Materien - pluggstar

Materien
Vad är materia?
Allt som går att ta på och väger någonting är materia. Detta gäller även gaser som t.ex. luft.
Om du sticker ut handen genom bilrutan känner du tydligt att ”det finns något” där ute. Luft
väger också lite grann även om man till vardags inte tänker på det. Om det inte finns någon
materia så är det tomt dvs vakum.
Materia kan normalt uppträda i tre olika former – fast, flytande och gas. Vilken av dessa tre
former ett visst ämne uppträder i beror på tryck och temperatur.
Atomer
All materia är uppbyggd av atomer. Atomerna är otroligt små. Vi kan föreställa oss atomerna
som små kulor av varierande utseende och med olika egenskaper.
Det finns lite mer än 100 st olika sorters atomer. De flesta är mycket ovanliga.
Atomerna är oförstörbara så de kommer alltid att finnas kvar oavsett vad man gör med dem
(om man bortser ifrån kärnkraft och kärnvapen). De går inte att elda upp eller förstöra på
något annat sätt.
Grundämnen
Eftersom de 100 olika sorternas atomer är grundstenarna för all materia så kallas de
grundämnen. De ämnen de bygger upp kallas också för grundämnen. En bit guld kallas alltså
för grundämnet guld men även de atomer som det är uppbyggt av kallas det.
En guldatom
En bit av
grundämnet
guld
Några andra exempel på grundämnen är kol, svavel, syre, silver, järn.
Molekyler
Atomerna sitter ofta ihop med varandra. Hur de kan växa ihop med varandra beror på vilka
egenskaper de olika atomerna har.
Grundämnet syre vill helst slå sig ihop två och två och svavel bildar klumpar om åtta atomer.
Sådana klumpar av sammansatta atomer kallar man för molekyler.
En syreatom
En syremolekyl som består av två
syreatomer
Kemiska beteckningar
För att det ska vara lättare att beskriva ämnena så har man gett dem förkortningar. Dessa
förkortningar kallar man också för kemiska beteckningar.
De kemiska beteckningar har ofta sitt ursprung i de latinska namnen på ämnena. De kan
därför verka lite underliga. Väte har beteckningen H vilket står för hydrogen.
Eftersom många ämnen börjar på samma bokstav så har många av dem en beteckning
bestående av två bokstäver. Det är t.ex. många ämnen som börjar på C. För att skilja dessa så
har en del av dem fått en extra bokstav: C, Ca, Cu, Cs.
Det är mycket viktigt att den andra bokstaven är liten annars kan det bli fel. Beteckningen för
koppar är Cu. Skulle man skriva ett stort U så skulle det stå CU – vilket betyder att det är ett
ämne hopsatt av kol – C och uran – U.
Det här är några vanliga ämnena:
H
väte
He
helium
Li
litium
C
kol
N
kväve
O
syre
F
fluor
Na
natrium
Mg
magnesium
Al
aluminium
P
fosfor
S
svavel
Cl
klor
K
kalium
Ca
kalcium
Fe
järn
Cu
koppar
Ag
silver
Au
guld
Zn
zink
Pb
bly
I kapitlet molekyler läste du om att flera atomer slår sig samman. Om man vill beskriva det i
de kemiska beteckningarna så sätter man en liten siffra snett nedanför och efter beteckningen.
Det här är en
syreatom - O
Syreatomerna föredrar att
sitta ihop två och två.
För att tala om att två sitter
ihop så skriver man O2
Kemiska rektioner
De flesta grundämnena hittar man sällan i ren form i naturen. Grundämnet guld kan man ju
hitta som klumpar och syre finns i luften men oftast så hittar man inte något rent grundämne.
Det beror på att atomerna gärna vill slå sig samman med andra sorters atomer och bilda
kemiska föreningar. Det sker inte hur som helst eller av en slump. Varje grundämne har sina
speciella egenskaper som avgör med vilka andra grundämnen de vill slå sig samman med och
på vilket sätt de ska sitta ihop.
Kemikunskaper handlar till stor del om de regler som styr hur atomerna slår sig samman.
Ett exempel:
Syreatomer vill väldigt, väldigt gärna slå sig ihop med andra atomer. Det är vad som händer
när något brinner. Tänder du eld på en tändsticka så slår sig syreatomerna sig samman med
kolatomerna i tändstickan och det bildas koldioxid.
Kolatomer slår sig ihop med syretaomerna och bildar det
nya ämnet koldioxid. Eftersom koldioxiden består av flera
olika atomer så är det en kemisk förening.
Men det är inte alltid som atomerna slår sig samman i en kemisk reaktion. Det kan också vara
att en molekyl spricker isär eller att någon atom hoppar från en molekyl till en annan. När det
sker en sådan förändring så bildas det alltid nya ämnen som kan vara helt olika de man hade
från början. En sådan händelse kallas för kemisk reaktion.
Kemisk förening – flera olika atomer som sitter ihop
Kemisk reaktion – när nya ämnen bildas
Man beskriver ofta kemiska reaktioner på det här sättet:
Kol + syre  koldioxid
På vänstra sidan har man de ämnen som fanns från början och på höger sida de ämnen som
bildades.
Man kan också beskriva det med hjälp av de kemiska beteckningarna:
C + O2  CO2
Lägg märke till den lilla tvåan. Eftersom den står efter O så betyder den att det finns två
syreatomer i koldioxidmolekylen.
Några viktiga kemiska föreningar:
H2O
vatten
NaCl
natriumklorid (vanligt salt)
CO2
koldioxid
HCl
saltsysra
Luft
Luft är inget grundämne och det är ingen kemisk förening. Det är en blandning av olika gaser.
Kemisk förening är ju när flera olika atomer sitter ihop och det är ju inte fallet med luft.
Den vanligaste gasen i luften är kväve - N2 , som utgör ca 78% av luften. Kvävet reagerar
inte så gärna med andra ämnen så vi märker knappt av det.
Syrgasen – O2 , som utgör 21% av luften, märker vi av desto mer. Utan den skulle vi kvävas.
Syre reagerar mycket gärna med andra ämnen. När något brinner så beror det på att det startat
en kemisk reaktion där syret slår sig samman med atomerna i det brinnande ämnet.
Anledningen till att vi andas syre är att vi utnyttjar den här villigheten att reagera för att få ut
energi. Förbränningen går då mycket långsammare än vid en vanlig eld.
De återstående procenten av luften består av koldioxid och några gaser som kallas ädelgaser.
Ädelgaser, koldioxid
kväve
syre
Både kväveatomerna och syreatomerna sitter
ihop i par. Beteckningen för dem får alltså en
liten tvåa i nederkanten - O2 och N2
Vatten
Vatten är en kemisk förening som består av väte och syre. Både väte och syre är ju gaser men
när deras atomer bildar en kemisk förening så bildas alltså vatten. Vatten är helt olikt de gaser
det är gjort av.
Den kemiska beteckningen på vatten är H2O. Att tvåan sitter efter H betyder att det är två
väteatomer i molekylen.
En vattenmolekyl ser ut som en Musse Pigg. På
syreatomen sitter det två öron av väte.
Vatten är ett av de absolut viktigaste ämnen som finns. Orsaken till det är att det har en
oerhört bra förmåga att lösa upp andra ämnen. När man säger ”lösa upp” menar man att
ämnena bryts upp i sina beståndsdelar och som sedan kommer att simmar omkring i vattnet.
Det gör att ämnen kommer att kunna stöta ihop med varandra i vattenlösningen och reagera
med varandra.
Absolut rent vatten, det vill säga enbart vattenmolekyler, är därför mycket ovanligt.
Att vattnet är bra på att lösa upp ämnen gör också att det är bra på transporter. I vår kropp
transporteras näring, avfall, hormoner, mediciner mm med hjälp av vattnet i oss.
Vår termometerskala är gjord med utgångspunkt från vattnets smält och kokpunkt. När is
smälter har man satt nollpunkten och när vattnet kokar så har man satt 100.
Vattnet har en annan mycket lustig egenskap som är av oerhört stor betydelse för livet på
jorden. Normalt så blir ämnen tyngre ju kallare de blir. Men vatten är som tyngst när det är
+4C sen blir det lättare igen. Det gör att is inte sjunker till botten utan lägger sig på ytan.
Skulle det inte ha varit på det sättet så skulle alla hav och sjöar ha fullt med is på bottnarna
som aldrig kom upp till ytan och smälte.
Atom
Grundämne
Molekyl
Kemisk förening
Kemisk reaktion
Blandning
små ”kulor” som bygger upp all materia. Ungefär
som en sorts legoklossar
Atomer av ett visst slag. Det finns lite drygt 100
olika grundämnen
Flera atomer som sitter ihop. Är atomerna lika så är
det ett grundämne och är de olika så är det en
kemisk förening
olika grundämnen som sitter ihop
atomerna slår sig samman, spricker isär eller byter
plats och det bildas nya ämnen
Flera olika atomer eller molekyler ingår i
blandningen men de sitter inte ihop med varandra.
T.ex. luft
Frågor
1) Vad består all materia av?
2) Hur många grundämnen finns det?
3) Vad är det för skillnad mellan en kemisk förening och ett grundämne?
4) Nedan så har du några olika figurer. Vilka är grundämnen och vilka är kemiska
föreningar. Sätt ut G för grundämnen och KF för kemiska föreningar.
5) Hur många atomer innehåller dessa molekyler?
NH3
…………………
H2O
…………
HCl
…………
CuSO4
………….
6) Om de små atomer i den här figuren är syreatomer och den stora är en kolatom. Vad
skulle den kemiska beteckningen bli då?
7) Är luft en kemisk förening? Förklara.
8) Vad består luft av?
9) Vilket ämne är allt inblandat i den kemiska reaktionen när något brinner?
10) Skriv klart reaktionsformlerna:
……….. + O2 
Fe +
PbO2
……..  FeS
………... +
Cl  HCl
Cu + Cl2  ………
11) Skriv en reaktionsformel som beskriver den kemiska reaktionen när väte reagerar med
syre och bildar vatten (med ord eller med kemiska beteckningar).
12) Rita en vattenmolekyl.
13) Vilken kemisk beteckning har vatten ?