1. No category

TEORETISKE MÅL FOR EMNET:
•
Yderligere kendskab til grundstoffer og ioner
•
Kendskab til ionbinding, atombinding/kovalent binding og metalbinding
•
Vide hvad elektronegativitet er et mål for, og hvilken betydning denne har for, hvilken type
af binding der er tale om.
•
Kende forskel på elektropositive og elektronegative stoffer ud fra periodisk system med
oversigt over elektronegativitet, samt forklare hvad dette betyder.
•
Kendskab til spændingsrækken samt kunne forklare, hvilken betydning denne har i forskellige sammenhænge
•
Fortrolighed med brug af det periodiske system og fremstilling af elektronprikformler
•
Kunne forklare, hvad det vil sige, at et stof er hhv. polært og upolært, samt forklare hvad
dette betyder for stoffernes opløselighed og overfladespænding
•
Kendskab til, hvad en emulsion er samt til emulgatorens virkemåde, bl.a. i forhold til opløselighed og overfladespænding
•
Viden om syrer, baser og salte og disses egenskaber og opbygning
PRAKTISKE MÅL FOR EMNET:
•
I et givet stof at kunne påvise, hvilken bindingstype, der er tale om
•
Udføre forsøg med elektronegative stoffer
•
Udføre forsøg med elektropositive stoffer, herunder spændingsrækken
•
Udføre forsøg, der viser, hvordan polære og upolære stoffer hhv. kan og ikke kan indgå i
en opløsning
•
Udføre forsøg, der viser egenskaber for hhv. polære og upolære stoffer
•
Udføre forsøg, der viser noget om syrers og basers egenskaber
Du skal vælge nogle få forsøg ud, der så vidt muligt, dækker alle de praktiske mål
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Indholdsfortegnelse
ELEKTRONEGATIVITET (EN) _____________________________________________________________________ 1
IONBINDING _________________________________________________________________________________ 2
KOVALENT BINDING/ATOMBINDING____________________________________________________________ 4
METALBINDING _______________________________________________________________________________ 5
SPÆNDINGSRÆKKEN __________________________________________________________________________ 5
SYRER OG BASER _____________________________________________________________________________ 7
SALTE ________________________________________________________________________________________ 8
POLÆRE OG UPOLÆRE STOFFER ________________________________________________________________ 9
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Elektronegativitet (EN)
Elektronegativitet er et mål for, hvor godt et givet grundstof er til at optage elektroner. Elektronegativiteten angives ved et tal mellem 0 og 4.
Jo højere tal, jo bedre er stoffet til at optage elektroner. Jo lavere tal, jo bedre er stoffet til at afgive
elektroner.
Elektropositive stoffer:
Elektronegative stoffer:
EN mellem 0 og 2
EN mellem 2 og 4
Man kan desuden se, hvilken type binding, det er sandsynligt, at to stoffer indgår, ved at se på forskellen mellem EN-tallene.
Find i skemaet det grundstof, der har den højeste EN og det stof, der har den laveste EN
Forklar, hvordan disse to stoffer er placeret i det periodiske system og giv dit bud på, hvad dette
betyder:
side 1
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Hvilke af de nedenstående stoffer er ionbindinger, og hvilke er kovalente bindinger:
Ionbinding
Når grundstoffer indgår i kemiske forbindelser med hinanden, er det for at opnå samme antal elektroner i yderste skal, som en ædelgas har.
Hvordan dette sker, ved du fra emnet om ”Radioaktivitet”. Kan du ikke huske det, er det måske en
god idé at genlæse den del af kompendiet.
Når stoffer, der meget gerne afgiver elektroner møder stoffer, der meget gerne optager elektroner,
dannes der en ionbinding. Det er fx det, der sker, når natrium (Na) møder chlor (Cl):
Natrium afgiver en elektron (til chlor) og bliver dermed en positiv ion.
Husk, at der altid skal være et andet atom eller et andet molekyle til at modtage elektronen.
side 2
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Chlor optager elektronen fra natrium og bliver dermed en negativ ion. Elektronen tilhører nu chlor.
Natrium blev altså til en positiv ion, og chlor til en negativ ion. Disse to ioner tiltrækker hinanden (det
hedder ”elektrostatisk tiltrækning”), og derfor vil hver natrium-ion være omgivet af chlor-ioner – og
omvendt. Derfor ordner ionerne sig i et iongitter som vist her:
eller
Natrium er altså ikke et enkelt molekyle, men er i stedet en stor samling natrium- og chlor-ioner, der er
samlet i et iongitter.
Ionbindinger indgås mellem ikke-metaller og metaller.
Tegn på, at et stof er opbygget af ioner:
• Leder ikke den elektriske strøm i fast form
• Leder den elektriske strøm i flydende form
• Leder den elektriske strøm, når det er opløst i vand
• Forskel i EN større end 2
side 3
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Kovalent binding/atombinding
Når grundstoffer indgår i en ionbinding, sker det altså ved, at stofferne afgiver eller modtager elektroner, så hvert stof får opfyldt oktetreglen (altså får deres yderste skal fyldt op).
Stoffer kan også fylde deres yderste skal på en anden måde; nemlig ved at to eller flere stoffer deler
om en eller flere elektroner. Dette benævnes kovalent binding eller atombinding.
Stoffer indgår i en kovalent binding, når de er lige villige til at optage eller afgive elektroner:
Begge atomer får dermed deres ønske om at få den yderste skal fyldt op, men elektronerne skifter
ikke ”ejermand”, som det er tilfældet ved ionbinding.
Stoffer, der indgår i kovalente bindinger, er molekyler, og kovalent binding skabes mellem ikkemetaller.
Når der indgås kovalent binding, angives dette med elektronprikformler:
Som det ses ovenfor, sætter man altså det antal prikker mellem symbolerne, der angiver, hvor mange
elektroner, atomerne deler om. Her deler hydrogen-atomerne altså om 2 atomer; et fra hvert H-atom.
Forklar, hvad denne illustration fortæller os om chlor-atomet og om den binding, der indgås?
Tegn på, at et stof er bundet med kovalent binding:
• Leder ikke den elektriske strøm i fast form
• Leder ikke den elektriske strøm i flydende form
• Leder i nogle tilfælde den elektriske strøm, når det er opløst i vand (når stoffet opløses i vand
og dermed danner ioner sammen med vandet – derved opløses den kovalente binding altså)
• Forskel i EN mindre end 2
side 4
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Metalbinding
Fælles for alle metaller er, at de helst afgiver elektroner, og derfor danner de altså positive ioner – derfor kaldes de elektropositive.
I metallerne gælder det, at metal-atomerne optræder som positive ioner, der samler sig i en klump og
samler sig i et metal-gitter.
Elektronerne færdes frit rundt omkring de positive ioner, og de yderste elektroner danner en slags elektronsky, der samtidig også holder sammen på de positive metal-ioner og er årsagen til, at metaller har
en særdeles god evne til at lede den elektriske strøm.
Metalbinding skabes mellem metaller.
Spændingsrækken
Som nævnt, er elektronegativitet et mål for, hvor dygtigt et grundstof er til at tiltrække og fastholde
elektroner. Jo større tallet er, jo dygtigere er stoffet til at tiltrække og holde fast på elektronerne.
Spændingsrækken er ret tæt forbundet med elektronegativitet, men er ikke det samme (hvorfor, er
lidt for kompliceret at komme ind på her).
Spændingsrækken indeholder et antal metaller, der er sorteret efter deres evne og vilje til at reagere
med andre stoffer. De metaller, der står i venstre side af spændingsrækken reagerer lettere end metaller længere til højre.
Det betyder dermed også, at stofferne længst til højre er svære at få til at reagere – og dermed kan
man sige, at disse stoffer er mere ”rene”.
Li, Cs, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au, Pt
Hvis fx Al indgår i en kemisk forbindelse, og der så tilsættes Ba, vil Ba tage Al’s plads i den kemiske forbindelse, og der vil i stedet udskilles ren Al. Det skyldes at Ba er mere villigt til at reagere end Al, fordi
Ba står længere til venstre på spændingsrækken.
Find ovenstående stoffers elektronegativitet og skriv dem op i rækkefølge i skemaet nedenfor.
Sammenlign derefter med spændingsrækken (skriftligt nedenfor):
side 5
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Syrer og metaller:
Da alle syrer indeholder hydrogen (H), betyder det altså også, at der vil udskilles hydrogen, hvis man
tilsætter et af de metaller, der står til venstre for H på spændingsrækken, fordi dette metal overtager
H’s plads i syren, fx:
2Li
+ 2 HNO3
→ H2
+ 2 LiNO3
2K
+ 2 HCl
→ H2
+ 2 KCl
Ca
+ 2 HCl
→ H2
+ CaCl2
Ca
+ H2SO4
→ H2
+ Ca SO4
Færdiggør nedenstående reaktioner:
2 Na
+ 2 HCl
→
+
2 Li
+ 2 HNO3
→
+
Mg
+ H2SO4
→
+
I virkeligheden er syrer jo opdelt i ioner, når de er opløst i vand, så derfor ser reaktionerne i virkeligheden således ud:
2Li
+ 2 HNO3
→ H2
+ 2 Li +
+ 2 NO3 -
2K
+ 2 HCl
→ H2
+2K+
+ 2 Cl -
Ca
+ 2 HCl
→ H2
+ Ca + +
+ 2 Cl -
Ca
+ H2SO4
→ H2
+ Ca + +
+ SO4 - -
Skriv dine reaktioner på ionform (brug det periodiske system og det du lærte ved det sidste emne
omkring dannelsen af ioner):
2 Na
+ 2 HCl
→
+
+
2 Li
+ 2 HNO3
→
+
+
Mg
+ H2SO4
→
+
+
Find selv på 3 reaktioner med de tre stærke syrer (HCl, HNO3 og H2SO4)
+
→
+
+
+
→
+
+
+
→
+
+
side 6
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Er du rigtig skarp, kan du måske også lave et par reaktioner med eddikesyre (det koster flødeboller fra læreren til hele holdet, hvis du gør dette korrekt):
2Na
+ 2CH3COOH
→
+
+
+ CH3COOH
→
+
+
+ CH3COOH
→
+
+
(tip: det er kun det bageste H, der gør eddikesyren til en syre)
Syrer og baser
Syre:
En syre er et molekyle eller en ion, der kan afgive en hydrogen-ion.
Eksempler på syrer er: HCl, H2SO4, HNO3, H2CO3, H3PO4, CH3COOH
pH-værdien ligger mellem 0 og 7
En syre består af en hydrogen-ion (H+) og en syrerest-ion (der er et ikke-metal). Syrerestionen er den
ion, der er tilbage, når syren har afgivet sin hydrogen-ion. Det kunne fx være:
→ H+
HCl
+ Cl-
Når fx saltsyre opløses i vand, sker der følgende syre-base-reaktion:
HCl
+ H 2O
→ H3O+
+ Cl-
Saltsyren har givet sin H+ (altså hydrogen-ionen) til et vandmolekyle (H2O). Vand fungerer derfor
som en base i dette tilfælde.
Jo stærkere en syre er, jo flere H+-ioner har den.
Når syrer reagerer med stoffer, der indeholder en metal-ion, vil hydrogen-ionen bytte plads med
metalionen, særligt når metalionen står længere til venstre i spændingsrækken end hydrogen.
Base:
En base er et molekyle eller en ion, der kan optage en hydrogen-ion ved, at hydrogen-ionen fortrænger et metal.
Eksempler på baser er: NaOH, KOH, NH3, Ca(OH)2
pH-værdien ligger mellem 7 og 14
En base kan omdanne fedtstof til sæbe, da basen netop tager hydrogen-ionen fra fedtsyren og i stedet afgiver en metalion.
En base består af en metalion, og indeholder en hydroxidion (OH-), når den opløses i vand
Jo stærkere en base er, jo flere H+-ioner kan den optage.
Når baser reagerer med fedtstoffer (der består af fedtsyrer), vil basen optage hydrogenionen og i
stedet afgive sin metal-ion til fedtsyre-resten.
Fortynding:
Hvis man ønsker at en syre eller en base skal være mindre koncentreret, fortynder man den. Til en fortynding af en syre eller en base bruger man altid vand (H2O).
Ved at fortynde en syre eller en base kan man få koncentrationen i blandingen til at blive mindre, og
pH-værdien i blandingen vil efterhånden nærme sig 7, fordi syren eller basen bliver svagere og svagere. Når man fortynder en syre 100 gange, stiger pH’en med 2 (102), når man fortynder en syre 1000
gange, stiger pH’en med 3 (103). Det gælder naturligvis omvendt med en base – når man fortynder
den 100 gange, falder pH’en med 2.
side 7
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Neutralisation:
Når en syre blandes med en base, vil den afgive hydrogen-ionen, og syreresten vil sammen med
metal-ionen fra basen, danne et salt.
HCl
→ H2O
+ NaOH
+ NaCl
Hvorfra kender du det salt, der er produkt af reaktionen ovenfor?
Færdiggør nedenstående reaktioner (husk, der altid skal være lige mange af hver på begge sider
af pilen – det gælder både grundstoffer og ladninger)?
HCl
+ KOH
→ H 2O
+
H2SO4
+ Ca(OH)2
→ 2 H 2O
+
H2CO3
+ Ca(OH)2
→ 2 H 2O
+
H2SO4
+ 2 NaOH
→ 2 H 2O
+
Salte
Som sagt ovenfor, er salte produkter af syre-base-reaktioner. Almindeligt køkkensalt, NaCl, er et
eksempel på et salt, der er produkt af reaktionen mellem saltsyre og natriumhydroxid.
Sæbe er også et salt. Sæbe er produkt af reaktionen mellem en fedtsyre og en stærk base.
Salte er opbygget af ioner, og er, som du ved fra tidligere, bundet sammen i et iongitter.
Salte består af en metal-ion og en syrerest-ion:
NaCl
→ Na+
CuSO4
→ Cu+ +
+ SO4- -
KNO3
→ K+
+ NO3 -
+ Cl-
eller:
eller:
(husk du kan finde antal plusser/minusser ved at finde ud af, hvilken hovedgruppe stoffet star i)
Hvilke ioner består nedenstående salte af (understreg syrerest-ionen)?
KCl
→
+
CaSO4
→
+
CaCO3
→
+
Na2SO4
→
+
side 8
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Hvad bruger man salt(e) til i hverdagen?
Polære og upolære stoffer
Selv om det lyder underligt, så er vand i sig selv ikke særlig godt til at gøre ting våde. Det skyldes, at
vand er en dipol.
At vand er en dipol betyder blot, at vandmolekylet har en positiv og en negativ ende (altså en positiv
og en negativ pol). Man siger også at vandmolekylet er polært.
Når molekyler er polære, holder de godt sammen, fordi de positive ender tiltrækkes af de negative
ender.
Dette kan vi fx se i vanddråber, og når der hældes så meget vand i et glas, at det står i en bue op
over kanten på glasset. Tilsætter vi en dråbe sæbe til vandet i et overfyldt glas, vil sæben nedsætte
vandets overfladespændingen, så glasset løber over.
Stoffer, der er polære kan ikke opløses i upolære stoffer (og omvendt), men de kan blandes vha. et
stof, der både er polært og upolært. Et sådant stof kaldes en emulgator, og sæbe er et eksempel på
en emulgator, som du kender fra din dagligdag.
Forklar, hvilke egenskaber hos sæben vi udnytter i dagligdagen (hvad er det, sæben kan)?
side 9
Teori
10. KlasseCenter Vesthimmerland
© Gritt Rosenkilde Steffensen
Fedt er ikke polært, og det er faktisk årsagen til, at vand og fedtstof ikke kan blandes. Forsøger man at
blande fedt og vand, skilles det hurtigt ad i to lag, men tilsætter man sæbe, vil det danne en samlet
(emulgeret) masse af fedtet sæbevand (sæbe, fedtstof og sæbe sammen).
En emulgator er, som nævnt, et stof, der kan skabe en tæt forbindelse mellem to stoffer, der ellers ikke
af sig selv vil blandes.
Dette skyldes, at sæbemolekylet har en fedtelskende ende (halen) og en vandelskende ende (hovedet).
Her ses, hvordan sæben virker og får vand og sæbe til at blandes (emulgere):
Et kar med vand og fedt.
Vand og fedt er fjender og vil
aldrig ved egen hjælp kunne
enes om pladsen i karret og
blandes med hinanden.
Der tilsættes sæbe til karret, og
sæben begynder at ”rive” fedtet
itu.
Sæben begynder at mægle mellem fedt og vand, og prøver at
påvirke begge parter til at tage
hensyn til hinanden.
Sæben har revet fedtet ”itu” og
fedt og vand blandes (men opløses
ikke). Der er skabt en emulsion.
Sæben har fået fedt og vand til at
leve fredeligt sammen – sæben har
fungeret som fredsmægler.
Den præcise opbygning af sæbe vender vi tilbage til i et senere emne.
side 10