Grunnstoffene og periodesystemet

Presentasjon om: "Grunnstoffene og periodesystemet"— Utskrift av presentasjonen:

1 Grunnstoffene og periodesystemet

2 Grunnstoff og det periodiske systemet
Mål: Kunne forklare hva et grunnstoff er, og kunne gi minst 3 eksempler. Kunne forklare forskjellen på et grunnstoff og en kjemisk forbindelse. Kunne klassifisere grunnstoffer i metaller, halvmetaller og ikke-metaller. Kunne bruke det periodiske system til å si noe om et grunnstoffs egenskaper og reaksjoner.

3 Grunnstoff Et stoff er enten et grunnstoff eller en kjemisk forbindelse
Et grunnstoff består av bare èn atomtype. Mer enn 100 grunnstoffer Ordnet på ulik måte Kjemiske formelen Viser om et stoff er et grunnstoff Grunnstoff = ett atomsymbol, eks. H eller Cl2 Kjemisk forbindelse = to eller flere atomsymboler, eks. C6H12O6 (druesukker) Grunnstoffet klor Brukes om både kloratomer (Cl) og klormolekyler (Cl2) og klorgass Grunnstoffer i naturen Eks. kobber, gull, titan, svovel kjent siden forhistorisk tid Radium kjent i ca. 100 år Mulig fremstille nye stoffer på kunstig måte = FUSJON Alle grunnstoffer etter uran (nr. 92) er kunstige. 90 av grunnstoffene finnes i periodesystemet. Lysbilde 3 Enten en stor bokstav eller stor bokstav etterfulgt av liten = grunnstoff. Flere store bokstaver = kjemisk forbindelse Partikkelmodellen. De fleste grunnstoffer finnes ikke som rene grunnstoffer i naturen. De aller fleste grunnstoffer inngår bare som atomer i kjemiske forbindelser. De rene stoffene må utvinnes fra for eksempel mineraler i jordskorpa. Grunnstoffene gull, sølv og kobber finnes rene i naturen og har vært kjent siden oldtiden. Et rent stoff er enten et grunnstoff eller en kjemisk forbindelse. Registrert ca. 30 mill. rene stoffer med formel og navn, men bare ca. 100 grunnstoffer. De 92 første bortsett fra 43 (technetium) og 61 (promethium) er naturlige. Resten er fremstilt kunstig ved at det skytes en atomkjerne mot en annen atomkjerne. Hvis de smeltes sammen dannes en ny atomkjerne med like mange protoner i kjernen som summen av protoner for de to atomkjernene som traff hverandre. Det siste som hevdes laget er stoff nr. 118 (i oktober 2006). Framstilt av kalsium og californium. Sjekk hvilket nr. de har. Bare tre kjerner ble dannet, og de hadde en levetid på ca. 1 millisekund. De holdt på å skyte i et halvt år, så det var ikke mange ganger de lyktes med et treff. Grunnstoff nr. 117 ble oppdaget i januar 2010, og antas å være et radioaktivt stoff med mørk metallisk farge. Kort repetisjon av sortering av stoffer (se s. 3 i LV).

4 Grunnstoffenes plass i periodesystemet
Alle atomsymbolene finner vi i periodesystemet. Husk å skille mellom stor og liten bokstav Alltid stor forbokstav Bestemt plass – hvorfor? Klassifisere grunnstoffene Mendelejev, periodesystemets far (1869) Hva avgjør plasseringen? Antall protoner i atomkjernen = atom-nummeret Grunnstoffets kjemiske egenskaper Eks. felles egenskaper, reagerer likt med vann andre stoffer (Li og Na) Se på periodesystemet i boka deres. Gjør oppg. 1-8 s. 28 Lysbilde 4 Vær OBS på bruke av bokstaver når vi skriver formler. HCl (saltsyre) er et molekyl som består av ett H-atom og ett Cl-atom. Ikke HCL. De atomsymbolene vi bruker i dag, stammer fra 1813 (svensken S. Berzelius) – en bokstav for et ikke-metall, bruke to bokstaver for et metall eller bruke de to første bokstavene i det latinske navnet dersom den første var lik (eks. Se og S). Stemmer dette? Atomsymbolene er internasjonale, men navnet på grunnstoffet avhenger av språket. Den som oppdager et grunnstoff, har rett til å forslå et navn på det. Inntil framstillingen av et grunnstoff er bekreftet av andre forskere og navnet er fastsatt, får navnet et foreløpig symbol med tre bokstaver, ett for hvert tall i nummeret på grunnstoffet, eks. 118 = Uuo hvor un stammer fra unus = 1, og okt fra okto = åtte, ium som er en vanlig endelse i navn på metaller. Mendelejev lagde i 1869 et system av de 63 grunnstoffene som var kjent på den tiden. Ledige plasser for det som enda ikke var oppdaget.

5 Klassifisering av grunnstoffer
Metaller De fleste grunnstoffer er metaller Til venstre(etter «trappa») og midt i periodesystemet Halv-metaller Noen felles egenskaper med både metallene og ikke-metallene Sammenlign figur s. 13 og omslaget i boka. Hvilke stoffer er halvmetaller? Gjør oppg s. 20 Ikke-metaller Til høyre i periodesystemet Kun 22 ikke-metaller pr. i dag Faste stoffer, væsker eller gasser Ved romtemperatur og vanlig trykk De fleste grunnstoffer er faste stoffer Væske: kvikksølv (Hg: metall) og brom (Br: ikke-metall) Elleve grunnstoffer er gasser – de fleste ikke-metall Finn ut hvilke stoffer som er gasser (se s. 13) Lysbilde 5 Grunnstoffene kan også inndeles etter om de er faste stoffer, væsker eller gasser. De fleste av grunnstoffene som er gasser består av enkeltatomer (edelgasser), bortsett fra hydrogen, nitrogen, oksygen, fluor og klor som består av molekyler med to like atomer. Plasmatilstanden er den fjerde tilstanden. Blir til ved høy energitilførsel (eks. sterk temperaturøkning) slik at atomene i gassen mister elektroner og de blir frie fra sine atomkjerner. Stoffet består da av atomkjerner og elektroner, men elektronene hører ikke lenger til en spesiell atomkjerne = plasma. Vanligste tilstanden i universet, siden store deler av stjernene og stoffene i verdensrommet er i denne tilstanden. Edelgassene ligger lengst til høyre i periodesystemet (hovedgruppe 18) og har det ytterste skallet fullt. Edelgassene består av enkeltatomer og reagerer vanligvis ikke med andre stoffer.

6 Klassifisering av grunnstoffer
Metall Ikke-metall Kobber Sink Titan Faste stoffer (unntak kvikksølv) De fleste er gasser Klorgass Oksygengass Svovel Gode ledere av elektrisk strøm Svært dårlige ledere av elektrisk strøm (unntak grafitt) Leder varme godt Isolerer godt Skinnende overflate Ikke skinnende overflate Kan bankes flat og trekkes ut i tynne tråder Sprøtt og blir knust hvis det er fast stoff Klinger, spesiell lyd Ingen klang Høy tetthet Lav tetthet Høyt smeltepunkt Lavt smeltepunkt De fleste reagerer og det danne H2-gass med sur løsning Reagerer ikke med sur løsning

7 Skallmodellen og atomer
Mål Kunne forklare hvordan skallmodellen er en fremstilling av et atom. Kunne forklare forskjellen på proton og elektron, og hvor disse finnes i et atom. Kunne forklare hva et ion er, og hvordan ioner kan ha forskjellig ladning.

8 Skallmodellen for atomer
Et atom er elektrisk nøytralt Likt antall protoner og elektroner = atomnummeret Like stor, men motsatt ladning Elektroner beveger seg i skall Atommodell K-skall, L-skall og M-skall Ytterste skallet Maks åtte elektroner «Ønskesituasjon» Enkleste atomet er hydrogenatomet Et proton til i kjernen gir en ny atomtype = ekstra elektron i ytterskallet Lysbilde 8 Protoner og nøytroner består av mindre partikler som kalles kvarker. Nøytroner har samme masse som et proton, men har ingen ladning. Protoner og nøytroner blir omtalt som elementærpartikler, mens vi snakker om partikkelmodellens partikler når det gjelder atomer, molekyler og ioner. Utviklingen av dagens atommodell: Ernest Rutherford var den første som foreslo hovedtrekkene i dagens atommodell, videreutviklet av dansken Niels Bohr og østerrikeren Erwin Schrødinger. Oppgave: Finn ut mer om Rutherford, Bohr og Schrødinger.

9 Skallmodellen for atomer
Regler for plassering av elektroner i skall: Elektronskallet nærmest kjernen (K-skallet) fylles først og inneholder bare to elektroner. Elektronskall nr. 2 (L-skallet) kan ha åtte elektroner. Aldri mer enn åtte elektroner i det ytterste skallet. Oppg s. 29 Atomets åtteregel: Skaffer seg åtte ytterelektroner på tre forskjellige måter: Gi bort elektroner Motta elektroner Dele elektroner med andre atomer. Gjelder ikke hydrogen-atomet og heliumatomet. Lysbilde 9 Regelen for plassering av elektroner er tilstrekkelig for å plassere elektroner i skall for atomene med atomnummer 1-20: Skallene nummeres fra kjernen og utover Maksimale antall elektroner beregnes etter regelen 2n2, der n er skallnummeret. Skall nr. 3 fra kjernen kan derfor maksimalt inneholde 2 * 32 elektroner, altså 18 elektroner Men aldri mer enn 8 elektroner i det ytterste skallet. Det vil si at innskuddsgrunnstoffene (gruppe 3-10) har påfylling av elektroner i nest ytterste skall. Innskuddsgrunnstoffene er metaller, og atomene har oftest to ytterelektroner. Nederst i periodesystemet er det oppført to rekker med grunnstoffer – lantanoidene og actinoidene, som det «ikke er plass til» innenfor. De har påfylling i det tredje ytterste skallet. Se s. 12 i LV

10 Periodesystemets oppbygning
Mål Kunne forklare hvordan det periodiske systemet er bygd opp ved hjelp av periode og gruppe. Kunne fortelle om et grunnstoffs oppbygning ved hjelp av det periodiske system. Kjenne til at noen hovedgrupper har egne navn, og vite navnet på 4 av disse.

11 Perioder og grupper i periodesystemet
Vannrette radene Sju perioder Nr. på perioden er likt antall skall i atomet Jo flere elektronskall det er i et atom, jo lettere avgis det elektroner i det ytterste skallet ved kjemiske reaksjoner Oppgave: Vi tegner atomer ved bruk av skallmodellen + oppg s. 29 Grupper Loddrette kolonnene Gruppe 1,2 og = hovedgrupper Atomer i samme gruppe har like mange elektroner i det ytterste skallet Reagerer ganske likt i kjemiske reaksjoner Nr. på hovedgruppen = antall elektroner i ytterskallet (siste siffer) Lysbilde 11 Grunnstoffets plassering i periodesystemet sier mye om egenskapene til grunnstoffet. For gruppe 3-12 (innskuddsmetallene) gjelder andre «regler». De fleste atomene i disse gruppene har 2 elektroner i ytterste skall.

12 Noen hovedgrupper Hovedgruppe 1 og 2
«ALKALI» (basisk) i navnet Metallene danner basiske løsninger i reaksjon med vann Hovedgruppe 1: alkalimetallene (- hydrogen) Avgir lett elektroner pga. ett elektron i ytterste skall Reagerer kraftig med stoffer som vann Hovedgruppe 2: jordalkalimetallene Reagerer langsommere enn alkalimetallene pga. to elektroner i ytterste skall Lysbilde 12 Demoforsøk: Blyantspisser i vann. Metallet er av magnesium (metall) Hva forteller periodesystemet om magnesium? Bruk fenolftalein Hva er fenolftalein? Hvilken farge får det dersom det er en basisk løsning? Alkalimetallene er så bløte at de kan skjæres med kniv. Litium, natrium og kalium reagerer kraftig med vann slik at de må oppbevares i parafinolje. Gir brannsår på hud.

13 Noen hovedgrupper Hovedgruppe 17: Halogener Hovedgruppe 18: Edelgasser
Betyr «saltdanner» Sju elektroner i det ytterste skallet Inngår i kjemiske forbindelser Eks.: Klor, fluor og jod reagerer lett med andre stoffer Koksalt (NaCl) Tannkrem (natriumfluorid) Klorin (natriumhypokloritt) Saltsyre (hydrogenklorid) Oppg s. 30 Hovedgruppe 18: Edelgasser Oppfyller åtteregelen Unntak: Helium Består av enkeltatomer Reagerer vanligvis ikke med andre stoffer Danner ikke molekyler eller ioner Lysbilde 13 Mangler bare ett elektron for å få fylt opp det ytterste skallet – finnes ikke som enkeltatomer i naturen. Skaffer seg ett ekstra elektron ved å dele elektroner med et annet atom = molekyler som HCl (saltsyre) eller motta elektroner fra andre atomer og danne ioner som Cl- i NaCl. Klor reagerer lett med natrium og det danner saltet natriumklorid. Natrium avgir sitt ene ytterelektron til kloratomer = åtteregelen. Begge får fulle ytterskall. Tegn dette opp i boka. Grunnstoffene fluor og klor er gasser som består av molekyler med to atomer. Jod er et fast stoff ved romtemperatur, men går direkte fra fast stoff til gass ved oppvarming.

14 Periodesystemet og ioner
Mål Kunne forklare hva et ion er, og hvordan ioner kan ha forskjellig ladning. Kunne si noe om hva ionebinding er.

15 Periodesystemet og ioner
Et ion (gresk: ἰόν, «en som går») er et elektrisk ladd atom Avgir eller mottar elektroner Antall elektroner i det ytterste skallet bestemmer hva slags ion som dannes Se s. 20 Tegn og forklar Et positivt ladd ion, kation, oppstår når et atom har underskudd på elektroner. Et negativt ladd ion, anion, oppstår når et atom har overskudd på elektroner. Lysbilde 14 Positivt ion = underskudd på elektroner, får flere protoner (+) Negativt ion = overskudd på elektroner, flere elektroner (-)

16 Periodesystemet og ioner
Metaller danner positive ioner Ett, to eller tre elektroner i det ytterste skallet Avgir elektroner De fleste danner ioner med ladning +2 Ikke-metaller danner negative ioner Mangler ett, to eller tre elektroner for å oppfylle åtteregelen Hovedgruppe 16 mottar to elektroner (-2) Se tabell s. 21 Lysbilde 15 Hovedgruppe 1 danner ioner med ladning +1, hovedgruppe 2 danner ioner med ladning +2. Gruppe 3-12 danner ioner med ulike ioneladninger, både + og -, men de fleste danner ioner med ladning +2. Ikke-metallet karbon i hovedgruppe 14 har fire elektroner i ytterste skall. Skaffer seg åtte elektroner ved å dele elektroner med andre atomer. Danner derfor ikke ioner, men molekyler (eks. CO og CO2)

17 Periodesystemet og ioner
Ioner med motsatte ladninger tiltrekker hverandre og kan danne ionebindinger. Det som skjer når to atomer inngår en ionebinding er at det ene atomet tar opp et eller flere elektroner ifra det andre atomet, slik at begge atomene får oppfylt åtteregelen (oktettregelen)

18 Periodesystemet og ioner

19 Mer om metaller Mål Vite at det er sammenheng mellom oppbygning og egenskaper for metaller. Kunne forklare hvorfor metaller er gode ledere av elektrisk strøm. Kunne forklare hvorfor metaller har høy smeltetemperatur. Vite hvor i det periodiske system metallene er. Kunne si noe om hva metallbinding er.

20 Mer om metaller Like atomer danner et regelmessig mønster Kan formes
Faste plasser og vibrerer Kan formes Leder elektrisk strøm og varme Metall er bygd opp av positive metallioner (moderatomet) med en «sjø» av elektroner (-) Gode ledere pga. «elektronsjøen» Metallbinding Tiltrekningen mellom de positive og negative ionene Høyt smeltepunkt Sterk tiltrekningskraft mellom de positive metallionene og elektronsjøen Mye varmeenergi slik at ionene beveger seg og forlater sine faste plasser Ulikt smeltepunkt for ulike metaller

21 Mer om ikke-metaller Mål
Vite at de fleste grunnstoffene av ikke-metaller er gasser ved romtemperatur og vanlig trykk. Vite hvor i det periodiske system ikke-metallene finnes. Kunne forklare hva en edelgass er, hvordan den er bygd opp og egenskaper ved den. Kunne gi tre eksempler på edelgasser. Kunne si noe om elektronparbinding.

22 Mer om ikke-metaller De fleste er gasser ved romtemperatur Edelgass
Atomene er ikke bundet sammen Fullt ytterskall De fleste ikke-metaller består av molekyler Like atomer deler elektroner for å oppnå fullt ytterskall = ELEKTRONPARBINDING To eller flere atomer som henger sammen = MOLEKYLER Eks. H2- molekyler ELEKTRONPARBINDING Like atomer deler elektroner for å oppnå fullt ytterskall Enkeltbinding Dobbeltbinding Trippelbinding Svake tiltrekningskrefter

23 Grunnstoffet karbon Ulike former Diamant Diamant Grafitt Fulleren-60
Består av bare karbonatomer Lik avstand mellom c-atomene Fire enkeltbindinger med naboatomer = nettverk Et av de hardeste stoffene som finnes Dannet i kraterrør i vulkaner Kan også fremstilles av grafitt ved høy temperatur og trykk

24 Grunnstoffet karbon Ulike former Grafitt Diamant Grafitt Fulleren-60
Et av de bløteste stoffene som finnes Kan brukes som smøremiddel Atomene ligger lagvis som kan forskyves Svak tiltrekningskraft mellom lagene Seks karbonatomer bundet sammen med enkeltbindinger Blyet i blyanter Leder elektrisk strøm pga. frie elektroner mellom lagene