FyKe 7-9 Kemi Arbetsbok 2

2 FyKe 7–9

Anne Kangaskorte • Jari Lavonen • Outi Pikkarainen • Heikki Saari • Jarmo Sirviö • Kirsi-Maria Vakkilainen • Jouni Viiri

KEMI

LABORATIONER och uppgifter Periodiska systemet och bindningar • Syror, baser och miljö • Metallernas kemi

Söderströms

Till läsaren Den här boken med laborationer och uppgifter innehåller illustrerade instruktioner för elev­ laborationer och demonstrationer. Det finns tre till fem laborationer och demor i varje kapitel.

Laborationerna är avsedda som elevarbeten medan demorna är utformade för att läraren ska demonstrera dem för eleverna. I marginalen till varje laborationsinstruktion har vi samlat information om säkerhet, redskap, ämnen och avfallshantering. Läs noggrant igenom instruktionerna före varje laboration och var särskilt uppmärksamma på säkerheten.

Lektionsuppgifterna kan göras antingen under lektionen eller hemma.

Söderströms & C:o Förlags Ab www.soderstrom.fi Originaltitel: FyKe 7–9: Kemia – Tutkimus- ja tehtäväkirja 2 Översättare: Eva Wahlström/Arancho Doc Redaktör för den finska upplagan: Marja Saarenvesi Redaktör för den svenska upplagan: Roland Juthman Grafisk planering och ombrytning: Sari Jeskanen Illustrationer: Pekka Könönen och Timo Kästämä © Den finska upplagan: Anne Kangaskorte, Outi Pikkarainen, Kirsi-Maria Vakkilainen och WSOYpro Oy 2010 © Den svenska upplagan: Anne Kangaskorte, Outi Pikkarainen, Kirsi-Maria Vakkilainen och Söderströms & C:o Förlags Ab 2011 ISBN 978-951-52-2831-4 Kopieringsförbud Det här verket är en arbetsbok. Verket är skyddat av upphovsrätt (Upphovsrättslagen 404/61). Det är förbjudet att fotokopiera detta verk. Det är också absolut förbjudet att digitalt kopiera eller modifiera verket eller delar av det. Kontakta Kopiosto rf, www.kopiosto.fi, för mer information.

Kariston Kirjapaino Oy Tavastehus 2011

2

Innehåll III PERIODISKA SYSTEMET OCH BINDNINGAR 13 Grundämnena är grupperade i periodiska systemet................................................................4

1 Vi identifierar grundämnen.................................4

2 Vi ordnar grundämneskort.................................5

3 Vi gör atommodeller...........................................7

4 Undersök hur elektronerna placerar sig i elektronskalen.............................................7

Uppgifter under lektionen......................................8 14 Periodiska systemet är ett redskap för kemin...12 1 Klassificering av grundämnen i metaller och icke-metaller..............................12

2 Metallernas reaktivitet......................................14

3 Vad vet du om grundämnet?............................15

Uppgifter under lektionen....................................16

15 Atomen blir jon....................................................20 1 Metallatomerna och icke-metallatomerna strävar efter full oktett......................................20

2 När magnesiumband reagerar.........................22

3 Vattnets elektriska ledningsförmåga kan förändras...................................................24

4 Vi påvisar joner.................................................25

Uppgifter under lektionen....................................27

16 En jonförening bildas av joner............................32 1 Vi undersöker koksaltets elektriska ledningsförmåga .............................................32

2 Hållbarheten hos en saltkristall och en bit metall...............................................33

3 Vi hettar upp havssalt......................................34

Uppgifter under lektionen....................................35

17 En jonförening får namn efter jonerna...............40 1 Salt av en metall och en icke-metall................40 2 Jonföreningar av jonföreningar........................42 3 Jonpussel.........................................................44 Uppgifter under lektionen....................................45

18 Molekyler innehåller kovalenta bindningar........48 1 Modeller av molekylföreningar.........................48 2 Den elektriska ledningsförmågan hos vätskeformiga föreningar...........................52

3 Den elektriska ledningsförmågan hos vattenlösningar..........................................54

Uppgifter under lektionen....................................56

Repetitionsuppgifter ..........................................60

IV SYROR, BASER OCH MILJÖ 19 En lösning kan vara sur, neutral eller basisk...................................................... 62 1 Egenskaper hos citron, vatten och matsoda................................................ 62 2 Sura, neutrala och basiska ämnen.............. 63 3 Undersökning av färgen hos olika indikatorer........................................... 64 4 pH-värdet hos en sur och en basisk lösning ........................................................ 65 Uppgifter under lektionen................................ 67 20 Baser och syror är viktiga råvaror.................. 70 1 Egenskaperna hos natriumhydroxid............ 70 2 Vi späder ut en syra med vatten.................. 73 3 Skillnader mellan saltsyra, salpetersyra och svavelsyra............................................. 74

4 En speciell egenskap hos svavelsyran . ...... 77

Uppgifter under lektionen................................ 78

21 Neutralisation är en reaktion mellan en syra och en bas.......................................... 82

1 Neutralisation genom titrering...................... 82

2 Vi undersöker en buffertlösning................... 85

Uppgifter under lektionen................................ 87 22 När en oxid löses i vatten kan pH ändras...... 90 1 När metalloxider och icke-metalloxider löser sig i vatten........................................... 90

2 Surt regn...................................................... 92

3 Rökgasrening............................................... 93

Uppgifter under lektionen................................ 95

V METALLERNAS KEMI 25 Metallernas egenskaper beror på metallens uppbyggnad................................. 114

1 Vi undersöker metallföremål..................... 114

2 Metall, ytbelagd metall och legering......... 116

3 Metallers densitet, smältpunkt och kokpunkt............................................ 118

Uppgifter under lektionen.............................. 119 26 Metallernas elektrokemiska spänningsserie.............................................. 122

1 Vi undersöker metallernas reaktivitet........ 122

2 Indelning av metaller på basis av reaktiviteten.......................................... 123

3 Skilllnaden mellan oädla och ädla metaller..................................................... 125

4 Silvermasken............................................. 126

5 Metall reagerar med metall....................... 127

Uppgifter under lektionen.............................. 128

27 Ett galvaniskt element ger spänning........... 132

1 Galvaniskt element . ................................. 132

2 Spänningen i ett galvaniskt element......... 133

3 En elektrolytlösning leder elektricitet........ 135

4 Saltbrygga................................................. 136

Uppgifter under lektionen.............................. 137

23 Gaserna i atmosfären..................................... 98 1 Den osynliga luften....................................... 98 2 Vi framställer syre......................................... 99 3 När ett ämne brinner i rikligt med syre....... 100 4 Luftens sammansättning............................ 102 Uppgifter under lektionen.............................. 103 24 Vatten renas för olika ändamål..................... 106 1 Vi gör grundvatten...................................... 106 2 Rening av fosfor i avloppsvatten................ 108 3 Vi mäter syrehalten i vatten........................ 109 Uppgifter under lektionen.............................. 110 Repetitionsuppgifter..................................... 113

28 Elektrolys sker med hjälp av elektrisk ström............................................................. 140

1 Spänning sätter jonerna i rörelse i en lösning................................................ 140

2 Elektrisk ström orsakar en kemisk reaktion..................................................... 142

3 Elektrolytisk ytbeläggning av ett metallföremål med koppar................... 144

Uppgifter under lektionen.............................. 145

29 Förädling av järnmalm.................................. 148 1 Framställning av metall ur metalloxid........ 148 2 Man kan ändra stålets egenskaper........... 150 3 Smältpunkten hos en legering.................. 152 Uppgifter under lektionen.............................. 153

30 Korrosion är oxidering av metaller . ............ 156

1 Järn löser sig i vatten................................ 156

2 Korrosionsexperiment............................... 157

Uppgifter under lektionen.............................. 159

Repetitionsuppgifter..................................... 162

3

14

Periodiska systemet är ett redskap för kemin • Vilka grupper hör du till?

• Räkna upp ämnen som är metaller.

Laboration Säkerhet • Använd skyddshandskar.

1 Klassificering av grundämnen i metaller och icke-metaller

Undersök vilka egenskaper som kan vara grund för en klassificering av grundämnena i metaller och icke-metaller.

Jämför egenskaperna hos några grundämnen. Undersök vilka egenskaper som är gemensamma och vilka som skiljer sig.

Undersök varje grundämnes aggregationstillstånd och färg.

Skrapa med en bit sandpapper på grundämnets yta och titta om det glänser.

Undersök hårdheten med en passare eller spets.

Redskap • passare eller spets • sandpapper

Ämnen • olika grundämnen: till exempel aluminium, kol, koppar, magnesium, järn, svavel, zink och tenn

ämnen som ska undersökas passare/spets sandpapper

1 Dela in grundämnena i metaller och icke-metaller med hjälp av

periodiska systemet.

Metaller

12

Periodiska systemet och bindningar

Icke-metaller

Kopiering är absolut förbjuden.

2 Vilka gemensamma egenskaper har metallerna?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ 3 Vilka gemensamma egenskaper har icke-metallerna?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

4 Jämför koppar och magnesium.

a) Vad har de för gemensamma egenskaper?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

b) Vad har de för egenskaper som skiljer dem åt?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

5 Jämför järn och svavel.

a) Vad har de för gemensamma egenskaper?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

b) Vad har de för egenskaper som skiljer dem åt?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

14 Periodiska systemet är ett redskap för kemin

13

Demo

2 Metallernas reaktivitet

Säkerhet • Använd alltid skyddsglasögon och skyddshandskar när du hanterar natrium och litium.

• Undersökningen av natrium ska göras i dragskåp.

Vi undersöker hur metaller reagerar med vatten.

dragskåp

natrium

Fe

Cu

Li

vatten

Vi häller cirka 5 cm vatten i en plastbehållare.

Vi ställer behållaren i dragskåpet.

Läraren tar en knappnålsstor bit natrium med en pincett och släpper den i vattnet.

Vi iakttar vad som händer.

Redskap • en plastbehållare, helst genomskinlig • pincett • 4 dekanterglas (100 ml) • sandpapper

Ämnen • natrium Na • litium Li • magnesium Mg • järn Fe • koppar Cu

Mg

Vi putsar en bit magnesiumband, en järnspik och en kopparspik med sandpapper.

Sedan tar vi fyra små dekanterglas. Vi fyller dekanterglasen till hälften med hett vatten.

Läraren släpper biten magnesiumband i det första glaset, järnspiken i det andra, kopparspiken i det tredje och i det fjärde en bit litium med pincett.

Titta efter vad som sker i dekanterglasen.

1 Vilken av metallerna vi undersökte är mest reaktiv?

__________________________

Vilken av metallerna vi undersökte är mest passiv? __________________________

Natrium

Oreagerat natrium ska alltid förvaras i fotogen/petroleum.

2 Sök varje metalls plats i periodiska systemet.

I vilken grupp finns de mest reaktiva metallerna?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

14

Periodiska systemet och bindningar

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Laboration

Atomen blir jon • Vad består byggstenarna i en järnspik av?

• Kan man äta järn? Motivera ditt svar.

• Vad betyder "octo" i ordet "octopus"?

1 Metallatomerna och icke-metallatomerna strävar efter full oktett

Redskap • skalmodellkort (underlag för kopiering finns i lärarmaterialet) • häftmassa

Oktettstruktur

En full oktett är en stabil struktur där det finns åtta elektroner i atomens yttersta skal.

11+

20+

Natrium

Kalcium

A Undersök med hjälp av skalmodellkorten hur metallatomerna får full oktett.

Fyll i elektronerna i natriumatomens elektronskal på kortets skalmodell med kulor av häftmassa. Visa med kulorna hur natrium får full oktett.

Rita skalmodeller av natriumatomen och natriumjonen i tabellen.

Natriumatomen

Jonens beteckning

Natriumjonen

Fyll i elektronerna i kalciumatomens elektronskal på kortets skalmodell med kulor av häftmassa.

Visa med kulorna hur kalcium får full oktett.

Rita skalmodeller av kalciumatomen och kalciumjonen i tabellen.

Kalciumatomen

Kalciumjonen

Laddningen hos en jon markeras uppe till höger om den kemiska beteckningen. Till exempel K+, Cl–

1 Hur får metallatomerna full oktett? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Skriv beteckningarna för natriumjonen och kalciumjonen. _ ______________________________________________________________________

20

Periodiska systemet och bindningar

Kopiering är absolut förbjuden.

B Undersök med hjälp av skalmodellkorten hur icke-metallatomerna får full oktett.

9+

8+

Fluor

Syre

Fyll i elektronerna i fluoratomens elektronskal på kortets skalmodell med kulor av häftmassa.

Visa med kulorna hur fluor får full oktett.

Rita skalmodellerna av fluoratomen och fluoridjonen i tabellen.

Fluoriatomen

Fluoridjonen

Fyll i elektronerna i syreatomens elektronskal på kortets skalmodell med kulor av häftmassa.

Visa med kulorna hur syre får full oktett.

Rita skalmodellerna av syreatomen och oxidjonen i tabellen.

Syreatomen

Oxidjonen

3 Hur får icke-metallatomerna full oktett? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

4 Skriv beteckningarna för fluoridjonen och oxidjonen. _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

21

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Syror är frätande.

Se till att syran inte stänker.

2 När magnesiumband reagerar

Undersök vad som händer med en bit magnesiumband i saltsyralösning.

HCl

Laboration

Mg

saltsyra

Redskap • provrör • provrörsställ

Ämnen • utspädd saltsyra HCl • magnesiumband Mg

Avfallshantering Samla upp saltsyran i en egen avfallsbehållare eller neutralisera den och spola ut den i avloppet med mycket vatten.

Häll 2 cm saltsyralösning i ett provrör.

Fäll en 1 cm lång bit magnesiumband i provröret.

1 Hur kan du avgöra att det skedde en kemisk reaktion? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Vad skedde med biten magnesiumband i saltsyralösningen? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

3 Rita en skalmodell av magnesiumbandets byggsten.

En bit magnesiumband

En bit magnesiumband

22

Periodiska systemet och bindningar

Skalmodell av magnesiumatomen

Den kemiska beteckningen för magnesium

Kopiering är absolut förbjuden.

4 När magnesium reagerade med saltsyran i lösningen, förvandlades

magnesiumatomerna till magnesiumjoner. Rita en skalmodell av magnesiumjonen och skriv jonbeteckingen.

Från metallatom till jon En metallatom blir en metalljon när den avger valenselektroner.

saltsyra Mg

Magnesium reagerar med saltsyra. Magnesiumatomerna blir magnesiumjoner.

Skalmodell av magnesiumjonen

Magnesiumjonens kemiska beteckning

5 Skriv reaktionslikheten för magnesiumatomens förvandling till

magnesiumjon.

→ magnesiumatom

+ magnesiumjon

2e– två elektroner

6 Hur kan man visa att magnesium inte har försvunnit i reaktionen med

saltsyra?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

23

Demo Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

3 Vattnets elektriska ledningsförmåga kan förändras

litium

Redskap • dekanterglas (100 ml) • batteri (9 V) • batterikontakt • strömmätare • lampa • 2 kolstavar • 4 krokodilklämmor • 4 sladdar • sked

Ämnen • destillerat vatten H2O • en bit litium Li

9V

Vi bygger en strömkrets som på bilden. Vi placerar kolstavarna i destillerat vatten och tittar på utslaget på strömmätaren.

Lösningens ledningsförmåga

Läraren släpper en bit litium i vattnet. Vi tittar efter vad strömmätaren nu ger för utslag.

1 Ledde det destillerade vattnet elektricitet?

2 Hur förändrades ledningsförmågan när läraren tillsatte litium i vattnet? _ ______________________________________________________________________

3 Vad kan förändringen i ledningsförmåga bero på? _ ______________________________________________________________________

4 Rita skalmodeller av litiumatomen och litiumjonen.

Skalmodell av litiumatomen och kemisk beteckning

24

9V

_ ______________________________________________________________________

Om lösningen leder elektrisk ström innehåller den joner som kan röra sig fritt.

Vi undersöker hur reaktionen mellan litium och vatten påverkar vattnets elektriska ledningsförmåga.

Periodiska systemet och bindningar

Skalmodell av litiumjonen och kemisk beteckning

Kopiering är absolut förbjuden.

4 Vi påvisar joner

Laboration

A Undersök hur metalljoner respektive icke-metalljoner reagerar i lösning och bildar fällning.

lösning med vilket ämnet ska påvisas

lösning av det ämne som ska påvisas 1

AgNO3

1

NaCl

2

CuSO4

2

NH3

3

FeCl3

3

KSCN

4

KI

4

AgNO3

5

KBr

5

AgNO3

Numrera brunnarna 1–5. Droppa två droppar av respektive lösning i varje brunn enligt bilden.

Ämnet i lösningen

Jon som reagerar

Tillsätt två droppar natriumkloridlösning på silvernitraten i brunn 1, två droppar ammoniaklösning på kopparsulfaten i brunn 2 och två droppar kaliumtiocyanatlösning på järnkloriden i brunn 3. Tillsätt två droppar silvernitratlösning på kaliumjodiden respektive kaliumbromiden i brunn 4 och 5.

Anteckna i tabellen vilken färg fällningen som bildas har. Spara lösningarna – du behöver dem som jämförelsematerial i undersökning B.

Lösning som tillsätts för att påvisa jonen

silvernitrat AgNO3

Ag+

natriumklorid NaCl

kopparsulfat CuSO4

Cu2+

ammoniak NH3

järn(III)klorid FeCl3

Fe3+

kaliumtiocyanat KSCN

kaliumjodid KI

I–

silvernitrat AgNO3

kaliumbromid KBr

Br–

silvernitrat AgNO3

Observationer av fällningens färg

Säkerhet • Använd skyddsglasögon och skyddshandskar.

• Var försiktig med lösningarna.

• Silvernitrat AgNO3 färgar ytor svarta (också din hud) och är frätande. Hantera lösningen så att den inte stänker kring mikrotiterplattan.

Redskap • mikrotiterplatta eller små provrör • vitt papper

Ämnen • silvernitratlösning AgNO3 • kopparsulfatlösning CuSO4 • järn(III)kloridlösning FeCl3 • kaliumjodidlösning KI • kaliumbromidlösning KBr • natriumkloridlösning NaCl • ammoniaklösning NH3 • kaliumtiocyanatlösning KSCN

1 Hur kan man utnyttja resultaten för att påvisa joner? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

25

Osynliga joner

B Undersök vilka joner provet som läraren ger innehåller.

Brunnsvatten kan vara klart och färglöst, men det innehåller lösta joner av flera olika slag, även om vi inte ser dem. Kemisterna har utvecklat metoder med vilka man kan påvisa olika joner. Man kan till exempel påvisa järnjoner Fe3+ genom att tillsätta kaliumtiocyanatlösning KSCN i ett vattenprov.

Tiocyanatjonerna KSN– reagerar med järnjonerna Fe3+ i vattnet och bildar en färgad fällning. Jonerna kan identifieras på basis av fällningens färg.

Provlösningen som läraren ger innehåller antingen silver-, koppar-, järn-, jodid- eller bromidjoner.

Droppa två droppar av lösningen i fyra olika brunnar. Gör undersökningen som i A och anteckna resultaten i tabellen.

Lösning som tillsätts för att påvisa jonen

Observationer av fällningens färg

natriumklorid NaCl ammoniak NH3 kaliumtiocyanat KSCN

Avfallshantering

Häll alla lösningar som innehåller silver i uppsamlingskärlet för silversalter och lösningarna som innehåller koppar i uppsamlingskärlet för tungmetaller. Häll de övriga lösningarna i uppsamlingskärlet för saltlösningar.

26

silvernitrat AgNO3

Periodiska systemet och bindningar

2 Vad för jon innehöll provet som läraren gav? _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

Uppgifter under lektionen

U15

U1. Kombinera rätt.

I atomen finns det

•

• fler protoner än elektroner.

I en positiv jon finns det •

• färre protoner än elektroner.

I en negativ jon finns det •

• lika många protoner som elektroner.

U2. Svara utgående från bilden på följande frågor.

a) Vad har atomen för atomnummer?

_ _____________________________________

16+

b) Hur många elektroner har atomen i det första, i det andra och i det tredje elektronskalet? _ ______________________________________________________________________

c) Hur får atomen oktettstruktur? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

U3. a) Till vilken huvudgrupp hör alkalimetallerna? _ ______________________________________________________________________

b) Varför avger alkalimetallerna lätt sina elektroner? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

c) Till vilken huvudgrupp hör halogenerna? _ ______________________________________________________________________

b) Varför tar halogenerna lätt emot elektroner? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

27

U15

U4. Titta på periodiska systemet och bedöm hur följande atomer får full oktett.

a) litiumatomen

_ ______________________________________________________________________

b) berylliumatomen _ ______________________________________________________________________

c) svavelatomen _ ______________________________________________________________________

d) bromatomen _ ______________________________________________________________________

U5. Namnge atomen eller jonen utgående från beteckningen.

Den kemiska beteckningen för atomen eller jonen

Namn

Ca K+ F– Cl

U6. Kryssa för den rätta beskrivningen av atomen respektive jonen.

Beskrivning

Ca

K+

F–

Cl

atom jon lika många protoner som elektroner flera protoner än elektroner färre protoner än elektroner full oktett i yttersta elektronskalet

28

Periodiska systemet och bindningar

Kopiering är absolut förbjuden.

U7. a) Fyll i antalet protoner och elektroner i tabellen och skriv atomens

respektive jonens beteckning.

Skalmodell

Antal protoner

Antal elektroner

Beteckning

6+

Beteckning

Na+ Na Ne Ca2+ Cl– C

U15

11+

20+

11+

10+

17+

b) Vilka atomer och joner i punkt a) har full oktett? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

29

U15

U8. Avsluta meningarna.

a) När en atom avger en elektron...

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

b) När en atom tar emot en elektron... _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

c) När magnesiumatomen bildar en Mg2+-jon… _ ______________________________________________________________________

d) När kloratomen bildar en Cl–-jon… _ ______________________________________________________________________

U9. Förklara utgående från reaktionslikheten hur jonen bildas

a) Li → Li+ + e–

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

b) Ca → Ca2+ + 2 e– _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

c) Br + e– → Br– _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

U10. Skriv reaktionslikheter som beskriver följande jonbildningar.

a) Aluminium bildar en aluminiumjon när atomen avger tre elektroner.

_ ______________________________________________________________________

b) Jodatomen tar emot en elektron och bildar en jodidjon. _ ______________________________________________________________________

c) Syreatomen tar emot två elektroner och bildar en oxidjon. _ ______________________________________________________________________

30

Periodiska systemet och bindningar

Kopiering är absolut förbjuden.

U11. Titta på grundämnenas periodiska system. Svara på frågorna.

U15

a) Vad har strontium för atomnummer?

_ ______________________________________________________________________

b) Hur många protoner finns det i strontiumatomens kärna? _ ______________________________________________________________________

c) Hur många elektroner finns det i strontiumatomen? _ ______________________________________________________________________

d) Hur många elektroner har strontiumatomen i sitt yttersta elektronskal? _ ______________________________________________________________________

e) Hur får strontiumatomen full oktett? _ ______________________________________________________________________

f) Varför förändras strontiumatomen när den får full oktett? _ ______________________________________________________________________

U12. Jämför fluoratomens och fluoridjonens struktur och beteckningar.

Vi jämför

Fluoratomen

Fluoridjonen

antal protoner antal elektroner total laddning antalet valenselektroner kemisk beteckning skalmodell

Kopiering är absolut förbjuden.

15 Joner av atomer

31

19

En lösning kan vara sur, neutral eller basisk • Har du ätit något surt i dag? Vad? • Hur smakar citron jämfört med vatten?

• Vad betyder ordet indikera?

Laboration Säkerhet Den här laborationen skiljer sig från de andra genom att du den här gången får smaka på något i kemisalen. Du får smaka och känna på vatten, en citronlösning och på en lösning av matsoda. Sätt lite av ämnena på handryggen med en ren oanvänd plastsked och smaka.

1 Egenskaper hos citron, vatten och matsoda

Undersök en sur citronlösning, neutralt vatten och en basisk matsodalösning.

Sätt lite vatten med en skedspets på handryggen och smaka.

Gör på samma sätt med först citronlösningen och sedan matsodalösningen.

Anteckna dina smakintryck i tabellen.

Redskap • 3 rena engångsmuggar • 3 rena oanvända plastskedar

Ämne

Smakintryck

Sätt ett skedblad vatten i handflatan.

Känn på vattnet och gnid det med pekfingret i handflatan.

Gör likadant med citronlösningen.

Skölj handen och testa också matsodalösningen.

Anteckna dina känselintryck i tabellen.

Känselintryck

citron

Ämnen • citron • vatten • matsoda

vatten matsoda

1 Vilket annat ämne har egenskaper som gör det

a) surt

b) neutralt

__________________________________________________________

c) basiskt?

__________________________________________________________

62 Periodiska systemet och bindningar

__________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

2 Sura, neutrala och basiska ämnen

Laboration

Mät pH-värdet hos olika ämnen och dela in dem i sura, neutrala och basiska ämnen.

provlösning pH-papper

Klipp 0,5 cm långa bitar pH-papper, lika många som antalet prov. Lägg dem längs kanten på en petriskål.

Uppmätt pH-värde

Ämne

Provlösningarna får gå runt i klassen.

Mät pH-värdena: ta en droppe av respektive lösning på en glasstav och fukta en bit pHpapper med den.

Jämför färgen på pH-pappret med färgkartan. Anteckna pH-värdet i tabellen nedan och kryssa för om ämnet är surt, neutralt eller basiskt.

Klassificering enligt surhetsgrad Surt

Neutralt

Basiskt

vatten

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• En del av ämnena är frätande och du ska vara försiktig när du hanterar dem.

• Smaka inte på något av ämnena.

Redskap • petriskål eller urglas • universalindikatorpapper = pH-papper

Ämnen • vatten • läsk • maskindiskmedel • etanol C2H5OH • kalciumhydroxid Ca(OH)2 • dessutom till exempel rengöringsmedel och några livsmedel

läsk maskindiskmedel

pH-värde

pH-värdet är ett mått på lösningens surhet. Du kan mäta pH-värdet i en vattenlösning av ett ämne till exempel med universalindikatorpapper = pH-papper.

etanol kalciumhydroxid

1 Vilket ämne var

a) surast

__________________________________________________

b) mest basiskt?

__________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

• Om pH-värdet är under 7 är lösningen sur.

• Om pH-värdet är 7 är lösningen neutral.

• Om pH-värdet är över 7 är lösningen basisk.

19 En lösning kan vara sur, neutral eller basisk 63

Laboration Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Lösningar av saltsyra och natriumhydroxid är frätande. Hantera dem försiktigt.

3 Undersökning av färgen hos olika indikatorer

HCl

Redskap • mikrotiterplatta (6 x 4) • glasstavar • dekanterglas (100 ml) • pipett • vitt papper

Indikator En indikator är ett ämne som byter färg när surheten i en vattenlösning av ett ämne förändras.

Bär- och växtsafter är så kallade naturliga indikatorer. De byter färg efter hur sur lösningen är.

64 Syror, baser och miljön

H2O NaOH

mikrotiterplatta

mikrotiterplatta

HCl NaOH

indikator

Lägg en mikrotiterplatta på ett vitt papper.

Skriv på pappret ovanför den första, tredje och femte kolumnen de kemiska beteckningarna HCl, H20 respektive NaOH. Droppa saltsyra­ lösning i de fyra brunnarna i första kolumnen, och sedan på samma sätt destillerat vatten i tredje respektive natriumhydroxidlösning i femte kolumnen. Se till att lösningarna inte blandas med varandra - därför ska det finnas en tom kolumn mellan proven.

Ämnen • utspädd saltsyralösning HCl • utspädd natriumhydroxidlösning NaOH • destillerat vatten H2O • naturlig pH-indikator (till exempel blåbär, lingon eller rödkål) • fenolftalein • bromtymolblått BTB • bromkresolgröntmetylrött Avfallshantering Sura och basiska lösningar ska hällas i egna avfallskärl eller neutraliseras och spolas ut i avloppet med mycket vatten.

Undersök olika indikatorers färg i sur, neutral och basisk lösning.

Indikator

Sur saltsyralösning HCl

Tillsätt några droppar naturlig indikatorlösning i det första provet i varje kolumn. Anteckna lösningens färg i tabellen. Testa de tre andra indikatorerna på samma sätt .

Neutralt destillerat vatten H2O

Basisk natriumhydroxidlösning NaOH

naturlig indikator fenolftalein bromtymolblått BTB bromkresolgröntmetylrött

1 Vad kan man ta reda på med indikatorer? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Passar alla indikatorer lika bra för att undersöka sura ämnen? Motivera. _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ Kopiering är absolut förbjuden.

4 pH-värdet hos en sur och en basisk lösning

Laboration

A Gör saltsyralösningar och mät deras pH-värden.

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Lösningar av salt­syra och natrium­hydroxid är frätande. Var försiktig när du hanterar dem.

HCl

saltsyralösning

pH-papper

1

2

1

Häll 9 ml vatten i två mätglas.

Tillsätt 1 ml saltsyralösning i det första mätglaset. Tillslut mätglaset med en propp och blanda om.

Mät saltsyralösningens pH-värde i och anteckna det i tabellen (mätglas 1).

Lösning

2

Ta 1 ml av saltsyralösningen du gjorde i det första mätglaset i en pipett och tillsätt den i det andra mätglaset. Tillslut glaset med en propp och blanda om. Mät pH-värdet och anteckna det i tabellen (mätglas 2).

pH-värde

mätglas 1 mätglas 2

1 Hur förändrades pH-värdet?

_ ______________________________________________________________________

Redskap • 4 mätglas (10 ml eller 25 ml) • 4 proppar • dekanterglas (100 ml) • glasstavar • petriskål eller urglas

2 Rita en modell som beskriver mängden oxoniumjoner H3O+ i

syralösningen. Använd symbolerna till höger.

Symboler 10 ml 10 ml

∆ =

en oxoniumjon

H3O+  = en vattenmolekyl

H2O

Ämnen • saltsyralösning HCl • natriumhydroxid­ lösning NaOH • vatten • universalindikatorpapper = pH-papper

Vad gör en lösning sur?

När en vattenmolekyl H2O tar emot en vätejon H+ av en syra i vatten­lösning bildas en oxoniumjon H3O+.

Oxonium­jonerna H3O+ gör vatten­lösningen sur.

mätglas 1 mätglas 2

3 Hur påverkar mängden oxoniumjoner pH-värdet och surhetsgraden? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

19 En lösning kan vara sur, neutral eller basisk 65

B Mät natriumhydroxidlösningarnas pH-värden.

NaOH

Häll 9 ml vatten i två mätglas.

Tillsätt 1 ml natriumhydroxidlösning i det första mätglaset. Tillslut glaset med en propp och blanda om.

Mät natriumhydroxidlösningens pH-värde och anteckna det i tabellen (mätglas 1).

Avfallshantering Blanda lösningarna av saltsyra och natriumhydroxid och spola ut i avloppet med mycket vatten.

Lösning

Ta 1 ml av natriumhydroxidlösningen du gjorde i det första mätglaset i en pipett och tillsätt den i det andra mätglaset. Tillslut glaset med en propp och blanda om. Mät pH-värdet och anteckna det i tabellen (mätglas 2).

pH-värde

mätglas 1 mätglas 2

1 Hur förändrades pH-värdet? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Vad gör en lösning basisk?

2 Rita en modell som beskriver mängden hydroxidjoner OH– i

baslösningen. Använd symbolerna till höger.

I reaktionen mellan baser och vatten bildas hydroxidjoner OH–.

Hydroxidjonerna OH– gör vattenlösningen basisk.

10 ml 10 ml

Symboler

mätglas 1 mätglas 2

X = en hydroxidjon OH–  = en vattenmolekyl

H2O

3 Hur påverkar mängden hydroxidjoner pH-värdet och basiskheten? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

66 Syror, baser och miljön

Kopiering är absolut förbjuden.

23

Gaserna i atmosfären • Är luft ett ämne?

• Varför tränar idrottare på hög höjd?

1 Den osynliga luften

Undersök luften med hjälp av vatten och en tratt.

Laboration Fyll en balja till hälften med vatten.

Håll i tratten upp och ner, med tummen över mynningen. Tryck ned tratten under vattenytan.

Titta på vattenytan inne i tratten.

Ta bort tummen från mynningen och se vad som händer.

Redskap • genomskinlig tratt • plastbalja

Ämne • vatten

1 Hur högt steg vattnet i tratten medan mynningen var tillsluten? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Vad hände när du tog bort tummen? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

3 Utgående från laborationen, vad kan vi säga om luften? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

98 Syror, baser och miljön

Kopiering är absolut förbjuden.

2 Vi framställer syre

Demo

Vi framställer syre ur väteperoxid H2O2.

Säkerhet • Använd skyddsglasögon och skyddshandskar.

• Undvik hudkontakt med väteperoxid H2O2 eftersom peroxiden är frätande och starkt oxiderande.

H2O2

MnO2

Vi bygger en apparat som på bilden.

Läraren lägger 1 tsk mangandioxid MnO2 i destillationskolven. Läraren kontrollerar att dropptrattens kran är stängd och häller sedan en lösning av väteperoxid H2O2 i dropptratten.

Läraren sänker en glasburk i vattnet så att den fylls med vatten. När all luft är borta, håller läraren burken så att mynningen är neråt och för in slangen i burken. Därefter öppnar läraren försiktigt dropptrattens kran så att väteperoxidlösning långsamt droppar på mangandioxiden i kolven. Syrgasen som bildas vandrar genom slangen in i glasburken.

När nästan allt vatten har försvunnit ur burken lägger läraren locket på burken och ger sedan burken med syret till dig. Håll locket på plats med handen och för den till din plats. Syret ska du använda i laboration 3 (på nästa sida).

1 Skriv reaktionslikheten för hur väteperoxid sönderfaller. Skriv också

namnen på reaktionsprodukterna.

MnO2 MnO2

+

MnO2

+

+

→

_________

+

_________

→

_______________________

+

__________________________

väteperoxid

2 Vad hade manganidioxiden MnO2 för funktion i reaktionen?

_________

Redskap • destillationskolv • gummislang • dropptratt • genomskinlig plastbehållare • sked • stativ • 2 klämmare • 2 dubbelmuffar • 2 glasburkar med lock (petriskålar) för varje arbetspar

Ämnen • väteperoxidlösning H2O2 • mangandioxid MnO2 • vatten

Avfallshantering Mangandioxiden MnO2 ska filtreras från blandningen och läggas i uppsamlingskärlet för metallsalter.

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

23 Gaserna i atmosfären 99

Laboration Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Akta dig för den brinnande stålullen.

3 När ett ämne brinner i rikligt med syre A Undersök vad som sker när du för en glödande trästicka in i ett kärl

där det finns rikligt med syre.

1 Vad tror du sker när du sätter en glödande trästicka i syre?

Ställ upp en hypotes.

_ ______________________________________________________________________

Redskap • glasburk med lock (petriskål) • ljus • tändstickor • degeltång

Ämnen • trästicka • stålull • syre (framställt i demo 2)

Tänd trästickan i en ljuslåga. Låt stickan brinna en stund och släck den sedan.

Glänta på locket till burken med syre och för in den glödande stickan i burken. Ta snabbt bort stickan och tillslut genast locket.

För på nytt in den slocknade trästickan i burken.

2 Vad observerade du? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

3 Hur påverkades förbränningen av syret? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

100 Syror, baser och miljön

4 Stämde din hypotes? Ja

Nej

Kopiering är absolut förbjuden.

B Undersök vad som händer när du sätter brinnande stålull i syre.

1 Vad tror du händer när du för in brinnande stålull i ett kärl som

innehåller rikligt med syre? Ställ upp en hypotes.

_ ______________________________________________________________________

stålull

Lös upp stålullen lite så att den blir luftigare och ta i den med en degeltång. Tänd stålullen i en ljuslåga. Glänta på en annan burk med syre och för genast in den brinnande stålullen.

Akta dig för den brinnande stålullen. Håll i stålullen med degeltången medan den brinner. Tappa inte brinnande stålull i burken.

2 Vad observerade du? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

3 Vad skulle hända om syremängden i luften var större? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

4 Stämde din hypotes? Ja

Kopiering är absolut förbjuden.

Nej

23 Gaserna i atmosfären 101

27

Ett galvaniskt element ger spänning • Vad får ordet spänning dig att tänka på?

• I vilka apparater använder du batterier?

Demo

1 Galvaniskt element

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Var försiktig med syran.

• Metallskivorna får inte röra varandra i den slutna strömkretsen.

Vi undersöker hur man sätter ihop ett galvaniskt element.

Ag Ag

elektrolyt

Läraren bygger ett galvaniskt element som på bilden. Elektrolyten består av vatten och 5 droppar svavelsyralösning. Läraren sänker ned en silverpol och en kopparpol i lösningen.

Vi iakttar vad som händer på metallytorna.

Redskap • dekanterglas (250 ml) • 2 sladdar • 2 krokodilklämmor • spänningsmätare

Ämnen • utspädd svavelsyra H2SO4 • en silversked Ag • en kopparskiva Cu

Cu

Cu

elektrolyt

Läraren kopplar det galvaniska elementet till en spänningsmätare. Vi mäter spänningen mellan polerna.

1 Vad behövs för ett galvaniskt element? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Vilkendera metallen är ädlare? _ ______________________________________________________________________

B 3 Vilkendera metallen är den negativa polen i det galvaniska elementet?

Elektrolyt En elektrolyt är en lösning som leder elektricitet

132 Metallernas kemi

_ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

Laboration

2 Spänningen i ett galvaniskt element A Undersök hur valet av metall påverkar spänningen mellan polerna.

Fe

Cu

elektrolyt

Putsa metallskivorna med sandpapper.

Använd vatten och 5 droppar svavelsyralösning som elektrolyt. Börja undersökningen genom att sänka ned en kopparpol och en järnpol i lösningen. Mät spänningen mellan polerna och anteckna den i tabellen.

Metallpar

Zn

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Var försiktig med syran.

• Metallskivorna får inte röra varandra i den slutna strömkretsen.

Cu

elektrolyt

Byt ut järnpolen mot olika metallskivor, en i sänder, och mät spänningen.

(Kopparskivan ska du inte byta ut.) Anteckna spänningsstorleken i tabellen.

Ämnen • utspädd svavelsyra H2SO4 • 2 kopparskivor Cu • en järnskiva Fe • en zinkskiva Zn • magnesiumband Mg • ett äpple • en citron

Spänning (V)

Cu–Fe Cu–Zn Cu–Mg Cu–Cu

1 Vilket av metallparen gav

den högsta spänningen _________________________________________________

den lägsta spänningen _________________________________________________

Redskap • dekanterglas (200 ml) • 2 sladdar • 2 krokodilklämmor • spänningsmätare • sandpapper

2 Ordna metallierna Cu, Fe, Zn och Mg från den oädlaste metallen

till den ädlaste. Hur påverkar metallens plats i den elektrokemiska spänningsserien spänningens storlek?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

27 Ett galvaniskt element ger spänning 133

Laboration

B Undersök hur valet av elektrolyt påverkar spänningen mellan polerna.

Zn

Cu

Använd en zink- och en kopparpol i undersökningen. Använd ett äpple som elektrolyt och mät spänningen mellan polerna.

Zn

Cu

Byt ut äpplet mot en citron. Mät spänningen.

3 Hur påverkade valet av elektrolyt spänningens storlek? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

4 Vilkendera metallen, zink eller koppar, är den negativa polen i det

galvaniska elementet? Motivera.

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

5 Skriv en reaktionslikhet för oxidationen vid den negativa polen. _ ______________________________________________________________________

134 Metallernas kemi

Kopiering är absolut förbjuden.

3 En elektrolytlösning leder elektricitet

Undersök den elektriska ledningsförmågan hos några ämnen.

Undersök med en apparat som på bilden vilka ämnen som leder elektricitet. Häll de fasta ämnena turvis i en petriskål och undersök ledningsförmågan.

Säkerhet • Kolstavarna får inte röra varandra i den slutna strömkretsen.

9V

9V

Laboration

Undersök lösningarnas ledningsförmåga turvis i ett dekanterglas.

1 Anteckna resultaten av undersökningarna i tabellen. Skriv + om ämnet

leder elektricitet och – om det inte gör det.

Ämne

Elektrisk ledningsförmåga

salt socker destillerat vatten kranvatten

Redskap • strömmätare • 4 sladdar • batteri (9V) • lampa • petriskål • dekanterglas (200 ml) • 2 kolstavar • 4 krokodilklämmor

Ämnen • koksalt NaCl • koksaltlösning • destillerat vatten H2O • kopparsulfatlösning CuSO4 • socker C12H22O11 • sockerlösning • utspädd saltsyra HCl

saltlösning

Avfallshantering Kopparsulfatlösningen och saltsyran ska ges till läraren för återanvändning.

sockerlösning kopparsulfatlösning vatten + 5 droppar saltsyra

2 Vilka av de ämnen du undersökte leder elektricitet, alltså är

elektrolyter?

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

3 Vad gör att en elektrolytlösning leder elektricitet? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

27 Ett galvaniskt element ger spänning 135

Demo

4 Saltbrygga

Vi undersöker vad saltbryggan har för funktion i Daniells element.

Säkerhet • Använd skyddsglasögon.

• Var försiktig med lösningarna.

Zn

Redskap • 2 sladdar • spänningsmätare • en kopparskiva Cu • en zinkskiva Zn • 2 dekanterglas (200 ml)

ZnSO4

Kopparsulfatlösningen och zinksulfatlösningen ska samlas in för återanvändning.

136 Metallernas kemi

hushållspapper fuktat med saltlösning ZnSO4

CuSO4

Vi tar en bit hushållspapper och väter det i koksaltlösningen. Läraren placerar hushållspappret mellan dekanterglasen som på bilden så att ändorna når ner i lösningarna och mäter sedan spänningen mellan polerna.

1 Hur förändrades spänningen när läraren förenade lösningarna i

dekanterglasen med ett hushållspaper som vätts i saltvatten?

Avfallshantering

Daniells element består av en zinkskiva i zinksulfatlösning och en kopparskiva i kopparsulfatlösning.

Lösningarna är förenade med varandra till exempel med ett filterpapper som fuktats i en saltlösning.

Cu

Zn

CuSO4

Vi tar två dekanterglas. Vi fyller det ena glaset till hälften med zinksulfatlösning och det andra till hälften med kopparsulfatlösning.

Läraren placerar zinkskivan i zinksulfatlösningen och kopparskivan i kopparsulfatlösningen och mäter sedan spänningen mellan polerna med en spänningsmätare.

Ämnen • kopparsulfatlösning CuSO4 • zinksulfatlösning ZnSO4 • koksaltlösning NaCl

Daniells element

Cu

_ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

2 Vad kan du dra för slutsats av det här? _ ______________________________________________________________________ _ ______________________________________________________________________

Kopiering är absolut förbjuden.

Repetitionsuppgifter Välj rätta alternativ.

1. Största delen av grundämnena är

a. metaller. b. halvmetaller. c. icke-metaller.

2. De flesta metallerna förekommer i naturen

som a. molekylföreningar. b. jonföreningar. c. rena grundämnen.

3. Metallerna är i allmänhet

a. lätta och sköra. b. sega och formbara. c. hårda och blanka.

4. Legeringen mellan koppar och zink kallas

a. brons. b. gult guld. c. mässing.

5. Järn är

a. en icke-metall. b. en oädel metall. c. en ädel metall

6. När man sänker ned en oädel metall i syra

bildas det en gas som är a. kväve.

b. syre. c. väte.

7. När man lägger en guldring i en lösning av

silvernitrat sker det ingen reaktion eftersom a. båda är ädla metaller. b. silver är ädlare än guld c. den oädlare metallen inte är i atomform.

8. I reaktionslikheten Mg + 2 Ag+ → Mg2+

+ 2 Ag a. avger magnesiumatomerna två elektroner. b. reduceras silverjonerna. c. oxideras silverjonerna.

162 Metallernas kemi

9. För ett galvaniskt element krävs en

elektrolyt och a. två olika metaller. b. en oädel metall. c. en spänningsmätare.

10. I ett galvaniskt element får man den högsta

spänningen om man väljer som metaller a. silver och koppar. b. aluminium och koppar. c. litium och koppar.

11. Fenomenet där en elektrisk ström ger

upphov till en kemisk reaktion kallas a. elektron. b. elektrolys. c. elektrolyt.

12. Vid elektrolys av en vattenlösning av

zinkklorid ZnCl2 a. vandrar zinkjonerna Zn2+ mot den positiva staven. b. vandrar zinkjonerna Zn2+ mot den negativa staven. c. reduceras zinkjonerna.

13. Man kan använda elektrolys

a. för förzinkning. b. i batterier. c. i galvaniska element.

14. Hematit är

a. kol. b. en järnförening. c. rent järn.

15. Korrosion är

a. förädling av en metall. b. oxidation av en metall. c. galvanisering.

Kopiering är absolut förbjuden.