EDUMOL - Kemia yläkoulu

         
  • Sisällysluettelo
  • 1. Johdatus kemian opintoihin
  • 2. Aineiden erotusmenetelmät
  • 3. Atomi
  • 4. Jaksollinen järjestelmä
  • 5. Kemiallinen sidos
  • 6. Kemiallinen reaktio
  • 7. Hapot ja emäkset
  • 8. Metallien kemia
  • 9a. Hiilen kemia 1
  • 9b. Hiilen kemia 2
  • 10. Vesi

  • 3.1 Johdatus atomien kemiaanTAVOITE: Tutusua käsitteeseen atomi
    SISÄLTÖ: Atomi, alkuaine, jaksollinen järjestelmä


         TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA:

    • Kuinka monta erilaista atomia (alkuainetta) on olemassa?
    • Mistä osista atomit koostuvat?


    Kemian opetus aloitetaan aina tutustumalla atomiin. Tutustumisen jälkeen atomit jäävät kuitenkin opetuksessa taustalle. Atomien sijaan kemia keskittyy ennen kaikkea molekyylien tarkasteluun.

    Molekyylit koostuvat atomeista ja ennen molekyyleihin siirtymistä on ymmärrettävä atomin rakenne. Atomit ja molekyylit ovat kooltaan äärimmäisen pieniä, mikä tekee niiden tutkimisen hankalaksi. Atomien ja molekyylien hahmottamiseksi kemistit ovat kehittäneet erilaisia malleja, jotka helpottavat tutustumista näihin pienen pieniin rakennehiukkasiin. Jatkossa onkin pidettävä mielessä, että mallit ovat aina vajavaisia eivätkä täysin vastaa todellisuutta.






    Vesimolekyyli. Molekyylimalleissa atomit kuvataan yleensä palloina. Vetyatomi on valkoinen pallo ja happiatomi punainen pallo.




  • 3.2 Atomin rakenneTAVOITE: Syventää tietoa atomin rakenteesta. Tutustua hiukkasten sähkövarauksiin.
    SISÄLTÖ: Elektroni, protoni, neutroni


         TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA:

    • Mikä on ytimen varaus?
    • Mikä on elektronin varaus?
    • Mitä elektronikuori tarkoittaa?


    Kukaan ei ole nähnyt yksittäistä atomia (tietokone on kylläkin piirtänyt kuvan atomista). Tutkijat ovat saaneet tiedot atomien ominaisuuksista erilaisten kokeiden ja mittausten avulla. Näistä tiedoista voimme rakentaa mielikuvitusmallin, jonka ilmaisemme toisille esimerkiksi piirtämällä kuvitellun atomin mallin paperille. Tanskalainen Niels Bohr esitti oman atomimallinsa 1913. Siinä elektronit kiertävät atomin ydintä ympyrän muotoisilla radoilla, joita kutsutaan elektronikuoriksi. Tämän kuorimallin avulla voidaan kuvata elektronien sijoittumista ytimen ympärille. Bohrin malli, niin kuin mikä tahansa muukin malli, on puutteellinen kuvaamaan kaikkia atomin ominaisuuksia. Bohrin atomimalli on edelleen käyttökelpoinen opetuksessa, mutta sitä täydentämään on kehitetty useita muita malleja. Näistä muista malleista tulee enemmän puhetta opintojen edetessä.


    Bohrin atomimalli




  • 3.3 Järjestysluku ja massalukuTAVOITE: Oppia, mitä käsitteet järjestysluku ja massaluku tarkoittavat.
    SISÄLTÖ: Järjestysluku, massaluku, jaksollinen järjestelmä
         TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA:

    • Mitä järjestysluku ilmoittaa?
    • Mitä massaluku ilmoittaa?

    Harjoitus



         TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA:

    • Huomaa, että kaikki atomit ovat varauksettomia.
    • Kuinka neutronien määrä voidaan laskea massaluvusta?


    Saman alkuaineen atomeilla on ytimessä yhtä monta protonia. Järjestysluku ilmaisee protonien määrän. Esimerkiksi Litiumin (Li) järjestysluku 3 ilmaisee, että litiumilla on kolme protonia ytimessä. Järjestysluku kasvaa säännönmukaisesti jaksollisessa järjestelmässä vasemmalta oikealla mentäessä.

    Ytimen neutronien lukumäärä saadaan selville massaluvun avulla, sillä massaluku ilmaisee ytimen protonien ja neutronien yhteismäärän. Esimerkiksi litiumatomilla (Li), jonka massaluku on 7, on yhteensä 4 neutronia yhtimessä (7-3 = 4).

    Sähköisesti neutraalilla atomilla (kokonaisvaraus 0) on yhtä monta elektronia ja protonia. Positiivisten protonien ja negatiivisten elektronien erimerkkiset sähköiset varaukset kumoavat toisensa ja atomi on aina varaukseton. Esimerkiksi litiumilla on kolmen postiviivisen protonin lisäksi myös kolme negatiivista elektronia.

    Linkki
    Yle - Järjestysluku

     

    Litiumatomi on varaukseton.




  • 3.4 Isotooppi TAVOITE: Ymmärtää esimerkkien avulla, mitä isotooppi tarkoittaa.
    SISÄLTÖ: Isotooppi, massaluku


         TARKASTELE SEURAAVIA ASIOITA:

    • Mitä isotooppi tarkoittaa?
    • Minkä nimisiä ovat vedyn isotoopit?
    • Miten vedyn isotoopit eroavat toisistaan?


    Radiohiiliajoituksella voidaan määrittää vanhan esineen ikä siinä olevan radiohiilen määrän perusteella. Radiohiileksi kutsutaan hiili-14 isotooppia. Tämä isotooppi on hiilen ainoa radioaktiivinen isotooppi.

    Radioaktiiviset aineet säteilevät ja hajoavat toisiksi aineiksi. Kullekin radioaktiiviselle atomille on määritetty niin sanottu puoliintumisaika, jonka kuluessa puolet tutkituista atomeista on muuttunut muiksi atomeiksi. Hiili-14 isotoopille puoliintumisaika on noin 6000 vuotta. Jos siis nyt laitat purkkiin vaikkapa 1000 atomia hiili-14 isotoopia, niin 6000 vuoden kuluttua purkissa on jäljellä 500 atomia hiili-14 isotooppia. Tätä tietoa voidaan käyttää muinaisten esineiden iän määrittämiseen.

    Radiohiiltä muodostuu suurin piirtein vakiomäärä vuodessa ilmakehän typpiatomeista kosmisen säteilyn vaikutuksesta. Ilmakehästä radiohiili joutuu eliöihin kasvien yhteyttämisen kautta. Kun eliö kuolee, se ei enää ime ympäristön radiohiiltä.

    Eliön kuollessa puolet siinä olevista radiohiiliatomeista hajoaa noin 6 000 vuodessa, ja tästä taas puolet seuraavissa noin 6 000 vuodessa. Niinpä mittaamalla esineessä olevan radiohiilen määrä voidaan arvioida esineen ikä. Radiohiiliajoitusta käytetään muun muassa arkeologiassa.

    Radiomenetelmän keksi Chicagon yliopiston professori Willard Libby työryhmineen 1947–1949. Libby sai keksinnöstään kemian Nobelin palkinnon.




    Meripihkan sisällä on hyönteinen. Radiohiilimenetelmällä voidaan määrittää fossiilin ikä, jos se on alle 50 000 vuotta.

    Lähteet ja linkit
    Wikipedia - Radiohiili
    Yle - Maan synty
    ptable - Dynaaminen jaksollinen järjestelmä