Periodiska systemet

Periodiska systemet .................................................................................................................... 2
Reaktion mellan metaller från grupp 1 och 2 med vatten ............................................................... 2
Reaktiviteten hos grupp 7 – Halogenerna .................................................................................... 7
Flamtest av metalljoner .............................................................................................................. 9
Löslighet av metallsulfater från grupp 2 ..................................................................................... 11
Periodiska systemet
Reaktion mellan metaller från grupp 1 och 2 med vatten
Laborationen består av tre delar
a) Metaller från grupp 1 reaktion med vatten
b) Metaller från grupp 2 reaktion med vatten
c) Identifiera vilken gas som bildas när grupp 1 och 2 reagerar med vatten
Risker vid alla tre experimenten: Natrium, kalium, kalcium och magnesium är mycket
reaktiva och vid reaktionen kan orsaka att det skvätter. Ta endast små bitar. Använd pincett
för att ta i bitarna och aldrig med fingrarna. Överbliva bitar av alkalimetall samlas in och för
reagera med etanol. Därefter tillsätts vatten. Använd skyddsglasögon och personlig
skyddsutrustning. En riskbedömning ges av undervisande lärare.
Del 1: Metaller från grupp 1 reaktion med vatten
Teori: När alkalimetaller från grupp 1 tex. natrium och kalium utsetts för luft bildas snabbt
oxider. Därför förvaras alltid dessa metaller i olja, paraffin eller fotogen. Din lärare kan visa
dig hur fort oxidationen går genom att skära en metall med en kniv så att en ny yta kommer
fram.
Material: Natriumbit, kaliumbit, universalindikator, mikrotiterplattan (6-24 brunnar), kniv,
pincett, vatten, pipett, filterpapper.
Utförande:
1. Fyll tre brunnar med ¾ med vatten och tillsätt en droppe universalindikator i varje brunn.
Registrera färgen.
2. Lägg natriumbiten på filtrerpappret och skär bort oxidskiktet med hjälp av kniven och
pincett. Ta pincetten och för ner natriumbiten i den ena brunnen. Använd filtrerpappret
som stänkskydd!
3. Gör samma sak med kaliumbiten.
4. Den tredje brunnen är en referens.
Resultat: Registrera vilken färg som lösningen får. Har reaktionerna olika/samma hastighet?
Svara på följande frågor.
1. Vilken färg hade vattnet i brunnarna före reaktionen? Vilket pH motsvarar det?
2. Beskriv vad som händer.
3. Ändrar sig pH vid reaktionen? Varför?
4. Skriv en balanserad reaktionsformel som beskriver förändringen.
5. Jämför hastigheterna för reaktionen med natrium och kalium.
Del 2: Metaller från grupp 2 reaktion med vatten
Teori: Metaller från grupp 2 kallas alkaliska jordartmetaller. Dessa bildar också ett oxidskikt.
Det ser man lätt på att magnesiumbandet har en matt yta. Slipa med ett sandpapper eller
stålull för att se metallglansen.
Material: En bit magnesiumband, kalciumbit, universalindikator, mikrotiterplattan (6-24
brunnar), kniv, pincett, vatten, pipett, filterpapper.
Utförande:
1. Fyll tre brunnar med ¾ med vatten och tillsätt en droppe universalindikator. Registrera
färgen.
2. Lägg kalciumbiten på filtrerpappret och om möjligt försök att skär/skrapa bort oxidskiktet
med hjälp av kniven och pincett. Ta med pincetten kalciumbiten och för ner den i den ena
brunnen. Använd fitrerpappret som stänkskydd!
3. Putsa magnesiumbandet med sandpapper eller stålull så utan blir blank. För ner magnesiet
i den andra brunnen.
4. Den tredje brunnen är en referens.
Resultat: Registrera vilken färg som lösningen får. Har reaktionerna olika/samma hastighet?
Svara på följande frågor.
1. Vilken färg hade vattnet i brunnarna före reaktionen? Vilket pH motsvarar det?
2. Beskriv vad som händer. Bildas det en fällning?
3. Ändrar sig pH vid reaktionen? Varför?
4. Skriv en reaktionsformel med och en balanserad formel för förändringen.
5. Jämför hastigheterna mellan natrium och kalium
Del 3: Vilken gas bildas när grupp 1 och 2 reagerar med vatten
Teori: När metaller från grupp 1 och 2 får reagera med vatten bildas en gas. Du ska försöka
identifiera vilken gas det är.
Material: Kalcium granuler, 24-brunnars mikrotiterplattan, pincett, vatten, pipett, tändstickor.
Utförande:
1. Fyll en brunn till ¾ med vatten. Tillsätt ev. en droppe universalindikator.
2. Ta fram en tändsticka så att du snabbt är beredd med att tända den.
3. Använd pincett eller spatel och lägg i en bit (granul) kalcium i brunnen.
4. Tänd snabbt en tändsticka. När tändstickan låga är stabil häll den över brunnen. Registrera
vad som händer. Lyssna och se!
5. Vilken färg får lösningen?
Svara på följande frågor
1. Vad händer när tändstickan hålls över brunnen?
2. Vad heter gasen som bildas?
3. Använd dina kunskaper om hur metaller från grupp 1 och 2 reagerar med vatten och
förklara varför inte natrium, kalium eller magnesium användes i denna test.
Del 3: Vilken gas bildas när grupp 1 och 2 reagerar med vatten
Teori: När metaller från grupp 1 och 2 får reagera med vatten bildas en gas. Du ska försöka
identifiera vilken gas det är.
Material: Kalcium granuler, 24-brunnars mikrotiterplattan, pincett, vatten, pipett, tändstickor.
Utförande:
1. Fyll en brunn till ¾ med vatten. Tillsätt ev. en droppe universalindikator.
2. Ta fram en tändsticka så att du snabbt är beredd med att tända den.
3. Använd pincett eller spatel och lägg i en bit (granul) kalcium i brunnen.
4. Tänd snabbt en tändsticka. När tändstickan låga är stabil häll den över brunnen.
Registrera vad som händer. Lyssna och se!
5. Vilken färg får lösningen?
Svara på följande frågor
1. Vad händer när tändstickan hålls över brunnen?
2. Vad heter gasen som bildas?
3. Använd dina kunskaper om hur metaller från grupp 1 och 2 reagerar med vatten och
förklara varför inte natrium, kalium eller magnesium användes i denna test.
Till läraren
Riskbedömningsunderlag för alla tre laborationerna:
Natrium Frätande brandfarligt R 14/15, 34 och S (1/2), 5, 45, 8, 43g
Kalium Frätande mycket brandfarligt R 14/15, 34 och S (1/2) 5, 45 8
Magnesiumband Mycket brandfarligt R 15 och S (2), 8, 24/25, 43e
Kalcium Mycket brandfarligt R 15 och S (2), 8, 24/25, 43e
Universalindikator Ej märkespliktig
Vätgas Extremt brandfarligt R 12 och S (2), 9, 16, 33
Natriumhydroxid Irriterande R 36/37 och S (1/2) 26 37/39 45
Kaliumhydroxid Frätande R22,35 S (1/2) 26 36/37/39 45
Magnesiumhydroxid Irriterande R 36737/38 och S (2), 37/39, 26, 46
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att
beskrivna koncentrationer, mängder och metod används.
Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din elevgrupp.
Resultat del 1: Kalium reagerar häftigare än natrium ty den elektron som lämnar kalium har
högre energi an elektronen från natrium. Båda bildar basiska lösningar.
Svar på frågor Del 1:Metaller från grupp 1 reaktion med vatten
1. Vilken färg hade vattnet i brunnarna före reaktionen? Vilket pH motsvarar det?
grön pH 7
2. Beskriv vad som händer.
Natriumbiten åker runt i vattnet och det hörs en surrande ljud. En gas bildas
3. Ändrar sig pH vid reaktionen? Varför
Färgen går från grön till röd. Från pH 7 till pH ca 12
4. Skriv en balanserad reaktionsformel som beskriver förändringen..
2Na + 2H2O → H2(g) + 2Na+ + 2OH2K + 2H2O → H2(g) + 2K+ + 2OH5. Jämför hastigheterna för reaktionen med natrium och kalium
Det går fortare med kalium än med natrium
Resultat del 2: Metaller från grupp 2 reaktion med vatten
Kalcium bubblar med det syns knappt att magnesium reagerar. Vattnet färgas dock basiskt
hos båda.
1. Vilken färg hade vattnet i brunnarna före reaktionen? Vilket pH motsvarar det? Grön pH 7
2. Beskriv vad som händer. Bildas det en fällning?
Kalciumbiten reagerar långsamt med vattnet och det hörs en surrande ljud. En gas bildas.
Det bildas en vit (mjölkig) fällning av kaliumhydroxid (kalkvatten).
magnesiet reagerar ännu långsammare. Det bildas en vit fällning (magnesiumhydroxid)
3. Ändrar sig pH vid reaktionen? Varför? Färgen går från grön till röd. Från pH 7 till ca 10
4. Skriv en reaktionsformel med och en balanserad formel för förändringen.
Ca + 2H2O → H2(g) + Ca(OH)2(s) (→ Ca2+ + 2OH-)
Mg + 2H2O → H2(g) + Mg(OH)2(s) (→ Mg2+ + 2OH-)
5. Jämför hastigheterna Det går lite fortare med kalcium än med magnesium.
Resultat del 3: Vilken gas bildas när grupp 1 och 2 reagerar med vatten
Det bildas knallgas av vätgas och luftens syre.
1. Vad händer när tändstickan hålls över brunnen?
Ett poppande ljud hörs. Ju mer det bubblar ju mera ljud.
2. Vad heter gasen som bildas? Vätgas
3. Använd dina kunskaper om hur metaller från grupp 1 och 2 reagerar med vatten och
förklara varför inte natrium, kalium eller magnesium användes i denna test.
Natrium och kalium reagerar för fort medan magnesium reagerar för långsamt.
Centralt innehåll
åk 7-9
Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Atomer,
elektroner och kärnpartiklar.
Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl-och jonföreningar genom kemiska reaktioner.
Vanliga kemikalier i hemmet och i samhället, till exempel rengöringsprodukter, kosmetika, färger och bränslen
samt hur de påverkar hälsan och miljön. Gruppering av atomslag ur ett historiskt perspektiv.
Systematiska undersökningar. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
Sambandet mellan kemiska undersökningar och utvecklingen av begrepp, modeller och teorier
Kemi 1
Modeller och teorier för materiens uppbyggnad och klassificering.
Kemisk bindning och dess inverkan på till exempel förekomst, egenskaper och användningsområden för
organiska och oorganiska ämnen.
Syrabasreaktioner, inklusive pH-begreppet och buffertverkan.
Redoxreaktioner, inklusive elektrokemi.
Energiomsättningar vid fasomvandlingar och kemiska reaktioner.
Tolkning och skrivning av formler för kemiska föreningar och reaktioner.
Kemi 2
Reaktionshastighet, till exempel katalysatorers och koncentrationers inverkan på hur fort kemiska reaktioner
sker.
Reaktiviteten hos grupp 7 – Halogenerna
Teori: Metaller är olika ädla. Med ädel menas möjligheten att ta eller behålla elektroner.
Denna egenskap finns även hos icke metaller. Du ska studera detta hos grupp 7. När ett ämne
tar upp elektroner kallas det reduktion och när ett ämne lämnar ifrån sig elektroner kallas det
oxidation. I en redoxreaktion sker båda reaktionerna.
Material: Mikrotiterplatta, plastpipetter, tandpetare, 0,1 mol/dm3 av följande lösningar
natriumklorid (NaCl), natriumbromid (NaBr), natriumjodid (NaI) och vattenlösningar av klor
(Cl2), brom (Br2 och jod (I2.
Risker vid experimentet: Salterna av bromid och jodid är hälsoskadliga och miljöfarliga. De
fria gaserna är giftiga, frätande och miljöfarliga. Använd skyddsglasögon och personlig
skyddsutrustning. En riskbedömning ges av undervisande lärare.
Utförande: Markera tre brunnar B1 till B9
1. Tillsätt 3 droppar natriumklorid i brunn B1, B4 och B7
2. Tillsätt 3 droppar natriumbromid i brunn B2, B5 och B8
3. Tillsätt 3 droppa natriumjodid i brunn B3, B6 och B9
4. Tillsätt 5 droppar klorvatten i brunn B1, B2 och B3. Rör med rena tandpetare
5. Tillsätt 5 droppar bromvatten i brunn B4, B5 och B6. Rör med rena tandpetare
6. Tillsätt 5 droppar jodvatten i brunn B7, B8 och B9. Rör med rena tandpetare
Registrera vad som händer. Markera där det sker en reaktion
. Ämnen
Cl2
Br2
I2
NaCl
B1
B4
B7
NaBr
B2
B5
B8
NaI
B3
B6
B9
Svara på följande frågor
1. Förändrades färgen i B1, B2 och B3
2. Förklara ditt svar i 1.
3. Förändrades färgen i B4, B5 och B6
4. Förklara ditt svar i 3
5. Förändrades färgen i B7, B8 och B9
6. Förklara ditt svar i 5
7. Vilken halogen är mest reaktiv mot halogenidjonerna?
8. Titta i periodiska systemet. I vilken ordning jämfört med reaktiviteten kommer ämnena i
grupp 7
9. Förutspå reaktiviteten hos fluor (F2)
Till läraren:
Resultat
Ämnen
Cl2
Br2
I2
NaCl
B1
B4
B7
NaBr
B2 gulbrunt
B5
B8
NaI
B3 brunt
B6 brunt
B9
Reaktionsformer:
B2: 2NaBr(aq) + Cl2 → 2 NaCl(aq) + Br2
B3 2NaI(aq) + Cl2 → 2 NaI(aq) + I2
B6 2NaI(aq) + Br2 → 2 NaI(aq) + I2
Klor är mest reaktiv mot halogenidjoner. Reaktiviteten minskar i gruppen
Fluor är den mest reaktiva i grupp 7. Fluor är den mest elektronegativa föreningen.
Riskbedömningsunderlag:
natriumklorid (NaCl) inte märkespliktigt
natriumbromid (NaBr) Hälsoskadligt miljöfarligt R 22 och S2,46
natriumjodid (NaI) Hälsoskadligt miljöfarligt R 22, 50 och S 2 46
klor (Cl2) Giftigt miljöfarligt R 23, 36/37/38, 50 och S (1/2), 9, 45, 61
brom (Br2) Mycket giftigt, frätande, miljöfarligt R26, 35, 50 och S (1/2), 7/9, 26, 45, 61.
jod (I2) Hälsoskadligt miljöfarligt R 20, 21, 50 och S (2), 23, 25, 61
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att
beskrivna koncentrationer, mängder och metod används.
Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din elevgrupp.
Centralt innehåll
åk 7-9
Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Atomer,
elektroner och kärnpartiklar.
Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl-och jonföreningar genom kemiska reaktioner.
Vanliga kemikalier i hemmet och i samhället, till exempel rengöringsprodukter, kosmetika, färger och bränslen
samt hur de påverkar hälsan och miljön.
Gruppering av atomslag ur ett historiskt perspektiv.
Systematiska undersökningar. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
Sambandet mellan kemiska undersökningar och utvecklingen av begrepp, modeller och teorier
Kemi 1
Modeller och teorier för materiens uppbyggnad och klassificering.
Kemisk bindning och dess inverkan på till exempel förekomst, egenskaper och användningsområden för
organiska och oorganiska ämnen.
Syrabasreaktioner, inklusive pH-begreppet och buffertverkan.
Redoxreaktioner, inklusive elektrokemi.
Energiomsättningar vid fasomvandlingar och kemiska reaktioner.
Tolkning och skrivning av formler för kemiska föreningar och reaktioner.
Kemi 2
Reaktionshastighet, till exempel katalysatorers och koncentrationers inverkan på hur fort kemiska reaktioner
sker.
Flamtest av metalljoner
Teori: När man eldar på metalljoner exciteras dessa och metalljonerna sänder ut ett
karaktäristiskt ljus.
Material: 0,50 mol/dm3 kopparnitrat, Cu(NO3)2, mättad lösning av natriumklorid, NaCl,
1 mol/dm3 kaliumnitrat, KNO3, kalciumoxidpulver, CaO, 6 mol/dm3 salpetersyra, HNO3,
metanol, mikrobrännare, mikrotiterplatta (6-12 brunnar), plastpipett, glasstav, tändstickor.
Risker vid experimentet: Salpetersyra är frätande och oxiderande, kopparnitrat är
hälsofarligt, miljöfarligt och oxiderande, kaliumnitrat är miljöfarligt oxiderande och
brännbart, kalciumoxidpulver är frätande. En fullständig riskbedömning ges av undervisande
läraren
Utförande: Markera brunnarna med A1 till A4
1. Placerar två spatelspetsar kalciumoxid i brunn F1 på mikrotiterplattan.
2. Tillsätt salpetersyra droppvis tills kalciumoxiden gått i lösning
3. Fyll på brännaren med metanol och tänd den.
4. Doppa glasstaven i A1 och för den till brännaren. Notera färgen.
5. Tvätta och torka glasstaven.
6. Med rena pipetter tillsätt 5 droppar kopparnitrat i brunn A2, 5 droppar natriumklorid i
A3 och 5 droppar kaliumnitrat i A4.
7. Doppa glasstaven i A2 (kopparjoner)och för den till brännaren. Notera färgen.
8. Tvätta och torka glasstaven och upprepa förfarandet med A3 och A4. Notera färgerna.
Svara på följande frågor
1. Skriv en tabell med dina observationer. Vilken jon innehåller salterna och vilken färg
syns vid bränning?
2. Skriv med ord vad som händer i A1.
3. Skriv en balanserad formel.
Till läraren: Resultat
Salt
Jon
Flamfärg
Ca(NO3)2
Ca2+
rödoragne
Cu(NO3)2
Cu2+
blågrön
NaCl
Na+
gul
KNO3
K+
Purpur/rödviolett
Andra joners flamfärg (oftast fungerar kloridföreningarna bäst)
bariumjon
gulgrön
litiumjon
röd
strontiumjon
djupröd
Zinkjon
blekgrön
Riskbedömningsunderlag:
kopparnitrat Cu(NO3)2 Hälsofarligt, miljöfarligt och oxiderande R8 22 50 53 och S 2, 46
natriumklorid (NaCl) ej märkespliktig
kaliumnitrat (KNO3) Miljöfarligt oxiderande och brännbart R 8,50 och S 17
kalciumoxidpulver (CaO) Frätande R 34 och S (1/2), 26, (39), 36/37, 45
salpetersyra (HNO3) 6 mol/dm3 Frätande och oxiderande R 35, 8 och S (1/2), 23, 26, 36, 45
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att
beskrivna koncentrationer, mängder och metod används.
Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din
elevgrupp.
Centralt innehåll
åk 7-9
Partikelmodell för att beskriva och förklara materiens uppbyggnad, kretslopp och oförstörbarhet. Atomer,
elektroner och kärnpartiklar.
Gruppering av atomslag ur ett historiskt perspektiv.
Systematiska undersökningar. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
Sambandet mellan kemiska undersökningar och utvecklingen av begrepp, modeller och teorier
Kemi 1
Modeller och teorier för materiens uppbyggnad och klassificering.
Energiomsättningar vid fasomvandlingar och kemiska reaktioner.
Löslighet av metallsulfater från grupp 2
Teori: Du ska tillverka olika sulfater med metalljoner från grupp 2 och se hur lösliga de är.
Materiel: 0.1M Magnesiumnitrat, Mg(NO3)2, 0,1M kalciumnitrat, Ca(NO3)2, 0,1M
bariumnitrat, Ba(NO3)2, 0,1M strontiumnitrat, Sr(NO3)2, 0,1M natriumsulfat, Na2SO4, en
mikrotiterplatta med 12-24 brunnar, pipetter, färgat papper.
Risker vid experimentet: Använd skyddsglasögon och personlig skyddsutrustning.
En riskbedömning ges av undervisande lärare.
Utförande:
1. Placera mikrotiterplattan på ett papper. Prova med vitt och färgat papper vilket som blir
bäst!
2. Droppa 5 droppar av följande lösningar i var sin brunn. Använd 5 pipetter så att ingen
kontamination sker.
a) Magnesiumnitrat
b) Kalciumnitrat
c) Strontiumnitrat
d) Bariumnitrat
3. Droppa 5 droppar natriumsulfat i varje brunn. Studera vad som händer.
4. Rangordna efter hur mycket fällning som bildas genom att ”mäta höjden” på fällningen.
5. Fyll i tabellen
Brunn
Namn på
fällning
Mängd fällning
/höjd (mestminst)
1
2
3
Svara på följande frågor:
1. Ge namn och formler för fällningarna.
2. Varför har det inte bildats lika mycket fällning i de olika brunnarna?
3. Skriv ordningen på lösligheterna för sulfater i grupp 2
4
Till läraren:
Riskbedömningsunderlag:
Magnesiumnitrat oxiderande kan orsaka brand R8
Magnesiumsulfat Ej märkespliktig faktaunderlag saknas
Kalciumnitrat oxiderande med brännbart R8, 22 och S (2) 26 28 46
Kalciumsulfat Ej märkespliktigt
Bariumnitrat Hälsoskadligt R20/22 och S (2), 28
Bariumsulfat Ämnet är ett undantag i Kemikalieinspektionens föreskrift
Strontiumnitrat Oxiderande R8 och S20
Strontiumsulfat Faktaunderlaget otillräckligt för klassificering. Fara kan inte uteslutas tillämpa försiktighetsprincipen.
Natriumsulfat Ej märkespliktigt
”Risker vid experimentet” gäller endast de kemikalier som nämnts, under förutsättning att
beskrivna koncentrationer, mängder och metod används.
Som lärare förväntas du göra en fullständig riskbedömning för dig själv och din elevgrupp.
Resultat
Brunn
Namn på
fällning
Mängd fällning
/höjd (mest minst)
1
2
Magnesiumsulfat Kalciumsulfat
3
Strontiumsulfat
4
Bariumsulfat
Ingen fällning
Fällning
Mest fällning
Ingen /liten
fällning
Svar på frågorna:
1. Ge namn och formler för fällningarna.
Magnesiumsulfat MgSO4, Kalciumsulfat, CaSO4, Strontiumsulfat, SrSO4, Bariumsulfat;
BaSO4
2. Varför har det inte bildats lika mycket fällning i de olika brunnarna?
Det beror på lösligheten för de olika metallsulfaterna, dvs. hur många joner som kan vara
lösliga innan lösningen blir mättad.
Skriv ordningen på lösligheterna för sulfater i grupp 2 (med löslighetsprodukter)
MgSO4(4,5)>Ca SO4 (5 x10-4)>SrSO4 (4x10-7)>BaSO4 (1 x10-10)
Centralt innehåll
Åk 7-9
Kemiska föreningar och hur atomer sätts samman till molekyl-och jonföreningar genom kemiska reaktioner.
Systematiska undersökningar. Formulering av enkla frågeställningar, planering, utförande och utvärdering.
Separations-och analysmetoder, till exempel destillation och identifikation av ämnen.
Källkritisk granskning av information och argument som eleven möter i olika källor och samhällsdiskussioner
med koppling till kemi.
Kemi 1
Kemisk bindning och dess inverkan på till exempel förekomst, egenskaper och användningsområden för
organiska och oorganiska ämnen
Fällningsreaktioner.
Kvalitativa och kvantitativa metoder för kemisk analys, till exempel kromatografi och titrering.
Vad som kännetecknar en naturvetenskaplig frågeställning.
Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.
Planering och genomförande av experiment samt formulering och prövning av hypoteser i samband med dessa.
Utvärdering av resultat och slutsatser genom analys av metodval, arbetsprocess och felkällor.