9789147085576

Gymnasie KEMI

Gymnasie

KEMI 1 GYMNASIEKEMI 1 ÄR ANPASSAD TILL GY2011.

1

Läroboken innehåller all den teori som ämnesplanen föreskriver, dessutom lösta exempel, utblickar, vetenskapsnyheter samt ett stort antal övningsuppgifter till varje kapitel.

ANDERSSON

Boken kan användas på gymnasiet, komvux och naturvetenskapligt basår.

SONESSON

I serien ingår Gymnasiekemi 1 Gymnasiekemi B (utgår 2013) Gymnasiekemi 2 (utkommer 2013) onlineböcker lärarhandledningar till kurs 1 och 2 PLUS-webb

SVAHN

Gymnasie

TULLBERG

KEMI 1

ANDERSSON SONESSON SVAHN TULLBERG

Best.nr 47-08557-6 Tryck.nr 47-08557-6

omslag s1.indd 1

2012-02-20 08.42

Gymnasie

KEMI 1 Andersson Sonesson Svahn Tullberg

001_004_rom.indd 1

2012-02-09 09.22

ISBN 978-91-47-08557-6 © 2012 Stig Andersson, Artur Sonesson, Ola Svahn, Aina Tullberg och Liber AB Redaktör: Formgivare: Omslag: Bildredaktör: Tecknare:

Eva-Lisa Nordmark Bånges Grafiska Form AB Lotta Rennéus Nadia Boutani Werner Cicci Lorentzon, Per Werner Schulze, Emma Adbåge och Jan-Olof Sandgren

Omslagsfoto: Dirk Wiersma/Science Photo Library/IBL Bildbyrå Omslaget: Iron oxide in chalcedony mineral Chalcedony white is a variety of the silicate mineral quartz that forms extremely small, fine crystals. It can occur in a variety of colours. This sample has a delicate dendritic branching pattern caused by iron oxide orange mineral deposits. The sample measures 27 millimetres tall.

Fjärde upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: 1010 Printing, Kina 2012

Kopieringsförbud

SIDA

1 4 6 8 11 13 17 22 23 27 30 33 39 40 42 52 56 57 63 69 72 75 86 96 98

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden.BONUSavtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommun/universitet.

106

Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet.

Läs mer på www.bonuspresskopia.se.

118 121 124 132 138 140

107 109 114 117

150 Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 92 00 www.liber.se kundservice tfn 08-690 93 30, e-post: kundservice.liber@liber.se

001_004_rom.indd 2

151 152 152 156

Innehåll

1 Kemi handlar om ämnen och deras omvandlingar Ett hundratal atomslag bygger upp alla ämnen De tre aggregationsformerna Rena ämnen och blandningar Nya ämnen bildas genom kemiska reaktioner Materiens indelning – en sammanfattning

2 Atomerna – materiens byggstenar Elementarpartiklar bygger upp atomer Bohrs modifierade atommodell Isotoper är varianter av grundämnenas atomer Kol-12 är standard för atommassa Elektronskalen från 1H till 30Zn

3 Grundämnenas släktskap visas i det periodiska systemet Grupper och perioder i det periodiska systemet Åtta huvudgrupper i det periodiska systemet Stegvis förändring av egenskaper i en period

4 Kemisk bindning 1 – metallbindning och jonbindning Metallbindning – positiva joner i ett moln av elektroner Jonbindning – stark attraktion mellan positiva och negativa joner Jonföreningar är viktiga ämnen i naturen och samhället Atomjoner med ädelgasskal – en sammanfattning

5 Kemisk bindning 2 – atomer bildar molekyler Polär kovalent bindning när atomer har olika elektronegativitet Metallbindning, jonbindning och kovalent bindning – en sammanfattning Grundämnena i grupperna 14, 15 och 16

6 Räkna atomer genom att väga Substansmängd är kemistens mått på materia Substansmängd kan mätas upp via massan Antalet formelenheter per mol

7 Att skriva reaktionsformler och räkna med mol Massan bevaras vid kemiska reaktioner Så här skriver man en reaktionsformel Beräkningar med hjälp av reaktionsformler Lösningars halt Utfällningsreaktioner Analytisk kemi

8 Gas, vätska eller fast ämne – den kemiska bindningen bestämmer Vätskor och fasta ämnen Gaser Fasövergångar Bindningar mellan molekyler är oftast svaga

2012-02-10 12.00

161 166 169 177 178 185 192

Lösningar – ämnen som samarbetar Kromatografi – de intermolekylära bindningarna har huvudrollen Mer om gaser

9 Redoxreaktioner – elektronövergångar En redoxreaktion är både reduktion och oxidation Oxidationstal – hjälp för namngivning och formelskrivning Metaller framställs genom reduktion

196 10 Syrabasreaktioner – protonövergångar 197 200 203 206 214 218 221

Syror Baser pH talar om surhetsgraden Syror och baser i samhälle och natur En syra och en bas neutraliserar varandra Protolysreaktioner är reversibla – de går åt båda hållen Buffertsystem dämpar syrastötar

225 11 Organisk kemi – kolväten, alkoholer och karboxylsyror 226 231 232

Kolväten består bara av kol och väte Alkoholer Karboxylsyror

234 12 Energiomvandlingar vid kemiska reaktioner 235 238 244 251 253

Termisk energi Elektronenergi Exoterma och endoterma reaktioner Vattenånga innehåller lagrad energi Villkor för att en process ska vara spontan

258 13 Elenergi – elektroner i arbete 261 265 267 272 275

Den galvaniska cellen Bänslecellen – förbränning ger direkt elektrisk energi Elektrolyscellen Korrosionscellen – en galvanisk cell som förstör Metoder att minska metallernas korrosion

277 14 Moderna material – men alla är inte nya 278 284

Keramer Plaster

290 15 Kemin och hållbar utveckling

001_004_rom.indd 3

292 292 298 301 303 303

Sverige har 16 nationella miljömål Miljömål 2. Frisk luft Miljömål 3. Bara naturlig försurning Miljömål 7. Ingen övergödning Miljömål 9. Grundvatten av god kvalitet Miljömål 1. Begränsad klimatpåverkan

308

Svar till övningsuppgifter

323

Register

2012-02-09 09.22

Viktigt att veta om Gymnasiekemi A Viktigt att veta om Gymnasiekemi 1

Gymnasiekemi 1 är anpassad till ämnesplanen och det centrala innehållet i Gy2011 och innehåller därför några nya avsnitt. Exempel på naturvetenskapliga frågeställningar, naturvetenskaplig arbetsmetod och naturvetenskapliga teoriers utveckling över tid beskrivs bl.a. i kapitel 2, 7, 8, 9, 10. Kvalitativa och kvantitativa metoder för kemisk analys behandlas i kapitel 7 när vi ger exempel på kvalitativ analys, gravimetri och titreringar samt i kapitel 8 när vi redogör för kromatografi och spektrofotometri.

Huvudtexten i Gymnasiekemi 1 – Läsa för att förstå

Kemi handlar om ämnen och ämnens omvandlingar genom kemiska reaktioner.

Att kunna kemi innebär att förstå hur man kommer fram till formler för kemiska reaktioner, att förstå vilka lagar som styr reaktionerna och att kunna dra slutsatser ur kända fakta. Boken är skriven så att du ska kunna läsa på egen hand. Därför är den ganska utförlig – det gäller text, bilder, förklarande figurer, övningsuppgifter och lösningar till dem.

Utblickar och Vetenskapsnytt

I boken finns Utblickar och korta notiser som vi kallar Vetenskapsnytt. Båda är texter av bredvidläsningskaraktär. Med de här texterna vill vi dels ge exempel på hur banbrytande resultat har uppnåtts med en naturvetenskapliga arbetsmetoder, dels visa på den spännande utveckling som pågår för fullt inom vetenskap och teknik.

Lösta typexempel – Övningsuppgifter

I den löpande texten finns ett antal exempel med fullständiga lösningar. Exemplen ansluter till kapitelinnehållet. Försök helst lösa typexemplen på egen hand innan du går igenom bokens lösning. I slutet av kapitlen 1-13 finns övningsuppgifter. Du ser i marginalen när det är dags att lösa övningsuppgifter av olika slag. Svårare uppgifter har markerats med *. Utförliga svar till övningsuppgifterna finns i slutet av boken.

Marginaltexter

I marginalen på varje sida finns korta sammanfattningar av det viktigaste på sidan.

Använd marginaltexterna när du repeterar.

Vi hoppas att du ska ha glädje av vår lärobok!

Västerås, Kivik och Kungsbacka i januari 2012 Artur Sonesson Ola Svahn Aina Tullberg

001_004_rom.indd 4

2012-02-09 09.23

De tre aggregationsformerna Ämnen kan förekomma i tre olika aggregationsformer: fast form, vätskeform eller gasform. Du vet att en isbit smälter om man håller den i handen och att vatten börjar koka om man värmer det ordentligt på spisen. Vad händer egentligen med vattenmolekylerna?

Ämnen kan finnas i tre olika aggregationsformer: som fast ämne, vätska eller gas.

Partiklarna i ett ämne utför ständigt rörelser av olika slag den s.k. värmerörelsen.

Partiklarna i alla ämnen är alltid i rörelse. I en iskristall svänger vattenmolekylerna fram och tillbaka på sina platser i kristallen. Vattenmolekylerna i ett glas vatten kan förflytta sig och ”vandra runt” i hela vattenvolymen men de är fortfarande i viss mån bundna till varandra.

I vattenånga far molekylerna omkring med stor hastighet och nu är de helt fria från varandra. Den här ständiga rörelsen hos ett ämnes partiklar (atomer, molekyler och joner) kallas för värmerörelse.

När vatten kokar bildas gasbubblor som består av vattenånga.

Partiklarna i en gas är helt fria från varandra och far omkring med hög hastighet. De kommer bara i kontakt med varandra när de kolliderar.

GAS En gas fyller snabbt ut hela behållaren, saknar yta och är lätt att trycka ihop (komprimera).

kokar

kondenserar VÄTSKA En vätska har en tydlig yta och följer behållarens form.

Vätskan har en bestämd volym och är svår att komprimera.

I en vätska har partiklarna så hög energi att de kan förflytta sig men de kan inte göra sig helt fria från varandra.

smälter

stelnar FAST ÄMNE Ett fast ämne behåller sin egen form och är svårt att komprimera.

H O-molekyl ² energi

6

001-016 Kemi A kapitel 01.indd 6

De minsta partiklarna i ett fast ämne är tätt och regelbundet packade. Partiklarna vibrerar i sina lägen men har inte nog energi för att bryta sig loss.

systemet avger energi systemet tar upp energi

Figur 1.3. Vattnets tre aggregationsformer.

2012-02-09 09.32

När vi tillför värme, dvs. höjer vattnets temperatur, rör sig vattenmolekylerna snabbare. Det betyder att deras rörelseenergi ökar. När vi kyler vattnet tar vi bort energi i form av värme. Då kan molekylernas rörelseenergi minska så mycket att vattnet ”stelnar” till iskristaller. Det är alltså vattenmolekylernas rörelseenergi, dvs. vattnets temperatur, som avgör om vattnet ska vara i fast form, i flytande form eller i gasform.

KAPITEL 1

Partiklarnas rörelseenergi ökar när temperaturen stiger.

Det som vi har sagt här om vatten gäller för alla ämnen. Vi ska nu studera några egenskaper som utmärker de olika aggregationsformerna.

Fasövergång – byte av aggregationsform Fasövergång = byte av aggregationsform.

GAS

g rin me

bli

me

bli

H2O(l) + energi → H2O(g)

n

su

tio

och

g

sa

nin

ild

en

su

H2O(s) + energi → H2O(l)

gb

rin

g

ån

nd

ko

FAST ÄMNE

I figur 1.4 ser du hur ett ämne kan gå över från en aggregationsform till en annan. Det är en fysikalisk förändring och kallas fasövergång. Vi kan ta vattnets båda fasövergångar som exempel. De kan beskrivas genom följande ”reaktionsformler” där förkortningarna (s), (l) och (g) anger vattnets aggregationsformer: s av lat. solidus = fast, l av lat. liquidus = flytande och g = gas.

stelning VÄTSKA

smältning

Figur 1.4. Fasövergångar mellan de tre aggregationsformerna fast ämne, vätska och gas.

Ett rent ämne har en bestämd smältpunkt och en bestämd kokpunkt.

Vid båda övergångarna ändras ämnets volym och densitet. Vattenångan, som bildas vid den senare övergången, är lätt att komprimera (trycka samman) men det är inte flytande vatten. Här har vi tre fysikaliska egenskaper som kan ändras vid en fasövergång – volymen, densiteten och möjligheten att komprimeras. Däremot ändras inte ämnets kemiska sammansättning – vattnet består i alla tre aggregationsformerna av ett och samma molekylslag, H2O. Ett ämne smälter, dvs. det går över från fast till flytande fas, vid en bestämd temperatur som kallas smältpunkten. En smälta av ämnet stelnar vid samma temperatur – den kallas då fryspunkten. Övergången från flytande till gasformigt tillstånd sker också vid en bestämd temperatur, kokpunkten.

För ett ämne gäller alltså att det smälter respektive kokar vid en temperatur som är typisk för ämnet. I tabell 1.1 anges smältpunkter och kokpunkter för några ämnen. Kokpunkten varierar med lufttrycket.

Värden som anges i tabeller gäller alltid för trycket 101,3 kPa.

Tabell 1.1. Smältpunkt, kokpunkt och Ämne sublimationspunkt för några rena ämVatten nen. Samtliga värden gäller vid trycket Koldioxid 101,3 kPa.

Rörsocker

Smältpunkt 0 °C

Kokpunkt 100 °C

–78,5 °C ca 180 °C

Glykol

–16 °C

198 °C

Natriumklorid

801 °C

1 473 °C

1 668 °C

3 287 °C

Titan

Sublimationspunkt

7

001-016 Kemi A kapitel 01.indd 7

2012-02-09 09.32

Vid sublimering går ett ämne direkt över från fast form till gasform eller tvärtom.

Figur 1.4 visar också två andra fasövergångar. Vissa ämnen, t.ex. koldioxid, kan gå direkt över från fast form till gas utan att först smälta.

Processen kallas sublimering. Det motsatta händer om gasen avkyls – då bildas det fasta ämnet direkt. Denna övergång kallas också sublimering.

Koldioxid är exempel på ett ämne som sublimerar. Man använder ofta fast koldioxid som kylmedel. Den fasta koldioxiden kallas då ibland ”torris”, eftersom ”isbitarna” inte blir våta.

EX

Figur 1.5. Vilken fasövergång är det frågan om här? En giraff i Duisburg Zoo smakar på det kyliga höstvädret.

EM

PEL 1.1.

Lösning

Ö 1.4 – 1.7

Beskriv med kemiska formler a) den fasövergång som anges för koldioxid i tabell 1.1, b) de två fasövergångar som anges för titan i tabell 1.1. a) CO 2 (s) + energi → CO 2 (g) och CO 2 (g) → CO 2 (s) + energi b) Ti(s) + energi → Ti(l) (vid 1 668 °C) och Ti(l) + energi → Ti(g) (vid 3 287 °C)

Rena ämnen och blandningar Man skiljer på ett rent ämne och en blandning av ämnen.

Ett rent ämne har en bestämd smältpunkt och en bestämd kokpunkt.

Ett rent ämne består av ett enda ämne, som kan vara ett grundämne eller en kemisk förening.

En blandning består av två eller flera rena ämnen.

En blandning består av två eller flera ämnen. I en blandning behåller ämnena sina typiska egenskaper.

En blandning kan ändra aggregationsform om temperaturen eller trycket ändras, men den uppför sig då på annat sätt än ett rent ämne. En blandnings egenskaper, t.ex. smältpunkt (fryspunkt), kokpunkt och densitet, beror på vilka ämnen som ingår i blandningen och på ämnenas halter.

Figur 1.6. Den arktiska nattfjärilen Gynaephora groenlandica tillhör de insekter som har allra längst livscykel. Larven spenderar 14 år av långsam utveckling i Arktis hårda klimat innan den slutligen förpuppas under sommarmånaden. Larven kan klara av temperaturer ner till –70 °C! Den producerar sitt eget ”frostskyddsmedel”, speciella proteiner, som sänker fryspunkten för cellvätskan.

8

001-016 Kemi A kapitel 01.indd 8

2012-02-09 09.32

EX

EM

KAPITEL 1

Du vet säkert att man brukar hälla frostskyddsmedlet glykol i bilmotorns kylarvatten för att vattnet inte ska frysa på vintern. En blandning av vatten och glykol har nämligen lägre fryspunkt än rent vatten, men fryspunkten varierar med glykolhalten – fryspunkten är lägst (– 47 °C) när glykolhalten är ca 40 %.

PEL 1.2.

Lösning

Vatten och guld är exempel på ämnen. Ange de rena ämnenas kemiska beteckningar.

De minsta enheterna i vatten är vattenmolekyler och varje molekyl består av två väteatomer, H, och en syreatom, O. Därför har vatten formeln H2O (vatten är en kemisk förening).

Det rena ämnet guld består av enbart guldatomer som har beteckningen Au. Därför har ämnet guld också beteckningen Au.

En blandning kan vara homogen eller heterogen

Luften är en gasformig blandning av framför allt kvävemolekyler, syremolekyleroch argonatomer.

Socker och vatten är olika ämnen. Om du häller socker i vatten löses sockret och du får en lösning med söt smak. Det söta ämnet socker finns alltså kvar men sockermolekylerna är blandade med vattenmolekyler.

Kristaller av vanligt socker (rörsocker) är uppbyggda av molekyler som har formeln C12H22O11. I en blandning av socker och vatten kan man inte se skillnad på de olika beståndsdelarna, inte ens om man använder mikroskop. Sockret och vattnet har blandats så väl att blandningen har blivit homogen (grek. homos = samma och genos = slag, art). En sådan blandning kallas lösning. Sockerkristallerna har ”försvunnit” men det söta ämnet finns kvar i vätskan. Genom att skriva C12H22O11(aq) kan man visa att det har bildats en vattenlösning av rörsocker. Det är alltså tillägget (aq) efter ämnets formel som anger att ämnet är löst i vatten (latin aqua = vatten). De minsta enheterna i den här blandningen är av två slag: rörsockermolekyler och vattenmolekyler.

I en homogen blandning kan man inte urskilja de olika beståndsdelarna.

En lösning är en homogen blandning som kan vara fast, flytande eller gasformig.

En legering är en fast lösning av metaller.

Kan vi skilja ämnena i en blandning åt? Ja, det är oftast lätt. Om vi till exempel värmer sockerlösningen så att vattnet avdunstar bildar sockermolekylerna åter igen kristaller. Det är typiskt för blandningar att man enkelt kan skilja ämnena från varandra – man separerar ämnena i blandningen.

Också fasta ämnen kan lösas i varandra och bilda fasta lösningar. Fasta lösningar av metaller kallas legeringar. Många av dem har stor teknisk betydelse.

9

001-016 Kemi A kapitel 01.indd 9

2012-02-09 09.33

lar som är odelbara. De kallade partiklarna för a’tomer (grek. a’tomos = odelbar). Deras atomteori grundades på rent tänkande. Filosoferna gjorde inga experiment och det fanns inte heller några konkreta, ”synliga” bevis för att atomer verkligen existerar. Därför föll atomteorin i glömska. Demokritos var mer än 2 000 år före sin tid.

Atomteorin kom tillbaka i början av 1800-talet Engelsmannen John Dalton (1766–1844) anses vara den moderna atomteorins grundare. Han antog år 1803 – precis som Demokritos – att all materia är uppbyggd av odelbara partiklar. Också Dalton kallade partiklarna för atomer. Vid den här tiden hade naturforskarna börjat pröva sina antaganden om naturen genom experiment. Man kände till en hel del grundämnen, och till skillnad från Demokritos kunde Dalton visa på experiment som stödde hans antaganden. Svensken Jöns Jakob Berzelius (1779–1848) var en av Europas allra främsta kemister i början av 1800-talet. Han använde sig mycket systematiskt av den experimentella metoden. Bland annat bestämde han sammansättningen av ett stort antal kemiska föreningar, och resultaten gav ett starkt stöd för atomteorin. Ändå skulle det dröja till slutet av 1800-talet innan atomteorin blev helt accepterad i vetenskapssamhället.

Vi ska nu se hur atombegreppet har utvecklats fram till den moderna atomteori som vi använder i vår lärobok när vi beskriver atomens byggnad, kemisk bindning och kemiska reaktioner.

1890-talet: Atomen består av mindre delar!

Atomen skulle ju vara “odelbar” men på 1890-talet började vissa forskare förstå att detta kunde vara fel. Deras experiment visade att atomen kunde bestå av ännu mindre partiklar, s.k. elementarpartiklar. Det första steget var upptäckten av elektronen. Fysikerna hade länge studerat elektriciteten och gjort experiment med elektriska strömmar men de hade inte klart för sig vad en elektrisk ström egentligen är för något. År 1896 löstes gåtan av den engelske fysikern Joseph John Thomson (1856–1940). Han visade att den elektriska strömmen består av negativt laddade partiklar som kommer från atomerna. Partiklarna fick genast namnet elektroner. Thomson tänkte sig att atomen bestod av en sfär av positivt laddad materia och att det här och där fanns några elektroner instoppade, ungefär som russinen i en bulle – precis så många elektroner att de neutraliserade atomens positiva laddning.

Samma år, 1896, gjordes en annan viktig upptäckt. Den franske fysikern Antoine Henri Becquerel (1852–1908) fann då att uranmineral sänder ut en mystisk, genomträngande strålning. Året därpå började den polska kemisten Marie Curie (1867–1934) studera “uranstrålningen”. De resultat som hennes forskning gav under några få år förändrade helt bilden av atomen som en odelbar partikel. Du kan läsa om detta i Utblick 2.1.

18

017-038 Kemi A kapitel 02.indd 18

2012-02-09 09.40

Marie Curie (1867 – 1934) växte upp i Polen, i ett hem som uppmuntrade familjens båda döttrar till högre studier. Men polska universitet tog inte emot kvinnliga studerande vid den tiden, så enda chansen var att bege sig utomlands. År 1891 kom Marie till Paris där hon avlade lärarexamen. År 1897 bestämde sig Marie för att för att doktorera.

Hon ville undersöka den mystiska strålning som Henri Becquerel (s. 18) hade upptäckt hos uranmineral. Marie fick snabbt resultat. Hon fann att mineral av thorium avgav samma slags strålning. När Marie gick vidare och undersökte olika kemiska föreningar av uran och thorium blev hon överraskad av resultaten. Det visade sig att den okända strålningens styrka enbart bestämdes av mängden uran (eller mängden thorium) i provet och inte av hur atomerna i den kemiska föreningen var bundna till varandra. Marie drog slutsatsen att strålningen måste komma från atomens inre. Vid den tiden var detta en absolut revolutionerande tanke. Det innebar ju att atomen varken är odelbar eller evigt stabil.

Marie arbetade sig igenom periodiska systemet och fann att uran och thorium var de enda (då kända) grundämnen som avgav strålning. Nästa steg blev att studera prover av olika naturligt förekommande uran- och thoriummineral. Marie skaffade mineralprover från olika museer. När hon fann att mineralet pechblände avgav en mycket starkare strålning än man kunde vänta p.g.a. dess innehåll av uran, drog hon en ny djärv slutsats: Figur 2.3. Marie Curie blev med åren en superkändis. När hon reste till Amerika på 1920-talet bevakades minsta steg hon tog av världspressen. Vart hon än kom överöstes hon av hyllningar och utmärkelser, bl.a. mottog hon som gåva ur president Warren Hardings hand ett gram radium till sitt Radiuminstitut i Frankrike. Radium framställdes industriellt i Amerika, i princip enligt de metoder som makarna Curie arbetat fram och ämnet betingade skyhöga priser.

mineralet pechblände innehåller ett dittills okänt grundämne som är betydligt mer strålningsaktivt än uran!

Nu anslöt sig Maries make Pierre Curie till projektet. I juli 1898 rapporterade paret Curie upptäckten av grundämnet polonium, som de ville namnge efter Maries hemland Polen. I december samma år rapporterade Marie och Pierre att de upptäckt ytterligare ett nytt grundämne, radium. De myntade också begreppet radioaktivitet för den undersökta strålningen.

KAPITEL 2

UTBLICK 2.1. Marie Curie – en genial och hängiven forskare

Det återstod för makarna Curie att renframställa prover av de nya grundämnena – en gigantisk, tålamodsprövande och dessutom ytterst hälsovådlig process. Marie utarbetade metoder att separera de radioaktiva ämnena från andra ämnen i tonvis av slagg, som hon fått ifrån gruvor där pechblände brutits. Pierre gjorde mätningar efter de olika separationsstegen. Till slut hade Marie isolerat så mycket av det radiumhaltiga mineralet att hon kunde framställa ett decigram ren radiumklorid och bestämma radiums atommassa till 225 u. Resultaten presenterades år 1903 i en doktorsavhandling som fick många lovord. Marie lyckades senare också isolera radium i metallisk form.

Makarna Curie såg vetenskapen som ett redskap att hjälpa mänskligheten. Därför avstod de t.ex. från att söka patent på sina metoder att renframställa radium. Metoderna kom att få stor användning inom den kemiska industrin vid framställning av kemiska preparat och radium ingick snart som ”undermedel” i tandräm, cigaretter och kosmetika. År 1903 belönades Pierre och Marie Curie med halva Nobelpriset i fysik för sina studier av de strålningsfenomen som hade upptäckts av Henri Bequerel. Den andra halvan av priset gick till Becquerel.

Det fruktbara samarbetet mellan makarna Curie avbröts tvärt när Pierre Curie omkom i en olycka år 1906. Marie erbjöds en änkepension, som hon tackade nej till – hon var fast besluten att fortsätta forska. År 1908 utnämndes hon, som första kvinna, till professor vid Sorbonneuniversitetet i Paris. År 1911 fick Marie Curie ett andra Nobelpris, denna gång i kemi, för sina upptäckter av grundämnena radium och polonium. Under många år ledde hon Radiuminstitutet i Paris. Marie Curie avled år 1934, troligen på grund av strålskador.

Från år 1901 och fram till år 2010 har 159 forskare belönats med Nobelpris i kemi. Av dem är bara fyra kvinnor: Marie Curie år 1911 (år 1903 fick hon fysikpriset), Irène Joliot Curie (dotter till Marie och Pierre) år 1935, Dorothy Crowfoot Hodgkin år 1964 och Ada E. Yonath år 2009.

Källa: ”Marie and Pierre Curie and the Discovery of Polonium and Radium”. Nobelprize.org. 11 Nov 2010 http://nobelprize. org/nobel_prizes/physics/articles/curie/index.html

19

017-038 Kemi A kapitel 02.indd 19

2012-02-09 09.40

2.1

ps

vet

enska

nytt

Lund bygger en neutronkanon som ska visa ett ämnes uppbyggnad på atomnivå I juni 2009 kom EU:s forskningsministrar överens om att en sedan länge planerad ”neutronkanon”, ESS, European Spallation Source, ska byggas i Lund. Man hoppas att anläggningen ska kunna tas i bruk om ca 10 år och vara helt färdig år 2025. Kostnaden beräknas till 14 miljarder kronor. Det blir en jätteanläggning med ca 500 anställda.

Neutronkanonen är efterlängtad av forskare inom en mängd områden. Neutronstrålen är ett utmärkt hjälpmedel när man vill ta reda på hur ett ämne är uppbyggt på molekyl- eller atomnivå.

Metoden går ut på att man skickar en neutronstråle genom ett prov av ämnet, se figur 2.12.

Man kan också använda röntgenstrålar och elektronstrålar men neutronmetoden har vissa fördelar. När en röntgenstråle eller elektronstråle tränger igenom en ömtålig biologisk vävnad är det stor risk att vävnaden skadas. Risken är mycket mindre när man använder en neutronstråle eftersom neutronerna är oladdade partiklar. Dessutom är neutronmetoden känsligare.

Figur 2.12. En principskiss av neutronkanonen.

3

När en volframatom träffas av en proton skickas ett 20-tal neutroner ut åt alla håll.

Målstation

Experimentstationer

2

I linjäracceleratorn får protonerna fart nära ljushastigheten, och skjuts mot målet av volfram.

1

Jonkälla

Väteatom förlorar sin elektron och blir då en proton.

Källa: European Spallation Source ESS AB.

32

017-038 Kemi A kapitel 02.indd 32

2012-02-10 13.06

Atommassan är medelvärdet av atommassorna för grundämnets alla atomer i den naturliga isotopblandningen.

Ö 2.21

I den praktiska kemin sysslar man alltid med ett mycket stort antal atomer. Därför är man inte så intresserad av de enskilda atomernas massor. Det är viktigare att veta medelvärdet av atommassorna för samtliga atomer (isotoper) i grundämnet. Det är detta medelvärde som är grundämnets atommassa. På främre pärmens insida finns grundämnenas atommassor med samtliga kända värdesiffror.

KAPITEL 2

Atommassorna är egentligen medelvärden

Definitionen av atommassa förutsätter att grundämnet har samma isotopsammansättning överallt på jorden. Så är det också för de allra flesta grundämnen. Undantag är vissa ämnen som har bildats genom radioaktivt sönderfall, bl.a. bly.

Elektronskalen från 1 H till 30 Zn Elektronfördelningen anger hur elektronerna är fördelade på olika orbitaler i de elektronskal som omger kärnan.

Nu ska vi studera elektronfördelningen hos de 20 första grundämnenas atomer, dvs. vi ska se hur elektronskalen är uppbyggda hos atomer som befinner sig i grundtillståndet.

Du såg på s. 24 att elektronskalen K, L, M, N osv. anger huvudnivåerna för de elektronenergier som är möjliga för ett visst atomslag. K-skalet har endast en energinivå med en orbital som kan ta emot högst två elektroner. Där hamnar elektronerna hos de två första grundämnena: väte och helium.

Elektroner som tillhör samma skal, har ungefär samma avstånd till kärnan.

Elektronerna ordnas in i skalen så att de får så låg energi som möjligt.

Alla andra elektronskal innehåller flera energinivåer och på varje nivå kan det finnas ett bestämt antal orbitaler. De två elektroner som kan finnas i en orbital bildar ett elektronpar med ett gemensamt elektronmoln. Eftersom atomerna ska befinna sig i grundtillståndet byggs elektronskalen upp enligt följande huvudregel:

•

Elektronerna ordnas in i de olika skalen så att den totala elektronenergin blir så låg som möjligt.

Elektronfördelningen hos de 18 första grundämnena Vi utgår från den enklaste atomen, väteatomen, och bygger sedan steg för steg upp skalen för de följande grundämnena. För varje nytt grundämne får kärnan en ny proton och elektronhöljet en ny elektron. Samtidigt ökar antalet neutroner i kärnan.

Väteatomen har normalt sin enda elektron i K-skalet.

Väteatomen, 1H, har ju en enda elektron. Den finns i K-skalet, som är närmast kärnan.

Grundämnet efter väte, 2He, har 2 protoner i atomkärnan, därför innehåller elektronskalet 2 elektroner. Båda elektronerna finns i K-skalets orbital eftersom elektronenergin är lägst här. Vi såg att K-skalet bara kan innehålla två elektroner. Heliumatomen har alltså ett fullt elektronskal.

33

017-038 Kemi A kapitel 02.indd 33

2012-02-09 09.40

Övningsuppgifter 5.1. Vilket innehåller minst energi: en vätemolekyl eller två fria väteatomer? Avges energi till omgivningen eller upptas energi när två väteatomer bildar en vätemolekyl?

5.2. Vad menas med termerna: a) molekyl, b) kovalent bindning, c) molekylärt ämne?

5.3. Förklara varför väte och halogener bildar tvåatomiga molekyler.

5.4. Diamant och grafit består båda av kol. Varför är diamant hårt och grafit mjukt?

5.5. Varför kan grafit leda elektricitet?

5.6. Vad menas med termerna elektronegativitet, dipol * och polär kovalent bindning?

5.7. Förklara varför klor har högre elektronegativitet än * natrium.

5.8. Ange vilka av nedanstående ämnen som troligen är jonföreningar och vilka som är molekylföreningar: CsF, CH4, BrCl, PH3 och BaO. 5.9. Väte reagerar lätt med brom. a) Vad heter ämnet som bildas? b) Beskriv reaktionen med elektronformler.

5.10. Ange om man kan vänta sig övervägande jonbindning, polär kovalent bindning eller ren kovalent bindning mellan atomerna i följande ämnen: a) NH3, b) CaO, c) P4, d) lCl3.

5.11. Vilket av följande påståenden om vattenmolekyler är felaktigt? a) Det finns bara enkelbindningar i en vattenmolekyl. b) Molekylen är en dipol. c) Vattenmolekyler kan vandra i elektriska fält. d) Bindningsvinkeln är cirka 105°. e) Vattenmolekylen är en rak molekyl.

5.12. Hur många fria elektronpar har vattenmolekylen?

5.13. I vilken eller vilka av molekylerna F2, NF3 och SF6 är bindningen polär kovalent?

5.14. Av nedanstående kemiska föreningar har fem jonbindning och sex kovalent bindning. Markera jonladdningen hos de joner som bygger upp jonföreningarna. a) BaO e) RbCl i) CBr4 b) H2Se f) S2Cl2 j) CaBr2 c) SO2 g) lCl3 k) ZnO d) PH3 h) K2S

5.15. Ange något experiment som kan användas för * att avgöra om ett ämne AB är a) en jonförening, b) uppbyggt av dipolmolekyler (här kan vi anta att ämnet AB är en vätska).

5.16. Rita strukturformler för följande molekyler: a) HBr, b) H2S (byggd som H2O), c) SiH4 (byggd som CH4), d) PH3 (byggd som NH3).

5.17. Rita elektronformler för följande molekyler: a) HBr, b) H2S, c) SiH4, d) PH3.

5.18. Rita elektronformler för molekylerna: a) CS2 (byggd som CO2) b) N2, c) CO. 5.19. Rita strukturformler för följande molekyler * a) CS2, b) CO, c) CHCl3 (triklorometan, kloroform), d) CF2Cl2 (en freon som kallas CFC 12), e) NH2OH (hydroxylamin), f) N2H4 (hydrazin, en vätska som bl.a. används som raketbränsle).

5.20. Förklara varför molekylen CO (kolmonoxid) år en * dipol men inte molekylen CO2 (koldioxid).

5.21. Vilka av följande molekyler är dipoler: * a) Br2, b) H2S, c) HBr, d) SiH4, e) CS2, f) PCl3 ?

5.22. SO2-molekylen är en dipol men det är inte SO3molekylen. Vilken slutsats kan man dra av detta när det gäller a) svavlets och syrets elektronegativitet, b) formen på SO2-molekylen, c)* formen på SO3-molekylen?

5.23. Skriv formler och namn för ämnena med följande * molekylmodeller:

104

075-105 Kemi A kapitel 05.indd 104

2012-02-09 11.42

5.24. Atomslagen A och B bildar föreningen AB. * Redogör i stora drag för hur den kemiska bindningen uppkommer när det är a) jonbindning, b) ren kovalent bindning, c) polär kovalent bindning.

5.25. Hur ändras atomradien när en atom av alkalimetallerna avger sin valenselektron?

KAPITEL 5

5.26. Ange formelenheten för a) koldioxid, b) neon (i gasform), c) kaliumsulfat.

5.27. Ange formelenheten för a) kisel, b) kiseldioxid, c) svavel (i fast form), d) aluminiumsulfat.

105

075-105 Kemi A kapitel 05.indd 105

2012-02-09 11.42

6

Räkna atomer genom att väga

I Sverige har man länge kunnat handla godis i lösvikt. Man tar en påse, fyller den med godis och ställer påsen på vågen. Olika sorter har olika “vikt” (en kemist måste säga “massa”). Om man handlar 1 hg svampar får man dubbelt så många bitar i påsen (40 st) som om man köper 1 hg vingummin (20 st). Omvänt, om man tar 1 hg svampar så ska man väga upp 2 hg vingummi för att få lika många bitar.

Kemisterna räknar också sina godbitar – atomerna – genom att väga dem. Då använder de också vågar som mäter i gram, trots att atomerna är så små och har så väldigt liten massa. I tabellen på främre pärmens insida kan du se vilken massa de olika grundämnenas atomer har.

Järnatomer är t.ex. ungefär dubbelt så tunga som aluminiumatomer.

Därför innehåller 1 kg järn bara hälften så många atomer som 1 kg aluminium. Men det är tvärtom med järn och silver – det finns nästan dubbelt så många atomer i 1 kg järn som i 1 kg silver.

106

106-116 Kemi A kapitel 06.indd 106

2012-02-09 10.25

Substansmängd är kemistens mått på materia Både massa och antal fungerar bra som mått på lösgodis och man kan lätt räkna om godisets vikt till antalet godisbitar och tvärtom.

Kemisterna har det inte lika lätt. De hanterar ofattbart många atomer åt gången. Därför har kemisterna ett eget mått på materia – storheten substansmängd. Den har enheten 1 mol.

Vad är då substansmängden 1 mol? Än en gång används isotopen kol-12 som standard. Det var ju med hjälp av den som atommassenheten 1 u definierades.

Den exakta definitionen av substansmängden 1 mol lyder: Substansmängden 1 mol av ett ämne motsvarar lika många formelenheter som det finns atomer i 0,012 kg 12C.

KAPITEL 6

Först några ord om storheter. Så kallar man egenskaper som kan mätas.

Längd (l), massa (m) och substansmängd (n) är exempel på storheter.

En storhet bestäms av mätetal och enhet. Längdenheten är ju 1 m. Substansmängd har enheten 1 mol.

1 mol är substansmängden i ett system som innehåller lika många systemelement som det finns atomer i exakt 0,012 kg av kolisotopen 12C. Vi kan dela upp definitionen i tre steg: Exakt 12 g kol-12 motsvarar substansmängden 1 mol.

I exakt 12 g kol-12 finns ett visst (mycket stort!) antal kolatomer, 12C. Alla portioner av rena ämnen som innehåller just detta antal formelenheter motsvarar substansmängden 1 mol av respektive ämne.

• • • Antalet formelenheter i 1 mol av ett ämne är ca 6,02 · 1023.

Antalet kolatomer i 12 g kol-12 vet vi inte exakt – det är ungefär 6,02 · 1023. Vi återkommer till det här antalet på s. 114.

Men vad är vitsen med den här nya storheten? Jo, vi skalar upp kemin.

Vi går från ”det ofattbart lilla” – som är en enda liten atom av det ämne vi sysslar med – till ”det lagom stora” – som är 1 mol av ämnet. Med hjälp av den nya storheten substansmängd kan vi räkna fram praktiskt hanterbara portioner av de olika atomslagen. 1 mol kol-12 är ju 12 g kol. Nu kan vi använda vågar som mäter i gram och mätkärl som är graderade i cm3 för att mäta upp portionerna.

Samma substansmängd betyder lika många formelenheter Du har sett att en atom kol-12 har massan exakt 12 u. I tabellen på främre pärmens insida ser du att massan av en aluminiumatom är 27,0 u.

Då måste 120 u kol-12 motsvara lika många atomer som 270 u aluminium, nämligen 10 atomer av kol respektive 10 atomer av aluminium.

Och 12 000 u kol-12 måste motsvara lika många atomer som 27 000 u aluminium – alltså 1 000 kol-12-atomer respektive 1 000 aluminiumatomer.

107

106-116 Kemi A kapitel 06.indd 107

2012-02-09 10.25

2. Kvantitativ analys av provet Bestämning av lösningens koncentration av kaliumklorid

Nu ska vi lösa den andra delen av uppgiften som är bestämning av lösningens koncentration, i det här fallet koncentrationen av KCl. Vi beskriver först hur vi utför själva analysen och därefter hur vi beräknar lösningens koncentration.

Utförande Vi överför med hjälp av en pipett 25,0 cm3 av lösningen till en bägare och späder provet med avjonat vatten. Lösningen ska ha svagt sur reaktion och vi tillför därför några cm3 utspädd salpetersyra.

1

Man filtrerar genom en s.k. glasfilterdegel.

Den har en filterplatta av poröst glas.

Man väger degeln före och efter filtrering och torkning.

Blandningen filtreras1) och fällningen tvättas med avjonat vatten medan den är kvar på filtret. Sedan torkas fällningen (i ett torkskåp som håller 120 oC). Till slut bestämmer vi fällningens massa och då använder vi vårt speciella mätinstrument: analysvågen.

KAPITEL 7

Därefter tillsätter vi silvernitratlösning droppvis så länge det bildas fällning av silverklorid. När det inte bildas mer fällning kan vi anse att alla Cl–-joner har fällts ut och nu ingår i AgCl-fällningen.

Vi fann att AgCl-fällningens massa var 1,24 g.

Nu återstår att beräkna koncentrationen av kaliumklorid, KCl, i den ursprungliga lösningen.

Beräkningar Genom analysen ovan vet vi silverkloridens massa, m(AgCl), och beräknar först n(AgCl). Eftersom silverkloriden bildades av kloridjonerna i de 25 cm3 lösning som var vårt prov vet vi också substansmängden kaliumklorid, n(KCl), i provet. Då kan vi beräkna koncentrationen för den ursprungliga KCl-lösningen.

Formeln för utfällningsreaktionen är K+(aq) + Cl–(aq) + Ag+(aq) + NO3–(aq) ⎯→ AgCl(s) + K+(aq)+ NO3–(aq)

För att få bättre överblick skriver vi samman jonerna i reaktionsformeln på följande sätt: KCl(aq) + AgNO3(aq) ⎯→ AgCl(s) + KNO3(aq)

Skrivsätten KCl(aq), AgNO3(aq) respektive KNO3(aq) anger att ämnena är lösta i vatten och därmed uppdelade i joner. AgCl(s) däremot anger att silverkloriden är ett fast ämne där silverjoner och kloridjoner är bundna till varandra.

143

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 143

2012-02-09 12.01

1

Eftersom silverkloridens massa anges med tre värdesiffror (1,24 g), bör man ha minst tre, gärna fyra värdesiffror i molmassorna för AgCl och KCl.

Vi löser uppgiften med samma metod1 som i exemplen 7.1–7.6.

1. Analysen gav m(AgCl) = 1,24 g. Vi beräknar substansmängden KCl (i steg 4) och därefter koncentrationen av KCl i provlösningen (i steg 5).

KCl(aq) + AgNO3(aq) ⎯→ AgCl(s) + KNO3(aq) 0,008647 (2) mol n 0,008647(4) m 1,24 g c ? mol/dm3 m(AgCl) 1,24 g 2. n(AgCl) = = = 0,008647 mol.

M(AgCl) 143,3 g · mol–1 3. Reaktionsformeln säger att n(KCl) 1 = , dvs. n(KCl) = n(AgCl) n(AgCl) 1 4. n(KCl) = n(AgCl) = 0,008647 mol.

5. Nu återstår bara att beräkna KCl-lösningens koncentration.

Vi har funnit att det fanns n(KCl) = 8,647 ·10–3 mol KCl i volymen V = 25,0 ·10–3 dm3 av lösningen. Då blir KCl-lösningens koncentration c(KCl) = n(KCl) / V = 8,647 · 10–3 mol / 25,0 · 10–3 dm3 = 0,3459 mol/dm3.

Figur 7.14. Schematisk bild av strålgången i en spektrofotometer med dubbla strålar, ett s.k. dubbelstråleinstrument. Den ena ljusstrålen går genom en kyvett som innehåller provlösningen och den andra ljusstrålen genom en likadan kyvett som endast innehåller lösningsmedlet. Här mäter vi alltså den del av absorbansen, A(lm) som orsakas av lösningsmedlet och kyvetten. Ämnet X ger absorbansen A(X) = A(tot) – A(lm). Spektrofotometern har en dator som utför denna beräkning och presenterar resultatet A(X) på skärmen.

monokromator

Resultat av den kvantitativa analysen

Lösningens koncentration av kaliumklorid, KCl, var 0,346 mol/dm3.

Spektrofotometrisk analys Nu tar vi oss an en analys där vi ska använda en spektrofotometer som mätinstrument. Uppgiften är att bestämma koncentrationen för en lösning av kopparsulfat, CuSO4.

Spektrofotometri är en av våra allra viktigaste analysmetoder. Det är en snabb och enkel metod att bestämma koncentrationen av ett ljusabsorberande ämne i en lösning. Vi beskriver här först hur en s.k. dubbelspegel

spegel

kyvett med lösningsmedel prisma

spalt

halvgenomskinlig spegel

detektor t.ex. fotodiod kyvett med provlösning

presentation av resultat

spegel ljuskälla

144

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 144

2012-02-09 12.01

strålespektrofotometer fungerar och sen hur själva absorbansmätningen utförs. Till sist kommer ett avsnitt där vi beskriver hur lösningens koncentration beräknas.

KAPITEL 7

Figur 7.15. Bilden på skärmen visar absorptionsspektra för två olika ämnen. I ett absorptionsspektrum är absorbansen, A, avsatt på Y-axeln och motsvarande ljusvåglängd, λ, på X-axeln – man säger att absorbansen är plottad mot våglängden. Man utför helst en absorbansmätning vid den våglängd då ämnet har maximal absorbans, dvs. då absorbanskurvan har ett maximum.

Färgade ämnen innehåller atomer eller atomgrupper som absorberar ljus av vissa våglängder inom det synliga våglängdsområdet (det sker när atomerna exciteras). De hydratiserade kopparjonerna, Cu(H2O)42+, har denna egenskap. Jonerna absorberar ljus inom det röda våglängdsområdet. Därför har en vattenlösning av kopparsulfat blå färg. Det är alltså huvudsakligen ljus inom det blågröna området som kan passera genom lösningen. Ju högre koncentration kopparlösningen har, desto starkare blir den blå färgen, dvs. desto större andel av det röda ljuset absorberas. Därför kan man bestämma lösningens koncentration genom att mäta andelen ljus som ett prov av lösningen absorberar vid en lämplig våglängd i det röda området.

Många ämnen absorberar ”ljus” i det ultravioletta området och man brukar hitta ett lämpligt mätområde också där. Men om man ska mäta i UV-området måste man använda en s.k. UV-spektrofotometer. Den har en lampa som avger UV-ljus och kyvetter av kvarts eftersom vanliga glaskyvetter inte släpper igenom UV-strålning. Kyvetten är en liten provbehållare som är speciellt utformad för spektrofotometern.

Figur 7.14 visar de olika delarna i en enkel spektrofotometer. Vi ger inte här en detaljerad beskrivning av hur spektrofotometern fungerar utan begränsar oss till att beskriva hur man utför själva mätningen.

Figurtexten beskriver kortfattat hur en absorbansmätning går till.

145

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 145

2012-02-09 12.01

Absorbans och Lambert-Beers lag

Moderna spektrofotometrar är i stor utsträckning försedda med program som sköter alla inställningar, mätningar, beräkningar och kontroller. När man gjort en mätning visas resultatet på spektrofotometerns display eller skärm. Där anges provlösningens absorbans, A. Den definieras av sambandet A = lg

Io I

där Io = intensiteten för ljusstrålen vid inträdet i provlösningen och I = intensiteten för ljusstrålen när den lämnar lösningen.

Absorbansen är proportionell dels mot det ljusabsorberande ämnets koncentration, c, dels mot avståndet, l, mellan kyvettens två sidoytor.

Sambandet definieras med Lambert-Beers lag: A=ε·c·l Här är ε den molara absorptionskoefficienten för det ljusabsorberande ämnet1. Man brukar ange c i mol/dm3 och l i cm. Då får ε enheten 1 (mol/dm3)–1 · cm–1 = 1 dm3 · mol–1 · cm–1.

IO

I

Figur 7.16. Kyvett med lösning.

Kyvetten är i regel av glas eller kvarts.

Ljusstrålen passerar genom två planparallella sidoytor.

Mätningen går till så här: • Ställ in våglängden.

• Kalibrera med lösningsmedel i båda kyvetterna. Det betyder att du ska ändra absorbansen (med en justeringsratt) så att A = 0, dvs. de två ljusstrålar som kommer ut ur kyvetterna är exakt lika starka.

• Byt till provlösning i provkyvetten.

• Läs av absorbansen A(x).

När man bestämt lösningens absorbans A och vet kyvettens längd, l¸ skulle man kunna beräkna lösningens koncentration, c, men oftast vet man inte det exakta värdet på ε vid den våglängd man valt. Därför bestämmer man oftast lösningens koncentration med hjälp av en kalibreringskurva.

Vi framställer en kalibreringskurva för kopparsulfatlösningar genom att mäta absorbansen för ett antal CuSO4-lösningar med kända koncentrationer. Mätningarna ska givetvis göras vid samma våglängd som när vi bestämmer provlösningens absorbans (och vi bör använda samma spektrofotometer och samma kyvett).

I följande tabell anges absorbansen, A, vid våglängden 610 nm för några lösningar av kopparsulfat där c anger lösningarnas koncentration. Alla mätningar utfördes med en kyvett där l = 1,00 cm.

1

Konc. c

0,1

0,2

0,3

0,4 mol · dm–3

Absorbans, A

0,127

0,249

0,364

0,489

ε är bokstaven lilla epsilon i det grekiska alfabetet.

146

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 146

2012-02-09 12.01

Vi avsätter därefter i ett diagram absorbansen som funktion av koncentrationen c och ritar en graf som ansluter sig så bra som möjligt till samtliga mätpunkter. Det är denna graf som kallas kalibreringskurva, se figur 7.17.

Absorbans, A 0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,1

0,2

0,3

0,4

Koncentration, c 0,5 mol/dm3

KAPITEL 7

0

Figur 7.17. Kalibreringskurva där absorbansen, A, hos kopparjoner vid våglängden 610 nm har avsatts mot koncentrationen c. Ett prov vars absorbans är A = 0,269 har koncentrationen c = 0,22 mol/dm3.

Grafen blir en rät linje som går genom origo. Detta stämmer med Lambert-Beers lag som säger att A = ε · c · l Eftersom alla absorbansmätningar görs vid samma våglängd och med samma kyvett, så är ε och l konstanta. Då kan vi sätta ε · l = k och förenkla formeln till A = k · c. Det är ekvationen för en rät linje som går genom punkten A = 0 och c = 0.

När vi mäter absorbansen för vår provlösning finner vi att A = 0,269.

Vi kan nu avläsa provlösningens koncentration i diagrammet så som visas i figur 7.17.

Analysresultat: Provlösningens CuSO4-koncentration är 0,22 mol/dm3.

Det kan vara intressant att veta hur många procent av ljuset som lösningen absorberar vid denna våglängd. Enligt tabellen har en lösning där [Cu2+] = 022 mol/dm3 absorbansen A = 0,269. A = lg Io/I där Io är intensiteten för ljuset när det går in i lösningen och I intensiteten när det lämnar lösningen. Vi har A = 0,269, dvs. lg Io/I = 0,269 som ger Io/I = 1,86. Då blir det utgående ljusets intensitet I = Io /1,86 , dvs.

I = 0,54 · Io. Det betyder att ett 1,0 cm tjockt skikt av lösningen absorberar ca 46 % av det röda ljuset.

Ö 7.33 – 7.35

147

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 147

2012-02-09 12.01

Övningsuppgifter 7.1. På s. 121 har du den balanserade formeln för reaktionen mellan vätgas och syrgas. Vad bevaras i reaktionen? a) Atomerna b) molekylerna och/eller c) massan 7.2.

Balansera följande ofullständiga reaktionsformler (dvs. ange koefficienterna): a) b) c)

FeCl2 + Cl2 ⎯|→ FeCl3 N2H4 + O2 ⎯|→ N2 + H2O C2H2 + N2O ⎯|→ CO2 + N2 + H2O

d)

Sb + O2 ⎯|→ Sb2O3

e)

C2H6 + O2 ⎯|→ CO2 + H20

7.3. När rörsocker, C12H22O11, förbränns i syrgas bildas koldioxid och vatten. Skriv reaktionsformeln.

7.4. Väte reagerar med syrgas enligt formeln 2H2 + O2 ⎯→ 2 H2O a) Vilken substansmängd vätgas behövs minst för reaktion med 0,060 mol syrgas? b) Vilken substansmängd vatten bildas av 0,060 mol syrgas?

7.5. Komplettera tabellerna nedan så att varje rad 1–3 anger de substansmängder som svarar mot varandra vid reaktionen (ekvivalenta substansmängder). a)

1.

2.

3. * b) 1.

2.

3.

CH4 + 0,25 mol 1 mol

2O2 ⎯→ 0,50 mol

CO2

+

2H2O

1,8 mol 2C2H6 1 mol

+

7O2

⎯→

4CO2

+

6H2O

6 mol 0,35 mol

7.6. När svavelkis, FeS2, upphettas i syrgas bildas * dijärntrioxid, Fe2O3, och svaveldioxid, SO2: 4FeS2 + 11O2 ⎯→ 2Fe2O3 + 8SO2 a) Vilken substansmängd syrgas behövs minst till 3 mol svavelkis? b) Vilken substansmängd svaveldioxid bildas när 3 mol svavelkis reagerar fullständigt med syrgas?

7.7. När man upphettar silveroxid, Ag2O, faller den sönder enligt formeln 2Ag2O ⎯→ 4Ag + O2 Hur många g silver får man av 4,0 g silveroxid?

7.8. Släckt kalk (kalciumhydroxid), Ca(OH)2, framställs genom att man sätter vatten till bränd kalk (kalciumoxid), CaO. a) Skriv formeln för reaktionen. b) Beräkna massan släckt kalk som bildas av 20,0 kg bränd kalk.

7.9. Etanol (”alkohol”), C2H5OH, kan framställas genom jäsning av glukos, C6H12O6. Reaktionsformeln är C6H12O6 ⎯→ 2C2H5OH + 2CO2 Beräkna massan av den etanol och koldioxid som kan erhållas av 1,00 kg glukos. Vad ska summan av massan etanol och massan koldioxid bli?

7.10. Den koldioxid som astronauterna i en rymdfarkost andas ut måste absorberas i en luftrenare – annars skulle luften i farkosten snart få alltför hög CO2halt. Luftrenaren kan innehålla litiumhydroxid som reagerar snabbt med koldioxid: CO2(g) + 2LiOH(s) ⎯→ Li2CO3(s) + H2O(l) Man kan anta att en människa andas ut 1,0 kg koldioxid per dygn. a) Beräkna massan litiumhydroxid som förbrukas av fyra astronauter under en sexdagarsfärd. b) Vilken är den sammanlagda massan av reaktanterna respektive produkterna efter de fyra astronauternas sexdagarsfärd?

7.11. Man låter en kopparspiral som väger 0,659 g reagera med svavelångor. Då bildas kopparsulfid. När spiralen vägs efter upphettningen har den massan 0,824 g. Beräkna föreningens formel.

7.12. När 0,206 g bly fick reagera med överskott av brom bildades en kemisk förening som hade massan 0,365 g. Beräkna föreningens formel.

7.13. I en förening mellan krom och syre är masshalten * krom 68,5 %. Beräkna föreningens formel.

7.14. Rostskyddsmedlet mönja är en oxid av bly. Mass* halten bly är 90,7 %. Beräkna föreningens formel.

7.15. 10,0 g natrium får reagera med överskott av klor.

Hur många gram natriumklorid bildas?

7.16. Vid förbränning av järn i klorgas bildas järnklorid, * FeCl3. Hur många gram klor går åt för att bilda 8,0 g järnklorid?

7.17. Beräkna massan järn som kan erhållas ur 1,00 ton * svartmalm, Fe3O4, om utbytet är 90 % (dvs. man får bara 90 % av den teoretiska massan järn).

7.18. Metallen krom kan framställas enligt reaktions* formeln 2Al + Cr2O3 ⎯→ Al2O3 + 2Cr Man använder vanligen ett stort överskott av aluminium vid framställningen. Hur stor massa aluminium ska man ta för att framställa 50 g krom om man vill att det ska vara 3 gånger den ekvivalenta massan aluminium, dvs. 3 gånger den massa aluminium som det teoretiskt sett behövs.

7.19. Man vill framställa dikopparsulfid, Cu2S, och upp* hettar därför en blandning av 75 g koppar och 75 g svavel. Beräkna massan dikopparsulfid som maximalt kan bildas.

7.20. Beräkna massan vatten som bildas om en blandning av 50 g vätgas och 100 g syrgas exploderar.

148

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 148

2012-02-09 12.01

7.22. Man löser 42,5 g kalciumklorid, CaCl2, i vatten och späder till volymen 0,200 dm3. a) Beräkna lösningens koncentration. b) Ange [Ca2+] och [Cl–].

7.23. Om man ska framställa en natriumkloridlösning med koncentrationen 1,00 mol/dm3 kan man inte lösa 58,5 g NaCl i 1,00 dm3 vatten. Varför? Hur ska man istället gå till väga?

7.24. Man vill framställa 1,00 dm3 av en lösning av silver* nitrat med koncentrationen 0,100 mol/dm3. a) Vilken materiel behöver man? b) Beräkna massan silvernitrat som går åt. c) Hur noggrant ska man väga upp silvernitratet och hur noggrant ska man bestämma lösningens volym? d) Beskriv kortfattat hur man ska gå tillväga när man framställer lösningen.

7.25. Beräkna massan bariumnitrat, Ba(NO3)2, som går åt för framställning av 2,00 dm3 bariumnitratlösning med koncentrationen 0,25 mol/dm3.

7.26. 25,0 cm3 1,00 mol/dm3 NaOH späds till 0,50 dm3.

Vilken koncentration har den spädda lösningen?

7.27. Man späder 40,0 cm3 aluminiumkloridlösning med koncentrationen 0,250 mol/dm3 till 0,200 dm3.

Beräkna a) lösningens koncentration, b) [Al3+] och [Cl–].

7.28. Man har 2,00 mol/dm3 HCl och vill framställa 5,00 * dm3 0,100 mol/dm3 HCl. Vilken volym av lösningen med koncentrationen 2,00 mol/dm3 ska man späda till 5,00 dm3?

7.29. För lättöl är masshalten alkohol, dvs. etanol, C2H5OH, 1,8 %. En vanlig ölflaska rymmer 0,33 dm3.

Beräkna massan etanol i en flaska lättöl. Ölets densitet är ca 1,01 g/cm3.

7.30. Man blandar lösningar av silvernitrat och kopparklorid, CuCl2. Då bildas en vit fällning. a) Vad består fällningen av? b) Vilka två jonslag reagerar med varandra när fällningen bildas? Skriv formeln för reaktionen mellan de båda jonslagen. c) Skriv formeln för utfällningsreaktionen genom att ange samtliga jonslag som deltar i reaktionen, alltså Cu2+(aq) + 2 Cl-(aq) +… d) Skriv formeln för reaktionen genom att ange salternas formler enligt modellen CuCl2(aq) + ...

7.31. Skriv formeln för den reaktion som sker då man blandar en lösning av bariumklorid med a) en lösning av silvernitrat, b) en lösning av magnesiumsulfat.

7.32. Till en lösning av kaliumklorid sätter man överskott * av silvernitratlösning. Då utfälls silverklorid. Fällningen filtreras av, tvättas, torkas och vägs. Dess massa är 3,73 g. Vilken massa hade den kaliumklorid som fanns i lösningen?

7.33 a)

b) c) d)

Vid spektrofotometriska analyser mäter man absorbansen för ett visst partikelslag i lösningen.

Vad menas med detta?

Ange några faktorer som inverkar på absorbansen.

Hur lyder Lambert-Beers lag?

Vad menas med den molara absorptionskoefficienten (absorptiviteten) för ett ämne?

7.34 Man gjorde en spektrofotometrisk analys av en lösning som hade koncentrationen 2,00 · 10–4 mol/dm3 av ett visst ämne. När man använde en kyvett med längden 3,00 cm blev absorbansen 0,70.

Beräkna den molara absorptionskoefficienten, ε.

7.35. I vissa läskedrycker finns ett gult färgämne som * heter kinolingult. Man kan bestämma halten kinolingult i en lösning relativt enkelt på spektrofotometrisk väg.

KAPITEL 7

7.21. 2,0 dm3 av en lösning innehåller 0,50 mol natriumsulfat, Na2SO4. Vilken är lösningens koncentration (mol/dm3) med avseende på a) natriumsulfat, b) natriumjoner, c) sulfatjoner?

Vid ett tillfälle då man ville bestämma halten kinolingult i citronsoda mätte man absorbansen vid 409 nm dels för ett prov av läskedrycken, dels för fyra kalibreringslösningar. Kalibreringslösningarna framställdes av en standardlösning som innehöll 50 mg kinolingult per dm3 lösning. I följande tabell anges dels de volymer av standardlösningen som späddes till 25,0 cm3, dels dessa lösningars absorbans.

Kalibreringslösning nr 1 2 3 4

standardlösning cm3 1,00 2,00 3,00 4,00

Absorbans A

0,142 0,283 0,420 0,558

5,00 cm3 citronsoda späddes till 25,00 cm3. Denna provlösning hade absorbansen 0,245. Beräkna halten kinolingult (mg/dm3) i citronsoda före utspädningen.

149

117-149 Kemi A kapitel 07.indd 149

2012-02-09 12.01

8

Gas, vätska eller fast ämne – den kemiska bindningen bestämmer Har du tänkt på att vatten är det enda ämne på jorden som förekommer i större mängd i alla tre aggregationsformerna? Hav, sjöar och polaris täcker mer än 70 % av jordens yta och luften innehåller (upp till någon kilometers höjd) i genomsnitt 0,3 volymprocent vattenånga. Ca 1 000 miljarder ton vatten – i form av vattenånga, regn, snö eller flytande vatten – cirkulerar oavbrutet i ett kretslopp mellan luft, land och hav.

Figur 8.1. En sexuddig snöstjärna bildas vid hög luftfuktighet, och temperaturer runt –15 °C. Först bildas en iskristall med sexkantig symmetri. Den blir grunden för "snöstjärnans" byggnad. Vattenånga kondenserar särskilt lätt vid hörnen så att en sexuddig snöstjärna bildas.

Snöstjärnor kan växa ihop och bilda stora flingor. I Bratsk i Sibirien föll 1971 flingor stora som A4-ark.

Under kalla vinterdagar kan det hända att vattenångan i luften går direkt över till iskristaller när den träffar ett fast underlag, utan att först bli flytande vatten. Det bildas rimfrost. I en iskristall och i en snöflinga har varje vattenmolekyl sin bestämda plats. Molekylerna binds till varandra i ett regelbundet mönster, som blir grunden för snöstjärnans byggnad, se figur 8.1. I det här kapitlet ska vi lite närmare studera ämnenas aggregationsformer och de attraktionskrafter som finns mellan deras partiklar.

150

150-176 Kemi A kapitel 08.indd 150

2012-02-09 11.43

Bildregister John Reader/Science Photo Library/ IBL Bildbyrå 3 NASA 6 Nina Rökaeus 8 (1) Rolf Vennenbernd/DPA/Scanpix 8 (2) Science Photo Library/IBL Bildbyrå 9 Nina Rökaeus 10 E. R. Degginger/Photo Researchers/ IBL Bildbyrå 15 (1) Leif Karlsson/Leka Stillfilm 15 (2) Dinodia/IBL Bildbyrå 15 (3) Burnett & Palmer/IBL Bildbyrå 16 Nina Rökaeus 17 (1) Science Photo Library/IBL Bildbyrå 17 (2) Göran Hansson/Thorbjörn Jemander/ Ivy Razado 19 Edwin Levick/Hulton Archive/ Getty Images 21 Paul Ehrenfest 28 Nature PL/IBL Bildbyrå 30 Börje Försäter/Hallands-Bild 32 European Spallation Source ESS AB 39 Sören Wibeck/IBL Bildbyrå 41 REX Features/IBL Bildbyrå 45 Science Photo Library/IBL Bildbyrå 46 Marcus Yam/NY Times/Scanpix 47 Leif Karlsson/Leka Stillfilm 49 Liber arkiv 50 Volker Steger/Science Photo Library/ IBL Bildbyrå 53 Steve Raymer/Corbis/Scanpix 54 Andrew Lambert Photography/ Science Photo Library/IBL Bildbyrå 56 (1) Mark Leong/Sports Illustrated/ Getty Images 56 (2) China Photos/Getty Images 57 (1) Nina Rökaeus 57 (2) Science Photo Library/IBL Bildbyrå 61 (1) Science Photo Library/IBL Bildbyrå 61 (2) Robert Sabo/NY Daily News Archive/ Getty Images 62 REX Features/IBL Bildbyrå 66 Klas Rune/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå 68 Andrew Lambert Photography/ Science Photo Library/IBL Bildbyrå 70 (1) Burnett & Palmer/IBL Bildbyrå 70 (2) Martyn Chillmaid/AGE Fotostock/ IBL Bildbyrå 70 (3) Jeppe Gustafsson/Scanpix 70 (4) Bengt Olof Olsson/Scanpix Bildhuset

70 (5) 70 (6) 71 72 75 77 79 84 88 93 98 99 100–101 106 108–110 111 (1) 111 (2) 112 113 116 117 (1) 117 (2) 121 123 (1) 123 (2) 135–139 141 142 145 150 153 159 166–168 174 177 179 180 181 (1) 181 (2) 182 183 189 (1) 189 (2) 196

Jorma Valkonen/IBL Bildbyrå Shutterstock Science Photo Library/IBL Bildbyrå Carsten Peter/Speleoresearch & Films/ National Geographic/Getty Images Paul Steeger/Details/IBL Bildbyrå Ola Svahn Calvin J Hamilton/ESA/NASA 7720/Gamma/IBL Bildbyrå Emilio Segre/Science Photo Library/ IBL Bildbyrå Leif Karlsson/Leka Stillfilm Geoff Tompkinson/Science Photo Library/IBL Bildbyrå Diamantprofil AB Science Photo Library/IBL Bildbyrå Mikael Andersson/Mira/Nordicphotos Nina Rökaeus Scanpix CSIRO Industrial Physics Lindfield NSW, Australia Riksbanken Nina Rökaeus Leif Karlsson/Leka Stillfilm Joe Drivas/Photographers Choice/ Getty Images REX Features/IBL Bildbyrå Nina Rökaeus Science Photo Library/IBL Bildbyrå Arne Broman/IBL Bildbyrå Leif Karlsson/Leka Stillfilm Veronica Nordenberg Olsson/Arvika Nyheter Nina Rökaeus Science Photo Library/IBL Bildbyrå Hecker/Sauer/AGE Fotostock/IBL Bildbyrå Christopher Pasatieri/REUTERS/Scanpix Michael Nichols/National Geographic/ Getty Images Shutterstock Tommy Svensson/Scanpix Peter Frennesson/Sydsvenskan/IBL Bildbyrå Nina Rökaeus Ola Svahn Leif Karlsson/Leka Stillfilm Stuart Isett/Gamma/IBL Bildbyrå JPL/University of Arizona/ESA/NASA Leif Karlsson/Leka Stillfilm Nina Rökaeus Leif Karlsson/Leka Stillfilm Nina Rökaeus

331

323-332 Kemi A Register.indd 331

R E G I ST E R

1

2012-02-09 10.59

197 205–206 209 211 212 213 214 216 (1) 216 (2) 218–221 225 226 227 228 230 231 232 234 235 237 242 247 250 258 259 264 266 270 271 273–274 277 279 280 (1) 280 (2) 281 282 284–289 290 291 293 295 296 (1) 296 (2) 297 300 302 (1) 302 (2) 303 307

Tore Hagman/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå Leif Karlsson/Leka Stillfilm Henrik Montgomery/Scanpix Foodfolio/IBL Bildbyrå Peter Dazeley/Photographer’s Choice/Getty Images Nina Rökaeus Leif Karlsson/Leka Stillfilm Scanpix Nina Rökaeus Leif Karlsson/Leka Stillfilm REX Features/IBL Bildbyrå Swedish Orphan Biovitrum Nina Rökaeus Arthur Max/AP Photo/Scanpix Eugene Hoshiko/AP Photo/Scanpix Beatrice Lundborg/DN/Scanpix Chris Martin Bahr/Ardea/IBL Bildbyrå Anders Hansson/Kontinent/Scanpix Richard Heathcote/Getty Images Mikael Andersson/Mira/Nordicphotos Darwin Dale/Photo Researchers/IBL Bildbyrå Science Photo Library/IBL Bildbyrå Nina Rökaeus Tom Stack/Alamy Science Source/IBL Bildbyrå Mary Evans Picture Library/IBL Bildbyrå Jane Shemilt/Science Photo Library/IBL Bildbyrå Getty Images Illustration: Johan Jarnestad ©Kungl. Vetenskapsakademien Leif Karlsson/Leka Stillfilm The Art Archive/Gianni Dagli Orti/The Picture-Desk.com Dresden Staatliche Kunstsammlungen/Erich Lessing/IBLBildbyrå Mark Schneider/Visuals Unlimited/Getty Images Jan Düsing/Expressen/Scanpix Holger Hollemann/DPA/Scanpix Bertil Ericson/Scanpix Shutterstock NASA/JSC Tobias Flygar/Miljövårdsportalen Yuji Kotani/Getty Images Patrick Seeger/DPA/Scanpix Ivan Alvarado/REUTERS/Scanpix Transportstyrelsen Ewa Lundgren/Nordicphotos Fredrik Ehrenström/Naturfotograferna/IBL Bildbyrå Andrey Rudakov/Bloomberg/Getty Images Bengt Olof Olsson/Scanpix Bildhuset Robert Ekegren/Scanpix Ove Eriksson/Tiofoto/Nordicphotos

332

323-332 Kemi A Register.indd 332

2012-02-09 10.59

24

51,9961

Wolfram

W

74

183,84

Kr

36

83,798

Väte

H

1

Kvicksilver

Hg

80

Xenon

Xe

54

131,29

Ytterbium

Yb

70

173,04

Yttrium

Y

39

88,90585

Zink

Zn

30

65,39

1

Zirkonium

Zr

40

91,224

Kväve

N

7

14,0067

Lantan

La

57

138,90547

Lawrencium

Lr

103

Litium

Li

3

6,941

Lutetium

Lu

71

174,967

omslag s2.indd 2

(262)

2 2

2

1,00794

1

200,59

(262)

2 8 18 32 32 9 2

103

(259)

2 8 18 32 32 8 2

102

(258) (257)

2 8 18 32 30 8 2

100

(252)

99

(251)

2 8 18 32 28 8 2

Cf

98

(247)

97

(247)

2 8 18 32 25 9 2

96

(243)

2 8 18 32 25 8 2

95

(244)

94

2 8 18 32 24 8 2

(237) 238,0

92 91

231,0 232,0

Th

227,0

89

2 8 18 32 18 9 2

Ac

90

2 8 18 32 18 10 2

Pa

2 8 18 32 20 9 2

U

2 8 18 32 21 9 2

93

2 8 18 32 22 9 2

Np Pu

150,4 (145) 144,2 140,9 140,1 138,9

2 8 18 18 9 2

57

Am Cm Bk

2 8 18 32 27 8 2

162,5 158,9 157,3 152,0

2 8 18 25 8 2

63 61 59

Pr Ce La

58

(262) (261)

2 8 18 20 8 2

(266)

2 8 18 21 8 2

60

(264)

2 8 18 22 8 2

(269)

2 8 18 23 8 2

62

2 8 18 24 8 2

Nd Pm Sm Eu

(268)

109

Es

2 8 18 32 29 8 2

167,3 164,9

2 8 18 29 8 2

67

2 8 18 28 8 2

66 65

2 8 18 27 8 2

(272) (271)

64

111 110

2 8 18 25 9 2

Gd Tb

Rg Mt Ds

108

Bh Hs

107 106 105

Db Sg Rf

101

2 8 18 32 31 8 2

173,0 168,9

2 8 18 31 8 2

Dy Ho Er

68

2 8 18 30 8 2

69

(209) 209,0 207,2 204,4 200,6 197,0 195,1 192,2 190,2 186,2 183,8 180,9 178,5

Fm Md No Lr

175,0

71

2 8 18 32 9 2

(210)

70

2 8 18 32 8 2

(222)

Tm Yb Lu

2 8 18 32 18 8

86

Rn

2 8 18 32 18 7

85

At

2 8 18 32 18 6

84

Po

2 8 18 32 18 5

83

Bi

2 8 18 32 18 4

82

Pb

2 8 18 32 18 3

81

2 8 18 32 18 1

80

2 8 18 32 18 2

Au Hg Tl

79 78 77

2 8 18 32 15 2

Pt

2 8 18 32 17 1

226,0

Cr

Krypton

(223)

Krom

89–103 104

208,9804

2 8 18 32 18 8 2

83

88

Bi

Ra

Vismut

2 8 18 32 18 8 1

63,546

Fr

29

7 87

50,9415

Cu

137,3

23

132,9

92

V

3

U

Vanadin

2 8 18 32 14 2

Koppar

Uran

12,0107

76

238,0289

58,933195

6

Os Ir

27

C

2 8 18 32 13 2

Co

Kol

75

Kobolt

Re

168,93421

2 8 18 32 12 2

69

74

Tm

W

Tulium

2 8 18 32 11 2

35,453

73

17

Ta

Cl

2 8 18 32 10 2

47,867

Klor

72

22

Hf

Ti

57–71

Titan

2 8 18 18 8 2

28,0855

56

14

Ba

Si

2 8 18 18 8 1

232,03806

Kisel

Cs

90

6 55

Th

131,3

Thorium

126,9

39,0983

127,6

19

121,8

K

118,7

158,92535

Kalium

114,8

118,710

65

112,4

50

Tb

107,9

Sn

Terbium

106,4

Tenn

40,078

102,9

112,411

20

101,1

48

Ca

98,9

Cd

Kalcium

95,9

Kadmium

98,9062

92,9

127,60

91,2

52

88,9

Te

87,6

Tellur

85,5

55,845

2 8 18 18 8

26

54

Fe

Xe

Järn

2 8 18 18 7

180,94788

43

53

73

Tc

I

Ta

Teknetium

2 8 18 18 6

Tantal

126,90447

52

192,217

53

Te

77

I

2 8 18 18 5

Ir

51

Jod

Sb

Iridium

2 8 18 18 4

204,3833

50

81

Sn

Tl

2 8 18 18 3

Tallium

49

114,818

2 8 18 18 2

15,9994

49

48

In

2 8 18 18 1

Indium

47

8

Ag Cd In

O

2 8 18 18 0

Syre

46

32,066

164,93032

2 8 18 16 1

67

45

Ho

2 8 18 15 1

Holmium

44

87,62

16

Ru Rh Pd

38

S

2 8 18 14 1

Sr

Svavel

4,002602

43

Strontium

(269)

2 8 18 13 1

2

42

108

He

2 8 18 12 1

Hs

Helium

41

Hassium

Nb Mo Tc

107,8682

2 8 18 10 2

78,96

47

40

34

Ag

Zr

Se

Silver

2 8 18 9 2

Selen

178,49

39

196,966569

Y

72

2 8 18 8 2

79

Hf

38

Au

Hafnium

2 8 18 8 1

Guld

44,955912 (266)

Rb Sr

106

150,36

5 37

Sg

83,8

Seaborgium

79,9

72,64

79,0

32

74,9

Ge

72,6

Germanium

69,7

21

65,4

Sc

63,5

Scandium

58,7

69,723

58,9

31

55,8

Ga

54,9

Gallium

(261)

52,0

62

50,9

104

Sm

47,9

Rf

Samarium

157,25

45,0

Rutherfordium

(223)

85,4678 101,07

40,1

64

102,90550 (272)

39,1

87

Gd

2 8 18 8

Fr

Gadolinium

36

Francium

Kr

44

2 8 18 7

37

Ru

35

Rb

Rutenium

Br

Rubidium

2 8 18 6

18,998403 30,97362

34

15

Se

9

P

2 8 18 5

F

Fosfor

33

Fluor

2 8 18 4

111

32

Rg

2 8 18 3

Roentgenium

(257)

31

100

Ga Ge As

Fm

2 8 18 2

Fermium

186,207

30

45

2 8 18 1

75

Rh

29

Re

Rodium

Cu Zn

Rhenium

151,964

2 8 16 2

167,259

28

63

2 8 15 2

68

Eu

27

Er

Europium

2 8 14 2

Erbium

226,0254 (222)

Co Ni

86

26

Rn

2 8 13 2

Radon

(252)

25

99

Mn Fe

Es

2 8 13 1

Einsteinium

231,035880

24

88

Cr

91

Ra

2 8 11 2

Pa

Radium

23

Proaktinium

162,50

V

(262)

2 8 10 2

66

22

105

Dy

Ti

Db

Dysprosium

2 8 9 2

Dubnium

140,90765 (145)

21

61

Sc

Pm

2 8 8 2

Prometium

20

(271)

Ca

110

2 8 8 1

Ds

K

Darmstadtium

4 19

(209)

59

39,9

84

Pr

35,5

Po

Praseodym

32,1

Polonium

31,0

132,9054519

28,1

(247)

27,0

96

9

55

Cm

8

Cs

Curium

7

Cesium

195,084

12

(244)

11

94

10

Pu

6

Plutonium

5

140,116

4

58

24,3

Ce

23,0

Cerium

2 8 8

78

18

Pt

Ar

106,42

Platina

(251)

2 8 7

98

17

Cf

Cl

Californium

2 8 6

190,23

46

16

76

Pd

S

Os

Palladium

2 8 5

Osmium

15

10,811 79,904

P

35

2 8 4

5

Br

14

B

Brom

Si

Bor

92,90638 (259)

2 8 3

102

13

No

Al

Nobelium

(264)

2 8 2

107

12

Bh

Elektronfördelning

Bohrium

58,6934

2 8 1

41

Na Mg

28

Nb

20,1797 (237)

3 11

Ni

Niob

20,2

Nickel

9,01218 207,2

2 7

82

F

4

Pb

2 6

Be

Bly

O

Beryllium

19,0

93

16,0

10

Np

14,0

Ne

Neptunium

12,0

Neon

137,327 (247)

2 5

97

N

56

Bk

2 4

Ba

Berkelium

C

Barium

22,98976928 144,242

10,8

60

(244)

Nd

Atommassa

Neodym

(210)

2 3

85

B

At

ickemetaller

Astat

95,94

9,01

11

6,94

Na

2 8

Natrium

halvmetaller

74,9216

metaller

33

2 8 18 32 24 8 2

As

Pu

Arsenik

10

(258)

42

Ne

101

Mo

9

Md

Molybden

8

Mendelevium

Symbol

39,948

121,75

Be

18

2 1

51

Ar

Li

Sb

Argon

17

Antimon

54,938045

7

(268)

6

109

5

Mt

94

Meitnerium

(243)

16

95

15

Am

14

Americum

24,3050

Atomnummer

25

4

12

Mn

2 3

Mg

Mangan

26,9815386

4,00

Magnesium

227,028

13

13

1,008

89

Al

PERIODISKA SYSTEMET

Ac

Aluminium

1

Aktinium

Atommassa/u

2

Atomnummer

2

Symbol

He

Grundämne

H

Atommassa/u

P1 E R I O D

Atomnummer

18

Symbol

GRUPP

Grundämne

2012-02-08 15.09

24

51,9961

Wolfram

W

74

183,84

Kr

36

83,798

Väte

H

1

Kvicksilver

Hg

80

Xenon

Xe

54

131,29

Ytterbium

Yb

70

173,04

Yttrium

Y

39

88,90585

Zink

Zn

30

65,39

1

Zirkonium

Zr

40

91,224

Kväve

N

7

14,0067

Lantan

La

57

138,90547

Lawrencium

Lr

103

Litium

Li

3

6,941

Lutetium

Lu

71

174,967

omslag s2.indd 2

(262)

2 2

2

1,00794

1

200,59

(262)

2 8 18 32 32 9 2

103

(259)

2 8 18 32 32 8 2

102

(258) (257)

2 8 18 32 30 8 2

100

(252)

99

(251)

2 8 18 32 28 8 2

Cf

98

(247)

97

(247)

2 8 18 32 25 9 2

96

(243)

2 8 18 32 25 8 2

95

(244)

94

2 8 18 32 24 8 2

(237) 238,0

92 91

231,0 232,0

Th

227,0

89

2 8 18 32 18 9 2

Ac

90

2 8 18 32 18 10 2

Pa

2 8 18 32 20 9 2

U

2 8 18 32 21 9 2

93

2 8 18 32 22 9 2

Np Pu

150,4 (145) 144,2 140,9 140,1 138,9

2 8 18 18 9 2

57

Am Cm Bk

2 8 18 32 27 8 2

162,5 158,9 157,3 152,0

2 8 18 25 8 2

63 61 59

Pr Ce La

58

(262) (261)

2 8 18 20 8 2

(266)

2 8 18 21 8 2

60

(264)

2 8 18 22 8 2

(269)

2 8 18 23 8 2

62

2 8 18 24 8 2

Nd Pm Sm Eu

(268)

109

Es

2 8 18 32 29 8 2

167,3 164,9

2 8 18 29 8 2

67

2 8 18 28 8 2

66 65

2 8 18 27 8 2

(272) (271)

64

111 110

2 8 18 25 9 2

Gd Tb

Rg Mt Ds

108

Bh Hs

107 106 105

Db Sg Rf

101

2 8 18 32 31 8 2

173,0 168,9

2 8 18 31 8 2

Dy Ho Er

68

2 8 18 30 8 2

69

(209) 209,0 207,2 204,4 200,6 197,0 195,1 192,2 190,2 186,2 183,8 180,9 178,5

Fm Md No Lr

175,0

71

2 8 18 32 9 2

(210)

70

2 8 18 32 8 2

(222)

Tm Yb Lu

2 8 18 32 18 8

86

Rn

2 8 18 32 18 7

85

At

2 8 18 32 18 6

84

Po

2 8 18 32 18 5

83

Bi

2 8 18 32 18 4

82

Pb

2 8 18 32 18 3

81

2 8 18 32 18 1

80

2 8 18 32 18 2

Au Hg Tl

79 78 77

2 8 18 32 15 2

Pt

2 8 18 32 17 1

226,0

Cr

Krypton

(223)

Krom

89–103 104

208,9804

2 8 18 32 18 8 2

83

88

Bi

Ra

Vismut

2 8 18 32 18 8 1

63,546

Fr

29

7 87

50,9415

Cu

137,3

23

132,9

92

V

3

U

Vanadin

2 8 18 32 14 2

Koppar

Uran

12,0107

76

238,0289

58,933195

6

Os Ir

27

C

2 8 18 32 13 2

Co

Kol

75

Kobolt

Re

168,93421

2 8 18 32 12 2

69

74

Tm

W

Tulium

2 8 18 32 11 2

35,453

73

17

Ta

Cl

2 8 18 32 10 2

47,867

Klor

72

22

Hf

Ti

57–71

Titan

2 8 18 18 8 2

28,0855

56

14

Ba

Si

2 8 18 18 8 1

232,03806

Kisel

Cs

90

6 55

Th

131,3

Thorium

126,9

39,0983

127,6

19

121,8

K

118,7

158,92535

Kalium

114,8

118,710

65

112,4

50

Tb

107,9

Sn

Terbium

106,4

Tenn

40,078

102,9

112,411

20

101,1

48

Ca

98,9

Cd

Kalcium

95,9

Kadmium

98,9062

92,9

127,60

91,2

52

88,9

Te

87,6

Tellur

85,5

55,845

2 8 18 18 8

26

54

Fe

Xe

Järn

2 8 18 18 7

180,94788

43

53

73

Tc

I

Ta

Teknetium

2 8 18 18 6

Tantal

126,90447

52

192,217

53

Te

77

I

2 8 18 18 5

Ir

51

Jod

Sb

Iridium

2 8 18 18 4

204,3833

50

81

Sn

Tl

2 8 18 18 3

Tallium

49

114,818

2 8 18 18 2

15,9994

49

48

In

2 8 18 18 1

Indium

47

8

Ag Cd In

O

2 8 18 18 0

Syre

46

32,066

164,93032

2 8 18 16 1

67

45

Ho

2 8 18 15 1

Holmium

44

87,62

16

Ru Rh Pd

38

S

2 8 18 14 1

Sr

Svavel

4,002602

43

Strontium

(269)

2 8 18 13 1

2

42

108

He

2 8 18 12 1

Hs

Helium

41

Hassium

Nb Mo Tc

107,8682

2 8 18 10 2

78,96

47

40

34

Ag

Zr

Se

Silver

2 8 18 9 2

Selen

178,49

39

196,966569

Y

72

2 8 18 8 2

79

Hf

38

Au

Hafnium

2 8 18 8 1

Guld

44,955912 (266)

Rb Sr

106

150,36

5 37

Sg

83,8

Seaborgium

79,9

72,64

79,0

32

74,9

Ge

72,6

Germanium

69,7

21

65,4

Sc

63,5

Scandium

58,7

69,723

58,9

31

55,8

Ga

54,9

Gallium

(261)

52,0

62

50,9

104

Sm

47,9

Rf

Samarium

157,25

45,0

Rutherfordium

(223)

85,4678 101,07

40,1

64

102,90550 (272)

39,1

87

Gd

2 8 18 8

Fr

Gadolinium

36

Francium

Kr

44

2 8 18 7

37

Ru

35

Rb

Rutenium

Br

Rubidium

2 8 18 6

18,998403 30,97362

34

15

Se

9

P

2 8 18 5

F

Fosfor

33

Fluor

2 8 18 4

111

32

Rg

2 8 18 3

Roentgenium

(257)

31

100

Ga Ge As

Fm

2 8 18 2

Fermium

186,207

30

45

2 8 18 1

75

Rh

29

Re

Rodium

Cu Zn

Rhenium

151,964

2 8 16 2

167,259

28

63

2 8 15 2

68

Eu

27

Er

Europium

2 8 14 2

Erbium

226,0254 (222)

Co Ni

86

26

Rn

2 8 13 2

Radon

(252)

25

99

Mn Fe

Es

2 8 13 1

Einsteinium

231,035880

24

88

Cr

91

Ra

2 8 11 2

Pa

Radium

23

Proaktinium

162,50

V

(262)

2 8 10 2

66

22

105

Dy

Ti

Db

Dysprosium

2 8 9 2

Dubnium

140,90765 (145)

21

61

Sc

Pm

2 8 8 2

Prometium

20

(271)

Ca

110

2 8 8 1

Ds

K

Darmstadtium

4 19

(209)

59

39,9

84

Pr

35,5

Po

Praseodym

32,1

Polonium

31,0

132,9054519

28,1

(247)

27,0

96

9

55

Cm

8

Cs

Curium

7

Cesium

195,084

12

(244)

11

94

10

Pu

6

Plutonium

5

140,116

4

58

24,3

Ce

23,0

Cerium

2 8 8

78

18

Pt

Ar

106,42

Platina

(251)

2 8 7

98

17

Cf

Cl

Californium

2 8 6

190,23

46

16

76

Pd

S

Os

Palladium

2 8 5

Osmium

15

10,811 79,904

P

35

2 8 4

5

Br

14

B

Brom

Si

Bor

92,90638 (259)

2 8 3

102

13

No

Al

Nobelium

(264)

2 8 2

107

12

Bh

Elektronfördelning

Bohrium

58,6934

2 8 1

41

Na Mg

28

Nb

20,1797 (237)

3 11

Ni

Niob

20,2

Nickel

9,01218 207,2

2 7

82

F

4

Pb

2 6

Be

Bly

O

Beryllium

19,0

93

16,0

10

Np

14,0

Ne

Neptunium

12,0

Neon

137,327 (247)

2 5

97

N

56

Bk

2 4

Ba

Berkelium

C

Barium

22,98976928 144,242

10,8

60

(244)

Nd

Atommassa

Neodym

(210)

2 3

85

B

At

ickemetaller

Astat

95,94

9,01

11

6,94

Na

2 8

Natrium

halvmetaller

74,9216

metaller

33

2 8 18 32 24 8 2

As

Pu

Arsenik

10

(258)

42

Ne

101

Mo

9

Md

Molybden

8

Mendelevium

Symbol

39,948

121,75

Be

18

2 1

51

Ar

Li

Sb

Argon

17

Antimon

54,938045

7

(268)

6

109

5

Mt

94

Meitnerium

(243)

16

95

15

Am

14

Americum

24,3050

Atomnummer

25

4

12

Mn

2 3

Mg

Mangan

26,9815386

4,00

Magnesium

227,028

13

13

1,008

89

Al

PERIODISKA SYSTEMET

Ac

Aluminium

1

Aktinium

Atommassa/u

2

Atomnummer

2

Symbol

He

Grundämne

H

Atommassa/u

P1 E R I O D

Atomnummer

18

Symbol

GRUPP

Grundämne

2012-02-08 15.09

Gymnasie KEMI

Gymnasie

KEMI 1 GYMNASIEKEMI 1 ÄR ANPASSAD TILL GY2011.

1

Läroboken innehåller all den teori som ämnesplanen föreskriver, dessutom lösta exempel, utblickar, vetenskapsnyheter samt ett stort antal övningsuppgifter till varje kapitel.

ANDERSSON

Boken kan användas på gymnasiet, komvux och naturvetenskapligt basår.

SONESSON

I serien ingår Gymnasiekemi 1 Gymnasiekemi B (utgår 2013) Gymnasiekemi 2 (utkommer 2013) onlineböcker lärarhandledningar till kurs 1 och 2 PLUS-webb

SVAHN

Gymnasie

TULLBERG

KEMI 1

ANDERSSON SONESSON SVAHN TULLBERG

Best.nr 47-08557-6 Tryck.nr 47-08557-6

omslag s1.indd 1

2012-02-20 08.42