Vart tar atomerna vägen?

Partikelmodeller, reaktioner och materiens bevarande · Åk 7–9

Lär dig läsa H₂O bit för bit. Bygg sedan vattenmolekyler i en modell och följ varje atom före och efter reaktionen.

Allt är byggt av atomer

Vi vill kunna läsa en kemisk formel, som H₂O, och förstå vad den säger. Vi börjar från början. Allt runt dig är byggt av pyttesmå delar som kallas atomer. De är så små att du inte kan se dem i ett vanligt mikroskop. Det finns olika sorters atomer, och varje sort har ett eget tecken med en eller två bokstäver. H betyder väte. O betyder syre.

Den lilla tvåan

Atomer sitter ofta ihop. En grupp atomer som sitter ihop kallas en molekyl. När du ser H₂ betyder den lilla nedsänkta tvåan att två väteatomer sitter ihop. Siffran gäller bara bokstaven precis före. O₂ betyder två syreatomer som sitter ihop. Så ser syret ut i luften du andas.

Läs H₂O

Vatten är en molekyl som skrivs H₂O. Läs den bit för bit. H₂ betyder två väteatomer. O utan siffra betyder en syreatom. En vattenmolekyl har alltså tre atomer: två H och en O.

Den stora tvåan och pilen

Ibland står en stor siffra före en molekyl, som i 2 H₂O. Den stora siffran betyder hur många molekyler det är. 2 H₂O är två vattenmolekyler. Räkna atomerna: två gånger två H är fyra H, och två gånger en O är två O. Pilen i en formel betyder blir till. Till vänster om pilen står det du börjar med. Till höger står det som bildas.

Atomerna försvinner inte

Formeln 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O säger: två vätemolekyler och en syremolekyl blir till två vattenmolekyler. Räkna före pilen: 2 H₂ är fyra H och O₂ är två O. Räkna efter pilen: 2 H₂O är fyra H och två O. Lika många! Atomerna byter bara plats och sitter ihop på ett nytt sätt. Därför väger allt lika mycket efter reaktionen, så länge ingenting lämnar kärlet.

Sammanfattning

Vi vill kunna läsa en formel och räkna atomerna i den. En molekyl består av atomer som sitter ihop. En vattenmolekyl, H₂O, har två väteatomer och en syreatom. Den lilla siffran hör till bokstaven före. Ingen siffra betyder en.

Vid en kemisk reaktion byter atomerna plats och sätts ihop på ett nytt sätt. Inga atomer försvinner, så allt väger lika mycket om inget lämnar kärlet. Modellen visar 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Den visar antal, inte hur reaktionen går till eller vilken energi som behövs.

Ämnen kan få helt nya egenskaper i en reaktion. Natrium är en silvergrå metall och klor en gulgrön gas. Tillsammans bildar de det vita saltet natriumklorid: 2 Na + Cl₂ → 2 NaCl. Räkna: två natriumatomer och två kloratomer på varje sida. Ämnena är nya, men atomerna finns kvar.

Järn som rostar reagerar med syre och vatten från luften. Rosten är järnoxid med vatten bundet i sig. Därför väger den rostiga spiken mer än den rena, eftersom syret och vattnet har bundits till järnet. En tillsluten burk med spiken och luften väger ändå lika mycket före och efter, eftersom inget kommer in eller ut.

Hur vet vi att massan bevaras? På 1770-talet vägde Lavoisier ämnen före och efter reaktioner i tillslutna glaskärl. Ingen gas kunde komma in eller ut, och massan var densamma. Han visade också att metaller som värms i luft blir tyngre, eftersom de binder något ur luften. Experimenten ändrade hur kemisterna förklarade förbränning.

Före: två H₂ och en O₂. Efter: två H₂O. Båda sidor har fyra H-atomer och två O-atomer.

Vanliga missförstånd

  • Många tror: Atomer försvinner eller uppstår i en kemisk reaktion.

    Men i en reaktion byter atomerna bara plats och sätts ihop på nya sätt. Lika många atomer av varje slag finns före och efter, därför väger allt lika mycket om inget lämnar kärlet.

  • Många tror: Den lilla siffran i en formel anger hur många molekyler det finns.

    Men den lilla siffran anger antalet atomer av bokstaven före i varje molekyl. H₂O har två väteatomer och en syreatom. Antalet molekyler står som stor siffra framför, som i 2 H₂O.

  • Många tror: I en kemisk reaktion blandas ämnena bara, och inga nya ämnen bildas.

    Men i en reaktion bildas nya ämnen med nya egenskaper. Den silvergrå metallen natrium och den gulgröna gasen klor blir det vita saltet natriumklorid, men atomerna finns kvar.

Källor

  1. Atom, Nationalencyklopedin
  2. Early Ideas in Atomic Theory (atomer omgrupperas men skapas och förstörs inte; massans bevarande), OpenStax Chemistry 2e
  3. Writing and Balancing Chemical Equations (lika många atomer av varje slag på båda sidor), OpenStax Chemistry 2e
  4. Chemical Formulas (indextalet anger antalet atomer; H₂, O₂ och N₂ är tvåatomiga), OpenStax Chemistry 2e
  5. The Nobel Prize in Physics 1986, pressmeddelande (sveptunnelmikroskopet avbildar enskilda atomer), Nobelprize.org
  6. Sveptunnelmikroskop (enskilda atomer framträder), Nationalencyklopedin
  7. Kemiskt tecken, Wikipedia på svenska
  8. Reaktionsformel, Wikipedia på svenska
  9. Kommentarmaterial till kursplanen i kemi (natrium och klorgas bildar natriumklorid), Skolverket
  10. Corrosion (järn rostar med syre och vatten; rost är järnoxid med vatten), OpenStax Chemistry 2e
  11. Antoine Lavoisier (vägde reaktioner i tillslutna glaskärl; metaller blir tyngre när de binder luft), Wikipedia (engelska)
  12. Kursplan i kemi, Lgr22, Skolverket