Atomen - Periodiska systemet
Kap 3 Att ordna materian
Av vad består materian?
400fKr (före år noll)
Empedokles: fyra element, jord, eld, luft, vatten
Demokritos: små odelbara partiklar !
------------------------Slutet 1700-talet
Det finns olika sorters atomer (15 olika grundämnen kända).
-------------------------Början 1800-talet
Dalton : små odelbara partiklar. Atomer
(atomos – odelbar på grekiska)
------------------------------------
Början 1900-talet
Rutherford atomkärna omgiven av elektroner
Atommodellens utveckling
1803
1909
1913
1926
Atomen
(Tre elementarpartiklar)
Partikel
Elektron (e)
Proton (p)
Neutron (n)
Laddning (e)
massa (kg)
massa (u)
-1
+1
0
9,11 .10-31
1,673.10-27
1,675.10-27
0,00055
1,0073
1,0087
Atomen
(Tre elementarpartiklar)
Partikel
Elektron (e)
Proton (p)
Neutron (n)
Laddning (e)
massa (kg)
massa (u)
-1
+1
0
9,11 .10-31
1,673.10-27
1,675.10-27
0,00055
1,0073
1,0087
Atomens byggnad
- atomkärnan
Atomkärnan består av protoner och neutroner
Atomnummer
Antalet protoner i kärnan atomens atomnummer
Atomer med samma atomnummer (antal protoner) tillhör samma grundämne
Antalet protoner ger kärnans laddning
Masstal
En atoms masstal anger antalet partiklar(protoner/neutroner) i atomkärnan.
→Masstalet = antalet protoner + antalet neutroner
Masstal
- exempel
Namn
Tecken
antal neutroner
masstal
H
antal protoner
(atomnummer)
1
Väte
0
1
Helium
He
2
2
4
Litium
Li
3
4
7
Kol
C
6
6
12
Masstal
Tecken
Atomnummer
Periodiska systemet
1869 Mendelejev (ryss)
Han ordnade grundämnen efter ökande atommassa
(periodiska systemet)
Mendelejevs tabell
Periodiska systemet
– grupper och perioder
http://www.ptable.com/
Isotoper
– samma atomnummer men olika masstal
Atom
atomnummer
Antal
protoner
antal
neutroner
masstal
väte,
1
1
0
1
deuterium,
1
1
1
2
tritium,
1
1
2
3
helium,
2
2
2
4
kol-12,
6
6
6
12
kol-13,
6
6
7
13
kol-14,
6
6
8
14
klor-35,
17
17
18
35
klor-37,
17
17
20
37
Olika isotoper
Kol-12, kol-13, kol-14
Klor-35, klor-37
37
atommassa
Atommassa
Ett grundämnes ”medelatomsmassa” (medelvärdet av alla isotopers
atommassa)
Atommassan är siffran under det kemiskatecknet i periodiskasystemet
Enhet: u
Förekomst av isotoper:
Väte-1 (99,9%) , väte-2 / väte-3 (0,1%)
Kol-12 (98,9%) , kol-13 (1,1%) och kol-14 (spår)
Klor-35 (75,8%) och klor-37 (24,2%)
Atommassa: 1.00 u
Atommassas: 12,01u
Atommassa: 35,45u
Atomen: masstal, atomnummer, isotop
•
Uppgifter sid 39-40 (teori sid 25-31). 301, 306,308-309, 314,315
(fel svar i facit uppgift 301c)
•
Övningsstencil: atomens byggnad -isotoper
Elektronerna
Elektronerna
Atomen är oladdad
→ lika många elektroner runt atomkärnan som protoner i kärnan
atomkärnan
runt kärnan
summa laddning
Väte:
en proton (+1)
en elektron (-1)
0
Kol:
sex protoner (+6)
sex elektroner (-6)
0
Natrium:
elva protoner (+11)
elva elektroner (-11)
0
Elektronerna i ständig rörelse runt kärnan → ”elektronmoln”
Elektronerna befinner sig på bestämda avstånd från kärnan →
energinivåer (läs om Bohrs försök s32)
Energinivåerna kallas förenklat för → ”elektronskal”
”Elektronskalsmodellen” fungerar fint att använda
som modell på gymnasienivå
Sammanfattning av Bohrs atommodell och modern atomteori:
•
Elektronskalen, som kan liknas vid ”skalen på en lök”, numreras inifrån atomkärnan
och utåt. ( 1, 2, 3, 4 os v eller ges bokstavsbeteckningarna K, L, M, N osv)
• Elektronerna i de olika energinivåerna är olika starkt bundna i atomen.
• Starkast bundna är elektronerna i de lägsta energinivåerna (närmast
kärnan)
Varje ”elektronskal” har bara plats
för ett visst antal elektroner
Elektronskal
K
L
M
N
antal e2e8e18e32e-
Elektronskalen ”fylls på ” inifrån och ut
med ökande atomnummer(antal
protoner)
Elektronkonfigurationen
– elektronernas fördelning runt atomkärnan
-
”elektronskalen” har i sin tur egna energinivåer (undernivåer)
-
K-skalet en energinivå, L-skalet två energinivåer, M-skalet tre energinivåer
osv
Elektronkonfiguration
• Energinivåerna fylls med elektroner, närmast kärnan och utåt,
(nerifrån och uppåt)
• Den högsta energinivån (yttersta elektronskalet) innehåller
valenselektroner som ger ämnet dess kemiska egenskaper
• Ädelgaserna har fullt yttre skal eller åtta elektroner i yttre skalet en
så kallad oktett. Max 8 st elektroner i det yttersta skalet.
• Denna elektronkonfiguration kallas ädelgasstruktur. (Ädelgaserna är
reaktionströga-reagerar inte med andra atomer)
• Atomradien ökar med antalet skal som innehåller elektroner.
Elektronfördelning (elektronkonfiguration)
Periodiska systemet
– grupper och perioder
Ämnen i samma
grupp
- samma antal
valenselektroner
Ämnen i
samma period
-samma antal
energinivåer
(elektronskal)
Grupp
antal valenselektroner
1 (Alkalimetaller)
2 (Alkaliska jordartsmetaller)
1
2
17 (Halogener)
18 (Ädelgaser)
7
8
http://www.ptable.com/
Ämnets kemiska egenskaper.
Ämnen i samma grupp i det Periodiska systemet har liknade egenskaper
(liknade elektronkonfiguration - samma antal valenselektroner)
Titta på Na och K i grupp 1 och Mg i grupp 2 hur de reagerar olika med vatten.
Demo:
www.periodicvideos.com
Fortsättning
Elektronfördelning(elektronkonfiguration)
Max 8 elektroner i det
yttersta skalet- varför?
Elektronfördelningen….forts
Energinivåer i atomen.
Lägg märke till att den lägsta energinivån i N-skalet ligger lägre än den högsta energinivån
i M-skalet.
Därför fylls N-skalets lägsta energinivå med 2 elektroner innan M-skalet fylls helt
Elektronkonfiguration
1. Övningsstencil: Periodiska systemet
2. Övningsuppgifter sid 40 i boken:
306,308,309,
311,314,315,
317,318, 319,
322
Uppgift grundämnen
Välj två grundämnen nr 1-36 ur det periodiska systemet.
Använd dig av följande rubriker.
1.Grundämnets namn, kemiska tecken och byggnad (atomnummer, masstal,
elektronkonfiguration, antal valenselektroner)
2.Grundämnets plats i periodiska systemet, Grupp / Period samt grundämnesfamilj
3.Förekomst (var finns ämnet i naturen)
4.Ngn speciell egenskap? (allmänna/kemiska)
5.Ev. biologisk roll (funktion i en levande organism) / annan användning
6.Någon kemiskförening ämnet ingår i.
→ Sammanfatta fakta om ämnena på ca en halv A4 sida ”ordbehandlad” text.
(Skriv inte något ni inte förstår)
Dela dokumentet med mig (One drive)
Exciterad atom
- olika atomer får olika färg
• Excitation betyder att energi tillförs en atom så att en elektron "hoppar
upp" till ett skal som innehåller mer energi
• Energin tillförs genom att en elektron exempelvis absorberar en foton
(ljus) , eller krockar med en närliggande atom eller partikel.
• Exciterade atomer är mycket instabila. Efter en bråkdel av en sekund
hoppar elektronen tillbaka till sitt ”grundskal” varvid den extra energin
avges i form av elektromagnetisk strålning (ljus).
• Beroende på atomslaget (elektronkofigurationen)så kommer olika
våglängder att utsändas (olika färger på ljuset).
• Används : identifiera olika ämnen, lysrör, fyrverkeri
• Varför sker kemiska reaktioner?
• Hur hålls materian ihop?
Drivkraften bakom kemiska reaktioner är atomernas strävan att
bli stabila
→ få ”ädelgasskal” d v s en elektronkonfiguration som liknar
ädelgaserna (8 valenselektroner)
8 valenselektroner är atomens mest stabila tillstånd (lägst energinivå)
(Ädelgaser reagerar inte med andra ämnen – har redan 8 elektroner i yttersta
skalet)
Atomer strävar efter att få ”ädelgasstruktur” dvs
8 elektroner i det yttersta elektronskalet
Hur får ett ämne ädelgasstruktur ?
→ Genom att reagera med andra atomer
Två olika sätt:
1. Atomen ger /får elektroner från en annan
atom.
Atomerna blir laddade (joner) och bildar
jonföreningar.
2. Atomen delar valenselektroner med en annan
atom och bildar molekylföreningar.
1. Atomen ger /får elektroner från en annan
atom.
Atomerna blir laddade (joner) och bildar
jonföreningar.
Exempel på hur två olika atomer bildar joner och
får ädelgasstruktur
Elektronformel (Na + Cl → NaCl)
Skal:
Natriumjon
Kloridjon
KLM
KLM
KLM
KLM
Antal : 2 8 1
287
280
288
Natriumjon +
Na+
Kloridjon
+
Cl -
→
Natriumklorid
→
NaCl
En positiv jon och en negativ jon dras
till varandra och bildar en
jonförening.
Jonföreningar kallas salter.
(saltkristall)
2. Atomen delar valenselektroner med en annan
atom och bildar molekylföreningar.
Molekylföreningar
-atomen delar på valenselektronerna
Väte uppnår ädelgasstruktur (Fullt K-skal, 2
valenselektroner, precis som Helium)
Molekylförening
Kovalent bindning (elektronparbindning)
F
F2
Elektronformel –
valenselektronerna
ritas som prickar
Grundämnen i samma grupp har liknande
egenskaper.
Jämför reaktionen mellan alkalimetaller och
vatten nedåt i grupp 1: Li, Na, K
( se periodic videos, länk hemsidan)
Varför reagerar K kraftigare jmf med Na?
Kap 3 ( s 22 - 38);
Uppgifter:
305, 311,312, 317, 318,
313,316,322
Extrauppgifter på hemsidan
• Fler övningsuppgifter
