Partikler, atomer og kjemiske reaksjoner
Alt rundt deg, fra lufta du puster i til mobilen i lomma, er bygget av bitte små byggeklosser. Her lærer du hva de er, hvordan de beveger seg og hva som skjer når de bytter partner. Gå gjennom én del om gangen, og ta testen til slutt.
Partikkelforståelse
- Jeg kan forklare at all materie består av partikler.
- Jeg kan forklare forskjellen på fast stoff, væske og gass ved hjelp av partikkelmodellen.
- Jeg kan forklare hvordan partiklene beveger seg i fast stoff, væske og gass.
- Jeg kan bruke en modell til å forklare hva som skjer når et stoff varmes opp eller avkjøles.
All materie består av partikler. Partiklene er så små at du ikke kan se dem, selv med et vanlig mikroskop. I én dråpe vann finnes det flere partikler enn det finnes sandkorn på alle strendene i verden.
- Alt er laget av partikler.
- Partiklene er alltid i bevegelse, også i et isbit.
- Det er tomrom mellom partiklene.
Fast stoff, væske og gass
| Fast stoff | Væske | Gass | |
|---|---|---|---|
| Avstand | Helt tett, i faste rader | Tett, men i rot | Langt fra hverandre |
| Bevegelse | Rister på stedet | Glir forbi hverandre | Farer fritt rundt i alle retninger |
| Form | Har egen form | Tar formen til glasset | Fyller hele rommet |
Fast stoff er elevene som står i rekke og rad på oppstilling og bare tripper. Væske er friminuttet: alle går rundt, men tett i tett. Gass er når klokka ringer for hjem: alle løper i hver sin retning.
Prøv selv: varm opp og kjøl ned
Oppvarming: partiklene får mer energi, beveger seg raskere og kommer lenger fra hverandre. Is smelter til vann, og vann koker til damp.
Avkjøling: partiklene mister energi, beveger seg saktere og kommer nærmere hverandre. Damp blir til vanndråper (dugg på speilet), og vann fryser til is.
Partiklene selv blir ikke større eller mindre. Det er bare avstanden og farten som endrer seg.
Navnene på overgangene
Øv: forklar med partikkelmodellen (trykk for fasit)
Hvorfor smelter en isbit i hånden? Hånden varmer isen. Partiklene får mer energi og rister så mye at de løsner fra de faste plassene sine og begynner å gli forbi hverandre. Da er det blitt vann.
Hvorfor blir det dugg på et kaldt glass? Vanndamp i lufta treffer det kalde glasset. Partiklene mister energi, får mindre fart og samler seg tett sammen som små dråper. Det kalles kondensering.
Atomer og grunnstoffer
- Jeg kan forklare hva et atom er.
- Jeg kan kjenne igjen proton, nøytron og elektron.
- Jeg kan forklare hvor protoner, nøytroner og elektroner finnes i atomet.
- Jeg kan forklare hva et grunnstoff er.
- Jeg kan bruke periodesystemet til å finne informasjon om et grunnstoff.
- Jeg kan finne atomnummer og kjemisk symbol for et grunnstoff.
- Jeg kan bruke periodesystemet til å sammenligne ulike grunnstoffer.
Mange av partiklene vi snakket om i del 1 er bygget av enda mindre byggeklosser: atomer. Et atom er den minste delen av et grunnstoff. Det finnes bare rundt 118 forskjellige slags atomer, men de kan settes sammen på utrolig mange måter, omtrent som LEGO.
Hva er inni et atom?
Proton = Positiv (+). Nøytron = Nøytral (0). Elektronet er det lille minus-tegnet som går i bane rundt.
I et vanlig atom er det like mange protoner som elektroner. Pluss og minus utligner hverandre, så atomet er nøytralt.
Hva er et grunnstoff?
Et grunnstoff er et stoff som bare består av én type atom. Gull består bare av gullatomer. Oksygen består bare av oksygenatomer. Det er antall protoner som bestemmer hvilket grunnstoff det er: 1 proton er alltid hydrogen, 6 protoner er alltid karbon, 8 protoner er alltid oksygen.
Periodesystemet
Periodesystemet er en oversikt over alle grunnstoffene, sortert etter antall protoner. Hver rute viser atomnummer (antall protoner) og kjemisk symbol (en forkortelse med én eller to bokstaver). Trykk på et grunnstoff for å se informasjon og en modell av atomet.
Her ser du de 20 første grunnstoffene. Det fulle periodesystemet har 118.
- Atomnummer = antall protoner = antall elektroner.
- Rad (periode): radnummeret forteller hvor mange elektronskall atomet har.
- Kolonne (gruppe): grunnstoffer i samme kolonne oppfører seg likt. Alle edelgassene helt til høyre er rolige og reagerer nesten ikke.
- Metallene er til venstre, ikke-metallene til høyre.
Sammenlign to grunnstoffer
Øv: bruk periodesystemet over (trykk for fasit)
- Hva er atomnummeret og symbolet til kalsium? Fasit: 20 og Ca.
- Hvilket grunnstoff har 13 protoner? Fasit: aluminium (Al).
- Hvor mange elektroner har et nitrogenatom? Fasit: 7, like mange som protonene.
- Hvilket grunnstoff ligner mest på natrium: magnesium eller kalium? Fasit: kalium, fordi det står i samme kolonne.
- Hvem har flest elektronskall, oksygen eller svovel? Fasit: svovel (3 skall), fordi det står en rad lenger ned.
Vanlige grunnstoffer du bør kjenne igjen
Noen symboler er lette fordi de ligner på det norske navnet. Andre kommer fra latin, og de må du bare pugge.
| Symbol | Navn | Hvor du møter det |
|---|---|---|
| H | Hydrogen | I vann (H₂O) |
| He | Helium | Ballonger |
| C | Karbon | Blyant, diamant, alt levende |
| N | Nitrogen | Mesteparten av lufta |
| O | Oksygen | Lufta vi puster inn |
| Na | Natrium | Bordsalt (latin: natrium) |
| Cl | Klor | Bordsalt, bassengvann |
| Ca | Kalsium | Bein, tenner, melk |
| Fe | Jern | Stålull, spiker (latin: ferrum) |
| Cu | Kobber | Ledninger (latin: cuprum) |
| Zn | Sink | Belegg på stål som ikke skal ruste |
| Ag | Sølv | Smykker, bestikk (latin: argentum) |
| Au | Gull | Smykker, medaljer (latin: aurum) |
| Pb | Bly | Tunge lodd (latin: plumbum) |
Første bokstav er alltid stor, andre bokstav er alltid liten. Co er kobolt, men CO er karbonmonoksid (to grunnstoffer).
Kjemiske forbindelser
- Jeg kan forklare forskjellen på et grunnstoff og en kjemisk forbindelse.
- Jeg kan forklare at kjemiske forbindelser består av atomer fra to eller flere grunnstoffer.
- Jeg kan bruke en atommodell til å vise en kjemisk forbindelse.
- Jeg kan tolke en enkel kjemisk formel, for eksempel H₂O eller CO₂.
- Jeg kan forklare at egenskapene til en kjemisk forbindelse kan være forskjellige fra egenskapene til grunnstoffene den består av.
Bare én type atom
Eksempel: oksygengass (O₂). To oksygenatomer som holder sammen, men begge er oksygen.
To eller flere typer atomer
Eksempel: vann (H₂O). Hydrogen og oksygen som er bundet sammen.
Fargene er bare valgt for at du skal se forskjell. Ekte atomer har ingen farge.
Slik leser du en kjemisk formel
H₂O
H = hydrogen. Det lille ₂ betyr to hydrogenatomer.
O = oksygen. Ingen tall betyr ett oksygenatom.
Til sammen: 3 atomer.
CO₂
C = karbon, ett atom.
O₂ = to oksygenatomer.
Til sammen: 3 atomer. Dette er gassen du puster ut.
Det lille tallet står etter symbolet og gjelder bare atomet rett foran. Står det ikke noe tall, er det ett atom.
Prøv selv: lag en atommodell av CH₄ (metan) og NH₃ (ammoniakk). Trykk for fasit
Les formelen først. CH₄ = 1 karbon + 4 hydrogen. NH₃ = 1 nitrogen + 3 hydrogen. Tegn det store atomet i midten og de små rundt. Du kan også bruke plastilina og tannpirkere.
Begge er kjemiske forbindelser, fordi de har atomer fra to forskjellige grunnstoffer.
Nye stoffer, nye egenskaper
Når atomer går sammen til en forbindelse, får du et helt nytt stoff med egne egenskaper.
Natrium + klor = bordsalt
Natrium er et metall som eksploderer i vann. Klor er en giftig, grønnaktig gass. Sammen blir de natriumklorid: vanlig salt som du strør på maten.
Hydrogen + oksygen = vann
Hydrogen er en gass som brenner lett. Oksygen er gassen som får ting til å brenne. Sammen blir de vann: en væske vi bruker til å slokke brann.
Kjemiske reaksjoner
- Jeg kan forklare hva en kjemisk reaksjon er.
- Jeg kan kjenne igjen tegn på at en kjemisk reaksjon har skjedd.
- Jeg kan forklare forskjellen mellom før og etter en kjemisk reaksjon.
- Jeg kan forklare at atomene ikke forsvinner i en kjemisk reaksjon, men blir satt sammen på nye måter.
- Jeg kan beskrive en kjemisk reaksjon jeg har gjennomført i naturfag.
- Jeg kan følge sikkerhetsregler når jeg gjennomfører kjemiske forsøk.
En kjemisk reaksjon er når stoffer blir til nye stoffer. Atomene løsner fra partnerne sine og setter seg sammen på nye måter. Stoffene du har før kalles utgangsstoffer. Stoffene du får etter kalles produkter.
Tegn på at en reaksjon har skjedd
Farge endres
Et eple blir brunt. Jern ruster.
Gass eller bobler
Brusetablett i vann. Bakepulver og eddik.
Lys eller varme
Et stearinlys som brenner. Fyrverkeri.
Ny lukt
Mat som blir dårlig. Brødet som stekes.
Nytt fast stoff
To klare væsker som blir grumsete.
Kan ikke reverseres
Du kan ikke «u-steke» et egg.
Når is smelter, er det ikke en kjemisk reaksjon. Det er fortsatt vann (H₂O), bare i en annen tilstand. Ingen nye stoffer er laget.
Forsøket ditt: stålull som brenner
Stålull er laget av tynne tråder av jern (Fe). Når du tenner på stålull, reagerer jernet med oksygen fra lufta. Det blir til et nytt stoff: jernoksid, et mørkt pulver.
Før og etter reaksjonen
| Før (utgangsstoffer) | Etter (produkt) | |
|---|---|---|
| Stoff | Jern + oksygen | Jernoksid |
| Utseende | Blank, grå og myk ull | Mørk, nesten svart |
| Kjennes | Bøyelig | Sprø, smuldrer opp |
| Vekt | Lettere | Tyngre (oksygen har festet seg) |
| Atomer | 4 Fe og 6 O | 4 Fe og 6 O, bare satt sammen på ny måte |
Etter en kjemisk reaksjon har du altså andre stoffer med andre egenskaper enn før, men de samme atomene.
Det er lett å tro at oksygenet forsvant. Men atomer kan aldri forsvinne i en kjemisk reaksjon. Oksygenatomene gikk inn i jernet og ble en del av det nye stoffet jernoksid.
Et morsomt bevis: hvis du veier stålulla før og etter, er den tyngre etterpå. Det er fordi oksygenatomene fra lufta har festet seg til jernet.
Hvorfor brant den ikke når den var pakket tett sammen? Da kom ikke nok oksygen fra lufta til jerntrådene. Uten oksygen, ingen reaksjon. Det er derfor løs stålull brenner best.
Hva gjorde vi?
«Vi tente på stålull med en lighter/et batteri. Vi prøvde både med løs stålull og med stålull som var pakket tett sammen.»
Hva observerte jeg?
«Den løse stålulla glødet og ble mørk. Den tett pakkede stålulla tok fyr, men sluknet fort og brant ikke opp. Det var tegn på kjemisk reaksjon: lys, varme og fargeendring.»
Hva tror jeg skjedde med partiklene?
«Jernatomene i stålulla reagerte med oksygenatomene i lufta. De ble satt sammen på en ny måte og ble til jernoksid. Oksygenet forsvant ikke, det ble en del av det nye stoffet. Da stålulla var pakket tett, kom det for lite oksygen til, og da stoppet reaksjonen.»
Sikkerhetsregler på labben
- Bruk vernebriller når læreren sier det, og alltid ved oppvarming og kjemikalier.
- Sett opp langt hår og ha ikke løse klær nær flammer.
- Les instruksjonen før du starter, og gjør bare det dere har fått lov til.
- Ikke smak på eller lukt direkte på kjemikalier. Vift lukten mot deg med hånden.
- Varm aldri opp noe i et lukket glass, og pek aldri reagensrøret mot noen.
- Si fra til læreren med en gang hvis noe går galt.
- Rydd og vask hendene når forsøket er ferdig.
Modeller i naturfag
- Jeg kan forklare hva en naturfaglig modell er.
- Jeg kan lage en enkel modell av et atom.
- Jeg kan bruke en modell til å forklare en naturfaglig prosess.
- Jeg kan forklare hva modellen min viser.
- Jeg kan forklare minst én styrke ved modellen min.
- Jeg kan forklare minst én begrensning ved modellen min.
En modell er en forenklet måte å vise noe på, slik at det blir lettere å forstå. Vi bruker modeller når det vi vil vise er for lite, for stort eller for usynlig til å se direkte.
Globus
Modell av jorda. Viser formen og hvor landene er, men ikke at jorda er så stor.
Kart
Modell av et område. Viser veier, men ikke hvordan det ser ut.
Partikkelmodellen
Prikker i en boks som viser fast stoff, væske og gass (del 1).
Atommodellen
Kuler og skall som viser hva et atom består av (del 2).
Styrke = hva modellen viser godt, og hvorfor den er nyttig.
Begrensning = hva modellen viser feil, eller ikke viser i det hele tatt.
Ingen modell er perfekt. Det er helt i orden. Det viktige er at du vet hva den ikke viser.
Slik lager du en enkel atommodell
- Velg et grunnstoff og finn det i periodesystemet (del 2).
- Les atomnummeret. Det er antall protoner, og like mange elektroner.
- Lag kjernen i midten: røde kuler for protoner og grå for nøytroner (plastilina, perler eller tegning).
- Lag ringer rundt kjernen. Første ring har plass til 2 elektroner, neste til 8.
- Sett elektronene (blå, mindre kuler) på ringene, innerst først.
- Skriv navn, symbol og en forklaring på hva fargene betyr.
Din modell: hydrogenatomet
Hydrogen er det eneste atomet som vanligvis har null nøytroner. Det finnes noen sjeldne typer hydrogen med nøytroner, men det vanlige hydrogenatomet har bare ett proton og ett elektron. Hvis modellen din har med nøytroner, kan du nevne det som en begrensning, eller si at du har laget en sjelden type hydrogen.
Styrker ved atommodellen
- Viser hvilke deler atomet består av.
- Viser at protonene er i kjernen og elektronet er utenfor.
- Gjør noe usynlig til noe vi kan se og holde i.
Begrensninger ved atommodellen
- Feil størrelse: hvis atomet var like stort som en fotballbane, ville kjernen vært like liten som en ert midt på banen. Nesten hele atomet er tomrom.
- Elektronet går ikke i en fast bane som en planet. Det beveger seg mye mer uforutsigbart.
- Ekte atomer har ingen farger.
- Modellen står stille. Ekte atomer er alltid i bevegelse.
Modellen min viser: «Et hydrogenatom. Det har ett proton i kjernen og ett elektron som går rundt kjernen.»
En styrke ved modellen er: «Den gjør det lett å se hva atomet består av, og at protonet er i midten og elektronet utenfor.»
En begrensning ved modellen er: «Størrelsene er feil. I et ekte atom er kjernen mye mindre, og nesten hele atomet er tomrom. Elektronet går heller ikke i en fast bane.»
Bruk en modell til å forklare en prosess
Partikkelmodellen kan forklare hvorfor en vannpytt tørker opp en solskinnsdag. Sola varmer vannet. Partiklene får mer energi og beveger seg raskere. Noen av dem blir så raske at de river seg løs fra væsken og flyr ut i lufta som gass (vanndamp). Til slutt er alle partiklene i lufta, og pytten er borte. Vannet har ikke forsvunnet, det har bare blitt til gass.
Test deg selv
Svar på spørsmålene. Du får forklaring med en gang.
0 riktige
Dette bør jeg kunne til slutt
Huk av det du kan forklare til en venn uten å se i boka.
Atom = den minste byggeklossen (protoner og nøytroner i kjernen, elektroner rundt).
Grunnstoff = bare én type atom (O, Fe, Au).
Kjemisk forbindelse = to eller flere typer atomer bundet sammen (H₂O, CO₂).
Kjemisk reaksjon = atomene bytter partner og lager nye stoffer, men ingen atomer forsvinner.