-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
1
39
2018
Finn Dalum Larsen
Høje Taastrup Kommune
14-05-2018
Kemi- og fysikhåndbog
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
2
Kemi- og fysikhåndbog
for 7. - 9. klassetrin
Af Finn Dalum-Larsen
Hedehusene, august, 2017
Sidst opdateret: 14-05-2018 07:27
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
3
Indholdsfortegnelse Indholdsfortegnelse 3
KEMI- OG FYSIKHÅNDBOG 13 Arbejdet i kemi- og fysikokalet 13
Sikkerhed i lokalet og i brug af kemikalierne 13
Regler for rapportskrivning 13
DEN ATOMARE VERDEN 14 Film: 20
Forsøg med den atomare verden 20
Skriv små opgaver om den atomare verden 21
DET PERIODISKE SYSTEM,ATOMER OG MOLEKYLER 21 Det Periodiske System 21 Elementarpartikler 22 Atomopbygning 24 Kvarker 25 Atom 26 Molekyle 26 Bindingstyper 26
Molekyleforbindelser (ikke metaller) 26
Ionforbindelser 26
Metalbinding 27
Van der Waalsk binding 27
27
Hydrogenbindinger 27
Tilstandsformer 28 Afstemning af reaktionsligninger 28
1. Oktet eller 8-tals reglen (valens) 28
2. Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen 29
3. Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle 29
4. Inaktive gasser spiller ingen rolle 29
Gennemgang af et eksempel på afstemning af reaktionsligning: 29
Redoxprocessen 29 30 Isotop 30 Radioaktivitet 30 Modeller + teorier 30 Forsøg til det Periodiske System 31
ENERGIFORMER 31
NOGLE MATERIALER I KEMI- OG FYSIKLOKALET 32 Kemi 33
Fysik 35
file:///C:/Users/finn0950/Dropbox/SKOLE/FAGENE/FYSIK/Fysikhåndbog%202013%20-%202018/Kemi%20og%20fysikhaandbog%202017_2018/Kemi-%20og%20fysikhaandbog%20august%202017%20nr%205.docx%23_Toc510511287
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
4
KEMIHÅNDBOG 36
KEMIBEGREBER, KEMISKE PROCESSER OG PRODUKTION 36 Det kemiske sprog i uorganisk kemi 36
Om at tælle atomer i kemi 36
Om at udtale endelser når der er et metal og et ikke metallisk stof 37
Om ændringer i udtalen ved tab af atomer 37
Hovedstoffet ændrer også navn 38
Om elektronegativitetens indflydelse på navngivningen 38
Rækkefølgen af stoffer af ikke-metaller 39
Den positive ion står altid forrest 39
Krystalvand står efter formelen med almindelige tal 39
Forkortelser i reaktionsligninger 39
Når hele atomgrupper skal tælles 39
Indikatorer og analyse agenter 39
LUFT OG VAND 40 Luften består af gasser og partikler 40 Luftens tryk 41 Tryks betydning for vejret 41 Vandet på jorden 41
TYNGDEKRAFTEN 42
42
IS, VAND OG VANDDAMP 42
DRIKKEVAND, REGNVAND OG VANDRENSNING 43 Drikkevand 43
Spildvand 44
Vandrensning 44
FORBRÆNDING 47 Kul 47
Hydrogen 47
Træ 47
Magnesium 48
Stearinlys 48
Methan 48
Butan 48
Naturgas 49
Benzin 49
Diesel 49
Svovl 49
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
5
PVC 49
Klimaets reaktion på forbrænding 49
ILDEBRAND OG BRANDSLUKNING 50 Brand i Grenfell Tower juni 2017 51
Røgalarm 51 Skovbrand 52
Der er tre måder at slukke en brand på 53
Vi fjerner ilten 53
Vi afkøler til under antændelsestemperaturen 53
Skumslukning 54
Stoffers antændelsestemperatur 54
Forskellige stoffers flammetemperatur 54
Antændelsestemperatur 54
KEMIEN I HVERDAGEN: METALLER OG DERES BETYDNING FOR SAMFUNDETS
UDVIKLING 55 Metaller og våben 55 Legeringer 56
56 Tanks 58
Andre udviklinger 59
Metaller til fredelig brug og opfindelser fra krigen anvendt i dagligdagen 59 Guld, Au – 1064o 60
Sølv, Ag - 961o 60
Kobber, Cu - 1084o 60
Tin, Sn - 232o 60
Zink, Zn - 419 o 60
Jern, Fe - 1538o 60
Nikkel, Sn - 1455o 61
Aluminium, Al - 660o 61
Stål - 1550o 61
Rustfrit stål 61
Messing - 940o 61
Titan, Ti - 1668 o 62
Legeringer 62 Forsøg med metaller 62
Referenceliste 62
SYRER 63 64
Forsøg med syrer 64
Skriv små opgaver om syrer 64
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
6
BASER 65 Forsøg med baser 66
Skriv små opgaver om baser 66
NEUTRALISATION 66 Amfolytter 67
Forsøg med neutralisation 67
Skriv små opgaver om neutralisering 67
KATALYSATORER 68 Forsøg med katalysatorer (Katte) 68
Skriv små opgaver om katalysatorer 69
Film: 69
FORURENING 69 Forsøg med forurening 69
Skriv små opgaver om forurening 70
MADKEMI (IKKE FÆRDIG) 71
LANDBRUGSKEMI 71 Kemiske Kredsløb 71
Materialer i jorden 72
Gødning 72
Regulering af jorden 73
Pesticider 73
Effektivisering er en samlet påvirkningsfaktor 73
Øl og vin som en landbrugsproduktion 74
Forsøg med landbrugsrelateret kemi 74
Skriv små opgaver om landbrugskemi 74
CEMENT - OG MØRTELFREMSTILLING 75 Forsøg med mørtel og cement 76
Skriv små opgaver om mørtel og cement 76
KEMISK ANALYSE 76 Generelle metoder 76
Opløsning af stoffet 76
Opslæmning 76
Bundfældning 76
Dekantering 76
Filtrering 77
Krystallisering 77
Inddampning 77
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
7
Destillation 77
Brudt destillation 77
Demineralisering 77
Kromatografi 77
Magnetisering 77
Elektrolyse 77
FIND IONER 77 Positive ioner i uorganisk analyse 77
Ammoniumionen NH4+ 77
Jernioner Fe2+ og Fe3+ 78
Kobberioner Cu2+ 78
Nikkelionen Ni 2+ 78
Calciumioner Ca2+ 78
Flammeprøven 78
Negative ioner i uorganisk analyse 78 Kloridprøven 78
Nitrationen NO3- 79
Sulfationen SO4-- 79
Sulfidionen S-- 79
Fosfationen PO4 3- 79
Karbonationen CO3 - - 79
Forsøg med kemisk analyse 80
Skriv små opgaver om at finde ioner 80
Film: 80
Find ioner - den negative ion 81
ORGANISK KEMI 82 Analyse af kulhydrater i organisk kemi 82
Glukoseprøven (C6H12O6) 83
Sakkaroseprøven (C12H22O11) 83
Stivelsesprøven (C6H10O5)n 83
Proteinprøven 83
Fedtanalyse 83
KEMIOPGAVER 83
UDVALGTE KEMISKE OPGAVER 83 Afstemning af reaktionsligninger 83
8-tals reglen (oktetreglen, valens) 83
Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen 84
Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle 84
Inaktive gasser 84
Regler for udtale 84 Om at udtale endelser når der er et metal og et ikke metallisk stof 84
Metal står altid før ikke-metal 84
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
8
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig 84
Om ændringer i udtalen ved tab af atomer 84
Hovedstoffet ændrer også navn: Fx ændres HClO3, klorsyre til HClO2, klorsyrling 85
Rækkefølgen af stoffer af ikke-metaller 85
Angiv formlerne for 85
Den positive ion står altid forrest 85
Krystalvand står efter formelen med almindelige tal 85
Forkortelser i reaktionsligninger 85
Når hele atomgrupper skal tælles 86
Kemiopgaver i organisk kemi 88 Opgaver om fedt 88
Opgaver om kulhydrater 88
Opgaver om proteiner 89
Organisk kemi generelt 89
STOFKENDSKAB 89 Vigtigste metaller der findes i jordskorpen 95 Legeringer 95 Det Periodiske system - tavlen 97
FYSIKHÅNDBOG 98
SANSER (IKKE FÆRDIG) 98 Reaktionsevnen 98 Høresansen 98 Synssansen 98
ASTRONOMI (IKKE FÆRDIG) 98 Jorden 98 Solen 98 Månen 98 Tidevand 98 Solsystemet 98 Stjernerne 98 Galaxer 98 Sorte huller 98 Fra stjerne til grundstof 98
FRA RUMKAPLØB TIL KOLONISERING AF RUMMET 99 Rakettens historie 99 Rumkapløbet 102 Satellitter 108 Rumsonder 109 Rumstationer 110 Rumfærger 111 Mars som mål 111 Kapløbets effekt på vores daglige liv 112 Drømmen 112
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
9
Film: 112 Forsøg: 113
BOLIGENS UDVIKLING OG OPVARMNING 114 Indledning 114 Boligens udvikling 114
Tipien 114
Film: 114
Iglo – snehule 115
Film: 115
Primitive hytter 7.a +7b 115
Film: 115
Træhuset 115
Nybyggerhytten 116
Huse med mørtel og sten 116
Film: 118
7ab færdig 21/3-18 118
Fra mursten til beton 118
Film: 119
Film: 120
Varme til boligen 120 Ildboret 120
Film 120
Tændstikken 121
Film 121
Den moderne lighter 121
Bilæggerovn 121
Film: 122
122
Kakkelovn 122
Gasovn, el-ovn og petroleumsovn 123
124
Oliefyr 124
Film: 124
124
Gasfyret 125
125
Affaldsafbrænding 125
Film: 126
Fjernvarme- og kraftvarme værker 126
Film 126
Vedvarende energikilder 126 Vandkraft 127
Film: 127
Vindenergi 127
Film: 128
Links: 128
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
10
Jordvarme 129
Geotermisk energi (Vulkansk energi) 129
Solenergi som grundlag for boligens opvarmning 130
Solvarme fra solfanger 130
Soltermisk anlæg 130
Solceller 130
Film: 131
131
Halmafbrænding 131
Energiafgrøder 131
Film: 131
Biogasanlæg 131
Film: 132
Energibesparelser 132 Vinduers isolerende evne 132
Film: 133
Tætningslister 133
Fugtproblemer 133
Afslutning 133 Film: 134
MAGNETISME 135 Magnetjernsten 135 Jordens magnetfelt 138
Jordens magnetfeltet skabes ved 139
Forklaring på jordens magnetiske system 139
Perspektivering 140
Film: 140
Forsøg med magnetisme 140
Skriv små opgaver om magnetisme 141
ELEKTROMAGNETISME 142 Perspektivering 143
Forsøg med elektromagnetisme 143
Skriv små opgaver om elektromagnetisme 143
Film: 143
STATISK ELEKTRICITET (IKKE FÆRDIG) 143
INDUKTION 144 Perspektivering 146
Forsøg med induktion: 146
Skriv små opgaver om induktion: 147
Film: 147
TRANSFORMATION 147
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
11
Perspektivering 149 Forsøg med transformer 149
Skriv små opgaver om transformation: 149
Film: 150
EL I HVERDAGEN 150 Elektricitetens historie 150 Hvad er strøm? 153 Hvordan laves strøm? 153 Vi måler volt 153 Elinstallationen 153 Elektriske kredsløb 154 Modstande 154 Transistorer 156
Film: 156
SAMFUNDETS ENERGIFORSYNING 157 Forsøg til samfundets energiforsyning 160
Skriv små opgaver om samfundets energiforsyning 160
Film: 161
RADIOAKTIVITET 163 Tre typer stråling 163
• Alfa 163
• Beta 163
• Gamma 163
Baggrundsstråling 163 Stråling måles 164 166 Halveringstid 166 Henfald 166 166 Brug i dagligdagen 167
Forsøg med radioaktivitet: 167
Skriv små opgaver om radioaktivitet: 167
Film: 167
ATOMKRAFT 168
168
168 Fission 168
Gennemgang af reaktorens virke 168
169
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
12
169
169 Fusion 170
Forsøg med atomkraft 170
Skriv små opgaver om atomkraft 171
Film: 171
NOBELPRISER 172 1901-1910 172
1921-1930 172
1931-1942 172
1961-1970 172
REFERENCER 177 Program om atomer 177 Det Periodiske system - tavlen 178
NOTER: 179
NOTER: 180
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
13
Kemi- og fysikhåndbog
Arbejdet i kemi- og fysikokalet Arbejdet i laboratoriet skal foregå stille og roligt uden pjat mellem rækkerne. Man arbejder to og
to i hold. Man hjælper hinanden og arbejder begge to koncentreret. Hvis man er uansvarlig fx:
løber rundt, går unødvendigt væk fra sin laboratorieplads, driller osv., kan retten til at deltage i
forsøg mistes i en periode.
Sikkerhed i lokalet og i brug af kemikalierne
Man skal altid bruge briller, når der arbejdes med syrer og baser. Man skal ikke smage på noget
kemikalie i lokalet. Ved uheld bevares roen og læreren kontaktes med det samme. Ødelagte glas
og kolber skal opsamles med største forsigtighed efter lærerens instrukser. Hvis man får syre eller
base i øjet, skal der straks skylles med vand. Pust ikke til ild, men kvæl den, sluk for gashanen,
brug brandtæppe og ved større brand bruges CO2 brandslukkeren.
Regler for rapportskrivning Over udvalgte forsøg og emner skrives en rapport, med tegninger over forsøget/billeder og evt.
film. Kopier de krævede punkter fra start af, så ingen punkter glemmes - det trækker ned. Skriv så
det kan bruges til FSA. Rapporten skal være pænt indskrevet, helst med computer. Tegninger
farvelægges. Word 2007 indeholder et udmærket tegnesredskab. Forslag til forskellige tegninger
til rapporter findes på Internetsiden: http://www.dalum-larsen.dk/#FYSIK.
Den skal indeholde følgende punkter:
1. Brugte materialer.
En liste er OK, men med nøjagtige antal af de forskellige dele fx 2 ledninger
2. Opstilling af forsøget med tegninger med farve og/eller billeder.
http://www.dalum-larsen.dk/%23FYSIK
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
14
Klare tegninger og billeder – ikke noget rod på bordet, hvis der er billeder. Billederne
skal ikke ligge ned.
3. Gennemgang af forsøget.
Hvordan man stillede forsøget op, gerne med henvisning til billede/tegninger. Hvordan
forløb forsøget. Var der nogle vanskeligheder. Brug almindelige ord.
4. Forklaring af den teori forsøget giver anledning til.
Skriv hellere for meget end for lidt. Brug det fagsprog og de teorier, du har lært.
5. Særlig iagttagelser under forsøget. (Kun hvis der var nogle!)
Hvis der var noget overraskende eller særligt nævnes det her, hvis ikke springes det
over.
6. Hvad lærte jeg?
Man lærte altid noget. Skriv ikke: Jeg lærte ikke noget. Selvom det blot var noget, man
repeterede, kan man godt lære fra det.
7. Fejlkilder.
Der gøres nogle tanker om, hvordan forsøget kan forbedres eller om hvorfor det ikke
virkede efter hensigten. Endvidere tænkes på hvilke mulige fejl, der kunne være lavet.
Skriv ikke: Alt gik fint – ingen fejl.
8. Perspektivering af forsøget til en større samfundsmæssig sammenhæng.
Prøv at Google forskellige problemstillinger, der kan bruges i forbindelse med forsøget.
9. Kilder: Hvis der er kilder ud over taskebøgerne og andet udleveret materiale. Ved bøger husk:
Efternavn, fornavn: Titel. Forlag, år, tryksted, udgave, bibliotek. Eventuelle
internetadresser skrives som fodnoter og som aktivt link, da de er nemme at efterse på
denne måde.
Den atomare verden1
Dette afsnit er en historisk vandring fra en meget simpel forståelse af verdens sammensætning til
en mere detaljeret og præcis verdensforståelse, der er opnået gennem
forsøg. De ting, der er gennemgået i afsnittet Det Periodiske System, vil
ikke blive gentaget her, men forudsættes forstået.
Hvordan blev elektronen opdaget? Det startede med
elektricitetens opdagelse, der kom gradvist. Et stort gennembrud kom,
da Alessandro Volta i 1794 påviste, at muskelsammentrækninger i frølår,
opdaget af Luigi Galvani i 1791, skyldtes elektriske spænding. En sådan
opstår fx ved, at to metaller er i fugtig kontakt med hinanden.2Mellem to
metaller er der forskel i evnen til at holde på elektronerne, og det mest
elektronegative metal vil tiltrække elektroner. Dette er princippet i et
batteri.
I 1760'erne opfandt man elektricitetsmaskiner, der gned elektroner af et stof og samlede
disse, så de kunne springe som gnister, det blev både brugt som leg
og forskning. Disse opdagelser gav stof til eftertanke. Det skete fx
ved forskellige forsøg med katodestrålerør fra 1850.
Da Wilhelm Conrad Røntgen i 1895 arbejdede med et
katodestrålerør, udgik der stråler fra røret, der gennemlyste hans
hånd. Røntgenstråler var opdaget og forøgede interessen for
1Bog 9 2 http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/L%C3%A6ger/Luigi_Galvani
J.J. Thomson
Røntgenstråling
http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/L%C3%A6ger/Luigi_Galvanihttp://en.wikipedia.org/wiki/File:WaterCooledXrayTube.svg
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
15
lignende forsøg. Strålerne opstod ved at sende 100.000 volt gennem katoden i et udpumpet rør
over til anoden. Det er en højfrekvent elektromagnetisk stråling, der har mere energi end uv-
stråler og minder om gamma-stråler.3 Elektroner får meget energi, som de ved kvantespring
slipper som Røntgen lys, der går gennem mange materialer.
Henri Becquerel opdage radioaktiviteten , da han i 1896 undersøgte forskellige
uranholdige salte.4 Dette var meget interessant for forskere overalt i verden. Madame Curie
arbejde intenst med dette område, der førte til isolationen af Radium i 1902.5
Thomson kastede sig også over forsøg med radioaktivitet. Thomsen fandt også senere ud
af, at ilt sammen med radioaktivt materiale i lukket rum ændredes på alkymistisk vis til brint og
kvælstof 1909. Han identificerede på samme tid hvad alfa- og betastråler bestod af.6
-
Thomsens katodestrålerør i 1897
påviste elektronens eksistens. Man satte røret til en elektricitetsma-
skine, der kunne give højspænding. Den + pol
af røret kaldte man anode
og den negative katoden.
Så ville der komme en lysende prik på zinkbeklædningen. Ved også at
sætte en strøm til p- og p+ fik han den lysende prik skubbet væk fra p-. Den
negative ladning havde således skubbet til den anden ladning. Dermed
fremkom ideen om elektronen som den negative partikel. I begyndelsen
forestillede J.J. Thomsen sig atomet som en slags positiv rosinkage med
elektroner i.
Atomet var i det hele taget til diskussion i 1890'erne. Imidlertid var
det ønsket om, at kontrollerer damp med nøjagtig præcision i de store
dampmaskiner, der drev forskerne fremad.
Østrigeren Ludwig Eduard Boltzmann (1844 – 1906) var
en fortaler for atomet i sit arbejde med dampen, men
mødte megen modstand.
Imidlertid var det den unge Albert Einstein (1878
- 1955), der 26 år gammel i 1905, der beviste atomets
Eksistens. Robert Brown havde i 1827 fundet ud af, at
3 http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray 4 http://da.wikipedia.org/wiki/Uran 5 http://da.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie 6 http://www.rostra.dk/louis/andreart/Rutherford.html
Thomsens atommodel
Albert Einsten Pollen der danser
http://da.wikipedia.org/wiki/1896http://da.wikipedia.org/wiki/Salthttp://en.wikipedia.org/wiki/X-rayhttp://da.wikipedia.org/wiki/Uranhttp://da.wikipedia.org/wiki/Marie_Curiehttp://www.rostra.dk/louis/andreart/Rutherford.htmlhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Albert_Einstein_(Nobel).png
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
16
blomsterpollen, der blev drysset på vand, bevægede sig, som om de dansede hen over overfladen.
Einstein fremførte nu, at grunden til de dansende pollen var, at de blev ramt af mindre partikler -
atomer. Endvidere beregnede han disses størrelse. Hermed var atomets eksistens bevist.
Det næste store forsøg foregik i 1909 af Earnst Rutherford (1871-1937).
Niels Bohr var elev hos ham. Rutherford skød alfapartikler mod et
guldfolie. Til deres store glæde så de, at strålerne blev afbøjet af
gudatomernes kerne, der så måtte være positive ligesom
alfapartiklerne. Da zinksulfidskærmen lyste op, der hvor strålingen
ramte. Men da de satte zinksulfidskærm lige bag blyskærmen, kom
der også stråler der. Alfapartiklerne var blevet slået tilbage.
Dette var meget overraskende. Det svarede til at skyde med en kanon på
en dør og så kuglen ramte tilbage mod kanonen. Nu var protonen opdaget.
Alle stoffer blev derefter inddelt af Rutherford efter antallet af protoner.
Man kunne nu skyde løs på alle mulige atomer og se på afbøjningen.
Des større afbøjning dets større var den elektropositive kraft i kernen.
Man så klart, at de tunge stoffer havde stor afbøjningskraft og hydrogen
kun meget lille kraft.
Det var Niels Bohr (1885-1962), der udvidede modellen. Han bragte
forskningen i lys sammen med elektronmodellen og påviste at lighederne
inden for samme gruppe skyldes elektronstrukturen (Holmboe, p. 95).
Forskningen i lys og stoffers spektralfarver skulle vise endnu mere om atomet. Alle
grundstoffer havde deres lysspektra.
Når man afbrænder salte med kloridioner, afgiver de en bestemt flammefarve, da alle
kloridionerne er ens, må det være metalionerne, der
bestemmer farven.
De stærkeste farver er lette at skelne, men den
orange er svær at skelne fra den gule. Violet og lysegrøn er
heller ikke nemme.
Forskelligt farvet lys har forskellige bølgelængder
og hvidt lys fx fra solen indeholder alle farver, hvilket kan
ses i regnbuen og i et optisk gitter. Man kan lave et optisk
gitter af en gennem sigtig film med en masse mikrometer
tynde
streger. Lyset vil så spaltes i dets farver.
Stof Flammefarve
Cu ( CuCl) grøn
Na (NaCl) Stærk gul
Ca (CaCl2) Orange
K (KCl) Violet
Li (LiCl) Højrød
Ba (BaCl2) Lys grøn
Ernest Rutherford
Alfakilde
Blyskærm Guldfolie
Zinksulfidskærm
Niels Bohr
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5e/Niels_Bohr_Date_Unverified_LOC.jpghttp://www.google.dk/imgres?imgurl=http://1.bp.blogspot.com/-ddyI8zml_g8/TYgMSPFCUKI/AAAAAAAAABI/nDGMyZAZ5pw/s1600/ernest+rutherford.jpg&imgrefurl=http://davidappell.blogspot.com/2011/10/story-of-ernest-rutherfords-needless.html&h=312&w=340&sz=11&tbnid=j7iyBBxZjwCv5M:&tbnh=92&tbnw=100&prev=/search?q=Rutherford&tbm=isch&tbo=u&zoom=1&q=Rutherford&usg=__zkyIQHDqogzOR6sYfJobXC26ark=&docid=ur6wJ46SdSHwKM&hl=da&sa=X&ei=jygFUOG8FIOGswawq4SABw&ved=0CGYQ9QEwAw&dur=1023
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
17
Optisk
gitter
Her ses et skema over det
synlige lys og dets
bølgelængde og dets
intensitet eller
energimængde.7 Lys
udbreder sig med en fart på 300.000 km pr. sekund. Det spreder sig som bølger i vandet. 1
nanometer er 1 milliontedel milimeter.
farve vakuumbølgelængde i nm frekvens i THz
rød 625-740 480-405
orange 590-625 510-480
gul 565-590 530-510
grøn 520-565 580-530
cyan 500-520 600-580
blå 450-500 670-600
indigo 430-450 700-670
violet 380-430 790-700
Infarødt lys ligger over 800 nm. Ultravilolet lys ligger under 430 nm.
Hvis man fylder et rør med hydrogen og anslår det med højspænding, Kan man se dets
linjepektrum. Hydrogens linjespektrum
Der er følgende linjer: Violet (410), blåviolet (434), grøn (486) og rød (656). Før 1913 vidste
man ikke, hvor disse linjer kom fra.
7 http://da.wikipedia.org/wiki/Lys
Skal + eVolt
1 0,00
2 10,20
3 12,09
Elektronen anslås og får energi
/fart til at være i en mere
energikrævende bane Elektronens grundtilstand
Hvidt lys set gennem optisk gitter
http://da.wikipedia.org/wiki/Lys
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
18
Max Planck havde allerede i 1901 fundet formlen for lysets bølgelængde således B = 1240
𝐸.
Springet fra bane 6 til 3 giver 13,22 eV - 12,09 eV = 1,13 eV. Når det indsættes fås 1097 nm - det
ligger altså i det infrarøde lys uden for det synlige område .
Hvis nu springet var fra 4 til 2 bane ses: 12,75 eV - 10,20 eV = 2,55 eV. Når det
indsættes fås 486 nm, hvilket er blåt lys . Der er fotoner, der sendes ud i bundter, altså
elektromagnetisk energi. De kaldes lyskvanter, og springet blev kaldt kvantespring.
Fysikerne beregnede grundstoffernes masse og fandt ud af, at
de var for tunge, hvis der kun skulle være protoner i kernen. Det førte
til jagten på andre kernepartikler.
Det næste store fremskridt kom i 1932, da James Chadwick
(1891-1974) opdagede neutronen. Man skød igen med alfapartikler,
denne gang mod en beryliumplade. Men der kom intet udslag på
zinksulfidskærmen. Man målte for at se, om der var positive eller
negative strålinger, men intet resultat. Først da han satte en parafinplade
op, skete der noget.
Parafinen, der var fyldt med H, udsendte protoner. Der havde
altså været et sammenstød mellem en ukendt partikel og protonerne,
der havde resulteret i at protonerne var slået løs af parafinen (fx:
C12H26). Den var en stråle, der ingen elektrisk ladning havde, men samme vægt som H+. Han
kaldte den neutronen.
Parafinplade
Alfakilde
beryliumplade
Protondetektor
James Chadwick
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
19
Nu var alle tre stabile elementarpartikler opdaget: Elektronen, protonen og neutronen.
Da man så de radioaktive stoffers henfald og opdagede indholdet af strålingen, kunne
man også forstå, at en kerne kunne indfange en elektron og danne en neutron. Ligeledes kunne
man ud fra betastrålingen forstå, at en kerne kunne udsende en elektron fra
en neutron og blive til en proton.
Dermed var grundlaget lagt for en mere nuancheret atommodel. En
kerne af protoner og neutroner, hvor der cirklede elektroner omkring, som i
dag er udvidet med forståelsen af kvarker.
George Zweig & Murray Gell-Mann prøvede i 1963 at få orden på partikel-
cirkusset, der fremstod i 1960, da man begyndte at lave partikel
kollisoner. De fandt frem til, at der måtte endnu mindre elementardele
for at få orden på det hele. De blev kaldt kvarker. Kvarker er de endnu mindre byggesten, som de
stabile elementarpartikler består af fx består en proton af to up-kvarker og en down-kvark. Den
samlede farve er hvid. De holdes sammen af gluoner. Neutron består af to down og en up kvark.
Hadroner er partikler, der består af kvarker. 8
I det nuværende verdensbillede er alt stof opbygget af 24 partikler. Seks
kvarker, tre forskellige slags elektroner og tre neutrinoer samt deres
antipartikler. Denne model stammer fra 1964 og kaldes Standardmodellen. 9
De 3 første kvarker (up, down og strange) blev opdaget i 1963 af de to
amerikanske fysikere, George Zweig & Murray Gell-Mann.10
De bindes sammen af den stærke kernekraft, og danner herved
protoner og neutroner. De holdes sammen igennem en
udveksling af gluoner mellem kvarkerne. Når en
neutron henfalder til en proton og en elektron, skyldes det, at en
down kvark henfalder til en up-kvark og en w-boson (meget kortlivet
kraft, der bærer en elektrisk ladning), der igen henfalder til en
elektron og anti-elektron neutrino (bølgepartikel)11. Der er således ikke
en elektron inde i en neutron, den opstår, når kvarkerne ændrer
sig.12 Positive anti-elektroner bruges nu i
hjernescanningsudstyr.
8 http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/kvark 9http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standar
dmodellen 10 Kvarker har fået deres navn kvarker fra en "gådefuld linie i James Joyce´s Finnegas´s Wake: "Three quarks for
Muster Mark", (måske noget i retning af: 3 kvarker gør målet fuldt)."(Petersen, Jens Lyng, Elementarpartikler,
1991)).10 11 http://da.wikipedia.org/wiki/Neutrino 12 http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979
Proton består af 3 kvarker
Neutronen
http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/kvarkhttp://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standardmodellenhttp://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standardmodellenhttp://da.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttp://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Fil:Quark_structure_neutron.svg&page=1http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Quark_structure_proton.svg
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
20
I 1969 blev der gennemført et forsøg på Stanford, der beviste kvarkernes eksistens, da
man beskød protoner med elektroner, der var accelleret op tæt til lysets hastighed. Sammenstødet
viste, at protonen bestod af mindre partikler.
Sammenstød med neutronen viste, at den
ikke indeholdt en elektron. Kvarkernes verden var verificeret.
Hele dette indviklede system er fundet
ved teoretisering over kollisioner af
elementarpartikler og de spor af
partikler, der registreres i partikel-
generatorer fx: Stanford, CERN og
andre steder. Man brugte i starten fx
næsten
kogende brint
eller vand, der
danner et dampspor efter partiklerne,
som kan læses og tydes (billedet tv.)13. Nu er detektorerne nærmest
gjort digitale, så der dannes et spor, der kan aflæses af en computer og ikke er direkte synligt.14
De forskellige lag af sensorer ses på billedet tv.15
Film:
Katodestålerøret af FDL 1:39: https://www.youtube.com/watch?v=8p1XNpSlAmY
Cathode Ray Tube CRT 7:23: https://www.youtube.com/watch?v=YTAC1wMrVPk
Rutherford Gold foil experiment 1 4:05: https://www.youtube.com/watch?v=XBqHkraf8iE
Rutherford Gold foil experiment 2 5:28: https://www.youtube.com/watch?v=XLaeFUKd2Y4
Flammeprøven – farvespektrum ved afbrænding af FDL 8:04:
https://www.youtube.com/watch?v=vAgh1MmZWZw
Atomkernen af FDL 6:14: https://www.youtube.com/watch?v=7XnNS5mHWVY
Bohr’s Model of an Atom 4:05: https://www.youtube.com/watch?v=fm2C0ovz-3M
Introduction to Atomic Structure 1 11:36:
https://www.youtube.com/watch?v=kBgIMRV895w&t=583s
Introduction to Atomic Structure 2 13:30: https://www.youtube.com/watch?v=EMDrb2LqL7E
What are Quarks? 3:17: https://www.youtube.com/watch?v=nlv06lSAC7c
Quarks and Leptons for beginners 4:01: https://www.youtube.com/watch?v=pdVybAwVqUs
Forsøg med den atomare verden
• Katodestrålerør + magnet. Man ser på afbøjningen og diskuterer lillefingerreglen.(Thomson)
• Blomsterpollen + vand (Einstein)
• Flammefarver og lysteori med kvantespring, (Niels Bohr)
• Forskellige opstillinger med med lysspektra og deres teori fx neonlys, sollys.
• Lav forsøg med glaskuglers sammenstød som forklaring på protonens opdagelse (Rutherford)
• Lav forsøg med selvkørende vogne + små magneter til at forklare kerneenergi.
• Vis alfastråler i tågekammer og forklar det.
13 http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2005/bubble_chambers/BCwebsite/gallery/gal2_191.gif 14 http://public.web.cern.ch/public/en/research/Detector-en.html 15 http://www.evaluationengineering.com/articles/200811/sensors-and-instrumentation-of-the-superlative-class.php
Murray Gell-Mann
Forskellige detektorer i CERN
Kollisions billede, CERN 1973
https://www.youtube.com/watch?v=8p1XNpSlAmYhttps://www.youtube.com/watch?v=YTAC1wMrVPkhttps://www.youtube.com/watch?v=XBqHkraf8iEhttps://www.youtube.com/watch?v=XLaeFUKd2Y4https://www.youtube.com/watch?v=vAgh1MmZWZwhttps://www.youtube.com/watch?v=7XnNS5mHWVYhttps://www.youtube.com/watch?v=fm2C0ovz-3Mhttps://www.youtube.com/watch?v=kBgIMRV895w&t=583shttps://www.youtube.com/watch?v=EMDrb2LqL7Ehttps://www.youtube.com/watch?v=nlv06lSAC7chttps://www.youtube.com/watch?v=pdVybAwVqUshttp://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2005/bubble_chambers/BCwebsite/gallery/gal2_191.gifhttp://public.web.cern.ch/public/en/research/Detector-en.htmlhttp://www.evaluationengineering.com/articles/200811/sensors-and-instrumentation-of-the-superlative-class.phphttp://www.evaluationengineering.com/articles/200811/sensors-and-instrumentation-of-the-superlative-class.php
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
21
• Model af kerne med runde magneter + jern (neutronen). Forklar den stærke kernekraft, som kvarker der udveksler gluoner.
Der kan også laves forsøg fælles med radioaktivitet og atomkraft.
Skriv små opgaver om den atomare verden
● Tegn og forklar om elektronens opdagelse
● Tegn og forklar protonens opdagelse
● Tegn og forklar neutronens opdagelse
● Forklar om lys og dets bølgelængder s. 27
● Forklar om isotoper s 48-51 + kerneomdannelse
● Forklar om halveringstid og dets betydning
● Forklar om kvarker i proton og neutron, samt henfald af neutron
● Forklar om Stanfords, CERNs partikelgeneratores succesfulde forsøg til øget forståelse af det
atomare verdensbillede
● Niels Bohrs betydning
● Forståelsen for kvantespring
● Forklar hvordan den moderne teori om atomerne er herunder skaller, stærke kernekræfter og
størrelsesforhold
Det Periodiske System,16atomer og molekyler
Det Periodiske System
Det Periodiske system er blevet udviklet langsomt. Først i det 20.
århundrede har det fundet sin endelige form. Når man ser sig omkring
i naturen, er det umiddelbart svært at se et system. Men vejninger,
målinger, adskillelser, opvarmning og blandinger har adskilt den
store mangfoldighed i små byggesten. Disse kaldes grundstoffer.
Hvordan disse er blevet til i deres mindste bestanddele, har til alle
tider været en stor og interessant gåde. Mange konger havde
alkymister i Middelalderen, der var deres videnskabsmænd. De skulle
udvikle nye våben og sågar lave guld17. Dette førte til en række
eksperimenter, selvom Den Katolske Kirke var imod dette, der
forøgede kendskaben til stofferne omkring os.
Den første kemibog blev skrevet af Antoine Laurent de
Lavoisier:Elemenntary Treatise of Chemistry, 1789. Bogen indeholdt en
række stoffer, der ikke ved et kemisk forsøg kunne nedbrydes i et mere
enkelt stof: oxygen, nitrogen, hydrogen, fosfor, kviksølv, zink og svovl.
Johann Wolfgang Döbereiner fandt i 1817 ud af at visse stoffer lignede hinanden meget i
deres reaktion fx klor, brom og iod alle fra hovedgruppe 7, selv om de havde meget forskellig og
stigende massefylde dvs. antal gram pr. cm3. Denne periodiske lighed mellem stofferne blev
16 Ny fysik bog 4 og 9 17 http://da.wikipedia.org/wiki/Alkymi
Antione Laurent de Lavosier
http://da.wikipedia.org/wiki/Alkymihttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Lavoisier.jpg
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
22
yderligere stadfæstet, som flere stoffer blev fundet, og man satte dem op i et system med
periodiske tilbagevendende egenskaber.
Der var russeren Dmitri Mendeleev, der for første gang præsenterede et periodisk system
med baseret på massefylde i 1869, som vi i det store og hele kender det i dag.18
Vort nuværende system er dog ikke baseret på vægten alene. Det er opdelt som følgende
og ordnet efter elementarpartiklerne. Alle grundstoffer har fået nummer efter antallet af positive
kernepartikler, de såkaldte protoner. Det var Rutherford, der (1909) fandt på denne opdeling.
Brint har 1 proton, og er derfor det første grundstof med nummeret 1. Der er 8 hovedgrupper.
Disse er opdelt efter antallet af elektroner i yderste skal. Er stoffet i hovedgruppe III, er det, fordi
det har tre elektroner i yderste skal. Det er samtidigt stoffer med samme reaktionsegenskaber, de
kommer med periodiske mellemrum, da de kemiske reaktioner foregår efter antallet af elektroner
i yderste skal.
Hvert grundstof har også neutrale kernepartikler, de såkaldte neutroner.
Tilsammen giver disse tre: Protoner, elektroner og neutroner - atomvægten.
Dog har elektronerne på grund af deres ringe vægt næsten ingen betydning for atomvægten.
Systemet har også angivet skaller. Jo flere skaller, des tungere, og dermed flere protoner og
tilsvarende antal elektroner. Det maksimale antal af elektroner i en skal af et stof findes ved
formlen 2*n,2 n står for antallet af skaller i atomet. Men
skalnummeret fortæller også noget om, hvordan elektroner
bevæger sig. Disse bevægelsesmønstre kaldes orbitaler. Der er
fire: s, p, d og f. Hver orbital består af maksimum 2 elektroner.
Energiniveauet stiger des flere skaller, der er.
s-orbital p-orbital f-orbital
Som det ses kan d -orbitalen19 ligge i flere niveauer og dermed
ligge tæt op ad hinanden i flere vinkler og sammen med s og p.
18 http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_periodic_table#Main_discovery_periods 19 http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbital
d-orbital
Elementarpartikler
Elektron - negativ ladning – vægten er 1/1836 del af en proton.
Proton - positiv ladning – vejer 1 u - 1836 * vægten af en elektron.
1/12 af 6C12. En proton kan opfange en elektron og ændres til en
neutron. Neutron - neutral ladning - vejer ca. 1 u - 1839 * vægten af
en elektron. En neutron kan fraspalte en elektron, udsende en anti-
elektron-neutrino og selv ændres til en proton.
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_the_periodic_table%23Main_discovery_periodshttp://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_orbitalhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/F4M1.png
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
23
Metaller står til venstre og ikke metaller til højre - H er undtagelsen.
Fra hovedgruppe 3 til hovedgruppe 6 er der en lille trappe, der adskiller metaller fra
ikke-metaller.
I det Periodiske System finder man alle de relevante oplysninger, så man kan gå fra
betegnelser og formler til udregning i gram. Eksemplet viser informationer om metallet lithium:
3 Li 6,939
Det Periodiske system er opbygget omkring Avagados tal. Det er det antal atomer, der skal tages
for at omsætte mol vægt (atomvægt) til g. Avagados tal er stort. Der skal 6*1023 atomer til at
danne 6,94 g af metallet. Dette tal er et gennemsnitstal. Der er altid 3 protoner i Li, men antallet
af neutroner svinger lidt. Det mest almindelige er 4, men i sjældne tilfælde er der færre. Derfor er
gennemsnittet ikke 7, men 6,939. Stoffer med samme antal protoner, men forskelligt antal
neutroner, kaldes isotoper, det betyder samme sted, fordi de er samme stof - har samme antal
protoner - og dog er andeledes - har forskelligt antal neutroner. Man siger, at Lithium har
atomassen 6,939 u.
U er en enhed som g, kg, cm m.m. Denne enhed fås ved at dele kulstof i 12 lige store
dele: 6 C 12,01/12 = 1 u = 1,66053 * 10-27 kg.
Atomerne i VIII hovedgruppe har 8 elektroner i yderste skal. Man har fundet ud af, at de
er inaktive. De er altså ikke interesseret i at indgå i reaktioner med andre stoffer. De er alle gasser
og kaldes ædelgasserne.
Alle grundstoffer har et navn. Disse har fået en forkortet betegnelse. Gassen heliums
forkortelse er fx He. Det første bogstav skrives altid stort. Det andet skrives altid småt. Ofte er det
navnets to første bogstaver, der bruges, men ikke altid fx calcium hedder Ca, men Platin hedder
derimod Pt. Det er en god idé at lære sig de vigtigste stoffer udenad, da dette nu engang er
kemisproget.
Radioaktive stoffer er ustabile og kan stå markeret med *. Det betyder, at de udsender
dele af deres kernemateriale og ændrer sig. 8.b – 7. september
Antal protoner
Antal elektroner
Atommasse: protoner + neutroner
Trappe mellem metal tv og ikke metal th
Hovedgrupper, efter antal elektroner i yderste skal Tilfredse ædelgasser
Skal nr. Elektroner=
2*n2
Perioder
* markerer radioaktivt materiale
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
24
Film om Det Periodiske System af FDL 14:46:
https://www.youtube.com/watch?v=5IMVJ-FRmnU&t=98s
Atomopbygning Protoner frastøder andre protoner, da de har samme positive ladning. Neutroner holder sammen
på protonerne med de stærke kernekræfter, da
kvarkerne udveksler gluoner, ligesom
tennisspillere udveksler bolden. Når to
protoner trækkes mod hinanden af
neutronernes stærke kernekræfter, virker de
stærke kernekræfter også mellem protonerne
indbyrdes, når afstanden er meget kort. Den
stærke kernekraft er en selvstændig kraft
ligesom tyngdekraften og den elektromagnetiske kraft. Denne vekselvirkning er ca. 1033 gange
stærkere end tyngdekraften og 100 gange stærkere end den elektromagnetiske kraft20. Men
rækkevidden er lille, begrænset omtrent til en atomkernes diameter af størrelsesordenen 10-15 m.
20 http://da.wikipedia.org/wiki/St%C3%A6rk_kernekraft
De 4 naturkræfter: Elektromagnetismen
Den stærke kernekraft Den svage kernekraft
Tyngdekraften
https://www.youtube.com/watch?v=5IMVJ-FRmnU&t=98shttp://da.wikipedia.org/wiki/St%C3%A6rk_kernekraft
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
25
Elektroner svæver rundt om kernen med forskellig hastighed. I
H (brintatomet) i almindeligt vand er elektronens fart beregnet
til 2200 km/s. Elektronens hastighed
kan forøges til nær lysets hastighed, men det kræver meget stor
energitilførsel21. De bruger ikke en fast bane, men kan træffes, som var
det en sky omkring kernen. Der er masser af rum i atomet. Hvis kernen i
hydrogen var på størrelse med et kirsebær og sad midt i Eiffeltårnet
ville elektronerne danne en bane uden om hele tårnet.
Når et atom har 8 elektroner i yderste skal, er det ”tilfreds” (He
er tilfreds med 2, da der kun er 1 skal. Man kalder det, at det har fået
ædelgasform, eftersom gasserne i hovedgruppe 8 kaldes ædelgasser.
Alle atomer rummer energi. E=M*C2 er Einsteins ligning for atomets samlede energi. M
er massen i kg, C er lysets hastighed 300.000 km/s. Vores viden om atomopbygning er kommet
via mange forskellige forsøg herunder kollisionsforsøg i Stanford og Cern. 7.b 6/9-17
Kvarker Kvarker er de endnu mindre byggesten, som de stabile elementarpartikler
består af, fx består en proton af to up-kvarker og en down-kvark. Den
samlede farve er hvid. De holdes sammen af gluoner. Neutronen består af
to down og en up kvark. Hadroner er partikler der består af kvarker. I
det nuværende verdensbillede er alt stof opbygget af 24 partikler. Seks
kvarker, tre forskellige slags elektroner og tre neutrinoer samt deres
antipartikler. Denne model stammer fra 1964 og kaldes
Standardmodellen. 22
De 3 første kvarker (up, down og strange) blev opdaget i 1963 af de to amerikanske
fysikere, George Zweig & Murray Gell-mann.
De bindes sammen af den stærke kernekraft, og danner herved protoner og
neutroner. De holdes sammen igennem en udveksling af gluoner mellem
kvarkerne. Når en neutron henfalder til en proton og en elektron, skyldes det, at
en down kvark henfalder til en up-kvark og en w-boson (opdaget i CERN i
1983)23, (meget kortlivet kraft, der bærer en elektrisk ladning), på grund af den
svage kernekraft, der igen henfalder til en elektron og anti-elektron neutrino
(bølgepartikel)24. Der er således ikke en elektron inde i en neutron, den opstår,
når kvarkerne ændrer sig.25 Positive anti-elektroner bruges nu i
hjernescanningsudstyr.
Atomfysikere i dag mener, at der findes tre kvark familier og nogle mener, at der også er
en fjerde familie. Kvark oversigt:
Familie 1. Op-kvark- u - (up), ned-kvark - d- (down)
Familie 2. Charm-kvark (charme), sær-kvark - s (strange) Familie 3. Top-kvark - t (top), bund-kvark - b (bottom)
Familie 4. Antipartikel kvarkerne t´, b.´
21 http://education.jlab.org/qa/electron_01.html 22http://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standa
rdmodellen 23 http://public.web.cern.ch/public/en/research/UA1_UA2-en.html 24 http://da.wikipedia.org/wiki/Neutrino 25 http://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979
Proton består af 3 kvarker
Atomet
E=M*C2 (Einstein)
atomets samlede
Neutronen
http://education.jlab.org/qa/electron_01.htmlhttp://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standardmodellenhttp://www.denstoredanske.dk/It,_teknik_og_naturvidenskab/Fysik/Elementarpartikler_og_partikelmekanik/standardmodellenhttp://public.web.cern.ch/public/en/research/UA1_UA2-en.htmlhttp://da.wikipedia.org/wiki/Neutrinohttp://www.physicsforums.com/showthread.php?t=5979http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/92/Quark_structure_proton.svghttp://www.google.dk/imgres?q=atom&hl=da&sa=X&qscrl=1&rlz=1T4ACAW_da___DK458&biw=1072&bih=511&tbm=isch&prmd=imvnsl&tbnid=JxQy8EQLfxov9M:&imgrefurl=http://www.zmescience.com/research/atom-split-atom-in-two-put-back-together-432423/&docid=cA9dv78M0IFDPM&imgurl=http://cdn.zmescience.com/wp-content/uploads/2012/06/atom.jpg&w=300&h=300&ei=TJqSUPCiD4POtAahqoDwCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=101&vpy=171&dur=125&hovh=225&hovw=225&tx=160&ty=129&sig=115267050369928477872&page=2&tbnh=127&tbnw=151&start=10&ndsp=20&ved=1t:429,i:197http://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Fil:Quark_structure_neutron.svg&page=1
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
26
(Dalum-Larsen, 2007).
Hele dette indviklede system er fundet ved teoretisering over kollisioner af
elementarpartikler og de spor af partikler, der registreres i partikel-generatorer fx: Stanford,
CERN og andre steder. 8.a 5. sep, 7.ab 13. september 8.b 14 september
Atom Mindste bestanddel af et stof fx gassen H, men dette atom eksisterer ikke frit
i naturen, da det er meget aktivt og indgå i forbindelser med andre stoffer.
Det findes kun som H2. metalatomet Na findes derimod frit.
Molekyle Molekylet er den mindste del af et stof, der eksisterer frit i naturen fx H2 eller
Na. Metallerne fxNa, Li, Fe, Ni osv. behøver ikke binde sig til et andet
metalatom for at ”overleve” i naturen, idet elektroner i yderste skal kan bevæge
sig gennem hele metallet. Aktive gasser som H2, Cl2, F2, O2 og N2 findes kun i molekyleform i
naturen.
Bindingstyper
Atomerne binder sig sammen ved forskellige former for elektriske kræfter.
Molekyleforbindelser (ikke metaller)
Hvis atomer deler elektroner med hinanden kaldes det en molekyleforbindelse.
Når to atomer har et fælles elektronpar kaldes det en covalent binding. Dette kan
illustreres ved en bindingsstreg: H-H. Det kaldes også enkeltbinding. To fælles elektronpar kaldes
dobbeltbinding, tre fælles elektronpar kaldes trippelbinding som fx i N2. Polær covalent binding
findes, hvis der udover det at dele et eller flere elektronpar er en forskydning af elektronen mod
den ene ende af atomet, der åbenbart bedre kan fastholde elektronen.
-
-
Ipod/film Kemibegreb Molekyler Molekylebinding 3,26 MPEG-4 Windows media
Film:
Molekyler af FDL 3:27: https://www.youtube.com/watch?v=R-n42ne7Elo
Elektroner i yderste skal af FDL 3:08: https://www.youtube.com/watch?v=WXLPlxbQ7uE
Ionforbindelser
Hvis stoffet derimod afgiver eller modtager elektroner, kaldes det en ionforbindelse. Det er de
elektonegative - og elektropostive kræfter, der holder stoffet sammen fx NaCl Na+ + Cl -.
De fælles elektroner
beskytter og samler
Methan
http://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/film%20til%20ipod/molekyler.m4vhttp://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/Film%20til%20windows%20media/fysik_kemi/molekyler.wmvhttps://www.youtube.com/watch?v=R-n42ne7Elohttps://www.youtube.com/watch?v=WXLPlxbQ7uEhttp://www.google.dk/imgres?q=molecule&hl=da&sa=X&rlz=1T4ACAW_da___DK458&biw=1072&bih=511&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=IB76mLAv_K-XBM:&imgrefurl=http://spacemath.gsfc.nasa.gov/Modules/SMModule2.html&docid=_P_qbrkqjgggsM&imgurl=http://spacemath.gsfc.nasa.gov/Modules/methane.jpg&w=300&h=300&ei=WpuSUP64No7bsga7tYGoDw&zoom=1&iact=hc&vpx=434&vpy=98&dur=1813&hovh=225&hovw=225&tx=117&ty=118&sig=115267050369928477872&page=4&tbnh=145&tbnw=150&start=45&ndsp=20&ved=1t:429,i:257
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
27
Ionerne sætter sig sammen i et iongitter, hvor Na+ er omgivet af Cl- og
omvendt. Positive ioner kaldes elektrondonorer. Negative ioner kan
kaldes elektronacceptorer eller elektronmodtagere. Iongitteret bryder
sammen ved opløsning eller opvarmning.
Film:
Om ioner af FDL 6:55: https://www.youtube.com/watch?v=jK1R0EtTdwI
Metalbinding
Metalbinding ser vi i de frie metaller, der holdes sammen ved, at elektronerne i yderste kan
bevæge sig frit gennem hele det metalgitter, de forskellige atomer til sammen udgør.
Van der Waalsk binding
Van der Waalsk binding findes mellem molekyler indbyrdes. Når ædelgasser, der er inaktive
alligevel kan blive faste stoffer ved nedfrysning, holdes de sammen af de svage Van der Waalske
kræfter.
Hydrogenbindinger
Hydrogenbindinger findes fx hos HF, H2O og NH3. Disse
forbindelser har forskellig ladning i selve molekylet. Denne opstå
ved, at den eller de fælles elektroner er mest nede i den ene ende af
molekylet, hvor det af de to stoffer der har
stærkest evne til at tiltrække elektronen.
Den ene ende bliver altså negativ og den anden positiv. H er altså
dårligere til at tiltrække den fælles elektron end F. Den positive ende af
det ene HF molekyle tiltrækkes således af den negative ende på et
andet HF molekyle og dermed opstår de såkaldte hydrogenbindinger
Iongitter af NaCl
Overfladespænding
Hydrogenbinding i vand
En ion er et atom, der har afgivet eller
modtaget en eller flere elektroner.
https://www.youtube.com/watch?v=jK1R0EtTdwIhttp://www.google.dk/imgres?q=overfladesp%C3%A6nding&hl=da&sa=X&qscrl=1&rlz=1T4ACAW_da___DK458&biw=1072&bih=511&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=W7V983yz4i652M:&imgrefurl=http://milleme.blogg.no/1286345971_drben_der_fik_brgeret.html&docid=ekclrrZts5tbHM&imgurl=http://bloggfiler.no/milleme.blogg.no/images/826672-9-1286345927553.jpg&w=600&h=400&ei=zaaSUNiFD4fKsgbu64HoBQ&zoom=1&iact=rc&dur=382&sig=115267050369928477872&page=2&tbnh=163&tbnw=254&start=8&ndsp=14&ved=1t:429,i:115&tx=116&ty=111http://www.google.dk/imgres?q=iongitter&hl=da&sa=X&rlz=1W1ACAW_daDK458DK458&biw=1072&bih=511&tbm=isch&prmd=imvnsfd&tbnid=gPktr4hl217_bM:&imgrefurl=http://www.web.lru.dk/basiskemicibogudkommeraugust/4905&docid=W7Op9YzoYR0esM&imgurl=http://www.web.lru.dk/sites/lru.dk/files/haase/basiskemi_c_figur_22__0.png&w=300&h=313&ei=h5WSUMe6CcnTtAaKxIHACw&zoom=1&iact=hc&vpx=813&vpy=64&dur=2323&hovh=229&hovw=220&tx=125&ty=121&sig=115267050369928477872&page=1&tbnh=154&tbnw=148&start=0&ndsp=11&ved=1t:429,i:93
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
28
mellem molekylerne, ud over deres covalente binding. Bindingen bevirker fx overfladespænding
i vand.
Tilstandsformer Alle stoffer kan have fire tilstandsformer: Fast stof, flydende stof, gasform og plasma form.
Det er temperaturen på stoffer, der afgør hvilken form det pågældende stof har, og det er
forskelligt fra stof til stof. I plasmaform er alle eller nogle elektroner i yderste skal hevet ud af
molekylet, stoffet er en samling elektroner og ioner, der ikke hænger sammen. I den modsatte
ende af skalaen, finder vi det absolutte nulpunkt med -273o, hvor der næsten ingen bevægelse er
mellem molekylerne i stoffet. Det er således hastigheden på molekylerne, der bestemmer, hvilken
tilstandsform stoffet optræder med. Ved plasma kan man ikke opstille en præcis temperatur for
ændring i tilstanden.
Grader Kviksølv Wolfram H20 jern ilt
5555 gas gas gas gas gas
3422 gas flydende gas gas gas
2800o gas fast gas jerndamp gas
1540o gas fast gas flydende gas
630o gas fast gas fast jern gas
100o flydende fast vanddamp fast jern gas
0o flydende fast flydende fast jern gas
0o flydende fast is fast jern gas
-39 flydende fast is fast jern gas
-183o fast is fast jern flydende
-219o fast is fast jern fast ilt
-273 fast is fast jern fast ilt
Afstemning af reaktionsligninger
Når kemiske stoffer reagerer med hinanden omfordeles atomer og grupper af atomer, men intet
forsvinder. Man kan betragte ændringerne ud fra fire regler.
1. Oktet eller 8-tals reglen (valens)
Atomerne ønsker 8 elektroner i den yderste skal. Dette klarer de fra hovedgruppe 1-3 ved at
afgive eller dele deres elektron/er og i hovedgrupperne 5-7 ved at dele eller modtage elektroner.
Hovedgruppe 4 kan begge dele og hovedgrupper 8 er tilfreds, de har 8 elektroner i yderste skal.
Dette kaldes oktet-reglen, der betyder 8-tals reglen. Man kan sige, at 8 er det hemmelige tal i
kemi.
Før i tiden sagde man, at ilt havde valensen 2. Man fokuserede altså på, hvad ilt ønskede
for at få 8 elektroner i yderste skal. På samme måde sagde man, at Li havde valens 1, men denne
gang betød det altså, hvad Li ville af med.
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
29
2. Lige mange atomer på begge sider af reaktionsligningen
Det grundlæggende princip er, at der ingen nye grundstoffer kommer til, og ingen der bliver væk,
kaldet loven om grundstoffernes bevarelse. Der skal være lige mange atomer af samme stof på
begge sider af reaktionsligningen.
3. Aktive gasser eksisterer kun frit som molekyle
Man skal huske, at de aktive gasser, fra hovedgrupperne 1, 4,5,6,7 kun eksisterer som molekyler:
H2, Cl2, O2, F2 og N2. De er så aktive, at de kun kan eksisterer som rent stof ved at gå sammen to
og to. De deler elektroner og laver en molekylebinding.
4. Inaktive gasser spiller ingen rolle
Gasser i gruppe 8 har fyldte yderste skaller med 2 og 8 elektroner, de kaldes inaktive gasser eller
ædelgasser. Ædelgasser er tilfredse. De aktive gasser og alle andre grundstoffer søger at blive det.
Gennemgang af et eksempel på afstemning af reaktionsligning: Al + O ???
1) 8-talsreglen: Hvor mange elektroner i yderste skal har Al og O? Svar: 3 og 2.
Al vil altså afgive 3 elektroner, så har den 8 i skal nr. 2, og O vil modtage 2, så har den også 8 i
skal nr. to. Begge er tilfredse, som ædelgasserne i hovedgruppe VIII.
Hvordan kan det passe sammen? Lad os tegne det, der lige er skrevet:
Al
Al Der skal altså bruges 2 Al med hver tre elektroner, de vil afgive til i alt 6 elektroner til O, hvor
hver O vil modtage 2 elektroner.
Formlen er da fundet: Al2O3
Al + O Al2O3 , men hvad med reglen om gas som molekyle? Der tilføjes et O.
Al + O2 Al2O3 , men hvad med ligevægtsreglen? Vi har brugt 3O? Vi kan ikke få 3, men
hvis vi tager to molekyler aluminiumoxid bruger vi 6 O eller 3O2, men så skal vi også have 4Al.
4Al + 3O2 2Al2O3
Man går altså gradvist frem og bruger den ene regel efter den anden, indtil det går op.
Film om Afstemning af reaktionsligninger af FDL 6:35:
https://www.youtube.com/watch?v=KnxRoHmJUHo
Redoxprocessen Dette er en mere fuldstændig metode til at gennemskue hvilke stoffer, der får formindsket
(reduceret) sit antal elektroner og hvilke stoffer der får et forøget antal af elektroner (oxyderet) i
en kemisk forbindelse. Denne metode bruges til at afstemme mere komplekse reaktioner.
Øvelse 1.
1. Afstem reaktionsligningen og find ud af hvad følgende stoffer hedder:
Na + S Mg + Br
https://www.youtube.com/watch?v=KnxRoHmJUHo
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
30
Li + Cl Fe + O
Li + F Ag + Cl
H + Cl Si + C
Ca + O Na + He
Øvelse 2. Afstem følgende reaktionsligninger og gør rede for bindingstypen:
1. H + Cl
2. N + H
3. Fe + O
4. ZnS + O2
Film:
Ipod/film Kemibegreb Afstemning Afstemning af
reaktionsligninger 6:35 MPEG-4 Windows medi
Ipod/film Kemibegreb Molekyler Molekylebinding 3,26 MPEG-4 Windows
media
Isotop Isotop betyder "samme sted". Stoffet står på samme sted i Det Periodiske System. Grundstoffet
har samme antal protoner men et forskelligt antal neutroner. Er der for mange eller for få
neutroner, kan stoffet være ustabilt og dermed være radioaktivt fx Kulstof 14. Alle stoffer har
isotoper. Jern er det mest stabile grundstof i universet, så alle atomer søger mod jerns stabilitet.
Radioaktivitet Radioaktive stoffer er ustabile. De har svært ved at holde sammen på sit kernemateriale og
udsender derfor stråling. Det er en kamp mellem de elektriske kræfter og den stærke kernekraft.
Årsagen er, at de mange elektropositive protoner i kernen frastøder hinanden i en sådan grad, at
neutronerne ikke mere kan holde sammen på dem. De stærke kernekræfter, som ligger mellem
proton og neutron, samt proton og proton, hvis de ligger tilstrækkeligt tæt, afbrydes og kernen
udsender stråler som: Alfa (He-kerner), beta (elektroner fra kernen) og gammastråling (fra
kernen). Ved betastråling er det den svage kernekraft, der transporterer den negative ladning via
en w-boson, der derefter henfalder til en elektron.
Modeller + teorier I fysik og kemi bruger vi forskellige modeller, der skal illustrere og klargøre begreber, ideer eller
virkelighed. Ofte har disse modeller åbenlyse begrænsninger fx: Når der arbejdes med molymod,
et atom ses bygget op som et solsystem, der er lavet et gitter, der illustrerer ionbindinger, lader to
store magneter illustrerer den stærke kernekraft, lader tændstikker ,der brændes, illustrerer
kontrolleret og unkontrolleret fisson, eller snakker om og tegner småmagneter i stoffer som små
magneter.
En isotop af et stof har samme antal
protoner, men færre eller flere neutroner
modtaget en eller flere elektroner.
http://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/film%20til%20ipod/Afstemning%20af%20reaktionsligninger.m4vhttp://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/Film%20til%20windows%20media/fysik_kemi/afstemning%20af%20reaktionsligning.wmvhttp://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/film%20til%20ipod/molekyler.m4vhttp://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/Film%20til%20windows%20media/fysik_kemi/molekyler.wmvhttp://www.dalum-larsen.dk/fysik/film_podcasts_Powerpoints_billeder/Film%20til%20windows%20media/fysik_kemi/molekyler.wmv
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
31
Virkeligheden er det, der efterstræbes, men da den atomare virkelighed ikke kan ses end
ikke i mikroskop, er den en slags sort kasse. Vi kan se, hvad kassen gør, men ikke hvad der er
indeni. Derfor bliver modeller brugt. I CERN prøver man, at åbne kassen ved hjælp af
sammenstød af partikler og ved at "se" disse partiklers spor ligesom i tågekammeret.
Teorier dannes og afprøves ved forsøg. De mest holdbare teorier får dominans i den
naturvidenskabelige verden. Der dannes et fælles sprog, der kaldes et paradigme. Dette er i
konstant udvikling med alternative paradigmer som konkurrenter. Der er tre teorikonkurrrenter
til alle tings skabelse: Big Bang + evolution, intelligent design og Gud. Selvom den første udøver
dominans på mange universiteter, er de to andre synspunkter til stede i verden og har deres
tilhængere.
Forsøg til det Periodiske System Man kan lave en lang række forsøg, der illustrerer de sandheder det Periodiske System indeholder
fx:
• Bevise elektronens tilstedeværelse evt. Ved gnidning Bog 4:16, hårforsøg, katodestrålerør Bog 8:15, eller pollenbevægelser (Einstein).
• Brug rullende vogne med magnet til at illustrere kernekraftens ustabilitet.
• Påvis syrer og baser med indikatorpapir, fortæl om disses kernekemi, protoner.
• Påvis ionerne i forskellige syrer og redegør for stoffets opbygning, og hvordan de kan udregnes ved hjælp af det periodiske system.
• Hæld lidt blomsterpollen på vand og fortæl om Einsteins bevisførelse.
• Bevis radioaktive stoffers eksistens med måling af stråler.
• Fortæl om protonens opdagelse.
• Fortæl om neutronens opdagelse.
• Flammeprøven 8:23 Fortæl om elektroner, fotonkvanter og kvantespring.
• Vise partikelspor i tågekammer.
• Forklar om CERN.
• Forklar hvorfor nogle stoffer ikke findes i naturen, men kun i laboratoriet.
• Forklar evt. om kvarker. Link: http://www.ptable.com/?lang=da
Energiformer
Energi forsvinder ikke, men den omdannes til andre typer af energi.
Der er energi i alt stof (Bog 6 side 30ff)
Atomenergi, er den energi der afgives ved en kernespaltning (fission) og sammensmeltning af
atomer fx som i brintbomben (fusion)
Chromodynamik, det der binder kvarkerne sammen (gluoner) og danner faste stoffer (hadroner).
Elastisk energi, hvis man trykker på et materiale og deformerer det, kan det selv genoprette sin
oprindelige form
Elektrisk energi, fx når solens lys rammer solceller omsættes lyset til elektrisk energi. Elektrisk
energi dannes også ved induktion, ved statisk elektricitet og i batterier.
Endoterm reaktion
Termisk energi omsættes til kemisk energi. Fx når man blander NaCl med is, tager processen
varme fra blandingen, og der opstår en kuldeblanding
Hvileenergi, når man går træt i seng og sover, vågner man udhvilet.
http://www.ptable.com/?lang=da
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
32
Kemisk energi, den energi som en kemisk reaktion kan frembringe
Kerneenergi, den energi der holder kernen sammen, den stærke kernekraft. Og den elektriske
kraft mellem + og -.
Kinetisk energi, bevægelsesenergi, fx et tog i bevægelse. Kinetisk energi kan fx ved to
håndflader, der gnider mod hinanden omsætte en del af energien til varmeenergi. Når et tog eller
en bil bremser omsættes kinetisk energi til varmeenergi i bremseklodser og i skinnerne.
Magnetisk energi, kraften fra et magnetfelt.
Lydenergi, en bølge i luften, der kan sætte andre ting i svingninger.
Lysenergi, elektromagnetiske bølger af forskellig intensitet, fx sollys.
Potentiel energi er en opsparet energi, der kan udløses fx en spændt fjeder, en kasse der er båret
op på toppen af et tag, et genopladet batteri
Strålingsenergi. Den energi der findes i alle former for stråling, der fx kan ændre vores dna
Termisk energi, varmeenergi, fx når solens lys rammer jorden, afleveres strålingsenergien til
jorden og bliver til varmeenergi.
Tyngdekraften, en kraft der tiltrækker et mindre objekt til et større objekt.
De fleste energiformer kan omdannes til termisk energi
8.ab, 7.b 15/11 2017 ok
Nogle materialer i kemi- og fysiklokalet
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
33
Kemi
Bægerglas Koniske kolber Rundbundet kolbe
Plast pipette Glas pipette Urinpose til bl.a. gas
Reagensglas Tragt Petriskåle i plast
http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/016610.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=981319d348ce1062f6b3606b7979f332
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
34
Stor porcelænsskål Morter med pistil Plastsprøjter
Måleglas Cylinderglas Lige glasrør Glasspatel
90o vinklet glasrør Klemhane Reagensglasstativer
Stativ Muffe Gribearm Trefod
http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/011020R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=633bf748758f753b0a2c89b58539393chttp://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/0060xx_02.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=fe9fc1ed55b82b4d646a624e12d88fdchttp://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/026510R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=32737cd2436fb43dcfebf384e87623c8http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/049510R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=0a4e339495abbfa9c59f4b4bc5e22cfc
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
35
Bunsenbrænder Keramisk trådnet Porcelæns trekant Digeltang
Elektrolyseapparat Reagensglasbørste Gummipropper Termometer
Kulsyreflaske Iongittter af NaCl
Fysik
Multimeter Molekylebyggesæt Elmotor Jernkerner
http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/035000R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=f90ea7a2b320a56a9cc90b530e87d52ahttp://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/473000.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=263abd853953f2ef6ab92a8338059ef6javascript:close();http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/042510.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=ba6cd086ba01628739a7c61501991409http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/058210R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=dc3e775cf8f35a6b67210f4e6fd2be9dhttp://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/072570R.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=b082121d49d9dc7baa1a188f02e9cf5fjavascript:close();http://www.frederiksen.eu/index.php?eID=tx_cms_showpic&file=uploads/tx_tcshop/525010.jpg&bodyTag=&wrap= | &md5=a3c52f6a0f25dab533c798253b88319b
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
36
Spoler Sikkerhedskabel Sikkerhedsadapter Krokodillenæb
Tæller - unitcounter Strømforsyning Oscilloscope
Stangmagnet Kontakt Lampefatning Roterende magnet
Katodestrålerør Neonrør i stativ Optisk gitter
8.b 11/11 2017 ok
Kemihåndbog
Kemibegreber, kemiske processer og produktion
Det kemiske sprog i uorganisk kemi Om at tælle atomer i kemi
Når man tæller antallet af atomer i en ikke-metallisk forbindelse, bruger man fremmede ord. 1
hedder mono. 2 hedder di. 3 hedder tri. 4 hedder tetra. 5 hedder penta. 6 hedder hexa (sis). 7
hedder hepta, 8 hedder okta, 9 ennea (nona) og 10 deca.
javascript:close();javascript:close();javascript:close();
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
37
Når tallet stilles efter et stof, gælder tallet kun det stof, der står lige foran. Når tallet
stilles foran hele molekylet, gælder det hvert eneste stof i molekylet.
Øvelse 3:
1. Angiv navnet for følgende stoffer (Spørg naturen 3, p. 29):
CO2 8SO3
3CO N2O
NO2 N2O3
P2O5 9CCl4
CS2 N2O4
Øvelse 4. Hvor mange atomer er der i følgende:
1) 7Al2O3 2) 9H2SO4 3) 13H3PO4 4) 17C6H12O6
Om at udtale endelser når der er et metal og et ikke metallisk stof
Når et stof dannes af kun to stoffer, metal + ikke metal, sættes de blot sammen og der tilføjes et -
id. Fx: Na = Natrium, Cl = Klor, de sættes sammen til natriumklorid. Metal står altid før ikke-
metal.
Metal står altid før ikke-metal.
Cl + Li LiCl – lithiumklorid
Øvelse 5: Hvad så med FeCl2 ?
Øvelse 6:
Hvad hedder stoffet Br og Li ? ___________________
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig
Hvis den elektronegative bestanddel er fler-atomig udtales den med "at"
fx NaClO3 hedder: Natriumklorat.
Øvelse 7: Hvad hedder CuSO4? __________________
Om ændringer i udtalen ved tab af atomer
Når der mistes et iltatom (stoffet får lavere oxidationstrin) i en forbindelse, ændrer det i endelsen
vokal fra a til i, fx hedder klorat, ClO3 -, når det mister et iltatom kaldes det:Klorit, ClO2
-
Øvelse 8: Hvad hedder følgende stoffer?
Syrer Syrerestion Syrerestion
HNO3 NO3- NO2
-
H2SO4 SO42- SO3
2-
HCl Cl-
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
38
H3PO4 PO43- PO3
3-
Hovedstoffet ændrer også navn
Fx ændres HClO3, klorsyre til HClO2, klorsyrling.
Øvelse 9: Hvad mon stofferne hedder?
HNO3 HNO2
H2SO4 H2SO3
H3PO4 H3PO3
Om elektronegativitetens indflydelse på navngivningen
Des bedre et stof holder på sine elektroner i yderste skal, jo mere elektronegativt er det.
Kobber har for det meste 1 elektron i yderste skal, som det meget gerne vil af med, men
nogle gange kan den endog gå af med 2 elektroner, den tager bare en mere fra forrige skal. Dette
kan markeres i formelen. CuCl2 kan kaldes kobberklorid, men også Kobber(II)klorid. Så er der
markeret, hvordan bindingen er og dermed hvordan mængdeforholdet er i stoffet.
Elektronegativiteten måles med en skala fra 0 til 4. Her ses at F er mest negativ og K er
mindst. Det gælder, at elektronegativitet aftager ned gennem en hovedgruppe, Det gælder også at
negativiteten er stigende fra venstre mod højre gennem alle hovedgrupperne I-VII. (Holmboe,
1985, p. 23,97).
4-3 3
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
39
Rækkefølgen af stoffer af ikke-metaller
B Si C Sb As P N H Te Se S I Br Cl O F
fx: NH3, Cl2O, OF2
Øvelse 9: Angiv formlerne for
Lithiumklorid ferrum(III)fosfat
Sølvnitrat kobber(II)sulfat
Bariumsulfat fosforsulfid
Sølvcyanid siliciumflourid
Cadmiumiodid aluminiumcarbid
Øvelse 10.
Hvad ville et stof hedde, der bestod O og Si? Hvad ville formlen være?
Den positive ion står altid forrest
fx CuCl2 Cu2+ +2Cl-
Krystalvand står efter formelen med almindelige tal
fx Na2SO4, 10 H2O
Forkortelser i reaktionsligninger
Forkortelser: (s)= solid (fast stof), (l)= liquid (flydende), (g) = gas, (aq) = aqua (vandig
opløsning)
fx 2H2 (g) + O2 (g) 2 H2O (l)
Når hele atomgrupper skal tælles
Man anvender følgende form: (2) bis-, (3) tris-, (4) tetrakis, (5) pentrakis osv.
fx: Ca(PCl6)2 hedder calcium-bis-hexachlorofosfat.
Øvelse 11: Al(NO3)3 ?
7ab, 8ab ok
Indikatorer og analyse agenter
Til brug for kemisk analyse er der udviklet en række indikatorer, der kan vise, om et eller flere
stoffer er tilstede i analysevæsken. De mest brugte fra 7. -9. klasse er:
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
40
Universalindikatorpapir - viser ved stærke syrer farven mørkerød, svagere
syrer farves røde, meget svage syrer farves gule, neutral væske farves grøn.
Ved baser farves fra blågrøn til mørkeblå. I alle tilfælde er det H+ ionen, der
måles på. Ved baserne måles manglen på H+, ved syrerne overskuddet af H+
og den neutrale grønne viser ligevægten.
Fenolftalein: Gennemsigtig, klar i sur og
neutral væske, rød i basisk væske.
Lakmus farver syrer rød og baser blå.
AgNO3: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald hvis Cl- er tilstede. Gult bundfald hvis PO4--- eller I-
er tilstede.
MgCl2: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald, hvis SO4-- er tilstede.
Nitron: Der dryppes få dråber i analysen, der giver hvidt
bundfald, hvis NO3 er tilstede.
Nikkelreagens: Der dryppes få dråber i analysen (efter tilsat
sammen mænge ammoniakvand som analyse), der giver
kraftigt rødt bundfald, hvis der er Ni+ tilstede.
Luft og vand
Luft og vand er nødvendige forudsætninger for livet på jorden. Uden luft dør man på få minutter,
og uden vand dør man mellem en uge og 14. dage.
Luften består af gasser og partikler
Stof ved havoverfladen Andel i % Kommentar
Fast andel
nitrogen (kvælstof) 78,1 N2, grundstof
oxygen (ilt) 20,9 O2, grundstof
argon 0,9 Ar, ædelgas, grundstof
neon 0,0018 Ne, ædelgas, grundstof
krypton 0,0001 Kr, ædelgas, grundstof
helium 0,0005 He, ædelgas, grundstof
hydrogen (brint) 0,00005 H2, grundstof
xenon 0,000009 Xe, ædelgas, grundstof
Variabel andel
vand (vanddamp og vanddråber -
skyer) 0-4 H2O, molekyle, årstids- og døgn-afhængigt
carbondioxid (kuldioxid, kultveilte) 0,037 CO2, molekyle, årstids- og døgn-afhængigt
methan (methangas) 0,0002 CH4, molekyle, årstids- og døgn-afhængigt
UniversalIndikator
De tre mest brugte analyse agenter: MgCl2, AgNO3, Nitron.
https://da.wikipedia.org/wiki/Nitrogenhttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Argonhttps://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86delgashttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Neonhttps://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86delgashttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Kryptonhttps://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86delgashttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Heliumhttps://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86delgashttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Hydrogenhttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Xenonhttps://da.wikipedia.org/wiki/%C3%86delgashttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Vandhttps://da.wikipedia.org/wiki/Sky_%28meteorologi%29https://da.wikipedia.org/wiki/Molekylehttps://da.wikipedia.org/wiki/Carbondioxidhttps://da.wikipedia.org/wiki/Molekylehttps://da.wikipedia.org/wiki/Methanhttps://da.wikipedia.org/wiki/Molekylehttp://www.google.dk/imgres?q=indikatorer&hl=da&sa=X&qscrl=1&rlz=1T4ACAW_da___DK458&biw=1072&bih=511&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=weRmWkgobo2AGM:&imgrefurl=http://school.chem.umu.se/Experiment/58&docid=twqRXSevHLwcRM&imgurl=http://school.chem.umu.se/Experiment/pics/surtregn02.jpg&w=240&h=215&ei=Vp2SUMOfBIyRswbosoH4DQ&zoom=1&iact=hc&vpx=841&vpy=156&dur=3957&hovh=172&hovw=192&tx=107&ty=89&sig=115267050369928477872&page=1&tbnh=130&tbnw=121&start=0&ndsp=14&ved=1t:429,i:79
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
41
ozon (oxygen) 0,000004 O3, grundstof
Desuden en mindre bestanddel af andre gasser (SO2 svovldioxid og NH3 ammoniak). Kilde:
https://da.wikipedia.org/wiki/Luft
Vi har brug for ilten, de øvrige gasser er blot fyldstoffer. Helium og hydrogen er meget lette, så dem
indånder vi ikke. 7ab, 8ab ok
Luftens tryk Luften ligger som en kappe om jorden og er ca. 500
km. tyk. Det tryk denne luftmængde rammer os
med, der går på jordoverfladen, svarer til 10 meters
vandtryk, man har defineret det som 1 atmosfæres tryk, dvs. det tryk jordens atmosfære trykker
på os med. Det svarer til, at vi gik på bunden af et svømmebasin, der var 10 m. dybt. Dette
konstante tryk er med til at bibeholde og udvikle vores muskler og skellet. Hvis man fx opholder
sig på en rumstation og er trykløs, mister man hurtigt muskelmasse. Nogle astronauter skulle
bæres fra deres rumkapsel, da de kom ned til jorden.
Luften trykker med 1 atmosfæres tryk på alt ved jordens overflade.
Des højere man kommer op, des koldere bliver det. Typisk vil det på en klar dag blive 1
grad koldere pr. 100 m. Når flyene flyver over skyerne i mere end 10 km højde, er der ca.- 50
grader og næsten ingen ilt. Derfor er flyene konstrueret som en undervandsbåd, dvs. de skal være
fuldstændigt tætte, så de kan have deres egen atmosfære og deres eget varmeanlæg. De skal
således også være godt isolerede. Airbus A380, der i 2016 var verdens største passagerfly, kan
have 615 passagerer.
Et flys opdrift skabes ved at luftens tryk over vingen er mindre end trykket under vingen.
Indsæt tegning
Hvis man lægger sig ned på ryggen, er der mere end et areal på1000 cm2 hen over
brystet. Hver kvadratcentimeter modtager et tryk 10N, dvs det svarer til 1 kilos tryk. Der er
således et tryk på 1000 kg, når vi bare lægger os ned og slapper af. Imidlertid er vores skellet og
muskler udviklet til at modstå netop denne store kraft.
• Forsøg med luftens tryk med plastsprøjter
Tryks betydning for vejret Lavtryk og højtryk skaber variationen i vejret. Højtryk giver som regel godt vejr og derfor kan
vejret aflæses af et barometer, der måler trykket. En trykmåler bruges også som højdemåler, fordi
trykket bliver mindre, des højere man kommer op. Luftens normale tryk er 1 atmosfære, det
svarer til et tryk på 10,13 N/cm2 eller i millibar 1013 mb.
Vandet på jorden 1. atm blev defineret som luftens tryk, der svarer til 10 m vandsøjle. Det betyder, at hvis man
dykker ned på 30 ms dybde, så er man under 4 atmosfæres tryk. Marianergraven i Stillehavet er
ca. 11.000 m dyb, dvs. at trykket der er ca. 1100 atm + 1 =1101 atm. tryk. Dybhavsfisk, der lever
under stort tryk, kan ikke tåle at komme op til havoverfladen, de kan vende sig helt på vrangen.
Vandet på jorden er delt op i to hovedområder. Vandet i atmosfæren og vandet på jordoverfladen.
På jordoverfladen dækker vandet 2/3 af overfladen.
1 atm. tryk er det tryk
hele mængden af luft og
gasser omkring os
trykker på os med.
https://da.wikipedia.org/wiki/Ozonhttps://da.wikipedia.org/wiki/Oxygenhttps://da.wikipedia.org/wiki/Grundstofhttps://da.wikipedia.org/wiki/Svovldioxidhttps://da.wikipedia.org/wiki/Ammoniakhttps://da.wikipedia.org/wiki/Luft
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
42
Den japanske ubåd Shinkai kan dykke ned til 6,5 kms dybde. Der er fordele ved dette,
idet man kan eftersøge havbunden for alle mulige ”skatte” såsom miner, bomber, skatte,
skibsvrag, kommunikationsledninger m.v.
Rekorden for dykning med flaske blev i 2014 sat af en egypter Ahmed Gabr med 333 m.
Uden vand er der intet liv. Alt levende har brug for vand, der er en vigtig del af
fotosyntesen og de organiske levende væsener.
Tyngdekraften
Opdagelsen af tyngdekraften tilskrives Isac Newton
(1643 – 1727). Han undrede sig over, hvorfor ting faldt
til jorden og kom frem med massetiltrækning som
løsning. Store objekter tiltrækker mindre objekter.
Tyngdekraften måles i Newton (N). 102 g trækkes mod jorden med en kraft på 1 N. 1 kg trækkes
således med 9,8 N. Når en ting falder i frit fald stiger dens hastighed med ca. 10m/s, dette kaldes
tyngdeaccellerationen. Imidlertid vil en faldende genstand blive påvirket af luftmodstanden.
Faldet er ikke frit.
Tyngdekraften størrelse afhænger af klodens størrelse. Månens tyngdekraft er således
kun 1/6 af jordens, og derfor kan man springe 6 gange længere på månen.
Jorden og månen trækker i hinanden, men da jorden er størst, vinder jorden og månen er bundet
til at kredse om jorden. Når den gør det, hiver den i jorden. Dette er med til at skabe tidevand. Og
hvis sol og månen trækker maksimalt, det indtræffer ved nymåne og fuldmåne, dannes der det
højeste tidevand kaldet springflod. Når vandet står lavest kaldes det ebbe og højest kaldes det
flod.
Is, vand og vanddamp
Vandet i havene og under jorden udgør en enorm mængde. Baikal søen i Rusland rummer den
største mængde ferskvand, da den er 1.6 km dyb. Der er gjort mange interessante målinger med
hensyn til vand.
• Når vand når en temperatur på 0 grader, begynder det at fryse. Interessant er det, at is også begynder at smelte ved 0 grader.
• Vand fordamper ved enhver temperatur. Derfor kan man godt hænge vasketøj ud på tørresnoren i frost grader. Det skal nok tørre med tiden.
• Vand koger ved jordens overflade ved 100o, men på toppen af Mount Everest 8842 m koger vandet ved 72o, på grund af det lavere tryk, derfor kan man ikke koge kartoflerne
der, da det kræver de 100o 26.
• Vanddamp er usynlig, men ved afkøling fortættes det og bliver til små vanddråber som em eller tåge.
• Luft og vand udvider sig ved opvarmning.
26 http://videnskab.dk/miljo-naturvidenskab/sadan-kan-du-fa-vand-til-koge-ved-stuetemperatur http://www.engineeringtoolbox.com/boiling-points-water-altitude-d_1344.html
1 N er den kraft 102 g
bliver hevet mod jorden
med.
http://videnskab.dk/miljo-naturvidenskab/sadan-kan-du-fa-vand-til-koge-ved-stuetemperaturhttp://www.engineeringtoolbox.com/boiling-points-water-altitude-d_1344.html
-
Kemi- og fysikhåndbog for 7. - 9. klassetrin, november, 2017 af Finn Dalum-Larsen
43
�