Kapittel 2 Atom, molekyl og ion. 1. Moderne beskrivelse av atom - Enkel oppbygning - Grunnstoff og isotoper - Navn på grunnstoff

Transkript

1 Kapittel 2 Atom, molekyl og ion 1. Moderne beskrivelse av atom - Enkel oppbygning - Grunnstoff og isotoper - Navn på grunnstoff 2. Introduksjon til det periodiske systemet 3. Molekyl og ioniske forbindelser. Uorganisk nomenklatur 5. Chemical Impact - Fulleren

2 1. Moderne beskrivelse av atom - Enkel oppbygning Atom: Atom er oppbygd av elementærpartikler. Der finns mange elementærpartikler men de tre viktigste er: } - Proton, Ladning: positiv - +1 Kjernen - Nøytron, Ladning: nøytral Elektron, Ladning: negativ - -1 Atom er nøytrale dvs. antall elektron rundt kjernen er likt antall proton i kjernen Kjerne Elektron Mer detaljer om plassering av elektronene rundt kjernen kommer i kapittel 7. Det er plassering av elektronene som avgjør de kjemiske egenskapene til et atom. Proton og nøytron utgjør største delen av massen til et atom, mens elektronene utgjør største delen av volumet. Massen til proton og nøytron er lik. - Grunnstoff og isotoper Grunnstoff: Atom med samme antall protoner i kjernen Isotop: Atom av samme grunnstoff (like mange protoner), men med ulikt antall nøytroner. For eksempel finnes der tre isotoper av grunnstoffet karbon (alle har 6 proton) med 6, 7 og 8 nøytroner i kjernen. De ulike isotopene til et grunnstoff vil ha de samme kjemiske egenskapene (de har like mange elektron og de er plassert likt rundt kjernen), men ulike fysiske egenskaper (pga. at de har ulik masse) - Navn på grunnstoff Alle grunnstoff har både et navn og et symbol. Symbolet består av en eller to bokstaver. Dersom symbolet har to bokstaver er alltid den første bokstaven stor og den andre liten. Eksempel: Natrium - Na (engelsk navn: Sodium) Sølv - Ag Kalium - K (engelsk navn: Potassium) Bly - Pb (engelsk navn: Lead)

3 En må ha en metode for å skille mellom de ulike isotopene. En gjør det ved å angi både massetall ( antall proton + nøytron i kjernen) og atomnummeret (antall proton i kjernen). Antall nøytron vil då bli massetallet minus atomnummeret. Massetall (proton + nøytron) A X z Symbol Eksempel: Natrium : 23 Na - Denne isotopen inneholder 12 nøytroner (23 11) Atomnummer (antall protoner) Na - Denne isotopen inneholder 11 nøytroner (22 11) 3. Introduksjon til det periodiske systemet Periodesystemet: Atomene ordnet etter økende atomnummer Grupper (vertikale kolonner) - Lignende kjemiske egenskaper (endrer seg gradvis nedover i en grp) - Gruppene er nummerert (i) Fra 1 til 18 (IUPAC) (ii) ovedgruppene 1A-8A Sidegruppene (innskuddsmetall) 1B 8B - Noen grupper har navn Perioder (horisontale rader) - Gradvis (systematisk) endring av fysiske egenskaper bortover i en periode

4 Inndeling etter type grunnstoff (i) Metall Metallene er de som er farget mørkest. De fleste grunnstoffer er metall Egenskaper til metall: - De kan lede strøm - De har metall glans - De kan hamres til flate tynne flak eller trekkes til tråder Alle metall unntatt kvikksølv (g) er faste stoff ved romtemperatur De kjemiske egenskapene til metall varierer. Noen (f. Eks. gull og platina) er lite reaktive mens andre (f. Eks. natrium og kalium) er så reaktive at de ikke kan eksistere som metall i naturen. (ii) Ikke-metall Egenskaper til ikke-metall: - De leder ikke elektrisk strøm (iii) alvmetall (B, Si, Ge, As, Sb, Te, Po og At) alvmetall har egenskaper som ligger mellom metall og ikke-metall. De kan lede strøm, men ikke så godt som metall.

5 . Molekyl og ioniske forbindelser Molekyl Molekyl: Atomene er bundne sammen ved at de deler elektron (kovalent binding) Molekyl dannet når ikke-metall reagerer med hverandre Ulike måter å beskrive et molekyl (i) Formel 2 O (ii) (iii) Strukturformel (dimmensjonal) O eller Strukturformel (3-dimmensjonal) O C

6 Ioniske forbindelser Ion: Dannet ved at atom avgir eller tar opp elektron Na Na + + e - Cl + e- Cl - Ionsikeforbindelser: Tiltrekkende krefter mellom ion med motsatt ladning Vi får ofte ioniske forbindelser når metall reagerer med ikke-metall (ikke alltid!) Fjuskeregel for hvilke ion som blir dannet (gjelder bare hovedgruppene) Element i grp. 1A danner ion med +1 ladning Element i grp. 2A danner ion med +2 ladning Element i grp. 3A danner ion med +3 ladning Element i grp. 6A danner ion med -2 ladning Element i grp. 7A danner ion med -1 ladning vordan finne formelen på en ionisk forbindelse: Alle ioniske forbindelser er nøytrale. En må derfor kombinere ionene slik at en har like mange positive som negative ladninger. Eksempel: Mg 2+ og Cl - Formel for ionisk forbindelse: MgCl 2 Ca og PO Formel for ionisk forbindelse Ca 3 (PO ) 2

7 5. Uorganisk nomenklatur To ulike system: Trivialnavn: Systematiskenavn: Vi deler inn i følgende grupper når vi skal sette navn: (i) Binære ioniske forbindelser (Type I) (Metall fra hovedgruppe + ikke-metall) (ii) (iii) (iv) (v) Binære ioniske forbindelser (Type II) (Metall fra innskuddsgruppene + ikke-metall) Polyatomiske ion Binære kovalente forbindelser (Type III) Syrer - med oksygen i anionet - uten oksygen i anionet

8 (i) Skrivemåte: (i) Skriv kation først (og så anion) (ii) Binære ioniske forbindelser (Type 1 kationet kommer fra hovedgruppene) Monoatomiske kation bruker navnet på grunnstoffet Monoatomiske anion - bruker navnet på grunnstoffet + id Eksempel CaBr 2 Kalsiumbromid NaCl Natriumklorid (ii) Binære ioniske forbindelser (Type 2 kationet kommer fra innskuddsmetallene) Spesielt Grunnstoffene kan danne ulike kation (ulik ladning) Fe 2+ og Fe 3+ Mn 2+ og Mn + Skrivemåte: (i) Skriv kation først (og så anion) (ii) Monoatomiske kation bruker navnet på grunnstoffet Monoatomiske anion - bruker navnet på grunnstoffet + id (iii) Angir ladning på kationet i navnet Eksempel MnBr 2 Mangan(II)bromid Fe 2 O 3 Jern(III)oksid (iii) Navn på sammensette ion (Polyatomiske ion) + N - ammoniumion NO - nitrat NO 2 - nitritt MnO - permanganet 3 - CO - karbonat CO - hydrogenkarbonat 3-3 SO - sulfat SO - sulfitt 3- PO - fosfat PO - hydrogenfosfat CrO - kromat 2 7 CrO - dikromat O - - hydroksid CN - - cyanid

9 (iv) Binære forbindelser mellom to ikke-metall (type III) Bruker prefix til å angi antall atom av hvert grunnstoff i molekylet Tall: 1 mono 2 di 3 tri tetra 5 penta 6 heksa 7 hepta 8 okta 9 nona 10 deka Eksempel: NO 2 nitrogenmonoksid N 2 O 5 dinitrogenpentoksid (v) Syrer men oksygen i anionet Skrivemåte: Syrer med flest oksygen: - Navnet til ikke-metallet som er bunde til oksygen - + endingen syre Syrer med ett mindre oksygen: - Navnet til ikke-metallet som er bunde til oksygen - + endingen syrling Der finnes syrer der antall oksygen kan variere med fire Eksempel på navnsetning ClO perklorsyre (perchloric acid) ClO 3 klorsyre (chloric acid) ClO 2 klorsyrling (chlorous acid) ClO underklorsyre (hypochlorous acid) uten oksygen i anionet Skrivemåte: - En skriver hydrogen først - Så skriver en det latinske navnet til det andre stoffet (ofte forkortet) +endingen -id

10 Fulleren Forbindelse som bare inneholder karbon Fram til 1985 trodde alle at der bare eksisterte to forbindelse som bare inneholder karbon. Nemlig grafitt og diamant I 1985 ble det oppdaget en ny type forbindelse - fulleren. Det første fullerenet som ble oppdaget var C 60 eller mer populært kalt fotball molekylet eller buckministerfulleren De som fann molekylet var tre forskere: arold Kroto, Richard E Smalley og Bob Curl. Dei foreslo denne strukturen med de greidde ikke å lage nok av den til å bevise at dette var den rette strukturen Strukturen ble ikke bekreftet før 1990 av Wolfgang Kratschner og Donald uffman. arold Kroto, Richard E Smalley og Bob Curl fikk Nobelprisen i kjemi 1996

11 Curl Kroto Smalley Der finnes mange flere fulleren alle består av 5 og 6 ringer. Der finnes også en type forbindelser som blir kallet nanotuber som er lange rør av karbon. En interessant egenskap til fulleren er at det er mulig å innkapsle andre atom, ion eller molekyl i et fulleren molekyl Der er mer enn 100 patenter på ulike fulleren men en har ennå ikke funnet noe kommersiell bruk av denne type forbindelser vorfor navnet fulleren og buckministerfulleren? En arkitekt R. Buckminister Fuller bygde tak som hadde samme strukturen som disse molekylene