Grunnur efnafræðinnar

GRUNNUR EFNAFRÆÐINNAR

Eva Björk Björgvinsdóttir
Menntaskólinn á Egilsstöðum
Lokaverkefni 2020

Efnisyfirlit

Inngangur...........................................5

LOTUKERFIÐ

ATÓM

Hvað er atóm eða frumeind?..............6
Frumeindakenning John Daltons........6
Saga atómsins.......................................7
Atómið undir smásjá............................8
Jónir........................................................9

EFNI

Hvað er frumefni....................10
Tákn frumefnanna.................11
Sameindir................................11
Efnasambönd.........................12
Efnablöndur............................13 - 14
Efnaformúlur og líkön............15
Ástand og hamur efnis...........16
Bræðslu- og suðumark...........17

Hver fann upp á lotukerfinu?.........18
Lotukerfið.........................................19
Lotur og flokkar...............................20
Heiti flokka.......................................20
Málmar og málmleysingjar............20 - 21
Sætistölur.........................................22
Massatölur.......................................23
Samsætur.........................................23
Massatölur.......................................24
Mól.....................................................25
Mólstyrkur.........................................25
Rafeindaskipan................................26
Skammtatölur..................................26 - 28

Efnisyfirlit

LOTUKERFIÐ

EFNABREYTINGAR

Svigrúmalögun......29
S-svigrúm...............29
P-svigrúm...............29
D-svigrúm..............30
Gildisrafeindir.......30
Áttureglan.............31

Hvað eru efnabreytingar?.......................32
Massi og varðveisla hans........................32
Hamur efnis..............................................33
Leysni efnis...............................................33
Ómettaðar og mettaðar lausnir.............34
Efnahvörf...................................................34 - 35
Stilling efna jafna......................................36
Inn- og útvermin efnabreytingar............37
Sýrur og basar..........................................37 - 38
Hlutleysing sýru og basa.........................38
Sýrustig......................................................39

Heimildaskrá.............................................40

Inngangur

Grunnur efnafræðinnar er lokaverkefni mitt í Menntaskólanum á Egilsstöðum. Ég hef alltaf haft gaman af efnafræði síðan í grunnskóla þar sem ég var mjög heppin með góða kennslu í efnafræði. Þegar ég byrjaði í Menntaskólanum á Egilsstöðum var kennslan alls ekki síðri og tel ég mig og nemendur skólans vera heppin með kennara. Ég valdi að gera þessa bók vegna þess að mér finnst kennsla í efnafræði í grunnskólum mismikil og misgóð. Bókin er hugsuð sem einskonar saman safn úr því efni sem ég hef lært sem gæti nýst sem einskonar leiðarbók fyrir nemendur sem eru að byrja í efnafræði. Ég vona að þetta geti komið einhverjum til góða sem er í efnafræði á grunnskóla- og framhaldsskólastigi.

ATÓM

Hvað er atóm eða frumeind?

Atóm er smæsta eining frumefnis og örsmá frumögn.
Hvert atóm eða frumeind er byggt úr þremur gerðum öreinda:
Rafeind (e-)
Róteind (p+)
Nifteind (n0)
Rafeindin er neikvætt hlaðin eind sem er á sveimi umhverfis frumeindakjarna. Róteind er jákvætt hlaðin eind sem staðsett er í kjarna atómsins ásamt nifteind sem er óhlaðin eind.

Frumeindakenning John Daltons

Kenning John Daltons byggir á fjórum grunnsetningum sem skýrir mörg önnur lögmál innan efnafræðinnar.

Sérhvert frumefni er samsett af örsmáum ögnum sem kallast atóm.

Öll atóm tiltekins frumefnis eru eins en atóm eins frumefnis er ólíkt atómum allra annarra frumefna.

Atómum eins frumefnis er ekki hægt að breyta í atóm annars frumefnis með efnahvörfum. Atóm er ekki hægt að búa til eða eyða með efnahvörfum

Efnasambönd eru mynduð þegar atóm tveggja eða fleiri frumefna sameinast. Hlutfallið milli fjölda atóma innan efnasambands er fasti.

Saga atómsins

Fyrir mörg þúsund árum voru tveir grískir heimspekingar sem höfðu mikinn áhuga á efni, gerð efna ásamt eiginleikum þeirra. Menn að nafni Demokrítus (460 f.Kr.- 370 f.Kr.) og Aristoteles (384 f.Kr. – 322 f.Kr.) höfðu sínar kenningar um samsetningu efna.

Demokrítus vildi meina að öll efni væru samsett af einskonar ósýni – og ódeilanlegum ögum sem hann kallaði atóm sem þýðir hið ódeilanlega á grísku. Hann vildi meina að atómin lægju mjög nálægt hvor öðru með tómarúm á milli fyrir hreyfingar atómanna. Aristoteles ýtti kenningum Demokrítusar til hliðar þegar hann setti fram kenningu sína um að hægt væri að deila efninu óendanlega oft upp í smærri agnir.

Þessar kenningar stóðust allt þangað til að árinu 1661. Þá setti fram ensku vísindamaður að nafni Robert Boyle (1627-1691) nýja kenningu um samsetningu efna. Samkvæmt Boyle er hægt að skipa efni í sundur að vissu marki í smærri einingar sem hann kallaði frumefni.

Hundrað árum síðar kom annar enskur vísindamaður með kenningu, John Dalton (1766-1844). Kenningin hans var og er enn þann dag í dag byltingarkennd og verið staðfest með margskonar tilraunum. Kenning Daltons studdi kenningar Demokrítusar og Boyles þar sem Dalton sagði að minnsta eining frumefnis (lögmál Boyles) væri atóm (lögmál Demokrítusar) sem ekki væri hægt að skipta frekar niður með efnafræðilegum aðferðum.

Atómið undir smásjá

Þegar John Dalton setti fram kenninguna sína um atómið, taldi hann það ódeilanlegt. Það var ekki fyrr en u.þ.b. 50 árum eftir að hann lést að vísindamenn voru farnir að telja atómið samsett úr ögnum.

Fyrsta ummerkið kom fram árið 1897 þegar enski eðlisfræðingurinn Thompson tilkynnti að honum hefði tekist að finna og sanna neikvætt (-) hlaðna eind í atóminu. Hann kallaði það rafeind eða electron á ensku. Á mörgum árum komu fram uppgvötanir hver á eftir annarri. Þeir komust þá að því að atómið væri í sjálfu sér sinn eigin litli heimur.

Vísindamaður að nafni Rutherford vildi líkja atóminu sem einskonar sólkerfi. Í miðjunni er svokallaður kjarni og um hann eru einskonar brautir sem kúlulaga eindir þeytast á. Þá kom í ljós önnur tegund einda, róteind eða proton á ensku. Róteindin er jákvætt (+) hlaðin eind. Að lokum árið 1932 komu í ljós hlutlausar eða óhlaðnar eindir í kjarnanum, þær kallast nifteindir eða neutrons á ensku.