Historia
Periodiska systemet
Fem män
Demokritos
Demokritos
Dalton
Joseph John Thomson
Ernest Rutherford
James Chadwick
Joseph John Thomson
1856-1940
400-t f.kr.
Odelbar
Upptäckte elektroner 1897
Nobelpriset 1906
Dalton
•
•
1700-t
Massiva kulor
Ernest Rutherford
James Chadwick
1871-1937
Atomen har en positivt laddad kärna
Elektronerna bildar ett hölje
1891-1974
Upptäckte neutronen 1932
Fick Nobelpriset i fysik 1935
Delaktig i arbetet med att
konstruera atombomben
1
Niels Bohr
Atomens byggnad
1885-1962
Dansk fysiker
Nobelpriset 1922 för sin modell av atomen (Bohratomen)
Var med och utvecklade atombomben under andra
världskriget
Protoner laddning +1
Neutroner 0
Elektroner -1
Var finns vad?
Atomnummer
Atomkärnan
Protoner (+1)
Neutroner (0)
Elektroner (-1)
Varje ämne har ett speciellt antal protoner (atomnumret)
Antalet neutroner kan variera
Elektronerna ska vara lika många som protonerna i en atom.
Neutral => Påverkar inte laddningen
Atom-
Höljet
Tre olika saker (elementarpartiklar)
kärna
Isotoper
Vätets isotoper
Antalet neutroner kan variera
Den vanligaste isotopen står i periodiska systemet.
Vissa isotoper är radioaktiva exempelvis
14
6
C
2
De olika skalen
Valenselektroner
K, L, M o.s.v.
Max 2 elektroner i det innersta
skalet
Sedan max 8, 18, 32 o.s.v.
Innersta skalet (k skalet) har som mest 2 elektroner
De andra skalen kan ha som mest 8 elektroner om de är det yttersta skalet
Elektronerna i yttersta skalet kallas för valenselektroner
Förutom k skalet strävar alla atomer att ha 8 elektroner i yttersta skalet
(Formeln är 2n2)
K
L
M
Att rita en atom
enligt Bohrs atommodell
atomnummer
8
O
12
masstal
Tänk på föregående sida!
Grupp
Period
3
Ädelgasstruktur
Ädelgasstruktur är när yttersta skalet är fullt, dvs. 8 elektroner (förutom k skalets 2)
Detta har grupp nr 18 i periodiska systemet (dvs. helium, neon, argon osv.)
Alla andra grundämnen eftersträvar ädelgasstruktur, vilket de får genom att ge eller ta
elektroner.
Detta medför att alla ämnen i grupp 1 vill ge en elektron och alla ämnen i grupp i grupp
17 vill ta en elektron.
Detta medför att de helst vill vara i jonform
Joner, vad är det?
Joner är atomer med för många eller för få elektroner
Be
F-
2+
Positiva joner
Hur bildas joner?
En negativ jon bildas när en atom tar upp en eller flera elektroner
Ex. Fluor tar upp en
elektron för att uppnå
ädelgasstruktur
Positiva joner bildas när en atom ger bort en eller flera elektroner
Litium ger bort sin enda
elektron i L-skalet
9+
3+
Vad får de för laddning?
Vätejonen
8+
Oxidjon O2-
4+
+
Berylliumjon Be2+
4
Lösningar som innehåller
joner leder ström
Joner bygger kristaller
Cl-
Na+
Jonbindning
Kovalent bindning
Bindning mellan en positiv och en negativ jon, dvs. mellan en metall och en icke metall.
Dessa föreningar kallas salter
Bildar kristaller
Löses upp i vattenlösningar och i smälta
Metallbindning
I kovalenta bindningar delar två atomer på ett eller flera elektronpar och på så vis får 8
valenselektroner
Elektrokemi
I en metall släpper metallatomerna ifrån sig sina valenselektroner till ett gemensamt
"elektronhav", som håller ihop alla de positiva joner som bildas. Detta kallas
metallbindning.
5
Oxidation och reduktion
Oxidation och reduktion
Oxidation och reduktion
CU2+
CU
O
+
-
+
-
O2-
Kopparatomen oxideras – den lämnar ifrån sig elektroner och blir en positiv jon
Syreatomen reduceras – den tar upp elektroner och blir en negativ jon
Andra redox
Cellandningen
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Vad oxiderar och vad reduceras?
Glukosen oxiderar
När metaller utsätts för syre oxiderar de
Järn blir rost och faller sönder
Koppar får en grön yta
Oxidation och reduktion
Oxidation: ämnet avger elektroner
Reduktion: ämnet upptar elektroner
En oxidation och en reduktion sker alltid
samtidigt. Detta kallas för redox.
Metaller och oxidationElektrokemiska spänningsserien
Metaller efterstävar precis som andra ämnen att uppnå ädelgasstruktur.
Alla metaller eftersträvar att släppa ifrån sig elektroner och bli positiva joner
Ädla metaller har svårare att släppa ifrån sig elektroner
Om joner ifrån en ädel metall kommer i kontakt med en oädlare metall kommer den ädla
metallen reduceras till atomer och den oädlaste bli joner.
Syret reduceras
6
Offeranod
Galvanisk cell
Oädel metall som fästs på metallytor för att skydda från
korrosion.
En bit zink har här fästs på ett fartygsskrov för att förhindra
korrosion.
Sänker man ned två olika metaller i en jonlösning får
man en elektrisk spänning.
Spänningens storlek beror på metallernas ädelhet
Elektronerna rör sig från den oädla metallen genom ex.
en glödlampa till den ädla metallen
Den oädla metallen kommer att lösa upp sig och då
slutar det galvaniska elementet att fungera.
e-
e-
Batteri
eH2
ee-
I ett batteri finns det kemisk energi lagrad i
form av metallen i höljet.
e-
När batteriet används så övergår den
kemiska energin i höljet till elektrisk energi
som kan användas för att exempelvis driva
en lampa.
ee-
Zn
e-
Zn2+
H+
Cu
H+
Batteri
Batteri
Batterier är en form av galvaniska celler
När batteriet används oxiderar zinkhöljet till zinkjoner
Vad händer med zinkhöljet?
Zn → Zn + 2e
2+
Mangandioxiden reduceras till mangan
Mn + 4e → Mn
4+
−
−
Zinken oxideras till joner och avger elektroner
(minuspol på batteriet)
Manganjonerna i manganoxiden reduceras till mangan
7
Elektrolys
Elektrolys
I en galvanisk cell sker reaktionen spontant (av sig själv) eftersom ämnena vill uppnå
ädelgasstruktur
Vill man att reaktionen skall gå åt andra hållet måste man tillföra ström. Detta kallas
för elektrolys.
Positiva joner förflyttar
sig till den negativa
elektroden (katod) och
reduceras till
grundämnet
Negativa joner förflyttar sig till den
positiva elektroden (Anod) och
oxideras till grundämnet
Elektrolys
Användningsområden
• Ytbehandling av metallföremål
Förzinkning
Förgyllning
Galvanisering
• Framställning av ämnen som t.ex.
Aluminium
Koppar
Klor
Vätgas
Ammoniak
Repetition
Lite begrepp
Atomen är uppbyggd av:
Protoner
Neutroner
Elektroner
Skalen K, L, M o.s.v.
Max 2 elektroner i det innersta
Sedan max 8, 18, 32 o.s.v.
En atom kan som mest ha 8 valenselektroner.
K
L
Atomnummer = antalet protoner = antalet elektroner
Masstal = antalet protoner + neutroner
Isotop = samma antal protoner men olika antal neutroner i atomkärnan
M
8
Grupp
Bindningar
Period
Jonbindningar
Oftast mellan en metall
och en icke metall
Den starka atomen tar en eller flera
elektroner ifrån den svagare atomen
Föreningar kallas salter och som bildar
kristaller. Salter löser upp sig i
vattenlösningar och i smälta
Kovalenta bindningar
Mellan två ickemetaller
Finns mellan liknande
atomer ex. syre och
svavel, klor och klor mm.
Två atomer delar en eller flera elektroner
Metallbindningar
Mellan metaller
Metall hålls ihop av ett moln av
gemensamma valenselektroner.
Elektronerna rör sig lätt genom hela metallen
och det är det som är anledningen till att
metaller leder elektrisk ström bra.
Oxidation och reduktion
CU2+
CU
O
+
-
+
-
O2-
Kopparatomen oxideras – den lämnar ifrån sig elektroner och blir en positiv jon
Syreatomen reduceras – den tar upp elektroner och blir en negativ jon
Cu
→ Cu + 2e
O + 2e → O
Cu + O → (Cu + O
2+
−
−
2−
2+
2−
oxidation
reduktion
) → CuO redox
Elektrokemi
Galvanisk cell
Elektrolys
Kemisk energi övergår till elektrisk energi
Elektrisk energi övergår till kemisk energi
Sker spontant
Behöver elektrisk energi
Atom går till jon i ädelgasstruktur
Jon i ädelgasstruktur går till atom
Användning:
Batteri
Användning:
Framställning av oädla metaller ex.
aluminium ur malm
Förzinka järnytor så de inte oxiderar, ex
galvaniserad spik. Kromytor på bil m.m.
9