9789198024777

Page 1

KEMI 1 Magnus ehinger


Kapitel tre

DET PERIODISKA

SYSTEMET


ELEKTRON­ KONFIGURATIONER

58

BOR-, KOL- OCH KVÄVE­  72 GRUPPERNA  Borgruppen

72

Kolgruppen

75

Kvävegruppen

78

HUR DET ­PERIODISKA SYSTEMET ÄR UPPBYGGT  ÄDELGASER

60 BLANDADE ÖVNINGS­  62 UPPGIFTER

ALKALIMETALLER OCH HALOGENER

65

ALKALISKA JORDARTSMETALLER OCH SYREGRUPPEN

69

Alkaliska jordartsmetaller

69

Syregruppen

70

82


I början av 1800-talet la den engelske kemisten John Dalton fram övertygande bevis för att materia är uppbyggd av atomer (se kapitel 1), och började dessutom sätta samman en tabell med relativa atomvikter. I den tabellen jämförde han atomernas olika vikt med varandra, och ordnade dem efter ökande massa. Jöns Jacob Berzelius, ”den svenska kemins fader”, utökade tabellen till att omfatta alla de cirka 50 grundämnen som man dittills hade upptäckt. En annan engelsk kemist, John Newlands, la märke till att vissa egenskaper återkom hos vart åttonde ämne i tabellen, och jämförde det med musikens oktaver, där till exempel tonen C återkommer i var åttonde ton i skalan. Han försökte år 1865 publicera en tabell baserad på de här oktaverna, men hans kemistkolleger skrattade i princip ut honom. De menade att det var ungefär lika meningsfullt som att helt enkelt ordna grundämnena i bokstavsordning. Istället blev det den ryske kemisten Dimitrij Mendelejev som år 1869 blev den allra första att publi­cera ett användbart periodiskt system. Mendelejev försökte inte klämma in grundämnena i ”oktaver” som Newlands hade gjort, utan sorterade dem efter stigande atomvikt. Ämnen som hade egenskaper som liknade varandra satte han i samma grupp. På det sättet byggde han upp sitt allra första periodiska system. Idag ser ett modernt periodiskt system ut som på bilden på nästa uppslag.

Dmitrij Mendelejev (1834–1907).

Gallium har så låg smältpunkt att det smälter om man håller det i handen.

54

Det periodiska systemet


PERSPEKTIV PÅ KEMIN VARFÖR DET KAN VARA SMART ATT LÄMNA LUCKOR I SYSTEMET En bra vetenskaplig teori ska inte bara kunna förklara

natriumhydroxid. Det skulle ha en atommassa på

alla de data man hittills har samlat in. Den ska också

68 u och en densitet på 5,9 g/cm3.

kunna göra förutsägelser om framtiden. Nu handlar detta inte om spådomar av astrologisk

Mendelejev föreslog att detta ännu inte upptäckta grundämne skulle få namnet eka-aluminium. Det

typ eller att spå i kaffesump, utan en bra teori ska

blev dock en fransk kemist, Paul-Émile Lecoq de

kunna förutse framtida resultat av experiment. Det

Boisbaudran, som några år senare upptäckte det

kunde Mendelejevs periodiska system. Mendelejev

ämne som fattades. Han gav det namnet gallium för

lämnade luckor i sitt periodiska system, där han

att hedra sitt hemland Frankrike, som kallades för

insåg att det borde finnas grundämnen som ännu

Gallien av romarna.

inte upptäckts. När Mendelejev ordnade in ämnena i sitt system,

Det visade sig att Mendelejev hade nästan helt rätt i sina förutsägelser. Gallium är en metall

jämförde han bland annat deras densiteter och

med mycket låg smältpunkt, 30 °C, och reagerar

smältpunkter. Tack vare detta kunde han förutsäga

med saltsyra och natriumhydroxid, precis så som

att det ämne som saknades precis under aluminium

Mendelejevs system förutspådde. Dess atommassa

borde vara en metall med låg smältpunkt, och

är 69,7 u och dess densitet är 5,9 g/cm3, också det

som skulle kunna gå att lösa i både saltsyra och

nästan exakt som Mendelejev förutspådde.

Det periodiska systemet

55


DET PERIODISKA SYSTEMET Period

1 IA 1

1

1s

H

atomnr. →

±1

2 II A

väte

namn →

1,008

3

2

2s

Li

+1

4

Be

litium

3

3s

Na

12

4s 37

5

5s 55

6

6s 87

7

7s

K

Mg

20

Ca kalcium

40,08 +1

38

Sr

rubidium

strontium

85,47

87,62 +1

56

Ba

cesium

barium

132,91

137,33

Fr

3 III B

+1

88

Ra

francium

radium

223

226

+2

21

3d +2

+2

+2

5 VB

6 VI B

7 VII B

8 VIII B

9 VIII B

10 VIII B

6d

11 IB

22

Ti

+4,3,2

+5,2,3,4

23

V

+3,2,6

24

Cr

25 +2,3,4,6,7 26

Mn

Fe

+3,2

27

Co

+2,3

28

Ni

titan

vanadin

krom

mangan

järn

kobolt

nickel

47,87

50,94

52

54,94

55,85

58,93

58,69

Y

+3

40

+4

Zr

41

Nb

+5,3

42

+6,3,5

Mo

+7,4,6

43

Tc

+4,3,6,8

44

Ru

+3,4,6

45

Rh

46

Pd

+2,3

29

Cu

+

koppar

63,55 +2,4

47

Ag

yttrium

zirkonium

niob

molybden

teknetium

rutenium

rodium

palladium

silver

88,91

91,22

92,91

95,94

98

101,07

102,91

106,42

107,87

Lu

+3

72

+4

Hf

73

+5

Ta

74

W

+6,4

+7,4,6

75

Re

+4,6,8

76

Os

77

Ir

+4,3,6

78

Pt

+4,2

79

Au

+

lutetium

hafnium

tantal

volfram

rhenium

osmium

iridium

platina

guld

174,97

178,49

180,95

183,84

186,21

190,23

192,22

195,08

196,97

Lr

+3

104

105

Rf

106

Db

107

Sg

108

Bh

109

Hs

110

Mt

111

Ds

Rg

lawrencium

rutherfordium

dubnium

seaborgium

bohrium

hassium

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

262

261

262

266

264

277

268

281

272

4f 89

5f

+3

44,96

103

57

Det periodiska systemet

4 IV B

skandium

71

5d

aktinider

Sc

39

4d

lantanider

56

← atommassa (avrundad)

24,31 +1

39,1

Cs

63,55

+2

kalium

Rb

koppar

+2

magnesium

22,99

4

+2,1 ← vanliga oxidationstillstånd

9,012 +1

natrium

19

Cu

beryllium

6,941

11

29

kemiskt tecken →

La

+3

58

Ce

+3,4

59

Pr

+3,4

60

Nd

+3

61

Pm

+3

62

Sm

+3,2

63

Eu

+3,2

64

Gd

+3

65

Tb

+

lantan

cerium

praseodym

neodym

prometium

samarium

europium

gadolinium

terbium

138,91

140,12

140,91

144,24

145

150,36

151,96

157,25

158,93

Ac

+3

90

Th

+4

91

Pa

+5,4

92

+6,3,4,5

U

93

+5,3,4,6

Np

94

+4,3,5,6

Pu

95

+3,4,5,6

Am

96

Cm

+3

97

Bk

+

aktinium

torium

protaktinium

uran

neptunium

plutonium

americium

curium

berkelium

227

232,04

231,04

238,03

237

239

243

247

247


18 VIII A

vanliga oxidationstillstånd

13 III A

14 IV A

15 VA

16 VI A

2

17 VII A

helium

atommassa (avrundad)

4,003

5

9 VIII B

10 VIII B

11 IB

3p

6

C

Fe

27

Co

+2,3

28

Ni

+2,3

29

Cu

+2,1

30

järn

kobolt

nickel

koppar

zink

58,93

58,69

63,55

65,41

+4,3,6,8

Ru

+3,4,6

45

Rh

46

Pd

+2,4

47

+1

Ag

+2

Zn

55,85

4

48

Cd

rodium

palladium

silver

kadmium

101,07

102,91

106,42

107,87

112,41

+4,6,8

Os

77

Ir

+4,3,6

78

Pt

+4,2

79

Au

+3,1

80

Hg

+2,1

osmium

iridium

platina

guld

kvicksilver

190,23

192,22

195,08

196,97

200,59

08

109

Hs

110

Mt

111

Ds

112

Rg

Cn

meitnerium

darmstadtium

röntgenium

copernicium

277

268

281

272

285

Sm

+3,2

63

Eu

+3,2

64

Gd

+3

65

Tb

+3,4

66

Dy

neon

19

20,18

+3

Al

±4

14

Si +4,2

Ge

67

Ho

arsenik

selen

brom

72,64

74,92

78,96

79,9

+3

In

50

+4,2

Sn

51

tellur

jod

xenon

127,6

126,9

131,29

+1,3

Tl

82

+2,4

Pb

83

Es

At

vismut

polonium

astat

208,98

209

210

114

ununtrium

115

Fl

116

Uup

flerovium

ununpentium

+3

68

Er

+3

69

+3

100

Fm

+3

Lv

livermorium

117

Uus

ununseptium

86

0

Rn radon

222

118

Uuo

ununoctium

292

Tm

+3,2

tulium

Cf

85

bly

168,93

Bk

+4,2

207,2

erbium

Cm

Po

tallium

167,26

Am

84

204,38

164,93

Pu

+3,5

Bi

0

Xe

antimon

holmium

99

83,8

54

121,76

162,5 +3

I

1,+5,7

tenn

dysprosium

98

Te

53

krypton

118,71

terbium +3,4

Sb

+4,6, 2

52

0

Kr

indium

158,93

97

+3,5

39,95

36

114,82

157,25 +3

Br

±1,+5

germanium

gadolinium

96

Se

35

69,72

151,96 +3,4,5,6

As

35,45

+4, 2,+6

34

Ar argon

gallium

europium

95

Cl

0

18

klor

32,07

±3,+5

33

150,36 +4,3,5,6

S

1

17

svavel

30,97

28,09

32

2

16

fosfor

samarium

4

P

kisel +3

Ga

3

15

0

Ne

fluor

289

+3

F

10

16

Uut

7p

1

syre

113

hassium

O

9

kväve

81

6p

2

14,01

49

5p

N

8

kol

31

+2

3

12,01

aluminium

4p

rutenium

6

2

+3,2

7

bor

26,98

6

±4

10,81

13

12 II B

+3

B

2p

8 VIII B

0

He

101

Md

70

Yb

+3,2

ytterbium +3,2

173,04

102

No

+2,3

plutonium

americium

curium

berkelium

californium

einsteinium

fermium

mendelevium

nobelium

239

243

247

247

251

252

257

258

259

Det periodiska systemet

57


ELEKTRON­ KONFIGURATIONER Mendelejev ordnade atomerna efter stigande atomvikt eftersom man på den tiden trodde att det var vikten som avgjorde vilken typ av grundämne det handlar om. Idag vet vi att det i själva är antalet protoner som avgör vilken typ av grundämne det är. Vilka kemiska och fysikaliska egenskaper grundämnet har bestäms dock till stor del av hur elektronerna är fördelade i de olika skalen runt atomkärnan. Det är detta som kallas för elektronkonfiguration. När Niels Bohr presenterade sin atommodell i början på 1900-talet kunde man börja förstå hur elektronerna är fördelade på de olika energinivåerna (skalen). Efterhand som det blir fler protoner i kärnan på grundämnena, så blir det också fler elektroner som ska fördelas på de olika skalen. Ju närmare kärnan elektronerna befinner sig, desto lägre energi har de, och desto stabilare är de. Därför fylls elektronskalen på med elektroner inifrån och ut.

Vi börjar med att titta på väteatomen, 1H. I sin allra enklaste form består den bara av en proton p+ och en elektron e–. För att få så låg energi som möjligt hamnar elektronen i K-skalet (närmast kärnan). Helium, 2He, har atomnummer 2, och därför också två protoner. I och med att där finns två protoner, finns det också två elektroner att fördela. Båda dessa får plats i K-skalet. Nu är det dock så att i K-skalet får det inte plats mer än två elektroner. Därför måste vi gå upp i L-skalet när vi kommer till nästa grundämne i ordningen, litium. I litium, 3Li, finns det tre protoner och alltså även tre elektroner. Två av dem hamnar i K-skalet och den tredje i L-skalet.

EXEMPEL 3.1 Ange elektronkonfigurationen för syre, 8O.

Lösning Eftersom syre har atomnummer 8 vet vi att den har 8p+ i kärnan. Därför har den också 8e– som ska fördelas på de olika skalen. I K-skalet, som är innerst, får det bara plats två elektroner. De kvarvarande sex elektronerna hamnar då i L-skalet. Syrets elektronkonfigura-

K

K

K L

tion blir då: 8p+

H

1 1

He

4 2

Li

7 3

Elektronkonfigurationerna för väte, helium och litium. Protonerna (röda) och neutronerna (vita) är samlade i atomkärnan och elektronerna i skalen närmast utanför.

58

Det periodiska systemet

K

L

2e–

6e–


Vid kemiska reaktioner byter ofta elektronerna i atomernas yttersta skal plats på olika sätt. Därför är de särskilt ”värdefulla” och viktiga för ämnets egenskaper. Elektronerna som befinner sig i det yttersta skalet kallas valenselektroner efter latinets valor = värde. Ju längre ut ett elektronskal är, desto ”större” är det, och desto fler elektroner får det plats i det. I tabellen nedan kan du se hur många elektroner som får plats i de olika skalen.

EXEMPEL 3.2 Ange elektronkonfigurationen för kalium, 19K.

Lösning Eftersom kalium har atomnummer 19, har den 19p+ och därmed också 19e- som ska fördelas på de olika skalen. Två av elektronerna hamnar i K-skalet och åtta i L-skalet. Man kan nu tänka sig att de

Skal nummer

1 (K)

2 (L)

3 (M)

n

resterande nio elektronerna skulle hamna i

Antal elektroner

2

8

18

2n2

M-skalet, men det får ju maximalt vara åtta elektroner i det skal som är ytterst. Därför

I det alla yttersta skalet kan det dock maximalt vara åtta elektroner, oavsett vilket skal det är (bortsett från K-skalet, där det bara får plats två elektroner). Åtta valenselektroner (eller två, för helium) är särskilt stabilt, och kallas för ädelgasstruktur. I kemiska reaktioner strävar atomerna ofta efter att ta upp eller avge elektroner så att de får ädelgasstruktur. Eftersom ädelgasstruktur ofta innebär åtta valenselektroner kallas det här ibland för oktettregeln.

kommer åtta av de sista nio elektronerna att hamna i M-skalet och den allra sista elektronen att hamna i N-skalet. Elektronkonfigurationen för 19K blir då: 19p+

K

L

M

N

2e–

8e–

8e–

1e–

ÖVA DIG PÅ ELEKTRONKONFIGURATIONER 3.1. Ange elektronkonfigurationen för följande atomslag: a) 7N b) 11Na c) 18Ar d) 20Ca 3.2. Hur många valenselektroner har de olika ämnena i fråga 1 ovan? 3.3. Vad innebär ädelgasstruktur?

Det periodiska systemet

59


HUR DET ­PERIODISKA SYSTEMET ÄR UPPBYGGT Mendelejev ordnade alla grundämnen efter vikt, och de ämnen som hade likartade egenskaper satte han i samma grupp. I ett modernt periodiskt system är grundämnena istället ordnade efter atomnummer. De egenskaper som Mendelejev använde för att gruppera ämnena var bland annat vilken typ av oxider de bildar, vilken densitet och vilken smältpunkt de har. Att de har likartade egenskaper beror på att de har samma antal valenselektroner. Därför har grundämnena i varje grupp lika många valenselektroner. Grupperna i det periodiska systemet är de lodräta kolumnerna. Huvudgrupperna är grupp 1–2 och grupp 13–18 (ofta benämns dessa också grupp 1A–2A samt grupp 3A–8A). Alla ämnena i grupp 1 (1A) har en valenselektron och i grupp 2 (2A) har de två valenselektroner. Ämnena som är i grupp 13–18 (3A–8A) har 3, 4, 5, 6, 7 respektive 8 valenselektroner. Enda undantaget är helium, som finns i grupp 18 (8A), men ändå bara har två valenselektroner.

60

Namn

Grupp

Antal valenselektroner

Alkalimetaller

1 (1A)

1

Alkaliska jordartsmetaller

2 (2A)

2

Borgruppen

13 (3A)

3

Kolgruppen

14 (4A)

4

Kvävegruppen

15 (5A)

5

Syregruppen

16 (6A)

6

Halogener

17 (7A)

7

Ädelgaser

18 (8A)

8

Det periodiska systemet

De grundämnen som finns i grupp 3–12 (3B–2B) kallas för övergångsmetaller. I de grupperna är elektronkonfigurationerna inte så enkla som i atomerna med lägre atomnummer. Det gör att många av övergångsmetallerna kan bilda olika typer av joner. En viktig övergångsmetall är järn, som är en av våra vanligaste vardagsmetaller. Även myntmetallerna koppar, silver och guld samt de andra ädelmetallerna är övergångsmetaller. De vågräta raderna i det periodiska systemet är det som kallas perioder. Det som kännetecknar ämnena i samma period är att de har lika många elektronskal. Det betyder att alla ämnena i den första perioden (väte och helium) har sina elektroner samlade i ett enda skal (K-skalet). I ämnena i den andra perioden (litium, beryllium, bor, kol, kväve, syre, fluor och neon) är elektronerna fördelade på de två första skalen (K- och L-skalet) och så vidare. Om vi följer ämnena i en period, kommer vi att lägga märke till några saker. För det första minskar metallkaraktären ju längre till höger vi kommer i en period. Som exempel kan vi ta period 2. I den har vi litium (Li) och beryllium (Be) längst till vänster, och båda är metaller. Sedan följer bor (B) som är en halvmetall, efter det kol (C), kväve (N), syre (O), fluor (F) och neon (Ne) som allihop är icke-metaller. Det är också så att atomerna blir mindre ju längre till höger man kommer i en period. De blir visserligen tyngre eftersom de har högre atomnummer, men det innebär också att de har fler protoner i kärnan. Fler positiva protoner men samma antal skal innebär att de negativa elektronerna dras tätare till kärnan. Därför minskar atomradien ju längre till höger man kommer i en period.


ÖVA DIG PÅ HUR DET PERIODISKA SYSTEMET ÄR UPPBYGGT 3.4. Vad kännetecknar ämnena i en och samma a) grupp? b) period? 3.5. Var i periodiska systemet hittar vi a) alkalimetallerna? b) de alkaliska jordartsmetallerna? c) halogenerna? 3.6. Vilka metaller brukar räknas till myntmetallerna? 3.7. Vilken av atomerna Na, Mg och Al har minst atomradie? 3.8. Vilken av jonerna och atomerna F–, Ne och Na+ har minst atomradie?

Det periodiska systemet

61


ÄDELGASER

18 VIII A 2

0

He helium

4,002602

10

Ne

0

neon

20,1797

18

0

Ar argon

39,948

36

Kr

0

krypton

83,798

54

Xe

0

xenon

131,293

86

Rn

0

radon

222

118

Uuo

ununoctium

294

62

Det periodiska systemet

Längst till höger i periodiska systemet, i grupp 18 (8A), hittar vi ädelgaserna. De kallas så eftersom de oftast påträffas i ren (ädel) form i naturen. Helium har två valenselektroner men alla de andra har åtta. Detta innebär att de har ädelgasstruktur. Ädelgasstrukturen är särskilt stabil, och därför reagerar ädel­ gaserna helst inte med något annat alls. Man säger att de är inerta eller reaktionströga. Det är därför de oftast förekommer i ren form i naturen. Gemensamt för alla ädelgaserna är också att de är luktlösa gaser med mycket låga smältpunkter. Därför används till exempel helium, He, som kylmedel eftersom det har en smältpunkt på -269 °C. Helium används förstås i ballonger också. Neon används i belysning (neonljus), och argon används

vid svetsning. Argonet blandas med svetsgasen, och tränger undan luftens syre så att det inte reagerar med metallen man håller på att svetsa. Radon är den största och tyngsta av ädelgaserna. Den är radioaktiv, vilket kan orsaka problem. När radon sönderfaller bildas positiva plutoniumjoner, och eftersom plutonium inte är någon gas, riskerar plutoniumjonerna att fastna i lungorna. Där kan de bidra till att orsaka lungcancer. Radon är en hälsorisk framför allt i hus som byggts på berggrund som innehåller uran eller radium, och framför allt för rökare.

Starka, klara neonljus är en del av stadsbilden i de flesta storstäder, som här i Tokyo, Japan.


ÖVA DIG PÅ ÄDELGASERNAS KEMI 3.9. Hur många valenselektroner har ädelgaserna? 3.10. Alla ädelgaserna är inerta. Vad innebär det? 3.11. Ge exempel på vad ädelgaserna kan användas till.

Svetsning med skyddande argongas pågår.

400 nm 450 nm 500 nm 550 nm 600 nm 650 nm 700 nm

Natrium (överst) ger en klart orangegul lågfärg medan litium (underst) ger en intensivt röd (”karminröd”) färg.

Linjespektrum för helium.

Det periodiska systemet

63


PERSPEKTIV PÅ KEMIN HUR HELIUM UPPTÄCKTES OCH FICK SITT NAMN När Niels Bohr analyserade vätets linjespektrum

solens korona, det hölje av heta gaser som omger

(se kapitel 2), så använde han sig av en teknik som

solen. I spektrumet som han tog upp, kunde han

Isaac Newton hade varit först med att utveckla och

se linjer som inte motsvarade något tidigare känt

använda ungefär 250 år tidigare: spektralanalys.

ämne. Slutsatsen blev att de kom från någon dittills

Newton hade nämligen förklarat hur ljuset delades

okänd gas. Denna gas fick namnet helium efter den

upp i ett prisma. Under 1800-talet utvecklade Joseph

grekiska solguden Helios.

von Fraunhofer tekniken så att den kunde användas

användbart för att förstå hur stjärnor är uppbyggda.

egenskaper.

Genom att analysera vilka våglängder som sänds ut

År 1868 inträffade en total solförmörkelse i

64

Spektralanalys har visat sig vara mycket

för att studera atomerna och deras fysikaliska

eller absorberas av stjärnor, kan man se precis vad

staden Guntur nära Indiens östkust. Tack vare att

de innehåller. Det är precis som på skolans laborato-

månen täckte hela solskivan, kunde den franska

rium, där du kan se vilka positiva joner som ger vilka

astronomen Pierre Janssen göra mätningar på

lågfärger, och därmed vilka joner det är i ett prov.

Det periodiska systemet


ALKALIMETALLER OCH HALOGENER

Vi kan också skriva reaktionen när en elektron avlägsnas från natriumatomen med elektronkonfigurationer: K +

11p

L –

2e

M –

8e

1e

K + energi →

natriumatom, Na

1 IA 1

±1

H väte

1,00794

3

Li

+1

litium

Alkalimetallerna hittar man längst till vänster i periodiska systemet, i grupp 1 (1A). Det betyder att de bara har en enda valenselektron. Som exempel kan vi ta litium, 3Li, och skriva dess elektronkonfiguration:

6,941

11

+1

Na

3p+

K

L

2e–

1e–

natrium

22,98977

19

K

+1

kalium

39,0983

37

Rb

+1

rubidium

85,4678

55

Cs

+1

cesium

132,90545

87

Fr francium

223

+1

När alkalimetallerna reagerar med andra ämnen, tillförs det så pass mycket energi att den yttersta elektronen släpper från atomen. Den mängd energi som måste tillföras för att lyfta bort elektronen helt och hållet kallas för joniseringsenergi. Atomen omvandlas då till en jon.

+

11p

L –

2e

M –

8e

0

+ e–

+

natriumjon, Na

När natriumatomen joniseras förlorar den för det första en negativ laddning i elektronen som lyfts bort. Den har dock fortfarande kvar 11 plusladdningar i kärnan, men bara 10 minusladdningar. Därför blir natriumjonen envärt positiv och vi skriver den Na+. Det andra som händer är att det nu blir L-skalet som blir det yttersta. Detta innehåller nu åtta elektroner, så natriumjonen har uppnått den stabila ädelgasstrukturen. Precis samma sak gäller för alla de andra alkalimetallerna. De släpper gärna ifrån sig sin enda valenselektron, uppnår ädelgasstruktur och blir envärt positiva joner. Det är inte någon stor mängd energi som behöver tillsättas för att ta bort den enda valenselektronen hos alkalimetallerna. Därför är alkalimetallerna mycket reaktiva. Det är också så att ju längre valenselektronen befinner sig från kärnan, desto mindre känner den av dragningskraften från kärnan, och desto mindre energi behövs för att avlägsna den. Därför stiger reaktiviteten ju längre ner i gruppen alkalimetaller vi rör oss, och francium, Fr, är den mest reaktiva av dem alla. Om natrium får reagera med klorgas bildas natriumklorid enligt nedanstående reaktionsformel 2Na + Cl2 → 2NaCl + energi För att kunna förstå vad som händer i den reaktionen måste vi först titta på halogenernas kemi.

Det periodiska systemet

65


När en natriumatom joniseras

M

tillförs så mycket energi att

L

en elektron lyfts bort helt och hållet från atomen. +

Natriumatomen har 11p i kärnan och därför också 11e–

L

K 2e–

8e–

1e–

K 2e–

11p+

11p+

Na + energi

Na+ + e–

8e– 1e–

som fördelas på K-, L- och M-skalen. M-skalet innehåller valenselektronen.

När natrium reagerar med vatten bildas vätgas (H2) och hydroxidjoner (OH–) enligt följande reaktionsformel:

När natrium får reagera med klorgas bildas natrium­ klorid, samtidigt som det frigörs mycket energi – det blir

2Na(s) + 2H2O → 2Na+(aq) + H2(g) + 2OH–.

helt enkelt mycket varmt, och lyser kraftigt. I toppen av E-kolven kan man se hur fast natriumklorid har deponerats

66

Hydroxidjonerna gör lösningen basisk, och eftersom det

kring mynningen, och en rök av natriumklorid stiger också

finns indikator (fenolftalein) i vattnet, färgas det rött.

ur kolven.

Det periodiska systemet


17 VII A 9

1

F fluor

18,9984032

17

1

Cl klor

35,453

35

Br

±1,+5

Halogenerna är de grundämnen som finns näst längst till höger i periodiska systemet, i grupp 17 (7A). När de reagerar med metaller bildas salt av olika slag. Det är därför de kallas halogener, av grekiskans ”saltbildare”. Alla halogener har sju valenselektroner, vilket vi kan se på till exempel elektronkonfigurationen för fluor, 9F:

brom

79,904

53

I

K

1,+5,7 +

9p

L –

2e

7e–

jod

När natrium reagerar med klor, tar kloratomen upp en elektron från natriumatomen. Kloratomen har 17p+ i kärnan, och därmed också 17e– som fördelar sig på de olika skalen på det sätt som visas i figuren på nästa sida. I L-skalet finns plats för ytterligare en elektron. När kloratomen tar upp en elektron får den 18e–. Eftersom det bara finns 17p+ i kärnan kommer den bildade kloridjonen att bli envärt negativ, och vi skriver den Cl–. Den mest reaktiva av alla halogenerna är fluor, F. Det beror på att ju närmare ett elektronskal är den positiva kärnan, desto lättare har den att ta upp en negativt laddad elektron. Det beror också på att ju närmare skalet är till kärnan, desto mer energi avger den när den tas upp. I fluor sitter valenselektronerna i det andra skalet, vilket gör att fluoratomen mycket lätt reagerar och tar upp en elektron. I exempelvis jod sitter valenselektronerna i det femte skalet, och därför tar jodatomen inte lika lätt upp en elektron som fluoratomen. Därför ökar reaktiviteten när vi rör oss uppåt bland halogenerna i periodiska systemet.

126,90447

85

At astat

210

117

Uus

ununseptium

293

Precis som alkalimetallerna är halogenerna mycket reaktiva. Därför är de också mycket giftiga. När en halogen reagerar tar den gärna upp en elektron. Eftersom den redan har sju valenselektroner, kommer den att få åtta om den tar upp en till. Då uppnår den ädelgasstruktur.

Det periodiska systemet

67


När en kloratom reagerar

M

med något annat tar den upp en elektron och får ädelgasstruktur.

K

L 8e– 2e–

17p+

Cl + e–

ÖVA DIG PÅ ALKALIMETALLERNAS OCH HALOGENERNAS KEMI 3.12. Ange elektronkonfigurationerna för följande jon- och atomslag: a) F– b) Ne c) Na+ 3.13. I ett försök gör man fyra reaktionsblandningar: a) Natrium sätts till fluorgas b) Natrium sätts till klorgas c) Kalium sätts till fluorgas d) Kalium sätts till klorgas I vilken av de fyra reaktionsblandningarna kommer reaktionen att vara häftigast?

68

Det periodiska systemet

M

L K

7e– 1e–

8e– 2e–

17p+

Cl– + energi

8e–


ALKALISKA JORDARTS­ METALLER OCH SYREGRUPPEN ALKALISKA JORDARTSMETALLER

2 II A 4

Be

+2

beryllium

9,012182

12

+2

Mg

magnesium

24,305

20

Ca

+2

kalcium

De grundämnen som finns i grupp 2 (2A) näst längst till vänster i det periodiska systemet kallas för alkaliska jordartsmetaller. Som du säkert redan har förstått har de alkaliska jordartsmetallerna två valenselektroner. Vi kan se det på till exempel elektronkonfigurationen för beryllium, 4Be:

alkalimetallerna gärna släpper ifrån sig elektroner, reagerar de häftigare ju längre från kärnan som valenselektronerna sitter. Därför ökar reaktiviteten neråt i gruppen, precis som för alkalimetallerna. Bland de alkaliska jordartsmetallerna är både magnesium och kalcium särskilt viktiga. Magnesium, eller rättare sagt magnesiumjonen Mg2+, är en essentiell beståndsdel i klorofyll. Klorofyllet är den gröna ”antenn” som växter har i sina blad och som samlar in energin i solljuset. Den energin använder växtens biokemiska maskineri till att bygga ihop socker av koldioxid och vatten i en process som kallas fotosyntes. I kroppen hittar vi kalcium framför allt i form av kalciumkarbonat, CaCO3, som är det som gör skelettet hårt. Det ingår också i skalen hos vattenlevande skaldjur och i kalksten. Kalkstenen har nämligen bildats genom att döda skaldjur fallit till havsbotten, där skalen under miljontals år och under hårt tryck pressats samman till kalksten. För länge sedan – i fotografins barndom – användes magnesiumpulver som ”blixt”, då magnesium brinner med kraftigt, vitt sken. Att bränna magnesium­band på kemilektionen hör också till ”klassikerna”. För att kunna förstå vad som händer måste vi dock först titta lite på syregruppen, och de ämnen som finns där.

40,078

38

Sr

K

+2 +

4p

strontium

L –

2e

2e–

87,62

56

Ba

+2

barium

137,327

88

Ra radium

226

+2

På samma sätt som alkalimetallerna, släpper de alkaliska jordarts­ metallerna gärna ifrån sig sina valens­ elektroner när de reagerar. De bildar då tvåvärt positiva joner. Eftersom

Det periodiska systemet

69


SYREGRUPPEN

När magnesium brinner är det dock luftens syrgas som det reagerar med. Vi har redan sett hur magnesium­atomen gärna släpper ifrån sig sina två elektroner. Det kan vi också skriva med elektron­ konfigurationer:

12p+

K

L

M

2e–

8e–

2e–

+ energi →

8

2

O syre

15,9994

16

I syregruppen har atomerna sex valenselektroner. Elektronkonfigurationen för svavel, 16S, får illustrera detta:

S svavel

32,065

34

16p+

K

L

M

2e–

8e–

6e–

+4, 2,+6

Se

selen

78,96

52

+4,6, 2

Te

tellur

127,6

84

Po

+4,2

polonium

209

116

Lv

livermorium

Svavel är i ren form ett gult, fast ämne som är olösligt i vatten. När du känner den distinkta stanken av ruttnande tång eller ruttna ägg är det doften av olika svavelföreningar du känner. Det beror på att svavel är en viktig beståndsdel i de allra flesta proteiner och när de bryts ner uppstår ett antal illaluktande föreningar.

L

M

2e–

8e–

0

Eftersom syre och alla de andra atomerna i syregruppen har sex valenselektroner, vill de gärna ta upp två elektroner för att uppnå ädelgasstruktur: 8p+

2

K

magnesiumjon, Mg2+

magnesiumatom, Mg

16 VI A

12p+

K

L

2e–

6e–

+ 2e- →

syreatom, O

8p+

K

L

2e–

8e–

+ energi

2-

oxidjon, O

Precis som med halogenerna ökar reaktiviteten ju högre upp vi kommer i syregruppen. Det beror på att ju närmare kärnan valenselektronerna sitter, desto mer energi frigörs när de tas upp, och desto lättare dras de till den positivt laddade kärnan. Eftersom magnesiumjonen, Mg2+, är tvåvärt positiv och oxidjonen, O2–, är tvåvärt negativ, kan en magnesiumjon och en oxidjon kombineras ihop och bilda magnesiumoxid, MgO. Vi kan skriva en ordformel för reaktionen som sker när magnesium förbränns i syrgas:

292

magnesium + syrgas → magnesiumoxid. Eftersom formeln för syrgas är O2 kan vi skriva reaktionsformeln med kemiska tecken också: 2Mg + O2 → 2MgO

70

Det periodiska systemet

+ 2e-


ÖVA DIG PÅ DE ALKALISKA JORDARTS­ METALLERNAS OCH SYREGRUPPENS KEMI 3.14. Ange elektronkonfigurationerna för följande jon- och atomslag:

Taj Mahal uppfördes i mitten på 1600-talet som ett mausoleum över mogulhärskaren Shah Jahans älsklingshustru Mumtaz Mahal. Det är helt klätt i marmor, en slags kalksten.

a) Ca b) Ca2+ c) Se d) Se2– 3.15. Varför är magnesium ett viktigt ämne för växterna? 3.16. Varför är kalcium ett viktigt ämne för ryggradsdjur? 3.17. Vilken laddning har joner av de alkaliska jordartsmetallerna? 3.18. Vilken laddning har joner av ämnen i syregruppen?

Det periodiska systemet

71


BOR-, KOL- OCH KVÄVEGRUPPERNA BORGRUPPEN

13 III A 5

+3

B bor

10,811

13

+3

Al

aluminium

26,981538

31

+3

Ga gallium

69,723

49

+3

In indium

114,818

81

Tl

+1,3

tallium

204,3833

113

Uut

ununtrium

284

72

Det periodiska systemet

I borgruppen är det bara bor, B, som inte är en metall. Bor är i själva verket en halvmetall, och alla de andra ämnena i borgruppen räknas som metaller. Aluminium är den mest använda metallen i borgruppen. Eftersom den har tre valenselektroner bildar den trevärt positiva joner, Al3+. Det är också i den formen som man hittar den i naturen, i mineralet bauxit. Att framställa aluminium ur bauxit är mycket energikrävande, varför det under lång tid var extremt dyrt. Det sägs till och med att Napoleon III hade tallrikar och bestick av aluminium som han bara bjöd de allra viktigaste gästerna att äta på. Att återvinna aluminium från aluminiumskrot, som till exempel

läskburkar, kräver inte alls lika mycket energi. Därför är det lönsamt ur både miljö- och energisynpunkt att återvinna så många burkar som möjligt. Aluminium hittar man på kolossalt många ställen i dagens samhälle, och det används till allt från förpackningar till konstruktions- och byggnadsmaterial. Anledningen är att aluminium är mycket lätt att bearbeta, det är en god värmeledare och dessutom är det både lätt och starkt. När aluminium kommer i kontakt med luftens syrgas reagerar det omedelbart och det bildas aluminiumoxid, Al2O3. Aluminiumoxiden är mycket hård, och bildar ett tätt, skyddande oxidskikt, som gör att aluminiumet under oxidskiktet inte reagerar vidare. Oxidskiktet är inte mer än ungefär 0,00001 mm tjockt, men det räcker för att till exempel ett flygplan byggt av aluminium inte ska gå sönder mitt under flygningen.

Ölburkar i naturen bidrar inte bara till nedskräpningen, utan också till att man slösar med dyrbar energi.


I ett stort passagerarflygplan som Airbus A380 är stora delar av kroppen och vingarna byggda av aluminium och aluminiumhaltiga material.

Safirer och rubiner består till allra största delen av aluminiumoxid. Färgen kommer från andra metalljoner som inneslutits i mineralet.

LED-lampor lyser med klart, vitt ljus.

Det periodiska systemet

73


PERSPEKTIV PÅ KEMIN FRÅN LYSANDE IDÉ TILL NOBELPRIS I en glödlampa sitter det en metalltråd av volfram.

från mikroskopet gjorde de alltså sitt material ännu

När en elektrisk ström skickas genom den börjar den

effektivare, och år 1992 kunde de presentera sin

glöda, och sprider på så vis ljus över vår tillvaro. Men

allra första, starkt blått lysande diod.

glödlampor har den nackdelen att det bara är en liten del av energin som omvandlas till ljus – det allra

behandla galliumnitriden än att skicka en elek-

mesta blir bara värme.

tronstråle på den. Han värmde helt enkelt upp den,

I en lysdiod (LED) utvecklas inte alls lika mycket värme, så man får ut mycket mer ljus för samma mängd energi som i en glödlampa. Det tog dock lång

och kunde också förklara vad det var som gjorde materialet effektivare. Både Nakamura å ena sidan, och Akasaki och

tid innan man lyckades framställa LED-lampor. Röda

Amano å den andra, utvecklade varsin blå laser.

och gröna lysdioder är relativt enkla att tillverka,

Denna ligger till grund för bland annat lasern i Blue-

men för att få ett bra, vitt ljus behövs också den blåa

ray-spelare och förbättrade laserskrivare.

färgen. Och att göra en blå lysdiod visade sig vara en ovanligt svår nöt att knäcka. Tre japanska forskare, Isamu Akasaki, Hiroshi

I sitt testamente skrev Alfred Nobel att hans kapital skulle förvaltas i säkra fonder, och räntan från dem skulle delas ut som ”prisbelöning åt dem som

Amano och Shuji Nakamura, visade sig dock ha

under det förlupna året hafva gjort menskligheten

två saker som kännetecknar riktigt framgångsrika

den största nytta”. Ungefär en fjärdedel av världens

forskare. De hade en bra idé och ett enastående

energiförbrukning går åt till att lysa upp våra hem,

tålamod – eller kanske man ska säga envishet.

och att spara energi är nödvändigt för ett hållbart

Idén var att använda galliumnitrid, GaN, för att

74

Nakamura fann ett billigare och enklare sätt att

samhälle. Akasakis, Amanos och Nakamuras uppfin-

tillverka det blåa ljuset. Men det krävdes tusentals

ning bidrar till energibesparingar och dessutom till

försök innan de 1986 lyckades tillverka kristaller av

att ännu fler kan få ljus i sina hem, och därigenom

galliumnitrid som hade tillräckligt hög kvalité för att

ges fler möjlighet att läsa och lära i lampans sken

kunna användas. Dessutom behövdes en hel del tur

– något som absolut måste ses som nyttigt för

också. När Akasaki och Amano undersökte sitt mate-

mänskligheten. Därför är det helt rätt att dessa tre

rial i svepelektronmikroskop såg de att deras material

japanska forskare och uppfinnare belönades med

lyste ännu starkare. Med hjälp av elektronstrålen

nobelpriset i fysik 2014.

Det periodiska systemet


KOLGRUPPEN

14 IV A 6

±4

C kol

12,0107

14

±4

Si kisel

28,0855

32

Ge 72,64

Sn

+4,2

tenn

118,71

82

Pb

+2,4

bly

207,2

114

Fl

flerovium

289

Tack vare kolatomens förmåga att binda till andra atomer i långa kedjor, kan mycket komplexa strukturer bildas. I den här bilden visas en modell av en adeninmolekyl, som är en viktig beståndsdel i DNA – arvsmassan i våra celler. Det är därför kolets kemi brukar kallas för organisk kemi.

+4,2

germanium

50

I kolgruppen är det särskilt tydligt hur metallkaraktären ökar ju längre ner man kommer i gruppen. Kol (C) är en icke-metall, medan kisel (Si) och germanium (Ge) är halvmetaller. Tenn (Sn) och bly (Pb) allra längst ner i gruppen är metaller. Kol med sina fyra valenselektroner bildar helst inga joner alls. Istället kan en kolatom binda till exempelvis andra kolatomer och bilda långa kedjor av kol. Detta gör att kolatomen kan användas till att bygga upp mycket stora och mycket komplexa strukturer. Det är precis vad som krävs för att kunna bygga allt det som behövs i en cell, och anledningen till att kol ingår i allt levande på jorden.

Den här vackra laxen är gjord i glasbruket i Orrefors. Såvitt vi vet är detta det närmaste man kan komma organismer av kisel idag.

Det periodiska systemet

75


Brytning av blymalm vid Mississippi-floden 1865.

Det har spekulerats i att även kisel, Si, skulle kunna användas som ”byggnadsmaterial” för levande organismer, men så ser det i alla fall inte ut på vår jord. Kisel är dock mycket vanligt förekommande, och är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan. Allra vanligast är syre, som tillsammans med kisel bildar kiseldioxid, SiO2. Mineralet kvarts består till stora delar av kiseldioxid. Kisel används idag främst till två saker: glas och elektronik. Kvartssand består av nästan helt ren kiseldioxid, och smälts och gjuts eller blåses till glas. I elektronikindustrin används kisel, som är en halv­ ledare, till att tillverka transistorer. En transistor är den grundläggande enheten i ett datorchip, eftersom

76

Det periodiska systemet

det kan fungera som en slags strömbrytare, och antingen leda ström (vilket motsvarar en etta) eller inte göra det (vilket motsvarar en nolla). Tenn, Sn, är en metall som idag huvudsakligen används till att skydda andra metaller mot korrosion. Till exempel kan man förse konservburkar av järn med ett lager av tenn så att de inte rostar. Bly, Pb, har utvunnits ur gruvor ända sedan romartiden omkring vår tideräknings början. Idag används bly till exempelvis gevärskulor och lödtenn. Blyets höga densitet gör att det är lämpligt som skydd mot radioaktiv strålning, men också som ballast i segelbåtar.


Bly är en mycket giftig tungmetall som skadar både nervsystem och njurar. Det hämmar också tillverkning av hemoglobin, vilket gör att blodet inte kan transportera syre ordentligt och kan leda till blodbrist. Alla blyförgiftningar är därför mycket allvarliga, och kan ge bestående skador eller i värsta fall leda till att man dör. Detta visste dock inte de antika romarna, så de drog både vattenledningar av bly och rekommenderade att vin skulle förvaras i blybehållare för att få den rätta sötman. En del historiker påstår att det här kan ha bidragit till romarrikets fall i slutet på 300-talet. Klart är i alla fall att det engelska ordet för rörmokare – plumber – kommer just av att vattenledningarna var tillverkade av bly (latin, plumbum) för att de var så lätta att böja till. Under lång tid använde man också bly som oktanhöjande tillsats i bensin. På grund av att bly är så giftigt började man dock fasa ut ”blyad” bensin under 1970-talet och numera går det inte längre att få tag i bensin med tillsats av bly.

Om man inte vill drabbas av blyförgiftning, bör man inte dricka vin som förvarats i kristallkaraffer alltför ofta. Dessa innehåller nämligen stora mängder bly.

Trots att man inte kan köpa ”blyad” bensin längre, står det fortfarande ”Unleaded fuel only” under tanklocket på de flesta bilar.

Det periodiska systemet

77


KVÄVEGRUPPEN

15 VA 7

3

N kväve

14,0067

15

3

P fosfor

30,973761

33

±3,+5

As

arsenik

74,9216

51

Sb

+3,5

antimon

Atomerna i kvävegruppen har fem valenselektroner. Såväl kväve och fosfor som arsenik kan ta upp tre elektroner för att bilda nitridjoner, N3–, fosfidjoner, P3–, och arsenidjoner, As3–. Precis som i syregruppen ökar metallkaraktären ju längre ner vi kommer i kväve­gruppen. Kväve (N) och fosfor (P) är ickemetaller medan arsenik (As) och antimon (Sb) är halvmetaller och vismut (Bi) är en metall.

Det finns också bakterier som kan fixera kväve direkt ur luften och bilda ammoniumjoner, NH4+. Sådana kvävefixerande bakterier lever i rotknölar hos ärtväxter, till exempel klöver. Kväve är en viktig beståndsdel i både proteiner och i cellens arvsmassa (DNA och RNA). Därför är kvävefixeringen en mycket viktig process för livet på jorden. Levande organismer behöver också fosfor i form av fosfatjoner, PO43–, för att kunna bygga upp sin arvsmassa. Ren fosfor förekommer i olika varianter, där röd och vit fosfor är de vanligaste. Vit fosfor var den typ av fosfor som Hennig Brand upptäckte år 1669 (se kapitel 1). Den föreligger i molekyler om fyra fosforatomer, P4, som sitter bundna till varandra i en pyramidstruktur.

121,76

83

Bi

+3,5

vismut

208,98038

115

Uup

ununpentium

288

78

Det periodiska systemet

Den allra största delen av luften vi andas består av kvävgas, N2. Bindningen mellan två kväveatomer är mycket stark, och kvävgas är i princip inert. Under höga temperaturer, som till exempel vid förbränningar eller blixtnedslag, kan dock kvävet reagera med syrgas och bilda kväveoxider. Dessa är giftiga, men kan reagera vidare och bilda nitratjoner, NO3–, som är en viktig källa till kväve för växter.

I vit fosfor sitter fosforatomerna bundna i fosformolekyler, P4, fyra och fyra i en pyramidstruktur.


Vanliga tändstickor (”säkerhetständstickor”) tänds genom att man stryker dem på tändsticksaskens plån, som innehåller röd fosfor.

Vit fosfor är mycket reaktivt och därför också giftigt. När Hennig Brand upptäckte det såg han att det avgav ett svagt, grönaktigt ljussken. Det berodde på att den vita fosforn reagerade med luftens syre. På grund av reaktionen med syre kan den vita fosforn själv­antända och reagera kraftigt med luftens syre. Då bildas först en rök av fosforpentoxid och sedan fosforsyra när fosforpentoxiden reagerar med vattenångan i luften: P4(s) + 5O2(g) → 2P2O5(s) P2O5(s) + 3H2O → 2H3PO4(aq) I den röda fosforn är inte fosforatomerna bundna till varandra på samma sätt som i vit fosfor. Istället för att vara bundna till varandra fyra och fyra, sitter fosforatomerna bundna till varandra i stora sjok. Detta gör den röda fosforn mycket mer stabil än den vita, även om den fortfarande är reaktiv. Röd fosfor ingår i

plånet på tändsticksaskar. I tändstickans huvud finns det bland annat kaliumklorat, KClO3(s), som mycket lätt antänds när man stryker tändstickan mot plånet. I december 2010 meddelade en forskargrupp under visst buller och bång att de hittat en organism som kunde använda arsenatjoner, AsO43–, istället för fosfatjoner i sin arvsmassa. Det skulle i så fall vara en fantastiskt intressant företeelse, eftersom det skulle kunna vidga vårt begrepp av ”liv”, och underlätta sökandet efter liv på andra ställen i universum. Här visade sig nu den vetenskapliga metoden från sin allra bästa sida. Istället för att bara acceptera eller förkasta hypotesen om arsenikbaserat liv, klev andra forskare in och försökte upprepa forskarnas resultat. Det lyckades inte, utan istället kunde de visa att den bakterie man funnit bara var bra på att uthärda arsenatjoner – den kunde inte använda dem.

Det periodiska systemet

79


ÖVA DIG PÅ BOR-, KOL- OCH KVÄVEGRUPPERNAS KEMI 3.19. Ange elektronkonfigurationen för följande atomslag: a) 5B b) 6C c) 7N 3.20. Hur förändras ämnenas karaktär när vi rör oss nedåt i bor-, kol- och kvävegrupperna? 3.21. Varför används aluminiummetall till så mycket i dagens samhälle? 3.22. Varför är det viktigt att återvinna aluminiummetall? 3.23. Varför kallas kolets kemi ofta för ”organisk” kemi? 3.24. Ge exempel på vad följande grundämnen används till i dagens samhälle: a) Kisel b) Tenn c) Bly 3.25. Vad är det som gör bly så giftigt? 3.26. Vilka av ämnena i kvävegruppen är icke-metaller, halvmetaller och metaller? 3.27. Vad behöver levande organismer kväve till? 3.28. Varför kan de flesta organismer inte använda kvävgas, N2(g), som kvävekälla? 3.29. Vad behöver levande organismer kväve till? 3.30. Vad används röd fosfor till?

80

Det periodiska systemet


En pojke dricker vatten som pumpas upp från en brunn i Bangladesh.

PERSPEKTIV PÅ KEMIN MEDICINSK GEOLOGI – ETT NYTT FORSKNINGSOMRÅDE Hur berggrunden vi slagit ner våra bopålar i ser ut,

dricksvattnet lägre än normalt, vilket skulle kunna

och vilka metaller som finns i den, kan påverka oss

förklara varför typ 1-diabetes är vanligare där än på

mer än vad man kanske tidigare trodde. Medicinsk

andra ställen.

geologi har vuxit fram de senaste 20 åren, och kan

I deltat där floden Ganges rinner ut i Bengaliska

sägas vara vetenskapen om hur hälsan påverkas av

viken är också arsenikhalterna skadligt höga. I det

geologiska faktorer.

området har befolkningen länge använt grunda,

Ett exempel som redan har nämnts är radon i

handgrävda brunnar för att få tillgång till vatten.

berggrunden, och hur det kan bidra till lungcancer.

Men med en ökande befolkning och ökande behov

Men det finns många fler exempel, både från Sverige

har man borrat djupare brunnar för att kunna ta upp

och från resten av världen.

mera vatten. Eftersom arsenikhalten i detta vatten

Man vet att zink är nödvändigt för immunsyste-

är mycket högre än normalt, har hundratusentals

mets funktion, och för att kroppens insulinproduktion

människor i Bangladesh och Bengalen i Indien

ska fungera. I vissa delar av Sverige är halten zink i

drabbats av arsenikförgiftning.

Det periodiska systemet

81


BLANDADE ÖVNINGS­UPPGIFTER

3.35. Vilka av följande påståenden om jonen korrekta?

34 16

a) Den har atommassan 34u. b) Den är mindre än jonen Cl–.

3.31. För vilket av grundämnena Na, Mg och Al är joniseringsenergin (för den första elektronen) störst?

c) Den har lika många elektroner som jonen Cl–.

3.32. Ge ett exempel på och skriv den kemiska formeln för en gasformig icke-metall.

e) Den har 18 protoner i sin atomkärna.

3.33. Vilka av följande grundämnen är flytande vid 25 °C (och normalt tryck)? a) Fluor b) Klor c) Brom d) Jod e) Astat f) Gallium g) Kvicksilver 3.34. Vilka av grundämnena i fråga 3.34 ovan är fasta vid 25 °C (och normalt tryck)?

S 2− är

d) Den har 18 neutroner i sin atomkärna.

f) Den har atomnummer 16. 3.36. Vilka atomer i paren nedan har den största diametern? a) Li – Be b) Na – Mg c) Ar – K d) Ba – Tl 3.37. Vilken av de fyra nedanstående reaktionerna kommer att gå långsammast? a) 2Rb + F2 → 2RbF b) 2Rb + I2 → 2RbI c) Sr + F2 → SrF2 d) Sr + I2 → SrI2 3.38. Ett grundämne har följande elektronkonfiguration: 2, 8, 8, 1. a) Vilket är grundämnet? b) Vad heter den grupp som grundämnet ifråga hör till?

82

Det periodiska systemet


3.39. De alkaliska jordartsmetallerna reagerar med vatten på samma sätt som alkalimetaller. a) Vilken av de alkaliska jordartsmetallerna reagerar långsammast med vatten? b) Skriv en ordformel för reaktionen mellan vatten och metallen i fråga a). c) Skriv en balanserad reaktionsformel för reaktionen mellan vatten och metallen i fråga a). 3.40. Vilket av grundämnena brom och jod är mest reaktivt? Motivera ditt svar. 3.41. Vilket av ämnena nedan svarar inte mot grundämnenas plats i det periodiska systemet? a) Rb2S

3.42. Vilka två av följande ämnen kan antas ha ungefär samma kemiska egenskaper som kalcium? Motivera ditt svar. a) Ar b) Ba c) Kr d) Ne e) O f) Se g) S h) Sr 3.43. Vilket av följande atom- och jonslag har flest antal elektroner?

b) SeO2

a) N3–

c) AlBr3

b) F–

d) BaO

c) Na

e) SrF2

d) Al3+ e) O2– f) Pi g) Mg2+

Det periodiska systemet

83


Kemi 1 är en lärobok för den första kemikursen på gymnasiets naturvetenskapliga och tekniska program. Den bygger helt på skolverkets kursplan i kemi 1, vilket innebär att den startar i atommodellen och slutar i modern elektrokemi. Den innehåller en mängd exempel från kemins historia som sätter både kemins betydelse för samhällsutvecklingen och inte minst de kvinnliga kemisternas betydelse för kemin i rätt perspektiv. Boken har en ton som talar direkt till eleverna, och de delar som ofta betraktas som lite svårare (till exempel molberäkningar och elektrokemi) förklaras enkelt och sakligt. Det gör att boken kan användas både till egna studier och till lärarledda lektioner. Den bärande pedagogiska idén i boken är att den ska kunna användas tillsammans med flippat klassrum, med exempelvis videogenomgångar på nätet.

www.naforlag.se


Issuu converts static files into: digital portfolios, online yearbooks, online catalogs, digital photo albums and more. Sign up and create your flipbook.