oppbygning av stoffer kjemiske endringer

Kjemisk institutt - Skolelaboratoriet

Oppbygning av stofferKjemiske endringer

Nøkler til naturfag 11. september 2014Kursdeltakerne har «studentrollen»


Brit Skaugrud - Skolelab-kjemi


Læringsmål

Etter kurset skal studentene kunne • gjøre rede for noen

grunnleggende begreper i kjemi

• gjennomføre enkle forsøk som kan brukes til videreutvikling av praktiske ferdigheter

• kjenne til informasjonskilder til ny kunnskap i kjemi

Oppbygning av stoffer• stoffers egenskaper • stoffer

rene stoffer ogstoffblandinger

• atomer og molekyler• makro-, mikronivå og

symboler og modeller

Kjemiske endringer• kjemiske reaksjoner • likevektsreaksjoner• utgangsstoff og produkt

Forsøk• noen eksempler• faremerking• risikovurdering

04.09.2014




Aktivere forkunnskaper

Kompetanse elevene har med seg fra tidligere årstrinn

«tenk-par-del»

• noter fem viktige begreper (se neste lysbilde)

04.09.2014




Læreplanen 1. – 4. årstrinn

Forskerspiren• stille spørsmål, samtale og

filosofere rundt naturopplevelser og menneskets plass i naturen

• bruke sansene til å utforske verden i det nære miljøet

• beskrive, illustrere og samtale om egne observasjoner fra forsøk og fra naturen

• gjenkjenne faresymbol for farlige stoffer og for farlig lys

• lese og forstå faremerking på hverdagsprodukter

Fenomener og stoffer• beskrive og sortere stoffer

etter observerbare kjennetegn• gjennomføre forsøk som viser

at stoffer og stoffblandinger kan endre karakter når de blir utsatt for ulike påvirkninger

04.09.2014




Læreplanen 5. – 7. årstrinn

5. – 7. årstrinn• forklare hvordan stoffer er

bygd opp, og hvordan stoffer kan omdannes ved å bruke begrepene atomer og molekyler

• gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem

begreper fra lavere trinn• sortere• kjennetegn• observere• stoffer• forsøk• faresymboler• farlige stoffer• stoffblandinger• faremerking• påvirkning• stoffers karakter

04.09.2014

henges på begrepsveggen

Kjemisk institutt - SkolelaboratorietKjemisk institutt - Skolelaboratoriet

Forsøk: Sortering, del 1

Dere har 6 rør med «noe» i. I ett rør er det bare vann. I de andre rørene er det også vann, men det er også noe mer enn vann. Det er ikke lov å åpne rørene.

04.09.2014 Brit Skaugrud - Skolelab-kjemi

Sortér!Hva brukte dere som sorteringskriterier?


Hva er et stoff?

Forsøk: Sortering del 2

Sortér de 6 rørene i de 4 røde boksene!

Smaking er IKKE tillatt.

Hvilke kjennetegn bruker dere for å avgjøre hvor rørene skal legges?


Stoff

Rent stoff

grunnstoffer

forbindelser

Stoff-blanding

løsninger

blandinger

vet ikke


Resultat


Rent stoff

Vet ikke (må undersøkes videre)

• Vann• Løsning av natriumklorid,

ca. 3 %

Blanding

• Vann med potetmel

Løsning

• Løsning av ammoniakk, fortynnet Salmi (< 1% )

• 7 % eddik• Vann med konditorfarge


Hva er kjennetegn på en løsning?

• En løsning er en væske som er helt klar og gjennomsiktig.

• En løsning kan være farget eller fargeløs.

• Hvis væsken er fargeløs, kan vi ikke alltid avgjøre om væsken er en løsning ved å dampe bort løsemidlet.

• Hvis det oppløste stoffet er et fast stoff som salt, blir det liggende igjen når vannet damper bort.

• Hvis det oppløste stoffet er en gass, forsvinner gassen når vannet damper bort (for eksempel Salmi eller saltsyre).

• Ikke alle væsker som er klare og gjennomsiktige, er løsninger.


Demo av reaksjon mellom gasser (ammoniumklorid og lys som brenner)

Laser-demo av løsning og blanding




Faremerkingen avhengerav konsentrasjonen

kons. ammoniakk ca. 25 %

Salmi ca. 9 % ammoniakk 1-3 % ammoniakk

FareGir alvorlige etseskader på hud og øyne.Kan forårsake irritasjon av luftveiene.Meget giftig for liv i vann.

FareGir alvorlige etseskader på hud og øyne.Kan forårsake irritasjon av luftveiene.

AdvarselGir alvorlig øyeirritasjon. Irriterer huden.

04.09.2014

Elever i grunnskolen skal ikke eksponeres for disse løsningene Les mer om oppbevaring og håndtering av kjemikalier i skolen

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/ressurser/hms/kjemikalier-grunnskole/kjemikalier-barnetrinn/






Forskjellige atomer

118 forskjellige atomer, alle har et nummer, et navn og et symbol.Her er noen av dem:

Mange, veldig mange atomer sammen blir til stoff. Vi kjenner noen stoffer

04.09.2014

Demo av flammefargerHusk risikovurdering

Atomnr Navn Atomsymbol Flammefarge3 Litium Li rød

11 Natrium Na gul-oransje19 Kalium K syrinfarge20 Kalsium Ca mursteinsrød29 Kobber Cu grønn




Faste stoffer, væsker og gasser

Stoffer er mange, VELDIG mange, atomer sammen

Se deg rundt.

Kan du nevne tre rene stoffer: » ett fast stoff» én væske» én gass

04.09.2014




04.09.2014

Periodic Puzzle

Periodesystemet

http://www.mn.uio.no/kjemi/tjenester/kunnskap/om-periodesystemet/apper/

http://www.mn.uio.no/kjemi/tjenester/kunnskap/om-periodesystemet/apper/

http://www.mn.uio.no/kjemi/tjenester/kunnskap/periodesystemet/

https://itunes.apple.com/gb/app/merck-pse/id370547998?mt=8




Atomermetaller ikke-metaller karbon

04.09.2014


Kjemiske forbindelserbestår av minst to forskjellige atomer

Siden vi har to grupper av atomer, kan de kombineres på tre måter

1. Atomer som hører til gruppen metaller (bare blå = metaller)

2. Atomer som hører til gruppen ikke-metaller (bare røde = molekyler eller nettverksmolekyler)

3. Atomer fra begge gruppene (både røde og blå = ioneforbindelser)



”Uendelige” partikler

metallerikke-metaller

metaller nettverksmolekyler ioneforbindelser




Krystallerer stoffer hvor atomer, molekyler eller ioner er ordnet i et spesielt mønster.

Diamant er bygd opp av karbonatomer

Jern er bygd opp av jernatomer

Vanlig bordsalt er bygd opp av to typer ioner som er ladete atomer

Sukker er bygd opp av sukkermolekyler Kjemiske

forbindelser

Grunnstoffer

04.09.2014

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Diamond.jpg




Atomer, små og store molekyler

04.09.2014

Eks: S8 (svovel)

Eks: CH4

Eks: He Eks: CO2Eks: H2, O2, N2 og Cl2

Eks: hydrokarboner, polymerer av hydrokarboner, stivelse, proteiner. DNA

Stoffer som består av atomer eller små molekyler, er som oftest gasser

Stoffer som består av store eller meget store molekyler, er faste stoffer.




Molekyler og atomer med ladning kaller vi ioner

SO42-

NH4+Ca2+

HCO3−Cl−

Na+

OH−

04.09.2014

NH4+

Oppfører seg som et metallion i salter




Oppvarming av hornsalt

• Ammoniakk, et forsøk fra samlingen «Kjemi på boks» (ska-as.no)

04.09.2014

spritbrenner

påvisningsreaksjon for ammoniakk, NH3

(fasit)

observer • fargeendring• om det dannes vanndråper• om alt stoff går over til gass

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/ressurser/kjemipaboks/enkelt-ovelser/ammoniakk.pdf

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/ressurser/kjemipaboks/




To formler for hornsalt: NH4HCO3 og CH5NO3

Formelen CH5O3N sier hvilke atomtyper som inngår i stoffet og forholdet mellom antall atomer av hvert slag, i stoffet.

Formelen NH4HCO3 sier at stoffet er bygd opp av to forskjellige partikler. Begge partiklene er bygd opp av 5 atomer. Den første består av ett nitrogenatom og 4 hydrogenatomer, den andre består av ett karbonatom, 3 oksygenatomer og ett hydrogenatom.

At den første partikkelen er positiv og den andre er negativ, kan vi ikke se av formelen. Partiklene er NH 4+ og HCO3

−. Ladete partikler kaller vi ioner.

Alle atomene i begge partikler er ikke-metaller, det vil si det er atomer som danner molekyler.

NH4+ HCO3

−

04.09.2014




NH4HCO3 er bygd opp av ioner

Formelen NH4HCO3 sier at stoffet er bygd partiklene

Hornsalt er bygd opp av disse to ionene: NH4

+ og HCO3−

(som er molekyler med ladning). Begge ionene er bygd opp av 5 atomer.

NH4+ HCO3

−

04.09.2014




NH4HCO3 blir til tre gasser

NH4+ HCO3

−

CO2 NH3

H2O

04.09.2014




04.09.2014

NH4HCO3 → NH3 + H2O + ?? fast stoff gass gass gass

Kjemiske endringer

Før og etter




Forsøk med karbondioksid

• Hvordan kan vi vise at karbondioksid er tyngre enn luft?

• Se også Naturfag nr. 1, 2011

• Karbondioksid er viktig i VGG-reaksjonen

04.09.2014

ballongforsøket




Kjemiske reaksjoner

• Kjemiske reaksjonerer likevektsreaksjonerGuldberg-Waage

• Kjemi på boks (ska-as.no)

04.09.2014

gjennomføre forsøk med ulike kjemiske reaksjoner og beskrive hva som kjennetegner dem

http://www.mn.uio.no/kjemi/tjenester/kunnskap/gw-skolepakke/

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/ressurser/kjemipaboks/




04.09.2014

Google:

skolelab kjemi

https://www.facebook.com/skolelabkjemi

• Videoer

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/

http://www.mn.uio.no/kjemi/forskning/grupper/skole/

http://www.facebook.com/skolelabkjemi

http://www.facebook.com/skolelabkjemi

http://www.mn.uio.no/kjemi/tjenester/kunnskap/videoer/



+ + +→HCO3

− H+ CO2 H2O

HCO3−

→ + +

H+CO32-

til «marmor»Ca2+




VGG reaksjonen

• vannfritt kalsiumklorid løses i vann, denne reaksjonen avgir varme• natriumhydrogenkarbonat løses i vann. I en løsning med

hydrogenkarbonationer finnes alltid også karbonationer• når en løsning med kalsiumioner blandes med en løsning med

karbonationer, felles det ut kalsiumkarbonat (marmor er en form for kalsiumkarbonat)

• når karbonationer fjernes fra løsningen (ved utfellingen av kalsiumkarbonat), dannes det nye karbonationer fra hydrogenkarbonat som gir fra seg H+ ioner. Det blir overskudd av H+ ioner og løsningen blir sur.

• fenolrødt er en syrebaseindikator som blir gul i sur løsning• når løsningen blir sur nok, tar hydrogenkarbonationene opp H+ ioner

og danner karbonsyre som med en gang spaltes i karbondioksid og vann.

04.09.2014


Laser for å se forskjell på en løsning og en blanding Hensikt Vise at man kan bruke en laserpeker for å se forskjell på en løsning og en blanding. Utstyr 2 begerglass (500 mL), konditorfarge, melk Forberedelse

Fyll begerglassene med vann Tilsett konditorfarge til det ene begerglasset, og rør Tilsett en teskje melk til det andre begerglasset, og rør Sjekk at du ser laserstrålen når du lyser gjennom begerglasset som er tilsatt melk. Hvis ikke

tilsetter du litt mer melk. Demonstrasjon Sett begerglassene godt synlig for elevene. Lys gjennom begerglasset som er tilsatt konditorfarge. Hold hånden opp bak begerglasset, slik at elevene ser at laserstrålen går gjennom løsningen. Gjør tilsvarende med begerglasset som er tilsatt melk. Forklaring Melk er en blanding som inneholder svært små fettperler. Lyset blir spredt når det treffer disse, og derfor ser vi laserstrålen. I stedet for å bruke melk, kan man også lage en tynn blanding av vann og potetmel. Løsningen av vann og konditorfarge inneholder bare veldig små partikler, slik at lyset ikke blir spredt. Derfor ser vi ikke laserstrålen som går gjennom en løsning.

Bildet viser laser gjennom en kobber(II)sulfat-løsning. Prinsippet er det samme som for en løsning av vann og konditorfarge

Bildet viser laser gjennom en blanding av melk og vann


Flammefargen til noen atomer Hensikt Vise at noen atomer sender ut lys med en karakteristisk farge når de varmes opp i en flamme. Utstyr LiCl, NaCl, KCl, CuCl2 og CaCl2 (Det er best å bruke klorider, men man kan også bruke andre salter, f. eks nitrater). Ca. 70 % etanol 5 Sprayflasker Spritbrenner Fyrstikker Forberedelse

Tillagning av løsning (100mL). Ha 70 mL etanol (rødsprit kan brukes) og 30 mL vann i et begerglass. Tilsett 0,1g LiCl, og rør til saltet er helt løst (hvis du ikke har vekt tilsetter du en bitteliten «klype» av saltet).

Gjør tilsvarende for de andre saltene Ha løsningene på hver sin sprayflaske

Demonstrasjon Tenn spritbrenneren og spray løsningene inn i flammen Forklaring For elever på barnetrinnet: Mange atomer har sin egen karakteristiske flammefarge, nesten som fingeravtrykk hos mennesker. Dette kan vi bruke for å finne ut hvilket atom vi har med å gjøre.

Bildet viser flammefargen til litium


By Illustratedjc (Own work) [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Reaksjon mellom gasser Hensikt Vise at selv om de aller fleste reaksjoner skjer i løsning, er det også en del reaksjoner som skjer i gassfasen. Utstyr Konsentrert ammoniakkløsning Konsentrert saltsyre Forberedelse Ingen forberedelse Demonstrasjon

Sett flaksene med konsentrert ammoniakkløsning og saltsyre ved siden av hverandre Skru av korkene og observer «røyken» som dannes

Forklaring Ammoniakkløsning er en løsning av ammoniakkgass i vann. Saltsyre er en løsning av hydrogenkloridgass i vann. Når man skrur av lokket på de konsentrerte løsningene vil en del av den oppløste gassen «stikke» av fra løsningen. «Røyken» man ser, er ingen gass, men det faste stoffet ammoniumklorid som dannes i reaksjonen mellom ammoniakkgass og hydrogenkloridgass. Det er ammoniumklorid som gir saltsmaken i salte godterier som for eksempel Hockey Pulver.


Ballongforsøket (som demo eller elevforsøk) Hensikt Å vise at karbondioksidgass er tyngre enn luft Utstyr 2 ballonger (gjerne i ulike farger) 1 grillpinne (eller annet som kan brukes som vektstang) hyssing, 1 spiseskje sitronsyre 1 spiseskje natron 1 flaske, 250 – 500 mL 50 mL vann Fremgangsmåte

Fest hyssingen midt på pinnen og kontroller at pinnen henger vannrett når du holder i hyssingen. Knyt slik at hyssingen går bare en gang rundt pinnen. Det er viktig at opphengspunktet er så lite som mulig. Stram knuten godt så den ikke sklir på pinnen. Du har nå laget en enkel balansevekt.

Blås den ene ballongen helt opp, så mye du kan, uten at den sprekker. Slipp luften ut av ballongen. Dette er ballongen du skal bruke til å samle opp karbondioksidgassen som du lager i flasken.

Ha sitronsyre og natron i flasken. Hell vannet i flasken og fest ballongen på flasken La ballongen blåses opp av karbondioksidgassen som dannes (brusingen) i flasken. Rist

forsiktig på flasken, men ikke så mye at det spruter opp i ballongen Når brusingen er nesten slutt, blir ikke ballongen større. Ta ballongen av flasken uten å slippe

ut gassen. Knyt igjen ballongen. Blås opp den andre ballongen, slik at den blir like stor som ballongen med karbondioksidgass,

Pass på at den i hvert fall ikke er mindre enn ballongen med karbondioksid. Lag et lite hakk, med saksen, ytterst på begge ballongene, det vil si utenfor knuten. Heng en

ballong på hver side av pinnen, helt ytterst. Det er viktig at ballongene henger like langt fra hyssingen.

Hold i hyssingen så ballongene henger fritt. Observer.

oppbygning av stoffer kjemiske endringer

Documents