig med spesielle tiltak. Du kan også lese om hvordan avfallet skal behandles etter forsøket.

I de fleste aktivitetene skal du følge en gitt fremgangsmåte, men i noen av aktivitetene må du selv foreslå både fremgangsmåte og utstyr. Det er viktig at du noterer hva du observerer når du gjennomfører punktene under overskriften Fremgangsmåte og observasjoner. Notatene bruker du når du skal presentere resultatene og besvare spørsmålene under overskriften Resultater og spørsmål. Du vil også bli bedt om å oppgi hvilke slutninger du kan trekke på grunnlag av resultatene og kunnskapen du har fra før. Noen av aktivitetene har spørsmål og oppgaver under overskriften Anvendelser og sammenhenger. Her må du bruke det du har erfart og lært i aktiviteten, og sette det inn i nye sammenhenger. Noter ned det du observerer.

Når du skriver rapport i etterkant av en aktivitet, er det noen viktige ting du bør tenke på. En rapport bør alltid inneholde navnet ditt, datoen da arbeidet ble gjort, navnet på aktiviteten, en beskrivelse av problemstillingen og en oversikt over resultatene. Beskriv fremgangsmåten og utstyret du brukte. Noen ganger kan det være tilstrekkelig å lage en tabell eller en tegning, men som oftest bør rapporten være mer omfattende. Tenk over hvem den tenkte mottakeren av rapporten er. Det kan ha betydning for hvordan rapporten blir utformet. Men rapporteringen er viktigst for deg selv, for du får best forståelse av et emne når du skriver om det. En rapport bør være oversiktlig og grei å forstå, både for deg selv og andre.

Sikkerhet Risikoen i en aktivitet er lav hvis du tar hensyn til eventuelle faremomenter og spesielle tiltak som er beskrevet i risikovurderingen. Risikoen er som regel ikke høyere enn det du utsetter deg for når du arbeider på et kjøkken.

Generelle laboratorieregler · Ikke spis eller drikk på laboratoriet. · Oppbevar yttertøy og sekker i god avstand fra arbeidsplassen. · Følg sikkerhetstiltakene for aktiviteten: – Bruk vernebriller når du arbeider med kjemikalier. – Unngå løst hår og løse klær, spesielt når du eller andre bruker gassbrennere eller annen åpen flamme. – Vask hendene hvis du får kjemikalier på dem. Hansker er ikke nødvendig bortsett fra når det er spesifikt nevnt i aktiviteten. · Følg beskrivelsen av avfallshåndteringen i aktiviteten.

Grunnleggende førstehjelp Ved svært mange skader gjelder denne grunnregelen: Skyll grundig med kaldt vann. · Sprut i øynene: Skyll lenge med vann fra vannslange eller kran på vasken eller fra øyevaskeflaske. Natronlut, NaOH(aq), og andre sterke baser er spesielt farlige for øynene og krever videre behandling. Fortsett å skylle (ta med øyevaskeflasker ved transport) til lege overtar. · Søl på hud: Skyll med vann og vask om nødvendig med såpe. · Søl på klær og sko: Skyll med vann og tørk av med papir. Fjern om nødvendig tilsølt plagg. · Svelging av kjemikalier: Drikk mye vann. Skaff legehjelp. · Små sår fra glasskutt eller lignende: Skyll såret grundig med vann før eventuell sårbehandling. · Forbrenning: Avkjøl huden øyeblikkelig og lenge (minst 20 minutter) med rennende lunkent vann (15 °C). Alvorlige forbrenninger krever alltid behandling av lege. Ved kjemikalieuhell som krever videre behandling av helsepersonell, må helsepersonellet få beskjed om hvilket stoff det dreier seg om (se risikovurderingen eller merkingen på kjemikaliet).

Vernebriller. Hvordan arbeide på laboratoriet

Utstyr og arbeidsmåter Det meste av laboratorieutstyret vi bruker, finnes både i glass og i plast. Glassutstyret tåler alle kjemikaliene vi bruker i kjemi 1. Det meste av plastutstyret tåler også kjemikaliene, men noen plasttyper (polystyren, polykarbonat eller PET) tåler ikke organiske løsemidler som aceton, mange ketoner, estere, hydrokarboner og heptan. Plastutstyr er som regel beregnet for engangsbruk. I mange av aktivitetene i denne boken er det likevel mulig å vaske utstyret etter bruk, slik at det kan brukes flere ganger. Da blir det en vurderingssak om vi skal kaste plastutstyret i avfallsdunken for plastavfall etter aktiviteten, eller om vi skal vaske og ta vare på det til senere bruk. Det kan være nyttig å ta en diskusjon om dette, sette opp argumenter for og imot og prøve å komme frem til en konklusjon. Når reagensglass eller reagensrør er oppført på utstyrslisten i en aktivitet, mener vi et tradisjonelt reagensglass av glass. Slike glass bruker vi når noe skal varmes opp med en brenner eller i et sandbad. Reagensrørene kan settes støtt i et reagensrørstativ, holdes med en treklype eller festes med en muffe til et stativ.

Med reagensglass eller reagensrør mener vi tradisjonelle reagensglass av glass.

Vi skiller mellom eppendorfrør og andre plastrør. Eppendorfrør er små, spissede plastrør laget av polypropen. De tåler de kjemikaliene vi bruker i aktivitetene. Eppendorfrørene har hengslet lokk, rommer ca. 2 mL og finnes både i farget og klar plast. Plastrør med propp eller skrukork finnes i forskjellige størrelser og utforming. Rør som rommer 2–10 mL, kan brukes til å gjøre reaksjoner i. Mange rør har flate propper og kan stå på bordet med proppen ned. De kan også festes i en klesklype.

Eppendorfrør kalles også for mikrorør eller sentrifugerør.

Dråpetellere er laget av polyeten og tåler alle kjemikalier. De finnes i forskjellige størrelser som rommer 1–5 mL – både graderte og ugraderte. Dråpetellerne kan smeltes igjen slik at de blir tette. Da må tuppen klippes av med saks før bruk. Det finnes også glasspipetter. Da bruker vi en løs pipettetopp. Tradisjonelle veieskip er av glass. Veieskip av plast kan brukes til å veie ut stoffer i eller til å gjøre reaksjoner i (kan erstatte mikroplater). Plastbeger med lokk (30 mL) er hendige i mange aktiviteter, men bør erstattes av små begerglass. Som vannbad bruker vi et begerglass eller en termokopp som vi fyller med varmt vann fra en vannkoker. De fleste aktivitetene gjennomføres med kjemikalier i små mengder og lave konsentrasjoner.

Reaksjonsbrett

Dramsglass

Kolbe

Plastsprøyte

Pipette

Byrette

Målekolbe

Dråpeteller

100 80 60

Begerglass

Reagensglass

Digel

Trakt

40 20

Målesylinder

Porselensskål

Mikroplate

Laboratorieutstyr som brukes i aktivitetene

Hvordan arbeide på laboratoriet

Stoffer og periodesystemet

OPPGAVER 1.1 Kjemi 1.1.1 En kjele med vann står på komfyren. Vannet har begynt å koke, og det dannes kontinuerlig bobler med gass som stiger til overflaten. Hvilken gass er det i boblene? 1.1.2 C-vitaminer er viktige for et sunt kosthold. Vi kan få i oss C-vitaminer fra naturlige kilder som appelsin og andre sitrusfrukter, eller vi kan spise C-vitamintabletter som er fremstilt i en fabrikk. Reagerer kroppen ulikt på C-vitamin fra de to ulike kildene? 1.1.3 Jotun er en stor industribedrift som blant annet produserer maling. Jotun har over 10 000 ansatte på verdensbasis. Omtrent 200 ansatte jobber i Sandefjord med forskning og utvikling. Mange av disse er kjemikere. Hvilke egenskaper forsøker forskerne å forbedre når de utvikler nye maleprodukter?

1.1.4 Vannet i elver og innsjøer er ferskvann, mens vannet i havet er saltvann. Hvorfor blir ikke havet mindre salt selv om det stadig renner mer ferskvann ut i det? 1.1.5 Bruk internett og finn eksempler på forskning hvor beregninger eller simuleringer blir brukt istedenfor forsøk. Hvorfor var det bedre å bruke beregninger eller simuleringer enn forsøk i disse tilfellene?

1.2 Makronivå, mikronivå og kjemispråk 1.2.1 Ta for deg et stoff du allerede kjenner, for eksempel karbondioksid, sukker (sukrose) eller natriumklorid. Beskriv stoffet så godt du klarer på makronivå, på mikronivå og med kjemispråk. 1.2.2 Her er fem rekker med stoffer: 1. sukker, kobber, eddik 2. luft, messing, ketsjup 3. bly, nitrogen, helium 4. sink, jern, stål 5. vann, svoveldioksid, natriumklorid Hvilken av rekkene består bare av a) grunnstoffer b) kjemiske forbindelser c) blandinger

1.2.3 Avgjør om blandingene nedenfor er homogene eller heterogene. Luft, kornblanding med nøtter og rosiner, såpe, pannekakerøre, svart kaffe, kaffe med melk, farget glass, stål 1.2.4 a) Hva er navnet på disse grunnstoffene? C, Ca, Cl, Co, Cr, Cu b) Bruk internett og undersøk hvilket grunnstoff som forbindes med 1) kalk 2) kull 3) Kypros 1.2.5 Metaller som var kjent i oldtiden, hadde ulike navn i ulike landområder. Fra 1800-tallet gav kjemikere dem symboler ut fra de latinske navnene, for eksempel Fe, Cu, Ag, Au, og Hg. Hva heter disse metallene på norsk? Undersøk hva atomsymbolene står for. 1.2.6 Kjemiske formler er like i alle land. Det gjør det lettere å kommunisere. Navnene, derimot, varierer. Finn det norske, svenske og danske navnet til a) H2 b) O2 1.2.7 Skriv formel og tilstandssymbol for disse grunnstoffene: e) oksygen a) aluminium f) klor b) fluor g) gull c) neon d) kvikksølv 1.2.8 Hvis noen åpner en parfymeflaske i den ene enden av et rom, tar det ofte ikke lang tid før man kan lukte parfymen i hele rommet. Forklar hvilke egenskaper stoffene i parfymen har som gjør dette mulig.

1.2.9 På makronivå er det ofte lett å avgjøre hvilken tilstand et stoff er i. Hva kan vi si om tilstanden til et individuelt atom? 1.2.10 Hvilke deler av teksten nedenfor er i) beskrivelser på makronivå, ii) forklaringer på mikronivå og iii) forklaringer med kjemispråk?

I et elevforsøk skulle noen elever lære seg å bruke en gassbrenner. En gassbrenner inneholder propangass som har formelen C3H8. Da elevene skrudde opp ventilen og tente på gassen, så de en blå flamme. Flammen skyldes at propanmolekyler i propangassen reagerer med oksygenmolekyler i luften, og denne reaksjonen frigir masse energi. Elevene brukte flammen til å varme opp vann, og de kunne kjenne at flammen var varm. Da vannet begynte å koke, så elevene at det ble dannet gassbobler i vannet. Det er temperaturstigningen i vannet som gjør at gassboblene dannes: Etter hvert som temperaturen i vannet stiger, får noen av vannmolekylene i væsken så mye energi at de river seg løs fra væsken og går over i gassfase. Da har vi en faseovergang fra vann som væske, H2O(l), til vann som gass, H2O(g).

1.2.11 Ta utgangspunkt i temastoffet på side 17 i grunnboken. Bruk internett til å finne ut mer om grunnstoffer som blant annet brukes i fremstillingen av elektronikk, og som det finnes lite av. Diskuter funnene dine med noen medelever. Har dere funnet den samme informasjonen? Hvilke kilder stoler dere mest på?

• Stoffer og periodesystemet

1.3 A tomer – en beskrivelse på mikronivå 1.3.1 Atomer er bygd opp av protoner, nøytroner og elektroner. Fullfør tabellen. Plass i atomet

Symbol

Masse iu

Ladning

Proton Nøytron Elektron

1.3.2 a) Hvilke av atomene i tabellen nedenfor (1–4) er isotoper av samme grunnstoff? b) Bruk periodesystemet og finn ut hvilke grunnstoffer atomene 1–4 representerer. Skriv atomene på en form som er vanlig for isotoper. Atom

Nukleontall

Antall nøytroner

1.3.3 a) Hva er enheten for atommasse? b) Hvorfor er massen av et enkelt atom, uansett hvilket, omtrent et helt tall? c) Hva er den omtrentlige massen i u av et atom magnesium-24? d) På omslaget til studieboken er atommassen til kobber oppgitt til 63,55 selv om ikke noen kobberatomer har nøyaktig denne massen. Forklar dette. e) Anslå atommassen til jern når forekomsten av isotopene i naturen er følgende: jern‑54 (5,8 %), jern‑56 (91,8 %), jern‑57 (2,15 %) og jern‑58 (0,29 %). 1.3.4 Hva står disse skrivemåtene for? a) Cl d) 35Cl b) Cl2 e) 35Cl og 37Cl c) Cl2(g) 12

1.3.5 Det er tre isotoper av silisium i naturen: 28Si (92 %), 29Si (5 %) og 30Si (3 %). a) Hva er likt for de tre isotopene? b) Hva er forskjellig for disse isotopene? c) Regn ut atommassen til silisium. d) Silisium som hentes ut fra gruver ulike steder i verden, har ofte en litt annen gjennomsnittlig atommasse enn det som er oppgitt i periodesystemet. Forklar. 1.3.6 Den gjennomsnittlige atommassen til et karbon atom er oppgitt i periodesystemet til 12,01 u. Hva er sannsynligheten for å finne et karbon atom med en masse lik 12,01 u? 1.3.7 ★ I naturen forekommer det to stabile klorisotoper, klor-35 og klor-37. a) Skriv de ulike formlene for klorgass. b) Regn ut massen i u til hvert av molekylene i a. 1.3.8 Hvilke utsagn er sanne? A) Et elektron og et proton har samme masse. B) Det er alltid like mange nøytroner som protoner i atomkjernen. C) Antallet nøytroner og protoner utgjør nukleontallet. D) Massen til et elektron er ca. 1/2000 av massen til et proton. E) Ladningen til et elektron og et proton er den samme. F) I et ion er antallet protoner og elektroner likt. 1.3.9 a) Hva kalles de forskjellige skallene i et atom? b) Hvor mange elektroner er det plass til i hvert skall? c) Hva kalles de forskjellige orbitalene? d) Hvor mange elektroner er det plass til i hver orbital?

1.3.10 Hvilke typer orbitaler og hvor mange av hver type orbital er det i a) K-skallet b) L-skallet c) M-skallet 1.3.11 Hvor mange elektroner er det plass til i a) K-skallet b) L-skallet c) M-skallet d) én p-orbital e) alle p-orbitalene i et skall 1.3.12 Fullfør tabellen nedenfor for de første tolv grunnstoffene i periodesystemet. Bruk tabellen på side 24 i grunnboken som hjelp. Elektronkonfigurasjon (elektronfordeling) Atomsymbol

Bohrs atommodell

Schrødingers atommodell

1s1

1s2

2,1

1s22s1

1.3.13 Ta utgangspunkt i temastoffet på side 22 i grunnboken. Bruk internett til å finne mer informasjon om fordeler og ulemper ved bruk av kjernekraft verk. Hvilke kilder stoler dere mest på? 1.3.14 I periodesystemet er atommassen til klor oppgitt til 35,45 u, og atommassen til fluor er oppgitt til 19,00 u. Hvis vi plukker ut et tilfeldig fluoratom, vil det alltid veie 19,00 u, mens et tilfeldig klor atom aldri vil veie 35,45 u. Hvorfor er det slik?

1.3.15 # a) Lag et valgtre, en pseudokode eller algoritme som beregner atommassen til et grunnstoff basert på den prosentvise fordelingen av isotoper. b) Bruk et programmeringsspråk og lag et program, med utgangspunkt i oppgave a, som beregner atommassen til et grunnstoff basert på den prosentvise fordelingen av isotoper.

1.4 Periodesystemet 1.4.1 Strontium har atomnummer 38. Se på plasseringen i periodesystemet og svar på følgende spørsmål: a) Hvilken gruppe (nr.) står strontium i? b) Hvor mange ytterelektroner har et strontium atom? Hva slags grunnstoff er strontium? c) Oppgi navnet på noen grunnstoffer som har lignende kjemiske egenskaper som strontium. Hva kalles denne gruppen av grunnstoffer? d) Hvilken periode (nr.) står strontium i? e) Hvor mange elektronskall inneholder elektroner i et strontiumatom? f) Hvor mange elektroner er det i alt i et strontiumatom, og hvordan er de fordelt på skall? Hvordan er de fordelt i orbitaler? 1.4.2 Brom har atomnummer 35. Se på plasseringen i periodesystemet og svar på følgende spørsmål: a) Hvilken gruppe (nr.) står brom i? b) Hvor mange ytterelektroner har et bromatom? Hva slags grunnstoff er brom? c) Oppgi navnet på noen grunnstoffer som har lignende kjemiske egenskaper kjemiske egenskapene som brom. Hva kalles denne gruppen av grunnstoffer? d) Hvilken periode (nr.) står brom i? e) Hvor mange elektronskall er det i et bromatom? f) Hvor mange elektroner er det i alt i et bromatom, og hvordan er de fordelt på skall? Hvordan er de fordelt i orbitaler? 1

• Stoffer og periodesystemet