Atomen Trådkurs 7

Atomens historia Atom- grekiska och betyder odelbar. Aristoteles (384-322 f.Kr.) Demokritos (400 f.Kr.) Demokritos lade fram en teori om att all materia består av små odelbara partiklar. Aristoteles kritiserade Demokritos idéer och sa att materia består av de fyra elementen, jord, vatten, luft och eld. Mellan 1600- talet och till 1800-talet trodde fysikerna att atomen var odelbar. I slutet av 1800-talet visade experiment att atomen består av en atomkärna och elektroner som kretsar runt den. Nils Bohr och Ernest Rutherford var med och formade den bilden av atomens byggnad. Niels Bohr tilldelades 1922 års nobelpris i fysik för sina "förtjänster om utforskningen av atomernas struktur och den från dem utgående strålningen Rutherford tilldelades 1908 års nobelpris i kemi för sina undersökningar av grundämnenas sönderfallande och de radioaktiva ämnenas kemi. Niels Bohr (1885-1962) Ernest Rutherford (1871-1937)

Elementarpartiklar Elementarpartiklar bygger upp atomen Exempel på elementarpartiklar är proton, neutron och elektron. Men det som bygger upp protonen och neutronen är också elementarpartiklar och kallas kvarkar En neutrino är en neutral partikel med mycket liten massa. Nyligen upptäcktes att den kan färdas snabbare än ljusets hastighet. Vid betasönderfall sänds en neutrino ut.

Atomens delar Kärna – som innehåller protoner(+) och neutroner(n) Skal – elektronerna (e) rör sig runt kärnan i olika skal e + n + e

Skal Elektronerna rör sig i olika skal Elektronerna är negativt laddade, -1 Det finns flera skal, K, L, M, N, O Elektronerna i yttersta skalet kallas valenselektroner Alla ämnen strävar efter att få ett fullt yttre skal K högst 2 elektroner L högst 8 elektroner M högst 8 elektroner som yttersta skal (inre 18) N högst 8 elektroner som yttersta skal (inre 32) K L M N Skalen M. N osv är uppdelade i olika underskal. Dessa överlappar varandra till viss grad. När man talar om att det yttersta skalet bara kan ha 8 elektroner menar man att det yttersta underskalet till ett skal endast kan ha 8 elektroner.

Regler 1. Skalen fylls inifrån. 2. Skalet innanför måste vara fullt innan nästa får påbörjas (8 elektroner). 3. Efter ämne 18 börjar de inre skalen som kan fyllas med fler än 8 elektroner (detta sker inte helt regelbundet).

Periodiska systemet Ämnena ordnade efter antalet protoner. Samma antal valenselektroner under varann.

Periodiska Systemet Ämnena är ordnade efter hur många protoner ämnet har (ämne 1 har en proton, ämne 2 två stycken osv). En vågrät rad kallas Period och består av ämnen som har samma antal elektronskal. Ämnen som står i samma lodräta rad kallas en Grupp och har samma antal elektroner i sitt yttersta skal (valenselektroner). Ämnen i samma grupp bildar en grundämnesfamilj och har likartade egenskaper pga att dom har samma antal valenselektroner ( ända undantaget är väte).

Periodiska systemet - grupper och perioder

Grundämnesfamiljer Grupp 1- Alkalimetaller. Mjuka metaller som är väldigt reaktiva. Grupp 7- Halogener. Icke metaller som reagerar lätt med andra ämnen och bildar föreningar som kallas salter Grupp 8- Ädelgaser. Består av ämnen som har fullt yttersta skal. Reagerar därför inte med andra ämnen.

Vad man kan få reda på Ämnets kemiska beteckning. Atomnummer- Antalet protoner = Antalet elektroner. Masstal- Antalet protoner och neutroner. Aggregationstillstånd vid rumstemperatur (fast, flytande eller gasform). Metall, Halvmetall, Icke metall.

Atomens massa En proton och en neutron har nästan lika stor massa. Den massan är ca 2000 ggr mindre hos en elektron. Hög täthet-densitet i atomens kärna.

Isotoper Ett grundämnes atomer har alltid samma antal protoner i kärnan. Antalet neutroner kan variera. De olika varianterna av atomen kallas för isotoper. När ett grundämne består av flera olika isotoper beräknar man ett medelvärde för dessa och och får då fram atommassan. 1 H 2 H 3 H Isotoper av ett ämne har lika många protoner i kärnan, men olika många neutroner. Väte, Deuterium, Tritium 1 1

Balans mellan protoner, neutroner och elektroner OM det finns lika många protoner som elektroner i en atom så är den oladdad, dvs neutral. OM det finns fler protoner än elektroner så är atomen positivt laddad OM det finns fler elektroner än protoner så är atomen negativt laddad En laddad atom kallas jon. Man säger att en proton har laddningen +1, en elektron laddningen -1, en neutron laddningen 0

Joner Om en atom förlorar eller får en eller flera elektroner blir det en jon. Väteatom (H) Vätejon (H +) e + + 7e 8e 8e 8e 2e 2e 17+ 17+ Kloratom ( Cl) Kloridjon ( Cl -)

Negativa joner De ämnen som finns till höger i periodiska systemet har lätt att ta till sig elektroner Icke-metaller bildar negativa joner Negativa joner slutar på –id tex kloridjon Ämnen till höger har nästan fulla yttre skal och har därför relativt lätt att ta upp en extra elektron för att därigenom få ett fullt yttre skal.

Positiva joner Ämnen till vänster har lätt för att släppa en elektron. Metaller och väte finns till vänster. Ämnen till vänster i periodiska systemet har få elektroner i yttersta skalet och kan därför lätt släppa dessa och därigenom bli en jon.

Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+ Cl-, Br-, O2-, F-, CO3-, OH- Exempel på joner Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Al3+ Cl-, Br-, O2-, F-, CO3-, OH- Det finns exempel på sammansatta joner som tex CO3- och OH-.

Oxidation och reduktion Vid oxidation avges elektroner Vid reduktion tas elektroner upp För att joner ska bildas måste det ske både oxidation och reduktion. Reaktionen som sker kallas för redox-reaktion

Salter Alla kemiska föreningar som består av joner kallas salter. De bildar kristaller som håller ihop genom att joner med olika laddning dras till varandra. Salter är neutrala, dvs det finns lika många positiva som negativa jonladdningar Na+, Cl- Ma 2+, Cl- (Magnesiumklorid) Bildning av salt är en redoxreaktion

Kemiska bindningar Fria atomer finns bara i ädelgaser Jonbindning – Bindning mellan joner, stark elektrisk kraft, tex salter Elektronparbindning – Atomerna ”delar” elektroner för att få fulla yttre skal, tex vatten. Metallbindning – Valenselektronerna rör sig fritt i hela metallstycket. Bindningarna mellan molekyler är svaga. Elektronparbindning, jmfr också kolföreningar metan Svaga bindningar ger låg smält och kokpunkt Små molekyler har lägre kokpunkt än stora Ämnen som består av polära molekyler är sammanhållningen mellan molekyler större.

Metallers egenskaper Deras ytor har en speciell glans, metallglans De är bra ledare för både elektrisk ström och värme. De flesta är lätt formbara trots att de är hårda. Beror på metallbindningen

Ädla och oädla metaller Olika metaller oxideras olika lätt (avger elektroner) Genom att jämföra och ordna metallerna efter deras förmåga att avge elektroner och bilda joner får vi en skala, spänningsserien. Väte markerar gränsen mellan ädla och oädla metaller.

Spänningsserien Oädla metaller reagerar gärna Ädla metaller reagerar ogärna