Naturkunskap B
sidorna 6-17
HT 2010
Materiens byggnad och egenskaper – Sammanfattning del I
sidorna 6 - 17
• Allt som finns omkring oss och som väger något, alltså har en massa, kallas materia.
• Människan har redan från starten varit beroende av naturen.
• Redan på stenåldern har människan börjat använda metaller, som med tiden blev till legeringar.
• På tidigt stadium lärde man sig att effektivisera matproduktionen, konservera maten för att den ska hålla längre, vilket ledde till överlevnad.
• Medan en del jobbade, hade andra tid att tänka – filosofin födes.
• Skillnaden mellan dagens forskare och dåtidens filosofer ligger i experimentutförandet.
• Grekland naturfilosofer kartade allt i sin omgivning och urämnens betydelse kom fram.
• Redan på den tiden insåg människan att kretslopp var ett faktum.
Några av dåtidens filosofer:
1.
Thales – den västerlenska filosofernas fader hade en stark tro på urämnens teorin. Han hade bott vid havet. Han insåg att vattnet hade olika skepnader, dimmor bildas övanför vattenytan, människan kan omöjligen leva utan vatten och likaså växter och djur. Han blev övertyggad om att vattnet var grunden till allt – alltingets grund.
2.
Anaximenes – Thales efterföljare trodde dock på teorin om luftens grund till alltinget. Han trodde att luften kunde bytta skeppnad, förtätas och bli först till vatten, sedan till jord och till slut till sten. Elden uppstod, enligt hans teori, när luften tunnades ut.
3.
Empedokles – tro på teorin om tingets rötter, vatten, luft, jord och eld.
4.
Aristoteles – de fyra elementens teori. Varje element hade två egna olika egenskaper, enligt honom. Genom att blanda element med varandra kunde man utan problem skapa nya. Alkemitanken födes i samma stund. Aristoteles var en kraftfull motståndare till atomläran.
5.
Leukippos – atomlärans fader. Han menade att all materia kan sönderdelas i mindre och mindre bitar tills det blir odelbar. Odelbar betyder ATOM; och därmed namnet på den minsta partikel som vi idag vet innehåller ännu mindre delar.
6.
Demokritos – elev till Leukippos, fortsatte att utveckla atomläran.
Alkemi är därmed grunden till dagens kemi. Tankar kring ämnernas uppbyggnad och beteende, deras förmågor och magiska egenskaper blev från 1700 talets kemi, som inte var annat än en salig blandning av magi och vetenskap. Letandet efter vises sten som skulle kunna göra guld blev förgeves. Genom tusentals experiment, i jakten på de perfekta proportionerna som skulle omvadla andra ämnen till guld, upptäktes dock andra ämnen. Experiment och analys av experiment gick hand i hand och den moderna kemin födes.
Grundämnen, atom och molekyl
• Luft består av olika delar: 21% syrgas och 78% kvävgas
• Man insåg att teorin om De fyra elementen, inte längre var tillräklig.
• Eftersom luften var en blandning av två olika ämnen, kunde man inte se den som grundelement.
• Grundlementen var inget annat än byggstenar till all materia.
• Därmed namnet: grundämne.
• Lavoisier, Dalton och andra samtida kemister kunde lätt visa att olika ämnen reagerade med varandra och nya bildades.
• Massan hos det man startade med var annarlunda än massan man fick efter det kemiska experimentet.
Daltons Experiment
Låt kol reagera med syre i tillräckligt mängd. Det bildas koldioxid. Han vägde reaktanternas massa (de två ämnen som han startade med) och produktens massa (det han fick fram). Oavsett hur många experiment han utförde fick han samma resultat: gasen innehöll alltid dubbelt så många syreatomer än kolatomer. Därmed räknade han ut att den minsta enheten i gasen innehöll 1 kolatom + 2 syreatomer. Detta kallade han för molekyl.
Daltons kemiska språk var dock komplicerat. Hans sätt att rita upp grundämnen blev för jobbit (se sida 10). Svensken
Berzelius (1779 – 1848) föreslog att varje grundämne skall betecknas med första bokstaven i namnet. Hade man grundämnen som började med samma boksatv kunde man använda sig av nästkommande bokstav också. 50 av dagens 100 kända grundämnen fick sitt namn då. Alla dessa 50 var upptäkta på den tiden.
Berzelius upptäckte 21 av dessa 50 grundämnen.
Atomen är inte odelbar!
1.
Antoine Henri Becquerel, född 1852, var en fransk fysiker som fick
Nobelpriset i fysik år 1903. Han var en av upptäckarna av radioaktiviteten av en slump. Genom att lägga uransalt på fotografisk plåt och utan att använda sig av belysning, såg han att plåten svärtades. Han kom fram till att grundämnet uran gav ifrån strålning, som senare kallades för radioaktiv strålning. Att radioaktivt sönderfall blev ett faktum bevisade att mindre delar finns i en atom, alltså var den inte odelbar.
2.
Sir Thomson, fick
Nobelpris i fysik 1906. Han upptäkte den negativa laddningen elektronen, e-, genom att låta ström passera igenom vakuum. Han är dessutom den som upptäkte massspektrometern (som Abby i NCIS använder sig av ibland). Efter upptäkten av elektronerna presenterade Thomson en atommodell. Modellen liknade en vattenmellon. Fruktköttet representerade den positiva laddningen och kärnorna representerade elektronerna.
3.
Rutherford, Thomsons assistent, utvecklade modellen mha den nyupptäkta radioaktiviteten. Han visade att atomen har en
kärna och denna kärna är
positiv laddad.
Alfapartiklar, som är positiva, bombarderade en guldfolie. Bakom denna folie satte han en skärm där partiklar man inte kunde lämnade spår i form av ljus när de träffade skärmen. Rutherford hade ingen aning om att det var atomkärnor, bara att det var positivt laddade partiklar. Över en miljon små ljusblixtar, noterade via mikroskop, räknades för hand av studenterna nere i en kolsvart källare. De flesta atomkärnorna passerade rakt igenom, men några studsade tillbaka. Detta var något helt oväntat. Det var som att skjuta med en pistolkula mot ett papper, och finna att kulan några få gånger studsade från papperet. Rutherford drog då slutsatsen att det måste finnas en positiv kärna i mitten av guldatomerna. Bara de kärnor i Rutherfords stråle som kom rakt mot guldatomkärnan studsade tillbaka. Atomkärnan upptäktes! Och kärnan innehöll positiv laddade partiklar!
För att få en bild av experimentet kan du tänka dig följande:
Om en guldatomkärna skulle förtoras till storleken av en knappnålshuvud, skulle elektronerna röra sig på ca 10 m avstånd från kärnan. Det mesta är trots allt tomrum.
4.
Dansken, Niels Bohr, förbättrade ytterliggare
atommodellen. Han utgick ifrån Rutherfords bevis och ihop med Einsteins fysikaliska upptäkter, föreslog han att elektronerna kretsar kring kärnan i bestämda energibanor. Elektronerna som befinner sig längst ifrån kärnan har mest energi.
Atomen består alltså av: kärna och elektronskal
• Protoner, som är positiv laddade – ingår i kärnan
• Neutroner, som inte ahr någon laddning – ingår i kärnan
• Elektroner, som är negativ laddade – kretsar kring kärnan i bestämda energibanor, skal.
På sidan 14 i boken har ni en tabell där symbol, massa i gram, massa i u och laddningen för var och en av dessa elementarpartiklar anges!
• Det finns totalt
7 stycken skal i en atom:
K, L,M,N,O,P och Q
• Varje skal är kapabel att ta emot enbart ett bestämt antal elektroner.
• K finns närmast kärnan och rymmer max ta emot 2 e-.
• L skalet rymmer max 8 e-.
• M skalet rymmer 18 e-, N skalet 32 e- osv.
• Elektronerna fördelar sig på olika skal för att atomen ska uppnå den lägsta möjliga energi. Elektronerna i yttersta skalet kallas valenselektroner.
• Två atomer kan väga olika mycket – de innehåller samma antal protoner men olika antal neutroner och kallas
isotoper.
Ex: Väteatomen har tre isotoper:
Vanligt väte: 1 proton och en elektron
Tungt väte,
Deuterieum: 1 proton, en neutron och en elektron.
Extra tungt väte,
Tritium: 1 proton, 2 neutroner och en elektron.
• Atomens masstal anges därför med antal protoner och neutroner i kärnan.
• Atomens atomnummer berättar om antalet protoner i kärnan.
• I den periodiska systemet representeras grundämnena mha symboler där både masstal och atomnummer anges.
Periodiska systemet
Periodiska systemet innehåller
grundämnen.
Dessa grundämnen kan vara:
• metaller
• icke – metaller
• halvmetaller
Ett grundämen innehåller endast samma slags atomer. En guldklimp innehåller inuti enbart guldatomer, sak samma hur stor eller liten den är.
När två eller flera grundämen reagerar med varandra bildas nya ämnen, med nya egenskaper, som kallas för kemiska föreningar.
Periodiska systemet innehåller:
• grupper ↓
• perioder →
En grupp innehåller grundämen som har samma antale elektroner i yttersta skalet.
Perioden talar om hur många skal elektronerna i respektive atom är fördelade på.
ARBETSBLAD 1
Testa dina kunskaper
G-nivå liknande övningar
1. Vilka var de fyra elementen enligt bl a Aristoteles?
2. På vilket sätt skillde sig Demokritos syn på materia från Aristoteles?
3. Vad kan du om de berömda svenskarna: Sceele och Berselius?
4. När upptäcktes elektronen?
5. Beskriv Niels Bohr modellsatom.
6. Vad kallas naturens minst byggstenar?
7. Vad betyder själva ordet?
8. Vad menas med ett grundämne?
9. Vad menas med en kemisk förening?
10. Vad menas med en isotop?
11. Skriv kemiska tecknen, atommassa och masstalet för: zink, järn, natrium, syre, kol, kväve, klor, kvicksilver.
12. Vilket är grundämnet: 5X
13. Vad menas när man skriver: 3Zn; Zn2
14. Vad är skillnaden mellan en metall och en icke metall?
15. Vad menas med valenelektroner?
16. Rita upp strukturen för förljande atomer: K, N, S och F
17. Vad säger gruppen om de ämnen som ingår däri?
18. Vad säger periodens nummer?
19. Vilken laddning har en atom?Hur kom du fram till det?
20. Ge 3 exempel på grundämne och 3 exempel på kemiska föreningar.
21. Vilka grundämnen ingår i SO2?Vad heter föreningen?
22. Beskriv vätets isotoper och skriv upp deras namn.
23. Vilka partiklar ingår i atomkärnan?
24. Vilken laddning har: protonen, neutronen och elektronen?