Atomer, Molekyler och Joner Kapitel 2 Atomer, Molekyler och Joner

2.1 Kemins tidiga historia 2.2 Kemiska lagar 2.3 Daltons atomteori 2.4 Tidiga experiment att karaktärisera atomen 2.5 Den moderna synen på atomstrukturen: en introduktion 2.6 Molekyler och joner 2.7 En introduktion till periodiska systemet 2.8 Namngivning av enkla föreningar Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Metallurgi Alkemister Kemi – en ung vetenskap? Eld Kermamik Ädelmetaller Renässans: Antikens idéer på nytt Vetenskapliga metoder ca 1900: Modern syn på atomen år Antikens grekland: De fyra elementen Atomos = odelbar 500 500 1000 1500 2000 Medeltid: Metallurgi Alkemister 1700 &1800-tal: ≈ alla grundämnen Systematisering Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

kemist, fysiker och professor vid Kungliga Akademien i Åbo 1798-1822. Johan Gadolin född 5 juni 1760 i Åbo, död 15 augusti 1852 på Sunila säteri i Wirmo socken, kemist, fysiker och professor vid Kungliga Akademien i Åbo 1798-1822. Han upptäckte grundämnet yttrium 1794 och har fått grundämnet gadolinium uppkallat efter sig. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Kemins tidiga historia Grekerna var de första att försöka förklara kemiska förändringar. Alkemin dominerade i 2000 år. Flera grundämnen upptäcktes. Mineralsyror framställdes. Robert Boyle (1627-1691) var den förste “kemisten”. Utförde kvantitativa experiment. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Alkemisternas symboler Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Lagen om massans bevarande (1789 Lavosier) Tre viktiga lagar Lagen om massans bevarande (1789 Lavosier) massa kan varken skapas eller förstöras Lagen om definita proportioner (1806 Proust) en given kemisk förening innehåller alltid samma förhållande av de ingående grundämnena Lagen om multipla proportioner (1803 Dalton) om två grundämnen A och B kan bilda fler än en kemisk förening är förhållandet mellan A:s massor som förenas med 1 g av B i de olika föreningarna alltid små hela tal Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Kväve och syreatomer i olika föreningar Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Grundämnen består av pyttesmå partiklar: atomer. Daltons atomteori 1808 Grundämnen består av pyttesmå partiklar: atomer. Atomerna i ett och samma grundämne är identiska. Kemiska föreningar uppstår då olika atomslag kombineras. Kemiska reaktioner innebär en omorganisation av atomer, atomerna förändras inte utan sättet hur de är bundna till varandra Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Begreppskoll Vilka av de följande koncepten i Daltons atomteori anses fortfarande gälla och vara sanna? Grundämnen består av pyttesmå partiklar: atomer. Atomerna i ett och samma grundämne är identiska. Kemiska föreningar uppstår då olika atomslag kombineras. IV. Atomer är oförstörbara (odelbara). Statements I and III are true. Statement II is not true (due to isotopes and ions). Statement IV is not true (due to nuclear chemistry). Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Gay-Lussac and Avogadro (1809—1811) Gay—Lussacs observationer Uppmätte volymer av olika gaser som reagerar med varandra vid ett visst tryck och en viss temperatur. Avogadros hypotes Vid samma tryck och temperatur innehåller lika volymer av olika gaser samma antal partiklar (molekyler). Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Gay-Lussacs observationer Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Avogadros hypotes Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Uppstår genom att elektroner delas av två atomer. Kemisk bindning Kovalenta bindningar Uppstår genom att elektroner delas av två atomer. Den resulterande atomsamlingen kallas molekyl. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Strukturformel för metan Rymdmodell för metan Kulmodell för metan Photo © Brooks/Cole, Cengag Learning Company. All rights reserved. Ken O'Donoghue Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Covalent Bonding Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Uppstår genom attraktionen mellan två olika laddade partiklar - joner. Kemisk bindning Jonbindning Uppstår genom attraktionen mellan två olika laddade partiklar - joner. Jon – en atom eller molekyl som har en positiv eller negativ nettoladdning. Katjon – positiv jon; saknar elektron(er). Anjon – negativ jon; har extra elektron(er). Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Natriumatomen förlorar en elektron Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Kloratomen mottar en elektron Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Natrium reagerar med klorgas, det bildas natriumklorid. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Molekylära föreningar kontra jonföreningar Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Sammansatta joner är ”laddade molekyler”: NH4+, NO3ˉ Photo © Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Metaller och icke-metaller Periodiska systemet Metaller och icke-metaller Grupper – grundämnen i samma kolumn har liknande kemiska egenskaper Perioder – grundämnen i samma rad Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Orientering i periodiska systemet Grundämnen klassificeras efter:  egenskaper (vertikalt) ”Grupper” och  stigande atomvikt (horisontalt) ”Perioder” Några viktiga grupper 1A = alkalimetaller 2A = jordalkalimetaller 7A = halogener 8A = ädelgaser Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Tre halogener: klor (gas), brom (vätska) och jod (fast ämne) Photo © Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Symbol från ursprungligt namn Svenska Finska Ursprungligt namn Symbol Väte Vety Hydrogen H Kol Hiili Carbon C Kväve Typpi Nitrogen N Syre Happi Oxygen O Kisel Pii Silicon Si Järn Rauta Ferrum Fe Koppar Kupari Cuprum Cu Silver Hopea Argentum Ag Tenn Tina Stannum Sn Antimon Antimoni Stibium St Guld Kulta Aurum Au Kvicksilver Elohopea Hydrargyrum Hg Bly Lyijy Plumbum Pb Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Oorganisk kemisk nomenklatur Kemiska föreningar namnges enligt vissa regler (IUPAC) NAMNET SKALL VARA ENKLAST MÖJLIGT samt ENTYDIGT Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Systematisk namngivning av ämnen Au guld NaCl natriumklorid H2O diväteoxid CaCl2 kalciumklorid H2O2 väteperoxid MnO2 mangan(IV)oxid (NH4)2SO4 ammoniumsulfat P2O5 difosforpentaoxid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Binära Jonföreningar (typ I): 1. Katjonen först, sedan anjonen 2. Monoatomär katjon: grundämnesnamnet Ca2+ = kalciumjon 3. Monoatomär anjon: rot + -id Clˉ = kloridjon 4. Saltet: katjonnamnet + anjonnamnet CaCl2 = kalciumklorid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Vanliga enatomära katjoner och anjoner Väte Litium Natrium Kalium Cesium Beryllium Magnesium Kalcium Barium Aluminium Silver Hydrid Flourid Klorid Bromid Jodid Oxid Sulfid Nitrid Fosfid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Binära Jonföreningar (typ II): För metaller som kan bilda mer än en slags katjon används en romersk siffra i namnet ex: PbCl2 Pb2+ är katjonen som är tvåvärd (2+ → II) PbCl2 = bly(II)klorid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Några vanliga enatomära kat- och anjoner Vanliga typ I katjoner Vanliga typ II katjoner Vanliga monoatomära anjoner Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Binära föreningar (typ III): Föreningar mellan två ickemetaller Det första grundämnet i formeln namnges först. Det andra grundämnet namnges som om det vore en anjon. Använd prefix för att ange atomförhållandet Men använd aldrig mono- Ex: P2O5 = difosforpentoxid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Att namnge binära föreningar Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Föreningar med sammansatta joner (typ IV): Namnges som binära jonföreningar (typ I) 2. Sammansatt katjon: jonnamnet NH4+ = ammoniumjon 3. Sammansatt anjon: jonnamnet NO3ˉ = nitratjonjon 4. Saltet: katjonnamnet + anjonnamnet NH4NO3 = ammoniumnitrat Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Vanliga sammansatta katjoner och anjoner Kvicksilver(I) Ammonium Nitrit Nitrat Sulfit Sulfat Vätesulfat Hydroxid Cyanid Fosfat Vätefosfat Divätefosfat Tiocyanat Karbonat Vätekarbonat Hypoklorit Klorit Klorat Perklorat Acetat Permanaganat Dikromat Kromat Peroxid Oxalat Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Övergripande strategi för namgivning av föreningar Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

känns igen på vätet som återfinns först i formeln t.ex. HCl. Syror känns igen på vätet som återfinns först i formeln t.ex. HCl. är binära jonföreningar med en eller fler H+ joner tillsammans med en anjon. Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Exempel: Förening: Löst i vatten: HCl Väteklorid Klorvätesyra Syror Om anjonen inte innehåller syre, namnges syran som en binär jonförening: väte+ anjonens namn. Ibland namnges den lösta syran i vatten enligt: Anjonens grundämne/ordstam + vätesyra Exempel: Förening: Löst i vatten: HCl Väteklorid Klorvätesyra HCN Vätecyanid Cyanvätesyra H2S Vätesulfid Svavelvätesyra Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Namn på syror som inte innehåller syre Vätefluorid Väteklorid Vätebromid Vätejodid Vätecyanid Vätesulfid Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Om anjonen innehåller syre: Syror Om anjonen innehåller syre: Ändelsen –syra läggs till grundämnesnamnet om anjonen slutar på –at. Formel: Anjon: Syran: H2SO4 Sulfat Svavelsyra HClO3 Klorat Klorsyra HNO3 Nitrat Salpetersyra (salpeter ⇔ kväve) Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Om anjonen innehåller syre: Syror Om anjonen innehåller syre: Ändelsen –syrlighet ersätter syraändelsen om anjonens namn slutar på –it. Formel: Anjon: Syran HNO2 Nitrit Salpetersyrlighet H2SO3 Sulfit Svavelsyrlighet HClO2 Klorit Klorsyrlighet Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Namn på syreinnehållande syror Salpetersyra Salpetersyrlighet Svavelsyra Svavelsyrlighet Fosforsyra Ättikssyra Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Om ja: vilken ändelse har anjonen? Namngivning av syror Innehåller syran syre? Om ja: vilken ändelse har anjonen? Anjonens stam + vätesyra Grundämne + syrlighet Grundämne + syra Copyright © Cengage Learning. All rights reserved

Vilken av de följande ämnen är namngivet felaktigt? Övning Vilken av de följande ämnen är namngivet felaktigt? KNO3 kaliumnitrat CaO kalcium(II)oxid Sn(OH)4 tenn(IV)hydroxid PBr5 fosforpentabromid CaCrO4 kalciumkromat Korrekt namn: kalciumoxid Eftersom kalcium bara har tvåvärda joner behövs ej (II) i namnet The correct answer is “b”. The charge on oxygen is 2-. Since there are two oxygen atoms, the overall charge is 4-. Therefore, the charge on titanium must be 4+ (not 2+ as the Roman numeral indicates). Copyright © Cengage Learning. All rights reserved