Materiens oppbygning: Atomer, molekyler og partikkelmodellen Kjemi 1 Materiens oppbygning: Atomer, molekyler og partikkelmodellen

Hva er kjemi? Hva vet vi om kjemi? Hvilke assosiasjoner får vi av ordet ”kjemi”? Hva mener vi med et kjemisk stoff/ kjemisk forbindelse? Finnes det stoffer som ikke er kjemiske?

Noen foreløpige knagger En kjemisk forbindelse Er ”rent stoff” - ikke en blanding som kan skilles i flere ulike stoffer Kan være et naturstoff, eller kunstig framstilt Kan være giftige eller helsebringende Har en kjemisk formel (f eks H2O) Kan reagere med andre kjemiske forbindelser etter en reaksjonslikning

Kjemi - definisjon i LK 06? Fra Læreplan i kjemi – programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram: ”Alt i naturen består av stoffer - også alt som lever. Kjemikere utforsker, bestemmer og beskriver hvordan stoffer er oppbygd på mikronivå, og forklarer på dette grunnlaget stoffenes egenskaper og reaksjoner. Utviklingen av kjemisk viten skjer i en vekselvirkning mellom eksperimenter og teori. Vekselvirkningen avspeiles i programfaget kjemi, der planlegging og gjennomføring av forsøk og vurdering av resultater er sentralt.”

Kjemi – læreplanmål LK06 Hovedområde Fenomener og stoffer 7. trinn Mål for opplæringen er at eleven skal kunne beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler gjennomføre forsøk med kjemiske reaksjoner og forklare hva som kjennetegner disse reaksjonene (undersøke og beskrive sentrale egenskaper ved noen mineraler og bergarter og hvordan de har blitt dannet)

Læreplanmål forts Hovedområde Fenomener og stoffer 10. trinn Mål for opplæringen er at eleven skal kunne vurdere egenskaper til grunnstoffer og forbindelser ved bruk av periodesystemet gjennomføre forsøk for å klassifisere sure og basiske stoffer undersøke kjemiske egenskaper til noen vanlige stoffer fra hverdagen planlegge og gjennomføre forsøk med påvisningsreaksjoner, separasjon av stoffer i en blanding og analyse av ukjent stoff gjøre forsøk med og beskrive hydrokarboner, alkoholer og karboksylsyrer og noen vanlige karbohydrater forklare hvordan råolje og naturgass er blitt til, og hvordan disse stoffene anvendes

Etymologi* Engelsk: Chemist = Kjemiker Alchemist = Alkymist Kjemi kommer fra alkymi: Noen århundrer med (kreative, men mislykkede) forsøk på å framstille gull fra simple stoffer, finne De vises sten osv *Etymologi: Læren om ordenes opphav, utvikling og slektskap

Gammelt spørsmål: Hva består materien av? Berørt i mange ulike skapelsesmyter Fra antikken: De fire (noen sier fem??) elementene: Jord, ild, luft og vann (og noen sier eter?)

Teorier om materien i oldtiden ”Grublis” ca 400 år f. Kr: Hva skjer om du deler opp en ting i mindre og mindre deler? Svar 1: Du kan fortsette å dele i det uendelige Svar 2: Du vil komme til et punkt hvor stoffet ikke kan deles opp lenger Svar 3: Spørsmålet er uinteressant Demokrit: Alt stoff er oppbygd av små, udelelige dingser (la oss kalle dem atomer) Apropos atom: Tenk på et avis- eller TV-bilde: Bildet virker helt naturtro, men egentlig er det bygd opp av hundretusenvis av bittesmå prikker…

Demokrits antakelse gir noen svar - og noen nye grubliser: Hvis alt består av atomer – da er vel kanskje Gull bygd opp av gullatomer? Vann bygd opp av vannatomer? Tre bygd opp av tre-atomer? Ild bygd opp av ild-atomer – eller?? Og hvordan ser atomene ut? Hvor mange forskjellige typer atomer fins det? Hvilke egenskaper har atomene (ut over at de er udelelige??) Hvor store er de? Osv osv..

Flere grubliser om Demokrits atomer Jeg kan lage salt (og damp) ved å koke inn sjøvann. Så sjøvann er kanskje en blanding av saltatomer og vannatomer? Hvis jeg varmer opp tre, får jeg trekull og vanndamp. Er tre en blanding av kullatomer og vannatomer? Hvis jeg varmer opp svovelkis eller malakitt får jeg kobber. Og blander jeg tinn og kobber, får jeg bronse. Hm..

Demokrit hadde rett i at materien består av atomer - men med nyanser: Noen få stoffer er bygd opp av bare én type atom. Disse kalles grunnstoffer Andre stoffer er bygd opp av flere ulike typer atomer som danner enorme ordnede nettverk (krystaller) Men: For de fleste kjemiske stoffer er ikke grunnenheten et atom, men et molekyl Det finnes bare drøyt 100 grunnstoffer

”Partikkelmodellen” Skal vi forenkle litt, kan vi si at alt er oppbygd av bittesmå partikler Mellom partiklene er det bare tomt rom Et fast stoff er fast fordi det virker det sterke krefter mellom partiklene. I væske er kreftene svakere. I en gass virker det nesten ingen krefter mellom partiklene Partiklene i et stoff vil aldri være helt i ro. Og de beveger seg stadig mer når temperaturen øker

Partikkelmodellen forts. I en gass flyr partiklene fritt rundt i rommet I en væske ligger partiklene også tett, men de kan gli rundt i forhold til hverandre I et fast stoff er partiklene låst tett sammen i faste posisjoner

Partiklene i gass Det er stor avstand mellom partiklene, og ellers bare tomt rom Partiklene flyr fritt rundt, og vil fordele seg jevnt i en vilkårlig beholder Støt fra gasspartiklene mot omgivelsene gjør at gassen har trykk Når volumet til en gassmengde reduseres, presses partiklene tettere sammen og vi får flere støt pr flateenhet – så trykket vil øke Partiklene har større fart ved høy temperatur. Så trykket i en gass øker når temperaturen stiger

Partiklene i væske og fast stoff Kreftene mellom partiklene er sterke nok til at de ikke flyr i alle retninger – men svake nok til at partiklene kan ”gli rundt hverandre” Så en gitt mengde væske vil ha et fast volum, men forme seg etter beholderen Fast stoff Kreftene mellom partiklene er så sterke at de ligger låst i et fast nettverk Så et fast stoff har både fast volum, og form

Partiklene og faseoverganger Partiklene ligger aldri helt i ro, men beveger seg – også i væske og fast stoff Når temperaturen øker, blir bevegelsen sterkere Når bevegelsen blir sterk nok, kan kreftene mellom partiklene brytes. Så fast stoff vil gå over til væske, og væske til gass ved tilstrekkelig høy varme Temperaturen til et stoff er faktisk et uttrykk for den gjennomsnittlige bevegelsesmengden til partiklene i stoffet

Partikler, atomer og molekyler i LK06 7. årstrinn Fenomener og stoffer Målet for opplæringen er at eleven skal kunne Beskrive sentrale egenskaper ved gasser, væsker, faste stoffer og faseoverganger ved hjelp av partikkelmodellen Forklare hvordan stoffer er bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler PS et par ord om partikkelmodellens begrensninger En del fenomener er lette å forklare ved hjelp av den enkle partikkelmodellen. Men mange andre fenomener er vanskeligere å forstå uten mer nøyaktig kunnskap om partiklenes (dvs molekylenes/atomenes) egenskaper ”Partiklene” er i praksis nesten alltid molekyler!!