Atomen - Periodiska systemet

Kap 3 Att ordna materian

Av vad består materian?

400fKr (före år noll)Empedokles: fyra element, jord, eld, luft, vattenDemokritos: små odelbara partiklar !-------------------------Slutet 1700-talet Det finns olika sorters atomer (15 olika grundämnen kända).--------------------------Början 1800-taletDalton : små odelbara partiklar. Atomer(atomos – odelbar på grekiska)

------------------------------------

Början 1900-taletRutherford atomkärna omgiven av elektroner

Atommodellens utveckling

19091803 19261913

Atomen (Tre elementarpartiklar)

Partikel Laddning (e) massa (kg) massa (u)

Elektron (e) -1 9,11 .10-31 0,00055Proton (p) +1 1,673.10-27 1,0073Neutron (n) 0 1,675.10-27 1,0087

Atomen (Tre elementarpartiklar)

Partikel Laddning (e) massa (kg) massa (u)

Elektron (e) -1 9,11 .10-31 0,00055Proton (p) +1 1,673.10-27 1,0073Neutron (n) 0 1,675.10-27 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 protoner antal neutroner masstal

(atomnummer)

Väte H 1 0 1

Helium He 2 2 4

Litium Li 3 4 7

Kol C 6 6 12

Masstal

TeckenAtomnummer

Periodiska systemet

Mendelejevs tabell

1869 Mendelejev (ryss) Han ordnade grundämnen efter ökande atommassa (periodiska systemet)

Periodiska systemet – grupper och perioder

http://www.ptable.com/

Isotoper– samma atomnummer men olika masstal

Atom atomnummerAntalprotoner

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%) Atommassa: 1.00 u

Kol-12 (98,9%) , kol-13 (1,1%) och kol-14 (spår) Atommassas: 12,01u

Klor-35 (75,8%) och klor-37 (24,2%) 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 antal e-

K 2e-

L 8e-

M 18e-

N 32e-

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) innehållervalenselektroner 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) 1

2 (Alkaliska jordartsmetaller) 2

17 (Halogener) 7

18 (Ädelgaser) 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?

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

Elektronfördelningen….forts

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 elektronskaletHur 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: K L M K L M K L M K L M

Antal : 2 8 1 2 8 7 2 8 0 2 8 8

Natriumjon Kloridjon

Natriumjon + Kloridjon → Natriumklorid

Na+ + Cl - → 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)

MolekylföreningKovalent 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