Atomfysik er nu samlet i et kapitel, hvor der er adgang til fra hvert

klassetrin.

Nu kan man lære det samme i atomfysik på alle klassetrin. Så kan

lærer og elev selv bestemme, hvor dybt man går fra år til år.

I elevernes arbejdsmappe er materialet om atomfysik med i 8.-10. klasse. Når man gennemgår det i 9. og 10. klasse, så vil

meget være en repetition. Er der nye elever i klassen, så får de det hele med på denne måde.

Atomfysik samlet ét sted

Emnet atomfysik går igen på alle klassetrin lige fra 7. klasse til 9. klasse og videre i 10. og

gymnasiet.

Til afgangsprøverne FSA og FS10 er det vigtigt af kunne atomfysik og dermed også det

periodiske system. Derfor ligger atomfysik som en indledning til kemi.

Der er mange måder at tegne et atom på.

Her er en lidt poppet udgave.

Vigtigt at forstå atomfysik

For at forstå fysik og kemi, må man vide, hvad hele vor fysiske verden er opbygget. Vi siger, at de hele består af atomer. Et

atom er så lille, at vi ikke kan se det. Vi siger at et atom er den mindste del af et stof. Og et grundstof består af samme slags

atomer.

Man forstår mere om atomer og molekyler, når man bygger modeller af dem. Her ses fotosyntese . . .

Copyright © 2013 Forlaget hjerteportal

Atomfysik i 7.-10. klasse

1 af 1

Hvad er et atom?

Ordet ”atom” er græsk og betyder ”udelelig”. Ja, for 150 år siden troede man, atet atom var udeleligt, men i dag ved vi, at et atom består af flere forskellige dele.Et atom består af en kerne, og uden om kredser elektroner.

Partiklerne i et atom kaldes for elementar-partikler, og man mener at have fundet19 forskellige.

Her behøver vi kun at snakke om 3, nemlig proton, neutron og elektron. Der erflere måder at tegne dem på, men herunder vises en af de velkendte måder.

Proton

Protonen er positivt elektrisk ladet. Antallet af protoner i atomets kerne fortælleros, hvilket grundstof det er, dermed også grundstoffets nummer i Det PeriodiskeSystem.

Ladning: positivAtomvægt: 1 unitEn ændring i antal: Et nyt grundstof

Neutron

Neutronen opgave er at holde sammen på atomkernen, fordi protonerne ellersfrastøder hinanden. Denne specielle kræft hedder kort og godt kernekraft ogudnyttets i atomkraftværker. Sker der en ændring i antallet af neutroner, har vi envariation af atomet, som kaldes en isotop, se under radioaktivitet.

Ladning: neutralAtomvægt: 1 unitEn ændring i antal: Et isotop

Elektron

Elektronen cirkler rundt om kernen og vejer meget mindre end kernepartiklerne.Dens negative ladning gør, at den tiltrækkes af den positive proton. Er der ligemange protoner og elektroner, er atomet udadtil neutralt. Sker der en ændring iantallet af elektroner, har vi en variation af atomet, som kaldes en ion, se undersyrer og baser.

Ladning: negativAtomvægt: 1/1836 unitEn ændring i antal: En ion

Hvad er et atom?

1 af 2

Brint

Brint er det letteste af alle atomer, og det er nummer 1 i Det Periodiske System.

Brint indgår i mange kemiske forbindelser og findes i alle fødevarer. Der er bl.a.brint i naturgas, benzin og vand. 88 % af alle atomer i universet er brint.

Brint hedder også hydrogen og forkortes på det kemiske tegnsprog til H.

Atomet består af en enkelt proton og én elektron. Normalt går 2 brintatomersammen og danner et brintmolekyle, som hedder H2.

Helium

Helium er grundstof nr. 2 og er også en gas, endda en ædelgas, som ikke går iforbindelse med andre stoffer.

I kemi skriver vi ofte nogle tal foran forkortelsen He. Det nederste tal er antallet afprotoner og det øverste af det samlede antal kernepartikler eller atomvægten iunits.

Kernekræfter

De to protoner i heliums kerne ville normalt frastøde hinanden, men de holdes påplads af kernekræfter. Denne kraft virker kun mellem to nabopartikler i kernen.Kernekræfterne er stærkere end protonernes elektriske frastødnings-krafter.

I atomkraftværker udnytter man denne kraft, idet man spalter en atomkerne ogfrigiver energien som bl.a. varme.

Copyright © 2013 Forlaget hjerteportal

Brint og helium

1 af 1

For 100 år siden fremsatte englænderen Rutherford teorien om, at der kredserelektroner uden om atomets kerne. Danskeren Niels Bohr offentliggjorde i 1913bl.a. disse påstande:

Elektronerne bevæger sig i faste baner, skaller, rundt om atomkernen.

De ydre skaller rummer flere elektroner end de indre.

Antallet af elektroner i et atom er afgørende for det kemiske egenskaber.

Når en elektron bevæger sig fra en ydre skal ind mod en indre, afgiver

den lys i form af en foton.

Elektronskaller og løg

Når man skærer et løg over, kan man se de forskellige skaller, det er opbygget af.Vi kan sammenligne et løg med et atom og elektronskallerne, som elektronernebefinder sig i.Der findes op til 7 elektronskaller omkring kernen i et atom. Der kan være fra 2 til32 elektroner i skallerne:

2 i første skal

8 i anden skal

18 i tredje skal

32 i hver af de næste skaller

Elektroner og Niels Bohr

1 af 3

Ser vi på det periodiske system, har vi elektronskallerne ude til højre. Brint,hydrogen, har én enkelt elektron i første skal.

Litium og Beryllium har elektroner i både 1. og 2. skal.

Natrium og Magnesium har fyldt de to inderste skaller op.

Kommer vi til f.eks. Stromtium, har vi 18 elektroner i 3. skal. Så kan der hellerikke være flere.

Radium har fyldt op med 32 elektroner i 4. skal.

Elektroner og Niels Bohr

2 af 3

Kulstof

Når vi skal se på nye grundstoffer, må vi have fat i flereprotoner, neutroner og elektroner.Forskerne har opdaget, at elektronerne går sammen 2 og 2 iskallerne, sådan som det ses her på en model af etkulstof-atom. Kulstof hedder også carbon og forkortes C.Kernen bliver hurtigt stor og vanskelig at tegne, så derforvælger man at tegne kernen som en cirkel med angivelse afprotonernes antal.

For kulstofs vedkommende skriver man en cirkel

med 6+ indeni.

Kulstof er et vigtigt grundstof. Liv, som vi kender det, er baseretpå kulstof. Al vores mad og vores krop indeholder carbon.

Ilt

Et andet livsvigtigt grundstof er ilt, idet det indgår i vand ogmange kemiske reaktioner. Kemikerne kalder ilt for oxygen,derfor forkortelsen O. Prøv at tegne atomet til færdigt, idet vi nu

blot markerer kernen med en cirkel og tallet 8+.

Se på atommodellen og besvar spørgsmålene.• Hvor mange protoner? ________• Hvor mange neutroner? ________• Hvilket grundstofnummer? ________

Klor

Det er vigtigt at kende klor-atomet, fordi almindeligt saltindeholder natrium og klor. Prøv at tegne atomet ærdigt, idet vinu blot markerer grundstofnummeret i en inderste cirkel ogbemærker, der er hele 3 elektronskaller.

Se på atommodellen og besvar spørgsmålene:• Hvor mange protoner? _________• Hvor mange neutroner? _________• Hvilket grundstofnummer? _________

Videoclip

Her kan du få det gennemgået en lidt mere levende måde . . .

Kulstof, ilt og klor

1 af 2

Brint er den letteste af alle luftarter. Den er også meget brandfarlig. Hvis den kommer i nærhedenaf ilt og varme, dannes der vand og varme.

Vores sol og alle stjernerne består mest af brint. Solen er meget stor og tyngdekraften presserbrintmolekylerne sammen, så de omdannes til helium.

Atomer går sammen til molekylerVi skal se på forskellen mellem et atom, etmolekyle og en ion. Et enligt brintatomfindes faktisk ikke; det eksisterer kun iteorien. Den ene elektron i brintatometgør, at der nemt opstår bindinger. For atsige det på en sjov måde, så keder denenlige elektron sig. Den vil gerne have enpartner.

Brint-molekyleAtomer kan gå sammen og blive tilmolekyler. Det molekyle, der er flest af ihele universet er brintmolekylet H2. Det

består af 2 brintatomer.

DubletreglenBrintatomet har én elektron i 1. skal, ogden vil gerne have selskab, så der bliver 2elektroner. Vi kalder det dubletreglen. Hvisbrintatomet får opfyldt dubletreglen,kommer elektroskallen til at ligne skallen iet andet atom, nemlig helium.De to brintatomer deles om de toelektroner, og det kaldes en kovalentbinding. Begge atomer tror, at de har toelektroner; de har fået opfyldtdubletreglen.

Brint-ion

Atomer er ikke altid elektrisk neutrale udadtil. Hvis et atom mister eller optager en eller flereelektroner, kalder vi det for en ion. Hvis brintatomet mister en elektron, bliver det til en brintion. Enbrintion er positivt ladet og kendetegner syrer.

Brint-ioner i vand

Brintioner findes ofte i vand. Her binder brintionen sig til et vandmolekyle og danner en oxonium-ion

H3O+.

Brint, molekyle, ion

1 af 2

Vi ser på hvem der var med til at udvikle forståelsen af atomet.

Historisk gennemgang af personerne, der var med til at løse atomets gåde.

400f. Kr.

Demokrit, græsk filosof

Betegnelsen "atom" går tilbage til den græske filosof. Udenat lave forsøg tænkte han sig blot til, at et stof kan man ikkeblive ved med at dele. Til sidst måtte man ende med nogetder er udeligt; på græsk atomos.Andre græske filosoffer mente, at der var 4 elementer:

Ild, vand, jord og luft

1808 John Dalton, engelsk fysiker og kemiker

Den moderne atomteori udformede John Dalton i 1808. Haninteresserede sig for både fysik og kemi og kom medfølgende påstande:

Alt består af meget små partikler, atomer.Atomer er udelelige og uforanderlige.Grundstoffer er karakteriseret af vægten at deres atomer

Dalton tegnede atomerne som små kugler og cirkler med etsymbol i. Daltons atommodel ændredes af J. J. Thomson i1903.

1869 Dmitrij Mendelejev, russisk kemiker

Dmitrij Mendelejev udgav det første periodiske system. Detblev uden tvivl en af de største opdagelser inden for fysik ogkemi. Grundstofferne var ordnet efter stigende atomvægt.

1890 1890’erne blev ædelgasserne indtegnet i systemet.

1903 Joseph John Thomson, engelsk fysiker

Thomson lavede mange forsøg med elektricitet og glasrør,hvor der kunne frembringes elektrodestråler. Ved hjælp afmagneter fandt han ud af, at elektronerne er negativtladede.Thomson er også kendt for sin rosinkage-model, hvoratomet består af positive og negative dele, der er blandetmed hinanden.Thomson modtog Nobelprisen i fysik i 1906 for sit arbejde.

Historisk gennemgang

1 af 2

1911 Ernest Rutherford, engelsk fysiker

Rutherford var elev hos Thompson, og der blev lavet mangeforsøg med radioaktivitet. Han kom frem til at atomet har enlille kerne, hvor massen befinder sig. Uden om er dernegative elektroner.I 1920 fandt han på navnet proton for kernen i brint. Hanvar også den første, der snakkede om neutronen.

1913 Niels Bohr, dansk fysiker

Niels Bohr tog til England og studerede hos Rutherford. Derblev lavet en masse forsøg med radioaktivitet og nogle tyndeguldfolier, og i 1913 kom han med disse påstande:

Elektronerne bevæger sig i faste baner, skaller, rundtom atomkernen.De ydre skaller rummer flere elektroner end de indre.Antallet af elektroner i et atom er afgørende for detkemiske egenskaber.Når en elektron bevæger sig fra en ydre skal ind moden indre, afgiver den lys i form af en foton.

1914 Henry MoseleyMoseley reviderede det periodiske system, han ordnedegrundstofferne efter deres atomnummer i stedet foratomvægt, herved byttede nogle grundstoffer plads.

Atomnummeret fandt Moseley ud fra en metode, hvor hanfik grundstofferne til at udsende røntgenstråling.

Copyright © 2013 Forlaget hjerteportal

Historisk gennemgang

2 af 2

Vi har over 100 grundstoffer, og de fleste er metaller. Skemaet herunder omtaler de 24 grundstoffer, man skal

kunne i 9. klasse.

Går du i 7. klasse, skal du kende mindst af 12 grundstofferne.

Går du i 8. klasse, bør du kende ca. 18 af grundstofferne.

Nr.Kemisk

tegnGrundstof Forekomst Foto Kendt siden

1 H Brint, hydrogenDet mest almindelige grundstof.Indgår i f. eks. vand og syrer.Brint i balloner er brandfarlige.

1766

2 He HeliumGodt til balloner, fordi det ikke kan

brænde. 1868

5 B BorEt af mikronæringsstofferne, som

planterne behøver. 1798

6 C Kulstof

Indgår i mange molekyler inden fororganisk kemi, f.eks. sukker, fedt ogprotein.Samt naturgas, lightergas, benzin ogalkohol.

Oldtiden

7 NNitrogen,

kvælstof

78% af atmosfæren indeholder dette

grundstof. 1772

8 O Ilt, Oxygen

Et at de mest kendte grundstoffer,

fordi det indgår i vand og organisk

kemi.

1774

11 Na NatriumKendt fra almindeligt køkkensalt,

hvor det er bundet til klor. 1807

12 Mg MagnesiumBrænder med en 2000oC varm

flamme og bruges i fyrværkeri. 1775

13 Al Aluminium

Velkendt letmetal, som let kanforarbejdes.Du kender aluminium frasodavandsdåser.

1824

15 P FosforGrønne planter elsker dette stof,

fordi det styrker udviklingen af frø. 1669

Kend 24 grundstoffer

1 af 3

16 S SvovlFindes i en af de stærke syrer,

nemlig svovlsyre. Oldtiden

17 Cl KlorTænk på svømmehallen, hvor det

desinficerer bakterier. 1774

19 K KaliumGrønne planter elsker dette stof,

fordi det styrker stænglen. 1807

20 Ca CalciumDette grundstof findes i det meste af

Danmarks undergrund. 1808

25 Mn ManganEt af mikronæringsstofferne, som

planterne behøver. 1774

26 Fe JernEt vigtigt råstof i industrien. Jern

bliver rødt, når det ruster. Oldtiden

29 Cu KobberÆdelmetal, som bruges i elektriskeledninger.Ofte brugt i mønter.

Oldtiden

30 Zn ZinkBlikkenslageren bruger det til

tagrender og inddækninger. Oldtiden

42 Mo MolybdænEt af mikronæringsstofferne, som

planterne behøver. 1778

47 Ag SølvÆdelmetal som før i tiden blev brugt

til spisebestik Oldtiden

79 Au Guld Ædelmetal som bruges til smykker Oldtiden

80 Hg KviksølvDet eneste metal, som er flydende

ved almindelig dagtemperatur. Oldtiden

82 Pb BlyEt tungmetal som mange jægere var

glade i gamle dage. Oldtiden

92 U UranRadioaktivt stof som kan bruges på

kernekraftværker. 1841

Kend 24 grundstoffer

2 af 3

Det er næsten ligesom med LegoDet er faktisk ret underholdende at lave modeller af molekyler. Herkan du se, hvordan molekylerne i dette kapitel om vand ogfedtopløselige stoffer ser ud.

Vand, kulbrinter og sprit Du bør kende og kunne samle modeller

af de mest almindelige stoffer.

Prøv at lave følgende . . .

• Vand H2O• Metan, naturgas CH4• Ethan, naturgas C2H6• Butan, lightergas C4H10• Heptan, benzin C7H16• Sprit C2H5OH

Kuglerne har forskellig farve og antal huller . . .

• Kulstof er de sorte kugler, 4 huller• Ilt er de røde kugler, 2 huller• Brint er de hvide kugler, 1 hul

Vores tema er vand, derfor ser vi først på et vandmolekyle.

Iltatomet binder sig til 2 brintatomer og giver derfor vandet noglemeget særprægede egenskaber: Vand er polært, dvs.molekylerne tiltrækker hinanden.

88 % af alle atomer i det kendte univers består af brint. Derfor børdu kende dette molekyle, som findes i solen og stjernerne.

Formlen er H2

Ilt eller på latin oxygen har stort set alle levende organismer brugfor. Frit ilt i atmosfæren består altid af 2 iltatomer.

Bemærk dobbeltbindingen.

Formlen er O2

Vi leger med molekylesæt

1 af 3

Methan er den letteste af kulbrinterne og hedder også "sumpgas".Methan kan dannes på bunden af en sø, hvor der ikke er adgangtil ilt.

Methangas dannes også i vores tarm, dog er det svovlbrinter, dergiver lugten af hørm.

Ethan er en meget let kulbrinte, som bl.a. findes i naturgas fraVesterhavet.

Propan er flaskegas, som bruges i husholdning og påcampingpladser.

Lightergas hedder butan.

Formlen er C4H

10

Heptan er almindelig benzin eller rensebenzin.

Formlen er C7H

16

Sådan ser ethanol ud . . .

Den kaldes også "ølhunden".

Dette molekyle er methanol eller træsprit.Der går mange historier om sprit, men træsprit forårsageraltså blindhed og endda død. En del har i tidens løbforsøgt sig at lave billigt alkohol, men har man ikke styrpå processen, kan der dannes methanol i stedet forethanol.

Vi leger med molekylesæt

2 af 3

Acetylen er en gas, der giver en meget varm flamme.Den bruges til svejsning af f.eks. jern.

Bemærk tripel-bindingen. Det er bindingerne, der giver den højretemperatur ved forbrænding.

Druesukker er en af de simpleste former for sukker vihar. Bruges i kroppen i forbindelse med forbrænding icellerne, og det giver os varme.

Druesukker indgår også i fotosyntesen.Formlen er C6H12O6

Prøv selv at lave acetone.Strukturformlen ser således ud . . .

Copyright © 2013 Forlaget hjerteportal

Vi leger med molekylesæt

3 af 3