SOLVEIG KARLSEN er førsteamanuensis, MAGNE OLUFSEN er professor, JAN HÖPER er førstelektor og MONA KVIVESEN er universitetslektor ved UiT Norges arktiske universitet. Alle arbeider innenfor fagområdene naturfag og naturfagdidaktikk og har undervisningserfaring fra skolen.
ISBN 978-82-15-05052-2
KJEMI for lærere
Dette er andre bind av totalt to bøker, som sammen utgjør Innføring i kjemi for lærere. Bind 2 passer for studenter som skal ta fordypning i naturfag, mens bind 1 er skrevet for alle studenter som tar naturfag på grunnskolelærerutdanningen. I dette bindet møter du noen nye temaer, som organisk kjemi og elektrokjemi, i tillegg til at grunnleggende temaer fra første bind blir utdypet. Boka inneholder også to didaktiske kapitler om hvordan undervisning i kjemi kan berikes gjennom bruk av teknologi og undervisning utenfor klasserommet. Temaene i boka er knyttet tett til skolefaget, slik at du får dybdekunnskaper både om kjemifaget og om hvordan temaene kan undervises i grunnskolen.
Innføring i
Å ha kunnskap i kjemi er sentralt for å forstå verden rundt oss. Hvorfor er plast både et nyttig materiale og et miljøproblem? Hvordan fungerer et batteri, og hvorfor fører mer karbondioksid i atmosfæren til surere havvann? Forfatterne ønsker med denne boka å åpne døra til vitenskapsfaget kjemi og la deg se verden fra et kjemisk ståsted. Boka inneholder derfor mange eksempler på hvordan kjemi kan brukes til å forstå prosesser i naturen og utfordringer vi ser i verden i dag.
Karlsen, Olufsen, Höper og Kvivesen
Innføring i kjemi for lærere er en lærebok i kjemi og kjemididaktikk for studenter ved grunnskolelærerutdanningene 1–7 og 5–10.
BIND 2
Solveig Karlsen, Magne Olufsen, Jan Höper og Mona Kvivesen
Innføring i
KJEMI for lærere
BIND 2
Periodesystemet 1
2
3
alkali- jordalkalimetaller metaller
1
1
2
6,94
Li
litium
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
halogener
K
85,47
4
atomnummer
9,012
Be
12
atomvekt
79
atomsymbol
beryllium
(223)
40,08
bor
H Gass
Kunstig framstilt
13
56
137,3
barium
88
(226)
radium
26,98
Al
aluminium
21
44,96
Ca Sc 87,62
B
Hg Væske
Radioaktivt
kalsium scandium
38
10,81
Na Fast stoff
ikke-metall
gull
5
Tilstand ved 25° C
halvmetall
197,0
magnesium
20
Fr Ra
francium
helium
metall
Au
navn
24,31
Cs Ba
cesium
4,003
He
Rb Sr 132,9
18
edelgasser
2
rubidium strontium
87
7
39,10
kalium
55
6
22,99
natrium
37
5
7
Na Mg
19
4
6
H
11
3
5
1,008
hydrogen
3
4
Elektronegativiteten til grunnstoffene Elektronegativiteten til grunnstoffene
39
88,91
Y
22
47,87
Ti
titan
40
91,22
lantanoider
50,94
V
vanadium
41
92,91
24
52,00
25
54,94
26
55,84
27
58,93
28
29
63,55
30
65,38
31
69,72
C
karbon
14
28,08
Si
silisium
32
72,63
7
14,01
N
8
16,00
O
nitrogen oksygen
15
30,97
P
fosfor
33
74,92
16
32,06
S
svovel
34
78,96
72
178,5
niob
73
180,9
Hf Ta
hafnium
tantal
9
19,00
F
fluor
17
35,45
Cl klor
35
79,90
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br krom
42
95,96
mangan
43
(98)
jern
44
101,1
kobolt
45
102,9
nikkel
46
106,4
molybden technet- ruthenium rhodium palladium ium
74
183,8
75
186,2
76
190,2
W Re Os
wolfram
rhenium
osmium
77
192,2
Ir
iridium
78
kobber
47
107,9
195,1
sølv
79
sink
48
112,4
gallium
49
114,8
germanium
50
118,7
arsen
51
121,8
selen
52
127,6
197,0
kadmium
80
200,6
indium
81
204,4
tinn
82
207,2
antimon
83
209,0
brom
53
tellur
84
(209)
126,9
I
jod
85
(210)
10
20,18
Ne neon
18
39,95
Ar
argon
36
83,80
Kr
krypton
54
131,3
Xe xenon
86
(222)
Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
platina
89-103 104 (267) 105 (268) 106 (271) 107 (272) 108 (277) 109 (276) 110 actinoider
58,69
12,01
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
yttrium zirkonium
57-71
23
6
(281)
gull
111
(280)
kvikksølv thallium
112
(285)
113
(284)
bly
114
(289)
vismut
115
(288)
polonium
116
(293)
astat
117
(294)
radon
118
(294)
Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
ruther- dubnium seaborg- bohrium hassium meitner- darm- røntgen- copernic- nihonium flerovium moscov- livermor- tenness organesfordium ium ium stadtium ium ium ium ium son
57
138,9
58
140,1
59
140,9
60
144,2
61
(145)
62
150,4
63
152,0
64
157,2
65
158,9
66
162,5
67
164,9
68
167,3
69
168,9
70
173,1
71
175,0
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
lantan
89
(227)
cerium
90
232,0
preseodym
91
231,0
Ac Th Pa
actinium
thorium
protactinium
neodym prometh- samarium europium gadolinium ium
92
238,0
U
uran
93
(237)
94
(244)
95
(243)
96
(247)
terbium dyspros- holmium ium
97
(247)
98
(251)
99
(252)
erbium
thulium ytterbium lutetium
100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262)
Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
neptunium
plutonium
americ ium
curium
berkelium
californium
einstein ium
fermium mendel- nobelium lawrencevium ium
1 H 2,2
0,5-1,0
1,0-1,5
1,5-2,0
2,0-2,5
2,5-3,0
> 3,0
18 He
13
14
15
16
17
B 2,0
C 2,6
N 3,0
O 3,4
F 4,0
Ne
Li 1,0
2 Be 1,6
Na 0,9
Mg 1,3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Al 1,6
Si 1,9
P 2,2
S 2,6
Cl 3,2
Ar
K 0,8
Ca 1,0
Sc 1,4
Ti 1,5
V 1,6
Cr 1,7
Mn 1,6
Fe 1,8
Co 1,9
Ni 1,9
Cu 1,9
Zn 1,7
Ga 1,8
Ge 2,0
As 2,0
Se 2,6
Br 3,0
Kr
Rb 0,8
Sr 1,0
Y 1,2
Zr 1,3
Nb 1,6
Mo 2,2
Tc 2,1
Ru 2,2
Rh 2,3
Pd 2,2
Ag 1,9
Cd 1,7
In 1,8
Sn 2,0
Sb 2,1
Te 2,1
I 2,7
Xe 2,6
Cs 0,8
Ba 0,9
La 1,0
Hf 1,3
Ta 1,5
W 1,7
Re 1,9
Os 2,2
Ir 2,2
Pt 2,2
Au 2,4
Hg 1,9
Tl 1,6
Pb 1,9
Bi 1,9
Po 2,0
At 2,2
Rn
Kilde: Rumble, J. R. (Red). (2019). Handbook of Chemistry and Physics (100th). CRC Press
INNFØRING I KJEMI FOR LÆRERE
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 1
07.06.2022 07:10
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 2
07.06.2022 07:10
Solveig Karlsen, Magne Olufsen, Jan Höper og Mona Kvivesen
INNFØRING I KJEMI FOR LÆRERE BIND 2
Universitetsforlaget
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 3
07.06.2022 07:10
© Universitetsforlaget 2022 ISBN 978-82-15-05052-2 Materialet i denne publikasjonen er omfattet av åndsverklovens bestemmelser. Uten særskilt avtale med rettighetshaverne er enhver eksemplarfremstilling og tilgjengeliggjøring bare tillatt i den utstrekning det er hjemlet i lov eller tillatt gjennom avtale med Kopinor, interesseorgan for rettighetshavere til åndsverk. Utnyttelse i strid med lov eller avtale kan medføre erstatningsansvar og inndragning og kan straffes med bøter eller fengsel. Forfatterne har mottatt støtte fra Det faglitterære fond. Boken er utgitt med støtte fra Kunnskapsdepartementet ved Lærebokutvalget for høyere utdanning. Henvendelser om denne utgivelsen kan rettes til: Universitetsforlaget AS Postboks 508 Sentrum 0105 Oslo www.universitetsforlaget.no Omslag: Cecilie Mohr Sats: ottaBOK Trykk: 07 Media – 07.no Innbinding: Bokbinderiet Johnsen AS Boken er satt med: Adobe Garamond Pro 11,5/14
ED
79
07
M
NO - 1470
RKET TRY K ME RI KE
MIL JØ
Papir: 100 g Arctic Matt 1,0
IA – 2041
03
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 4
07.06.2022 07:10
Innhold Forord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
Kapittel 1 Organisk kjemi i kroppen og samfunnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Betydning av organisk kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karbonatomet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoffgrupper, systematisering av organiske molekyler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Representasjonsformer i organisk kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bygge molekyler med molekylbyggesett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrokarboner – byggestein i kjemisk industri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkaner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isomere forbindelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkyner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sykloalkaner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aromatiske hydrokarboner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organiske forbindelser med grunnstoffet oksygen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkoholer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldehyder og ketoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karboksylsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Etere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forbindelser med andre grunnstoffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aminer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkylhalider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forbindelser med flere funksjonelle grupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reaksjoner i organisk kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oksidasjonsreaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Addisjonsreaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eliminasjonsreaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13 13 15 16 17 18 19 19 24 26 29 30 32 34 34 38 39 41 41 42 42 43 44 45 45 46 46
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 5
07.06.2022 07:10
6
Innhold
Substitusjonsreaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kondensasjonsreaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrolysereaksjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Synteser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46 46 47 47 49
Kapittel 2 Næringsstoffer og deres betydning for kropp og helse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kunnskap om næringsstoffer er viktig i et folkehelseperspektiv . . . . . . . . . . . . . Karbohydrater – vår hovedkilde til energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ulike typer karbohydrater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Monosakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Disakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polysakkarider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karbohydrater i kostholdet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fett – kroppens energireserve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Triglyserider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Navnsetting av fettsyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fett i kostholdet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proteiner – mye mer enn bare kroppens byggesteiner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proteiner består av aminosyrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enzymer og katalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proteiner i kostholdet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vitaminer – essensielle stoffer vi ikke kan produsere selv . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mineraler – uorganiske stoffer kroppen trenger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medisiner er også kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53 53 54 56 57 59 62 64 65 66 69 70 71 71 74 76 77 80 82 83
Kapittel 3 Plast til glede og besvær . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Egenskaper og bruksområder til plast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hva er polymerer? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Naturlige polymerer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Polymerisering – dannelse av polymerer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ulike polymeriseringer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plast i et globalt perspektiv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tilsetningsstoffer i plast og deres påvirkning på miljøet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Behandling av plastavfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bioplast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Undervisning om plast og polymerer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elevene tester ulike plasttyper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kan vi lage plast? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Livsløpsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89 89 90 93 94 95 97 98 99 101 102 103 104 105 106
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 6
07.06.2022 07:10
Innhold
7
Kapittel 4 Bruk av teknologi i kjemiundervisningen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hva er teknologi? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Avgrensing til digital teknologi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Etikk og personvern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lærerens kompetanse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elevenes kompetanse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Apper og nettsteder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Periodesystemet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Molekylbygging digitalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Virtuelle forsøk og animasjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digital skattejakt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Digitale sensorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kameraer i mobiltelefoner og nettbrett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IR-kameraer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmering i kjemi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blokkprogrammering av sensorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modellering av fenomener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Teknologi er tverrfaglig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
109 109 112 113 113 115 117 117 118 119 121 122 123 124 125 126 127 128 129 131 132
Kapittel 5 Kvantitativ forståelse av kjemiske reaksjoner og likevekter . . . . . . . . . . . . . . . Støkiometriske beregninger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Stoffmengder i forbindelser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mengder av reaktanter og produkter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beregninger ved aktuelle spørsmål i klimadebatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Begrensende reaktant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beregninger med molart volum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Utbytte ved kjemiske reaksjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kjemiske likevekter og likevektskonstanter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Massevirkningsloven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Le Châtelier-prinsippet – påvirkning av likevekter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Endring av likevekt ved tilsetning av reaktanter eller produkter . . . . . . . . . . . Endring av likevekter ved trykkendringer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Endring av likevektskonstanten med temperaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Likevekter i hverdagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
135 135 136 138 140 143 146 148 149 151 157 157 159 160 161 163
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 7
07.06.2022 07:10
8
Innhold
Kapittel 6 Syre- og baselikevekter i hverdagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syrer og baser rundt oss har varierende styrke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syrekonstanten er et mål på styrken til en syre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Basekonstanten er et mål på styrken til en base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syrer og deres baser opptrer i par . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forholdet mellom syre- og basekonstanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indikatorer skifter farge avhengig av pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gasser og salter i naturen påvirker pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Salter i vann vil gi sur, nøytral eller basisk løsning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flere gasser i atmosfæren gir sure løsninger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beregninger av pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beregning av pH i syrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beregning av pH i baser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syre–base-titreringer kan bestemme stoffmengder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bestemmelse av konsentrasjonen av saltsyre ved titrering . . . . . . . . . . . . . . . . Bestemmelse av mengde vitamin C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Titrerkurver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Buffersystemer rundt oss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hvordan buffere motsetter seg endringer av pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Syre–base-likevekter og undervisning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
169 170 171 172 173 173 176 178 179 184 187 188 190 191 192 194 195 198 199 203 204
Kapittel 7 Elektrokjemi – Sammenhengen mellom kjemisk og elektrisk energi . . . . . . . Hvorfor lære om elektrokjemi? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Redoksreaksjoner og energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Galvanisk element – kjemiske reaksjoner produserer strøm . . . . . . . . . . . . . . . . Metaller har ulike evner til å gi fra seg elektroner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reduksjonspotensial – tallfester stoffenes evne til å ta til seg elektroner . . . . . Cellepotensialet – spenningen til det galvaniske elementet . . . . . . . . . . . . . . . Cellepotensialet – avgjør om redoksreaksjonen skjer spontant . . . . . . . . . . . . Elektrolyse – strøm får kjemiske reaksjoner til å skje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hydrogengass som energibærer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Produksjon av aluminium – en viktig industri i Norge . . . . . . . . . . . . . . . . . Batterier – nøkkelen til det grønne skiftet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alkaliske batterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Litium-ionbatterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resirkulering av batterier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
209 210 211 212 215 216 219 222 223 225 228 234 234 236 237 239
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 8
07.06.2022 07:10
Innhold
Kapittel 8 Kjemiundervisning utenfor klasserommet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kjemi i natur og samfunn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kjemi i eksterne læringsarenaer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Planlegging av uteundervisning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Utfordringer og fordeler med uteundervisning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Undervisning ute med vekt på elevaktiv undervisning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Undervisningsopplegg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Faseoverganger og partikkelmodellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metaller og korrosjon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Karbohydrater i naturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tverrfaglig undervisning utenfor klasserommet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . En utfordring til slutt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oppgaver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
243 244 246 248 248 250 252 252 255 259 262 264 264
Referanser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Fasit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Illustrasjoner og foto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Stikkordliste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 9
07.06.2022 07:10
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 10
07.06.2022 07:10
Forord Har du noen gang lurt på hvilke stoffer som er i maten din, hva drikkeflasken din består av, og hvorfor det dannes bobler når du åpner bruskorken? Målet med boka er å vise at kjemikunnskaper er relevant for å forklare og forstå naturen og samfunnet vi lever i. Vi har lagt vekt på å knytte kjemifaget til utfordringer og muligheter som vi alle står overfor. Eksempel på dette er alt fra hormoner i kroppen til globale klimaendringer. Vi har også trukket inn de tverrfaglige temaene bærekraftig utvikling og folkehelse og livsmestring som en rød tråd gjennom kapitlene. Vi har skrevet et læreverk som kan brukes i kjemiundervisningen på hele grunnskolelærerutdanningen. Bind 1 er hovedsakelig relevant for begynneremnene i naturfag, mens bind 2 er beregnet for studenter som fordyper seg i naturfag, eller har det som masterfag. I bind 2 av «Innføring i kjemi for lærere» går vi i dybden på flere aktuelle kjemitemaer for grunnskolelærere. Vi har valgt å gå grundig inn i enkelte temaer som vi mener det er viktig at lærere behersker, for å gjøre undervisningen relevant og knytte den til elevenes hverdag. Noen kapitler er en videreføring fra bind 1, slik som beregninger i kjemi, syre– base-likevekter og elektrokjemi. I tillegg har boka kapitler om nye temaer, som organisk kjemi, næringsstoffer og plaststoffer. Vi har også valgt å ta med to kjemididaktiske kapitler som omhandler bruk av teknologi og alternative læringsarenaer i naturfagundervisningen. I arbeidet med boka har vi brukt erfaringer fra vår undervisning på grunnskolelærerutdanningene, disiplinfaglig kunnskap og fagdidaktisk forskning. Alle fire forfatterne har bidratt like mye, og vi har samarbeidet tett i utviklingen av innholdet i hvert kapittel. Vi har fordelt hovedansvaret med å skrive kapitlene på følgende måte: Karlsen (5 og 6), Olufsen (2 og 7), Höper (4 og 8) og Kvivesen (1 og 3). Vi vil gjerne rette en stor takk til redaktøren vår, Jannicke Bærheim, for grundige og verdifulle faglige og språklige tilbakemeldinger gjennom hele prosessen. Vi vil også takke fagkonsulentene våre, Kirsti Marie Jegstad, Ingeborg Knævelsrud og Kristine Marie Olsen, for mange gode innspill til boka. Vetle Marvik har støttet oss i å utarbeide fasit til oppgavene. Vi er takknemlige for innspill og tilbakemeldinger som vi har fått fra en rekke personer med kompetanse på spesifikke fagområder. Her takker vi spesielt Vibeke Aune, Linda Hanssen, Asbjørn Solheim og Andreas Haraldsrud. Tromsø og Alta, mai 2022 Solveig Karlsen, Magne Olufsen, Jan Höper og Mona Kvivesen
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 11
07.06.2022 07:10
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 12
07.06.2022 07:10
Kapittel 1
Organisk kjemi i kroppen og samfunnet Koffein i kaffe virker oppkvikkende, vanillin gir smak til vaniljeis, og kroppen produserer dopamin, som gir oss en lykkefølelse når vi drikker kaffe og spiser vaniljeis. Hva har disse tre stoffene til felles? De er alle organiske molekyler og hører under fagområdet organisk kjemi. Organisk kjemi omhandler de fleste kjemiske forbindelser som inneholder grunnstoffet karbon, de såkalte organiske forbindelsene. Disse forbindelsene inngår i kroppen vår, i klærne våre, i oljeindustri og i maten vi spiser. I dag kjenner vi til over 50 millioner organiske forbindelser, og det lages stadig nye. Det finnes riktignok noen karbonforbindelser som ikke regnes som organiske forbindelser. Disse er karbonater (CO32–), karbondioksid (CO2), karbonmonoksid (CO), rent karbon (diamant, grafitt og kull) og cyanider (CN–). Disse stoffene hører til under uorganisk kjemi. I organisk kjemi studerer vi strukturene, egenskapene og reaksjonene til de organiske forbindelsene og hvordan de kan syntetiseres og isoleres. I dette kapittelet skal vi se på hvor en del organiske stoffer forekommer, hvordan de påvirker oss i hverdagen, hvilke regler vi har for å sette navn på dem, og hvordan vi deler dem inn i stoffgrupper. Vi skal også se på hvordan organiske stoffer reagerer, og hvilke produkter som dannes.
Betydning av organisk kjemi Hvorfor skal vi lære om organisk kjemi? Organiske forbindelser finnes overalt rundt oss. Å ha forståelse for organisk kjemi og karbonforbindelser gir oss et grunnlag til å forstå hvordan naturen henger sammen; hva maten vår består av, hva som er bestanddeler i olje og gass, hva plast er laget av, hvordan medisiner lages, og hvordan vi kan løse store miljøproblemer og leve mer bærekraftig. Bærekraftig utvikling er ett av de tre tverrfaglige temaene i læreplanen, og kunnskaper i organisk kjemi vil kunne gi elevene forståelse for hvordan stoffer påvirker kretsløpene i naturen. Et av kompetansemålene i naturfag er å beskrive hvordan rusmidler, legemidler, miljø gifter og doping påvirker signalsystemene i kroppen. Dette er vanskelig å gjøre uten kunnskap om organiske forbindelser. I dag er det mange som har intoleranser og allergier for forskjellige stoffer, og de er avhengig av å se på ingrediensene til matvarer og kosmetikk. Det er derfor viktig å kunne forstå navnene og gjenkjenne forskjellige stoffgrupper for å unngå å komme i kontakt med stoffer som en ikke tåler. De fleste stoffene i matvarer og kosmetikk er organiske forbindelser.
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 13
07.06.2022 07:10
14
Kapittel 1
Nedenfor er et utdrag av en liste over ingredienser i en matvare som du kan kjøpe i butikken. Tør du å spise det? Hva slags produkt kan det være? Syre (< 1 %), konserveringsmiddel (< 1 %) (E236, E296), farge (< 1 %) (E163, E162, E160a, E161b, E140, E161e, E161g, E161h), E300, E307, folat, kolin, betain, fytosteroler, smak (< 1 %), linalool (15,3 %), oktan-1-ol (11,5 %), etylheksanat (11,1 %), etylbutanat (9,4 %), heksan-1-ol (9,0 %), alfa-terpineol (8 %), benzaldehyd (4,6 %), etylbenzoat (3 %), 3-metylbutan-1-ol (2,8 %), geraniol (2,4 %), metylsyklopentan (1,8 %), benzosyre, E210 (1,6 %), undekanol (1,5 %) sykolpentanon (1,5 %), fenylmetylarnat (1,4 %), heks-3-en-1-ol (1,2 %) … Mange vil nok svart nei på spørsmålet om de hadde tort å spise denne matvaren ut ifra ingrediensene. Men listen ovenfor er faktisk en oversikt over hvilke stoffer som finnes i pasjonsfrukt.
Betegnelsen organisk forbindelse ble opprinnelig brukt om kjemiske forbindelser som bare kunne isoleres fra levende organismer som planter og dyr. Kjemikere trodde at det måtte en «livskraft» til for å produsere disse forbindelsene. Det ble isolert mange organiske forbindelser fra levende materiale på slutten av 1700-tallet, slik som eddiksyre fra fermentert frukt, sitronsyre fra sitroner og morfin fra opiumsvalmue. Men på 1800tallet kom et paradigmeskift da de to tyske kjemikerne Friedrich Wöhler og Adolph Wilhelm Hermann Kolbe viste at organiske forbindelser kunne framstilles fra uorganiske forbindelser. Det mest kjente forsøket er der Wöhler i 1828 klarte å framstille urea fra det uorganiske stoffet ammoniumcyanat, som er vist i figur 1.1. Urea er en organisk forbindelse som blir skilt ut fra kroppen gjennom urin. H H
+
N
H
H O C
Ammoniumcyanat
O
Varme
N
-
H
N
N
H Urea
H
H
Figur 1.1. Framstilling av den organiske forbindelsen urea fra den uorganiske forbindelsen ammoniumcyanat.
Flere kjente vitenskapsmenn holdt likevel fremdeles fast ved at organiske forbindelser kun ble dannet av levende organismer. I 1847 klarte imidlertid Adolph Wilhelm Hermann Kolbe å framstille eddiksyre fra metylcyanid (CH3CN). Dette ga en rivende utvikling innen framstilling av organiske forbindelser, og teorien om at organiske forbindelser kun ble dannet i levende organismer, ble forkastet. I de neste årene ekspanderte den kjemiske industrien, og grunnleggingen av firmaet Bayer i 1895 og deres framstilling av acetylsalisylsyre (aspirin) ble en viktig milepæl.
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 14
07.06.2022 07:10
Organisk kjemi i kroppen og samfunnet
15
Acetylsalisylsyre viste seg å ha bedre egenskaper enn naturlig salisylsyre, som fram til da ble ekstrahert fra viertrær. Både salisylsyre og acetylsalisylsyre virket smertestillende, men acetylsalisylsyre var mindre irriterende mot magen. Organisk kjemi har siden vært svært sentral for farmasøytisk industri.
Figur 1.2. Framstilling av acetylsalisylsyre.
Vi kan spørre oss hvorfor skillet mellom organiske og uorganiske forbindelser er blitt opprettholdt, når det viste seg at det var mulig å framstille organiske forbindelser syntetisk. Det er noen likhetstrekk mellom alle organiske forbindelser som har gjort at det historiske skillet er blitt opprettholdt. Det er at alle organiske forbindelser inneholder grunnstoffet karbon, og de består av kjeder av karbonatomer med andre grunnstoffer bundet til kjeden. Hva er det ved karbonatomet som gjør at det finnes så enormt mange organiske forbindelser?
Karbonatomet Karbonatomet har atomnummer 6 og er i periode 2 og gruppe 14 i periodesystemet. Det vil si at atomet har to elektroner i første skall og fire elektroner i andre skall. Grunnstoffet har fire valenselektroner og vil trenge fire elektroner for å oppnå full oktett.
Figur 1.3. Elektronfordelingen til karbonatomet.
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 15
07.06.2022 07:10
16
Kapittel 1
Karbonatomet vil hverken ta opp eller avgi elektroner, men kan danne bindinger ved å dele elektroner med andre atomer. Karbonatomet vil av den grunn danne fire kovalente bindinger med andre atomer. Organiske forbindelser består ofte av flere karbonatomer i kjeder, og mellom karbonatomene kan det være enkelt-, dobbelt- eller trippelbindinger. Karbon atomene kan i tillegg organiseres i ringstrukturer med både enkelt- og dobbeltbindinger. Det er ikke noen begrensninger på hvor mange karbonatomer som kan bindes sammen og danne organiske molekyler. De kan være små og bestå av fem atomer, slik som stoffet metan, men vi kan også ha store molekyler som består av flere tusen atomer, slik som proteinstrukturer. Karbonatomet kan også binde seg til andre grunnstoffer slik som hydrogen, oksygen, nitrogen, svovel og halogener. Det at karbonatomene kan binde seg sammen med hverandre og andre grunnstoffer på mange ulike måter, gir oss det enorme antallet organiske forbindelser. For å kunne holde oversikt over dette store mangfoldet er de organiske forbindelsene systematisert i stoffgrupper.
Stoffgrupper, systematisering av organiske molekyler Organiske forbindelser består av karbonatomer i kjeder, og i tillegg er det andre atomer og atomgrupper som går igjen i molekylene. Disse atomene og atomgruppene kalles funksjonelle grupper, og stoffer med samme funksjonelle gruppe hører til samme stoffgruppe. Den funksjonelle gruppen gir karakteristiske kjemiske egenskaper til forbindelsene i en stoffgruppe, og molekyler med samme funksjonelle gruppe har dermed lignende kjemiske egenskaper. Det er en rekke forskjellige stoffgrupper i organisk kjemi, og vi skal ta for oss de vanligste og enkleste gruppene i denne boka. Tabell 1.1 viser en oversikt over stoffgruppene og deres funksjonelle grupper. Det er viktig med et system for navnsetting når vi har med så mange stoffer å gjøre, og endelsen på navnet forteller hvilken stoffgruppe forbindelsen tilhører. Vi skal komme tilbake til navnsetting av organiske forbindelser senere i kapittelet når vi tar for oss de ulike stoffgruppene. Tabell 1.1. Stoffgruppene i organisk kjemi Stoffgruppe
Funksjonell gruppe
Endelse på navnet
Eksempel
Navn
Karboksylsyre Ester Aldehyd Keton Alkohol Amin Alken Alkyn
–COOH –COO– –CHO >CO –OH –NH2 –C=C–
-syre -yl…-at -al -on -ol -amin -en -yn
CH3CH2COOH CH3COOCH3 CH3CH2CHO CH3C(O)CH3 CH3CH2CH2OH CH3CH2NH2 H2C=CHCH3
propansyre metyletanat propanal propanon propan-1-ol metylamin propen propyn
Alkan Eter Alkylhalid
–C≡C– ingen –O– halogen
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 16
-an -oksy...-an ingen
HC≡CCH3 CH3CH2CH3 CH3OCH2CH3 CH3CH2CH2Cl
propan metoksyetan 1-klorpropan
07.06.2022 07:10
Organisk kjemi i kroppen og samfunnet
17
Representasjonsformer i organisk kjemi Siden det finnes så mange forskjellige organiske forbindelser, og mange av dem har svært store strukturer, trenger vi gode måter å presentere forbindelsene på. Vi kan presentere molekylene på ulike måter, avhengig av hva vi skal fokusere på i molekylet. I denne boka har vi valgt åtte forskjellige typer representasjoner når vi skal vise strukturen til forbindelsene. Hvilken av disse vi velger å bruke, er avhengig av hva vi vil formidle. Tabell 1.2 viser propan-1-ol i de åtte representasjonsformene. Tabell 1.2. Propran-1-ol i forskjellige representasjoner Type formel
Formel
Molekylformel
C3H8O
Forenklet formel
C3H7OH
Strukturformel
H H
Strukturformel med atomene inn og ut av planet
H
H C H
H C H H
H
C
C
O H
H H
H
C C H
OH
H
Sammentrukket strukturformel (1)
CH3CH2CH2OH
Sammentrukket strukturformel (2)
CH3–CH2–CH2–OH
Strekformel
OH
Kulepinnemodellen
Molekylformelen gir oss kun antallet atomer av hvert grunnstoff i molekylet; den sier ikke noe om hvilket molekyl det er, eller hvilke atomer som er bundet sammen. Forenklet formel er en molekylformel der den funksjonelle gruppen er satt for seg selv, for å vise hvilken stoffgruppe forbindelsen hører til. Strukturformelen forteller hvilke atomer som er i molekylet, og hvordan de er bundet sammen. Noen ganger kan vi merke av bindingene som stiplede linjer når bindingen går inn i planet, og tykkere linjer når bindingen går ut av planet. Vi bruker dette når det er viktig at vi ser hvordan atomene orienterer seg i rommet. Strukturformelen kan ofte bli stor og uoversiktlig når det er mange atomer i molekylet. For store molekyler velger vi derfor å bruke sammentrukket strukturformel eller strekformel. I sammentrukket strukturformel grupperer vi sammen atomene som er bundet til hvert karbonatom. Denne formelen gir oss informasjon om hvilke atomer som er i molekylet, og hvilke atomer de
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 17
07.06.2022 07:10
18
Kapittel 1
er bundet sammen med. Vi kan også ha sammentrukket strukturformel som viser bindingene mellom atomgruppene. Hvis vi har funksjonelle grupper inni molekylet, setter vi disse i parentes etter karbonatomet de er bundet til. Et eksempel på dette kan du se i tabell 1.4. Strekformelen er en forenkling av strukturformelen, der karbonatomene og hydrogenatomene ikke vises som kjemiske symboler. I strekformelen symboliserer knekkene og endene av linjene karbonatomer med tilhørende hydrogenatomer. Den siste representasjonsformen er en fysisk modell. Kulepinnemodellen er en tredimensjonal figur av et molekyl og viser oss hvilke atomer som er i molekylet, hvordan de er bundet til hverandre, og hvordan atomene er plassert i rommet. Dette er en god modell når vi skal forstå hvordan molekylene ser ut, og hvilke egenskaper de har. Modellen kjenner vi igjen fra molekylbyggesettene. Bygge molekyler med molekylbyggesett Det kan være utfordrende med alle de nye ordene i organisk kjemi og at vi må tenke i tre dimensjoner. Siden det er vanskelig å overføre strukturelle representasjoner fra papir til et tredimensjonalt bilde i tankene, har vi behov for å bruke fysiske modeller som vi kan snu og vende på. Et av de viktigste læremidlene i organisk kjemi er derfor molekylbyggesett. Molekylbyggesett legger til rette for visualisering av molekyler i tre dimensjoner. Med molekylbyggesett som Molymod, som vises i figur 1.4, kan vi bygge mange ulike molekyler. De er enkle å bygge med, og molekylene kan lett endres. Vi kan også bygge modeller av ting vi finner hjemme. En plomme, tannstikkere og fire druer blir et fint metanmolekyl.
Figur 1.4. En eske med molekylbyggesett Molymod, som brukes i mange skoler.
9788215050522_Karlsen mfl_Innføring i kjemi for lærere bind 2.indd 18
07.06.2022 07:10
Periodesystemet 1
2
3
alkali- jordalkalimetaller metaller
1
1
2
6,94
Li
litium
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
halogener
K
85,47
4
atomnummer
9,012
Be
12
atomvekt
79
atomsymbol
beryllium
(223)
40,08
bor
H Gass
Kunstig framstilt
13
56
137,3
barium
88
(226)
radium
26,98
Al
aluminium
21
44,96
Ca Sc 87,62
B
Hg Væske
Radioaktivt
kalsium scandium
38
10,81
Na Fast stoff
ikke-metall
gull
5
Tilstand ved 25° C
halvmetall
197,0
magnesium
20
Fr Ra
francium
helium
metall
Au
navn
24,31
Cs Ba
cesium
4,003
He
Rb Sr 132,9
18
edelgasser
2
rubidium strontium
87
7
39,10
kalium
55
6
22,99
natrium
37
5
7
Na Mg
19
4
6
H
11
3
5
1,008
hydrogen
3
4
Elektronegativiteten til grunnstoffene Elektronegativiteten til grunnstoffene
39
88,91
Y
22
47,87
Ti
titan
40
91,22
lantanoider
50,94
V
vanadium
41
92,91
24
52,00
25
54,94
26
55,84
27
58,93
28
29
63,55
30
65,38
31
69,72
C
karbon
14
28,08
Si
silisium
32
72,63
7
14,01
N
8
16,00
O
nitrogen oksygen
15
30,97
P
fosfor
33
74,92
16
32,06
S
svovel
34
78,96
72
178,5
niob
73
180,9
Hf Ta
hafnium
tantal
9
19,00
F
fluor
17
35,45
Cl klor
35
79,90
Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br krom
42
95,96
mangan
43
(98)
jern
44
101,1
kobolt
45
102,9
nikkel
46
106,4
molybden technet- ruthenium rhodium palladium ium
74
183,8
75
186,2
76
190,2
W Re Os
wolfram
rhenium
osmium
77
192,2
Ir
iridium
78
kobber
47
107,9
195,1
sølv
79
sink
48
112,4
gallium
49
114,8
germanium
50
118,7
arsen
51
121,8
selen
52
127,6
197,0
kadmium
80
200,6
indium
81
204,4
tinn
82
207,2
antimon
83
209,0
brom
53
tellur
84
(209)
126,9
I
jod
85
(210)
10
20,18
Ne neon
18
39,95
Ar
argon
36
83,80
Kr
krypton
54
131,3
Xe xenon
86
(222)
Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
platina
89-103 104 (267) 105 (268) 106 (271) 107 (272) 108 (277) 109 (276) 110 actinoider
58,69
12,01
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te
yttrium zirkonium
57-71
23
6
(281)
gull
111
(280)
kvikksølv thallium
112
(285)
113
(284)
bly
114
(289)
vismut
115
(288)
polonium
116
(293)
astat
117
(294)
radon
118
(294)
Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
ruther- dubnium seaborg- bohrium hassium meitner- darm- røntgen- copernic- nihonium flerovium moscov- livermor- tenness organesfordium ium ium stadtium ium ium ium ium son
57
138,9
58
140,1
59
140,9
60
144,2
61
(145)
62
150,4
63
152,0
64
157,2
65
158,9
66
162,5
67
164,9
68
167,3
69
168,9
70
173,1
71
175,0
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
lantan
89
(227)
cerium
90
232,0
preseodym
91
231,0
Ac Th Pa
actinium
thorium
protactinium
neodym prometh- samarium europium gadolinium ium
92
238,0
U
uran
93
(237)
94
(244)
95
(243)
96
(247)
terbium dyspros- holmium ium
97
(247)
98
(251)
99
(252)
erbium
thulium ytterbium lutetium
100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262)
Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
neptunium
plutonium
americ ium
curium
berkelium
californium
einstein ium
fermium mendel- nobelium lawrencevium ium
1 H 2,2
0,5-1,0
1,0-1,5
1,5-2,0
2,0-2,5
2,5-3,0
> 3,0
18 He
13
14
15
16
17
B 2,0
C 2,6
N 3,0
O 3,4
F 4,0
Ne
Li 1,0
2 Be 1,6
Na 0,9
Mg 1,3
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Al 1,6
Si 1,9
P 2,2
S 2,6
Cl 3,2
Ar
K 0,8
Ca 1,0
Sc 1,4
Ti 1,5
V 1,6
Cr 1,7
Mn 1,6
Fe 1,8
Co 1,9
Ni 1,9
Cu 1,9
Zn 1,7
Ga 1,8
Ge 2,0
As 2,0
Se 2,6
Br 3,0
Kr
Rb 0,8
Sr 1,0
Y 1,2
Zr 1,3
Nb 1,6
Mo 2,2
Tc 2,1
Ru 2,2
Rh 2,3
Pd 2,2
Ag 1,9
Cd 1,7
In 1,8
Sn 2,0
Sb 2,1
Te 2,1
I 2,7
Xe 2,6
Cs 0,8
Ba 0,9
La 1,0
Hf 1,3
Ta 1,5
W 1,7
Re 1,9
Os 2,2
Ir 2,2
Pt 2,2
Au 2,4
Hg 1,9
Tl 1,6
Pb 1,9
Bi 1,9
Po 2,0
At 2,2
Rn
Kilde: Rumble, J. R. (Red). (2019). Handbook of Chemistry and Physics (100th). CRC Press
SOLVEIG KARLSEN er førsteamanuensis, MAGNE OLUFSEN er professor, JAN HÖPER er førstelektor og MONA KVIVESEN er universitetslektor ved UiT Norges arktiske universitet. Alle arbeider innenfor fagområdene naturfag og naturfagdidaktikk og har undervisningserfaring fra skolen.
ISBN 978-82-15-05052-2
KJEMI for lærere
Dette er andre bind av totalt to bøker, som sammen utgjør Innføring i kjemi for lærere. Bind 2 passer for studenter som skal ta fordypning i naturfag, mens bind 1 er skrevet for alle studenter som tar naturfag på grunnskolelærerutdanningen. I dette bindet møter du noen nye temaer, som organisk kjemi og elektrokjemi, i tillegg til at grunnleggende temaer fra første bind blir utdypet. Boka inneholder også to didaktiske kapitler om hvordan undervisning i kjemi kan berikes gjennom bruk av teknologi og undervisning utenfor klasserommet. Temaene i boka er knyttet tett til skolefaget, slik at du får dybdekunnskaper både om kjemifaget og om hvordan temaene kan undervises i grunnskolen.
Innføring i
Å ha kunnskap i kjemi er sentralt for å forstå verden rundt oss. Hvorfor er plast både et nyttig materiale og et miljøproblem? Hvordan fungerer et batteri, og hvorfor fører mer karbondioksid i atmosfæren til surere havvann? Forfatterne ønsker med denne boka å åpne døra til vitenskapsfaget kjemi og la deg se verden fra et kjemisk ståsted. Boka inneholder derfor mange eksempler på hvordan kjemi kan brukes til å forstå prosesser i naturen og utfordringer vi ser i verden i dag.
Karlsen, Olufsen, Höper og Kvivesen
Innføring i kjemi for lærere er en lærebok i kjemi og kjemididaktikk for studenter ved grunnskolelærerutdanningene 1–7 og 5–10.
BIND 2
Solveig Karlsen, Magne Olufsen, Jan Höper og Mona Kvivesen
Innføring i
KJEMI for lærere
BIND 2
