vad är kemi? - mattlidens gymnasium€¦ · ”livets kemi ” hur kommer vi att ... en del...

KEMI 1

MÄNNISKANS KEMI OCH KEMIN I LIVSMILJÖ

Pia Björkenheim

Kontakt:

WILMA

pia.bjorkenheim@mattliden.fi

Vad är KEMI?

Ordet kemi kommer från

grekiskans chemeia =blandning

Allt som finns omkring oss och

som påverkar oss handlar om

KEMI.

KEMI

FYSIK

MEDICIN

TEKNIK

BIOLOGI

KEMI – EN STOR VETENSKAP => NYA UPPTÄCKTER OCH RÖN!

Kemins historia!

Uppgift med smarttelefonen

• Vilken känd finländsk kemist har fått

Nobelspriset i kemi?

• Vem?

• När?

• För vad?

• Vem? Vetenskapsmannen, Arttui Ilmari Virtanen, A.I Virtanen

• När? År 1945

• För vad? För en metod att konservera djurfoder, den sk. AIV-

metoden (saltsyra och svavelsyra tillsätts i höet).

Vad handlar kursen om?

Organisk kemi

Kolföreningarnas kemi

”Livets kemi”

Hur kommer vi att jobba?

• ”Learning by teaching”

• ”Traditionella lektioner”

• ”Grupparbeten” (inte alla)

=> din timaktivitet

Bedömning

Timaktivitet

+

Tent (måste bli godkänd)

”Learning by teaching”

• 7 lektioner hålls av er !

• Hur ser en ”dröm-lektion” ut?!

• Pia ger er innehållet, men metoderna

får ni välja själva!!

GRUPPARBETENBILDER

INTERNET – smarttelefoner

Ipad?

TIDTABELL

VÄRLDSALLTET=

Energi + materia / ämnen

Materia

Ämne

- luft, kranvatten, destillerat vatten,

blod, syre

Rent ämne

-syre, dest. vatten

Grundämne

-syre, O

Kemisk förening

-destillerat vatten H₂O

Blandning

-kranvatten, luft, blod

Homogen blandning

- kranvatten, luft

Heterogen blandning

-blod

• Ett ämne har alltid en massa och en bestämd volym.

• I naturen förekommer ämnen sällan som rena ämnen dvs rena grundämnen

eller kemiska föreningar.

Rena ämnen:

– Grundämnen: består av endast en sorts atomer d v s( atomer som har

samma antal protoner i kärnan) t ex syre (O), väte (H), kol (C).

– Kemiska föreningar: består av endast en sorts molekyler (”byggstenar”),

t ex H₂O.

Blandningar:

– Homogen blandning: innehåller två eller flera ämnen vars atomer eller

molekyler blandas med varandra/löser sig i varandra. Ser alltigenom

likadan ut och kallas ofta för lösning.

– Heterogen blandning: innehåller två eller flera ämnen som inte ”löser

sig” i varandra utan fasgränserna kan urskiljas.

1. Läs s 15-16 och 85-88. Gör övningsuppg.

2. Experiment 2.

Rent ämne eller en blandning?

Laboration 1.

• Rubrik: OSYNLIG GAS

• Jobba 2-3 elever tillsammans.

• Följ stegen i arbetsbeskrivningen.

• Ställ upp en HYPOTES.

• Iakttag och analysera.

• Tolka = förklara varför.

Aggregationstillstånd

is vatten ånga

Fas:

FAST VÄTSKA GAS

FAST, (s=solid)

• I den fasta fasen hålls atomerna eller

molekylerna tätt packade av en intermoleylär

kraft. Det utmärkande med det fasta ämnet är

att det har både volym och form.

Varje molekyl har sin bestämda plats. Därför

är ämnen i fast form hårda (går inte lätt

att trycka ihop).

• Exempel på materia som normalt sett är i

fast fas är sten och plast.

VÄTSKA,(l=liquid)

• Ett ämne i vätskefas håller däremot

inte ihop lika bra. Partiklarna rör sig

lite huller om buller och ämnets form

bestäms i stort sett bara av vilken

behållare som används. Men det finns

ändå vissa krafter mellan varje enhet i

ämnet, som förhindrar att partiklarna

flyger i väg helt och hållet.

GAS, g

• I ämnen som är i gasfas håller partiklarna

knappt ihop alls. Varje enhet är fri att flyga

omkring. Gaser kan lätt pressas ihop

(komprimera) pga det stora avståndet mellan

partiklarna.

FAST FAST

energi tillförs energi frigörs

VÄTSKA VÄTSKA

energi tillförs energi frigörs

GAS GAS s. 58/19

Fasövergångar

Avdunstning• Sker under ämnets kokpunkt

• Energin är ojämnt fördelad i ämnet,

en del partiklar har högre rörelse-

energi än andra => ”hoppar iväg”,

dvs avdunstar.

• Partiklarna som blir kvar får lägre

”total energi” => avdunstning

fungerar som avkylning

Atomer• Materia är uppbyggt av atomer.

• Atomerna ger ämnet dess egenskaper.

• Vi använder oss av olika modeller för att beskriva atomens uppbyggnad.

• Ex: Litium-atom:

Kärnan:

PROTONER, positivt laddade, p⁺

NEUTRONER, saknar laddning, n

Elektronmoln:

ELEKTRONER, negativt laddade, e⁻

• Ordningstal, Z = protontal = antal protoner

• Antal protoner = antal elektroner

• Ett grundämne består av atomer med samma

ordningstal, Z.

• Masstal, A = nukleoner = antal protoner + neutroner

• Varje grundämne har en egen symbol, se s 163 i MAOL

• Atomens kärna betecknas vanligen på följande sätt:

X = grundämnets symbol, A = masstal, Z = ordningstal

=>

• Ex. Helium:

• Atomer med samma antal protoner, men med olika

antal neutroner i kärnan kallas ISOTOPER.

• Isotoper har:

– olika masstal, A

– samma ordningstal, Z

– samma antal elektroner, e⁻

– LIKADANA KEMISKA EGENSKAPER

Ex. Kolets isotoper:

• Elektronerna bildar ett elektronmoln, och föredrar ett visst

avstånd från kärnan => elektronskal = elektronnivåer.

• Elektronerna försöker uppnå ett så litet energiinnehåll som

möjligt.

• Elektronens energi blir större då avståndet till kärnan blir

längre.

=> elektronerna söker sig så nära kärnan som möjligt

• Energinivåerna betecknas, n= 1, 2, 3.... eller K, L, M....

Elektronnivåer

OKTETTREGELN• De elektroner som befinner sig på den

högsta energinivån (”längst ut”) kallas för

ytterelektroner = valenselektroner

• Ett valensskal fylls aldrig med mer än

8 elektroner => OKTETTREGELN

• Atomer strävar efter oktettstruktur för att

den är stabil och energifattig.

=> Valenselektronerna bestämmer atomens

kemiska egenskaper

Periodiska systemet

Ett system där grundämnena har ordnats efter

stigande ordningstal i grupper så att ämnen

med likartade kemiska egenskaper är i samma

grupp .

• Lodräta kolumnerna kallas GRUPPER.

– Indelas i huvudgrupper (1-2, 13-18) och sidogrupper (3-12)

– Gruppens nummer (entalssiffran) ange antalet

valenselektroner => grundämnena i en grupp har likartade

kemiska egenskaper

– Huvudgrupper:

1. Alkalimetaller

2. Jordalkalimetaller

13. Borgruppen

14. Kolgruppen

15. Kvävegruppen

16. Syregruppen

17. Halogener

18. Ädelgaser

• 1. Alkalimetaller, 1 valenselektron

• Lätta, mjuka metaller, som lätt reagerar med omgivningen

och avger gärna sin enda valenselektron.

• Ex Litium, natrium, kalium.

• 17. Halogener, 7 valenselektroner

• Tar mycket gärna upp en elektron för att få ädelgasstruktur.

Bildar lätt salter. Håller ihop två och två med atomer av

samma atomslag.

• Ex Fluor, klor, brom, jod.

• 18. Ädelgaser, 8 valenselektroner (2 i heliums fall)

• Reagerar inte så lätt med andra ämnen.

• Ex Helium, neon, argon.

• Vågräta raderna kallas PERIODER

– Periodens nummer visar på hur många

energinivåer ett grundämne har elektroner.

– (Period 6 och 7 är lite annorlunda. I dessa perioder finns så

många atomslag som ska in under grupp 3 att dessa har fått

placeras på två separata rader nedanför. Den första av dessa

rader kallas lantanoiderna medan den undre raden kallas

aktinoiderna.)

• METALLER

(inkluderar sidogrupperna)

• HALVMETALLER

• ICKE-METALLER

BINDNINGAR

Svaga bindningar

• Mellan molekyler och joner.

• Kräver lite energi för att brytas.

Starka Bindningar

Starka bindningar – mellan atomer

(=> grundämnen bildar föreningar).

Kräver mycket energi för att brytas.

• Jonbindningar

• Kovalenta bindningar

• Metallbindningar

Varför vill atomer

binda sig med

varandra?

Vill få oktett-struktur

Vill få oktett-struktur

• Strävan efter att få oktettstruktur sker genom att:

1) avge/ta emot elektroner

2) bilda gemensamma elektronpar

• Grundämnets position i det periodiska systemet

samt elektronegativitetsvärde förklarar

grundämnets sätt att få oktett.

Elektronegativitet:

ett mått på förmågan hos

en atom att dra till sig elektroner

i en bindning.

Jonbindning

• Mellan metaller och icke-metaller

• Metaller och icke-metaller har stor

skillnad i elektronegativitetsvärden.

Varför?

• Huvudgruppernas metaller har 1-3 valenselektroner => ger gärna bort dem => positiv jon = katjon

• Ickemetallerna tar gärna emot elektroner =>

negativ jon = anjon

• En stark elektrisk dragningskraft binder

jonerna till varandra

=> JONFÖRENING

Koksalt = Natriumklorid, NaCl

1. Vilket av grundämnena är en metall/icke-metall

2. Ta reda på antalet valenselektroner

Ex: Ange den kemiska formeln för den

jonförening som består av följande

grundämnen.

a) Na, F

b) Ca, Cl

c) Al, O

Kovalent bindning

• Finns i molekylföreningar

• Bildas mellan ickemetall + ickemetall

• Grundämnena delar på sina opariga

ytterelektroner => bindningselektronpar

• Stark bindning, stabil struktur

Grundämnesmolekyler

Klor, 𝐶𝑙2

Rent klor förekommer som klorgas med formeln Cl2. Klorgas är en gulgrön gas med en mycket stark lukt och reagerar direkt med de flesta ämnen. Gasen är giftig.

Syre, 𝑂2

På jorden är den vanligasteformen av syre O2, syrgas

flytande syre ->

Kväve, 𝑁2

Flytande kväve ->

http://www.youtube.com/watch?v=HeeL8BNYTAk

Hur bildas en molekyl(förening) för ?

a) Vatten

b) Koldioxid

c) Ammoniak

ORGANISK KEMI =

KOL-föreningarnas kemi =

”LIVETS” kemi

KOLET• mycket vanlig i naturen

• har god förmåga att bilda enkel-, dubbel- ochtrippelbindningar

• bildar långa kedjor

DIAMANT – GRAFIT - FULLEREN

KOLVÄTEN

De enklaste organiska

föreningarna består av

kol, C och väte, H

GRUNDKOLVÄTEN =

ALKANER

Mättade och Omättad kolvätenMättade kolväten = Alkaner

Omättade kolväten = Alkener och Alkyner

Alkener har åtminstone en dubbelbindning.

Alkyner har åtminstone en trippelbindning.

OBS! dubbel-/trippelbindningen mellan kol-kol!!

KOLKEDJANS STRUKTUR DELAR

ALLA KOLFÖRENINGAR I

TRE KLASSER:

1.

Kolväten med kedjeformad kolkedja

(oförgrenad eller förgrenad)

2.

Cykliska kolväten

ex: Cyklopentan

3.

Aromatiska kolväten

ex. Bensen

Isomerer

• molekyler som har samma molekylformel, men olika strukturformel och egenskaper

Pentyn vs. Cyklopenten

SIDOGRUPPER

• då ett väte på stamkolkedjan ersätts med

någonting annat .

• om vi ersätter en väteatom med en kolkedja,

lägger man – yl efter prefixet. Ex; metyl, etyl....

Metylpropan

(= isobutan)

Namngivning av kolföreningar:

Sidogrupper --- grundkolväte --- kolvätets ändelse

2,3-dimetyl-2-penten

2,3… anger positioner

dimetyl = 2 x metyl

Funktionella grupper

En funktionell grupp är den aktiva

grupp i en kolförening som reagerar

mycket lätt och därmed bestämmer

föreningens egenskaper.

Alla föreningar som hör till samma

klass har samma funktionella grupp:

Kolvätekedjan som är bunden till en funktionell

grupp betecknas ofta med R.

R

OH

Funktionella grupper med syre:

Alkohol R-OH s 63

Eter R-O-R

Aldehyd R-CHO

Keton R1-(C=O)-R2

Karboxylsyra R-COOH

Estrar R-CO-O-R

Funktionella grp med kväve:

Amin R-NH2

Amid R-CO-NH-R(H)