Kurs grundkemi

Skriv ut Träna begrepp Deltest 1 Deltest 2 Stortest

VAD ÄR KEMI?

Kemi handlar om ämnen vi har runt omkring oss, hur de är uppbyggda och hur de påverkar varandra. Alla föremål är kemi, oavsett om de är tillverkade eller förekommer naturligt. Du är kemi.

Kemi handlar om att beskriva ämnens olika egenskaper t. ex. lukt, färg, pH, kokpunkt, om ämnet leder ström och värme, vattenlöslighet m.m. Kemi handlar om vad som händer när ämnen blandas och reagerar med varandra och bildar nya ämnen.

Kunskapen om kemi har använts sedan forntiden. Grekiska filosofer (bl. a. Aristoteles) införde teorin om att alla ämnen bestod av olika halter av de fyra grundläggande elementen: jord, luft, eld och vatten. Denna teori var inte byggd på vetenskap utan på filosofi eftersom ”vetenskapsmännen” inte experimenterade. En annan forntida grek, Demokritos, hade en teori om att världen var uppbyggd av små byggstenar som han kallade atomos. Han var också en filosof (inga experiment) men hade väl lite tur eftersom han träffade ganska rätt i jämförelse med dagens teorier.

Den kemi som fanns innan den moderna kemins genombrott på 1700-talet kallas alkemi.  Två av de starka drivkrafter som drev dessa alkemister var drömmen om att tillverka ”de vises sten”. De vises sten är någon form av allround mirakelmedel som skulle kunna göra guld av andra metaller, bota sjuka och ge evigt liv. Denna önskan uppfylldes inte men på vägen till detta misslyckande upptäckte ”vetenskapsmännen” många kemiska ämnen och effektiva arbetsmetoder som lade grunden till den moderna kemin.

Den moderna kemin började på 1700-talet genom införandet av det naturvetenskapligt arbetssättet. Det innebär att en hypotes formuleras som sedan bevisas genom ett experiment eller någon annan form av undersökning. Experimentet ska sedan kunna upprepas och ge samma resultat. Utifrån resultatet kan sedan en slutsats dras som ger nya kunskaper.

Fördjupning:

 

KEMIHISTORIA

Många upptäckter och uppfinningar har gjorts i historien utan att människorna har haft den kemiska kunskapen bakom. I forntiden upptäcktes och framställdes rena metaller (tenn, koppar, järn). Glas och keramik tillverkades och kroppar balsamerades. Kunskapen om materialet i kläder, byggnadsmaterial och skrivmaterial är också kemi.

Den moderna kemins historia börjar i slutet av 1700-talet när fransmannen Antoine Lavoiser upptäckte ”lagen om massans bevarande”. Det innebär att när en kemisk reaktion sker i ett avgränsat rum så kommer vikten på ämnen före reaktionen vara lika stora som ämnenas vikt efter reaktionen.

John Dalton och svenske Jöns Jacob Berzelius arbetade, i början av 1800-talet, med att beräkna förhållandet de olika grundämnenas vikt. Ett viktig arbete för teorin om att allting bestod av atomer.

Många grundämnen upptäcktes under 1700-1800-talet genom analys av olika ämnen. (analys = ta isär) och kemister lärde sig att tillverka nya kemiska ämnen genom syntes. (syntes = sätta ihop). Sverige gjorde en stor insats under denna tid för kemins utveckling. 23 av de 92 grundämnena som naturligt förekommer har upptäckts av svenskar.

Betydelsefulla svenskar:

  • Jöns Jakob Berzelius kallas den svenska kemins fadern. Han är upphovsmannen till att de kemiska tecknen skrivs med en eller två bokstäver.
  • Carl Wilhem Scheele. Han upptäckte många grundämnen och viktiga kemiska föreningar.
  • Svante Arrhenius. Han fick Sveriges första nobelpris i kemi. Han arbetade mycket med kemin inom fysiken.

Totalt har svenskar fått Nobelpriset i kemi fem gånger och åtta gånger i medicin.

Viktiga kemiska upptäckter av svenskar.

De kemiska kunskaperna ledde till uppfinningar inom många skilda områden. T. ex material, medicin och förklaringar till fysiska och biologiska händelser. Några viktiga svenska uppfinningar är dynamiten, säkerhetständstickan och magmedicinen Losec som på 90-talet var världens mest sålda läkemedel.

 

Fördjupning:

 

KEMISÄKERHET

Dessa regler gäller vid laboration i en NO-sal. Din kemilärare kommer också informera did innan laborationen vilka säkerhetsregler som gäller för den aktuella laborationen.

Allmänt i kemisalen:

  • Du får inte äta eller dricka i en NO-sal.
  • Inga kemikalier för vidröras (använd sked) med händerna om du inte vet att de är ofarliga. Om du skulle få kemikalier på huden, mun eller ögon så meddela genast din lärare.
  • Smaka aldrig på en kemikalie.
  • I salen ska du veta var det finns: brandsläckare, förbandslåda, brandfilt, nöddusch och ögondusch.
  • Det är förbjudet att springa och stöka runt. I en NO-sal går du och tar det lugnt för att undvika olyckor.

Innan du laborerar:

  • Lyssna på din lärares instruktioner.
  • Ta på skyddsutrustning (skyddsförkläde och skyddsglasögon) om det behövs.
  • Ytterkläder och väskor får inte vara i närheten av laborationen. Häng dem på ett bra ställe.
  • Om du arbetar med eld och har långt hår, sätt då upp håret.
  • Börja alltid laborationen med att läsa igenom instruktionerna så du vet vad du ska göra.
  • Stå gärna upp när du laborerar.

När du laborerar:

  • Följ instruktioner och hitta inte på något ”eget experiment” utan att fråga din lärare.
  • Håll rent omkring dig.
  • Häll aldrig tillbaka en kemikalie i den flaska eller burk du tog den ur. Om du tagit för mycket så dela med dig till en annan elev.
  • Var uppmärksam på din omgivning så att du inte råkar stöta ihop med någon eller utsätter någon för fara på annat sätt.

Efter du laborerat:

  • Städa undan och diska ordentligt. Ställ tillbaka utrustningen där du tog dem. Torka av bänken om det behövs.
  • Häll inte kemikalier i vasken utan att fråga din lärare.
  • Tvätta händerna om det behövs.

Farosymboler – På alla kemiska produkter som anses farliga finns det en eller flera symboler. Dessa ska du känna till:

Fördjupning:

ATOMEN

Naturens byggstenar kallas atomer. Det finns 92 olika naturligt förekommande atomsorter och ytterligare 23 som är tillverkade i laboratorium. Varje unik atomsort kallas grundämne. Allt som finns omkring dig är uppbyggt av atomer. Du kan jämföra det med din legosamling hemma. Varje unik legobit motsvaras av ett grundämne. Du kan med hjälp av olika legobitar bygga olika modeller. Du kan plocka isär modellen och bygga upp något nytt med samma bitar. Naturen bygger upp universum med hjälp av olika grundämnen. Naturen använder samma atomer om och om igen. De atomer som du består av har använts många gånger förut i andra kombinationer.

Atom betyder odelbar eftersom dess uppfinnare ansåg att atomen är odelbar. Idag vet vetenskapen att atomen består av mindre delar. Atomens delar:

  • Protoner – Positiv laddade. Finns i atomkärnan.
  • Neutroner – Elektriskt oladdade. Finns i atomkärnan.
  • Elektroner – Negativt laddade. Åker runt atomkärnan.

En atom är väldigt liten. En atom består till största delen av ingenting. Om atomkärnan skulle vara stor som en golfboll så skulle de första elektronerna cirkulera runt kärnan ungefär en kilometer bort.

Grundämnen har olika egenskaper t. ex. storlek, vikt m.m. Grundämnen är indelade i: metaller, halvmetaller och ickemetaller. De flesta grundämnen tillhör gruppen metaller. För att få kalla sig metall måste grundämnet leda ström och värme, glänsa och kunna smidas.

Grundämnen har olika antal protoner, neutroner och elektroner. Det är antalet protoner som gör att det blir ett unikt grundämne. I syre har atomen 8 protoner men i kväve har den 7 stycken. Både antalet neutroner och elektroner kan variera utan att det blir ett annat ämne.

En kemisk förening är ett ämne som består av flera olika grundämnen som sitter ihop. De allra flesta kemiska ämnen vi känner till är kemiska föreningar. En kemikalie är en kemisk förening som är tillverkad av människor.

Kemiska tecken – Alla grundämnen har en förkortning, ett kemiskt tecken. Det kemiska tecknet är unikt för varje grundämne och består av en stor bokstav och ofta en liten efter. I ett periodiskt system finns de kemiska tecknen samlade.

Fördjupning:

 

PARTIKELMODELLEN

En partikel är något väldigt litet. Ofta är det en del av något t. ex. en proton i atomen eller sot i atmosfären.

När en händelse förklaras utifrån att atomerna är små partiklar kallas det partikelmodellen. De begrepp som är viktiga vid dessa förklaringar är:

  • Densitet:- Atomerna i ett grundämne sitter olika nära varandra. De sitter olika tätt. Det heter att ämnen har olika täthet, det vill säga, olika densitet. I ett ämne som har hög densitet sitter atomerna nära varandra. Järn har hög densitet. Gaser har låg densitet. På bilden nedan är kuberna lika stora men de väger ändå olika mycket. De har alltså olika densitet.

  • Temperatur är ett mått på atomernas rörelse. Ju högre temperatur ett ämne har desto mer rör sig atomerna i det. När atomerna rör sig mer tar de större plats (kräver mer volym). Temperaturen avgör vilken fas eller aggregationsform ämnet har. Alla grundämnen (och de flesta kemiska föreningar) har tre olika faser/aggregationsformer som de kan befinna sig i: fast, flytande och gasform.

Om ämnen reagerar med varandra och bildar nya kemiska föreningar kallas det för en kemiskalisk förändring. När ett ämne byter fas är det exempel på en fysikalisk förändring. Det är samma ämne men i en annan form.

  • Fysikaliskt förändring: Du tappar ett äpple från ett fönster. Äpplet blir mos (ändrar form) men det är fortfarande ett äpple.
  • Kemikaliskt förändring: Du låter äpplet ligga kvar. De börjar reagera med luftens syre och brytas ner.

Exempel på en förklaring med partiklar:

Du sitter högst upp i en bastu. Det är väldigt varmt. Plötsligt kommer din onde lillebror in och häller vatten på bastuaggregatet. Nu blir det så varmt att du storknar och går ut. Varför känns det helt plötsligt varmare? Jo, i bastun finns ett visst antal luftmolekyler (Kväve, syre, m.m.) Dessa har stor rörelse eftersom det är hög temperatur i bastun. När de träffar din kropp övergår deras rörelseenergi till värme. Dock är det inte så många molekyler. När vatten hälls på aggregatet omvandlas vattnet till vattenånga. Nu finns det betydligt mer partiklar (vattenmolekyler) i bastun som krockar med din kropp och gör så att det känns varmare.

Fördjupning:

 

BLANDNINGAR

När ämnen reagerar med varandra bildas nya ämnen (A+B = C). Ämnen kan också blandas med varandra. Då bildas inga nya ämnen utan allt ursprungligt finns kvar. En blandning ska kunna delas upp i sina ursprungliga delar. Nedan beskrivs olika typer av blandningar:

Lösning– När ett fast ämne blandas i en vätska och löser upp sig. I en lösning kan koncentrationen skilja sig åt. Har du i mer av det fasta ämnet i vätskan blir den mer koncentrerad. Om du häller i mer vätska blir den utspädd. Om du inte kan lösa mer av det fasta ämnet i är den mättad. T.ex. om du har väldigt mycket socker i ditt morgonte kommer det samlas en gegga på botten av koppen. Lösningen är mättad.

En lösning utan gegga på botten kallas omättad (förutsatt att du blandat i ett ämne i vätskan). Det innebär att du kan lösa mer fast ämne i vätskan. Ju varmare vätskan är desto mer fast ämne kan du lösa.

Uppslamning – Ett fast ämne i en vätska. Det fasta ämnet består av lite större partiklar som flyter runt i vätskan. Om du låter denna blandning stå en stund kommer partiklar att lägga sig på botten i den behållare blandningen förvaras i. Exempel är juice med fruktkött i eller vattenfärger.

Emulsion– Vatten och olja är olika typer av vätskor. De löser sig inte med varandra utan lägger sig på varandra, i lager. Men om du skakar en sådan blandning så kommer att oljan att bilda små droppar som flyter runt i vattnet. Detta kallas emulsion. Väntar du ett tag kommer oljan åter att lägga sig på toppen. Exempel på emulsioner är mjölk (några procent fett) och salladsdressing med olja och vinäger.

Legering – Blandning av två eller fler sammansmälta metaller. Metaller smälts samman för att få fram bättre egenskaper. Legeringar är väldigt vanliga. Alla våra mynt är legeringar.

Aerosol – Små partiklar (fasta eller flytande) som är lösta i en gas. Exempel är rök, prutt, dimma och olika typer av föroreningar. Sprayfärg är ett annat exempel. Många mediciner som inhaleras ( som du andas in) är aerosoler.

Fördjupning:

 

SEPARERA BLANDNINGAR

Att separera blandningar innebär att de delas upp i sina ursprungliga delar. Här presenteras några vanliga separationsmetoder.

Filtrera – används för att skilja ett fast ämne från en vätska. Vanligt är att ett filterpapper används där de fasta partiklarna fastnar medan vätskan åker igenom. Ett exempel på filtrering är när du brygger kaffe och använder ett kaffefilter.

Sedimentera – Att låta fasta partiklar i en vätska sjunka till botten t.ex. i en uppslamning. Sedan häller du av vattnet. Att hälla av en vätska på detta sätt kallas för att dekantera.

Indunstning – Denna metod används för att separera ett fast ämne som är löst i en vätska. Vätskan tas inte till vara på. Vattnet dunstar bort och kvar blir ämnet som var löst i vattnet.

Destillera – Detta används för att skilja ett löst ämne från en vätska. Till exempel när du vill få bort salt från saltvatten och vill ta vara på vattnet (viktigt i länder med vattenbrist). Vattnet kokas så det förångas (1). Vattenångan stiger (2) samlas upp med hjälp av ett rör (3) till ett annat kärl (4). Saltet blir kvar i det ursprungliga kärlet.

Centrifugera– Olika stora (alternativ tunga molekyler) skiljs från varandra genom att rotera lösningen i en apparat, likt en karusell. Tunga och lätta partiklar påverkas olika mycket av snurrandet och därför skiljs de åt.

Fördjupning:

KEMISKA REAKTIONER

I en kemisk reaktion reagerar kemiska ämnen med varandra och bildar ett nytt kemisk ämne. A + B => C. Inga atomer försvinner eller tillkommer vid en reaktion utan atomerna byter bara plats med varandra så att nya kombinationer bildas. T.ex. kol reagerar med syre och bildar kolmonoxid. När reaktionen är klar finns bara kolmonoxid. Allt kol och syre är omvandlat.

Kemiska reaktioner sker hela tiden överallt. En del reaktioner går blixtsnabbt t.ex. explosioner medan andra tar väldigt lång tid på sig t.ex. när järn rostar.

Vad påverkar reaktionshastigheten?

  • Finfördelning – Ämnen som är uppdelade i småbitar reagerar snabbare med varandra. Reaktion sker där ämnena har kontakt med varandra. Om ett ämne smulas sönder till småbitar eller pulver så har det en mycket större area son kan komma i kontakt med det andra ämnet Har ämnena större kontaktyta så har de lättare att stöta på varandra och reagera.
  • Temperatur – Ju högre temperatur ett ämne har desto mer rör sig dess atomer. Ju snabbare de rör sig desto större chans att stöta ihop med något annat ämne och reagera med.
  • Koncentration – Om koncentrationen är hög kommer reaktionen gå snabbare. Det beror på att det finns fler atomer som kan stöta ihop med varandra och reagera.
  • En katalysator är ett kemiskt ämne som påskyndar en reaktion utan att själv förbrukas. Alla kemiska reaktioner har inte en katalysator och olika reaktioner (av de som kan påskyndas) har olika katalysatorer.

När ämnen reagerar med varandra frigörs nästan alltid värme (95%) av reaktionerna. Det innebär att de ämnen som reagerar innehåller mer energi än det som bildats. En av drivkrafterna till att ämnen spontan reagerar med varandra är att bilda energifattigare föreningar. Dessa reaktioner kallas exoterma .T.ex. när något brinner. Ved är energirikare än aska.

Motsatsen kallas endoterm reaktion. Då kommer det bildas energirikare ämnen än vad som fanns från början. Vid dessa reaktioner tas värme upp från omgivningen. Värmen lagras som kemisk energi.

Fördjupning:

 

KEMISKA FORMLER

Kemiska reaktioner beskrivs med kemiska tecken. Kemiska tecken är en förkortning av grundämnens namn. I det periodiska systemet finns alla grundämnen med deras kemiska tecken samlade. Med hjälp av siffror i hörnet på det kemiska tecknet visas vilket antal atomer i molekylen. Syre = O

  • 2 O betyder två syreatomer som är skilda från varandra. Tänk att du har en i varje hand.
  • O2 betyder två syreatomer som sitter ihop.
  • 2 O2 betyder två syremolekyler med två atomer i varje hand. Totalt 4 syreatomer.
  • H2O betyder en vattenmolekyl som består av två väteatomer och en syreatom.
  • 2 H2O betyder två vattenmolekyler

Med kemiska formler beskrivs vad som händer vid en kemisk reaktion. Det finns en del regler att hålla sig till. Här ett exempel när zink reagerar med syre.

Zn + O —-> ZnO

De ursprungliga ämnena står till vänster och det som bildas till höger. Använd plustecken och reaktionspil. Reaktionspilen visar vad som bildas. I de ursprungliga ämnena sätts antal atomer ut (om så behövs) med en siffra framför ämnet.

Det måste finnas lika många atomer på varje sida av reaktionspilen.

Vissa grundämnen (gaser) är ofta molekyler i sitt grundtillstånd. De sitter då ihop 2 och 2. T. ex. Syre (O2), Väte (H2), Klor (Cl2), Kväve (N2)

Hur döps kemiska föreningar?

Ämnen som innehåller syre slutar på ”oxid” t. ex. koloxid, CO och ämnen som innehåller svavel slutar på ”sulfid”. t. ex. Järnsulfid, FeS

Många andra ämnen får ändelsen –id. T. ex. klor blir klorid

Ifall det är 1 stycken av en atom sätts ibland ett ”mono” framför.

Ifall det är 2 stycken av en atomsort sätts ett ”di” framför. CaCl2 heter Kalciumdiklorid om det är tre stycken av en atomsort sätts ett ”tri” framför.

Ett lite svårare exempel:

H2+ O2—-> H2O

Både väte och syre hänger ihop två och två i sin grundform. Räknar du atomerna på de olika sidorna ser du att det är olika antal syre. Nu får du tänka lite.

H2 + O2—-> 2 H2O

Sätter jag en tvåa framför vattenmolekylen får jag två stycken vattenmolekyler. Totalt 4 väte och 2 syre på högersidan. Det stämmer fortfarande inte. Nu får du tänka lite till.

2 H+ O2—-> 2 H2O

Nu stämmer det 4 väte och 2 syre på båda sidor. Föreningen kallas diväteoxid eller vatten. Välj själv.

Fördjupning:

Del1Del2Del3Del4Del5Del6Del7Del8Del9

Skriv ut Träna begrepp Deltest 1 Deltest 2 Stortest