År 7 Materia

Teorilektioner:

Första lektionen: Vi pratar om enheter och varför de är viktiga. Vad säger ett tal utan enhet? Vad använde man för enheter förr i tiden? Varför frångick man dessa enheter?

Hur gör man för att mäta olika storheter? Längd- måttstock, linjal, skjutmått, mikrometerskruv, ekolod. Volym- litermått, mätglas, räkna på regelbundna figurer tex rätblock. Massa- vågar av olika slag. Skillnad på massa och tyngd. Att massan beror på innehåll medan tyngd beror på dragningskraft. Massan är samma oberoende av var du befinner dig, tex månen eller jorden eller under havet. Men dragningskraften/gravitationen är olika och då också tyngden av föremålet som beror på dragningskraften. Gravitationen på månen är 1/6 av den på jorden så då är också tyngden 1/6 så stor på månen. Tyngd mäts i Newton medan massa mäts i gram.

Andra lektionen: Vad finns det för olika aggreggationstilllstånd och vad krävs för att ett ämne ska gå från det ena tillståndet till det andra? När man tillför energi, i det här fallet i form av värme, så börjar molekyler/atomer att röra på sig för att deras energiinnehåll blir större. När rörelsen blir tillräckligt stor så bryts det regelbundna mönster som molekylerna har i sitt fasta tillstånd och ämnet blir flytande. Om man fortsätter att värma så kommer till slut molekylernas rörelse att bli så stor att molekylerna frigörs från varandra, ämnet blir gasformigt. De olika fasövergångarna har du nedan:

Värme tillförs

Smälter        Kokar/avdunstar

→                      →
Fast Flytande Gas

  ←         ←

   Fryser/stelnar   Kondenserar

  Ämnet kyls ner

Vi pratar dessutom om vilka rubriker en labrapport ska innehålla, samt vad som ska stå under respektive rubrik:
Rubrik: Rubrik på laborationen.
Mål/frågeställning: Vad det är man ska undersöka.
Hypotes: Egen gissning, gärna med motivering, vad man tror ska bli resultatet av laborationen.
Risker: Vad man ska vara försiktig med när man labbar och vad man ska vidta för försiktighetsåtgärder, tex uppsatt hår och skyddsglasögon.
Materiel: Vad man behöver för materiel för att kunna genomföra laborationen.
Utförande/metod: Hur man genomför labben, den ska vara så detaljerad så vem som helst ska kunna göra om laborationen utifrån beskrivningen.
Resultat: Vad hände? Vad fick du för resultat?
Slutsats: Varför fick du det resultatet? Vad är de bakomliggande faktorerna/teorierna?
Felkällor: Var det någonting som gick fel? Var resultatet det förväntade eller finns det orsaker till varför resultatet inte blev som det skulle?
Förbättringar: Om du fick göra om laborationen, är det någon parameter som du skulle förändra så att resultatet blev bättre? Finns det någon utveckling av laborationen som du skulle vilja göra? En frågeställning som kom upp som du skulle vilja undersöka hur det ligger till?

Tredje lektionen: Vi pratar om ytspänning. Vad är ytspänning och hur förstör man den. Vad finns det för anledning att förstöra ytspänningen? Vad beror ytspänning på? Att vattenmolekylen består av två väteatomer och en syreatom och att syret drar mer än väteatomerna i de elektroner som cirkulerar runt kärnorna så att syreatomen får en svag negativ laddning och väteatomerna blir svagt positiva, det blidas en dipol. Detta gör att det bildas elektriska krafter mellan vattenmolekylerna som gör att de håller ihop, det är detta som kallas vätebindning och det är därför vattnet har en ytspänning.

Fjärde lektionen: Hur ser en atom ut och vad visar det periodiska systemet? Att en atom består av tre partiklar: protonen som är positivt laddad och befinner sig i atomens mitt, kärnan, tillsammans med den oladdade neutronen. Det måste alltid finnas minst lika många neutroner i kärnan som det finns protoner, med undantag för väte som bara har en proton. Neutronerna neutraliserar de positiva laddningarna hos protonerna, annars skulle inte positivt laddade partiklar kunna vara på samma plats utan att stötas ifrån varandra. Runt kärnan cirkulerar de negativt laddade elektronerna. En atom är alltid oladdad, det innebär att det alltid finns lika många elektroner som det finns protoner i en atom. Om en atom tappar eller får extra elektroner så bildas en jon, en laddad atom.

I det periodiska systemet har man listat alla grundämnen som vi känner till. Det finns ca 90 stabila grundämnen. Det som skiljer ett grundämne från ett annat är antal protoner i kärnan. Det lättaste grundämnet är väte som har en proton, som nummer två kommer helium men två protoner. Antal protoner är också det som ger grundämnet sitt atomnummer. Sålunda har väte atomnummer 1 och helium atomnummer 2.

Ett grundämne är ett ämne som består av bara en sort atomer. Om ett ämne har flera sorters atomer, tex vatten (väte och syre) så kallas det en kemisk förening. Det finns ett begränsat antal grundämnen men oändligt många olika kemiska föreningar.

Att densitet är ett mått på täthet. Dvs ju tätare atomer/molekyler sitter i ett ämne desto högre densitet har ämnet. Man kan jämföra med fasta ämnen och gaser där fasta ämnen har atomer som sitter ganska stilla i bestämda mönster medan i gaser så är partiklarna frigjorda ifrån varandra med stort energiinnehåll. Antal molekyler på en viss volym blir då färre i en gas jämfört med ett fast ämne, densiteten blir mindre. Det är detta som gör att varm luft rör sig uppåt, den blir lättare per volymsenhet än kall luft. Ämnen med lägre densitet än vatten flyter, medan ämnen med högre densitet än vatten sjunker.

Laborationer:

Första laborationen: Vi väger, mäter längd och mäter volym hos olika föremål, regelbundna och oregelbundna. Instruktion.

Andra laborationen: Vi undersöker de olika aggreggationsformerna. Instruktion.

Tredje laborationen: Hur påverkar diskmedel ytspänningen? Instruktion

Fjärde laborationen: Vad är densitet? Instruktion

Sammanfattning Materia

Enheter är viktiga för att man ska veta vad ett tal visar, är det en volym, en längd, en kraft eller något annat? Exempel på enheter är meter, liter, newton, kubikmeter, kvadratcentimeter osv.

Förr i tiden använde man kroppen för att bestämma storheter, tex aln, fot, tum eller famn. Men man slutade använda dessa enheter för att resultatet berodde på stor man var, så det blev  olika från person till person. Dock lever enheten tum kvar när det gäller tex tv-skärmar, cykeldäck, spik och tjocklek på brädor.

För att ta reda på en längd använder man tex linjal, tumstock, skjutmått, ekolod, laser mm. Längd anges i grundenheten meter.

För att ta reda på hur stor volym något har kan man använda litermått eller mätglas. Man kan räkna ut volymen om det är ett regelbundet föremål, annars kan man lägga ner det i en vätska och se hur mycket vätskan stiger, om det är ett oregelbundet föremål, detta fungerar eftersom föremålet tränger undan lika mycket vätska som den volym det har.

Volym mäts antigen i liter eller i kubikmeter.

För att ta reda på ett föremåls massa använder man en våg. Enheten för massa är kg.

Det är en skillnad på massan av ett föremål och tyngden av ett föremål. Tyngden beror på dragningskraften. Allt som har en massa har en dragningskraft. Ju större massa desto större dragningskraft. På månen är dragningskraften mindre än på jorden så där är tyngden mindre men massan (materian som föremålet består av) är samma.

Materia kan man plocka ner i mindre beståndsdelar, till slut kommer man ner till atomen. En atom består av tre olika partiklar; protoner som har laddningen +1, neutroner som är neutrala och elektroner som har laddningen -1.

Man kan förenklat säga att en atom ser ut så här:

I det här fallet är det en väteatom, det lättaste ämnet i universum. Väte är ett grundämne, dvs ämnet består bara av en sorts atomer.

Det näst lättaste grundämnet är Helium och ser ut så här:

Protonerna befinner sig i mitten av atomen, det som kallas kärnan tillsammans med neutronerna. Elektronerna kretsar runt i banor runt kärnan. I den första banan får det plats 2 elektroner, i bana nummer 2 finns utrymme för 8 elektroner. Atomen är alltid elektriskt neutral om man tittar på hela atomen, så om det finns tre protoner finns det också tre elektroner (+3 -3 =0).

Det är lätt att förstå hur nästa grundämne kommer att se ut, grundämne 1 har nämligen 1 proton och 1 elektron, grundämne nr 2 har 2 protoner och 2 elektroner, och grundämne nr  3 har 3 protoner och 3 elektroner.

Grundämne nr 3 = Litium med 3 protoner och 3 elektroner. Den tredje hamnar i en ny bana eftersom den första banan bara rymmer 2 elektroner.

Ämnen som  bara består av en sorts atomer kallas grundämnen. Ämnen som består av två eller fler olika grundämnen kallas kemiska föreningar.

Aggreggationstillstånd.

Ämnen kan vara i tre olika tillstånd eller faser. Dessa är fast, flytande och gas. För att ett ämne ska kunna gå från ett tillstånd till ett annat krävs att man tillför värme eller tar bort värme (kyler ämnet).

                        Värme tillförs

Smälter         Kokar

→                       →

Fast Flytande Gas

     ←       ←

        Fryser   Kondenserar

            Ämnet kyls ner

När man värmer på ett ämne tillför man energi i form av värme. Det som händer på molekyl och atomnivå är att molekylerna börjar röra på sig och då frigör sig mer och mer för att till slut frigöra sig helt då ämnet övergår till gasform.

Ytspänning är en “hinna” som finns på bla vatten. Den gör att skräddare kan gå på vattenytan. Det går att förstöra ytspänning genom att tillsätta diskmedel eller tvättmedel. De innehåller ett ämne som förstör ytspännningen. Ytspännningen gör att vattnet lägger sig ovanpå tex tyg och inte tränger i in tyget och därför finns en anledning att förstöra ytspänningen så att vattnet har lättare att blöta tyget.

Densitet är förenklat uttryckt täthet. Ju större densitet ett ämne har desto tyngre blir en viss volym av ämnet. Densitet har betydelse när man tex tittar på om ett föremål flyter på vatten. Har föremålet lägre densitet så flyter det, har det högre densitet så sjunker det. Man kan få material som har en högre densitet att flyta genom att forma det till en skål tex. Då får man räkna med densiteten av luften som fyller skålen och den totala densiteten blir då lägre än vattnets densitet. Rent vatten har densiteten 1,0 g/cm3.

Om du även vill läsa i boken så är det sidorna 7-12 som gäller. Vill du träna lite extra finns det instuderingsuppgifter i boken som du kan göra på sid 14 och framåt. Uppgifterna som är bäst anpassade efter det som vi gått igenom är: 1-10, 18-32, 36, 38, 39, 41, 45, 49, 51. De röda uppgifterna är svåra så där krävs det att man tänker till. Densitetstabeller som behövs till en del uppgifter finns på sid 220.