Undervisnings forløb i Det periodiske system

Atomets historie Et atom er den mindste kendte kemiske bestanddel af et grundstof. Ordet atom stammer fra det græske ord atomos der betyder udelelig: Grækerne forestillede sig atomet som en absolut "mindste" enhed som materien kan opdeles i. Atomer består af en kerne og række elektroner omkring. Kernen er uhyre lille, er kun ca. en hunderedetusindedel af atomet, Men rummer næsten al Vægten. Kernen består af to slags partikler, positivt ladede protoner og neutrale neutroner, og sammensætningen af disse bestemmer hvilket grundstof atomet er. Selvom atomet består af mindre dele, var den græske antagelse korrekt for så vidt, at et atom er den mindste mængde af et grundstof. En kemisk sammensætning af atomer kaldes en kemisk forbindelse. Eksempler på kemiske forbindelser er molekyler, som vand og salte.

Atomets historie Filosoffen Demokrit (460-370 f.Kr) menes at være den første, som i 440 f.Kr. fremsatte en teori om at verden består af en masse små dele. Han kaldte dem atomos. Han postulerede, at atomerne udførte mekaniske bevægelser, at de hang sammen vha. kroge, og at de havde forskellige størrelser og former. Denne teori mødte stor modstand. Folk kunne ikke acceptere, at alt bestod af atomer, også immaterielle begreber, som f.eks. sjæl og mod, og de kunne ikke acceptere den determinisme, som lå i teorien. Omkring samme tid kom Aristoteles med sin berømte teori om, at verden bestod af de fire elementer jord, vand, luft og ild.

Atomets historie Denne teori var meget nemmere at forstå og var mere forenelig med datidens religion. Sådan stod det på i mange hundrede år. Aristoteles' teori blev efterhånden integreret i religionen, og man blev betragtet som kætter, hvis man ikke troede på Aristoteles. Man skal helt frem til 1500-tallet for at finde eksempler på folk, som trodsede Aristoteles og kirken. I 1600-tallet blev atomteorien fremstillet på sådan en måde, at den var mere forenelig med religionen. Pierre Gassendi sagde, at atomerne var skabt af Gud, så man var ikke nødvendigvis kætter ved at tro på Demokrits atomteori. I 1803 gjorde John Dalton en opsigtsvækkende opdagelse. Han havde studeret atomteorien, og det lykkedes ham vha. forskellige eksperimenter at finde et system i atomerne. Han regnede ud, hvor mange slags af hvilke atomer, der skulle til for at danne bestemte molekyler. I 1913 opstillede Niels Bohr en model for brintatomet, som er det simpleste af alle atomer. Bohrs atommodel repræsenterer et mellemstadium mellem en klassisk elektrodynamisk og en moderne kvantemekanisk beskrivelse af brintatomet.

Atomets opbygning Atomet består af 3 dele Protoner Elektroner Neutroner Delene befinder sig forskellige steder i atomet. Protoner og neutroner er i kernen i midten Elektroner svæver uden om i en ”sky” Man kan ikke forudsige hvor elektronerne er, blot afstanden til kernen.

Atomets opbygning Protonerne er positivt ladet Elektronerne er negativt ladet De tiltrækker hinanden, og derfor bliver elektronerne ved kernen Neutronerne er neutrale. Der findes ca: 100 forskellige atomer. Forskellen er hvor mange protoner, elektroner de har. Det mindste atom er Hydrogen (H), som har 1 proton, 1 elektron og ingen Neutroner Lidt større er Oxygen (O) som har 8 protoner, 8 elektroner og 8 Neutroner. Der er altid lige mange protoner og elektroner i et atom. Men antallet af Neutroner kan variere.

Elektroner i yderste skal Opgave Kemisk symbol Navn Antal protoner Elektroner i yderste skal H Fe Cl Na Mg Ne O Hg Ca

Ladninger Atomet består af Protoner, elektroner og Neutroner. Dem kalder vi med et fælles ord for Elementarpartikler. Elektroner og protoner er ladet, enten positivt eller negativt. Denne ladning kaldes for elektronvolt. Betegnes (eV) Elementar partikel Ladning Proton +1 eV Neutron 0 eV Elektron -1 eV

Masse (vægt) De to dele i kerne kaldes for kernepartikler. Eller med et finere ord, for Nukleoner. Disse udgør atomets masse, fordi elektronerne er så små i forhold til de to andre, at den er uden betydning. Der er ikke stor forskel på vægten af de to. Derfor sætter vi vægten til 1. Vægten af atomet er, der samlede antal protoner og elektroner. Elektronerne har ingen betydning for vægten, men stor betydning for de kemiske egenskaber. Det er elektronerne, som er afgørende, for hvordan atomet reagerer med andre atomer. Elementar partikel Ladning Masse (vægt) Proton +1 eV 1,0073u Neutron 0 eV 1,0087u Elektron -1 eV 0,00055u

Mange ens atomer sat sammen kaldes et grundstof. Fx jern består af mange ens jern atomer. Atomerne har altid lige mange elektroner og protoner. Men der kan godt være flere eller færre neutroner end protoner. Alt efter hvor mange protoner et atom har. Har den fået dens navn og placering i det periodiske system. Dem med få er placeret øverst og dem med mange er placeret nederst.

Det periodiske System

Tallene i kasserne Atom nr: fortæller hvor mange protoner der er, samtidig også antallet af elektroner. De fede bogstaver, er det kemiske symbol. Ofte en forkortelse af det kemiske navn. Komma-tallet er atomets masse De små tal er elektronerne, her opsat i skaller. Lægger man tallene samme giver det, det samme som atom.nr’et Antallet af neutroner findes ved at afrunde komma-tallet og trække atom nr’et fra. Opstilling kan varierer, alt efter hvilken udgave man har af det periodiske system

Placering i systemet De lodrette kolonner kaldes hovedgrupper og undergrupper. De vandrette rækker kaldes perioder. Alle grundstoffer i samme række eller i samme kolonne har fælles egenskaber. De i samme kolonne har det samme antal elektroner i yderste skal. de i samme række, har det samme antal skaller. Skaller, er de baner hvor elektronerne bevæger sig omkring atomet. Det er begrænset hvor mange elektroner der kan være i hver bane. Derfor må de ligge i flere lag, som vi kalder for skaller. I den inderste ”skal” kan der være 2 elektroner, i den næste 8. Jo længere væk fra atomkernen de kommer, jo flere elektroner kan der være i hver ”skal”. En ”skal” behøver ikke være fyldt, før man begynder på den næste. Atomer som har en elektron i yderste ”skal”, har de samme kemiske egenskaber, og reagerer på samme måde, med andre atomer. Derfor er de placeret i samme hovedgruppe.

Beregnings formel Til at beregne hvor mange elektroner, der kan være i hver ”skal”, bruges denne formel. 2*n2 n står skallens nr. Vi beregner lige hvor mange elektroner, der kan være i ”skal” nr 3. 2*32= 2*9=18elektroner

Elektroner i yderste skal Hovedgrupperne Atomer i samme hovedgruppe har det samme antal elektroner i den yderste ”skal” Forskellen er så, hvor mange skaller hvert atom har. Atomer fra undergrupperne kan ikke sættes ind i denne regel. Hovedgruppe Elektroner i yderste skal Hovedgruppe 1 1 elektron i yderste skal Hovedgruppe 2 2 elektron i yderste skal Hovedgruppe 3 3 elektron i yderste skal Hovedgruppe 4 4 elektron i yderste skal Hovedgruppe 5 5 elektron i yderste skal Hovedgruppe 6 6 elektron i yderste skal Hovedgruppe 7 7 elektron i yderste skal Hovedgruppe 8 8 elektron i yderste skal

Ædelgasreglen Alle atomer vil gerne opnå en hvile tilstand. Det er når atomet, har 8 elektroner i yderste skal. For at opnå denne tilstand, skal atomerne afgive eller optage elektroner. Hvis atomet har mindre end 4 elektroner, er det lettest at afgive elektroner Mere end 4, så optager man resten op til de 8. Kun atomer fra hovedgrupperne, kan gøre dette. Undergrupperne tilnærmer sig denne regel. Atomer fra hovedgruppe 1 -3 afgiver elektroner. Atomer fra 5-7 optager elektroner. For at optage eller aflevere elektroner, skal der være, andre atomer til at modtage eller aflevere elektronerne. Hovedgruppe 8. er i hvile tilstand, og vil derfor ikke samarbejde med andre atomer. Dette samarbejde kaldes Ædelgasreglen – Oktetregel – idealgasloven Når atomet har afleveret eller optaget elektroner, er det blevet til en Ion.

Ioner Et atom har altid ligemange elektroner og protoner Men en Ion, er et atom som, enten mangler eller har flere elektroner, end protoner Atomer fra de første hovedgrupper (1-3) afleverer elektroner, De danner Ioner som mangler elektroner Modsat er det med atomner fra hovedgruppe 5-7 De optager elektroner, og har derfor flere elektroner, end protoner når de bliver til Ioner

Ioner fortsat Denne aflevering og optagelse, sker for at leve op til Ædelgasreglen, Oktetreglen, eller idealgasloven som det også kaldes Atomer, som er blevet til Ioner, har ikke lige mange elektroner og protoner Derfor ikke ligemange +’er og –’er De er blevet ladet

Ioner Fortsat Atomer som har afleveret elektroner, er blevet positive, fordi de har afgivet noget negativt. De danner positive Ioner som markeres med + Ion+ eks: Mg++ Hvis der er afleveret flere elektroner, markeres det med flere ++ Atomer som har optaget elektroner, er blevet negative, og det markeres således Ion- eks: Cl-

NaCl (køkkensalt) Eks på Iondannelsen Saltet består at 2 grundstoffer, nemlig Natrium og Chlor Natrium hører til metallerne, er derfor placeret i venstre side af D.P.S Chlor er en gas og placeret i højre side Natriums placering viser at det danner en positiv Ion Chlor’s placering,fortæller at det bliver til en negativ Ion. Natrium har elektron i sin yderste skal, ved at den afgiver denne Får den en skal og en elektron mindre, I den skal som nu er yderst, har den 8 elektroner Na  Na+ og e- (elektron) Når elektronen forsvinder fra atomet, bliver det til denne Ion Elektronen kan ikke afgives, før der er noget som kan modtage elektronen. Derfor kan chlor optage det Cl og e-  Cl- Cl havde inden 7 elektroner i den yderste skal, nu hvor den har fået en mere, har den også 8. i den yderste skal, og den er glad D.P.S

Typer af Ioner Der findes to typer af Ioner De simple De sammensatte Disse deles op i to kategorier De som danner positive Ioner De som danner Negative Ioner De simple har vi allerede talt om, de består nemlig af et atom. H+ , Cl- , Mg2+ , og alle de andre vi har set på De sammensatte er som navnet siger, sat sammen af flere atomer. SO42- Sulfat-Ion NO3- Nitrat –Ion NH4+ Ammonium -Ion Disse 3 er en rigtig god ide, at lære udenad, da de kommer tit igennem undervisningnen og vores forsøg. D.P.S

Salte Negative og positive Ioner, går sammen og danner salte Når salte er på fast form, danner de små krystaller, som vi kender fx, fra køkkensalt. Vi siger at de sidder sammen i et krystalgitter Et andet navn er Iongitter D.P.S

Krystalgitter D.P.S

krystalgitter Dette kan lade sig gøre fordi, der mellem ionerne, er stærke elektriske kræfter. At plus tiltrækkes af minus og om vendt Således er hvert Na+ omgivet af 6 Cl- og modsat D.P.S

Nedbrydning af Iongitter Vi arbejder med to måder til hvordan man kan nedbryde gitteret. 1 blande det i vand 2 smelte det Når gitteret er nedbrudt , flyder Ionerne frit rundt mellem hinanden. Derfor kan det lede en elektrisk strøm, da ionerne tiltrækkes af elektriske poler Den temp. Hvorved et salt smelter, er meget forskelligt. D.P.S

Forskellige salte NaCl køkkensalt CaSO4 calcium sulfat CuSO4 kobbersulfat CaCO3 calcium carbonat Alle er bygget op med et Iongitter. Men fordi atomerne er forskellige bliver gitternes form også forskellig D.P.S

Krystalvand Mellem nogle Ioner i gitteret, er der så meget plads, er der ligger vandmolekyler inde i saltet. CuSO4 kobbersulfat I CuSO4 er der 5 H2O for hvert CuSO4 Ved opvarmning fordamper vandet Saltet skifter farve fra blåt til gråt/hvidt D.P.S

Navngivning af Ioner Foregår altid ud fra det atom, som den stammer fra Der kommer bare en endelse på De positive ioner får bare endelsen –ION på Al3+ aluminium-ion De negative skifter mere ud Først får de endelsen –ID på navnet F- flour-id-ion I enkelte tilfælde trækkes navnet sammen, som fx chlor Oxygenid-ion  Oxid-ion Saltene navngives altid med den positive ion først Na+Cl- NH4+Cl- D.P.S

Salte kan smelte is & sne Når knus is blandes med salt, vil saltet gå i forbindelse med isen. Det sker hurtigere, hvis isen overflade er stor, som den bliver når isen er knust Når det sker smelter isen, og vi får saltvand Saltvand har et lavere smeltepunkt end vand, og derfor er det flydende ved lavere temp. Temp. Falder fordi omdannelsen fra fast is til flydende vand kræver energi Energien får den fra selve blandingen Vi kunne også have tilført energien i form af varme når noget optager energi, resulterer det i et temperatur fald D.P.S