Kjemi

Question 1

Hva er et atom? bruk 6 fagbegreper for å forklare

Answer 1

Atomer er byggesteinene i de kjemiske forbindelsene.

• Kjerne: Alle atomer har en kjerne som består av protoner og nøytroner. Disse partiklene har samlebetegnelsen nukleoner. Det meste av massen i et atom finner man i kjernen.
• Protoner: Positivt ladede partikler som svever i bane i atomskallene
• Elektroner: Svært små negativ ladde partikler som svever rundt atomkjernen. Symbol e-
• Nøytroner: Er nøytralt ladde partikler man finner i atomkjernen. Symbol n.
• Elementærladning: Den minste ladningen vi vet om.
• Elementærpartikler: Begrep for elektroner, protoner og elektroner.

Question 2

Hvilke regler har atomer når det kommer til skall?

Answer 2

Et atom kan ha opptil 32e- i et skall, og det er aldri mer enn 8 i det ytterste skallet eller 2 i det innerste skallet.

De 20 første grunnstoffene har aldri mer enn 8e- i noen skall. Elektroner som beveger seg i samme fart tilhører samme skall.

Det innerste skallet har bare plass til 2 elektroner. Hvorfor? Fordi det er to magneter som ikke liker hverandre og da trengs det et til lag for å få mer plass slik at de kan unngå hverandre.

Question 3

Hva er et grunnstoff?

Answer 3

Grunnstoff: Et grunnstoff består alltid av 1 type atom. Alle atomer som har likt antall protoner i kjernen tilhører det samme grunnstoffet.

Vi får ulike Isotoper av et grunnstoff er når antallet nøytroner varierer. Det er likevel ofte en isotop (en variasjon) som er mer vanlig enn andre.

Hvert grunnstoff har et atomnummer som viser hvor mange protoner det er i kjernen + og elektroner det er i skallene. (Når et grunnstoff ikke er ladd er antall protoner= elektroner.)

Question 4

Atomene som er i samme loddrette gruppe har noe til felles. Hva? og hvorfor er det viktig?

Answer 4

De har like mange elektroner i det ytterste skallet.

Det er viktig fordi det bestemmer hvilke egenskaper grunnstoffene har. Feks er et grunnstoff med 1 e- i sitt ytterste skall veldig reaktiv mens en edelgass med 8 e- er stabil.

Question 5

Atomene i samme vanrette periode i det periodiske systemet har noe til felles. Hva?

Answer 5

De har like mange elektronskall. Det øker med 1 proton og elektron for hvert grunnstoff.

Question 6

Hva er en redoksreaksjon?

Answer 6

Elektronoverføring.

Ordet i redoksreaksjon er dannet av ordet reduksjon og oksidasjon som er det som skjer i denne type reaksjon.

Reduksjon: Et atom har tatt opp et elektron. (ladningen blir redusert)
Oksidasjon: Et atom har gitt elektroner

Question 7

Har du et hverdagseksempel på en redoksreaksjon?

Answer 7

For eksempel når eple blir brunt etter å ha ligget ute en stund, eller når metallgjenstander ruster. De har reagert med oksygen i lufta.

Question 8

Hva menes med oktettregelen?

Answer 8

Alle atomer ønsker å ha lavest mulig energi fordi dette gir mest stabilitet. Atomer får lavest energi ved å skaffe seg fullt ytterst skall. Med fult skall menes 8 elektroner i det ytterste skallet (evt 2). Alle atomer, unntatt edelgassene i hovedgruppe 8, vil reagere med andre for å få fullt ytterste skall.

Atomer kan enten dele eller utveksle elektroner med andre for å oppnå dette. På denne måten skapes kjemiske bindinger.

Question 9

Kan du nevne noen bindingstyper som oppstår pga av atomers ønske om å få fult skall?

Answer 9

• Ionebindinger: Alltid mellom et metall og et ikke metall. Når ioner slår seg sammen kalles det for salter. De danner binding pga elektrostatiske krefter (motsatte ladninger tiltrekker hverandre) .
• Elektronparbindinger: Alltid mellom to ikke metaller. De utveksler ikke, men deler elektroner.
• Enkeltbinding: fluor
• Dobbeltbinding: O2
• Trippelbinding: N2
• Metallbindinger: Alltid mellom metaller. Deler elektroner i en slags elektronsuppe. Verken ioner eller elektronpar.

Question 10

Hva er en ionebinding?

Answer 10

• Alltid mellom et metall og et ikke metall. (kationer er positivt ladet og anioner er negativt ladet)
• Når ioner slår seg sammen kalles det for salter. (NB ytterst få salter smaker salt, kun de som har klor)
• De danner binding pga elektrostatiske krefter (motsatte ladninger tiltrekker hverandre) .
• Metall-atomene som gir fra seg ett eller flere elektroner og danner positive ioner, mens ikke metaller tar i mot en eller flere og danner negative ioner.

Question 11

Hva menes med elektronnegativitet?

Answer 11

• Atomet ønsker å være stabil, men også elektronene «har en vilje».
• Elektroner ønsker å være hos det sterkeste atomet eller ionet.
• Styrken til atomet bestemmes av spenningsrekka.
• Det finnes ikke frie elektroner, men siden det finnes sterke og svake stoffer kan elektroner bevege seg fritt fra et stoff til et annet.
• Oktettregelen handler derfor like mye om elektroners ønske å være i skall hos det sterkeste stoffet som atomers ønske om stabilitet.
• Av og til er det for mange elektroner, og da kan ikke alltid oktettregelen gjelde. Da følger vi regelen om spenningsrekka. Dette er basisen for all elektrokjemi og dermed strøm.

Question 12

Balanser denne likningen

Na + Cl₂ –> NaCl

Answer 12

Question 13

Balanser denne likningen

N₂ + H₂ –> NH₃

Answer 13

Question 14

Hva heter de ulike tallene/bokstavene på et molekyl? hva betyr de?

Answer 14

Koeffisient: Hvor mange av atomet er det
Indeks: Hvor mange av det spesifikke atomet et det

Question 15

Hva er et molekyl?

Answer 15

To ikke-metaller som har reagert med hverandre.

Question 16

Hva menes med et elektropostivt vs et elektronegativt stoff?

Answer 16

• Stoffer som lett gir fra seg elektroner sier vi er elektropositive. De finner vi på venstre side i det periodiske system.
• Stoffer som lett tar i mot elektroner sier vi er elektronegative. De finner vi øverst til høyre i gruppene 15, 16 og 17. Eks: Fluor og oksygen.

Question 17

Hva er et metall?

Answer 17

• Metaller finnes på venstre side i periodesystemet
• Kjennetegnes ved at de har få elektroner i det ytterste skalletvil i mange reaksjoner derfor gi fra seg disse elektronene til grunnstoffene i gruppe 16 og 17.
• Da oksideres metallene og blir positive metallioner. Som oftes har metallionene edelgasssturkur og er derfor svært stabile.

Question 18

Hva er elektrolyse (definisjon)

Answer 18

Elektrolyse er redoksreaksjoner der vi tilfører elektrisk energi for å danne grunnstoffer i nøytral form. Elektrolyser er redoksredoksjoner i «revers»

Elektrolyse brukes blant annet til å fremstille metaller i nøytral form fra metallioner.

Question 19

Hvorfor må vi tilføre energi for å få til en elektrolyse?

Answer 19

Atomene i den kjemiske forbindelsen er stabile fordi de har oppfylt oktettregelen.

Å tvinge atomene til en tilstand hvor de har mindre gunstige elektronantall i sitt ytterste skall vil kreve energi (endoterm reaksjon), altså å gå motsatt vei fra spenningsrekka. Atomene vil derfor gå fra en stabil til en mer energirik tilstand.

Question 20

Hva er en elektrode? Hvilke typer har vi?

Answer 20

Elektrode: En løsning som kan lede ioner

• *Anode**: positiv, her skjer det en oksidasjon
• *Katode**: negativ, her skjer det en reduksjon

Question 21

Kan du gi et eksempel på en elektrolyse?

Answer 21

Et godt eksempel på en elektrolyse er fremstilling av metallet kobber.

1. Saltløsningen kobberklorid tilsettes i vann. CuCl2 er svært vannløselig og består av Cl- og Cu2+ ioner. «Stavene» som ligger i vannet er elektroder: de leder elektrisk strøm.
2. Kobber: Cu2+ mangler to e- for å bli stabil og reduseres derfor i møte med katoden (elektroden). Den tar altså opp 2 e- og blir et nøytralt atom. De danner metallisk kobber og fester seg på den negative elektroden (katoden)
3. Klor: Cl- har en e- for mye for å bli stabil. Den oksideres derfor (gir derfor fra seg 1 e-) i møte med den positive elektroden (anoden).2 Cl-atomet binder seg sammen og danner klorgassmolekyler i enkelt elektronparbindinger. Dette vil vises på forsøket ved at det vil bruse.

Question 22

Hvordan reagerer kobber i elektrolysen?

Answer 22

Cu2+ mangler to e- for å bli stabil og reduseres derfor i møte med katoden. Den tar altså opp 2 e- og blir et nøytralt atom. De danner metallisk kobber og fester seg på den negative elektroden (katode)

Question 23

Hvordan reagerer klor i elektrolysen?

Answer 23

Cl- har en e- for mye for å bli stabil. Den oksideres derfor (gir derfor fra seg 1 e-) i møte med den positive elektroden (anoden).2 Cl-atomet binder seg sammen og danner klorgassmolekyler i enkelt elektronparbindinger. Dette vil vises på forsøket ved at det vil bruse.

Question 24

Hva er en smeltelektrolyse?

Answer 24

Ved å tilføre energi i en smelte med aluminiumholdig fobindelse kan vi få akuminiumionene til å ta opp elektroner, slik at vi får dannet rent aluminiummetall.

Question 25

Hva er elektrisk strøm egentlig?

Answer 25

• Elektrisk strøm er ladninger som vandrer.
• Ladningene er oftes elektroner i en elektrisk ladning, eller det kan være ioner som er løst i vann.
• En elektrisk krets er en sammenkobling eller sammenhengene vandringsvei for elektriske ladninger. I tillegg må det være med en motor som driver den elektriske strømmen i kretsen. En sånn «motor» kalles en strømkilde/spenningskilde. Dette kan feks være batterier og solceller.

Question 26

Forklar hva et galvanisk element er (ikke hva som skjer)

Answer 26

• Et galvanisk element består av en positivt og en negativt ladd elektrode og en elektrolytt som er laget av forskjellige grunnstoffer. Disse leder ioner. Den negative elektroden i elementet gir fra seg elektroner, den positive kan ta imot elektroner. Vi utnytter at grunnstoffer har ulik evne til å fra seg elektroner.
• I et galvanisk element skjer det en eksoterm redoksreaksjon mellom de to metallgrunnstoffene.
• Elektronene går ikke direkte fra det ene til det andre, men overføres som elektrisk strøm gjennom strømledning. På den måten frigjøres kjemisk energi i ledningen.
• • Oppsumering: Alle galvaniske elementer er bygd opp etter det samme hovedprinsippet: noen gir fra seg elektroner (oksideres) og et annet tar til seg elektroner (reduseres) Det skjer en redoksreaksjon spontant. Kobler vi en ledning til disse polene kan vi bruke det galvaniske elementet til å produsere strøm.

Question 27

Hvordan kan vi få kraftigere strøm i et galvansk element?

Answer 27

Jo lengre to metallgrunnstoffer står fra hverandre i den elektrokjemiske spenningsrekka, jo mer intens blir elektronoverføringsrekka, ergo jo kraftigere blir den elektriske strømmen.

Question 28

Forklar stegvis hva som skjer i et galvanisk element.

Answer 28

1. Spontane reaksjoner mellom kobber og sink kan utnyttes til å lage strøm fordi de står unna hverandre i spenningsrekka.
2. Sink og kobber kan ikke være i kontakt: da ville elektronene gått direkte fra sink (Zn) til kobberioner (Cu2+)
3. Elektronene må istedet sendes en omvei, via ledninger fra sink til kobberionene slik at strøm kan lages på veien.
4. En sinkelektrode står i en løsning av sinksulfat. En kobberelektrode står i en løsning av kobbersulfat. sulfationene (SO42-) deltar ikke i reaksjonen.
5. Løsningene er knyttet sammen av en saltbro. Saltbroa gjør at elektronene forflyttes, og sørger for landningsbalanse mellom de to saltløsningene.
6. Fordi sink står til venstre for kobber i spenningsrekka (Den gir lettere fra seg elektroner) vil sink gi fra seg ioner og bli oksidert til Zn2+.
7. Elektronene vil gå igjennom ledningene til kobberlektroden. Kobberionene vil bli redusert til metallisk kobber, som blir utfelt på kobberelektroden.
8. På veien produser batterie strøm vi kan bruke.

Question 29

Hvilket stoff oksideres og reduseres i det galvaniske elementet?

Answer 29

Question 30

Skriv reaksjonsligningen mellom sink og kobber i det galvaniske elementet

Answer 30

Question 31

Hva er et batteri?

Answer 31

• Batterier består av ett eller flere galvaniske elemtener. Når flere galvaniske elementer kobles sammen i serie, kan batteriene få høyere spenning og levere mer elektrisk strøm (energi).
• I batterier er elektrolytten ofte sugd opp i et porøst, men fast materiale, slik at den ikke er flytende. Denne typen batterier blir ofte kalt tørrelementer.
• De kjemiske reaksjonene i batteriet er kompliserte, men i hovedsak er de redoksreaksjoner.

Question 32

Hva bestemmer spenningen, strømmen og levetiden til ett batteri?

Answer 32

• hvor mange galvaniske elementer som er koblet sammen
• valget av metaller eller stoffer til ekektrodene
• Valget av elektrolytt

Question 33

Hvilke typer batterier har vi?

Answer 33

• Engangsbatterier/Primærbatterier: Kan ikke lades opp igjen. Feks kalkulator, fjernkontroll, spill. Batterier med kvikksølv er forbudt i Norge fordi de kan skade miljøet.
• Oppladbare Batterier/sekundærbatterier: Redoksreaksjonene går i revers ved at vi tilfører elektrisk energi. Ofte litiumforbindelser, veldig lette og har lang levetid. Når vi bruker mobilen vår vil Li+ ioner forflytte seg fra den positive elektroden til den negative, og motsatt når vi lader mobilen.

Question 34

Hva er en brenselcelle?

Answer 34

Brenselceller kan på lik linje med batterier frigjøre energi gjennom redoksreaksjoner. I brenselceller bruker vi forbrenningsreaksjoner: Når oksygen får elektroner av andre (altså blir redusert) og andre grunnstoffer som feks hydrogen blir oksidert og det frigjøres energi får vi en forbrenningsreaksjon.

Question 35

Har du et eksempel på en forbrenningsreaksjon?

Answer 35

• På labben kan vi fremstille hydrogengass med elektrolyse av vann eller ved å la metallet sink reaagere med en syre, for eksempel saltsyre.
• Samler vi opp hydrogengassen i et reagensglass, kan vi tenne på den med fyrstikk. Hydrogengassen reagerer kraftig med oksygengass og det blir dannet vann. Da ser vi dråper av vann inne i reagensglasset.
• Glasset er nå varmt på grunn av den frigitte energien. Dette er et eksempel på en forbrennningsreaksjon.

Question 36

Hva er forskjellen på en brenselcelle og et batteri?

Answer 36

• Brenselceller fungerer på tilsvarende måte som batterier, men motsetningen er at brenselceller hele tiden trenger tilførsel av drivstoff i en jevn strøm utenfra.
• Brenselceller utnytter den energien som blir frigitt når for eksempel oksygen og hydrogengass. (forbrenningsreaksjon)
• Brenselceller er konstruert slik at de prøver å fange opp og utnytte den energien som blir frigjort i redoksreaksjonen. Denne energien brukes overføres til varme, til mekanisk energi i en forbrenningsmotor i et kjøretøy eller elektrisk energi.
• Hydrogen gir 3 ganger så høyt energiutbytte som diesel eller bensin.

Question 37

Hvordan fungerer PEM-cellen?

Answer 37

1. Hydrogengass ledes inn på den ene siden av en protonledende membran, oksygen eller luft ledes inn på andre siden.
2. Ved anoden skjer den en oksidasjon av hydrogen til H+-ioner og et elektron blir avgitt fra hvert hydrogenatom.
3. H+-ionene kan vandre igjennom den protonledende membranen, mens elektronene må gå igjennom en ytre krets for å komme seg over til oksygensiden av membranen.
4. Dette gjør at brenselcellen kan levere strøm.
5. På oksygensiden (ved katoden) reagerer h+ ionene med oksygen og det blir dannet vann.

Question 38

Hva er en PEM-celle?

Answer 38

Den vanligste typen brenselcelle. Denne typen brenselcelle hat en semiperminabel membran som kun slipper igjennom h+ ioner (protoner). PEM-cellen bruker hydrogen som drivstoff og har høy virkningsgrad. Den lave temperaturen gjør at det ikke dannes nitrogenoksider. Vann blir derfor eksosen fra denne brenselcellen.

Det jobbes med å forbedre den aktivt, noen av utfordringene er:

• øke levetiden på de forskjellige brenselcellene
• Øke virkningsgraden
• Forbredre membrankvaliteten
• Bruke billigere materialer.

Question 39

Hva er fordeler og ulemper med hydrogen-drivstoff?

Answer 39

Question 40

Hva er en katode og Anode

Answer 40

Anode= Tar opp e-
Katode= Avgir e-