Deskriptiv oorganisk kemi
Som rubriken antyder handlar det om beskrivning av oorganiska ämnen vilka, för att man
skall ha en vettig chans att ta till sig stoffet, bör sättas i relation till elektronstrukturen och
därmed elementens ställning i det periodiska systemet. I och med att detta grundas på
liknande uppbyggnad av valenstillstånden kan man finna viktiga trender inom såväl grupper
som perioder. För att man skall kunna tillgodogöra sig dessa måste man veta var de olika
elementen finns.
Deskriptiv organisk kemi, som inbegriper ett mycket begränsat antal element, grundas på helt andra
principer: Där är det i stället s.k. funktionella grupper som huvudsakligen bestämmer de kemiska
egenskaperna.
I läroboken av Atkins & Jones står fokus främst på ”Main group elements”, dvs. de element
vilkas kemi beror av elektronfördelningarna i s- och p-orbitaler, med äldre nomenklatur
kallade grupperna IA-VIIIA. De viktigaste av dessa element behandlas i Kap. 14-15. De som
hör till IB-VIIIB har lokaliserade elektroner i d- eller f-orbitaler och behandlas till en del i
Kap. 16. Emellertid är för geokemins del det behandlade stoffet i Kap 16 till stor del föga
relevant (komplexkemi); det viktigaste rör redoxsidan, dvs. metallframställningen .
Inlärning sker lämpligtvis grupp för grupp (sedan väte behandlats enskilt) och tyngdpunkten
skall i detta sammanhang ligga på:
i vilken form finns elementet i naturen? (mineral)
hur framställs elementet ur mineralen? (redox)
vad kan elementet användas till?
vilka föreningar av elementet är viktiga – och till vad?
Föreläsningar i deskriptiv kemi är svåra att genomföra så att resultatet blir heltäckande och
samtidigt intressant. Mer fruktbart kan det vara att studera stoffet och sedan ventilera det med
likasinnade under ledning, dvs. i en diskussion i ett studerandeforum med lärare, ty studier
ger inte enbart svar utan väcker också frågor och undringar.
Läroboken ger viss studiehandledning med hjälp av retoriska frågor:
What are the key ideas?
Why do we need to know this material?
What do we need to know already?
Den sista frågan är nog så viktig och bör beaktas.
Inför de lektionspass där kapitlen 14-16 behandlas (Mineralkemi) finns ett antal frågor som
skall tjäna som ledning, som uppstyrning av ett mer globalt tänkesätt i förhållande till
periodiska systemet och inte av enbart korvstoppningskaraktär. Det är viktigt att alla i förväg
läser in det stoff som skall behandlas, eftersom det annars inte finns något att diskutera!
Fundera över följande spörsmål – en del kan tas upp till diskussion:
Kap. 14 (1:a passet)
1. Vad innebär och hur varierar i stort elektronegativiteten?
2. Hur varierar atom- och atomjonstorlekar?
3. Vilka är de viktigaste typerna av kemisk bindning?
4. Vad innebär polarisation, och hur varierar polariserbarhet? Konsekvenser för den kemiska
bindningen?
Väte
5. I vilken form finns väte huvudsakligen i vår värld?
6. Finns fritt väte, eller hur kan man få vätgas?
7. Vad kallas de föreningar som har väte som elektronegativ del?
8. Är vätgas reaktiv och farlig?
Alkalimetaller
9. Varför har dessa metaller fått en speciell beteckning?
10. Vad kännetecknar metallerna i fråga om elektronegativitet? Konsekvenser?
11. Lägg märke till hur de olika metallerna förekommer i naturen; likheter och skillnader?
12. Hur får man fram de rena elementen? Varför gör man så här?
13. Alkalimetallerna beter sig olika gentemot syre: De tyngre bildar hellre föreningar där
2
jonerna O2 eller O2 ingår; vad kallas dessa salter?
14. Vilka är de viktigaste (= mest förekommande) alkalimetallerna?
15. Viktiga föreningar? Bindningstyp?
Alkaliska jordartsmetaller
16. Vilka är de vanligaste metallerna inom denna grupp?
17. Hur är metallerna bundna i naturen?
18. Hur framställs de rena elementen?
19. Beryllium avviker mest från de övriga. Varför?
20. Kalciumkarbonat kan finnas i två olika kristallina former. Vilka då? Skiljer sig
byggnadsstenarnas art mellan de båda formerna?
21. Apatit kan anses vara ett dubbelsalt . Vilka olika jonslag kan ingå?
22. Vad är bränd gips? Hur reagerar det med vatten? Vad används det till?
23. Vad är bränd kalk? Hur reagerar det med vatten? Vad bildas då? Hur används produkten?
24. Bränd kalk används inom järnverk för ugnsfodring. Varför? Vilket slags process
utnyttjas?
Kap. 14 (2:a passet)
Grupp 13
25. Reflektera över vilka oxidationstal som är stabilast inom gruppen.
26. Vilket är det vanligaste elementet i grupp 13?
27. I vilken form återfinns bor i jordskorpan?
28. Hur framställs de rena elementen?
29. I vilka avseenden skiljer sig bor avsevärt från de övriga elementen?
30. Ange viktiga användningsområden för boroxid resp. bornitrid.
31. Viktiga legeringsegenskaper hos aluminium?
32. Vad är mest remarkabelt i fråga om galliums egenskaper
33. Vad skulle föreningar som GaN och GaAs kunna ha för egenskaper? De är isoelektroniska
med diament och har den närbesläktade zinkbländestrukturen.
34. Vilken egenskap är mest bekant – genom deckarlitteraturen – vad avser talliums kemi?
Grupp 14
35. Vilka allotroper av kol finns som mineral?
36. Finns det någon strukturell likhet mellan elementen i grupp 14?
37. Reflektera över vilka oxidationstal som är stabilast inom gruppen.
38. Vad är det som gör att CO2 och SiO2 är så olika, den ena gasformig och den andra fast och
högsmältande?
39. Silikatmineral är de som totalt överväger. Vilka typer kan det förekomma?
40. Finns det klara samband mellan silikatkristallers yttre utseende (habitus) och den inre
uppbyggnaden?
41. Kiseldioxid finns i flera kristallmodifikationer. Vilka? Näromgivningen är densamma i
alla utom i stishovit – vad är typiskt? Vad är agat?
42. Syreomgivningen i silikaten avviker från den som aluminium föredrar. Trots det bildas
aluminosilikat – vad är det?
43. Vad är det för likheter formelmässigt mellan talk och glimmer? Vad är det för olikheter
strukturellt?
44. Vad finns det för kemiskt samband mellan fältspat och lermineral?
45. Vad kännetecknar strukturellt lermineral?
46. Hur förekommer tenn resp. bly i jordskorpan? Vilka oxidationstal har de då?
47. Porslin och keramik, vad är det för likheter och skillnader dememellan? Ändrad fråga!
48. Vad kännetecknar egenskaperna för många övergångsmetallkarbider?
Kap. 15 (3:e passet)
49. Vad skiljer i stort elementen i grupperna 15-18 från dem i grupperna 1,2 och 13?
50. Här träffar vi för första gången på atmofila element. Vilka då?
Grupp 15
51. Kväve finns i viss mån kemiskt bundet i mineral. Hur i så fall?
52. Vilka är de viktigaste fosforhaltiga mineralen?
53. Arsenik kan i vissa fall hittas som beståndsdel i fosformineral. Hur går det till?
54. Det mesta av arsenik, antimon och vismut finns i helt andra sorters mineral. Hur är de då
bundna?
55. Hur framställs kvävgas respektive fosfor?
56. Vad är den mest markanta skillnaden mellan ammoniumnitrat och ammoniumklorid i
kemiskt hänseende?
57. ”Arsenik” används för att beteckna två olika ämnen. Vilka?
Grupp 16
58. Svavel kan finnas som mineral. I vilken form annars förekommer det mest?
59. Vilka metaller vill gärna förena sig med svavel (så att de tillsammans bildar mineral)?
60. Ozon är en speciell allotrop av syre. Beskriv! Var och när kan den påträffas?
61. Selen och tellur finns som föroreningar i vissa svavelföreningar. Vilka då?
62. Svavel kan oxideras och ge den absolut tekniskt viktigaste kemikalien. Vilken är det?
63. Selen eller selenföreningar har fått stor teknisk betydelse först fr.o.m. 1950:talet. Hur?
64. Lapis lazuli är ett blått mineral. Hur är det uppbyggt?
65. Vilka är de viktigaste mineralen uppbyggda med sulfatjoner?
66. Tiosulfat kan framställas ur sulfit. Förklara vad de olika jonerna är.
67. I samband med vulkanutbrott uppstår förutom stoft också emission av olika gasformiga
ämnen. Två sådana gaser är svavelhaltiga. Vilka är de?
68. Fluoratomerna i SF6 (som är en s.k. hypervalent molekyl) skärmar svavelatomen mot
kemisk attack. Föreningen är en tung gas. Vad används den till?
69. Väteperoxid kan verka såväl oxiderande som reducerande. Vad blir produkten i respektive
fall?
70. Svavel kan kristallisera i olika modifikationer, bl.a. en med ortorombisk och en med
monoklin symmetri. Vad är den essentiella byggnadsstenen i dessa kristaller?
Grupp 17
71. Inom vilka gränser varierar oxidationstalen i allmänhet inom gruppen? Vilka element
avviker?
72. I vilka sorts föreningar uppträder vanligen de högsta oxidationstalen?
73. Vilka är de viktigaste fluormineralen?
74. Hur framställs klorgas?
75. Både bromid och jodid finns i löst form i havsvatten. Hur framställs respektive element?
76. Jod finns också som förorening i Chilesalpeter, NaNO3. I vilken form finns det bundet?
77. Till skillnad från HCl, HBr och HI angriper HF kiseldioxid samt silikat, t.ex. glas. Hur går
det till?
78. En oxid av klor har fått industriell betydelse. Vilken då och i vilket sammanhang?
Grupp 18
79. Vilken är den vanligaste ädelgasen? Var finns den?
80. Vad används argon till?
81. Varför finns det så lite helium på vår planet medan det i Universum utgör cirka 10
atom%?
82. Var finns det helium, och vad används det till?
83. Heliums fasdiagram avslöjar några fascinerande egenskaper hos detta element. Vad?
Grupperna 3-12
84. Grupperna 3-11 har ett annat sammanfattningsnamn än 3-12. Vad kallas respektive grupp?
85. Vad finns det för skillnader i fråga om bindningen i olika mineral om man jämför de
tidiga och sena metallerna i period 4? Vilka är litofila resp. kalkofila?
86. Titan, krom och järn är exempel på element som kan lösa sig i aluminiumoxid och ge
upphov till s.k. ädelstenar. Detta är ett exempel på s.k. ”horisontell likhet” i egenskaper
mellan elementen i period 4. Förklara!
87. Andra mineral (ibland konstgjorda) med sådana element används eller har använts som
färgpigment. Ge exempel!
88. Tidigare har använts starkt färgade pigment innehållande element från grupp 12.
Exempel? Varför har man slutat använda sådana pigment att måla med?
89. Järn kan framställas genom reduktion av dess oxider. Varför kan man inte få titanmetall
på motsvarande sätt ur dess oxider, t.ex. ur rutil (TiO2)?
90. Koppar har i t.ex. Göteborg korroderat och gett upphov till ”kyrktaksgrönt”. I Uppsala har
domkyrkans koppartak i stället blivit närmast brunsvart. Varför?
91. Det är inte ovanligt att mangan och zink kan ersätta varandra i oxidbaserade mineral. Hur
kan det komma sig?
